JP4258814B2 - 顕微鏡の照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、顕微鏡の照明装置に関する。

生物細胞内の蛋白や小器官の動態および機能を解析する研究において、細胞内の特定の部位に光を照射し、それによる反応を観察する実験が、広く行なわれている。この実験では、光照射反応の主体となる蛍光物質を、抗体染色や遺伝子導入によって、観察対象となる細胞内の特定物質に標識した蛍光標本を用いる。そして、さまざまな蛍光物質の光照射反応の態様に応じて、その特徴を活かした実験手法が考案されている。

実験手法の代表的な例として、Caged化合物と呼ばれる試薬を用いた実験（以降、Caged実験と称する）が挙げられる。Caged化合物は、生理活性物質を保護基により化学修飾して活性をなくした物質で、紫外光（中心波長３６０ｎｍ程度）を照射することで、その保護基を解離させ、これにより必要な生理活性物質を局所的に遊離させることができる。この特徴を利用すれば、紫外光を照射した部分だけを活性化させることができるので、細胞内の蛋白を活性化させたい場所と時間をコントロールする手法として広く用いられている。

また、別の例として、kaedeと呼ばれる蛍光蛋白（以降、kaede蛋白と称する）を用いた実験（以降kaede実験と称する）が挙げられる。kaede蛋白は４０５ｎｍ程度の波長域の光を照射することにより、蛍光波長のピークが５１８ｎｍ（緑色）から５８０ｎｍ（赤色）に変化する特徴を持っている。このkaede蛋白の遺伝子を所望の細胞内蛋白に遺伝子導入して発現させれば、４０５ｎｍの光を照射した部分は赤色の蛍光を発し、それ以外の部分は緑色の蛍光を発する。この特徴を利用すれば、細胞内の所望の個所に４０５ｎｍの光を照射することで、そこに局在する蛋白だけを赤色に変色させ、赤色の蛋白が細胞内に伝播していく態様を観察したり、または細胞全体を赤色に変化させて他の細胞と識別したりすることができる。

Caged実験にしてもkaede実験にしても、蛍光観察の過程で所望の場所に、所望のタイミングで紫外光または４０５ｎｍの光（以降、刺激光と称する）を照射し、その前後で蛍光の動態がどのように変化するか、また細胞内にどのように伝播するかを観察する。従って、これらの実験を行なうためには、標本の観察範囲中の所望の位置に局所的に刺激光を照射する局所照明と、観察範囲の全体に励起光を照射する蛍光観察用照明の、二種類の照明が必要である。特に、細胞内での蛋白の拡散や活性化現象が数秒〜１秒以下という早い時間内に起こる場合には、局所照明を行ないながら同時に蛍光観察用照明を行なうことが可能である必要がある。

従来、二種類の照明を同時に標本に照射するための照明装置が開示されている。

特開平０７−０５６０９２号公報に開示されている照明装置は、図６に示されるように、光源６４１と局所照明絞り６４５を備えた局所照明光学系６２３と、光源６３１と視野絞り６３４を備えた蛍光観察用照明光学系６２２を独立的に備え、局所照明光学系６２３からの局所照明光と蛍光観察用照明光学系６２２からの蛍光観察用照明光とをダイクロイックミラー６３５によって合成し、視野絞り投影レンズ６３６と観察光学系６２１のダイクロイックミラー６２５と対物レンズ６２４とを介して同時に標本Ｓに照射するように構成されている。

特開平１０−０９０６０８号公報に開示されている照明装置は、図７に示されるように、励起用光源７３２から出力された励起光Ｃを集光レンズ７３３とバンドパスフィルター７３４とダイクロイックミラー７３５と７４１と対物レンズ７４２を介して標本７５０に照射するとともに、照射用光源７１０から射出された光束を分岐光学系７２０によって分割し、分割された光束を集光レンズ７３１とダイクロイックミラー７３５と７４１と対物レンズ７４２を介して標本７５０上の異なる位置に局所的に照射するように構成されている。

特開２００４−１７７６６２号公報に開示されている照明装置は、図８に示されるように、光源８１１から射出された照明光の光束を半透鏡８２１と半透鏡８８１とによって三つの光束に分割し、分割された三つの光束に対してそれぞれ励起フィルター８２４Ａと８２４Ｂと８２４Ｃによって波長選択するとともに、波長選択された三つの光束を半透鏡８８２と半透鏡８２５とによって一つの光束に合成して標本８４３に照射するように構成されている。
特開平０７−０５６０９２号公報 特開平１０−０９０６０８号公報 特開２００４−１７７６６２号公報

ところで、Caged実験やkaede実験を行なうに当たっては、標本上における局所照明の位置が、実験者の所望する位置と一致しているかどうかを事前に確認しておきたいものである。ただし、刺激光を照射した時点で標本の反応が開始されてしまうので、局所照明の位置を事前に確認するためには、反応が起きない波長域の可視光による局所照明を行なう必要がある。これを以降、ガイド光と称する。ガイド光の波長域は、刺激光の波長域からなるべく離れた長波長域（たとえば赤色）であることが望ましい。

しかし、特開平０７−０５６０９２号公報に開示されている照明装置では、局所照明光学系６２３が単一の光路であるため、この光路を用いてガイド光と刺激光を照射するためには、透過波長域の異なる二種類のバンドパスフィルターを切り換えながら光路中に挿入する必要がある。従って、ガイド光から刺激光に切り換える際には時間的なロスが生じる。このため、反応速度が速い実験や時間管理を厳密に行なう必要がある実験には不都合がある。また、局所照明光学系６２３と蛍光観察用照明光学系６２２はそれぞれ光源６４１と光源６３１を別々に有しているため、照明装置は高価で大型なものになる。

また、特開平１０−０９０６０８号公報に開示されている照明装置では、分岐光学系７２０によって分割された二つの光路上にそれぞれ透過波長域の異なるバンドパスフィルターを挿入することによりガイド光と刺激光を作ることができるものの、ガイド光と刺激光を標本上の同一位置に局所的に照射するためには分岐光学系７２０中の反射ミラーの角度を厳密に調整する必要がある。また、局所照明を行なう位置を移動させる場合には、ガイド光と刺激光の照射位置を一致させた状態を維持しながら移動させるために、分岐光学系７２０中の反射ミラーの角度を厳密に制御しながら駆動する必要がある。このため、高価な制御駆動装置を用いなければガイド光としての所望の機能を達成することはできない。また、この照明装置においても局所照明光学系と蛍光観察用照明光学系はそれぞれ照射用光源７１０と励起用光源７３２とを別々に有しているため、照明装置は高価で大型なものになる。

また、特開２００４−１７７６６２号公報に開示されている照明装置では、単一の光源８１１から半透鏡８２１と半透鏡８８１とによって分割された三つの光路中に透過波長域の異なるバンドパスフィルターをそれぞれ挿入することにより、ガイド光と刺激光と蛍光観察用の励起光とを小型で安価な装置構成で作ることができるものの、ガイド光と刺激光を局所照明にする手段や、これらを標本上の同一位置に局所的に照射する手段については何も述べられていない。

本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、刺激光の照射位置を把握するためのガイド光を刺激光と同じ位置に比較的簡単な構成によって精度良く照射できる顕微鏡の照明装置を提供することである。

本発明は、顕微鏡の照明装置に向けられている。本発明の照明装置は、単一の光源部と、光源部から射出された光束を三つの光束に分割するための光束分割手段と、光束分割手段によって分割された三つの光束をそれぞれ独立的に透過波長選択するための透過波長選択手段と、光束分割手段によって分割された三つの光束をそれぞれ独立的に遮光または導光するためのシャッターと、光束分割手段によって分割された分割された三つの光束のうちの二つの光束の光路を合成するための第一光束合成手段と、光束分割手段によって分割された三つの光束のうちの残る一つの光束の光路と第一光束合成手段によって合成された光路とを合成するための第二光束合成手段と、第一光束合成手段と第二光束合成手段の間の光路上に位置し、光束の一部だけを選択的に透過する開口を有するピンホールと、第二光束合成手段からの光束を標本に照射し、ピンホールからの光束を標本に照射する際にはピンホールの開口を標本に投影する投影光学系とを備えている。

本発明によれば、刺激光の照射位置を把握するためのガイド光を刺激光と同じ位置に比較的簡単な構成によって精度良く照射できる顕微鏡の照明装置が提供される。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

本実施形態は、本発明が適用された照明装置を備えた顕微鏡に向けられている。図１は、本発明の実施形態による顕微鏡の構成を示している。

図１に示されるように、顕微鏡の照明装置は、単一の光源１０１と、光源１０１から発せられる光から光束を作り出すためのコレクターレンズ１０２と、光束を二つの光束に分割するための半透鏡１０３とを有している。

光源１０１は、例えば水銀ランプやキセノンランプであり、紫外波長域から赤外波長域までの光を発する。コレクターレンズ１０２は、光源１０１から発せられる光を平行光束に変換する。つまり、光源１０１とコレクターレンズ１０２は平行光束を射出する光源部を構成している。

半透鏡１０３は、コレクターレンズ１０２によって作られる平行光束の光路上に位置し、入射光束の一部を反射し、一部を透過する。つまり半透鏡１０３は、光源部から射出された光束を二つの光束に分割する。

顕微鏡の照明装置はさらに、半透鏡１０３を透過した光束を反射するための反射鏡１０４と、光束を二つの光束に分割するための半透鏡１０５とを有している。

反射鏡１０４は、半透鏡１０３を透過した平行光束の光路上に配置されており、平行光束をほぼ１００％反射する。反射鏡１０７は、半透鏡１０３で反射された平行光束の光路上に配置されており、平行光束をほぼ１００％反射する。

半透鏡１０５は、反射鏡１０４で反射された平行光束の光路上に配置されており、入射光束の一部を反射し、一部を透過する。つまり半透鏡１０５は、反射鏡１０４からの光束を二つの光束に分割する。従って半透鏡１０３と半透鏡１０５は、光源部から射出された光束を三つの光束に分割する光束分割手段を構成している。

顕微鏡の照明装置はさらに、半透鏡１０３と半透鏡１０５とによって分割された三つの光束のうちの二つの光束の光路を合成するための半透鏡１０６と、半透鏡１０６からの光束を反射するための反射鏡１０７と、反射鏡１０７からの光束の一部を選択的に透過する開口を有するピンホール１０８とを有している。

半透鏡１０６は、半透鏡１０３で反射された平行光束の光路と半透鏡１０５で反射された平行光束との交点に位置し、入射光束の一部を反射し、一部を透過する。より詳しくは、半透鏡１０６は、半透鏡１０３で反射された平行光束を透過し、半透鏡１０５で反射された平行光束を反射する。また半透鏡１０６は、半透鏡１０３から入射し透過した平行光束の進行方向と、半透鏡１０５から入射し反射された平行光束の進行方向とがほぼ一致するように配置されている。

さらに、半透鏡１０５から進行して半透鏡１０６で反射された平行光束の進行方向と、半透鏡１０３から進行して半透鏡１０６を透過した平行光束の進行方向とを完全に一致させるため、半透鏡１０６は、特に図示されていないが、その動きが模式的に矢印で示されているように、反射角度を調整するための角度調整機構を有している。ここでは半透鏡１０６が角度調整機構を有しているが、これに代えて半透鏡１０５が角度調整機構を有していてもよい。もちろん、半透鏡１０５と半透鏡１０６の両者が角度調整機構を有していてもよい。つまり角度調整機構は、半透鏡１０５と半透鏡１０６の少なくとも一方が有していればよい。

ピンホール１０８は、反射鏡１０７で反射される平行光束の光路上に位置し、その平行光束の一部だけを選択的に透過する。ピンホール１０８は、特に図示されていないが、その動きが模式的に矢印で示されているように、平行光束の光路と垂直な面内でその開口を移動するための位置調整機構を有している。

顕微鏡の照明装置はさらに、半透鏡１０３と半透鏡１０５とによって分割された三つの光束のうちの残る一つの光束の光路と半透鏡１０６によって合成された光路とを合成するための半透鏡１０９を有している。

半透鏡１０９は、反射鏡１０７で反射された平行光束の光路と半透鏡１０５を透過した平行光束との交点に位置し、入射光束の一部を反射し、一部を透過する。より詳しくは、半透鏡１０９は、反射鏡１０７で反射された平行光束を反射し、半透鏡１０５を透過した平行光束を透過する。半透鏡１０９は、半透鏡１０５から入射し透過した平行光束の進行方向と反射鏡１０７から入射し反射された平行光束の進行方向とがほぼ一致するように配置されている。

また、半透鏡１０５から入射して半透鏡１０９を透過した平行光束の進行方向と反射鏡１０７から入射して半透鏡１０９で反射された平行光束の進行方向とを完全に一致させるため、反射鏡１０４と反射鏡１０７は、特に図示されていないが、その動きが模式的に矢印で示されているように、反射角度を調整するための角度調整機構を有している。

顕微鏡の照明装置はさらに、半透鏡１０９からの光束を標本１１３に照射するための投影光学系を有している。投影光学系は、投影レンズ１１０と半透鏡１１１と対物レンズ１１２とからなり、ピンホール１０８からの光束を標本１１３に照射する際にはピンホール１０８の開口を標本１１３に投影する。

投影レンズ１１０は、半透鏡１０９からの光束の光路上に位置し、半透鏡１０９を透過した平行光束を収束光束に変換する。半透鏡１１１は、投影レンズ１１０からの光束の光路上に位置し、投影レンズ１１０からの光束を反射する。対物レンズ１１２は、半透鏡１１１で反射された光束の光路上に位置し、その後側焦点位置が投影レンズ１１０からの収束光束の収束点に一致するように配置されており、投影レンズ１１０によって作られた収束光束を平行光束に変換する。

また、投影レンズ１１０は、その焦点位置がピンホール１０８と一致するように配置されており、ピンホール１０８を透過し半透鏡１０９で反射された発散光束を平行光束に変換する。対物レンズ１１２は、投影レンズ１１０によって作られたピンホール１０８からの平行光束を収束光束に変換する。

標本１１３は、対物レンズ１１２の焦点位置、すなわち投影レンズ１１０の焦点位置にあるピンホール１０８と光学的に共役な位置に配置される。標本１１３は特定の波長域の光の照射に反応して蛍光を発し、半透鏡１１１は標本１１３から発した蛍光を透過する。

顕微鏡の照明装置はさらに、半透鏡１０３と半透鏡１０５とによって分割された三つの光束をそれぞれ独立的に透過波長選択するための三つのバンドパスフィルター１１４Ａと１１４Ｂと１１４Ｃと、それら三つの光束をそれぞれ独立的に減光するための減光フィルター１１５Ａと１１５Ｂと１１５Ｃと、それら三つの光束をそれぞれ独立的に遮光または導光するためのシャッター１１６Ａと１１６Ｂと１１６Ｃとを有している。

バンドパスフィルター１１４Ａと減光フィルター１１５Ａとシャッター１１６Ａは、半透鏡１０５から半透鏡１０９までの平行光束の光路上に配置されている。また、バンドパスフィルター１１４Ｂと減光フィルター１１５Ｂとシャッター１１６Ｂは、半透鏡１０３から半透鏡１０６までの平行光束の光路上に配置されている。また、バンドパスフィルター１１４Ｃと減光フィルター１１５Ｃとシャッター１１６Ｃは、半透鏡１０５から半透鏡１０６までの平行光束の光路上に配置されている。

バンドパスフィルター１１４Ａと１１４Ｂと１１４Ｃは、それぞれ、対応する平行光束の光路に対して容易に着脱可能であり、対応する平行光束中の特定の波長域の光だけを透過する。

減光フィルター１１５Ａと１１５Ｂと１１５Ｃは、それぞれ、対応する平行光束の光路上から容易に着脱可能であり、対応する平行光束の光量を独立に調整する。

シャッター１１６Ａと１１６Ｂと１１６Ｃはそれぞれ独立に開閉可能である。

顕微鏡はさらに、標本１１３から発した蛍光とピンホール１０８の開口の投影像を結像するための結像レンズ１１７と、標本１１３を撮像するためのカメラ１１８と、標本１１３から発した蛍光のうちの特定の波長域の光だけを選択的に透過する蛍光フィルター１１９とを有している。

結像レンズ１１７は、半透鏡１１１を透過する光束（標本１１３から発した蛍光またはピンホール１０８の開口の投影像からの光）の光路上に位置しており、半透鏡１１１を透過した光束を収束光束に変換する。カメラ１１８は、結像レンズ１１７の焦点位置、すなわち対物レンズ１１２の焦点位置にある標本１１３と光学的に共役な位置に配置されている。蛍光フィルター１１９は、結像レンズ１１７からカメラ１１８までの光路上に配置されており、光路に対して容易に着脱可能である。

ここで、本実施形態における各光路の波長選択に関する一例について説明する。図２は、バンドパスフィルターと蛍光フィルターと半透鏡の透過率特性を示している。バンドパスフィルター１１４Ａは、例えば４２０ｎｍから６００ｎｍまで波長域で、標本１１３の蛍光物質の励起波長域に適合する所望の波長域の光だけを透過する特性を有している。またバンドパスフィルター１１４Ｂは、６００ｎｍ以上の可視域で、標本１１３の蛍光物質の蛍光波長域から長波長側に外れた所望の波長域の光だけを透過する特性を有している。またバンドパスフィルター１１４Ｃは、Caged実験であれば３６０ｎｍを中心波長とする所定の波長域の光、kaede実験であれば４０５ｎｍを中心波長とする所定の波長域の光など、用途に応じた刺激波長域に適合する所望の波長域の光だけを透過する特性を有している。これにより、バンドパスフィルター１１４Ａを透過した光は標本１１３の励起光として、バンドパスフィルター１１４Ｂを透過した光はガイド光として、バンドパスフィルター１１４Ｃを透過した光は刺激光として波長選別される。

また、上記のように波長選別された光をそれぞれ効果的に標本１１３に導くため、半透鏡は好ましくはそれぞれ波長依存性の透過率特性を持つダイクロイックミラーであるとよい。例えば上記の一例の場合、半透鏡１０３は、６００ｎｍ付近を境界として短波長側の光を透過し長波長側の光を反射する特性を有している。半透鏡１０５と半透鏡１０６は、４２０ｎｍ付近を境界として短波長側の光を反射し長波長側の光を透過する特性を有している。半透鏡１０９は、４２０ｎｍ付近から６００ｎｍ付近までの波長域の光を透過し、４２０ｎｍ付近より短波長側の光と６００ｎｍ付近より長波長側の光を反射する特性を有している。

半透鏡１１１は、望ましくは、バンドパスフィルター１１４Ａと１１４Ｃの透過波長域の光すなわち励起光と刺激光を反射し、標本１１３の蛍光物質の蛍光波長域の光を高効率で透過し、バンドパスフィルター１１４Ｂの透過波長域の光すなわちガイド光を一部反射し一部透過する特性（図２の曲線１１１ａ）を有している。しかし、このような複雑な特性のダイクロイックミラーは製造が難しく高価である。多くの場合、刺激光は強い光量が必要であるが、励起光やガイド光は弱い光量で十分であるから、このようなケースでは、半透鏡１１１としては、４２０ｎｍ付近を境界として短波長側の光を反射し長波長側の光を９０〜９５％程度透過（５〜１０％程度反射）する特性（図２の曲線１１１ｂ）のものを選択するのが適当である。

蛍光フィルター１１９は、標本１１３の蛍光物質の蛍光波長域の光を透過し、ガイド光の波長域の光を部分的に透過する特性を有している。

次に、本実施形態の照明装置による作用を説明する。

光源１０１から発した光は、コレクターレンズ１０２により平行光束に変換され、半透鏡１０３に入射し、二つの平行光束に分割される。半透鏡１０３を透過した平行光束は、反射鏡１０４で反射された後、半透鏡１０５に入射し、さらに二つの平行光束に分割される。半透鏡１０５を透過した平行光束は、バンドパスフィルター１１４Ａによって標本１１３の蛍光物質の励起波長域に適合する所望の波長域の光だけが透過され、さらに減光フィルター１１５Ａによって所定の光量に減光され、励起光になる。また、半透鏡１０５で反射された平行光束は、バンドパスフィルター１１４Ｃによって刺激波長域に適合する所望の波長域の光だけが透過され、さらに減光フィルター１１５Ｃによって所定の光量に減光され、刺激光になる。一方、半透鏡１０３で反射された平行光束は、バンドパスフィルター１１４Ｂによって６００ｎｍ以上の可視域で標本１１３の蛍光物質の蛍光波長域から外れた所望の波長域の光だけが透過され、さらに減光フィルター１１５Ｂによって所定の光量に減光され、ガイド光になる。

半透鏡１０９を透過した励起光は、投影レンズ１１０を通って収束光束に変換され、半透鏡１１１によってその一部（反射率は半透鏡１１１の特性に依存する）が反射され、対物レンズ１１２の後側焦点位置付近に焦点を結んだ後、対物レンズ１１２に入射する。続いて励起光は、対物レンズ１１２を通って再びほぼ平行な光束に変換され、対物レンズ１１２の焦点位置にある標本１１３に照射され、標本１１３の蛍光物質を励起する。

刺激光は、半透鏡１０６で反射されて反射鏡１０７に向かい、ガイド光は、半透鏡１０６を透過して反射鏡１０７に向かう。刺激光とガイド光は、半透鏡１０６を通過した後は同じ光路に沿って進行する。刺激光とガイド光は、反射鏡１０７で反射された後、ピンホール１０８に入射する。ピンホール１０８の開口を透過した刺激光とガイド光は、半透鏡１０９で反射されて投影レンズ１１０に向かう。刺激光とガイド光は、半透鏡１０９を通過した後は、励起光と同じ光路に沿って進行する。投影レンズ１１０を通り、半透鏡１１１によって刺激光の大部分とガイド光の一部（反射率は半透鏡１１１の特性に依存する）とが反射され、対物レンズ１１２を通って標本１１３に照射され、ピンホール１０８の開口の投影像を形成する。

標本１１３から発した蛍光とピンホール１０８の開口の投影像は、対物レンズ１１２と半透鏡１１１と結像レンズ１１７と蛍光フィルター１１９とを通って、標本１１３と光学的に共役な位置に投影され、カメラ１１８で撮像される。

以下、この作用を実験手順に従って説明する。

まず、シャッター１１６Ａと１１６Ｂと１１６Ｃをすべて閉じた状態で光源１０１を点灯する。次に、シャッター１１６Ａだけを開放し、励起光を標本１１３に照射してカメラ１１８で蛍光を観察しながら、対物レンズ１１２の焦点を標本１１３に合わせる。

次に、シャッター１１６Ｂを開放する。これによりガイド光は半透鏡１０９により励起光に合成されて標本１１３に照射され、標本１１３上にピンホール１０８の開口の投影像が形成される。ガイド光は、標本１１３の蛍光物質の蛍光波長域から長波長側に外れた波長域の光であるから、標本１１３の蛍光とは別に識別可能である。識別しにくい場合には、シャッター１１６Ａを一時的に閉鎖し、ガイド光だけを照射して確認してもよい。ガイド光を長時間照射する場合でも、ガイド光は標本１１３の蛍光物質の励起波長域から離れているので、蛍光の褪色が促進される心配はない。また、ガイド光は刺激反応が起こる波長域からも離れているので、ガイド光の照射によって刺激反応が開始してしまう心配もない。

ガイド光により標本１１３上の照射位置を確認しながらピンホール１０８の開口を光路に垂直な面内で移動させることにより、標本１１３内の所望の位置にガイド光を移動させる。そして、所望のタイミングでシャッター１１６Ｃを開放する。これにより刺激光は半透鏡１０６によりガイド光に合成され、さらに半透鏡１０９により励起光に合成されて標本１１３に照射される。このように刺激光を標本１１３に照射することにより、蛍光の観察を行ないながら標本１１３の反応を観察する。

以上に述べた本実施形態によれば、刺激光とガイド光は、同じピンホール１０８の開口を通るので、標本１１３上へのピンホール１０８の開口の投影位置が確実に一致する。このため、刺激光を照射して標本１１３の反応を開始する前に、ガイド光を用いて刺激光の照射位置を確認し、所望の位置に正確に合わせることが可能となる。また励起光とガイド光と刺激光の遮光と導光はシャッター１１６Ａと１１６Ｂと１１６Ｃによって独立的に制御可能である。このため、励起光とガイド光と刺激光を同時に標本１１３に照射することが可能である。これにより、観察の際の時間的なロスがなく、反応速度が速い実験や時間管理を厳密に行なう必要がある実験にも問題なく対応できる。また、単一の光源を用いて励起光とガイド光と刺激光を形成しているため、コンパクトで安価な照明装置とすることができる。また半透鏡１０３と１０５と１０６と１０９をダイクロイックミラーで構成することにより光束をの分割と合成を効率的に行なえる。

これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさまざまな変形や変更が施されてもよい。

例えば、光束の分割と合成のための半透鏡と反射鏡の配置は適宜変更されてもよい。その場合、半透鏡は、それぞれの波長透過率特性は図２に示されたものとは異なり、分割された光路において波長選別された光をそれぞれ効率的に標本１１３に導く特性を有している。

図３は、第一実施形態における半透鏡と反射鏡の配置の第一変形例を示している。図３において、図１に示された部材と同じ参照符号で示された部材はその部材と同じ部材を示している。本変形例の照明装置は、図１の半透鏡１０３と半透鏡１０５と半透鏡１０６に代えて、それぞれ、半透鏡３０３と半透鏡３０５と半透鏡３０６を有している。さらに本変形例の照明装置は、半透鏡３０５で反射された光束を反射するための反射鏡３２０を有している。半透鏡３０３は、コレクターレンズ１０２と反射鏡１０４の間の光路上に位置し、４２０ｎｍ付近から６００ｎｍ付近までの波長域の光を透過し、４２０ｎｍ付近より短波長側の光と６００ｎｍ付近より長波長側の光を反射する特性を有している。半透鏡３０５は半透鏡３０３とバンドパスフィルター１１４Ａの間の光路上に位置し、反射鏡３２０は半透鏡３０５とバンドパスフィルター１１４Ｃの間の光路上に位置し、半透鏡３０６は反射鏡１０７とピンホール１０８の間の光路上に位置している。半透鏡３０５と半透鏡３０６は、４２０ｎｍ付近を境界として短波長側の光を反射し長波長側の光を透過する特性を有している。

図４は、第一実施形態における半透鏡と反射鏡の配置の第二変形例を示している。図４において、図１に示された部材と同じ参照符号で示された部材はその部材と同じ部材を示している。本変形例の照明装置は、図１の半透鏡１０３と半透鏡１０５と半透鏡１０６と半透鏡１０９に代えて、それぞれ、半透鏡４０３と半透鏡４０５と半透鏡４０６と半透鏡４０９を有している。さらに本変形例の照明装置は、半透鏡４０５で反射されバンドパスフィルター１１４Ｃと減光フィルター１１５Ｃとシャッター１１６Ｃを透過した光束を反射するための反射鏡４２０を有している。半透鏡４０３は、コレクターレンズ１０２と反射鏡１０４の間の光路上に位置し、４２０ｎｍ付近から６００ｎｍ付近までの波長域の光を反射し、４２０ｎｍ付近より短波長側の光と６００ｎｍ付近より長波長側の光を透過する特性を有している。半透鏡４０５は半透鏡４０３と反射鏡１０４の間の光路上に位置し、半透鏡４０６はシャッター１１６Ｂとピンホール１０８の間の光路上に位置し、反射鏡４２０はシャッター１０６Ｃと半透鏡４０６の間の光路上に位置している。半透鏡４０５と半透鏡４０６は、４２０ｎｍ付近を境界として短波長側の光を反射し長波長側の光を透過する特性を有している。半透鏡４０９は、４２０ｎｍ付近から６００ｎｍ付近までの波長域の光を反射し、４２０ｎｍ付近より短波長側の光と６００ｎｍ付近より長波長側の光を透過する特性を有している。

また、バンドパスフィルター１１４Ａと蛍光フィルター１１９は、励起波長や蛍光波長が異なる複数の蛍光物質に対応するため、望ましくは、あらかじめ用意された波長特性が異なる複数のフィルターから好適な特性のものが選択されて光束中に挿入される構成であるとよい。またピンホール１０８は、必要とされる刺激光の照射範囲に応じて開口の大きさを変更するため、望ましくは、あらかじめ用意された径が異なる複数のピンホールのいずれかと交換可能であるとよい。

また、実施形態の照明装置は落射照明の構成であるが、透過照明の構成であってもよい。図５は、本発明に従う透過照明の構成の照明装置を示している。図５において、図１に示された部材と同じ参照符号で示された部材はその部材と同じ部材を示している。この照明装置は、半透鏡１１１に代えて反射鏡５２１を有し、さらにコンデンサーレンズ５２２を有している。コンデンサーレンズ５２２は、反射鏡５２１と標本１１３の間に位置し、図１の対物レンズ１１２と同様の働きをする。反射鏡５２１は単に光路を曲げる働きをしているだけなので適宜省略されてもよい。

また、カメラ１１８によって標本１１３を撮像しているが、カメラ１１８の代わりに接眼レンズを配置して標本１１３を目視観察してもよい。

本発明の実施形態による顕微鏡の構成を示している。 バンドパスフィルターと蛍光フィルターと半透鏡の透過率特性を示している。 第一実施形態における半透鏡と反射鏡の配置の第一変形例を示している。 第一実施形態における半透鏡と反射鏡の配置の第二変形例を示している。 本発明に従う透過照明の構成の照明装置を示している。 特開平０７−０５６０９２号公報に開示されている照明装置を概略的に示している。 特開平１０−０９０６０８号公報に開示されている照明装置を概略的に示している。 特開２００４−１７７６６２号公報に開示されている照明装置を概略的に示している。

符号の説明

１０１…光源、１０２…コレクターレンズ、１０３…半透鏡、１０４…反射鏡、１０５…半透鏡、１０６…半透鏡、１０７…反射鏡、１０８…ピンホール、１０９…半透鏡、１１０…投影レンズ、１１１…半透鏡、１１２…対物レンズ、１１３…標本、１１４Ａ…バンドパスフィルター、１１４Ｂ…バンドパスフィルター、１１４Ｃ…バンドパスフィルター、１１５Ａ…減光フィルター、１１５Ｂ…減光フィルター、１１５Ｃ…減光フィルター、１１６Ａ…シャッター、１１６Ｂ…シャッター、１１６Ｃ…シャッター、１１７…結像レンズ、１１８…カメラ、１１９…蛍光フィルター、３０３…半透鏡、３０５…半透鏡、３０６…半透鏡、３２０…反射鏡、４０３…半透鏡、４０５…半透鏡、４０６…半透鏡、４０９…半透鏡、４２０…反射鏡、５２１…反射鏡、５２２…コンデンサーレンズ。

Claims (2)

1. 単一の光源部と、
   光源部から射出された光束を三つの光束に分割するための光束分割手段と、
   光束分割手段によって分割された三つの光束をそれぞれ独立的に透過波長選択するための透過波長選択手段と、
   光束分割手段によって分割された三つの光束をそれぞれ独立的に遮光または導光するためのシャッターと、
   光束分割手段によって分割された分割された三つの光束のうちの二つの光束の光路を合成するための第一光束合成手段と、
   光束分割手段によって分割された三つの光束のうちの残る一つの光束の光路と第一光束合成手段によって合成された光路とを合成するための第二光束合成手段と、
   第一光束合成手段と第二光束合成手段の間の光路上に位置し、光束の一部だけを選択的に透過する開口を有するピンホールと、
   第二光束合成手段からの光束を標本に照射し、ピンホールからの光束を標本に照射する際にはピンホールの開口を標本に投影する投影光学系とを備えている、顕微鏡の照明装置。
2. 光束分割手段と第一光束合成手段と第二光束合成手段が、それぞれ、波長依存性の透過率特性を有するダイクロイックミラーで構成されている、請求項１に記載の顕微鏡の照明装置。

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