JP4604300B2 - 顕微鏡 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に生物、医学分野で使用される顕微鏡に関し、たとえば、励起光で落射照明された被観察物から発せられる蛍光で被観察物を観察するために用いられる落射蛍光顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】
蛍光色素を結合させた試薬で被観察物中の特定の組織を染色し、そこへ励起光を照射して試薬から発せられる蛍光により特定の組織を観察する蛍光顕微鏡法が知られている。蛍光顕微鏡法で用いられる落射蛍光顕微鏡の照明光学系は、光源と、励起フィルタと、ダイクロイックミラーと、吸収フィルタとで構成される。励起フィルタは、光源から発せられた光のうち、被観察物中の蛍光色素から蛍光を発するのに有効な波長成分の光(励起光)のみを透過するフィルタである。ダイクロイックミラーは、落射蛍光顕微鏡の対物光学系と接眼光学系とで構成される観察光学系の光軸に対して45度の傾きを有して配置されており、励起光はこのダイクロイックミラーで反射されて被観察物へと導かれる。被観察物に導かれた励起光により、特定の組織中の染色物質が蛍光を発する。この蛍光の波長は励起光の波長に比して長く、上述したダイクロイックミラーはこの蛍光を透過する分光透過特性を有している。ダイクロイックミラーと接眼光学系との間の観察光学系の光路上には吸収フィルタが配置されており、被観察物等で反射されて接眼光学系に向かう余分な励起光成分が取り除かれる。
【0003】
上述した落射蛍光顕微鏡によれば、特定の組織が暗黒の視野中で光を放って見えるので、明瞭な観察像を得ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した励起光の一部が接眼光学系に導かれてしまい、観察像のコントラストが低下する場合がある。たとえば、励起光の一部はダイクロイックミラーを透過して直進し、このダイクロイックミラーの後方の壁面で反射された後、ダイクロイックミラーの裏面で反射されて接眼光学系に導かれる。以下、本明細書中ではこのようにダイクロイックミラーで反射されずに透過し、接眼光学系に導かれる励起光を「迷光」と称する。
【0005】
この迷光は、本来吸収フィルタで吸収されて接眼光学系に入射するのが抑制されるようになっている。ところが、この吸収フィルタの分光透過特性がいわゆる色素フィルタでなく、干渉膜の膜厚により設定されている干渉フィルタタイプのものでは、吸収フィルタの光入射面に対して斜めに入射する光に対しては所望の分光透過特性が得られない。上述した壁面で反射された励起光は、この壁面で乱反射されるので、吸収フィルタの入射面に入射する励起光は必ずしもこの入射面と直交する方向に進む訳ではない。この結果、一部の励起光は吸収フィルタを透過し、迷光となって接眼光学系に向かって進む。
【0006】
染色物質から発する蛍光の光量は、励起光の光量を1としたときに10−6〜10−9程度と非常に微弱なものである。このため、上述したように接眼光学系に向かって進む迷光が観察像に及ぼす影響は無視できないものがある。
【0007】
本発明の目的は、照明用の光が接眼光学系に入射して観察像のコントラストが低下するのを抑止可能な顕微鏡を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(1) 請求項1に記載の発明は、被観察物に照明光を照射するため、観察光学系の光軸の軸外位置に設けられる光源と、前記光源から出射される照明光を反射して被観察物に導くとともに、前記反射された照明光によって励起された前記被観察物から発せられる蛍光を透過して観察部に導く複数の導光手段とを備える落射蛍光顕微鏡において、前記複数の導光手段のうち、前記被観察物の種類に応じていずれかを前記観察光学系の光軸の位置に位置決め可能に保持し、前記観察光学系の光軸とほぼ平行に延在する回動中心回りに回動可能で、前記回動中心を中心とする円弧に沿って前記複数の導光手段が放射状に装着されるターレット装置と、前記光軸の位置に位置決めされている前記導光手段に入射する照明光のうち、反射されずに透過して進む透過光が反射されて前記導光手段に向かって逆行するのを抑止する光減衰手段とを有し、前記ターレット装置の回動中心には、前記透過光を導き入れる開口部が形成された固定筒部が配設され、前記光減衰手段は、前記固定筒部内に収容されていることを特徴とする。
(2) 請求項4に記載の発明は、被観察物に照明光を照射するため、観察光学系の光軸の軸外位置に設けられる光源と、前記光源から出射される照明光を反射して被観察物に導くとともに、前記反射された照明光によって励起された前記被観察物から発せられる蛍光を透過して観察部に導く複数の導光手段とを備える落射蛍光顕微鏡において、開口部が形成され、該開口部を介して入射された光を減衰する光減衰手段を収容する固定筒部と、前記固定筒部の周りを回動可能に配設され、前記複数の導光手段をそれぞれ収容する複数の枠体とを備え、前記複数の枠体の各々は、前記回動によって前記観察光学系の光軸上に位置し、前記光減衰手段は、前記光源から出射され、前記光軸上に位置した枠体の導光手段を透過して前記開口部を介して前記固定筒部に入射した前記照明光を減衰することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
− 第1の実施の形態 −
図1は、本発明の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡の概略的構成を示す図である。この落射蛍光顕微鏡は、光源ユニット12から発せられる光を蛍光フィルタ装置20で励起光に変換してステージ2に載置される試料Sを落射照明し、対物レンズ4および接眼レンズ10によって試料Sの拡大像を得るものである。
【0011】
光源ユニット12には超高圧水銀ランプ14が組み込まれており、この超高圧水銀ランプ14から発せられた光は不図示の集光光学系を経て平行光とされた後、光路Pに沿って進む。
【0012】
レボルバ24は回転軸Sを中心として回動可能に落射蛍光顕微鏡本体に取り付けられており、このレボルバ24に複数のフィルタカセット(図1ではフィルタカセット22A、22Cが図示されている)が着脱自在に取り付けられている。顕微鏡の観察者がレボルバ24を回転操作することにより、いずれかのフィルタカセットを観察光学系の光軸AXの位置に位置決めすることができる。図1においてはフィルタカセット22Aが光軸AXの位置に位置決めされている様子が示されている。
【0013】
図2は、図1の断面II−IIを部分的に示し、4つのフィルタカセット22A、22B、22C、22Dが90度間隔で放射状に配列されている様子を示している。また、図3は、図2の断面III−IIIを示している。
【0014】
ここで蛍光フィルタ装置20の詳細について説明する。蛍光フィルタ装置20は、図1に示されるように接眼レンズ10と対物レンズ4との間に配置されており、励起光を対物レンズ4に向けて導く。図3に示されるように、固定板27は筒部25とともに本体30に固定されている。円盤状のレボルバ24は、ベアリングユニット32を介して図1に示す回転軸S回りに回転自在に固定板27に保持されている。ベアリングユニット32のボールは、固定板27およびレボルバ24と直接接触した状態では転動しない。これについて説明すると、固定板27の外周およびレボルバ24の内周にそれぞれ設けられた矩形断面を有する円周溝の隅部に沿って合計4本の円環状のピアノ線が配置されており、これがボール転動用のレールとなる。したがって、固定板27、レボルバ24は被削性に優れて錆びにくいアルミや真鍮等を材料とすることができ、また熱処理等も不要となる。レボルバ24の下面には4組のスロット24sが90度間隔で放射状に形成されており、それぞれのスロットにフィルタカセット22A、22B、22C、22Dが着脱自在に装着されている。
【0015】
フィルタカセット22Aについて説明する。立方体に近い外形形状を有するフィルタ枠28Aは中空の構造を有しており、そのうちの4面に開口部が設けられている。この開口部は、光源ユニット12の光路Pおよび光路Pの延長線と交わる2面と、観察光学系の光軸AXと交わる2面とに設けられている。
【0016】
開口部28Aaには超高圧水銀ランプ14から発せられる光のうち、励起光成分のみを後方に透過する励起フィルタ26Aが装着され、押さえ環27Aで固定されている。励起フィルタ26Aと対向する面に設けられる開口部28Abは素通しとなっている。図3の上側の面に設けられる開口部28Acには、接眼レンズ10やカメラ8等に本来導かれるべきではない成分の光を吸収するための吸収フィルタ23Aが装着され、押さえ環24Aで固定されている。吸収フィルタ23Aと対向する面に設けられる開口部28Adは素通しとなっている。フィルタ枠28Aの内部には光軸AXおよび光路Pのそれぞれに対して45度の傾きを有するようにダイクロイックミラー25Aが設けられている。
【0017】
他のフィルタカセット22B、22C、22Dについても、フィルタカセット22Aと同様の構造を有しており、レボルバ24を操作することによっていずれかのフィルタカセットを図3におけるフィルタカセット22Aの存在位置に移動させることが可能である。これらのフィルタカセット22A〜22Dでは、励起フィルタ26A〜26D、吸収フィルタ23A〜23D、およびダイクロイックミラー25A〜25Dの分光特性が互いに異なるものとなっている。たとえば細胞組織内のミトコンドリアやゴルジ体等、異なる部位を異なる蛍光色素で染色し、上述のように分光特性の互いに異なる複数のフィルタカセットを切り換えながら観察することで、所望の部位のみを観察することが可能となる。
【0018】
レボルバ24の回転中心近傍に設けられている筒部25について説明する。筒部25には開口部25aが設けられている。この開口部25aは、使用の対象となっているフィルタカセット(図3においてはフィルタカセット22A)のダイクロイックミラー25Aをはさんで光源ユニット12と対向する位置にある開口28Abと連通するように設けられている。筒部25の下部には、ダイクロイックミラー25Aを透過して進む光LSの一部を吸収するとともに、残りを反射して図3に示す光路Qに沿って進むように導く第1吸光部材29Aが設けられている。この第1吸光部材29Aの材料としては、例えば色ガラスによるNDフィルタを用いることができる。NDフィルタの有する高い吸光特性により、入射する光の大半を第1吸光部材29Aで吸収することができる。この第1吸光部材29Aでの光吸収特性をさらに高めるためには、表面に反射防止膜を形成することが効果的である。加えて、第1吸光部材29Aの光入射面は、ダイクロイックミラー25Aを透過して進む光LSの光路に対して傾斜していることにより、第1吸光部材29Aで吸収されずに反射された光がダイクロイックミラー25Aに向かって逆行することがない。
【0019】
上述のようにダイクロイックミラー25Aを透過して進む光LSの光路に対して傾斜して設けられている第1吸光部材29Aで反射された光が進む光路Q上には、第2吸光部材29Bが設けられている。第2吸光部材29Bとしては、ベルベットや植毛紙を用いることができる。あるいはこれらの部材を用いずに、筒部25に直接遮光線を切り、艶消し塗装をするものであってもよい。
【0020】
第1吸光部材29Aで反射された光はもともと減衰されているのに加え、第2吸光部材29Bでさらに減衰される。第2吸光部材29Bで反射された僅かな量の光は光路Qを逆行し、第1吸光部材29Aで反射される際にさらに減衰される。このため、開口部28Abに向けて逆行する光の量はごく僅かとなる。
【0021】
ここでフィルタカセットに組み込まれるダイクロイックミラーおよび吸収フィルタの分光特性を示す図である図4を参照し、何故ダイクロイックミラー25Aを上述したように光が透過するのかについて説明する。図4では横軸に波長をとり、縦軸に透過率をとってグラフが示されている。ここでは、図4に示される分光特性がフィルタカセット22Aに組み込まれるダイクロイックミラー25Aおよび吸収フィルタ23Aのものであるとして説明をする。
【0022】
図4において二点鎖線TDでダイクロイックミラー25Aの分光特性が、破線TAで吸収フィルタ23Aの分光特性がそれぞれ示されている。このグラフ中にはまた、励起光TEおよび蛍光FLの波長分布(波長帯域)も示されている。
【0023】
ダイクロイックミラー25Aの分光特性は、長波長側で透過率が増し、短波長側で透過率が低下、すなわち反射率が増す特性を有している。しかし、図4に示されるように励起光LEの波長帯域においてダイクロイックミラー25Aの分光透過率はゼロではない。これが原因で励起光LE中の一部の光LSはダイクロイックミラー25Aを透過する。一方、励起光LEのうちダイクロイックミラー25Aで反射された成分の光は対物レンズ4を経て試料Sに導かれる。
【0024】
この励起光によって試料S中の蛍光色素から蛍光LFが発せられ、対物レンズ4中を図3の上方に向かって進む。この蛍光LFの有する波長帯域においてダイクロイックミラー25Aおよび吸収フィルタ23Aは十分に高い透過特性を有している。このため、蛍光LFはダイクロイックミラー25Aおよび吸収フィルタ23Aを透過し、図1に示される接眼レンズ10またはカメラ8に導かれる。このように、蛍光LFの波長分布は励起光LEの波長分布よりも長波長側にシフトする特性を有していることを利用してダイクロイックミラー25Aにより励起光LEおよび蛍光LFが所望の方向に導かれる。
【0025】
ここで、フィルタ枠28Aに開口部28Abがなく、壁面がある場合について考える。ダイクロイックミラー25Aで反射されずに透過した光LSが上述した壁面で反射されてダイクロイックミラー25Aに向けて逆行すると、この光LSはダイクロイックミラー25Aの裏面で反射され、図3の上方に向けて進む。この光LSは、図4に示すような分光特性を有する吸収フィルタ23Aによって吸収される筈である。しかし、上述した壁面で反射された光LSは乱反射されて平行光束ではなくなり、吸収フィルタ23Aの入射面に対して傾いた(直交していない)状態で入射する。ところで、吸収フィルタ23Aは薄膜の厚みによって分光特性が制御される干渉フィルタである。したがって、上述のように吸収フィルタ23Aを斜めに透過する光は薄膜中を斜めに透過することになり、膜厚が厚くなったのと同じ状態となる。すると、吸収フィルタ23Aを斜めに透過しようとする光に対しては分光特性が変化し、うまく吸収されずに吸収フィルタ23Aを透過してしまう。この光が迷光となってフレア成分となり、観察像のコントラストを低下させる。
【0026】
この点、第1の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡によれば、フィルタ枠28Aの後方、すなわちダイクロイックミラー25Aを挟んで光源ユニット12と対向する面に開口部28Abが設けられているので、上述した迷光の光量を大幅に減じることができ、観察像のコントラストが低下するのを抑制することができる。
【0027】
加えて、開口部28Abの後方に設けられる第1吸光部材29Aにより、迷光の光量を大幅に減じることができるのに加え、第1吸光部材29Aで吸収しきれなかった光は第2吸光部材29Bに向けて反射され、この第2吸光部材29Bでさらに吸収される。さらに、第2吸光部材29Bで吸収されずに反射され、第1吸光部材29Aに向かう光は再度第1吸光部材29Aで吸収されるので迷光の光量がさらに減じられる。
【0028】
以上に説明した蛍光フィルタ装置20は、対物レンズ4とは別体に設けられているため、対物レンズ4の倍率を変更することが容易であり、複数の対物レンズをレボルバに装着し、観察者がこのレボルバを回転させることで容易に倍率を変更することができる。また、対物レンズ4の倍率に応じて試料S上の照明範囲も変化するので、高倍率時にも十分な光量の光を試料Sに導くことが可能となる。
したがって、常に明瞭な観察像を得ることができる。
【0029】
また、複数のフィルタカセット22A〜22Dのうち、選択された何れかのフィルタカセット内のダイクロイックミラーを透過した光は第1吸光部材29Aおよび第2吸光部材29Bに導かれる。すなわち、筒部25、第1吸光部材29A、第2吸光部材29Bは複数のフィルタカセット22A〜22Dのいずれかを用いる場合においても共用されるので蛍光フィルタ装置20が大型化するのを抑止することができる。さらに、レボルバ24の回転中心近傍に筒部25、第1吸光部材29A、第2吸光部材29Bを設けるようにしたので、デッドスペースを有効に活用して蛍光フィルタ装置20が大型化するのを抑止でき、ひいては落射蛍光顕微鏡全体の大型化を抑止できる。
【0030】
− 第2の実施の形態 −
図5は、本発明の第2の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡に組み込まれる蛍光フィルタ装置120の構成を説明する図であり、第1の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡の蛍光フィルタ装置20を示す図3と同様の断面を示している。図5に示す蛍光フィルタ装置120において、第1の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡に組み込まれる蛍光フィルタ装置20(図3)のものと同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略し、第1の実施の形態との差異を中心に説明する。
【0031】
第1の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡に組み込まれる蛍光フィルタ装置20(図3)では、レボルバ24がその外周近傍に配置されるベアリングユニット30を介して固定板27により支持されている。これに対し、第2の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡に組み込まれる蛍光フィルタ装置120では、図5に示されるようにレボルバ124A、124Bがその回転中心近傍に配置されるベアリングユニット132A、132Bを介し、それぞれ図1に示す回転軸S回りに回転自在に筒部125および本体30Aで支持されている。この点についてさらに詳しく説明すると、筒部125は本体130に固定されており、レボルバ124Aはベアリングユニット132Aを介してこの筒部125で回転自在に支持されている。一方、レボルバ124Bはベアリングユニット132Bを介して本体130の下部で回転自在に支持されている。これらのレボルバ124Aおよび124Bは、回転軸S(図1)まわりに一体に回転する。
【0032】
四つのフィルタカセット122A、122B、122C、122D(図5においてはフィルタカセット122A、122Cのみが図示されている)は、レボルバ124Aとレボルバ124Bとの間の空間に90度間隔で放射状に装着されている。観察者がレボルバ124Aを操作することにより、いずれかのフィルタカセットを観察光学系の光軸AX中に位置させることができる。
【0033】
上述した四つのフィルタカセット122A〜122Dのうち、フィルタカセット122Aを例にとって説明する。フィルタカセット122Aを構成する立方体状のフィルタ枠128Aには、図5の紙面に直交する四つの面に、第1の実施の形態で説明したのと同様に四つの開口部128Aa、128Ab、128Ac、128Adが設けられている。開口部128Aaには励起フィルタ26Aが装着され、押さえ環27Aで固定されている。開口部128Acには吸収フィルタ23Aが装着され、押さえ環24Aで固定されている。フィルタ枠128Aの内部には、光源ユニット12から出射される照明光の光路Pに対して45度傾斜させた状態でダイクロイックミラー25Aが組み込まれており、励起光LEはダイクロイックミラー25Aで反射されて開口部128Adを通って対物レンズ4に向かって進む。
【0034】
筒部125には、励起光LEのうち、ダイクロイックミラー25Aで反射されずに透過し、開口部128Abを抜けて進む光LSを筒部125内に導き入れる開口125aが設けられている。この開口125aの奥には、第1吸光部材29Aがその入射面を光LSの光路に対して45度傾けた状態で固定されている。光LSの大半は第1吸光部材29Aで吸収され、残りは反射されて光路Qに沿って進み、筒部125に接着固定されている第2吸光部材29Bに入射する。このようにして、観察像のコントラストを低下させる原因となる光LSは第1吸光部材29Aおよび第2吸光部材29Bで吸収され、減衰される。
【0035】
以上に説明した蛍光フィルタ装置120も、第1の実施の形態で説明したのと同様に対物レンズ4とは別体に設けられているため、対物レンズ4の倍率を変更することが容易であり、複数の対物レンズをレボルバに装着し、観察者がこのレボルバを回転させることで容易に倍率を変更することができる。また、対物レンズ4の倍率に応じて試料S上の照明範囲も変化するので、高倍率時にも十分な光量の光を試料Sに導くことが可能となり、常に明瞭な観察像を得ることができる。
【0036】
また、複数のフィルタカセット122A〜122Dのうち、選択された何れかのフィルタカセット内のダイクロイックミラーを透過した光は第1吸光部材29Aおよび第2吸光部材29Bに導かれる点も第1の実施の形態で説明したのと同様である。すなわち、筒部125、第1吸光部材29A、第2吸光部材29Bは複数のフィルタカセット122A〜122Dのいずれかを用いる場合においても共用されるので蛍光フィルタ装置120が大型化するのを抑止することができる。さらに、レボルバ124A、124Bの回転中心近傍に筒部125、第1吸光部材29A、第2吸光部材29Bを設けるようにしたので、デッドスペースを有効に活用して蛍光フィルタ装置120が大型化するのを抑止でき、ひいては落射蛍光顕微鏡全体の大型化を抑止できる。
【0037】
− 第3の実施の形態 −
図6は、本発明の第3の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡に組み込まれる蛍光フィルタ装置220の構成を説明する図であり、第1の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡の蛍光フィルタ装置20を示す図3と同様の断面を示している。図6に示される蛍光フィルタ装置220において、第1の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡に組み込まれる蛍光フィルタ装置20(図3)のものと同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略し、第1および第2の実施の形態のものとの差異を中心に説明する。
【0038】
第1の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡に組み込まれる蛍光フィルタ装置20(図3)では、本体30に固定される固定板27にベアリングユニット32を介していわば吊られた状態で取り付けられている。これに対し、図6に示す蛍光フィルタ装置220では本体230の内側下面に固定板27Aが固定され、これにレボルバ224が覆い被さるように組み付けられている。このレボルバ224は、ベアリングユニット32を介して図1に示す回転軸S回りに回転自在に支持されている。レボルバ224には4組のスロット224sが90度間隔で放射状に設けられており、これらのスロット224sにフィルタカセット222A、222B、222C、222D(図6においてはフィルタカセット222A、222Cのみが図示されている)が取り付けられている。そして、観察者がレボルバ224を操作することにより、いずれかのフィルタカセットを観察光学系の光軸AX中に位置させることができる。
【0039】
上述した四つのフィルタカセット222A〜222Dのうち、フィルタカセット222Aを例にとって説明する。フィルタカセット222Aを構成する立方体状のフィルタ枠228Aには、図6の紙面に直交する四つの面に、第1の実施の形態で説明したのと同様に四つの開口部228Aa、228Ab、228Ac、228Adが設けられている。開口部228Aaには励起フィルタ26Aが装着され、押さえ環27Aで固定されている。開口部228Acには吸収フィルタ23Aが装着され、押さえ環24Aで固定されている。フィルタ枠228Aの内部には、光源ユニット12から出射される照明光の光路Pに対して45度傾斜させた状態でダイクロイックミラー25Aが組み込まれており、励起光LEはダイクロイックミラー25Aで反射されて開口部228Adを通って対物レンズ4に向かって進む。
【0040】
筒部225は、固定板27Aとともに本体230に固定されている。この筒部225には、励起光LEのうち、ダイクロイックミラー25Aで反射されずに透過し、開口部228Abを抜けて進む光LSを筒部225内に導き入れる開口225aが設けられている。この開口225aの奥には、第1吸光部材29Aがその入射面を光LSの光路に対して45度傾けた状態で固定されている。また、本体230の下部には開口部230aが設けられている。この開口部230aを経て筒部225の内部と連通する状態で箱40が本体230の下部に光密に固定され、この箱40の開口部分に第2吸光部材29Bが固定されて暗箱が形成される。
【0041】
ダイクロイックミラー25Aを透過する光LSの大半は第1吸光部材29Aで吸収され、残りは図6の下方に向かって反射されて光路Qに沿って進み、第2吸光部材29Bに入射する。この第2吸光部材29Bも第1吸光部材29Aと同様、例えば色ガラスによるNDフィルタを用いることができる。ただし、第2吸光部材29Bの外から入射する光を絶つため、第2吸光部材29Bの外側(反射面と対向する面)は遮光性の材料で覆うことが望ましい。この第2吸光部材29Bでの光吸収特性をさらに高めるために、表面に反射防止膜を形成することが効果的なのは第1吸光部材29Aと同様である。
【0042】
第2吸光部材29Bで吸収されずに反射された光は光路Rに沿って進む。この光路Rと交わる位置には第3吸光部材29Cが固定されている。第3吸光部材29Cとしては、ベルベットや植毛紙を用いることができる。あるいはこれらの部材を用いずに、箱40内の光路Rと交わる壁面に直接遮光線を切り、艶消し塗装をするものであってもよい。
【0043】
以上のような構成により、第3の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡においても、観察像のコントラストを低下させる原因となる光LSは第1吸光部材29A、第2吸光部材29Bおよび第3吸光部材29Cで吸収され、減衰される。
【0044】
以上に説明した蛍光フィルタ装置220も、第1あるいは第2の実施の形態で説明したのと同様に対物レンズ4とは別体に設けられているため、対物レンズ4の倍率を変更することが容易であり、複数の対物レンズをレボルバに装着し、観察者がこのレボルバを回転させることで容易に倍率を変更することができる。また、対物レンズ4の倍率に応じて試料S上の照明範囲も変化するので、高倍率時にも十分な光量の光を試料Sに導くことが可能となり、常に明瞭な観察像を得ることができる。
【0045】
また、上述した複数のフィルタカセット222A〜222Dのうち、選択された何れかのフィルタカセット内のダイクロイックミラーを透過した光は第1吸光部材29A、第2吸光部材29Bおよび第3吸光部材29Cに導かれる。すなわち、筒部225、第1吸光部材29A、第2吸光部材29B、第3吸光部材29Cおよび箱40は複数のフィルタカセット222A〜222Dのいずれかを用いる場合においても共用されるので蛍光フィルタ装置220が大型化するのを抑止することができる。さらに、レボルバ224の回転中心近傍に筒部225、第1吸光部材29Aを設けるようにしたので、デッドスペースを有効に活用して蛍光フィルタ装置220が大型化するのを抑止でき、ひいては落射蛍光顕微鏡全体の大型化を抑止できる。
【0046】
− 第4の実施の形態 −
図7は、本発明の第4の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡に組み込まれる蛍光フィルタ装置320の構成を説明する図であり、第1の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡の蛍光フィルタ装置20を示す図3と同様の断面を示している。図8は、図7の断面VIII−VIIIを示す図である。図7および図8に示す蛍光フィルタ装置320において、第1の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡に組み込まれる蛍光フィルタ装置20(図3)のものと同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略し、第1〜第3の実施の形態のものとの差異を中心に説明する。
【0047】
第1〜第3の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡に組み込まれる蛍光フィルタ装置20では、観察者がレボルバを回転操作することにより、複数取り付けられるフィルタカセットのうちの何れかを観察光学系の光軸AX中に位置させるものであった。これに対し、第4の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡に組み込まれる蛍光フィルタ装置320は、図7の紙面に直交する方向(図8の矢印Aに沿う方向)に直動する切換枠42に複数のフィルタカセット322A、322Bが取り付けられている。観察者は、この切換枠42を紙面に直交する方向に沿って切換操作することにより、いずれかのフィルタカセットを光軸AX中に位置させることができる。図7および図8においては、フィルタカセット322Aが光軸AX中に位置する様子が示されている。
【0048】
図7に示されるように、本体330の内面上部には2本のレール部材44Aおよび44Bが図7の紙面に直交する方向に延在するように取り付けられている。レール部材44A、44Bには、矩形断面形状を有する溝がこれらのレール部材44A、44Bの延在方向に沿って形成されており、溝の隅部に沿うようにピアノ線が固定されている。
【0049】
切換枠42は図7に示す断面形状を有しており、レール部材44A、44Bと同様に図7の紙面に直交する方向に延在している。切換枠42には、レール部材44A、44Bに設けられている溝と対向するように延在して矩形断面形状を有する二本の溝が形成されており、溝の隅部に沿うようにピアノ線が固定されている。
【0050】
レール部材44Aに設けられる溝と、この溝に対向するように切換枠42に設けられた溝とによって形成される矩形断面の空間およびレール部材44Aに設けられる溝と、この溝に対向するように切換枠42に設けられた溝とによって形成される矩形断面の空間にはそれぞれ直動式のベアリングユニット332が組み込まれる。つまり、切換枠42はベアリングユニット332を介して図7の紙面直角方向に移動自在にレール部材44A、44Bに懸垂支持される。このとき、ベアリングユニット332のボールは上述したピアノ線で形成されるレール上を転動する。このため、レール部材44A、44Bそして切換枠42は上述したボールと直接接触することがないので、アルミや真鍮等の比較的柔らかく、加工の容易な材料を用いることができる。また、レール部材44A、44Bや切換枠42を炭素鋼等で製作する場合にも、ボール転動面の硬度を高めるための熱処理を省くことができる。
【0051】
切換枠42の下面にはあり溝42aが図7の紙面に直交する方向に延在するように設けられており、フィルタカセット322A、322Bの上部にはこのあり溝に係合する形状の部分が形成されている。これにより、切換枠42に対してフィルタカセット322A、322Bを図7の紙面に直交する方向にスライドさせて装着することができる。
【0052】
上述した二つのフィルタカセット322A、322Bのうち、フィルタカセット322Aを例にとって説明する。フィルタカセット322Aを構成する立方体状のフィルタ枠328Aには、図7の紙面に直交する四つの面に、第1の実施の形態で説明したのと同様に四つの開口部328Aa、328Ab、328Ac、328Adが設けられている。開口部328Aaには励起フィルタ26Aが装着され、押さえ環27Aで固定されている。開口部328Acには吸収フィルタ23Aが観察光学系AXに対して所定の傾きを有する状態で固定されている。フィルタ枠328Aの内部には、光源ユニット12から出射される照明光の光路Pに対して45度傾斜させた状態でダイクロイックミラー25Aが組み込まれており、励起光LEはダイクロイックミラー25Aで反射されて開口部328Adを通って対物レンズ4に向かって進む。
【0053】
筒部325は、図8に示されるように光路Pの延長線上に位置するように本体330に固定されている。筒部325には、励起光LEのうち、ダイクロイックミラー25Aで反射されずに透過し、開口部328Abを抜けて進む光LSを筒部325内に導き入れる開口325aが設けられている。この開口325aの奥には、第1吸光部材29Aがその入射面を光LSの光路に対して45度傾けた状態で固定されている。光LSの大半は第1吸光部材29Aで吸収され、残りは反射されて光路Qに沿って進み、筒部325に接着固定されている第2吸光部材29Bに入射する。このようにして、観察像のコントラストを低下させる原因となる光LSは第1吸光部材29Aおよび第2吸光部材29Bで吸収され、減衰される。
【0054】
以上に説明した蛍光フィルタ装置320も、第1〜第3の実施の形態で説明したのと同様に対物レンズ4とは別体に設けられているため、対物レンズ4の倍率を変更することが容易である。つまり、複数の対物レンズをレボルバに装着し、観察者がこのレボルバを回転させることで容易に倍率を変更することができる。また、対物レンズ4の倍率に応じて試料S上の照明範囲も変化するので、高倍率時にも十分な光量の光を試料Sに導くことが可能となり、常に明瞭な観察像を得ることができる。
【0055】
また、第4の実施の形態においても、複数のフィルタカセット322A、322Bのうち、選択された何れかのフィルタカセット内のダイクロイックミラーを透過した光は第1吸光部材29Aおよび第2吸光部材29Bに導かれる。すなわち、筒部325、第1吸光部材29A、第2吸光部材29Bは複数のフィルタカセット322A、322Bのいずれかを用いる場合においても共用されるので蛍光フィルタ装置320が大型化するのを抑止することができ、製造コストの上昇も抑制することができる。
【0056】
以上の第1〜第4の実施の形態では、いわゆるシングルバンドフィルタが用いられる例について説明したが、近年は二つまたは三つの波長帯域を有する励起光を試料に照射する、マルチバンドフィルタが使用されるようになってきている。マルチバンドフィルタは、多重染色された染色体を観察するのに適した観察法であるFISH(Fluorescence in situ Hybridization)法に用いられることが多い。FISH法では観察像のコントラスト(明暗比)が一般的な蛍光観察法による観察像のそれよりも高いことが求められる。その一方で、マルチバンドフィルタを用いるものでは、観察像のコントラスト低下がシングルバンドフィルタを用いるものに比べて顕著になりやすい。ここで図9を参照し、マルチバンドフィルタを用いるもので観察像のコントラスト低下が顕著になりやすい理由について説明する。
【0057】
図9は、フィルタカセットに組み込まれるマルチバンドのダイクロイックミラーおよび吸収フィルタの分光特性を図4と同様にして示す図である。図9においても、横軸には波長をとり、縦軸には透過率をとってグラフが示されている。
【0058】
図9において、二点鎖線TD1でダイクロイックミラーの分光特性が、破線TA1、TA2、TA3で吸収フィルタの分光特性がそれぞれ示されている。図9のグラフ中で、TE11、TE12、TE13、TE2、TE3は励起光の波長帯域を示している。これらの励起光のうち、ダイクロイックミラーで反射されずに透過する成分の光LS11、LS12、LS13、LS2、LS3が図9中でクロスハッチされて示されている。このように、ダイクロイックミラーで反射しきれず、ダイクロイックミラーを透過して進む光の量が増すことにより、従来は観察像のコントラスト低下を免れなかった。この点、本発明に係る落射蛍光顕微鏡によればダイクロイックミラーを透過する成分の光LS11、LS12、LS13、LS2、LS3が吸収され、ダイクロイックミラーに向けて逆行する光の量が大幅に減じられる。したがって、観察像のコントラスト低下を抑制することができる。
【0059】
以上に説明した第1〜第3の実施の形態において、ダイクロイックミラー25Aで反射されずに透過して進む光LSの光路に対して第1吸光部材29Aの入射面が45度傾斜して設けられる例について説明したが、この傾斜角度(入射角)は45度に限定されるものではなく、光LSを導きたい方向に応じて傾斜角度を変えればよい。
【0060】
また、図2などに示される第2吸光部材29Bとしては、上述したベルベットや植毛紙、あるいは筒部25に直接遮光線を切り、艶消し塗装をするもの等の他に、針山を用いるものであってもよい。また、ダイクロイックミラーを透過した光LSの光路の周囲を囲う壁面に遮光線を切って艶消し塗料を塗布するか、あるいは植毛紙等を貼り付けることも光LSの減衰のためには有効である。
【0061】
以上の実施の形態では、ダイクロイックミラーを透過した光LSを吸収するための吸光部材が二つまたは三つ設けられるものについて説明したが、吸光部材の数、光LSの光路に対する傾斜角度、吸光部材の種類(材質)やその組み合わせ等については以上に説明した以外のものであってもよい。
【0062】
また、以上の実施の形態では複数のフィルタカセットがターレット等の切換部に着脱(交換)可能に取り付けられる例について説明したが、フィルタカセットが一つだけ装着されるものであっても、複数のフィルタカセットが固定されるものであってもよい。また、これらのフィルタカセットが切換部と一体に形成されるものであってもよい。加えて、フィルタカセットを複数有する場合において、それぞれのフィルタカセットに上述した吸光部材が設けられるものであってもよい。さらに、蛍光フィルタ装置の取り付け位置は以上で説明した場所に限定されるものではない。
【0063】
以上では、落射蛍光顕微鏡に本発明を適用する例について説明したが、通常の光を試料に導く反射照明顕微鏡に本発明を適用することができる。すなわち、反射照明顕微鏡では以上に説明した落射蛍光顕微鏡においてダイクロイックミラーに代えてハーフミラーが配置され、励起フィルタおよび吸収フィルタは用いられない。この場合、光源ユニットから出射される光のうち、約半分の光量の光がハーフミラーで反射されて試料に向けて導かれ、残りの光量の光はハーフミラーを透過して観察像のコントラストを低下させる要因の光となる。この透過光を上述したように減衰することにより、金属標本や半導体チップ製造用のウエハ等の観察像を明瞭にすることが可能となる。また、以上に説明した顕微鏡以外に倒立型の顕微鏡、コンフォーカル顕微鏡等、さまざまな形式の顕微鏡に本発明を適用することができる。
【0064】
図10はその一例を概略的に示す図である。図10に示す顕微鏡は、被観察物に照明光を照射する光源501と、光源501から出射される照明光を照射して被観察物Sを照明するように導くとともに、被観察物Sから観察部502に導く導光手段(たとえばハーフミラー)503とを備える。そして、導光手段503の光路に対して傾斜した面を有する部材504を観察光路外にさらに有する。導光手段503は、被観察物Sを照射する対物レンズ群505に照明光を導くとともに、照明光の一部を対物レンズ群505以外の場所に導き迷光を発生し、迷光は、対物レンズ群505に入射する前段で、傾斜面505aを有する部材505により排除される。
【0065】
以上の発明の実施の形態と請求項との対応において、光源ユニット12が光源を、ダイクロイックミラー25A〜25Dが導光手段を、対物レンズ4が対物レンズ群を、試料Sが被観察物を、第1吸光部材29Aが傾斜した面を有する部材を、フィルタ枠28A〜28D、128A〜128D、228A〜228D、328A、328Dが枠体を、第1吸光部材29A、第2吸光部材29Bが光減衰手段を、第1吸光部材29Aが反射手段を、第1吸光部材29Aが第1の光減衰手段を、第2吸光部材29Bおよび第3吸光部材29Cが第2の光減衰手段を、ターレット24、124Aおよび124B、224、切換枠42が切換保持装置を、回転軸Sが回動中心をそれぞれ構成する。
【0066】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば以下の効果を奏する。
(1) 請求項1に記載の発明によれば、光源から出射される照明光を対物レンズ群に入射するように導く導光手段を透過して進む透過光の光路上において、この光路に対して傾斜した面を有する部材が配置されることにより、透過光はこの部材で光路を折り曲げられる。このため、透過光が導光手段に向かって逆行するのを抑止して落射蛍光顕微鏡の観察像のコントラスト低下を抑止することができる。
(2) 請求項2に記載の発明によれば、光源から出射される照明光を対物レンズ群に入射するように導く導光手段を保持する枠体において、導光手段を透過して進む透過光の光路と交わる部分に存する壁面に開口部が設けられることにより、この壁面で透過光が反射されて導光手段に向かって逆行するのを抑止することができる。
(3) 請求項3に記載の発明によれば、上記開口部の後方において、透過光が反射されて導光手段に向かって進むのを抑止するように設けられる光減衰手段をさらに備えることにより、導光手段に向かって逆行する透過光の量をさらに減じることが可能となり、観察像のコントラストをさらに高めることが可能となる。
(4) 請求項4に記載の発明によれば、上記開口部の後方において、透過光を反射してこの透過光の光路を折り曲げることにより、導光手段に向かって逆行するのを抑止することができる。
(5) 請求項5に記載の発明によれば、導光手段で反射されずに透過して進む透過光の光路上に配設される第1の光減衰手段により透過光の光量を減衰させ、減衰された光を第2の光減衰手段でさらに減衰させることにより、導光手段に向かって逆行する光の量を大幅に減じることが可能となる。
(6) 請求項6に記載の発明によれば、光源から出射される照明光を反射して被観察物を落射照明するように導くために設けられる複数の導光手段のうち、被観察物の種類に応じて観察光学系の光軸の位置に位置決めされるいずれかの導光手段を透過して進む透過光が反射されて導光手段に向かって進むのを抑止する光減衰手段とを備えることにより、位置決めされている導光手段に向かって逆行する透過光の量を減じることが可能となる。このとき、光減衰手段は複数の導光手段に対して共用されるので、落射蛍光顕微鏡が大型化するのを抑止することができ、加えて製造コストが上昇するのを抑止することが可能となる。
(7) 請求項7に記載の発明によれば、光減衰手段をターレットの回動中心近傍に設けることによりターレットのデッドスペースを有効に活用することができ、落射蛍光顕微鏡が大型化するのを抑止することが可能となる。
(8) 請求項8に記載の発明によれば、光源から出射される照明光を照射して被観察物を照明するように導くとともに、被観察物から観察部に導く導光手段の光路に対して傾斜した面を有する部材を観察光路外に有し、照明光の一部を対物レンズ群以外の場所に導き迷光を発生させ、この迷光を、対物レンズ群に入射する前段で上記傾斜面を有する部材により排除するようにしたので、顕微鏡の観察像のコントラスト低下を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡の構成を概略的に説明する図である。
【図2】 図2は、本発明の第1の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡に組み込まれる蛍光フィルタ装置の構成を概略的に説明する図であり、図1の断面II−IIを示す図である。
【図3】 図3は、本発明の第1の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡に組み込まれる蛍光フィルタ装置の構成を概略的に説明する図であり、図2の断面III−IIIを示す図である。
【図4】 図4は、ダイクロイックミラーおよび吸収フィルタの分光特性を説明する図である。
【図5】 図5は、本発明の第2の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡に組み込まれる蛍光フィルタ装置の構成を概略的に説明する図である。
【図6】 図6は、本発明の第3の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡に組み込まれる蛍光フィルタ装置の構成を概略的に説明する図である。
【図7】 図7は、本発明の第4の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡に組み込まれる蛍光フィルタ装置の構成を概略的に説明する図である。
【図8】 図8は、本発明の第4の実施の形態に係る落射蛍光顕微鏡に組み込まれる蛍光フィルタ装置の構成を概略的に説明する図であり、図7の断面VIII−VIIIを示す図である。
【図9】 図9は、マルチバンドフィルタの分光特性を説明する図である。
【図10】 図10は、本発明を適用した他の顕微鏡の一例を概略的に示す図である。
【符号の説明】
2 … ステージ 4 … 対物レンズ
8 … カメラ 10 … 接眼レンズ
12 … 光源ユニット 14 … 超高圧水銀ランプ
20、120、220 … 蛍光フィルタ装置
22A〜22D、122A〜122D、222A〜222D、
322A、322B … フィルタカセット
23A〜23D … 吸収フィルタ
24、124A、124B、224 … レボルバ
25A〜25D … ダイクロイックミラー
26A〜26D … 励起フィルタ
29A … 第1吸光部材 29B … 第2吸光部材
29C … 第3吸光部材
32、132A、132B、232 … ベアリングユニット
30、130A、130B、230 … 本体
Claims (4)
- 被観察物に照明光を照射するため、観察光学系の光軸の軸外位置に設けられる光源と、
前記光源から出射される照明光を反射して被観察物に導くとともに、前記反射された照明光によって励起された前記被観察物から発せられる蛍光を透過して観察部に導く複数の導光手段とを備える落射蛍光顕微鏡において、
前記複数の導光手段のうち、前記被観察物の種類に応じていずれかを前記観察光学系の光軸の位置に位置決め可能に保持し、前記観察光学系の光軸とほぼ平行に延在する回動中心回りに回動可能で、前記回動中心を中心とする円弧に沿って前記複数の導光手段が放射状に装着されるターレット装置と、
前記光軸の位置に位置決めされている前記導光手段に入射する照明光のうち、反射されずに透過して進む透過光が反射されて前記導光手段に向かって逆行するのを抑止する光減衰手段とを有し、
前記ターレット装置の回動中心には、前記透過光を導き入れる開口部が形成された固定筒部が配設され、
前記光減衰手段は、前記固定筒部内に収容されていることを特徴とする落射蛍光顕微鏡。 - 請求項1に記載の落射蛍光顕微鏡において、
前記透過光を反射して前記透過光の光路を折り曲げるように設けられる反射手段をさらに備えることを特徴とする落射蛍光顕微鏡。 - 請求項1または2に記載の落射蛍光顕微鏡において、
前記光減衰手段は、前記照明光が前記導光手段で反射されずに透過して進む透過光の光路上に配設され、前記透過光の光量を減衰させる第1の光減衰手段と、
前記第1の光減衰手段で減衰された光の進む光路上において、前記減衰された光の光量をさらに減衰させるために一つまたは複数設けられる第2の光減衰手段とを備えることを特徴とする落射蛍光顕微鏡。 - 被観察物に照明光を照射するため、観察光学系の光軸の軸外位置に設けられる光源と、
前記光源から出射される照明光を反射して被観察物に導くとともに、前記反射された照明光によって励起された前記被観察物から発せられる蛍光を透過して観察部に導く複数の導光手段とを備える落射蛍光顕微鏡において、
開口部が形成され、該開口部を介して入射された光を減衰する光減衰手段を収容する固定筒部と、
前記固定筒部の周りを回動可能に配設され、前記複数の導光手段をそれぞれ収容する複数の枠体とを備え、
前記複数の枠体の各々は、前記回動によって前記観察光学系の光軸上に位置し、
前記光減衰手段は、前記光源から出射され、前記光軸上に位置した枠体の導光手段を透過して前記開口部を介して前記固定筒部に入射した前記照明光を減衰することを特徴とする落射蛍光顕微鏡。
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