(57)【要約】【課題】ゴーストの無い良好な標本の画像を取得できる顕微鏡装置を提供する。【解決手段】光源１から放射された光のうち、所定の波長域の光を励起光として選択する波長域選択面を有するエキサイターＥｘと、このエキサイターＥｘにより選択された励起光を標本１０に照射するとともに、当該励起光の照射により標本１０から発生した蛍光を集光する対物レンズ９と、対物レンズ９で集光された蛍光により標本１０の像を結像する第２対物レンズ（結像レンズ）１１と、エキサイターＥｘにより選択された励起光を対物レンズ９に導くとともに、この対物レンズ９により集光された蛍光を第２対物レンズ１１に導くハーフミラー（光反射透過部材）８と、を有する顕微鏡装置１００は、エキサイターＥｘの表面が、光軸に垂直な面に対して所定の傾き角を有して配置される。【選択図】図１
2010145781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から放射された光のうち、所定の波長域の光を励起光として選択する波長域選択面を有するエキサイターと、
前記エキサイターにより選択された前記励起光を標本に照射するとともに、当該励起光の照射により前記標本から発生した蛍光を集光する対物レンズと、
前記対物レンズで集光された前記蛍光により前記標本の像を結像する結像レンズと、
前記エキサイターにより選択された前記励起光を前記対物レンズに導くとともに、前記対物レンズにより集光された前記蛍光を前記結像レンズに導く光反射透過部材と、を有し、
前記エキサイターの表面が、光軸に垂直な面に対して所定の傾き角を有して配置された顕微鏡装置。
【請求項２】
前記エキサイターの前記傾き角をαとし、前記結像レンズの焦点距離をｆとし、前記結像レンズによる前記像の半径をｙとしたとき、次式
α  ≧  ｔａｎ-1（ｙ／ｆ）  ［度］
の条件を満足する請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
更に次式
α  ≦  １５  ［度］
の条件を満足する請求項２に記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
前記光反射透過部材は、入射する光の波長に関わらず、当該光の一部を反射し、残りを透過する請求項１〜３いずれか一項に記載の顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、落射蛍光観察が可能な顕微鏡装置においては、エキサイター、ダイクロイックミラー及びエミッターが１つのユニットとして構成され、このユニットを取り付けて蛍光観察が行われるように構成されているものが多い。このユニットはフィルタキューブ型になっており、顕微鏡装置に着脱可能に構成することで、交換できるようになっている（例えば、特許文献１参照）。このユニットにおいて、ダイクロイックミラーをハーフラーで構成することも可能である。この場合、ダイクロイックミラーを使用したときに比べて光量は落ちるが、励起波長を変えて明視野観察する際にも、同一のハーフミラーを使用できるため、この顕微鏡装置を安価にすることができる。
【特許文献１】特開平５−１８８２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ハーフミラーを用いた落射蛍光観察を行うと、例えば、照野の片隅に強く蛍光を発する物質があり、略中心部を挟んで反対側の片隅に蛍光性は無いが反射率が高い物質がある場合、強く発光した蛍光が、反対側にゴーストとして投影される場合があり、この現象は、ダイクロイックミラーよりもハーフミラーにおいて目立ち易く、観察に支障を来すという課題があった。
【０００４】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ゴーストの無い良好な標本の画像を取得できる顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明に係る顕微鏡装置は、光源から放射された光のうち、所定の波長域の光を励起光として選択する波長域選択面を有するエキサイターと、このエキサイターにより選択された励起光を標本に照射するとともに、この励起光の照射により標本から発生した蛍光を集光する対物レンズと、対物レンズで集光された蛍光により標本の像を結像する結像レンズと、エキサイターにより選択された励起光を対物レンズに導くとともに、この対物レンズにより集光された蛍光を結像レンズに導く光反射透過部材と、を有し、エキサイターの表面が、光軸に垂直な面に対して所定の傾き角を有して配置される。
【０００６】
ここで、このような顕微鏡装置は、エキサイターの傾き角をαとし、結像レンズの焦点距離をｆとし、結像レンズによる像の半径をｙとしたとき、次式
α  ≧  ｔａｎ-1（ｙ／ｆ）  ［度］
の条件を満足することが好ましい。
【０００７】
また、この顕微鏡装置は、更に次式
α  ≦  １５  ［度］
の条件を満足することが好ましい。
【０００８】
また、このような顕微鏡装置において、光反射透過部材は、入射する光の波長に関わらず、当該光の一部を反射し、残りを透過することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る顕微鏡装置を以上のように構成すると、標本で発生した蛍光が、エキサイターの表面で反射したとしても、対物レンズの照野に入射してゴーストを発生させることがなく、良好な標本の画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて、本実施の形態に係る顕微鏡装置の構成について説明する。この顕微鏡装置１００は、光源１からの光を標本１０に照射する照明光学系１１０と、標本１０から出射した光を集光してこの標本１０の像を結像する結像光学系１２０と、を有して構成される。ここで、照明光学系１１０は、光源１側から順に、コレクタレンズ２と、第１リレー光学系３と、第１ミラー４と、開口絞り５と、視野絞り６と、フィールドレンズ群７と、エキサイターＥｘと、ハーフミラー８と、対物レンズ９とを有して構成される。また、結像光学系１２０は、照明光学系１１０とハーフミラー８及び対物レンズ９を共用し、標本１０側から順に、対物レンズ９と、ハーフミラー８と、エミッターＥｍと、第２対物レンズ（結像レンズ）１１と、第２ミラー１２と、第２リレー光学系１４と、第３ミラー１５と、第３リレー光学系１６と、を有して構成される。
【００１１】
このような顕微鏡装置１００において、光源１からの光は、コレクタレンズ２によって平行光に変換され、第１リレー光学系３により開口絞り５の近傍に光源像が形成される。第１リレー光学系３と開口絞り５との間に配置された第１ミラー４により、観察者の奥から手前に向かって光軸ｘ１に沿って進んできた光は、観察者の前面で、図１において左から右に進む光軸ｘ２に偏向される。コレクタレンズ２の後ろ側焦点（標本１０側の焦点）の第１リレー光学系３による像の近傍には、視野絞り６が配置され、この視野絞り６に前側焦点面（光源１側の焦点面）を重ねてフィールドレンズ群７が配置されている。そして、このフィールドレンズ群７を通過してエキサイターＥｘに入射し、このエキサイターＥｘ（の波長域選択面）で選択された波長域の励起光が、ハーフミラー８により対物レンズ９の光軸ｘ３に偏向され、対物レンズ９を使って標本１０に照射されて、この標本１０を励起する。ここで、ハーフミラー８は、入射する光の波長に関わらず、その光の一部を反射し、残りの光を透過する光反射透過部材として機能する。また、エキサイターＥｘは、平行基板の表面に波長域選択用の干渉膜が形成されたものであり、干渉膜の設計条件によって定められた向きに配置される。
【００１２】
上述の励起光が標本１０に照射されると、標本１０から蛍光が放射される。この蛍光は対物レンズ９によって集光され、ハーフミラー８を透過して、エミッターＥｍにより蛍光の波長域のみが選択されて透過される。そして、第２対物レンズ１１によって結像作用を受け、第２ミラー１２により水平方向（ｘ４）に偏向された後、標本像１３を形成する。なお、この標本像１３の位置に、標本１０の構造を評価する目安となるスケール（図示せず）等を挿入して標本像１３と重畳することが可能である。その後、第２リレー光学系１４によって、平行光束に変換されるとともに、第３ミラー１５によって光路を鉛直上向き（ｘ５）に偏向される。このように鉛直上向きの平行光束に変換された後は、第３リレー光学系１６により結像される。そのため、矢印Ａの後に、双眼観察鏡筒を取り付けて観察したり、ＣＣＤカメラ等の撮影装置を取り付けて撮影したり、あるいは、適当なビームスプリッタ光学系を用いて双方を同時に行ったりすることができる。
【００１３】
この顕微鏡装置１００は、反射明視野観察と、落射蛍光観察とを切り替えて行うことができるように、光路に対してエキサイターＥｘ及びエミッターＥｍを挿抜可能に構成されている。具体的には、図２に示すように、２つの支持部（第１支持部２１及び第２支持部２２）がＬ字型に組み合わされたブロック２０を設け、この支持部２１，２２のそれぞれに対向するように２組の開口部２１ａ，２２ａ及び２１ｂ，２２ｂを形成する（なお、以降の説明においては、開口部２１ａ，２２ａの組を「ポジションＰ１」と呼び、開口部２１ｂ，２２ｂの組を「ポジションＰ２」と呼ぶ）。このブロック２０は、ハーフミラー８の近傍に挿抜可能に構成されており、第１支持部２１が、ハーフミラー８の光源１側の光軸ｘ２上に挿抜され、第２支持部２２が、ハーフミラー８の第２対物レンズ１１側の光軸ｘ３上に挿抜される。そして、このブロック２０の光軸ｘ２，ｘ３上の位置を調整することにより、ポジションＰ１とポジションＰ２とをそれぞれ光軸ｘ２，ｘ３上に配置することができるようになっている。そのため、この顕微鏡装置１００においては、例えば、ポジションＰ１における開口部２１ａ，２２ａには、何も取り付けず、ポジションＰ２における開口部２１ｂにエキサイターＥｘを、また、開口部２２ｂにエミッターＥｍを取り付けることにより、光軸ｘ２，ｘ３上に、ポジションＰ１が配置されたときは反射明視野観察を行い、ポジションＰ２が配置されたときはエキサイターＥｘ及びエミッターＥｍを用いて落射蛍光観察を行うことができる。あるいは、ポジションＰ１における開口部２１ａ，２２ａにポジションＰ１とは異なる波長のエキサイターとエミッタ−を取り付けて、励起波長の切換を行うことも可能である。例えばＶ励起のためのフィルタを取り付けることも可能である。
【００１４】
図３に示すように、このような構成の顕微鏡装置１００において、標本１０上の対物レンズ９による照野１０ａを２分した一方の領域Ｐの周辺部から出た蛍光は、この図３に実線で示す光束となってハーフミラー８に入射し、このハーフミラー８を透過して第２対物レンズ１１（図３においては図示せず）により結像されて正規の観察光となるが、ハーフミラー８に入射した蛍光の一部は反射して照明光路に戻り、エキサイターＥｘに入射する。このエキサイターＥｘは、励起光の波長は通過させるが蛍光の波長は反射する特性を有しているため、図３に破線で示す光束のようにこのエキサイターＥｘで反射する。このとき、図３（ａ）に示すように、エキサイターＥｘ（の波長域選択面（干渉膜））が、光軸ｘ２に対して略垂直に配置されていると、このエキサイターＥｘで反射された蛍光は、さらにハーフミラー８で反射され、対物レンズ９を介して照野１０ａの他方の領域Ｑの周辺部に戻って結像する。そのため、標本１０が、金属片の一部（照野１０ａの領域）に蛍光物質が付加されているようなものであり、領域Ｑが反射率の高い物質（例えば、金属）で構成されている場合には、戻った蛍光がこの領域Ｑで反射され、あたかも領域Ｑから蛍光が生じているかのごとく、第２対物レンズ１１により結像されてしまいゴーストとなる。
【００１５】
なお、ハーフミラー８の代わりに、励起光を反射し、蛍光を透過するダイクロイックミラーを用いた場合、このダイクロイックミラーに入射する蛍光波長の光のおよそ９０％は透過され、残りのおよそ１０％が反射される。この反射成分が全てエキサイターＥｘで反射されたとしても、ダイクロイックミラーで標本１０側に反射されるのは、その反射成分の１０％となり（すなわち、標本１０から発した蛍光の１％となり）、さらにこの１％の反射成分のうち、標本（試料面）１０で反射した蛍光だけがゴーストとなるため、観察に影響のない程度であった。一方、ハーフミラー８が、入射する光のおよそ５０％を反射し、残りのおよそ５０％を透過する場合について考えると、標本１０から出た蛍光のうち、およそ５０％がハーフミラー８で反射され、その反射成分の全てがエキサイターＥｘで反射されたとすると、さらにハーフミラー８で標本１０側に反射されるのは、標本１０から発した蛍光の２５％となる。そのため、ダイクロイックミラーを用いた場合の２５倍の光量比の反射光が標本（試料面）１０に戻るため、この反射光の観察に与える影響は無視できず、顕微鏡装置１００にハーフミラー８を用いると、ゴーストが問題となる。
【００１６】
この問題を解決するために、本実施の形態に係る顕微鏡装置１００においては、図３（ｂ）に示すように、エキサイターＥｘ（の波長域選択面（干渉膜））を、光軸ｘ３に垂直な面に対して傾けて配置している。このエキサイターＥｘと光軸ｘ３に垂直な面とのなす角度（以下、「傾き角α」と呼ぶ）を所定の大きさにすると、図３（ｂ）に示すように、標本１０から発生した蛍光がエキサイターＥｘで反射して対物レンズ９に再び入射したとしても、所定の角度を持っているため照野１０ａに入ることはなく、ゴーストが発生しない。
【００１７】
ここで、エキサイターＥｘの傾き角α［度］は、第２対物レンズ（結像レンズ）１１の焦点距離をｆ［ｍｍ］とし、当該第２対物レンズ１１による像の半径をｙ［ｍｍ］としたとき、次式（１）の条件を満たすように設定されることが望ましい。
【００１８】
α  ≧  ｔａｎ-1（ｙ／ｆ）  ［度］              （１）
【００１９】
例えば、視野数２５の顕微鏡装置１００の場合、第２対物レンズ１１の焦点距離が２００ｍｍであるときは（視野数の半分が第２対物レンズ１１の像の高さｙとなる）、照野１０ａの周辺部から出た光は光軸ｘ３に対して約３．６度の角度で放射される。対物レンズ９から出射した光は平行光になっているので、この光は、光軸ｘ２に対して約３．６度の角度のままエキサイターＥｘに入射する。ここで、このエキサイターＥｘにおいて、光軸ｘ２に対して約３．６度で入射する光を３．６度以上になるように反射させれば対物レンズ９に戻ったとしても照野１０ａに入ることはない。そのため、エキサイターＥｘの傾き角αは４度程度とすることが望ましい。
【００２０】
一方、エキサイターＥｘは、上述のように励起光を選択透過するための干渉膜を有しているが、この干渉膜に入射する光に角度が付いていると（図３（ｂ）において、干渉膜の法線ｘ２′に対して入射光の角度θがあると）、透過させる光の波長特性が変化してしまう。一般的に、垂直入射に用いるフィルタを傾けて使用すると波長特性は波長の短い方にシフトする。ここで、傾きによる波長のずれは、入射角θに対してｃｏｓθに比例する。よって、エキサイターＥｘの傾き角αが、０度近辺であれば波長シフトはほぼ発生しないが、入射角θ（すなわち、傾き角α）が大きくなるとシフト量が大きくなる。例えば、傾き角α（入射角θ）が１５度程度までであれば、このエキサイターＥｘにおける波長シフトは２ｎｍ程度に収まるため、傾き角αは１５度以下、すなわち、次式（２）の条件を満足することが望ましい。また、エキサイターＥｘの傾き角αをあまり大きくすると、このエキサイターＥｘの有効径の見かけの大きさが小さくなるため好ましくない。
【００２１】
α  ≦  １５  ［度］                          （２）
【００２２】
なお、以上の説明は励起光を対物レンズ９に導き、且つ、蛍光を第２対物レンズ１１に導くための光反射透過部材として、ハーフミラー８を用いた顕微鏡装置１００におけるエキサイターＥｘの傾き角αについて説明したが、この光反射透過部材としてダイクロイックミラーを用いた場合でも、以上の構成は有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る顕微鏡装置の構成を示す説明図である。
【図２】エキサイター及びエミッターを保持するブロックを示す説明図であって、（ａ）はこのブロックの斜視図であり、（ｂ）は、このブロックとハーフミラーとの位置関係を説明する側面図である。
【図３】対物レンズの照野の周辺部で発生した蛍光がハーフミラーで反射したときの光路を説明する説明図であって、（ａ）はエキサイターの表面が光軸に対して略垂直に配置された場合を示し、（ｂ）はエキサイターの表面が光軸に垂直な面に対して所定の傾き角を有して配置された場合を示す。
【符号の説明】
【００２４】
１  光源    ８  ハーフミラー（光反射透過部材）    ９  対物レンズ
１０  標本    １１  第２対物レンズ（結像レンズ）    Ｅｘ  エキサイター
１００  顕微鏡装置
【図１】
2010145781.tif 000003
【図２】
2010145781.tif 000004
【図３】
2010145781.tif 000005