(57)【要約】 【課題】  位相差観察等の瞳変調観察と蛍光観察とを同時に行うことを可能とする。【解決手段】  励起光Ｌ１を出射する励起用光源５と、励起光Ｌ１を標本Ａに照射させる対物レンズ４と、標本Ａから発せられる蛍光Ｌ２を励起光Ｌ１から分岐するダイクロイックミラー１１と、分岐された蛍光Ｌ２を結像させる第１の結像レンズ２５と、その結像位置に配置される第１の撮像素子７と、標本Ａを挟んで対物レンズ４とは反対側に配置された透過照明光源６と、対物レンズ４の瞳位置に配置された位相膜および吸収膜２１と、透過照明光源６と標本Ａとの間に配置され、蛍光波長域外に透過のピークを有する第１の光学変調部材１８と、第１の光学変調部材１８を透過して標本Ａおよび対物レンズ４を通過した光Ｌ３を分岐する第２の光学変調部材２２と、分岐された光Ｌ３を結像させる第２の結像レンズ２６と、その結像位置に配置される第２の撮像素子８とを備える観察システム１を提供する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を出射する励起用光源と、
該励起用光源から発せられた励起光を標本に照射させる対物レンズと、
標本から発せられ対物レンズを介して戻る蛍光を励起光から分岐するダイクロイックミラーと、
分岐された蛍光を結像させる第１の結像レンズと、
該第１の結像レンズの結像位置に配置される第１の撮像素子と、
前記標本を挟んで前記対物レンズとは反対側に配置された透過照明光源と、
前記対物レンズの瞳位置あるいはその共役な位置に配置された位相膜および吸収膜と、
前記透過照明光源と前記標本との間に配置され、蛍光波長域外に透過のピークを有する第１の光学変調部材と、
該第１の光学変調部材を透過して標本に入射され、対物レンズを通過した光を選択的に分岐する第２の光学変調部材と、
該第２の光学変調部材により分岐された光を結像させる第２の結像レンズと、
該第２の結像レンズの結像位置に配置される第２の撮像素子とを備える観察システム。
【請求項２】
前記ダイクロイックミラーが、励起光および第１の光学変調部材を透過した光を蛍光から分岐させ、
前記第２の光学変調部材が、前記ダイクロイックミラーと励起用光源との間に配置されている請求項１に記載の観察システム。
【請求項３】
前記吸収膜が、前記第２の光学変調部材と前記第２の結像レンズとの間に配置されている請求項１または請求項２に記載の観察システム。
【請求項４】
前記第１の光学変調部材が、蛍光波長より長波長側の光を透過する請求項３に記載の観察システム。
【請求項５】
前記第１の光学変調部材が、７００ｎｍ以上の光を透過する請求項４に記載の観察システム。
【請求項６】
前記第１の光学変調部材が、蛍光波長より長波長側の第１の波長帯域の光を透過し、
前記対物レンズとダイクロイックミラーとの間に、第１の波長帯域以上の波長の光を選択的に分岐する第３の光学変調部材を備え、
前記第２の光学変調部材が、前記第３の光学変調部材と前記第２の結像レンズとの間に配置され、
該第２の光学変調部材により分岐された第１の波長帯域より長波長側の光を用いてフォーカス位置を検出するフォーカス検出装置を備える請求項１に記載の観察システム。
【請求項７】
前記吸収膜が、前記第２の光学変調部材と前記第２の結像レンズとの間に配置されている請求項６に記載の観察システム。
【請求項８】
前記第１の光学変調部材が、７００ｎｍ以上の光を透過する請求項７に記載の観察システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、観察システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医学、生物学等の分野においては、細胞や組織などの状態を観察する際に、落射蛍光顕微鏡や、瞳変調顕微鏡（位相差顕微鏡）等が使用されている。
また、落射蛍光観察と位相差観察とを切り替えて行う顕微鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この顕微鏡装置は、蛍光観察用の励起用光源と、位相差観察用の透過照明光源とを備え、励起用光源から発せられた励起光を標本に入射させて蛍光を発生させ、発生した蛍光を検出する蛍光観察光学系と、透過照明光源から発せられた光を標本に入射させて位相差観察を行う位相差観察光学系とを備えている。
そして、蛍光観察時には、励起用光源を作動させて励起光を標本に入射させ、標本から発せられる蛍光を接眼レンズまたは撮像装置で観察する一方、位相差観察時には、透過照明光源を作動させ、標本を透過してきた光を接眼レンズまたは撮像装置で観察するようになっている。これにより、蛍光観察または位相差観察のいずれかを選択して観察することができる。
【特許文献１】特開平８−１５６１２号公報（図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の顕微鏡装置では、蛍光観察と位相差観察とを同時に行うことができない。
蛍光観察は、試料に標識した蛍光色素または蛍光タンパク質そのものの蛍光シグナルを観察する方法であり、観察対象を特異的に検出し、可視化するのに適している。一方、位相差観察は、細胞等のような透明な物体の位相分布をコントラストに変える観察法であり、細胞内の微細構造や外部形態を可視化できる観察法である。これにより、位相差観察は、例えば、細胞活性のような細胞の状態を観測するのに適している。これらの観察法の適用の仕方として、例えば、細胞から発せられる蛍光に変化が生じたときに、細胞の状態を確認する場合には、蛍光観察と並行して位相差観察を行うことがある。また、標本中の一部から局部的に蛍光が発せられるときに、標本全体のどの位置から蛍光が発せられているのか観察する場合においても、蛍光観察と並行して位相差観察を行うことがある。
【０００５】
これらの用途に対して、特許文献１の顕微鏡装置では、蛍光観察光学系と位相差観察光学系とを切り替える必要があるため、多量の標本に対して蛍光観察と位相差観察の双方を短時間で行うことは困難であった。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、位相差観察等の瞳変調観察と蛍光観察とを同時に行うことを可能とする観察システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、励起光を出射する励起用光源と、該励起用光源から発せられた励起光を標本に照射させる対物レンズと、標本から発せられ対物レンズを介して戻る蛍光を励起光から分岐するダイクロイックミラーと、分岐された蛍光を結像させる第１の結像レンズと、該第１の結像レンズの結像位置に配置される第１の撮像素子と、前記標本を挟んで前記対物レンズとは反対側に配置された透過照明光源と、前記対物レンズの瞳位置あるいはその共役な位置に配置された位相膜および吸収膜と、前記透過照明光源と前記標本との間に配置され、蛍光波長域外に透過のピークを有する第１の光学変調部材と、該第１の光学変調部材を透過して標本に入射され、対物レンズを通過した光を選択的に分岐する第２の光学変調部材と、該第２の光学変調部材により分岐された光を結像させる第２の結像レンズと、該第２の結像レンズの結像位置に配置される第２の撮像素子とを備える観察システムを提供する。
【０００７】
本発明によれば、励起用光源から発せられた励起光が対物レンズを介して標本に照射されると、標本に含有されている蛍光物質が励起されて蛍光が発生する。標本から発せられた蛍光は対物レンズを介して戻り、ダイクロイックミラーによって励起光から分岐させられる。そして、励起光から分岐された蛍光は第１の結像レンズによって結像され、その結像位置に配置されている第１の撮像素子により蛍光画像として取得されることになる。
【０００８】
一方、透過照明光源から発せられた光は第１の光学変調部材を通過させられることにより、蛍光波長とは異なる波長の光のみが標本に入射させられる。そして、標本を透過し、対物レンズによって集光された光は、対物レンズの瞳位置あるいはその共役な位置に配置されている位相膜および吸収膜を通過させられることで、直接光が位相変調および強度変調させられる。その後、第２の光学変調部材に入射されることにより、波長の異なる他の光から分岐させられる。そして、分岐された光は第２の結像レンズにより結像され、その結像位置に配置されている第２の撮像素子において回折光と直接光とを干渉させて位相差画像として取得されることになる。
【０００９】
このように、本発明によれば、蛍光観察と位相差観察との波長帯域を異ならせることによって、別個の結像光路を設けることができ、蛍光画像と位相差画像とを同時に取得することが可能となる。
【００１０】
上記発明においては、前記ダイクロイックミラーが、励起光および第１の光学変調部材を透過した光を蛍光から分岐させ、前記第２の光学変調部材が、前記ダイクロイックミラーと励起用光源との間に配置されていることとしてもよい。
このように構成することで、励起用光源からの励起光および第１の光学変調部材を透過した透過照明光源からの光が、ダイクロイックミラーによって蛍光から分岐される。
【００１１】
すなわち、励起用光源から発せられた励起光は、ダイクロイックミラーを透過し、または反射されて対物レンズに向かう光路内に入り、対物レンズを介して標本に照射される。標本において発せられた蛍光は、対物レンズを介して励起光の入射光路を戻る。また、透過照明光源からの光は、第１の光学変調部材を通過させられた後に標本を通過して対物レンズに入射され、これも励起光の入射光路を辿る。そして、ダイクロイックミラーに入射されることで、第１の光学変調部材を通過した光は、励起用光源の方向に指向され、蛍光から分離される。その後、第１の光学変調部材を通過した光は、ダイクロイックミラーと励起用光源との間に配置されている第２の光学変調部材に入射されることで、励起光の入射光路から分岐させられて第２の結像レンズを介した後、第２の撮像素子により撮像されることになる。
このように、本発明によれば、位相差観察用の光路と励起光の入射光路とを部分的に兼用させることができ、光学系の全長を短縮し、小型化を図ることが可能となる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記吸収膜が、前記第２の光学変調部材と前記第２の結像レンズとの間に配置されていることが好ましい。
吸収膜を通過する際に光の強度が低下することになるため、位相差観察用の光を第２の光学変調部材によって蛍光観察用の光から分岐した後に吸収膜を通過させることにより、蛍光観察用の光の強度の低下を防止して、明るい蛍光画像を得ることができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記第１の光学変調部材が、蛍光波長より長波長側の光を透過することとしてもよい。
標本として細胞等の生物を観察する場合に、光の照射による活性酸素の発生等によって、標本が早期に劣化する不都合がある。位相差観察用の光を蛍光波長より長波長側にすることで、より毒性の少ない光を標本に照射して、標本を健全な状態に維持することができる。
特に、前記第１の光学変調部材が、７００ｎｍ以上の光を透過することとしてもよい。
【００１４】
また、上記発明においては、前記第１の光学変調部材が、蛍光波長より長波長側の第１の波長帯域の光を透過し、前記対物レンズとダイクロイックミラーとの間に、第１の波長帯域以上の波長の光を選択的に分岐する第３の光学変調部材を備え、前記第２の光学変調部材が、前記第３の光学変調部材と前記第２の結像レンズとの間に配置され、該第２の光学変調部材により分岐された第１の波長帯域より長波長側の光を用いてフォーカス位置を検出するフォーカス検出装置を備えることとしてもよい。
【００１５】
フォーカス検出装置の作動により、第１の波長帯域より長波長側の光が第２の光学変調部材および第３の光学変調部材を介して対物レンズに向かう光路に入射させられる。そして、フォーカス検出用の光は、対物レンズを介して標本に照射され、標本において反射されることによって同一光路を戻りフォーカス検出装置に検出される。これにより、フォーカス位置が検出される。一方、位相差観察用の光は、標本を通過した後に第３の光学変調部材によって蛍光から分岐され、フォーカス検出用の光路と同一経路を辿り、第２の光学変調部材によってフォーカス検出用の光から分岐させられて第２の結像レンズによって結像され第２の撮像素子により撮像されることになる。
このように、本発明によれば、位相差観察用の光路とフォーカス検出用の光路とを部分的に兼用させることができ、光学系の全長を短縮し、小型化を図ることが可能となる。
また、フォーカス検出用の光としても、毒性の少ない光を標本に照射することができ、標本を健全な状態に維持することができる。
【００１６】
上記発明においては、前記吸収膜が、前記第２の光学変調部材と前記第２の結像レンズとの間に配置されていることとしてもよい。
吸収膜による蛍光観察用の光の強度の低下を防止して、明るい蛍光画像を得ることができる。
また、上記発明においては、前記第１の光学変調部材が、７００ｎｍ以上の光を透過することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、蛍光観察と位相差観察等の瞳変調観察とを同時に行うことができ、多量の標本に対して蛍光観察と位相差観察の双方を短時間で行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の第１の実施形態に係る観察システム１について、図１を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る観察システム１は、図１に示されるように、培養液Ｗ内に細胞等の標本Ａを収容した透明なディッシュ２を搭載するステージ３と、該ステージ３の下方に近接して配置された対物レンズ４と、該対物レンズ４を介して標本Ａに下方から照射する励起光Ｌ１を発生するための励起用光源５と、標本Ａの上方から標本Ａに光を照射する透過照明光源６と、標本Ａにおいて発生した蛍光Ｌ２を撮像する第１の撮像素子７と、透過照明光源６から発せられ標本Ａを通過した光Ｌ３を撮像する第２の撮像素子８とを備えている。
【００１９】
励起用光源５から対物レンズ４に向かう励起光Ｌ１の入射光路には、励起用光源５からの光を略平行光に変換する投光光学系９と、励起用光源５から発せられた光から励起光Ｌ１を発生させる励起フィルタ１０と、該励起フィルタ１０により発生された励起光Ｌ１を反射して偏向させ、対物レンズ４に向かう光路に入射させるダイクロイックミラー１１とが配置されている。
投光光学系９は、例えば、励起用光源５からの光を集光するコレクタレンズ１２と、開口絞り１３と、視野絞り１４と、集光レンズ１５，１６とから構成され、励起用光源５からの光を所定の光束径の略平行光にしてダイクロイックミラー１１に入射させるようになっている。
【００２０】
また、透過照明光源６から標本Ａに向かう入射光路には、透過照明光源６から発せられた光を集光させるコレクタレンズ１７と、蛍光Ｌ２の波長帯域より長波長側の波長帯域の光Ｌ３のみを通過させ、他の波長帯域の光を遮断する第１の光学変調部材１８と、該第１の光学変調部材１８を通過した光Ｌ３の一部を通過させるリング状のスリットを有するリング絞り１９と、該リング絞り１９により絞られた光Ｌ３を標本Ａに結像させるコンデンサレンズ２０とが備えられている。
【００２１】
また、対物レンズ４の瞳位置には、標本Ａにおいて回折することなく透過した直接光の位相および強度を変調する位相膜および吸収膜２１が備えられている。位相膜および吸収膜２１は、標本Ａにおいて回折した光については、変調させることなくそのまま通過させるように構成されている。
【００２２】
対物レンズ４とダイクロイックミラー１１との間には、第１の光学変調部材１８を通過した光であって、蛍光Ｌ２の波長帯域よりも長波長側の波長帯域の光Ｌ３を反射して偏向させ、蛍光Ｌ２の波長帯域の光を通過させる第２の光学変調部材２２と、該第２の光学変調部材２２を通過してしまった長波長帯域の光を遮断するバリアフィルタ２３とが配置されている。
【００２３】
ダイクロイックミラー１１と第１の撮像素子７との間には、ダイクロイックミラー１１を透過してしまった励起光Ｌ１を遮断する吸収フィルタ２４と、ダイクロイックミラー１１を透過した蛍光Ｌ２を集光して第１の撮像素子７に結像させる第１の結像レンズ２５とが備えられている。
また、第２の光学変調部材２２と第２の撮像素子８との間には、第２の光学変調部材２２によって反射された光Ｌ３を集光して第２の撮像素子８に結像させる第２の結像レンズ２６が備えられている。
【００２４】
このように構成された本実施形態に係る観察システム１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る観察システム１を用いて標本Ａを観察するには、ステージ３上に標本Ａを配置して、励起用光源５および透過照明光源６を作動させる。
励起用光源５から出射された光は投光光学系９を通過させられて略平行光とされ、励起フィルタ１０を通過させられることによって、所定の波長帯域の励起光Ｌ１となってダイクロイックミラー１１に入射させられる。ダイクロイックミラー１１はこの波長帯域の励起光Ｌ１を反射するように構成されているので、励起光Ｌ１はダイクロイックミラー１１によって反射され対物レンズ４に向かう入射光路に入射される。
【００２５】
そして、励起光Ｌ１はバリアフィルタ２３および第２の光学変調部材２２を通過させられた後に対物レンズ４に入射され、該対物レンズ４によって集光させられてステージ３上の標本Ａに照射される。
標本Ａ内には予め含有あるいは注入された蛍光物質が存在するので、照射された励起光Ｌ１によって蛍光物質が励起され、蛍光Ｌ２が発せられる。
【００２６】
標本Ａにおいて発生した蛍光Ｌ２は、励起光Ｌ１の入射光路をたどって戻り、対物レンズ４、第２の光学変調部材２２およびバリアフィルタ２３を通過して、ダイクロイックミラー１１に入射させられる。ダイクロイックミラー１１は、蛍光Ｌ２を反射することなく通過させるように構成されているので、蛍光Ｌ２はダイクロイックミラー１１を通過して第１の結像レンズ２５によって集光され、第１の撮像素子７によって撮像されることになる。これにより、第１の撮像素子７により、蛍光画像が取得されることになる。ダイクロイックミラー１１の後段には吸収フィルタ２４が配置されているので、ダイクロイックミラー１１を通過してしまった励起光Ｌ１が迷光となって第１の撮像素子７に入射されてしまうことを防止することができる。
【００２７】
一方、透過照明光源６から発せられた光は、コレクタレンズ１７によって集光された後に第１の光学変調部材１８を通過させられる。これにより、蛍光Ｌ２の波長帯域とは異なる波長帯域、特に、蛍光Ｌ２の波長帯域より長波長側の波長帯域（例えば、７００ｎｍ以上）の光Ｌ３のみが第１の光学変調部材１８を通過させられる。そして、リング絞り１９を通過させられた後にコンデンサレンズ２０によって集光され、ステージ３上の標本Ａに結像される。
【００２８】
標本Ａに照射された光Ｌ３の内、一部は標本Ａにおいて回折することなくそのまま通過し（直接光）、他の一部は標本Ａにおいて回折して通過し（回折光）、ステージ３の下方に配置されている対物レンズ４に入射させられる。対物レンズ４の瞳位置には位相膜および吸収膜２１が設けられているので、直接光のみの位相および強度が変調され、集光された状態で第２の光学変調部材２２に入射させられる。
【００２９】
第２の光学変調部材２２は、第１の光学変調部材１８を通過した７００ｎｍ以上の波長帯域の光Ｌ３のみを反射するように構成されているので、標本Ａを透過してきた直接光および回折光を含む光Ｌ３が反射されて偏向される。そして、第２の結像レンズ２６によって結像され、第２の撮像素子８により撮像される。これにより、第２の撮像素子８においては、直接光と回折光とが干渉して得られる位相差画像が取得されることになる。第２の光学変調部材２２の後段にはバリアフィルタ２３が配置されているので、第２の光学変調部材２２によって反射されずに透過してしまった直接光および回折光がバリアフィルタ２３によって遮断され、第１の撮像素子７に迷光となって到達することが防止される。
【００３０】
このように、本実施形態に係る観察システム１によれば、蛍光観察と位相差観察とを異なる波長帯域において行うことにより、蛍光観察用の蛍光Ｌ２と位相差観察用の光Ｌ３とを分岐して、蛍光画像および位相差画像を同時に別々に取得することができる。これにより、多量の標本に対して蛍光画像と位相差画像の双方の画像を短時間で取得することができる。この結果、細胞から発せられる蛍光に変化が生じたときに、細胞の活性の情報を正確にとらえることが可能となる。
【００３１】
また、本実施形態に係る観察システム１においては、位相差観察用の光Ｌ３として、第１の光学変調部材１８によって、蛍光観察の波長帯域より長波長側の７００ｎｍ以上の波長帯域の光Ｌ３を使用した。標本Ａとして用いる細胞等においては、光の照射により活性酸素を発生させてしまうことがあるが、７００ｎｍ以上の波長帯域の光Ｌ３を照射することとすれば、そのような毒性が少なく、標本Ａを長時間にわたって健全な状態に維持しつつ観察することができる。
【００３２】
なお、本実施形態においては、対物レンズ４の瞳位置に位相膜および吸収膜２１を配置したが、これに代えて、図２に示されるように、第２の光学変調部材２２と第２の結像レンズ２６との間に瞳リレー光学系２７を配置して、対物レンズ４の瞳位置をリレーし、対物レンズ４の瞳位置と共役な位置関係に配される位置に位相膜および吸収膜２１を配置してもよい。また、位相膜のみを対物レンズ４の瞳位置に配置し、吸収膜２１のみを上記共役位置に配置することにしてもよい。このようにすることで、位相差観察用の直接光を第２の光学変調部材２２によって蛍光Ｌ２から分離した後に、吸収膜２１を通過させることができる。したがって、吸収膜２１に蛍光Ｌ２を通過させずに済み、蛍光Ｌ２の強度低下を防止して明るい蛍光画像を取得することができる。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施形態に係る観察システム３０について、図３を参照して、以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る観察システム１と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
本実施形態に係る観察システム３０は、第２の光学変調部材２２の配置と、ダイクロイックミラー３１の波長特性とにおいて第１の実施形態に係る観察システム１と相違している。
本実施形態においては、第２の光学変調部材２２は、投光光学系９と励起フィルタ１０との間に配置されている。また、ダイクロイックミラー３１は、励起光Ｌ１の波長帯域と、蛍光Ｌ２の波長帯域よりも長波長側の７００ｎｍ以上の波長帯域の光Ｌ３とを反射し、蛍光Ｌ２のみを透過させるように設計されている。
【００３５】
このように構成された本実施形態に係る観察システム３０の作用について、以下に説明する。
励起用光源５から発せられた光は、投光光学系９を通過させられることにより略平行光とされ、第２の光学変調部材２２に入射される。第２の光学変調部材２２は、７００ｎｍ以上の波長帯域の光Ｌ３のみを反射し、それ以外の波長帯域の光を通過させるので、投光光学系９から出射された光は、第２の光学変調部材２２を通過させられて励起フィルタ１０に入射され、励起フィルタ１０によって、所定の波長帯域の励起光Ｌ１とされる。
【００３６】
その後、励起光Ｌ１がダイクロイックミラー３１によって反射され、対物レンズ４を介して標本Ａに照射され、標本Ａにおいて発生した蛍光Ｌ２が対物レンズ４を介してダイクロイックミラー３１を通過させられて第１の結像レンズ２５により結像して第１の撮像素子７により撮像される点は、第１の実施形態に係る観察システム１と同様である。
【００３７】
一方、透過照明光源６から発せられ、標本Ａを通過させられた、７００ｎｍ以上の波長帯域の直接光および回折光を含む光Ｌ３は、ダイクロイックミラー３１によって反射されることにより、励起光Ｌ１の入射光路を辿り、投光光学系９に至るまでの途中位置において第２の光学変調部材２２によって反射されることにより、励起光Ｌ１から分離される。そして、瞳リレー光学系２７を介して、対物レンズ４の瞳位置の共役位置に配置されている位相膜および吸収膜２１を通過させられ、第２の結像レンズ２６によって結像されて第２の撮像素子８により撮像されることになる。
【００３８】
本実施形態に係る観察システム３０によれば、第１の実施形態に係る観察システム１と同様に、蛍光画像と位相差画像とを同時に取得することができる。さらに、本実施形態に係る観察システム３０は、位相差観察用の光Ｌ３の光路を励起光Ｌ１の入射光路と部分的に兼用することにより、光路の全長を短縮して光学系の小型化を図ることができる。したがって、観察システム３０全体をコンパクトに構成することができるという利点がある。
【００３９】
次に、本発明の第３の実施形態に係る観察システム４０について、図４を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１、第２のの実施形態に係る観察システム１，３０と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
本実施形態に係る観察システム４０においては、第１の光学変調部材１８が、７００ｎｍ〜７８０ｎｍの第１の波長帯域の光Ｌ１を透過させるように構成されている。また、本実施形態に係る観察システム４０は、対物レンズ４とダイクロイックミラー１１との間に、７００ｎｍ以上の波長帯域の光Ｌ１，Ｌ４を反射し、それ以外の光Ｌ２，Ｌ３を透過させる第３の光学変調部材４１を備えている。また、本実施形態に係る観察システム４０は、上記第１の波長帯域よりも長波長側の光Ｌ４を出射し、標本Ａにおいて反射して戻ってきた光Ｌ４を検出することによりフォーカス位置を検出するフォーカス検出装置４２を備えている。
【００４１】
また、本実施形態においては、第２の光学変調部材２２が、第３の光学変調部材４１とフォーカス検出装置４２との間に配置されている。第２の光学変調部材２２は、７００ｎｍ〜７８０ｎｍの第１の波長帯域の光Ｌ１を反射し、７８０ｎｍ以上の波長帯域の光Ｌ４は透過するように設計されている。
第２の光学変調部材２２と第２の撮像素子８との間には、第２の実施形態に係る観察システム３０と同様に、瞳リレー光学系２７と、位相膜および吸収膜２１と、第２の結像レンズ２６とが配置されている。
【００４２】
このように構成された本実施形態に係る観察システム４０の作用について、以下に説明する。
励起用光源５から投光光学系９、励起フィルタ１０およびダイクロイックミラー１１を介して対物レンズ４に指向された励起光Ｌ１が、ステージ３上の標本Ａに照射されると、標本Ａにおいて発生した蛍光Ｌ２が対物レンズ４、第３の光学変調部材４１およびダイクロイックミラー１１を透過して第１の結像レンズ２５により集光され、第１の撮像素子７によって撮像される。
【００４３】
一方、透過照明光源６から発せられた光は、第１の光学変調部材１８によって７００ｎｍ〜７８０ｎｍの第１の波長帯域の光Ｌ３のみとなって標本Ａに照射され、標本Ａを透過した直接光および回折光を含む光Ｌ３が対物レンズ４によって照射される。そして、この第１の波長帯域の直接光および回折光を含む光Ｌ３は、ダイクロイックミラー１１に向かう途中において、第３の光学変調部材４１により反射されて蛍光Ｌ２から分離され、フォーカス検出装置４２方向に指向される。さらに、この第１の波長帯域の直接光および回折光を含む光Ｌ３は、フォーカス検出装置４２に向かう途中位置において第２の光学変調部材２２によって反射され、瞳リレー光学系２７、位相膜および吸収膜２１および第２の結像レンズ２６を通過して第２の撮像素子８によって撮像されることになる。
【００４４】
さらに、本発明に係る観察システム４０によれば、フォーカス検出装置４２から出射された第１の波長帯域よりも長波長側の光Ｌ４、すなわち、７８０ｎｍ以上の波長帯域の光Ｌ４が、第２の光学変調部材２２を通過させられた後に、第３の光学変調部材４１によって反射されて対物レンズ４に入射され、対物レンズ４によって標本Ａに結像させられる。そして、該光Ｌ４は、標本Ａにおいて反射されることにより、同一光路を辿って戻り、フォーカス検出装置４２により検出される。これにより、フォーカス検出装置４２は、検出した光Ｌ４を解析することによって、フォーカス位置が適正であるか否かを判定してフォーカス調整を行うことにより、鮮明な画像を取得することが可能となる。
【００４５】
本実施形態に係る観察システム４０によれば、フォーカスの位置検出に使用する光Ｌ４が、第１の波長帯域よりも長波長側の光Ｌ４とされているので、標本Ａに与える毒性が少なく、標本Ａの健全性を阻害することを防止できる。
また、位相差観察用の光路の一部をフォーカス検出用の光路の一部と共用することにより、全体として光路長を短縮し、コンパクトに構成することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る観察システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】図１の観察システムの変形例を示す概略図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る観察システムの全体構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る観察システムの全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
Ａ  標本
Ｌ１  励起光
Ｌ２  蛍光
Ｌ３，Ｌ４  光
１，３０，４０  観察システム
４  対物レンズ
５  励起用光源
６  透過照明光源
７  第１の撮像素子
８  第２の撮像素子
１１，３１  ダイクロイックミラー
１８  第１の光学変調部材
２１  吸収膜
２２  第２の光学変調部材
２５  第１の結像レンズ
２６  第２の結像レンズ
４１  第３の光学変調部材
４２  フォーカス検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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