(57)【要約】【課題】  各種の光検出ユニットとの接続が容易な共焦点顕微鏡を提供すること。【解決手段】  標本Ｓからの蛍光は、ピンホール２８ａを通過して、光路切換えユニット３０の可動ミラー３１により光路を分岐される。可動ミラー３１を光路から外した場合は、蛍光Ｌ１は、そのまま進み、テレタイプリレーレンズ３２を通って光ファイバ３７を経由して分光ユニット４０へ伝達される。一方、可動ミラー３１を光路へ挿入した場合は、蛍光Ｌ２は、可動ミラー３１とミラー３３で２回反射して、リレーレンズ３４を通って光ファイバ３８を経由して画像検出ユニット５０へ伝達される。光コネクタ３５，３６は、光ファイバ３７，３８の入射端３７Ａ，３８Ａをそれぞれテレタイプリレーレンズ３２，リレーレンズ３４の集光位置に位置決めする。光ファイバ１８の射出端１８Ｂと、標本Ｓと、ピンホール２８ａと、光ファイバ３７の入射端３７Ａと、光ファイバ３８の入射端３８Ａとはそれぞれ共役の位置関係にある。【選択図】  図１
2006133345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズを介して入射する標本からの観察光が結像する位置に設置されるピンホールと、
前記ピンホールを通過する観察光を検出可能な複数の検出ユニットに観察光を出射する出射端とを有し、
前記複数の検出ユニットと前記出射端とは光ファイバで接続される共焦点顕微鏡において、
前記出射端は複数個有り、前記複数の出射端の内、少なくとも２つの出射端の各々にはコア径が異なる光ファイバが接続可能であることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の共焦点顕微鏡において、
前記出射端における観察光の入射側には、前記各々の出射端に導かれる観察光を２以上の光路に分岐する光分岐手段を備え、
前記複数の出射端の内、少なくとも２つの出射端の各々には互いに倍率が異なるリレーレンズを備えることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項３】
請求項２に記載の共焦点顕微鏡において、
前記光分岐手段で分岐された少なくとも１の光路上に互いに倍率が異なるリレーレンズを挿脱可能にするレンズ切換え機構を備えることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項４】
対物レンズを介して入射する標本からの観察光が結像する位置に設置されるピンホールと、
前記ピンホールを通過する観察光を検出可能な複数の検出ユニットに観察光を出射する出射端とを有し、
前記複数の検出ユニットと前記出射端とは光ファイバで接続される共焦点顕微鏡において、
前記出射端は、１つであり、コア径が異なる光ファイバを交換して接続が可能であり、更に前記出射端における観察光の入射側には、変倍可能なリレーレンズが設置されることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の共焦点顕微鏡において、
前記ピンホールは、前記光分岐手段における観察光の入射側、又は前記リレーレンズにおける観察光の入射側に設置されることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一項に記載の共焦点顕微鏡において、
前記リレーレンズは、テレタイプであることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項７】
対物レンズを介して入射する標本からの観察光が結像する位置に設置されるピンホールと、
前記ピンホールを通過する観察光を検出可能な複数の検出ユニットに観察光を出射する出射端とを有し、
前記複数の検出ユニットと前記出射端とは光ファイバで接続される共焦点顕微鏡において、
前記光ファイバにおける観察光の出射側に配置され、前記光ファイバを経由した観察光を２以上の光路に分岐する光分岐ユニットを有し、
前記光分岐ユニットには、前記光分岐ユニットで分岐された観察光を前記複数の検出ユニットへ導入するための複数の出射端を備えることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項８】
対物レンズを介して入射する標本からの観察光が結像する位置に設置されるピンホールと、
前記ピンホールを通過する観察光を検出可能な複数の検出ユニットに観察光を出射する出射端とを有し、
前記複数の検出ユニットと前記出射端とは光ファイバで接続される共焦点顕微鏡において、
前記光ファイバにおける観察光の出射側に配置され、前記光ファイバを経由した観察光を２以上の光路に分岐する光分岐手段および分岐された観察光の一方が導入される一方の検出ユニットを有する光分岐／光検出手段とを備え、
前記光分岐／光検出手段には、前記光分岐／光検出手段で分岐された観察光の他方を他方の検出ユニットへ導入するための出射端を有することを特徴とする共焦点顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料からの光を光ファイバを介して各種の光検出器へ導く共焦点顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、共焦点顕微鏡を用いて、例えば、蛍光試薬が添加された生物標本にレーザ光を照射し、生物標本からの蛍光を取得し、光ファイバを介して検出ユニットへ取り込み、その光情報を分析するという作業が行なわれている。蛍光観察を行なう場合、予め観察光をフィルタにより波長分離した後、各々の光を複数の光ファイバを介し、光ファイバからの出射光を結像させずに直接、複数のフォトマルチプライヤ（ＰＭＴ）に入射させて蛍光を検出していた。そして最近では、例えば、生物標本からの蛍光をダイクロイックミラーで波長分離する検出ユニットの他に、グレーティング等を使い、さらに細かい波長分解能を有する分光器を備えた検出ユニットが開発され、異なる方法で観察光が検出可能な検出ユニットを適宜切り替えて使用したいという要求がある。前述のように、従来は複数の検出ユニットを共焦点顕微鏡に接続させる場合でも、各々の検出ユニットは全てＰＭＴであった。そのため、光ファイバも全て同一のものが使用でき、検出ユニットと顕微鏡を接続する各光ファイバのコネクタ形状や光ファイバ入射端での観察光のスポット径も固定されていた。使用されている光ファイバのコア径としては、光ファイバからの出射光を結像しないで検出器に取り込むものでも５００μｍ程度であり、十分大きなコア径のものでよかった。また、光ファイバと検出ユニットの接続部に集光されるスポット径も光ファイバのコア径より小さければよく、３００μｍ程度であった（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】James B.Pawley編「HANDBOOK OF BIOLOGICAL CONFOCAL MICROSCOPY」SECOND  EDITION   Plenum Press,New York A Division of Plenum Publishing Corporation  1995年発行  P.５９７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前述のように、観察目的に応じて種類の異なる光検出ユニットを共焦点顕微鏡に接続して使用するという要求を満たすには、検出ユニットと共焦点顕微鏡とを接続する光ファイバの種類、例えば光ファイバのコア径に関しては、検出ユニットの種類に応じて異なるコア径の光ファイバを用いる必要がある。特に、検出ユニットに導入する光として小さいスポット径が必要となる分光器を備えた検出ユニットへ光ファイバを介して光を導入する場合、光ファイバのコア径は１００μm以下の小さいものが必要となる。しかし、従来のように５００μm程度の大きいコア径の光ファイバを接続していた光ファイバ接続部に、その検出ユニットに対応するように１００μm程度の小さいコア径をもつ光ファイバを接続することは困難であり、接続できた場合でも必要とするスポット径がコア径よりも大きくなってしまい、検出ユニットに取り込まれる光の効率が落ち、光ファイバ出射端で暗くなってしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）請求項１の発明に係る共焦点顕微鏡は、対物レンズを介して入射する標本からの観察光が結像する位置に設置されるピンホールと、ピンホールを通過する観察光を検出可能な複数の検出ユニットに観察光を出射する出射端とを有し、複数の検出ユニットと出射端とは光ファイバで接続される共焦点顕微鏡において、出射端は複数個有り、複数の出射端の内、少なくとも２つの出射端の各々にはコア径が異なる光ファイバが接続可能であることを特徴とする。
（２）請求項４の発明に係る共焦点顕微鏡は、対物レンズを介して入射する標本からの観察光が結像する位置に設置されるピンホールと、ピンホールを通過する観察光を検出可能な複数の検出ユニットに観察光を出射する出射端とを有し、複数の検出ユニットと出射端とは光ファイバで接続される共焦点顕微鏡において、出射端は、１つであり、コア径が異なる光ファイバを交換して接続が可能であり、更に出射端における観察光の入射側には、変倍可能なリレーレンズが設置されることを特徴とする。
【０００６】
（３）請求項７の発明に係る共焦点顕微鏡は、対物レンズを介して入射する標本からの観察光が結像する位置に設置されるピンホールと、ピンホールを通過する観察光を検出可能な複数の検出ユニットに観察光を出射する出射端とを有し、複数の検出ユニットと出射端とは光ファイバで接続される共焦点顕微鏡において、光ファイバにおける観察光の出射側に配置され、光ファイバを経由した観察光を２以上の光路に分岐する光分岐ユニットを有し、光分岐ユニットには、光分岐ユニットで分岐された観察光を複数の検出ユニットへ導入するための複数の出射端を備えることを特徴とする。
（４）請求項８の発明に係る共焦点顕微鏡は、対物レンズを介して入射する標本からの観察光が結像する位置に設置されるピンホールと、ピンホールを通過する観察光を検出可能な複数の検出ユニットに観察光を出射する出射端とを有し、複数の検出ユニットと出射端とは光ファイバで接続される共焦点顕微鏡において、光ファイバにおける観察光の出射側に配置され、光ファイバを経由した観察光を２以上の光路に分岐する光分岐手段および分岐された観察光の一方が導入される一方の検出ユニットを有する光分岐／光検出手段とを備え、光分岐／光検出手段には、光分岐／光検出手段で分岐された観察光の他方を他方の検出ユニットへ導入するための出射端を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の共焦点顕微鏡によれば、出射端をコア径の異なる光ファイバに接続できるようにしたので、コア径の異なる光ファイバを介して異なる検出方法をもつ検出ユニットとの接続が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態による共焦点顕微鏡について、図１〜６を参照しながら説明する。
〈第１の実施の形態〉
図１は、本発明の第１の実施の形態による共焦点顕微鏡を備える顕微鏡システムの構成を模式的に示す全体構成図である。
【０００９】
先ず、図１に示される顕微鏡システム１の構成を説明する。顕微鏡システム１は、照明ユニット１０と、共焦点ユニット２０と、光路切換えユニット３０と、分光ユニット４０と、画像検出ユニット５０と、制御ユニット６０と、顕微鏡１１０とを備える。共焦点ユニット２０と光路切換えユニット３０とを合わせたものが共焦点顕微鏡ユニット１００である。照明ユニット１０は、Ａｒレーザ光源（波長488nm）１１およびGreen-Ｈｅ−Nｅレーザ光源（波長543nm）１２の２種類のレーザ光源と、レーザ光学系１３，１４と、全反射ミラー１５と、ダイクロイックミラー１６と、集光レンズ１７とを有する。
【００１０】
共焦点ユニット２０は、コリメートレンズ２１と、ダイクロイックミラー２２と、ガルバノスキャナ２３と、瞳投影レンズ２４と、集光レンズ２７と、ピンホール２８ａが形成されたピンホール保持部２８とを有し、顕微鏡１１０は、集光レンズ２５と、対物レンズ２６とを有する。照明ユニット１０と共焦点ユニット２０との間は、シングルモードの光ファイバ１８により光学的に結合されている。
【００１１】
光路切換えユニット３０は、光路切換えのための可動ミラー３１と、テレタイプリレーレンズ３２と、ミラー３３と、リレーレンズ３４と、光コネクタ３５，３６とを有する。光コネクタ３５は、テレタイプリレーレンズ３２の集光位置に光ファイバ３７の入射端３７Ａを位置決めする光結合部材である。光コネクタ３６も同様に、リレーレンズ３４の集光位置に光ファイバ３８の入射端３８Ａを位置決めする光結合部材である。なお、本実施の形態では、光路切換えユニット３０の構成部品は、共焦点ユニット２０の構成部品とともに１つの筺体に収納されている。
【００１２】
上記の部品配置において、光ファイバ１８の射出端１８Ｂと、標本Ｓと、ピンホール２８ａと、光ファイバ３７の入射端３７Ａと、光ファイバ３８の入射端３８Ａとはそれぞれ共役の位置関係にある。
【００１３】
分光ユニット４０は、コリメートレンズ４１と、集光レンズ４２と、ミラー４３と、回折格子４４と、集光レンズ４５と、光電子増倍管（ＰＭＴ）４６とを有し、光ファイバ３７を介して光コネクタ３５に接続されている。分光ユニット４０は、蛍光を回折格子４４により分光した後にマルチチャンネル型の光電子増倍管４６により波長毎の光強度信号を検出するものである。例えば、光電子増倍管４６は、光を分光ピッチ１０ｎｍ以下にて検出可能である。
【００１４】
画像検出ユニット５０は、コリメートレンズ５１と、ダイクロイックミラー５２，５３と、集光レンズ５４，５５，５６と、光電子増倍管５７，５８，５９とを有し、光ファイバ３８を介して光コネクタ３６に接続されている。画像検出ユニット５０は、２つのダイクロイックミラー５２，５３により光を３つの波長帯域の光に分離し、それぞれ光路を分岐して３つの光電子増倍管５７，５８，５９に導き、波長域毎の画像を取得するものである。
【００１５】
制御ユニット６０は、波長解析部６１、画像処理部６２およびスキャン制御部６３を有し、分光ユニット４０、画像検出ユニット５０およびパーソナルコンピュータ（ＰＣ）７０と接続されている。ＰＣ７０は、モニタ７１と接続されている。
【００１６】
次に、顕微鏡システム１の作用を説明する。
Green-Ｈｅ−Nｅレーザ光源１２から射出されたレーザ光は、レーザ光学系１４を通って全反射ミラー１５で反射され、ダイクロイックミラー１６を透過して集光レンズ１７で集光される。一方、Ａｒレーザ１１から射出されたレーザ光は、レーザ光学系１３を通ってダイクロイックミラー１６で反射され、Green-Ｈｅ−Nｅレーザ光源１２からのレーザ光と同じ光路になるように結合される。結合されたレーザ光は、光ファイバ１８の端面に入射し、励起光として共焦点ユニット２０に導かれる。
【００１７】
光ファイバ１８の出射端１８Ｂから射出した励起光は、コリメートレンズ２１により平行光束に変換され、ダイクロイックミラー２２で下方に反射される。反射した励起光は、ガルバノスキャナ２３により２次元的に走査され、瞳投影レンズ２４を介して顕微鏡１１０の集光レンズ２５、対物レンズ２６を順次通り、標本Ｓを２次元的に照明する。ガルバノスキャナ２３による２次元走査は、制御ユニット６０のスキャン制御部６３により制御される。
【００１８】
標本Ｓを照明した励起光によって標本から発生する蛍光は、対物レンズ２６で集光され、集光レンズ２５、瞳投影レンズ２４およびガルバノスキャナ２３を順次通り、ダイクロイックミラー２２に入射する。励起光より波長の長い蛍光のみがダイクロイックミラー２２を透過し、透過した蛍光は、集光レンズ２７で集光され、ピンホール保持部２８のピンホール２８ａ上で結像する。
【００１９】
ピンホール２８ａで結像した蛍光は、可動ミラー３１に入射して２つの光路に分岐される。可動ミラー３１は、回転軸３１ａ廻りに回転でき、光路から退避した透過位置と、図示のように光路に挿入されてミラー３３へ光を導く反射位置との２つの位置をとることができる。可動ミラー３１を光路から退避させた場合は、蛍光Ｌ１は、そのまま進み、テレタイプリレーレンズ３２を通って光ファイバ３７の入射端３７Ａへ集光される。そして、テレタイプリレーレンズ３２により、光学系を短くしている。一方、可動ミラー３１を光路へ挿入した場合は、蛍光Ｌ２は、可動ミラー３１とミラー３３で２回反射して、リレーレンズ３４を通って光ファイバ３８の入射端３８Ａへ集光される。なお、可動ミラー３１は、手動により回転させてもよいし、モータで回転駆動してもよい。また、回転方式以外に、ミラーをスライドさせる方式を用いてもよい。
【００２０】
ピンホール２８ａで結像した蛍光のうち光ファイバ３７から入射端３７Ａに投影され、分光ユニット４０へ入射する蛍光について説明する。本実施の形態では、ピンホール２８ａの径を１ｍｍ、光ファイバ３７のコア径を１００μｍ、テレタイプリレーレンズ３２の縮小倍率を１／２０とする。光ファイバ３７を通って分光ユニット４０に到達した蛍光Ｌ１は、コリメートレンズ４１、集光レンズ４２を通ってミラー４３で反射され、回折格子４４へ入射する。蛍光Ｌ１は、回折格子４４により分光され、集光レンズ４５で集光された後に、マルチチャンネル型の光電子増倍管４６に入射する。分光ユニット４０で検出された光強度信号は、波長解析部６１へ送出され、蛍光の波長毎の光強度が算出され、データとしてＰＣ７０に記憶されたり、モニタ７１に表示される。
【００２１】
ここで、光ファイバ３７のコア径について説明する。ピンホール２８ａを通過したビーム径１ｍｍの蛍光Ｌ１は、テレタイプリレーレンズ３２により光ファイバ３７の入射端３７Ａではビーム径５０μｍになる。光ファイバのコア径が小さいほど、光ファイバ内に光を導入するための位置調整が難しくなるので、実用上はコア径は大きい方がよい。しかし、光電子増倍管４６の受光面は小さく分割され（例えば、３２分割）、回折格子４４により分光された結果、波長毎に集光位置を変えて各分割面に入射する蛍光の強度を検出するので、蛍光の集光面を小さくする必要がある。従って、本実施の形態では、分光ユニット４０用の光ファイバ３７として１００μｍ以下のコア径のものを使用している。また、１００μｍ以下のコア径の光ファイバのコネクタ形状は、ＦＣコネクタが採用可能である。
【００２２】
光ファイバ３８を通って画像検出ユニット５０に到達した蛍光Ｌ２は、コリメートレンズ５１で平行光となった後に、２つのダイクロイックミラー５２，５３により３つの波長帯域の光に分離され、各光はそれぞれ３つの光電子増倍管５７，５８，５９に導かれ、波長域毎の画像信号が取得される。これらの画像信号は、画像処理部６２へ送出され、画像処理された後に、画像データとしてＰＣ７０に記憶されたり、モニタ７１に表示される。
【００２３】
ここで、光ファイバ３８のコア径について説明する。例えば、リレーレンズ３４の縮小倍率を1／２とすると、ピンホール２８ａを通過したビーム径１ｍｍの蛍光Ｌ２は、光ファイバ３８の入射端３８Ａではビーム径０．５ｍｍになる。画像取得用の検出ユニット５０では、受光面積が大きい光電子増倍管５７，５８，５９が使用され、光ファイバ３８から画像検出ユニット５０内に出射される光が集光されればよいので、光ファイバ３８のコア径を１ｍｍと大きくする。蛍光Ｌ２のビーム径は、コア径１ｍｍに対してファイバ入射端３８Ａでは０．５ｍｍであり、０．５ｍｍの位置決め余裕があるので、可動ミラー３１とミラー３３で２回反射させて光路の角度に多少の誤差を生じたときでも光量の再現性を確保することができる。また、１ｍｍのコア径の光ファイバのコネクタ形状は、ＳＭＡコネクタが採用可能である。
【００２４】
第１の実施の形態による共焦点顕微鏡では次のような作用効果を奏する。
（１）可動ミラー３１で反射させない透過側に、厳密な位置調整が要求されるコア径の小さい光ファイバ３７を配置し、反射側に位置調整の許容範囲が広いコア径の大きい光ファイバ３８を配置することで、光学調整に手間をかけずに、各光ファイバへ伝達される光量の損失を低減することができ、光路切換え時の再現性を確保できる。
【００２５】
（２）図１に示されるように、光ファイバ３７を光コネクタ３５に取り付けるだけで、入射端３７Ａが上述したピンホール２８ａと共役の位置にセットされ、同様に、光ファイバ３８を光コネクタ３６に取り付けるだけで、入射端３８Ａがピンホール２８ａと共役の位置にセットされる。従って、光検出ユニットを交換する際に、特別に位置決め作業をすることなく、簡単に光検出ユニットを交換することができる。
【００２６】
なお、２つの光コネクタ３５，３６の代わりに光コネクタ３５のみとし、２本のリレーレンズ３２，３４の機能を併せ持つ１本のズームレンズを配置し、このズームレンズを通して蛍光Ｌ１を入射端３７ａへ入射させるように構成してもよい。この場合は、光路切り換えのための可動ミラー３１やミラー３３は不要になり、装置の小型化を図ることができる。但し、光コネクタ３５には、光ファイバ３５，３６のいずれもが接続可能とする必要がある。
【００２７】
〈第２の実施の形態〉
図２は、本発明の第２の実施の形態による共焦点顕微鏡を備える顕微鏡システムの構成を模式的に示す全体構成図である。本実施の形態の顕微鏡システム２については、第１の実施の形態の顕微鏡システム１と相違する点を主に説明し、同じ構成部品には同一符号を付す。なお、共焦点ユニット２０と光路切換えユニット１３０とを合わせたものが共焦点顕微鏡ユニット２００である。
【００２８】
上記の主な相違点は２つあり、（１）光路切換えユニット１３０の構成と、（２）光検出ユニットの種類である。
第１の相違点である光路切換えユニット１３０は、図１の光路切換えユニット３０と比べると、可動ミラー３１による反射側の光路に配置される光学部品が異なる。すなわち、ミラー３３で反射された蛍光Ｌ２の光路上に回転ターレット１３１が配置され、回転ターレット１３１には、種類の異なる複数のリレーレンズ３４，１３２が同心円上に配設され、回転ターレット１３１を軸廻りに回転させることにより、任意のリレーレンズを光路上に挿入することができるように構成されている。いずれのリレーレンズを光路上に挿入した場合でも、蛍光Ｌ２は光ファイバ３８の入射端３８Ａに結像する。
【００２９】
光路切換えユニット１３０には、縮小倍率１／２のリレーレンズ３４と縮小倍率１／１０のリレーレンズ１３２が回転ターレット１３１に組み込まれている。縮小倍率が小さいリレーレンズの方が、縮小倍率が大きいリレーレンズよりも構成が単純であり光の透過効率が高いが、ビーム径は大きいという特性がある。これを考慮して、光検出ユニットへ光を導く光ファイバのコア径に合わせて、できるだけ縮小倍率が小さく、透過効率を大きくするようにリレーレンズを選択する。これにより、様々な倍率のリレーレンズを切り換えて使用でき、多様な光検出ユニットに対応できる。なお、リレーレンズを回転ターレット１３１に組み込むタイプの他に、ズームレンズを用いて様々な倍率に切り換えるようにしてもよい。
【００３０】
また、第２の相違点である光検出ユニットについては、本実施の形態では蛍光寿命測定ユニット８０が用いられる。蛍光寿命測定ユニット８０は、集光レンズ８１と、高速シャッタ機能を有するカメラ８２とを備え、照明ユニット１０のレーザ光源にパルスレーザを用い、励起パルス光の発光と連動させることにより、極短時間の蛍光強度の測定が可能である。図２においては、蛍光寿命測定ユニット８０は、図１に示した画像検出ユニット７０に接続される光ファイバ３８と同一のものを使用して光コネクタ３５と接続されている。光ファイバ３８よりもコア径が小さい光ファイバを用いて蛍光寿命測定ユニット８０に蛍光を導入する場合には、縮小倍率が大きいリレーレンズ１３２を光路上に挿入すれば対応できる。このように、縮小倍率が異なるリレーレンズを複数用意しておくことにより、光ファイバのコア径に適切に対応できる。
【００３１】
〈第３の実施の形態〉
図３は、本発明の第３の実施の形態による共焦点顕微鏡を備える顕微鏡システムの構成を模式的に示す全体構成図である。本実施の形態の顕微鏡システム３については、第１および第２の実施の形態の顕微鏡システム１，２と相違する点を主に説明し、同じ構成部品には同一符号を付す。なお、共焦点ユニット２０と光路切換えユニット２３０とを合わせたものが共焦点顕微鏡ユニット３００である。
【００３２】
上記の主な相違点は、光路切換えユニット２３０にある。光路切換えユニット２３０は、図１の光路切換えユニット３０および図２の光路切換えユニット１３０と比べると、２つの可動ミラー３１，２３３を独立に光路に挿脱することにより、３つの光路の蛍光Ｌ１〜Ｌ３を選択することができる点が異なる。例えば、図示されるように、可動ミラー３１，２３３を２つとも光路上に挿入すれば、光ファイバ３８へ至る蛍光Ｌ２を選択でき、可動ミラー３１を光路上に挿入し、可動ミラー２３３を光路から外せば、光ファイバ３９へ至る蛍光Ｌ３を選択できる。
【００３３】
蛍光Ｌ１，Ｌ２は、図１と同様に、それぞれ光ファイバ３７，３８を通って、それぞれ分光ユニット４０，画像検出ユニット５０へ到達する。蛍光Ｌ３は、光コネクタ２３６に接続された光ファイバ３９を通って、蛍光寿命測定ユニット８０へ到達する。各光検出ユニットには最適なコア径の光ファイバ３７，３８，３９が用いられるので、光ファイバ３７，３８，３９に適した縮小倍率をもつリレーレンズ３２，３４，２３５を光路切換えユニット２３０に配置しておくことにより、多様な光検出に対応できる。
【００３４】
〈第４の実施の形態〉
図４は、本発明の第４の実施の形態による共焦点顕微鏡を備える顕微鏡システムの構成を模式的に示す全体構成図である。本実施の形態の顕微鏡システム４については、第１〜第３の実施の形態の顕微鏡システム１〜３と相違する点を主に説明し、同じ構成部品には同一符号を付す。なお、共焦点ユニット２０と光路切換えユニット３３０と光ファイバ９１とを合わせたものが共焦点顕微鏡ユニット４００である。
【００３５】
本実施の形態の顕微鏡システム４においては、光路切換えユニット３３０が共焦点ユニット２０から分離され、光路切換えユニット３３０は、光ファイバ９１を介して共焦点ユニット２０に接続されている。光ファイバ９１の入射端９１Ａは、ピンホール２８ａに近接して配置されている。光路切換えユニット３３０は、コリメートレンズ３３１と、可動ミラー３３２と、リレーレンズ３３３，３３４とを備え、可動ミラー３３２の光路上への挿脱により、光ファイバ９１の射出端９１Ｂから射出された蛍光を２つに分岐する。分岐した蛍光の一方は、光コネクタ３３５に接合された光ファイバ９２を介して分光ユニット４０に入射し、他方は、光コネクタ３３６に接合された光ファイバ９３を介して画像検出ユニット５０に入射する。光ファイバ９１の射出端９１Ｂ、光ファイバ９２の入射端９２Ａおよび光ファイバ９３の入射端９３Ａは、ピンホール２８ａとそれぞれ共役の位置関係にある。
【００３６】
本実施の形態の共焦点顕微鏡ユニット４００は、第１〜第３の実施の形態の共焦点顕微鏡ユニット１００，２００，３００と同様の効果を奏すると共に、光路切換えユニット３３０を共焦点ユニット２０に直接取り付けていないので、各ユニットのレイアウトの自由度が大きい。
【００３７】
〈第５の実施の形態〉
図５は、本発明の第５の実施の形態による共焦点顕微鏡を備える顕微鏡システムの構成を模式的に示す全体構成図である。本実施の形態の顕微鏡システム５については、第１〜第４の実施の形態の顕微鏡システム１〜４と相違する点を主に説明し、同じ構成部品には同一符号を付す。なお、共焦点ユニット２０と光路切換えユニット４３０と光ファイバ９１とを合わせたものが共焦点顕微鏡ユニット５００である。
【００３８】
本実施の形態の顕微鏡システム５においては、共焦点顕微鏡ユニット５００は、第４の実施の形態の共焦点顕微鏡ユニット４００と同様に、光路切換えユニット４３０を光ファイバ９１を介して共焦点ユニット２０に接続したものであるが、光路切換えユニット４３０は、分光ユニット４０に相当する分光検出部４４０を内蔵している点で第４の実施の形態の共焦点顕微鏡ユニット４００と異なる。分光検出部４４０は、ミラー４３と、回折格子４４と、集光レンズ４５と、光電子増倍管４６とを有する。光ファイバ９１から光路切換えユニット４３０へ導入された蛍光は、可動ミラー３３２が光路上から外されると、分光検出部４４０へ入射し、可動ミラー３３２が光路上へ挿入されると、光コネクタ３３６に接合された光ファイバ９３を介して画像検出ユニット５０に入射する。光ファイバ９１の射出端９１Ｂおよび光ファイバ９３の入射端９３Ａは、ピンホール２８ａとそれぞれ共役の位置関係にある。
【００３９】
本実施の形態の共焦点顕微鏡ユニット５００でも、第１〜第３の実施の形態の共焦点顕微鏡ユニット１００，２００，３００と同様の効果を奏すると共に、光路切換えユニット４３０を共焦点ユニット２０に直接取り付けていないので、各ユニットのレイアウトの自由度が大きい。
【００４０】
以上説明したように、第１〜第３の実施の形態の共焦点顕微鏡ユニット１００，２００，３００では、蛍光がピンホール２８ａを通過した後で蛍光を２以上に分岐するため、可動ミラーの角度ずれによるピンホール２８ａ上での位置ずれへの影響がないので、ピンホール２８ａと可動ミラー３１との光学調整が容易である。また、光ファイバ３７〜３９のコア径に応じて倍率の異なるリレーレンズ３２，３４，１３２，２３５を選択できるので、光量の損失なく光検出ユニットへ蛍光を伝達させることができる。その結果、様々な光検出ユニットを交換して使用できる。また、ピンホール２８ａと共役な位置で光ファイバ３７〜３９へそれぞれ蛍光を入射させる光コネクタ３５，３６，２３６が設けられているので、光検出ユニットの交換が簡単にできる。
第４、第５の実施の形態の共焦点顕微鏡ユニット４００，５００では、第１〜第３の実施の形態の共焦点顕微鏡ユニット１００，２００，３００と同様の効果を奏すると共に、光路切換えユニット３３０，４３０を共焦点ユニット２０に直接取り付けていないので、各ユニットのレイアウトの自由度が大きい。
【００４１】
図６は、第１の実施の形態による共焦点顕微鏡ユニット１００の変形例を示す顕微鏡システムの全体構成図である。図１に示される第１の実施の形態による共焦点顕微鏡ユニット１００では、蛍光Ｌ２の光路にリレーレンズ３４が配置されているが、図６の共焦点顕微鏡ユニット１００Ａでは、リレーレンズが省略され、ミラー３３から直接に光ファイバ１３８の入射端１３８Ａに蛍光Ｌ２が入射する。そのため、この変形例では、比較的コア径の大きい光ファイバ１３８が用いられる。このように、コア径の大きい光ファイバ１３８を使用できる光検出ユニットが取り付けられる場合は、リレーレンズを省略できるので、光路切換えユニット３０Ａを小型化できる。図６の変形例は、第２および第３の実施の形態による共焦点顕微鏡ユニット２００，３００にも適用できる。
【００４２】
また、光路切換えユニット３０，１３０，２３０をユニット化しておき、使用目的に応じて任意の光路切換えユニットを共焦点ユニット２０に取り付けられるように共焦点顕微鏡ユニット１００，２００，３００を構成してもよい。
また、全反射型の可動ミラー３１，２３３，３３２の代わりにハーフミラーやダイクロイックミラーを用いて蛍光の光路を分岐してもよい。さらに、可動ミラー３１の代わりにＰＢＳを配設してｐ偏光とｓ偏光に分離して各偏光を検出してもよい。
【００４３】
本発明は、ピンホール部材を通過した光を２以上に分岐し、ピンホール部材と共役な位置で光ファイバへそれぞれ入射させる出射端を有することに主たる特徴がある。本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る共焦点顕微鏡を備える顕微鏡システムの構成を模式的に示す全体構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る共焦点顕微鏡を備える顕微鏡システムの構成を模式的に示す全体構成図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る共焦点顕微鏡を備える顕微鏡システムの構成を模式的に示す全体構成図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る共焦点顕微鏡を備える顕微鏡システムの構成を模式的に示す全体構成図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る共焦点顕微鏡を備える顕微鏡システムの構成を模式的に示す全体構成図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る顕微鏡システムの変形例である。
【符号の説明】
【００４５】
１〜５：顕微鏡システム
１０：照明ユニット
１８，３７，３８，３９，９１〜９３，１３８：光ファイバ
２０：共焦点ユニット
２８：ピンホール保持部
２８ａ：ピンホール
３０，１３０，２３０，３３０，４３０：光路切換えユニット
３１，２３３，３３２：可動ミラー
３２：テレタイプリレーレンズ
３３：ミラー
３４，１３２，２３５，３３３，３３４：リレーレンズ
４０：分光ユニット
５０：画像検出ユニット
６０：制御ユニット
７０：パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
８０：蛍光寿命測定ユニット
１００，２００，３００，４００，５００：共焦点顕微鏡ユニット
１１０：顕微鏡
Ｌ１〜Ｌ３：蛍光
Ｓ：標本
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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