(57)【要約】      （修正有）【課題】装置の小型化を図った、共焦点顕微鏡と全反射顕微鏡とを切り換えて使用可能な顕微鏡装置を提供する。【解決手段】二次元スキャナ３４と、正の屈折力を有する集光レンズ２０３とを備え、集光レンズ２０３が光軸から外されている場合に、二次元スキャナ３４により標本１２の走査照明が可能であり、集光レンズ２０３を光軸に挿入した場合に、標本１２の全反射照明が可能である顕微鏡装置１において、集光レンズ２０３を光軸に挿入した場合に光軸に対して垂直移動可能に構成し、標本１２の全反射照明時において、集光レンズ２０３に入射させるレーザ光源からのレーザ光束を二次元スキャナ３４により偏向させるか、または、光軸に挿入した集光レンズ２０３を光軸に対して垂直移動させるかにより、集光レンズ２０３を通過したレーザ光束の主光線を光軸に対して垂直方向に移動させ、対物レンズ１６の瞳位置Ｐにおける集光位置を調整可能にした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光束を対物レンズを介して標本に照射する照明光学系と、
前記レーザ光源と前記対物レンズとの間に配置され、前記レーザ光源からのレーザ光を偏向する偏向手段と、
前記偏向手段と前記対物レンズとの間に挿脱可能に設けられ、前記偏向手段を介した前記レーザ光源からのレーザ光束を前記対物レンズの瞳位置の所定領域に集光するための、正の屈折力を有する集光レンズと、
前記標本からの蛍光を検出する蛍光検出光学系とを備え、
前記集光レンズが光軸から外されている場合に、前記偏向手段により前記標本の走査照明が可能であり、
前記集光レンズを光軸に挿入した場合に、前記標本の全反射照明が可能である顕微鏡装置において、
前記集光レンズを、光軸に挿入した場合に、光軸に対して垂直移動可能に構成し、
前記標本の全反射照明時において、前記集光レンズに入射させる前記レーザ光源からのレーザ光束を前記偏向手段により偏向させるか、または、光軸に挿入した前記集光レンズを光軸に対して垂直移動させるか、少なくともどちらか一方を行うことにより、前記集光レンズを通過したレーザ光束の主光線を光軸に対して垂直方向に移動させ、前記対物レンズの瞳位置における集光位置を調整可能にしたことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
前記集光レンズは、楔プリズムと、凸レンズとの貼り合わせからなることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
前記集光レンズと前記対物レンズとの間に設けられ、前記集光レンズを通過し前記対物レンズの瞳位置に集光されるレーザ光が通るように構成された複数の反射部材と、
光路長を変化させつつ、前記反射部材を通過した前記レーザ光の主光線が光軸に対して平行になるように、前記複数の反射部材のうち少なくとも一つを移動させる移動機構とを備え、
前記移動機構を用いて前記複数の反射部材のうち少なくとも一つを移動させることにより、前記複数の反射部材を通過したレーザ光の主光線を光軸に対して垂直方向に移動させ、前記対物レンズの瞳位置における集光位置を調整可能にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
前記集光レンズと前記対物レンズとの間に設けられ、前記集光レンズを通過し前記対物レンズの瞳位置に集光されるレーザ光が通るように構成された平行平板と、
前記平行平板を光軸に対して回転させる回転機構とを備え、
前記回転機構を用いて前記平行平板を光軸に対して回転させることにより、前記平行平板を通過したレーザ光の主光線を光軸に対して垂直方向に移動させ、前記対物レンズの瞳位置における集光位置を調整可能にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡装置。
【請求項５】
前記照明光学系として、落射照明光学系を有することを特徴とする請求項１〜４の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、共焦点顕微鏡と全反射顕微鏡とを切り換えて使用可能な顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
共焦点顕微鏡や全反射蛍光顕微鏡は、生体細胞等の観察に広く利用されている。両者は共にレーザ光源を使用する点で一致しており、共焦点顕微鏡と全反射蛍光顕微鏡とを切り換えて使用することができる顕微鏡装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１２１７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の顕微鏡では、共焦点顕微鏡から全反射顕微鏡に切り換える際に、対物レンズの瞳位置の全反射領域にレーザ光を集光させるための光学部材を照明光学系内に挿入しなければならず、この切り換えのために大掛かりな切り換え機構が必要となり、顕微鏡装置の大型化に繋がるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、装置の小型化を図った、共焦点顕微鏡と全反射顕微鏡とを切り換えて使用可能な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】
【０００６】
このような目的を達成するため、本発明は、レーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光束を対物レンズを介して標本に照射する照明光学系と、前記レーザ光源と前記対物レンズとの間に配置され、前記レーザ光源からのレーザ光を偏向する偏向手段と、前記偏向手段と前記対物レンズとの間に挿脱可能に設けられ、前記偏向手段を介した前記レーザ光源からのレーザ光束を前記対物レンズの瞳位置の所定領域に集光するための、正の屈折力を有する集光レンズと、前記標本からの蛍光を検出する蛍光検出光学系とを備え、前記集光レンズが光軸から外されている場合に、前記偏向手段により前記標本の走査照明が可能であり、前記集光レンズを光軸に挿入した場合に、前記標本の全反射照明が可能である顕微鏡装置において、前記集光レンズを、光軸に挿入した場合に、光軸に対して垂直移動可能に構成し、前記標本の全反射照明時において、前記集光レンズに入射させる前記レーザ光源からのレーザ光束を前記偏向手段により偏向させるか、または、光軸に挿入した前記集光レンズを光軸に対して垂直移動させるか、少なくともどちらか一方を行うことにより、前記集光レンズを通過したレーザ光束の主光線を光軸に対して垂直方向に移動させ、前記対物レンズの瞳位置における集光位置を調整可能にした。
【０００７】
なお、前記集光レンズは、楔プリズムと、凸レンズとの貼り合わせから構成してもよい。
【０００８】
また、前記集光レンズと前記対物レンズとの間に設けられ、前記集光レンズを通過し前記対物レンズの瞳位置に集光されるレーザ光が通るように構成された複数の反射部材と、
光路長を変化させつつ、前記反射部材を通過した前記レーザ光の主光線が光軸に対して平行になるように、前記複数の反射部材のうち少なくとも一つを移動させる移動機構とを備え、前記移動機構を用いて前記複数の反射部材のうち少なくとも一つを移動させることにより、前記複数の反射部材を通過したレーザ光の主光線を光軸に対して垂直方向に移動させ、前記対物レンズの瞳位置における集光位置を調整可能にしてもよい。
【０００９】
また、前記集光レンズと前記対物レンズとの間に設けられ、前記集光レンズを通過し前記対物レンズの瞳位置に集光されるレーザ光が通るように構成された平行平板と、前記平行平板を光軸に対して回転させる回転機構とを備え、前記回転機構を用いて前記平行平板を光軸に対して回転させることにより、前記平行平板を通過したレーザ光の主光線を光軸に対して垂直方向に移動させ、前記対物レンズの瞳位置における集光位置を調整可能にしてもよい。
【００１０】
また、前記照明光学系として、落射照明光学系を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、装置の小型化を図った、共焦点顕微鏡と全反射顕微鏡とを切り換えて使用可能な顕微鏡装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る顕微鏡装置の概略断面図である。
【図２】本実施形態に係る顕微鏡装置の光学系を示した図である。
【図３】本実施形態に係る顕微鏡装置において、全反射顕微鏡に切り換えた際の顕微鏡装置の光学系を示した図である。
【図４】本実施形態に係る顕微鏡装置を構成する集光レンズの作用を説明する図であり、（ａ）は共焦点走査照明状態または落射照明状態を、（ｂ）は全反射照明状態を説明する図である。
【図５】本実施形態に係る顕微鏡装置において、光軸上に集光レンズを挿入した際の顕微鏡装置の光学系を示した図である。
【図６】本実施形態に係る顕微鏡装置において、集光レンズを光軸方向に垂直移動可能に構成した際の顕微鏡装置の光学系を示した図である。
【図７】本実施形態に係る顕微鏡装置において、集光レンズの代わりに、楔プリズムと凸レンズとの貼り合わせからなる光学部材を用いた際の顕微鏡装置の光学系を示した図である。
【図８】本実施形態に係る顕微鏡装置において、反射部材を設けた際の顕微鏡装置の光学系を示した図である。
【図９】本実施形態に係る顕微鏡装置において、平行平板を設けた際の顕微鏡装置の光学系を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る顕微鏡装置の概略断面図である。図２は、本実施形態に係る顕微鏡装置の光学系を示した図である。図３は、本実施形態に係る顕微鏡装置において、全反射顕微鏡に切り換えた際の顕微鏡装置の光学系を示した図である。図４は、本実施形態に係る顕微鏡装置を構成する集光レンズの作用を説明する図である。なお、図２、図３では、後述する透過照明光学系の記載を省略している。
【００１４】
図１から図４において、顕微鏡装置１は、倒立型蛍光顕微鏡本体２と、顕微鏡本体２に搭載されている各種装置を制御するパーソナルコンピュータ等を有する制御装置（以下、ＰＣと記す）３とから構成される。
【００１５】
まず、顕微鏡装置１を透過型顕微鏡として使用する場合について、図１及び図２を用いて説明する。
【００１６】
顕微鏡本体２は、ステージ１１と、ステージ１１に載置された標本１２に透過照明光源１３からの光を照射する透過照明光学系１４と、標本１２を透過した光を集光する対物レンズ１６と、対物レンズ１６を複数搭載したリボルバ１５と、結像光学系１７と、レンズ１９ａを備えた接眼鏡筒１９と、不図示の接眼レンズとを有する。結像光学系１７は、対物レンズ１６側から順に、結像レンズ１８と、ミラーＭ１と、リレーレンズ１７ｂと、ミラーＭ２と、リレーレンズ１７ｃと、ミラーＭ３とを備える。
【００１７】
なお、顕微鏡本体２は、対物レンズ１６と結像光学系１７との間に、後述の照明光学系５１を構成する蛍光キューブボックス２０を備えている。蛍光キューブボックス２０は、内部に複数の蛍光キューブを装着可能であり、必要に応じて光路上から該当する蛍光キューブを光路上から挿脱可能に構成されている。なお、今回のように透過型顕微鏡として使用する場合、蛍光キューブボックス２０内の蛍光キューブは、いずれも光路上から外されている。
【００１８】
また、顕微鏡本体２は、結像光学系１７を構成する結像レンズ１８とミラーＭ１との間に、プリズム２２を備えている。プリズム２２は、光路上から挿脱可能に構成されており、標本１２の透過像を観察する場合には光路上から外す。
【００１９】
透過型顕微鏡として使用する場合、透過照明光源１３から射出した光は透過照明光学系１４を介してステージ１１上の標本１２に照射され、標本１２を透過した光は対物レンズ１６により集光される。そして、対物レンズ１６により集光された光は、結像光学系１７に入り、結像レンズ１８と、ミラーＭ１とを介して、一次像面１７ａに結像される。一次像面１７ａに結像された標本１２の像は、リレーレンズ１７ｂと、ミラーＭ２と、リレーレンズ１７ｃと、接眼鏡筒１９のレンズ１９ａ及びミラーＭ３を介して二次像面１８ｂに結像され、不図示の接眼レンズを介して観察者に観察される。このように、顕微鏡装置１を、透過型顕微鏡として使用することができる。
【００２０】
また、本実施形態において、顕微鏡本体２には、共焦点走査観察系３１と、落射照明系４１とが、共通の照明光学系５１を介して配置されている。
【００２１】
次に、顕微鏡装置１を走査型顕微鏡（走査型蛍光顕微鏡、共焦点走査型顕微鏡）として使用する場合について、図２を参照しつつ説明する。
【００２２】
共焦点走査観察系３１は、不図示のレーザ光源と、このレーザ光源からのレーザ光を導く光ファイバ３２と、光ファイバ３２の端面から射出されたレーザ光を略平行光に変換するコレクタレンズ３３と、コレクタレンズ３３によって変換された略平行光を標本１２上で二次元に走査させる二次元スキャナ３４と、二次元スキャナ３４を通った略平行光を集光して像面ＩＰ１に結像させる瞳リレーレンズ３５と、コレクタレンズ３３と二次元スキャナ３４との間に設けられたダイクロイックミラー３６と、ダイクロイックミラー３６により反射された光をピンホール３８を介してＰＭＴ等の受光素子３９に結像させる結像レンズ３７とを備える。
【００２３】
照明光学系５１は、像面ＩＰ１で瞳リレーレンズ３５により結像された像を光軸に略平行なレーザ光に変換する結像レンズ５２と、蛍光キューブボックス２０内の蛍光キューブ２１と、対物レンズ１６とを備える。
【００２４】
走査型顕微鏡として使用する場合、光路上に配置する上記蛍光キューブ２１として、波長選択フィルタ２１ａ、ダイクロイックミラー２１ｂ、及び、エミッションフィルタ２１ｃを内蔵したものを、蛍光キューブボックス２０内から選択し、光路上に配置する。
【００２５】
なお、顕微鏡本体２は、共焦点走査観察系３１（具体的には瞳リレーレンズ３５）と照明光学系５１（具体的には結像レンズ５２）との間に、後述する落射照明系４１を構成するダイクロイックミラー４４を備えているが、共焦点走査観察系３１を使用する場合には照明光学系５１の光軸上から外す。
【００２６】
また、顕微鏡本体２は、結像光学系１７を構成する結像レンズ１８とミラーＭ１との間に、光路上から挿脱可能に設けたプリズム２２を、共焦点走査観察系３１を使用する場合には光路上に配置する。
【００２７】
走査型蛍光顕微鏡として使用する場合、共焦点走査観察系３１において、不図示のレーザ光源から射出されたレーザ光は、光ファイバ３２によりコレクタレンズ３３に導かれ、このコレクタレンズ３３により略平行光に変換された後、二次元スキャナ３４を経て、瞳リレーレンズ３５に入射し、この瞳リレーレンズ３５により像面ＩＰ１にて結像される。続いて、像面ＩＰ１から射出したレーザ光は、照明光学系５１において、結像レンズ５２により略平行光にされた後、蛍光キューブ２１に入射する。蛍光キューブ２１に入射したレーザ光は、波長選択フィルタ２１ａにより所定の励起波長のレーザ光が選択された後、ダイクロイックミラー２１ｂにより対物レンズ１６の方向に反射され、対物レンズ１６に入射して標本１２に集光される。
【００２８】
レーザ光で励起され標本１２で発現した蛍光は、対物レンズ１６により集光されて蛍光キューブ２１に入射し、蛍光キューブ２１を構成するダイクロイックミラー２１ｂを透過し、エミッションフィルタ２１ｃにより所定の蛍光が選択された後、結像レンズ１８によりプリズム２２を介して撮像素子２３に結像され、撮像素子２３により蛍光像が撮像される。そして、撮像素子２３により撮像された蛍光像は、図１に示すＰＣ３により画像処理され、モニター３ａに表示される。このように、顕微鏡装置１は、走査型蛍光顕微鏡として使用することができる。
【００２９】
一方、共焦点走査型顕微鏡として使用する場合、標本１２で発現した蛍光は、対物レンズ１６により集光され、蛍光キューブ２１内のダイクロイックミラー２１ｂにより反射され、照明光学系５１の結像レンズ５２と共焦点走査観察光学系３１の瞳リレーレンズ３５とを逆行し、二次元スキャナ３４に入射してデスキャンされ、ダイクロイックミラー３６により反射され、結像レンズ３７とピンホール３８とを介して、ＰＭＴ等の受光素子３９に入射し、該素子３９上の各点での光の強度に基づきＰＣ３により二次元像が生成され、モニター３ａに表示される。このように、顕微鏡装置１は、共焦点走査型顕微鏡として使用することができる。
【００３０】
なお、顕微鏡装置１では、撮像素子２３により撮像された蛍光画像と、受光素子３９により受光された共焦点画像とを、モニター３ａに重ねて表示させるなどして観察することが可能である。
【００３１】
次に、顕微鏡装置１を落射蛍光顕微鏡として使用する場合について、図２を参照しつつ説明する。
【００３２】
顕微鏡本体２は、落射照明系４１として、不図示の光源と、この光源からの光を導く光ファイバ４２と、光ファイバ４２の端面から射出された光を略平行光に変換するコレクタレンズ４３と、視野絞り４５と、照明光学系５１の光軸上から挿脱可能に構成されたダイクロイックミラー４４とを備える。なお、不図示の光源には、レーザ光源、高圧水銀ランプ、あるいはキセノンランプ等が使用可能である。
【００３３】
落射蛍光顕微鏡として使用する場合、照明光学系５１内に配置する蛍光キューブ２１として、波長選択フィルタ２１ａ、ダイクロイックミラー２１ｂ、及び、エミッションフィルタ２１ｃを内蔵したものを、蛍光キューブボックス２０内から選択し、光路上に配置する。
【００３４】
落射蛍光顕微鏡として使用する場合、落射照明系４１において、不図示の光源から射出した光は、光ファイバ４２によりコレクタレンズ４３に導かれ、このコレクタレンズ４３により略平行に変換された後、視野絞り４５を介し、照明光学系５１の光軸上に配置されたダイクロイックミラー４４により反射され、照明光学系５１の結像レンズ５２により集光され、照明光学系５１の光軸に対して略平行な光として光路上に配置された蛍光キューブ２１に入射する。蛍光キューブ２１に入射した光は、波長選択フィルタ２１ａにより所定の励起波長のレーザ光が選択され、ダイクロイックミラー２１ｂにより対物レンズ１６の方向に反射され、対物レンズ１６に入射して標本１２に集光される。
【００３５】
この光で励起され標本１２で発現した蛍光は、対物レンズ１６により集光され、蛍光キューブ２１を構成するダイクロイックミラー２１ｂを透過し、エミッションフィルタ２１ｃにより所定の蛍光が選択された後、結像レンズ１８により結像光学系１７内に配置されたプリズム２２を介して撮像素子２３に結像され、撮像素子２３により蛍光像が撮像される。そして、撮像素子２３により撮像された蛍光像は、図１に示すＰＣ３により画像処理され、モニター３ａに表示される。このように、顕微鏡装置１は、落射蛍光顕微鏡として使用することができる。
【００３６】
続いて、顕微鏡装置１を全反射顕微鏡として使用する場合について、図３及び図４（ｂ）を参照しつつ説明する。
【００３７】
全反射顕微鏡として使用する場合、照明として、上述の共焦点走査観察系３１を使用する。また、蛍光キューブボックス２０内から、遮光板２０２、集光レンズ２０３、ダイクロイックミラー２１ｂ、及び、エミッションフィルタ２１ｃを内蔵した蛍光キューブ２０１を選択し、光路上に配置する。
【００３８】
集光レンズ２０３は、正の屈折力を持つレンズ群であり、対物レンズ１６の瞳位置Ｐに集光する焦点距離ｆを有しており、その光軸は照明光学系５１の光軸から距離「ｄ」だけ偏心して配置されている（図４（ｂ）参照）。遮光板２０２は、集光レンズ２０３の外側を通るレーザ光線を遮光するものであり、集光レンズ２０３とほぼ同じ大きさの開口が形成されており、集光レンズ２０３の外側を囲うように設置する。
【００３９】
蛍光キューブ２０１に入射したレーザ光は、その主光線が集光レンズ２０３によって照明光学系５１の光軸に対して略平行となり、対物レンズ１６の瞳位置Ｐにおいて照明光学系５１の光軸に対して距離「ｄ」の位置に集光される。この距離「ｄ」は、対物レンズ１６の全反射条件となる開口数（ＮＡ）の位置に対応している。
【００４０】
全反射顕微鏡として使用する場合、共焦点走査観察系３１の不図示のレーザ光源から射出されたレーザ光は、光ファイバ３２によりコレクタレンズ３３に導かれ、このコレクタレンズ３３により略平行な光に変換され、二次元スキャナ３４に入射する。なお、二次元スキャナ３４を構成するＸＹ各ミラーの傾斜角度は、レーザ光を対物レンズ１６の瞳位置Ｐの全反射条件領域に集光させるため、ＰＣ３の制御部（図１参照）により所定の角度に制御されている。このような二次元スキャナ３４から射出した光軸シフト後のレーザ光は、瞳リレーレンズ３５により像面ＩＰ１で結像された後、照明光学系５１の結像レンズ５２を介して、光路上に配置された蛍光キューブ２０１に入射する。
【００４１】
蛍光キューブ２０１に入射したレーザ光は、集光レンズ２０３を通ってその主光線が照明光学系５１の光軸に対して略平行となった後、ダイクロイックミラー２１ｂにより対物レンズ１６の方向に反射され、対物レンズ１６の瞳位置Ｐにおいて照明光学系５１の光軸から距離「ｄ」の位置にある輪帯状の全反射条件領域に集光される。全反射条件領域に集光されたレーザ光は、標本１２とこれを支持する不図示のガラス基板との境界面にて全反射を起こす入射角で、対物レンズ１６から標本１２に入射する。全反射角で標本１２に入射したレーザ光は、境界面にエバネッセント波を発生し、標本１２の境界面近傍では、このエバネッセント波により励起された蛍光が発生する。
【００４２】
エバネッセント波で励起され標本１２で発現した蛍光は、対物レンズ１６により集光されて蛍光キューブ２０１に入射し、蛍光キューブ２０１を構成するダイクロイックミラー２１ｂを透過し、エミッションフィルタ２１ｃにより所定の蛍光が選択された後、結像レンズ１８によりプリズム２２を介して撮像素子２３に結像され、撮像素子２３により蛍光像が撮像される。そして、撮像素子２３により撮像された蛍光像は、図１に示すＰＣ３により画像処理され、モニター３ａに表示される。
【００４３】
このように、顕微鏡装置１は、前述の蛍光キューブ２１を蛍光キューブ２０１に交換し、この蛍光キューブ２０１内の集光レンズ２０３と二次元スキャナ３４とを用いて、レーザ光の光軸Ｉ１を照明光学系５１の光軸から距離「ｄ」だけ略平行に移動させ、対物レンズ１６の瞳位置Ｐの全反射時条件領域に集光させることによって、全反射蛍光顕微鏡として使用することができる。
【００４４】
なお、全反射照明時において、対物レンズ１６の瞳位置Ｐの輪帯状の全反射条件領域をレーザ光がスキャンするように、二次元スキャナ３４を構成するＸＹ各ミラーの傾斜角度を制御することも可能である。このように輪帯状の全反射条件領域をレーザ光がスキャンすることにより、良好な全反射照明を行うことが可能である。
【００４５】
図４を参照して、全反射照明への移行について詳説する。図４（ａ）は走査型顕微鏡又は落射蛍光顕微鏡として使用する場合の照明状態を示し、図４（ｂ）は全反射顕微鏡として使用する場合の照明状態を示している。
【００４６】
図４（ａ）に示すように、走査型顕微鏡あるいは落射蛍光顕微鏡として使用する場合、結像レンズ５２に入射したレーザ光束は、点線で示す（＋）最大画角光束、実線で示す像中心光束、及び、破線で示す（−）最大画角光束のいずれの場合も対物レンズ１６の瞳位置Ｐでは集光されていない、照明光学系５１の光軸５１ａに対して略平行な光束である。
【００４７】
一方、図４（ｂ）に示す、全反射顕微鏡として使用する場合、レーザ光束は、二次元スキャナ３４のＸＹ各ミラーによりその主光線が照明光学系５１の光軸５１ａから紙面上方に距離「ｄ」シフトされ、次に入射した結像レンズ５２によりその光軸Ｉ１が照明光学系５１の光軸５１ａに対して略平行にされ、続いて入射した集光レンズ２０３により照明光学系５１の光軸５１ａから距離「ｄ」の位置にある対物レンズ１６の瞳位置Ｐの輪体状の全反射条件領域に集光されるようになっている。この結果、全反射照明が可能となる。なお、集光レンズ２０３の外側を通るレーザ光は、遮光板２０２によって遮光されるようになっている。
【００４８】
以上のように、顕微鏡装置１は、蛍光キューブボックス２０内から対物レンズ１６に応じた焦点距離ｆを持つ集光レンズを備えた蛍光キューブ２０１に選択して光路上に配置し、この蛍光キューブ２０１内の集光レンズ２０３と二次元スキャナ３４とを用いて、レーザ光の光軸Ｉ１を照明光学系５１の光軸から距離「ｄ」だけ略平行に移動させ、対物レンズ１６の瞳位置Ｐの全反射時条件領域に集光させることによって、容易に全反射照明を達成することが可能である。
【００４９】
本実施形態においては、図５に示すように、光路上に挿入された対物レンズ１６に応じて二次元スキャナ３４のＸＹ各ミラーの傾きを制御して、集光レンズ２０３への入射光に傾きαを持たせることで、対物レンズ１６や蛍光キューブ２０１の切り替えに応じたレーザ光の光軸位置Ｉ１、換言すると対物レンズ１６の瞳位置Ｐにおける集光位置を設定することも可能である。
【００５０】
例えば、前述の図４（ｂ）に示すように、集光レンズ２０３に入射するレーザ光の光軸Ｉ１が照明光学系５１の光軸５１ａに対して略平行のとき、該レーザ光は対物レンズ１６の瞳位置Ｐにおいて照明光学系５１の光軸５１ａに対して距離「ｄ」の位置に集光していたが、二次元スキャナ３４のＸＹ各ミラーの傾きを制御して、図５に示すように、レーザ光の光軸Ｉ１が照明光学系５１の光軸５１ａに対して傾きαを持って集光レンズ２０３に入射するようにすれば、該レーザ光の集光位置を距離「ｄ’」に変更することができる。この場合、照明光学系５１の光軸５１ａに対して傾きαを持って集光レンズ２０３に入射したレーザ光束は、この集光レンズ２０３によって、その傾きαがほぼゼロにされ、その光軸は照明光学系５１の光軸５１ａに対して距離「ｄ’」離れて略平行となって、対物レンズ１６の瞳位置Ｐの輪帯状の全反射条件領域に集光される。この結果、全反射照明が可能となる。
【００５１】
また、本実施形態においては、顕微鏡装置１に、集光レンズ２０３及び集光レンズ２０３の外周を囲うように配置され遮光板２０２を、共に照明光学系５１の光軸５１ａに対して垂直な方向にシフトさせる駆動機構（不図示）を設け、図６に示すように、集光レンズ２０３及び遮光板２０２の位置を照明光学系５１の光軸５１ａに対して垂直な方向に移動させることにより、対物レンズ１６や蛍光キューブ２０１の切替えに応じたレーザ光の光軸位置Ｉ１（対物レンズ１６の瞳位置Ｐにおける集光位置）を設定することも可能である。
【００５２】
例えば、図６の実線で示す位置に集光レンズ２０３及び遮光板２０２がある場合、二次元スキャナ３４及び結像レンズ５２を通過して、その光軸が、照明光学系５１の光軸５１ａから紙面上方にシフトされ、且つ、照明光学系５１の光軸５１ａに対して略平行となったレーザ光は、実線で示す位置にある集光レンズ２０３を通過することにより、対物レンズ１６の瞳位置Ｐにおいて照明光学系５１の光軸５１ａから距離「ｄ」離れた全反射条件領域に集光される。この結果、全反射照明が可能となる。前記対物レンズ１６が交換されて、全反射条件領域が照明光学系５１の光軸５１ａから距離「ｄ”」離れたものに変更された場合、不図示の駆動機構を駆動して、集光レンズ２０３及び遮光板２０２を図６の実線で示す位置から点線で示す位置に垂直シフトすることにより、その場合にも全反射照明を行うことが可能となる。このように集光レンズ２０３及び遮光板２０２のシフト量を制御することで、レーザ光の光軸位置Ｉ１（瞳位置Ｐにおける集光位置）を調整することが可能となる。
【００５３】
さらに、顕微鏡装置１では、二次元スキャナ３４のＸＹ各ミラーの傾きと、集光レンズ２０３及び遮光板２０２の照明光学系５１の光軸５１ａに対して垂直な方向へのシフト量とを同時に制御することにより、レーザ光の光軸位置Ｉ１（瞳位置Ｐにおける集光位置）を調整することも可能である。このように両者を同時に制御することによって、二次元スキャナ３４のＸＹ各ミラーの傾きの変化量や、集光レンズ２０３及び遮光板２０２のシフト量を小さい値に留めることができ、ひいてはレーザ光の光軸位置Ｉ１をより高い精度で調整することが可能となる。
【００５４】
このように、顕微鏡装置１では、標本１２の全反射照明時において、集光レンズ２０３に入射させるレーザ光源からのレーザ光束を二次元スキャナ３４により偏向させるか、または、照明光学系５１の光軸５１ａに挿入した集光レンズ２０３を該光軸に対して垂直移動させるか、少なくともどちらか一方を行うことにより、集光レンズ２０３を通過したレーザ光束の主光線Ｉ１を光軸に対して垂直方向に移動させ、対物レンズ１６の瞳位置Ｐにおける集光位置を調整可能にした。
【００５５】
なお、上記のように、レーザ光の光軸Ｉ１が、照明光学系５１の光軸５１ａから紙面上方にシフトされて結像レンズ５２に入射し、結像レンズ５２を通過後、照明光学系５１の光軸５１ａに対して傾きαを持って集光レンズ２０３に入射する場合、該レーザ光は集光レンズ２０３の下端に入射させる必要がある（図５参照）。そのため、集光レンズ２０３の有効径は、この集光レンズ２０３に入射するレーザ光の光束径よりも十分大きくする必要がある。
【００５６】
そこで、顕微鏡装置１では、集光レンズ２０３の代わりに、図７に示すように、頂角δ1を有する楔プリズム２０４ａと、対物レンズ１６の瞳位置Ｐに集光する焦点距離ｆを持つ凸レンズ２０４ｂとを貼り合わせた光学部材２０４を使用することで、装置の小型化を図ることが可能である。なお、楔プリズム２０４ａの頂角δ1は、対物レンズ１６の開口数（ＮＡ）に合わせて調整されているレーザ光の光軸Ｉ１の傾斜角αに対応しており、楔プリズム２０４ａを構成する媒質の屈折率をｎとしたとき、条件式  δ1＝α／（ｎ−１）  で表すことができる。
【００５７】
例えば、図７に示すように、二次元スキャナ３４及び結像レンズ５２を通過して、その光軸が照明光学系５１の光軸５１ａから紙面上方にシフトされ且つ照明光学系５１の光軸５１ａに対して傾きαを持ったレーザ光は、光学部材２０４に入射すると、該部材を構成する楔プリズム２０４ａによって、その傾きαがほぼゼロにされ、主光線が照明光学系５１の光軸５１ａに対して距離「ｄ」だけ離れて略平行にされた後、同じく光学部材２０４を構成する凸レンズ２０４ｂによって対物レンズ１６の瞳位置Ｐの輪帯状の全反射条件領域に集光される。この結果、全反射照明が可能となる。なお、光学部材２０４の外側を通るレーザ光は、遮光板２０２によって遮光されるようになっている。
【００５８】
さらに、顕微鏡装置１では、光学部材２０４及びこのレンズの外周を囲う遮光板２０２を共に照明光学系５１の光軸５１ａに対して垂直な方向にシフトさせる駆動機構（不図示）を設け、光学部材２０４及び遮光板２０２の位置を照明光学系５１の光軸５１ａに対して垂直な方向に移動させることにより、対物レンズ１６や蛍光キューブ２０１の切替えに応じたレーザ光の光軸位置Ｉ１を設定することも可能である。
【００５９】
また、顕微鏡装置１は、図８に示すように、集光レンズ２０３と対物レンズ１６の瞳位置Ｐとの間に配置された第１〜第３の反射部材２０７〜２０９と、第２の反射部材２０８を照明光学系５１の光軸５１ａに対して平行移動させる移動機構（不図示）とを備え、集光レンズ２０３を通り対物レンズ１６の瞳位置Ｐに集光される光が第１〜第３の反射部材２０７〜２０９を順に通過するように構成し、移動機構を用いて第２の反射部材２０８を前記光軸Ｉ１に対して対物レンズ１６に応じた移動量δ2平行移動させることで、対物レンズ１６の瞳位置Ｐにおける集光位置を変動させることができる。その結果、対物レンズ１６や蛍光キューブ２０１の切替えに応じて、レーザ光の光軸位置Ｉ１（瞳位置Ｐにおける集光位置）を適宜設定することが可能である。
【００６０】
例えば、図８において、反射部材２０７〜２０９が図中の実線の位置にある場合、その光軸が照明光学系５１の光軸５１ａから紙面上方にシフトされて結像レンズ５２に入射したレーザ光は、結像レンズ５２を通過してその光軸が照明光学系５１の光軸５１ａに対して略平行にされた後、集光レンズ２０３に入射する。次いで、レーザ光は、図中の実線で示す位置にある反射部材２０７〜２０９で順に反射され、その光軸Ｉ１が再び照明光学系５１の光軸５１ａに対して略平行にされた後、対物レンズ１６の瞳位置Ｐにおいて照明光学系５１の光軸５１ａから距離「ｄ」離れた輪帯状の全反射条件領域に集光される。この結果、全反射照明が可能となる。このような対物レンズ１６を交換し、全反射条件領域が、瞳位置Ｐにおいて照明光学系５１の光軸５１ａから距離「ｄ−２δ2」離れたものに変更された場合、不図示の移動機構により、第２の反射部材２０８を実線で示す位置から点線で示す位置へと光軸方向にδ2だけ瞳側に平行移動させることにより、レーザ光の光軸位置Ｉ１（集光位置）が先程よりも光軸側に距離「２δ2」ずれた、照明光学系５１の光軸５１ａから距離「ｄ−２δ2」離れた所望の位置となり、全反射照明が達成される。
【００６１】
なお、上記において、反射部材は、第１の反射部材（ミラー２０７）と、第２の反射部材（折り返しミラー２０８）と、第３の反射部材（ミラー２０９）との計３つの部材からなり、第２の反射部材２０８を光軸に対して平行移動可能に構成したが、これに限定されるわけではなく、該反射部材を通過したレーザ光の光軸位置Ｉ１（瞳位置Ｐにおける集光位置）が調整できればよいため、その構成部材や数、移動させる部材や数及び移動方向など、顕微鏡装置１やニーズに沿って設定することが可能である。
【００６２】
また、顕微鏡装置１は、図９に示すように、集光レンズ２０３と対物レンズ１６の瞳位置Ｐとの間に配置された平行平板２１０と、平行平板２１０を照明光学系５１の光軸５１ａに対して回転させる回転機構（不図示）とを備え、集光レンズ２０３を通り対物レンズ１６の瞳位置Ｐに集光される光が平行平板２１０を通過するように構成し、対物レンズ１６に応じて回転機構を用いて平行平板２１０を前記光軸に対して傾けることで、平行平板２１０中を通過するときの光の屈折作用を利用して、対物レンズ１６の瞳位置Ｐにおける集光位置を変動させることができる。その結果、対物レンズ１６や蛍光キューブ２０１の切替えに応じて、レーザ光の光軸位置Ｉ１（瞳位置Ｐにおける集光位置）を適宜設定することが可能である。
【００６３】
例えば、図９において、照明光学系５１の光軸５１ａから紙面上方にシフトされて結像レンズ５２に入射したレーザ光は、その光軸Ｉ１が結像レンズ５２を通過して照明光学系５１の光軸５１ａに対して略平行な光線となった後、平行平板２１０を介して、対物レンズ１６の瞳位置Ｐにおいて照明光学系５１の光軸５１ａから距離「ｄ」離れた輪帯状の全反射条件領域に集光する。この結果、全反射照明が可能となる。次いで、この対物レンズ１６を交換し、全反射条件領域が瞳位置Ｐにおいて照明光学系５１の光軸５１ａから距離「ｄ'''」離れたものに変更された場合、不図示の回転機構により、平行平板２１０を照明光学系５１の光軸５１ａに対して傾けると、その場合にも全反射照明が可能となる。
【００６４】
以上述べたように、本実施形態に係る顕微鏡装置１によれば、共焦点走査観察系３１の二次元スキャナ３４のＸＹ各ミラーの傾斜角度を所定の傾きに制御し、蛍光キューブボックス２０内から対物レンズ１６の瞳位置Ｐに集光する焦点距離ｆを持った集光レンズ２０３を備えた蛍光キューブ２０１を選択して光路上に配置することにより、全反射蛍光観察を可能にすることができる。また、透過観察、走査型蛍光観察、共焦点走査型観察、落射蛍光観察等の顕微鏡としても使用可能な顕微鏡装置１を提供することができる。
【００６５】
以上、本発明を分かりやすくするために、実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６６】
１        顕微鏡装置
２        倒立型蛍光顕微鏡（顕微鏡本体）
３        制御装置（ＰＣ）
１１      ステージ
１２      標本
１３      透過照明光源
１４      透過照明光学系
１５      リボルバ
１６      対物レンズ
１７      結像光学系
１８      結像レンズ
１９      接眼鏡筒
２０      蛍光キューブボックス
２１      蛍光キューブ
２２      プリズム
２３      撮像素子
３１      共焦点走査観察系
３２      光ファイバ
３３      コレクタレンズ
３４      二次元スキャナ（偏向手段）
３５      瞳リレーレンズ
４１      落射照明系
４２      光ファイバ
４３      コレクタレンズ
４４      ダイクロイックミラー
５１      照明光学系
５２      結像レンズ
２０１    蛍光キューブ
２０２    遮光板
２０３    集光レンズ
２０４    光学部材
２０４ａ  楔プリズム
２０４ｂ  凸レンズ
２０７〜２０９    反射部材
２１０    平行平板
Ｐ        対物レンズの瞳位置
Ｉ１      レーザ光の光軸
【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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【図７】
2011118265.tif 000009
【図８】
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【図９】
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