(57)【要約】【課題】  本発明は、顕微鏡装置に関し、同一の光源からの長波長の光束を試料に広域照射し短波長の光束をスポット照射することを目的とする。【解決手段】  試料を拡大する対物レンズと、前記対物レンズで拡大された像を結像する結像光学系とを備えた顕微鏡装置において、光源と、前記光源からの光の光路を波長の長短に応じて異なる方向に設定する光路設定素子と、前記光路設定素子からの長波長の光束を前記試料に広域照射するための第１の照明光学系と、前記光路設定素子からの短波長の光束を前記試料にスポット照射するための第２の照明光学系と、前記第１の照明光学系からの長波長の光束から所定波長の光束を選択し、前記対物レンズに導く第１の波長選択素子と、前記第２の照明光学系からの短波長の光束から所定波長の光束を選択し、前記対物レンズに導く第２の波長選択素子と、を有することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を拡大する対物レンズと、前記対物レンズで拡大された像を結像する結像光学系とを備えた顕微鏡装置において、
光源と、
前記光源からの光の光路を波長の長短に応じて異なる方向に設定する光路設定素子と、
前記光路設定素子からの長波長の光束を前記試料に広域照射するための第１の照明光学系と、
前記光路設定素子からの短波長の光束を前記試料にスポット照射するための第２の照明光学系と、
前記第１の照明光学系からの長波長の光束から所定波長の光束を選択し、前記対物レンズに導く第１の波長選択素子と、
前記第２の照明光学系からの短波長の光束から所定波長の光束を選択し、前記対物レンズに導く第２の波長選択素子と、
を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
請求項１記載の顕微鏡装置において、
前記光源は、異なる波長の複数の輝線を有し、
前記光路設定素子は、前記光源からの光を長波長と短波長の光に分離し、分離された光の経路を異なる方向に設定することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項３】
請求項１記載の顕微鏡装置において、
前記光源は、光の波長を長波長と短波長とに変更可能であり、
前記光路設定素子は、前記光源からの長波長と短波長の光の経路を異なる方向に設定することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の顕微鏡装置において、
前記結像光学系に配置され前記試料を撮像する観察カメラと、
前記第１の照明光学系に配置され光路を開閉する第１のシャッタと、
前記第２の照明光学系に配置され光路を開閉する第２のシャッタと、
前記観察カメラ、前記第１のシャッタ、前記第２のシャッタを制御する制御手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【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、バイオイメージング分野に使用される顕微鏡装置では、短波長の光束を試料にスポット照射して試料を刺激し、長波長の光束を試料に広域照射して試料を撮像することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−３０８２３号公報
【特許文献２】特開２００４−１７７６６２号公報
【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、従来の顕微鏡装置では、短波長の光束を試料にスポット照射する光源と、長波長の光束を試料に広域照射する光源とを別々に設けているため装置が大型化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる事情に対処してなされたもので、同一の光源からの長波長の光束を試料に広域照射し短波長の光束をスポット照射することが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】
【０００６】
第１の発明の顕微鏡装置は、試料を拡大する対物レンズと、前記対物レンズで拡大された像を結像する結像光学系とを備えた顕微鏡装置において、光源と、前記光源からの光の光路を波長の長短に応じて異なる方向に設定する光路設定素子と、前記光路設定素子からの長波長の光束を前記試料に広域照射するための第１の照明光学系と、前記光路設定素子からの短波長の光束を前記試料にスポット照射するための第２の照明光学系と、前記第１の照明光学系からの長波長の光束から所定波長の光束を選択し、前記対物レンズに導く第１の波長選択素子と、前記第２の照明光学系からの短波長の光束から所定波長の光束を選択し、前記対物レンズに導く第２の波長選択素子と、を有することを特徴とする。
【０００７】
第２の発明の顕微鏡装置は、第１の発明の顕微鏡装置において、前記光源は、異なる波長の複数の輝線を有し、前記光路設定素子は、前記光源からの光を長波長と短波長の光に分離し、分離された光の経路を異なる方向に設定することを特徴とする。
【０００８】
第３の発明の顕微鏡装置は、第１の発明の顕微鏡装置において、前記光源は、光の波長を長波長と短波長とに変更可能であり、前記光路設定素子は、前記光源からの長波長と短波長の光の経路を異なる方向に設定することを特徴とする。
【０００９】
第４の発明の顕微鏡装置は、第１ないし第３のいずれか１の発明の顕微鏡装置において、前記結像光学系に配置され前記試料を撮像する観察カメラと、前記第１の照明光学系に配置され光路を開閉する第１のシャッタと、前記第２の照明光学系に配置され光路を開閉する第２のシャッタと、前記観察カメラ、前記第１のシャッタ、前記第２のシャッタを制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の顕微鏡装置では、同一の光源からの長波長の光束を試料に広域照射し短波長の光束をスポット照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の顕微鏡装置の第１の実施形態を示す説明図である。
【図２】図１の顕微鏡装置の照明部の詳細を示す説明図である。
【図３】試料への広域照射とスポット照射を示す説明図である。
【図４】試料の撮影シーケンスを示す説明図である。
【図５】本発明の顕微鏡装置の第２の実施形態を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(第１の実施形態)
図１は、本発明の顕微鏡装置の第１の実施形態を示している。
【００１３】
この顕微鏡装置は、顕微鏡本体１１、照明部１３、観察カメラ１５、顕微鏡コントローラ１７、カメラコントローラ１９、パーソナルコンピュータ２１(以下パソコンという)を有している。
【００１４】
顕微鏡本体１１には、試料Ｓを載置するステージ２３が配置されている。ステージ２３の上方には、対物レンズ２５が配置されている。対物レンズ２５の上方には、双眼部２７が配置されている。双眼部２７を両目で覗くことで肉眼観察を行うことができる。
【００１５】
照明部１３は、双眼部２７と対物レンズ２５との間に水平に配置されている。照明部１３は、図２に示すように、ランプハウス２９、光路設定部３１、第１の照明光学系３３、第２の照明光学系３５、第１の波長選択部３７、第２の波長選択部３９を有している。
【００１６】
ランプハウス２９内には、光源４１が収容されている。この実施形態では、光源４１に水銀ランプが使用されている。水銀ランプは、波長の異なる複数の輝線を有している。第１の照明光学系３３と第２の照明光学系３５とは、ケーシング４３内で上下２段に分離されている。上部に第１の照明光学系３３が配置され、下部に第２の照明光学系３５が配置されている。第２の照明光学系３５の端部には、ランプハウス２９が固定されている。
【００１７】
第２の照明光学系３５の入口部には、コレクタレンズ４５、ダイクロイックミラー４７が配置されている。コレクタレンズ４５は光源４１からの光を集光する。光路設定部３１であるダイクロイックミラー４７は、光源４１からの短波長(例えば３４０〜４５０ｎｍ)の光束を透過し、長波長(例えば４８０〜６５０ｎｍ)の光束を反射する。
【００１８】
第２の照明光学系３５は、コンデンサレンズ４９、第２のシャッタ５１を有している。コンデンサレンズ４９は、ダイクロイックミラー４７を透過した光束を試料Ｓにスポット照射する。第２のシャッタ５１は、シャッタを閉じることにより光源４１の光を一時的に遮断する。また、シャッタを開くことによりスポット光を試料Ｓに照射する。
【００１９】
第１の照明光学系３３は、反射ミラー５３、リレーレンズ５５、コンデンサレンズ５７、第１のシャッタ５９を有している。ダイクロイックミラー４７で反射した長波長(例えば４８０〜６５０ｎｍ)の光束は、反射ミラー５３で反射された後、リレーレンズ５５を介してコンデンサレンズ５７に導かれる。コンデンサレンズ５７は、ダイクロイックミラー４７で反射した光束を試料Ｓに広域照射する。第１のシャッタ５９は、シャッタを閉じることにより光源４１の光を一時的に遮断する。
【００２０】
第１の照明光学系３３の前方には第１の波長選択部３７が配置され、第２の照明光学系３５の前方には第２の波長選択部３９が配置されている。第１の波長選択部３７は、第２の波長選択部３９の上方に配置されている。第１の波長選択部３７および第２の波長選択部３９は、それぞれタレット(不図示)に固定されており光軸上に挿脱可能とされている。
【００２１】
第１の波長選択部３７は、励起フィルタ６１、第１のダイクロイックミラー６３、吸収フィルタ６５を有している。励起フィルタ６１は、第１の照明光学系３３からの励起光(例えば波長５６１ｎｍ)のみを透過する。第１のダイクロイックミラー６３は、励起フィルタ６１からの励起光を対物レンズ２５側に反射し、試料Ｓからの蛍光を透過する。吸収フィルタ６５は、試料Ｓからの蛍光のみを透過する。
【００２２】
第２の波長選択部３９は、励起フィルタ６７、第２のダイクロイックミラー６９、吸収フィルタ７１を有している。励起フィルタ６７は、第２の照明光学系３５からの励起光(例えば波長３６５ｎｍ)のみを透過する。第２のダイクロイックミラー６９は、励起フィルタ６７からの励起光を対物レンズ２５側に反射し、試料Ｓからの蛍光を透過する。吸収フィルタ７１は、試料Ｓからの蛍光のみを透過する。
【００２３】
観察カメラ１５は、デジタルカメラからなる。観察カメラ１５は、試料Ｓの像を撮影する。
【００２４】
カメラコントローラ１９は、パソコン２１からの信号に基づいて観察カメラ１５を制御する。顕微鏡コントローラ１７は、パソコン２１からの信号に基づいて顕微鏡を制御する。顕微鏡コントローラ１７は、例えば光源４１のオン，オフ、第１のシャッタ５９および第２のシャッタ５１の開閉を行う。パソコン２１は、入力者の指示に基づいてカメラコントローラ１９および顕微鏡コントローラ１７を制御する。
【００２５】
上述した顕微鏡装置では、光源４１となる水銀ランプは、異なる波長の複数の輝線を有している。光源４１からの光束は、コレクタレンズ４５を通過した後、ダイクロイックミラー４７により長波長(例えば４８０〜６５０ｎｍ)の光束と短波長(例えば３４０〜４５０ｎｍ)の光束とに分離される。ダイクロイックミラー４７で反射した長波長の光束は、第１のシャッタ５９が開いている状態で第１の照明光学系３３を通過する。そして、第１の波長選択部３７の励起フィルタ６７により選択された特定の波長(例えば５６１ｎｍ)の光束が第１のダイクロイックミラー６３で反射され、対物レンズ２５を通り試料Ｓの全体を広域照射する。図３において、符号Ｃは試料Ｓの細胞を示しており、斜線の外側の矩形状の枠Ｗ内が広域照射される部分である。細胞Ｃに斜線は施されていないが光は照射されている。
【００２６】
一方、ダイクロイックミラー４７を透過した短波長の光束は、第２のシャッタ５１が開いている状態で第２の照明光学系３５を通過する。そして、第２の波長選択部３９の励起フィルタ６７により選択された特定の波長(例えば３６５ｎｍ)の光束が第２のダイクロイックミラー６９で反射され、対物レンズ２５を通り試料Ｓの一部をスポット照射する。試料Ｓに短波長の光束をスポット照射することで、試料Ｓに対する刺激を効果的に高めることができる。図３において、細胞Ｃ内の斜線で示す円Ｅの内側がスポット照射される部分である。
【００２７】
図４は、上述した顕微鏡装置における観察カメラ１５による撮影シーケンスを示している。
【００２８】
図４(ａ)は、試料Ｓを広域照射して観察カメラ１５の撮像素子を露光するシーケンスを示している。光源４１を点灯した状態で第１の照明光学系３３の第１のシャッタ５９を開閉することで撮像素子への露光が行われる。ｔ１はシャッタの開時間(露光時間)、ｔ２はシャッタの閉時間である。ｔ３は試料Ｓをスポット照射するためシャッタを閉にする時間である。なお、必ずしも閉にする必要はない。ｔ１、ｔ２、ｔ３は、パソコン２１により設定される。
【００２９】
図４(ｂ)は、試料Ｓをスポット照射して刺激するシーケンスを示している。光源４１を点灯した状態で第１の照明光学系３３の第１のシャッタ５９を閉じ、第２の照明光学系３５の第２のシャッタ５１を開くことにより試料Ｓへのスポット照射が行われる。ｔ４は第２のシャッタ５１の開時間である。ｔ４はパソコン２１により設定される。
【００３０】
図４(ｃ)は、画像の取り込みのタイミングを示している。この実施形態では、試料Ｓをスポット照射して刺激している状態も撮影される。
【００３１】
上述した顕微鏡装置では、ダイクロイックミラー４７により光源４１からの光を長波長と短波長の光に分離し、分離された光の経路を異なる方向に設定し、長波長の光束を第１の照明光学系３３、第１の波長選択部３７、対物レンズ２５を介して試料Ｓに広域照射し、短波長の光束を第２の照明光学系３５、第２の波長選択部３９、対物レンズ２５を介して試料Ｓにスポット照射するようにしたので、同一の光源４１からの長波長の光束を試料Ｓに広域照射し、短波長の光束をスポット照射することができる。従って、光源４１が１つになり、装置を小型化することができる。
(第２の実施形態)
図５は、本発明の顕微鏡装置の第２の実施形態を示している。なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３２】
この実施形態では、光源にレーザ光源４１Ａが使用されている。また、第１の実施形態で配置されていた励起フィルタ６１，６７が配置されていない。
【００３３】
レーザ光源４１Ａから出力されるレーザ光の波長は、図示しない高速変調素子(ＡＯＴＦ)により変調可能とされている。高速変調素子は、レーザ光の波長を、例えば３６５ｎｍの短波長と、例えば５６１ｎｍの長波長とに高速で変調する。
【００３４】
レーザ光源４１Ａで変調されたレーザ光は、グラスファイバ７３を介して導入光学系７５に導かれる。導入光学系７５からの光束は、コレクタレンズ４５を通過した後、ダイクロイックミラー４７により分離される。レーザ光の波長が長波長(例えば５６１ｎｍ)の時には、レーザ光はダイクロイックミラー４７で反射する。そして、反射ミラー５３で反射し第１の照明光学系３３を通過した後、第１のダイクロイックミラー６３で反射され、対物レンズ２５を通り試料Ｓの全体を広域照射する。
【００３５】
一方、レーザ光の波長が短波長(例えば３６５ｎｍ)の時には、レーザ光はダイクロイックミラー４７を透過する。そして、第２の照明光学系３５を通過した後、第２のダイクロイックミラー６９で反射され、対物レンズ２５を通り試料Ｓの一部をスポット照射する。
【００３６】
なお、この顕微鏡装置における観察カメラ１５による撮影シーケンスは、図４と略同様であるため詳細な説明を省略する。
【００３７】
この実施形態では、励起フィルタ６１，６７を不要にすることができる。
【００３８】
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。
【００３９】
(１)上述した実施形態では、正立顕微鏡に本発明を適用した例について説明したが、倒立顕微鏡にも適用することができる。
【００４０】
(２)上述した実施形態では、第１のシャッタ５９および第２のシャッタ５１に機械式のシャッタを用いた例について説明したが、ＡＯＴＦ、液晶シャッタ等のシャッタを用いても良い。
【００４１】
(３)上述した第２の実施形態では、第１のシャッタ５９および第２のシャッタ５１を配置した例について説明したが、レーザ光源４１Ａ側でレーザ光の射出時間を制御し、第１のシャッタ５９および第２のシャッタ５１を無くすようにしても良い。
【符号の説明】
【００４２】
１１…顕微鏡本体、１３…照明部、１５…観察カメラ、２１…パーソナルコンピュータ、２５…対物レンズ、２９…光源、３１…光路設定部、３３…第１の照明光学系、３５…第２の照明光学系、３７…第１の波長選択部、３９…第２の波長選択部、Ｓ…試料。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図３】
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