(57)【要約】【課題】光量の損失なしに複数の種類の観察を同時に行うことができる顕微鏡を提供する。【解決手段】落射照明光学系Ａを備える顕微鏡において、落射照明光学系Ａの光路の途中に配置されたハーフミラー４を透過した標本１３からの透過照明光を集光させる結像光学系Ｄを採用した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光学系と、この照明光学系を射出した光源からの光を反射させる光学部材を有する顕微鏡において、
前記光源と前記光学部材との間の前記照明光学系の光路上に配置され、標本からの光のうち前記光学部材で反射された光を前記光路から分離する光分離手段と、
前記光分離手段で分離された前記標本からの光を集光する結像光学系と
を有することを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】
前記標本を透過照明する透過照明光学系を更に有することを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記光学部材はダイクロイックミラーであることを特徴とする請求項１又は２記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記光分離手段はハーフミラー又はダイクロイックミラーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の顕微鏡。
【請求項５】
前記光分離手段は、ハーフミラーと複数のビームスプリッタとを有し、前記ハーフミラー又は前記複数のビームスプリッタの任意の１つを選択して前記光路に配置する光分離手段切換手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は顕微鏡に関し、特に落射照明光学系を備える顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
顕微鏡において標本からの画像を複数の波長で同時に検出する場合、顕微鏡のポート（ＣＣＤ等の撮像装置を接続する部分）に光学装置が接続される。この光学装置は標本からの光をダイクロイックミラーで２つの波長に分離して１つ又は２つの撮像装置で撮像するものであり、２つの波長で標本の異なる画像を同時に取得することができる。
【０００３】
【特許文献】
特開平０２−６１６１０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、標本の像は顕微鏡のポート近傍に結像されるので、この光学装置では顕微鏡と撮像装置との間にダイクロイックミラーを配置することができず、リレー光学系を介して標本の像を撮像装置に結像させている。
【０００５】
そのため、リレー光学系における光量の損失によって取得される標本の像が暗くなるという問題がある。特に、蛍光像を取得する場合、蛍光の強度は本来微弱であるので、光学装置における光量の損失は大きな問題である。
【０００６】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は光量の損失なしに複数の種類の観察を同時に行うことができる顕微鏡を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため請求項１記載の発明は、照明光学系と、この照明光学系を射出した光源からの光を反射させる光学部材を有する顕微鏡において、前記光源と前記光学部材との間の前記照明光学系の光路上に配置され、標本からの光のうち前記光学部材で反射された光を前記光路から分離する光分離手段と、前記光分離手段で分離された前記標本からの光を集光する結像光学系とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の顕微鏡において、前記標本を透過照明する透過照明光学系を更に有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の顕微鏡において、前記光学部材はダイクロイックミラーであることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の顕微鏡において、前記光分離手段はハーフミラー又はダイクロイックミラーであることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の顕微鏡において、前記光分離手段は、ハーフミラーと複数のビームスプリッタとを有し、前記ハーフミラー又は前記複数のビームスプリッタの任意の１つを選択して前記光路に配置する光分離手段切換手段を有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１はこの発明の第１実施形態に係る顕微鏡のブロック図である。
【００１４】
この顕微鏡は落射照明光学系（照明光学系）Ａと透過照明光学系Ｂと結像光学系Ｃ、Ｄとを備える。
【００１５】
落射照明系Ａは、水銀ランプ１と、コレクタレンズ２と、リレーレンズ３と、ハーフミラー（光分離手段）４と、開口絞り５と、リレーレンズ６と、視野絞り７と、フィールドレンズ８とを備える。
【００１６】
コレクタレンズ２は落射照明用の光源である水銀ランプ１からの光を集める。集められた光は、リレーレンズ３等の光学素子へ進む。
【００１７】
ハーフミラー４は水銀ランプ１からの光を反射させるとともに、標本１３からの光を透過させる。なお、ハーフミラー４に代えてダイクロイックミラーを用いてもよい。
【００１８】
開口絞り５は開口数（ＮＡ）を制限し、光の強さを調節する。
【００１９】
視野絞り７は視野の制限を行い、像の大きさ・形状を決める。
【００２０】
落射照明系Ａを射出した光は蛍光フィルタブロック９に入射する。
【００２１】
蛍光フィルタブロック９は励起フィルタ１０とダイクロイックミラー（光学部材）１１とバリアフィルタ１４とで構成される。
【００２２】
ダイクロイックミラー１１は短い波長の光を反射させ、長い波長の光を透過させる性質を有する。
【００２３】
蛍光フィルタブロック９は図示しないフィルタホイールに保持されている。フィルタホイールには波長特性がそれぞれ異なる複数の蛍光フィルタブロック９が保持されている。フィルタホイールを回転させることによって光路に挿入される蛍光フィルタブロック９を選択することができる。
【００２４】
ダイクロイックミラー１１を反射した光はレボルバ（図示せず）に取り付けられた対物レンズ１２に入射し、視野絞り７を標本面に結像させる。
【００２５】
結像光学系Ｃは結像レンズ１５を備え、標本１３の像を像面１６に結像させる。結像レンズ１５と像面１６との間には画像取得用のポートが設けられている。
【００２６】
透過照明系Ｂは、ハロゲンランプ１７と、コレクタレンズ１８と、リレーレンズ１９と、フィルタ２０と、リレーレンズ２１と、視野絞り２２と、ミラー２３と、フィールドレンズ２４と、開口絞り２５と、コンデンサレンズ２６とを備える。
【００２７】
コレクタレンズ１８は透過照明用の光源であるハロゲンランプ１７からの光を集める。集められた光は、リレーレンズ１９等の光学素子へ進む。
【００２８】
フィルタ２０はダイクロイックミラー１１で反射される波長帯域の光を透過させるとともに、励起フィルタ１０を透過する波長帯域の光を透過させる分光特性を有する。
【００２９】
ミラー２３はハロゲンランプ１７からの光を反射させ、図示しないステージ上に載置された標本１３へ向ける。
【００３０】
視野絞り２２は視野の制限を行い、像の大きさ・形状を決める。
【００３１】
開口絞り２５は開口数（ＮＡ）を制限し、光の強さを調節する。
【００３２】
コンデンサレンズ２６は視野絞り２２を標本面に結像させる。
【００３３】
結像光学系Ｄはフィルタ２７と結像レンズ２８とを備え、標本１３の像を像面２９に結像させる。図示しないが、結像レンズ２８と像面２９との間には画像取得用のポートが設けられている。
【００３４】
フィルタ２７は像面２９の明るさを調整する。なお、フィルタ２７として干渉膜等を持つ干渉フィルタを用いれば、ハーフミラー４を透過した光から観察したい波長の光を選択することができる。
【００３５】
落射照明の場合、水銀ランプ１から出射された光はコレクタレンズ２、リレーレンズ３を通り、ハーフミラー４で反射される。
【００３６】
ハーフミラー４で反射された光は開口絞り５、リレーレンズ６、視野絞り７、フィールドレンズ８を通過する。そして、励起フィルタ１０によって所定波長の光が選択された後、その光はダイクロイックミラー１１で反射され、対物レンズ１２を通過して標本１３に照射される。
【００３７】
この反射光は光路を逆行し、対物レンズ１２、ダイクロイックミラー１１を通り、バリアフィルタ１４によって観察される例えば蛍光の波長の光が選択される。この選択された光は結像レンズ１５に入射し、像面１６に像が形成される。
【００３８】
透過照明の場合、ハロゲンランプ１７から出射された光はコレクタレンズ１８、リレーレンズ１９、フィルタ２０、リレーレンズ２１、視野絞り２２を通り、ミラー２３で反射される。
【００３９】
ミラー２３で反射された光はフィールドレンズ２４、開口絞り２５、コンデンサレンズ２６を通過して標本１３に照射される。
【００４０】
この照明光の一部は対物レンズ１２を通り、ダイクロイックミラー１１で反射される。この光は励起フィルタ１０、フィールドレンズ８、視野絞り７、リレーレンズ６、開口絞り５、ハーフミラー４、フィルタ２７を通り、結像レンズ２８に入射し、像面２９に像が形成される。
【００４１】
なお、上記したダイクロイックミラー１１の特性から像面２９に像を形成する光の波長は一般に像面１６に像を形成する光の波長より短いが、ダイクロイックミラー１１の特性によっては長くても構わない。。
【００４２】
上記２つのポートにそれぞれカメラを設けることによって透過照明の画像と落射照明の画像とを両方同時に取得したり個別に取得したりする。
【００４３】
また、上記２つのポートにそれぞれテレビカメラを設けることによってビデオレート（１／３０秒に１画面）で画像を取得する。
【００４４】
この実施形態によれば、ポートに新たな光学部品を装着しなくとも複数の種類の観察を行うことができる。このとき、結像光学系Ｄは光量が多い透過照明の画像を取得するため、追加された光学系に起因する光量の損失の影響を受けない。また、結像光学系Ｃにはリレー光学系が追加されないため、カメラで取得される画像が暗くなることがない。
【００４５】
なお、ハーフミラー４を光路から外すための切換機構（図示せず）を採用してもよい。ハーフミラー４を光路から外したとき、励起フィルタ１０を透過した透過照明光の全てを像面１６に導くことができる。
【００４６】
また、ハーフミラー４と複数のビームスプリッタ（図示せず）とを有するとともに、ハーフミラー４又は複数のビームスプリッタの任意の１つを選択して光路に配置する切換機構（光分離手段切換手段）を採用してもよい。
【００４７】
フィルタホイールの蛍光フィルタブロック９を切り換えたとき、蛍光フィルタブロック９の分光特性に応じたハーフミラー４又はビームスプリッタを切換機構によって切り換えることができる。そのため、観察対象とすることができる標本１３の波長幅が広がる。
【００４８】
このとき、全反射ミラーを付加してもよい。全反射ミラーに切り換えたとき、照明光の全てを標本１３の照明に用いることができる。
【００４９】
更に、ハーフミラー４に代えて全反射ミラー又はダイクロイックミラーを用い、この全反射ミラー及びダイクロイックミラーに孔を形成してもよい。このような構成とすることによって分光特性に関係なく光を像面２９へ導くことできる。なお、孔の大きさは開口絞り５の近くの細い光束に対応した大きさである。
【００５０】
図２はこの発明の第２実施形態に係る顕微鏡のブロック図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
この実施形態は、結像光学系Ｄを構成するフィルタ２７と結像レンズ２８との間にリレーレンズ３１と視野絞り３２とを配置し、結像光学系Ｄの開口絞り位置３５に開口絞り３４を配置することができるようにした点で第１実施形態と相違する。
【００５２】
透過照明の場合、ハロゲンランプ１７から出射された光はコレクタレンズ１８、リレーレンズ１９、フィルタ２０、リレーレンズ２１、視野絞り２２を通り、ミラー２３で反射される。
【００５３】
ミラー２３で反射された光はフィールドレンズ２４、開口絞り２５、コンデンサレンズ２６を通過してステージ（図示せず）上の標本１３に照射される。
【００５４】
この光の一部は対物レンズ１２を通り、ダイクロイックミラー１１で反射される。この光は励起フィルタ１０、フィールドレンズ８、視野絞り７、リレーレンズ６、開口絞り５を経てハーフミラー４に到る。
【００５５】
ハーフミラー４を通過した光は、フィルタ２７、リレーレンズ３１、視野絞り３２、リレーレンズ３３、開口絞り３４を通り、結像レンズ２８により像面２９に像が形成される。
【００５６】
この第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００５７】
なお、コンデンサ瞳位置（図２では開口絞り２５が配置されている位置）３６又はその近傍と結像光学系Ｄの開口絞り位置３５又はその近傍とに光学素子を配置することで、下記の観察を行うことができる。
【００５８】
１．位相差観察
コンデンサ瞳位置３６にリング絞りを配置し、結像光学系Ｄの開口絞り位置３５にリング絞りに対応した大きさの位相膜を配置することにより、位相差観察が可能になる。
【００５９】
２．偏光観察
コンデンサ瞳位置３６の近傍に偏光フィルタ（ポラライザ）を配置し、結像光学系Ｄの開口絞り位置３５の近傍又はフィルタ２７の近傍に偏光フィルタ（アナライザ）を配置する。ポラライザとアナライザとをクロスニコル（透過光の偏光方向が９０°異なる）状態にすることによって偏光観察ができる。
【００６０】
３．微分干渉観察
コンデンサ瞳位置３６の近傍に偏光フィルタ（ポラライザ）を配置し、結像光学系Ｄの開口絞り位置３５の近傍又はフィルタ２７の近傍に偏光フィルタ（アナライザ）を配置した状態で、微分干渉プリズムをコンデンサ瞳位置３６と結像光学系の開口絞り位置３５とに配置することによって微分干渉観察ができる。
【００６１】
４．暗視野観察
コンデンサ瞳位置３６に暗視野リング絞りを配置する。対物レンズ１２の開口数が暗視野リング絞りによる照明より大きい場合、結像光学系Ｄの開口絞り位置３５に開口絞り３４を配置し、開口絞り３４によって開口数を小さくすることによって暗視野観察できる。
【００６２】
５．その他
コンデンサ瞳位置３６及び結像光学系の開口絞り位置３５に所定の光学素子を配置することによって斜光照明による観察を行ったり、モジュレーションコントラスト観察を行ったりすることができる。
【００６３】
図３はこの発明の第３実施形態に係る顕微鏡のブロック図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
この顕微鏡は落射照明光学系Ａと透過照明光学系Ｂと結像光学系Ｃ、Ｄとを備える。
【００６５】
落射照明系Ａは、水銀ランプ１と、コレクタレンズ２と、リレーレンズ３と、励起フィルタ４６と、ハーフミラー（光分離手段）４と、開口絞り５と、リレーレンズ６と、視野絞り７と、フィールドレンズ８とを備える。励起フィルタ４６は透過照明の偏光に影響を与えない位置に配置される。
【００６６】
落射照明系Ａを射出した光は蛍光フィルタブロック９に入射する。
【００６７】
蛍光フィルタブロック９はダイクロイックミラー１１とバリアフィルタ１４とで構成される。
【００６８】
透過照明系Ｂは、ハロゲンランプ１７と、コレクタレンズ１８と、リレーレンズ１９と、フィルタ２０と、リレーレンズ２１と、視野絞り２２と、ミラー２３と、フィールドレンズ２４と、ポラライザ４１と、コンデンサ側微分干渉プリズム４２と、コンデンサレンズ２６とを備える。
【００６９】
ポラライザ４１は照明光を直線偏光にする。
【００７０】
結像光学系Ｄはアナライザ４４とリレーレンズ３１と調整用組み合わせレンズ４５とを備え、標本１３の像を像面２９に結像させる。
【００７１】
アナライザ４４は偏光の状態を検出する。
【００７２】
調整用組み合わせレンズ４５は像面２９の画像のピントと像面１６に対する大きさとを調整する。
【００７３】
透過照明の場合、ハロゲンランプ１７から出射された光はコレクタレンズ１８、リレーレンズ１９、フィルタ２０、リレーレンズ２１、視野絞り２２を通り、ミラー２３で反射される。
【００７４】
ミラー２３で反射された光はフィールドレンズ２４、ポラライザ４１、コンデンサ側微分干渉プリズム４２、コンデンサレンズ２６を通過して標本１３に照射される。
【００７５】
この照明光の一部は対物レンズ１２、対物側微分干渉プリズム４３を通り、ダイクロイックミラー１１で反射される。この光はフィールドレンズ８、視野絞り７、リレーレンズ６、開口絞り５、ハーフミラー４に到る。ハーフミラー４と通過した光はアナライザ４４、リレーレンズ３１を通り、調整用組み合わせレンズ４５により像面２９に像が形成される。
【００７６】
この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。また、アナライザ４４はポラライザ４１、コンデンサ側微分干渉プリズム４２、対物側微分干渉プリズム４３及びハーフミラー４を通る光路の延長上に配置されているため、透過照明光による微分干渉像を観察することができる。更に、励起フィルタ４６を蛍光フィルタブロック９から離れた位置に配置した場合、蛍光フィルタブロック９の内部に存在する微小な反射光が励起フィルタ４６で反射されるため、照明、結像に影響を与えないという効果が得られる。また、調整用組み合わせレンズ４５よって像面２９の画像のピントと像面１６に対する大きさとを調整できるため、カメラで取得される２つの画像をコンピュータにより重ね合わせるとき、ソフトウエアによる補正が不要となり、高速かつ正確な画像処理が可能となる。
【００７７】
【発明の効果】
以上に説明したようにこの発明の顕微鏡によれば、光量の損失なしに複数の種類の観察を同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係る顕微鏡のブロック図である。
【図２】図２はこの発明の第２実施形態に係る顕微鏡のブロック図である。
【図３】図３はこの発明の第３実施形態に係る顕微鏡のブロック図である。
【符号の説明】
４  ハーフミラー（光分離手段）
１１  ダイクロイックミラー（光学部材）
１３  標本
５，２５，３４  開口絞り
Ａ  落射照明光学系（照明光学系）
Ｃ，Ｄ  結像光学系
【図１】
2004287155.tif 000003
【図２】
2004287155.tif 000004
【図３】
2004287155.tif 000005