(57)【要約】【課題】小型化する。【解決手段】照明光の光路と反射像の光路との交点に配置される光路分割手段２４は、照明光を分割してその一部をサンプルに向かわせるとともに、反射像を分割してその一部を結像光学系に向かわせる。また、Ｌ字型ブロック２３は、光路分割手段２４に入射する照明光の光路上に励起フィルタ２１を挿脱可能に保持するとともに、光路分割手段２４から結像光学系に向かう反射像の光路上にバリアフィルタ２２を挿脱可能に保持する。本発明は、例えば、蛍光観察顕微鏡に適用できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を試料に照射し、前記試料からの反射像を結像光学系で結像させて観察する顕微鏡において、
前記照明光の光路と前記反射像の光路との交点に配置され、前記照明光を分割してその一部を前記試料に向かわせるとともに、前記反射像を分割してその一部を前記結像光学系に向かわせる光路分割手段
を備えることを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】
前記照明光は、前記試料に添加された蛍光試薬を励起させる励起用の照明光であり、
前記光路分割手段は、ハーフミラーまたはハーフプリズムである
ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記光路分割手段に入射する照明光の光路上、および、前記光路分割手段から前記結像光学系に向かう前記反射像の光路上のうちの、少なくともいずれか一方の光路上に、所定の光学素子を挿脱可能に保持する光学素子保持手段
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記光学素子保持手段は、前記照明光の波長域を選定する第１の波長分離素子と、前記反射像の波長域を選定する第２の波長分離素子とを保持する
ことを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡。
【請求項５】
前記光学素子保持手段は、所定の光学素子が、前記光路分割手段に入射する照明光の光路上から外されるのと連動して、他の光学素子を、前記光路分割手段に入射する照明光の光路上に挿入する
ことを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡。
【請求項６】
前記光学素子保持手段が前記光学素子を保持する保持部は、前記光学素子を交換可能に構成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡。
【請求項７】
前記光路分割手段は、明視野観察に用いられる光路分割プリズムである
ことを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡。
【請求項８】
前記光路分割手段として、明視野観察に用いられる光路分割プリズムと、暗視野観察に用いられる中空ミラーとを保持する光路分割ユニット
をさらに備え、
前記光路分割ユニットは、前記照明光の光路と前記反射像の光路との交点に配置される光路分割手段として、前記光路分割プリズムと前記中空ミラーとを切り替え可能に構成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型化することができる顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サンプルに励起光を照射し、その励起光によりサンプルに添加された蛍光試薬が励起されて発せられる蛍光による蛍光観察を行う顕微鏡では、励起光を反射するとともに、サンプルからの蛍光を透過させるダイクロイックミラーを備えて構成される。
【０００３】
また、顕微鏡では、蛍光観察だけではなく、その他の顕微鏡観察も行われ、その光路分割手段として、明視野観察用の光路分割プリズム、および暗視野照明用の中空ミラーなども備えられている。即ち、従来の顕微鏡では、例えば、ハーフミラーやハーフプリズムなどの光路分割手段、中空ミラー、およびダイクロイックミラーの３種類の光路分割手段を有する光路分割ユニットを備えて構成され、明視野観察時、暗視野観察時、蛍光観察時に、それぞれの光路分割手段が、各観察に応じて光源とサンプルとの間の光軸上に配置されるように構成されている。
【０００４】
図４は、従来の顕微鏡で用いられている光路分割ユニットの構成例を示す図である。
【０００５】
図４Ａは、蛍光観察時における配置を示し、図４Ｂは、暗視野観察時における配置を示し、図４Ｃは、明視野観察時における配置を示している。
【０００６】
光路分割ユニット５１は、図示しない顕微鏡の照明装置に内蔵され、照明装置に固定されているレール５２に対してスライド可能に装着されている。光路分割ユニット５１は、蛍光観察時に用いられる蛍光観察ブロック５３と、暗視野観察および明視野観察に用いられる光路分割ブロック５４とから構成され、光路分割ユニット５１をレール５２に対してスライドさせることで、蛍光観察、暗視野観察、および明視野観察が、それぞれ切り替えられる。
【０００７】
図４Ａに示すように、光源から照射される照明光の光軸Ｌ１上に蛍光観察ブロック５３が配置されると、励起フィルタ５５が、照明光から特定波長域の励起光のみを分離して通過させ、ダイクロイックミラー５６が、その励起光をサンプルに向かって反射する。図示しないサンプルは、鉛直方向に延びる光軸Ｌ２の下方にあり、サンプルに含まれる蛍光成分が、励起光により励起されて蛍光を発する。ダイクロイックミラー５６は、サンプルから光軸Ｌ２に沿って鉛直方向の上方に向かう蛍光を透過し、バリアフィルタ５７は、ダイクロイックミラー５６を透過した蛍光から不要な波長域を分離し、観察する必要な波長域の蛍光が鏡筒に導入され、例えば接眼部で観察される。
【０００８】
また、図４Ｂに示すように、光源から照射される照明光の光軸Ｌ１上に光路分割ブロック５４が有する中空ミラー５８が配置されると、中空ミラー５８の周辺部分の反射部分により照明光がサンプルに向かって反射される。そして、その照明光により照明されたサンプルからの光は、中空ミラー５８の中央部分の穴を通過して、鏡筒に導入され、例えば接眼部で観察される。
【０００９】
また、図４Ｃに示すように、光源から照射される照明光の光軸Ｌ１上に光路分割ブロック５４の光路分割手段５９が配置されると、ハーフミラーやハーフプリズムなどの光路分割手段５９により照明光の一部がサンプルに向かって反射される。そして、その照明光により照明されたサンプルからの光の一部は、光路分割手段５９を透過して、鏡筒に導入され、例えば接眼部で観察される。
【００１０】
このように光路分割ユニット５１は構成されており、一般的に、蛍光観察ブロック５３は、蛍光観察の必要に応じた波長ごとに励起フィルタやダイクロイックミラー、バリアフィルタが組み合わされた１つのユニットとして構成されており、必要に応じて、蛍光観察ブロック５３を取り替えて蛍光観察が行われる。
【００１１】
例えば、特許文献１には、複数の蛍光観察ブロックを有する蛍光顕微鏡が開示されており、複数の蛍光観察ブロックが装着されたターレットを回転させたり、複数の光路分割ユニットが１列に並べて装着されるスライダを移動させることで、それぞれの蛍光観察ブロックに応じた波長域の蛍光観察が行われる。
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−２５２０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の蛍光観察に用いるダイクロイックミラーは、観察する波長、即ち、ダイクロイックミラーが透過する光の波長は限定され、観察波長を対応させて複数のダイクロイックミラーを用意する必要があった。
【００１４】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、蛍光観察に用いる装置を簡素化することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の顕微鏡は、照明光を試料に照射し、前記試料からの反射像を結像光学系で結像させて観察する顕微鏡であって、前記照明光の光路と前記反射像の光路との交点に配置され、前記照明光を分割してその一部を前記試料に向かわせるとともに、前記反射像を分割してその一部を前記結像光学系に向かわせる光路分割手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の顕微鏡においては、照明光の光路と反射像の光路との交点に配置される光路分割手段により、照明光が分割されてその一部が試料に向かわされるとともに、反射像が分割されてその一部が結像光学系に向かわされる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の顕微鏡によれば、蛍光観察に用いる装置を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明を適用した顕微鏡の一実施の形態の構成例を示す側面図である。
【００２０】
図１の顕微鏡１１では、観察の対象となるサンプル１２がステージ１３の上に載置されており、サンプル１２を照明するための光源を収納するランプハウス１４からの照明光が、光路分割ユニット１５および対物レンズ１６を介して、サンプル１２に照射される。
【００２１】
図１に示すように、ランプハウス１４は、顕微鏡１１の正面方向に向かって（図１の右側から左側に向かって）照明光学系を介し照明光を照射し、その照明光学系の光軸Ｌ１上に光路分割ユニット１５が配置されている。また、光路分割ユニット１５は、対物レンズ１６の光軸Ｌ２上の鉛直方向の上方に配置されている。即ち、光路分割ユニット１５は、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との交点に配置されており、ランプハウス１４からの照明光を分岐させ、その一部を対物レンズ１６に向けて、即ち、鉛直方向の下方に向けて反射する。
【００２２】
また、対物レンズ１６は、サンプル１２からの光を集光し、その光は、光軸Ｌ２に沿って鉛直方向の上方に向かい、光路分割ユニット１５を通過して鏡筒１７に入射する。鏡筒１７は、結像レンズやプリズムなどからなる結像光学系（図示せず）を有しており、サンプル１２からの光（反射像）を結像させ、接眼レンズ１８は、鏡筒１７において結像された像を、検鏡者が肉眼で観察することができるように拡大する。また、結像光学系は、鏡筒１７に設置される、不図示の撮像装置にサンプル１２からの光を結像させることも可能である。
【００２３】
顕微鏡１１では、光路分割ユニット１５を操作することにより、蛍光観察、暗視野観察、および明視野観察を、それぞれ切り替えて行うことができる。
【００２４】
次に、図２は、図１の顕微鏡１１の光路分割ユニット１５の構成例を示す斜視図である。
【００２５】
図２Ａは、蛍光観察時における配置を示し、図２Ｂは、暗視野観察時における配置を示し、図２Ｃは、明視野観察時における配置を示している。
【００２６】
図２に示すように、光路分割ユニット１５は、第１の波長分離素子である励起フィルタ２１と第２の波長分離素子であるバリアフィルタ２２とを保持するＬ字型ブロック２３、および、例えば、ハーフミラーやハーフプリズムなどの光路分割手段２４と中空ミラー２５とを収納している光路分割ブロック２６を備えて構成される。
【００２７】
Ｌ字型ブロック２３は、レール２７に対してスライド可能に装着されており、光路分割ブロック２６は、レール２８に対してスライド可能に装着されており、Ｌ字型ブロック２３と光路分割ブロック２６とは、それぞれ独立して、図２に示されているスライド方向の矢印に沿って移動可能とされている。
【００２８】
また、Ｌ字型ブロック２３は、Ｌ字状に形成された２つの面を有しており、そのうちの１つの面は、光軸Ｌ１に対して略垂直となるように配置され、他の１つの面は、光軸Ｌ２に対して略垂直となるように配置される。
【００２９】
Ｌ字型ブロック２３の光軸Ｌ１に対して略垂直となるように配置される面には、円形に開口する２つの保持部３１および３２が、スライド方向に並んで形成されており、Ｌ字型ブロック２３の光軸Ｌ２に対して略垂直となるように配置される面には、円形に開口する２つの保持部３３および３４が、スライド方向に並んで形成されている。Ｌ字型ブロック２３に設けられている保持部３１乃至３４は、各種フィルタなどを嵌め込み可能に形成されており、それらのフィルタを保持する。
【００３０】
ランプハウス１４（図１）の光源から光路分割ユニット１５に向かう光軸Ｌ１に沿った方向からみて、右側に設けられている保持部３１には、励起フィルタ２１が嵌め込まれており、左側に設けられている保持部３２は、図２の構成では、フィルタなどは嵌め込まれていない。また、光路分割ユニット１５からサンプル１２に向かう光軸Ｌ２に沿った方向からみて、右側に設けられている保持部３３には、バリアフィルタ２２が嵌め込まれており、左側に設けられている保持部３４は、図２の構成では、フィルタなどは嵌め込まれていない。
【００３１】
光路分割ブロック２６は、ランプハウス１４の光源から光路分割ユニット１５に向かう方向からみて、右側に光路分割手段２４が配置されており、左側に中空ミラー２５が配置されている。また、光路分割ブロック２６は、上方向および下方向に開放されており、光源側の側面には、保持部３１および３２に対応する箇所に、それぞれ穴が設けられている。即ち、光源からの光は、保持部３１および３２に対応して光源側の側面に設けられている穴を介して、光路分割手段２４または中空ミラー２５に入射する。
【００３２】
図２Ａでは、光軸Ｌ１上に励起フィルタ２１が配置されるとともに、光軸Ｌ２上にバリアフィルタ２２が配置され、光軸Ｌ１とＬ２との交点に光路分割手段２４が配置されている。このような配置において、蛍光観察が行われる。
【００３３】
そして、蛍光観察から暗視野観察に変更するときには、図２Ａに示す配置から、Ｌ字型ブロック２３および光路分割ブロック２６を共に同方向にスライドさせて、図２Ｂに示すように、光軸Ｌ１とＬ２との交点に中空ミラー２５を配置させる。このとき、中空ミラー２５に入射する光は、保持部３２を通過し、中空ミラー２５を通過するサンプル１２からの光は保持部３４を通過するように、Ｌ字型ブロック２３が配置される。このような配置において、暗視野観察が行われる。
【００３４】
また、蛍光観察から明視野観察に変更するときには、図２Ａに示す配置から、Ｌ字型ブロック２３のみをスライドさせて、図２Ｃに示すように、光路分割手段２４に入射する光は、保持部３２を通過し、光路分割手段２４を透過するサンプル１２からの光は保持部３４を通過するように、Ｌ字型ブロック２３が配置される。このような配置において、明視野観察が行われる。
【００３５】
このように、光路分割ユニット１５では、蛍光観察および明視野観察において、光路分割手段２４が用いられており、Ｌ字型ブロック２３をスライドさせて、光軸Ｌ１上の励起フィルタ２１の挿脱、および、光軸Ｌ２上のバリアフィルタ２２の挿脱を行うことで、蛍光観察と明視野観察とが切り替えられる。
【００３６】
ここで、例えば、従来の顕微鏡では、蛍光観察において、ダイクロイックミラーにより照明光から、所定の波長域の励起光を分離させることが行われており、ダイクロイックミラーを用いることで、例えば、光路分割プリズムを用いる場合よりも、多量の励起光をサンプルに照射することができ、これにより、明るい蛍光画像が得られていた。これに対し、近年、撮像素子（例えば、CCD（Charge Coupled Device））の性能の向上により、光検出感度が飛躍的に向上し、微弱な蛍光の検出が可能になっている。このため、光路分割プリズムを用いて、ダイクロイックミラーを用いた場合よりも少量の励起光をサンプルに照射することにより発光する微弱な蛍光でも、明るい蛍光画像を得ることができる。なお、試薬の褪色を防止するためにも、サンプルに照射する励起光を抑制する傾向があり、この点でも有効である。
【００３７】
従って、光路分割ユニット１５では、ダイクロイックミラーを用いることなく、ハーフミラーやハーフプリズムなどの光路分割手段２４、励起フィルタ２１、およびバリアフィルタ２２の組み合わせで蛍光観察を行えるようにしたので、図４に示したような、ダイクロイックミラー５６、中空ミラー５８、および光路分割手段５９を必要とする光路分割ユニット５１よりも、その構成を小型化することができ、ひいては、顕微鏡１１を小型化することができる。
【００３８】
また、一般的に、ダイクロイックミラーは、ビームスプリッタや、ハーフミラー、ハーフプリズムなどよりも高価な部材であり、蛍光観察にビームスプリッタや、ハーフミラー、ハーフプリズムなどの光路分割手段を用いることにより、コストダウンを図ることができる。また、上記のような光路分割手段２４は、ダイクロイックミラーよりも広い波長域の光を反射するので、複数の波長域の蛍光を同時に観察することができる。
【００３９】
また、Ｌ字型ブロック２３の保持部３１乃至３４は、フィルタを交換可能に構成されており、励起フィルタ２１およびバリアフィルタ２２に替えて、偏光子（例えば、ポラライザやアナライザなど）を嵌め込むことで、偏光観察を行うことができる。また、ＵＶカットフィルタを嵌め込むことで、明視野観察および暗視野観察において、サンプル１２に対して有害な紫外線をカットすることができる。
【００４０】
次に、図３は、光路分割ユニットの他の構成例を示す斜視図である。
【００４１】
図３Ａは、偏光観察時における配置を示し、図３Ｂは、暗視野観察時における配置を示し、図３Ｃは、明視野観察時における配置を示している。
【００４２】
なお、図３において、光路分割ユニット１５’は、図２の光路分割ユニット１５と同様に構成されており、光路分割ユニット１５と共通する構成要件には、同一の符号が付されており、その説明は、適宜省略する。
【００４３】
図３の光路分割ユニット１５’では、Ｌ字型ブロック２３の保持部３１に偏光子４２が嵌め込まれ、保持部３２にＵＶカットフィルタ４３が嵌め込まれ、保持部３３に偏光子４１が嵌め込まれている点で、図２の光路分割ユニット１５と異なっている。
【００４４】
図３Ａでは、光軸Ｌ１上に偏光子４２が配置されるとともに、光軸Ｌ２上に偏光子４１が配置され、光軸Ｌ１とＬ２との交点に光路分割手段２４が配置されている。このような配置において、偏光観察が行われる。
【００４５】
また、図３Ｂおよび図３Ｃでは、光軸Ｌ１上にＵＶカットフィルタ４３が配置されるので、図３Ｂの配置で行われる暗視野観察時、および図３Ｃの配置で行われる明視野観察時に、サンプル１２に紫外線が照射されることを防止することができる。
【００４６】
また、蛍光観察、暗視野観察、および明視野観察を行うことができる顕微鏡では、ダイクロイックミラー、中空ミラー、および光路分割プリズムを、それぞれ有する必要があった。これにより、例えば、ダイクロイックミラー、中空ミラー、および光路分割プリズムが、特許文献１に示されているスライダ方式のように、１列に並べられていると、それらを収納するスライダ収納部が横長になり、ひいては、装置全体として大型になってしまう。このように、従来の顕微鏡は大型であり、装置の小型化が求められていた。しかし、本発明によれば、スライダ収納部の長手方向の長さを短くすることができ、装置を小型化することができる。
【００４７】
このように構成されている光路分割ユニット１５’では、例えば、偏光観察から紫外線をカットした明視野観察時に切り替えるときには、Ｌ字型ブロック２３のみをスライドさせるだけで、光軸Ｌ１上から偏光子４２が外されるのと連動して、ＵＶカットフィルタ４３を光軸Ｌ１上に入射することができるので、切り替えにかかる手間を少なくすることができ、また、切り替えが必要な、フィルタや偏光子の移動量も少なくすることができ、装置の小型化に有効となっている。
【００４８】
また、Ｌ字型ブロック２３の保持部３１乃至３４がフィルタを交換可能に構成されていることで、蛍光観察と偏光観察とを切り替えることができるシステムを容易に構成することができる。
【００４９】
従来、蛍光観察時にダイクロイックミラーを用いていたところを、本発明ではハーフミラーやハーフプリズムにしたが、これにより、下記の課題を解決可能となる。まず、ダイクロイックミラーでは、特定の限られた波長のみを透過させるために、検出波長が変わる場合、異なる透過波長を有するダイクロイックミラーに変えなければいけないが、ハーフミラーやハーフプリズムであれば、広域の波長帯域を透過でき、交換の必要が軽減されるとともに、装置を簡素化することができる。また、定量的な蛍光観察を行う際、ダイクロイックミラーの個体差による、ダイクロイックミラー交換時の切り替え誤差が生じる場合があるが、本発明では、ハーフミラーやハーフプリズムの交換は不要なので、このような問題はない。
【００５０】
なお、本発明は、図１に示されている正立顕微鏡の他、例えば、倒立顕微鏡に適用することができる。
【００５１】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明を適用した顕微鏡の一実施の形態の構成例を示す側面図である。
【図２】顕微鏡１１の光路分割ユニット１５の構成例を示す斜視図である。
【図３】光路分割ユニットの他の構成例を示す斜視図である。
【図４】従来の顕微鏡で用いられている光路分割ユニットの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１  顕微鏡，  １２  サンプル，  １３  ステージ，  １４  ランプハウス，  １５  光路分割ユニット，  １６  対物レンズ，  １７  鏡筒，  １８  接眼レンズ，  ２１  励起フィルタ，  ２２  バリアフィルタ，  ２３  Ｌ字型ブロック，  ２４  光路分割手段，  ２５  中空ミラー，  ２６  光路分割ブロック，  ２７および２８  レール，  ３１乃至３４  保持部，  ４１および４２  偏光子，  ４３  ＵＶカットフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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