CN109313326A - 显微镜 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，防止在荧光显微镜中激发光向检测侧泄漏。该显微镜具有：照明光学系统，其向标本照射激发光；检测器，其检测从所述标本发出的荧光；观察光学系统，其将所述荧光导向所述检测器，所述观察光学系统具有：波长特性可变的光学滤光片；分光元件，其对透过所述光学滤光片的光进行分光；和遮光板，其遮挡被所述分光元件进行分光而得到的光的至少一部分。

Description

显微镜
技术领域
本发明涉及显微镜。
背景技术
有一种具有波长特性可调整的带通滤光片的荧光显微镜(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2000-056228号公报
发明内容
然而，如上述那样的波长特性可调整的带通滤光片存在遮光性能低的问题。
在本发明的第一形态是一种显微镜，其具有：照明光学系统，其向标本照射激发光；检测器，其检测从所述标本发出的荧光；和观察光学系统，其将所述荧光导向所述检测器，所述观察光学系统具有：波长特性可变的光学滤光片；分光元件，其对透过所述光学滤光片的光进行分光；和遮光板，其遮挡被所述分光元件进行分光而得到的光的至少一部分。
在本发明的第二形态是一种显微镜，其具有：照明光学系统，向标本照射激发光；检测器，其检测从所述标本发出的荧光；和观察光学系统，其将所述荧光导向所述检测器，所述观察光学系统具有：波长特性可变的光学滤光片，其遮挡入射的光的长波长侧；分光元件，其对透过所述光学滤光片的光进行分光；和遮光板，其遮挡被所述分光元件进行分光而得到的光的短波长侧。
在本发明的第三形态是一种显微镜，其具有：照明光学系统，其向标本照射激发光；检测器，其检测从所述标本发出的荧光；和观察光学系统，其将所述荧光导向所述检测器，所述观察光学系统具有：波长特性可变的光学滤光片，其遮挡入射的光的短波长侧；分光元件，其对透过所述光学滤光片的光进行分光；和遮光板，其遮挡被所述分光元件进行分光而得到的光的长波长侧。
上述的发明内容并没有列举出本发明的全部技术特征。上述的特征组的子组合也可成立另外的发明。
附图说明
图1是显微镜101的示意图。
图2是示出LVF141的功能的示意图。
图3是示出分光元件152的功能的示意图。
图4是示出遮光板154的配置的示意图。
图5是示出显微镜101的透射波段的图。
图6是示出使用显微镜101的观察流程的流程图。
图7示出显微镜101的设定画面310。
图8是示出显微镜101的检测波长范围的示意图。
图9示意性地示出光源110的另一例子。
图10是示出使用显微镜101的观察流程的流程图。
图11是示出显微镜101的设定画面330的图。
图12是示出显微镜101的动作的曲线图。
图13是示出使用显微镜101的观察流程的流程图。
图14是示出显微镜101的设定画面350的图。
图15是示出显微镜101的动作的图。
图16是示出显微镜101的检测结果的图。
图17是示出显微镜101的显示图像360的图。
图18是示出显微镜101的显示图像370的图。
图19是显微镜102的示意图。
图20是圆形LVF241的主视图。
图21是显微镜103的示意图。
图22是显微镜104的示意图。
图23是示出显微镜104的获取波长范围的曲线图。
具体实施方式
以下，通过本发明的实施方式来对本发明进行说明，但是以下的实施方式并不构成对权利要求书的发明的限定。在实施方式中说明的特征的组合并非全是发明的解决手段所必需的。
图1是示出用于观察标本210的显微镜101的结构的示意图。显微镜101是共聚焦显微镜，并具有光源110、照明光学系统220、观察光学系统240、检测器160、信息处理装置170以及控制装置180。照明光学系统220与观察光学系统240共用一部分光学元件。此外，显微镜101并非必需具有上述全部的结构，例如，也可以不具有光源110，也可以不具有信息处理装置170，也可以不具有控制装置180。
光源110射出具有在用荧光观察标本210的情况下被用作激发光的波长的激光。从光源110射出的激发光入射至照明光学系统220。
照明光学系统220具有分色镜121、电流扫描仪(Galvano Scanner)130、中继透镜122、透镜192、物镜191。分色镜121具有将从光源110射出的具有激发光的波长的光反射并使除此以外的波长的光透射的特性。从光源110入射的激发光被分色镜121反射而改变传播方向，并入射至电流扫描仪130。
电流扫描仪130具有用于对入射的光进行反射的一对电流镜(Galvano Mirror)131、132。电流镜131能够绕图1的x轴旋转，电流镜132能够绕y轴旋转。入射至电流扫描仪130的激发光被一对电流镜131、132反射之后，经由中继透镜122、透镜192入射至物镜191。
来自中继透镜122的激发光被透镜192转换成平行光束之后，被物镜191聚光于标本210上。
通过控制电流扫描仪130的电流镜131、132的朝向，能够改变激发光在标本210上的聚光位置。因此，利用电流扫描仪130使激发光在标本210上进行二维(沿图1的x、y方向)扫描。
标本210中含有例如荧光物质，在这种情况下从标本210上的聚光位置放射荧光。但是，从标本210放射出的放射光也包含激发光的反射光等除了荧光以外的成分。
从标本210放射出的放射光透过物镜191、透镜192并入射至中继透镜122。透镜192的焦点位置与标本210中的激发光的聚光位置光学共轭。入射至中继透镜122的放射光从电流扫描仪130通过并入射至分色镜121。
放射光中的具有与激发光相同波长的成分被分色镜121反射，被引导向光源110侧。放射光中的具有与激发光不同的波长的成分从分色镜121透射。
此外，分色镜121并非能够完全去除激发光的波长成分。因此，从分色镜121透射的放射光中依然还含有激发光波长的成分。
观察光学系统240与照明光学系统220共用上述分色镜121、电流扫描仪130、中继透镜122、透镜192以及物镜191。观察光学系统240还具有反射镜123、聚光透镜124、第一针孔125、聚光透镜143、LVF(Linear Variable Filter：线性渐变滤光片)141、第二针孔151、分光元件152、凹面镜153、遮光板154以及聚光透镜156。
从分色镜121透射并被反射镜123反射的放射光通过聚光透镜124入射至第一针孔125。此处，第一针孔125配置于与物镜191的焦点位置共轭的位置。因此，第一针孔125仅使从物镜191的焦点即聚光位置放射出的光通过，而将来自其他的点的光当作噪声而遮挡。
聚光透镜143使从第一针孔125通过的光照射于LVF141的局部的区域。LVF141是波长特性可变的光学滤光片。LVF141遮挡入射光中的一部分波段的光，而透射其他的波段的光。
图2是示出LVF141的功能的示意图。LVF141在透明基板上具有膜厚沿着预先规定的方向(图中的y方向)而变化的介电层，波长特性根据光所透过的位置而变化。更详细地，根据光透射的y方向上的位置，透射的波长与遮光的波长的边界即遮光波长会变化。因此，由驱动部142使LVF141沿y方向移动，从而使针对来自固定的光路的入射光的波长特性变化。
图2的下部所示的曲线图示出LVF141的波长特性。在图2所示的曲线图中，横轴表示波长，纵轴表示透射率。具有图2所示的波长特性的LVF 141是使波长比遮光波长短的光透射而遮挡波长比遮光波长长的光的短波通(Short Pass)滤光片。此外，LVF141也可以是遮挡波长比遮光波长短的光，而透射波长比遮光波长长的光的长波通(Long Pass)滤光片。
当再次参照图1时，从VF141射出的放射光入射至第二针孔151。第二针孔151配置于与第一针孔125共轭的位置。通过使该放射光从第二针孔151通过，而防止因LVF141的背面反射等而产生的散射光入射至后方的光学元件。
从第二针孔151通过的入射光入射至分光元件152。分光元件152的一个例子是棱镜。分光元件152根据波长而将从LVF141透射的放射光在空间上分光。被分光元件152进行分光而得到的光被凹面镜153反射而改变了光路的朝向之后，经由聚光透镜156而入射至检测器160。
在凹面镜153与聚光透镜156之间配置有遮光板154以及驱动部155。遮光板154由驱动部155驱动，以物理方式遮挡被分光元件152进行分光而得到的光的一部分。
图3是说明分光元件152的功能的示意图。如图3所示，对入射至分光元件152的光根据波长被分光。例如，在分光元件152是棱镜的情况下，入射至棱镜的光根据各自的波长的折射率而以不同的角度折射并以不同的角度射出，由此进行分光。
进一步地，由凹面镜153将被分光元件152进行分光而得到的光聚光，由遮光板154遮挡会聚了的光的一部分。
遮光板154以在被分光元件152分光而得到的光的光路上能够进退(移动)的方式而配置，并配置为遮挡由凹面镜153会聚的光的一部分。驱动部155通过在分光方向即x方向上驱动遮光板154来改变遮光的波长特性。即，由驱动部155驱动的遮光板154能够从短波长侧进入被分光元件152进行分光而得到的光的光路上，或者从该光路退出。因此，在被分光的光中，以与遮光板154的前端位置相应的波长作为遮光波长从而短波长侧的光被遮挡，遮光板154作为遮光波长可变的长波通滤光片而发挥功能。图3示出了例示的两个波长成分中的短波长的光被遮光板154遮挡、长波长的光不被遮挡的状态。此外，遮光板154也可以从被分光元件152进行分光而得到的光的长波长侧进入光路。在这种情况下，为了遮挡长波长侧的光，遮光板154作为遮光波长可变的短波通滤光片而发挥功能。
如上所述，用遮光板154以物理方式遮蔽不需要的波长波段的光，所以与使用干涉滤光片的方式相比能够容易地获得更高的遮光性能。进一步地，用遮光板154遮挡被凹面镜153会聚了的光，所以进一步地提高了遮光板154的遮光特性。
图4是示出从图3所示的箭头A的方向观察到的遮光板154的样子的图。另外，图4示出附加设置的光吸收部157。
如图所示，遮光板154在与入射光(图中的z方向)正交的面上相对于图中的y方向倾斜配置。此外，遮光板154在相对于分光进退的方向(图中的x方向)上不倾斜。
由如上所述地倾斜的遮光板154遮挡了的光脱离返回至凹面镜153的光路并射向光吸收部157。通过这样，来自遮光板154的反射光被光吸收部157吸收，从而防止其在显微镜101的内部成为杂散光。
光吸收部157具有利用反射率低的涂料涂敷于一对壁面的内表面而成的结构，该一对壁面形成越向内侧间隔越窄的楔型的空间。通过这样，入射至光吸收部157的光在光吸收部157的内部重复反射的过程中衰减，从而防止其泄漏到光吸收部157的外侧成为杂散光。
图5是示出将LVF141的波长特性与遮光板154的波长特性合成而得到的特性的曲线图。如已经说明的那样，LVF141遮挡入射光的长波长侧。另外，遮光板154遮挡入射光的短波长侧。因此，上述LVF141与遮光板154的组合作为夹在透射被LVF141的长波长侧的遮光波长与遮光板154的短波长侧的遮光波长之间的波段的带通滤光片来发挥功能。
挡再次参照图1时，未被遮光板154遮挡的光入射至检测器160。检测器160由光电倍增管(PHOTOMULTIPLIER TUBE)等高感光度的光电转换元件形成。
检测器160将与检测出的荧光的强度相应的电信号输出至信息处理装置170。信息处理装置170具有控制部171、显示部172、输入部173、174。控制部171具有对应检测器160的接口，并且执行根据从检测器160获取到的信号来生成图像的图像处理，进一步地，存储并保存所生成的图像。
显示部172由LCD面板、CRT装置等形成，在将所生成的图像向用户显示以外，还负责在向显微镜101输入各种设定的情况下的用户界面的显示等。输入部173、174包括键盘等文字输入装置、鼠标等指针设备，在用户向显微镜101输入设定或动作的指示等的情况下使用。
进一步地，信息处理装置170与控制装置180进行通信，并且也作为针对控制装置180的用户界面而使用。控制装置180保持与电流扫描仪130、LVF141、分光元件152以及检测器160等的动作相关的设定值，并控制上述单元的动作。另外，控制装置180出于减轻信息处理装置170的负荷的目的，也可以执行信息处理装置170中的图像处理等的全部或者一部分。即，控制装置180也可以执行由信息处理装置170的控制部171所进行的动作的全部或者一部分。
另外，信息处理装置170的控制部171也可以执行由控制装置180所进行的动作的全部或者一部分。
图6是示出使用显微镜101观察标本210的观察流程的流程图，图7是用于设定显微镜101的观察条件的设定画面310的一例。图6以及图7的例子示出在每一个观察位置用一个激发波长检测一次(一回)荧光的强度的实施方式。以下，有时会将当检测一次(一回)荧光的强度时的波长波段称为检测波长范围。
首先，在显微镜101上指定对标本210执行荧光观察的区域(步骤S101)。
接着，由用户设定荧光观察的观察条件(S102)。观察条件中包括激发光的波长以及强度、检测器160的感光度(施加电压)、检测波长范围、后述的波长分辨率等。观察条件是使用输入部173、174在信息处理装置170的显示部172所显示的设定画面310上设定的。即，观察条件经由设定画面310而内输入至控制装置180。
图7的设定画面310具有激发波长的输入字段311和检测波长范围的输入字段312、313、314。输入字段311是用于根据下拉菜单设定从光源110射出的光(激发光)的波长的区域。输入字段312用于设定由遮光板遮挡的短波长侧的遮光波长的区域。输入字段314是用于设定由LVF遮挡的长波长侧的遮光波长的区域。也可以向上述的输入字段312、314输入数值。输入字段313以图形来表示由输入字段312、314设定的检测波长范围。也能够用输入部174等拖动在输入字段313中显示的用于表示检测波长范围的滚动条的左右端来设定遮光波长。上述的输入字段312、314的数值与输入字段313的用于表示检测范围的滚动条是联动的。
设定画面310还具有用于设定检测器160的感光度(施加电压)的滑块316以及用于设定激发光的强度的滑块317。用输入部174等拖动该滑块316、317使该滑块316、317左右移动，由此设定感光度以及激发光强度。
在步骤S120中，显微镜101在设定画面310的图像获取按钮318被按下的情况下，进入下一步骤S103。
在步骤S103中，基于在上述步骤S102中设定的长波长侧的遮光波长来设定LVF141的位置。具体地，控制装置180基于来自信息处理装置170的数据来驱动驱动部142，并设定LVF141在y方向上的位置。例如，信息处理装置170或者控制装置180可以保持将LVF141的位置与遮光波长建立对应关系的表等信息。控制装置180也可以基于将LVF141的位置与遮光波长建立对应关系的信息来驱动驱动部142，并设定LVF在y方向上的位置。
进一步地，基于在上述步骤S102中设定的短波长侧的遮光波长，设定遮光板154的位置(S104)。具体地，控制装置180基于来自信息处理装置170的数据来驱动驱动部155，设定遮光板154的x方向的位置。例如，信息处理装置170或者控制装置180可以保持将遮光板154的位置与遮光波长建立对应关系的表等信息。控制装置180也可以基于将遮光板154的位置与遮光波长建立对应关系的信息来驱动驱动部142，并设定LVF在y方向上的位置。
接着，控制装置180控制光源110，并调整波长、发光强度等。另外，控制装置180调整向检测器160施加的电压(S105)。
如上所述，当荧光观察的准备完成时控制装置180使光源110开始照射激发光(S106)，驱动电流镜131、132以使激发光照射于指定的观察区域(S107)。通过这样，检测器160检测由LVF141以及遮光板154划分出的检测波长范围内所包含的荧光(S108)。
通过这样，当通过步骤S107以及步骤S108的一系列的动作，检测从聚光位置发出的荧光的强度时，控制装置180在保存了检测出的强度之后，判断是否完成了当初指定的观察区域内的一条扫描线上指定的像素数的检测(S109)。
在检测出的像素数未达到指定的像素数的情况下(S109：否)，控制装置180使X坐标上的检测数递增(S110)，并返回步骤S107的控制处理。通过这样，显微镜101再次驱动电流镜131、132中的某一方，使激发光的聚光位置移动至同一行上的其他像素的位置(S107)，再次检测荧光的光强度(S108)。
重复上述步骤S107以及步骤S108的动作，在已检测出荧光的光强度的像素数达到了指定的像素数的情况下(S109：是)，控制装置180判断是否完成了当初指定的观察区域内的扫描线数的检测。(S111)。在检测出的扫描线数未达到指定的扫描线数的情况下(S111：否)，控制装置180使Y坐标上的检测数递增(S112)，并返回步骤S107的控制处理。因此，控制装置180驱动电流镜，使激发光的聚光位置在其他的扫描线上移动，再次检测荧光的光强度。
在已检测出荧光的光强度的扫描线数达到了指定的观察区域的扫描线数的情况下(S111：是)，控制装置180基于检测出的荧光的光强度的值来构建观察区域内的观察图像(S113)。所构建的观察图像可以显示于显示部172的设定画面310的区域319，也可以被收藏到设于信息处理装置170的存储部(未图示)。
可以设为所获取的观察图像被收藏于信息处理装置170，并且所收藏的观察图像显示于设定画面310的区域319。
图8是示出显微镜101的检测波长范围的示意图。基于在图6的设定画面310上进行的设定，在上述步骤S103以及S104中，设定LVF141和遮光板154的位置，由此能够检测与该位置对应的检测波长范围的荧光。
因此，入射至检测器160的光是从标本210放射出的放射光中的既未被LVF141遮挡也未被遮光板154遮挡的作为观察目标的荧光，激发光也被可靠地去除掉了。通过这样，检测器160能够以较高的S/N比(信噪比)检测放射光中的荧光成分。
在本实施例中，针对用LVF141遮挡长波长侧的光而用遮光板154遮挡短波长侧的光的情况，进行了举例说明。
因此，由于用遮光板154以物理方式遮挡相对于荧光位于短波长侧且光强度大的激发光，因此与用LVF141遮挡激发光的情况相比，能够更加可靠地(更加有效地)遮挡激发光。
另外，例如，在使用棱镜作为分光元件152的情况下，随着波长变长，波长间的射出角度之差变小。换言之，随着波长变短，波长间的射出角度之差变大。因此，与用遮光板154遮挡长波长侧的光的情况相比较，用遮光板154遮挡短波长侧的光的方式能够以更高的分辨率来遮挡特定波长的光。
在本实施例中，由于用遮光板154遮挡被棱镜进行分光而得到的光中的短波长侧的光，因此与用遮光板154遮挡长波长侧的光的情况相比，更能够提高遮光分辨率。
因此，在用LVF141遮挡长波长侧的光而用遮光板154遮挡短波长侧的光的情况下，能够可靠地遮挡激发光，另外，也能够提高遮光分辨率。换言之，在用LVF141遮挡长波长侧的光而用遮光板154遮挡短波长侧的光的情况下，能够提高遮光特性。
此外，在上述的例子中，使用了分光元件152作为棱镜，但是也可以使用衍射光栅作为分光元件152。衍射光栅可以是透射型衍射光栅，也可以是反射型衍射光栅。另外，在使用衍射光栅作为分光元件152的情况下，也可以将显微镜101构成为，用LVF141遮挡短波长波段侧的光，而用遮光板154遮挡长波长侧波段的光。
此外，在使用分光元件152作为棱镜的情况下，也可以将显微镜101构成为，用LVF141遮挡短波长波段侧的光，用遮光板154遮挡长波长侧波段的光。
以上针对一个检测波长范围内的图像获取方法进行了说明，但也可以预先设定多个波长波段来获取多个检测波长范围内的图像。以下，针对该具体的例子进行说明。
图9示意性地示出光源110的另一例子，图10是示出与图9的光源110对应的显微镜101的观察流程的流程图，图11示出与图10对应的设定画面330。在图9图11中，针对与图1～图8相同的结构以及动作标注相同的附图标记并省略说明。另外，为了简化，在图10中，将图6中的步骤S107～S112概括为扫描处理(S200)来表示。
在图9的例子中，光源110具有用于射出彼此不同的波长的光的4个激光源111、112、113、114。例如，从激光源111射出的激光的波长是405nm，从激光源112射出的激光的波长是488nm，从激光源113射出的激光的波长是561nm，从激光源114射出的激光的波长是640nm。
反射镜115对从激光源114射出的激光进行反射。分色镜116透射由反射镜115反射的激光，并且反射从激光源113射出的激光。分色镜117透射从分色镜116透射以及反射的激光，并且反射从激光源112射出的激光。分色镜118反射从分色镜117透射以及反射的激光，并且透射从激光源111射出的激光。
在图10的观察流程中，在步骤S102中设定观察条件。此处，与图9的光源110具有4个激光源111、112、113、114的情况相对应地，能够选择4个激发光的波长作为观察条件。在这种情况下，也可以事先使标本210中含有由各自的激发光激发的4种荧光物质。
在图11的设定画面中，输入字段311是用于设定激发光的波长的区域。更加详细地，输入字段311是用于根据下拉菜单设定从光源110射出的光(激发光)的波长的区域，并包括多个输入区域。在图示的例子中，与有4个激光源的情况相对应，能够设定CH1～CH4这4个值。即，在CH1～CH4中，能够设定4种不同的激发波长。向输入字段311的输入能够使用信息处理装置170的输入部173、174。设定激发光的波长的数量能够自由地设定，不限于4个。
输入字段331示出通过用数值输入LVF141的遮光波长和遮光板154的遮光波长来输入检测波长范围的上限以及下限的数值的区域。向输入字段331的输入也能够使用信息处理装置170的输入部173、174。另外，输入字段331也有多个区域，在图示的例子中，能够与激发光的各个波长对应来设定4个范围。
在输入字段313中，用图形表示由输入字段331设定的检测波长范围。也能够用输入部174等拖动输入字段313中显示的用于表示检测波长范围的滚动条的左右端来设定遮光波长。上述输入字段331的数值与输入字段313的用于表示检测范围的滚动条是联动的。
当按下图像获取按钮318时(S120：是)，显微镜101按照与图6所示的观察流程相同的流程开始进行图像的获取(S103以降)。显微镜101根据在步骤S102中设定的检测波长区域，驱动驱动部142来设定LVF141在y方向上位置(S103)，并且驱动驱动部155来设定遮光板154的x方向位置(S104)。
在步骤S102中，在分别设定有多个光源110的波长和检测器160的受光波段的情况下，在控制装置180的控制下，自动地依次执行基于多个激发波长以及与该多个激发波长对应的检测波长区域的标本210的观察(S121)，并构建观察图像。
具体地，在步骤S121中，控制装置180判断是否完成了利用预先设定的全部(在图11的例子中是4个)的激发波长的图像的构建。在完成了利用预先设定的全部(在图11的例子中是4个)的激发波长的图像的构建的情况下，结束处理，在除此以外的情况下，返回步骤103的处理。
图12是用于说明在图11所示的设定画面310中设定的观察条件下的显微镜101的动作的曲线图。控制装置180同步地切换光源110的波长和检测器160所接收的光的检测波长范围，由此依次检测不同的波长波段的荧光。在图示的例子中，示出与4个激发光分别对应地在4个检测波长范围内检测荧光的情况。
在这种情况下，首先，根据与激发光的波长为405nm相对应地将检测波长范围设定为420nm～470nm的情况，设定LVF141的y方向位置和遮光板154的x方向位置。一边从激光源111向标本210照射波长405nm的激发光，一边用检测器160接收波长420nm～470nm的波段的光来检测该波长波段的荧光。进一步地，控制装置180一边用电流扫描仪130使激发光的聚光位置移动一边重复荧光的检测，由此显微镜101能够获取由在波长405nm的激发光下产生的荧光形成的观察图像。
接下来，根据与激发光的波长为488nm相对应地将检测波长范围设定为500nm～550nm，设定LVF141的y方向位置和遮光板154的x方向位置。控制装置180一边从激光源112向标本210照射波长488nm的激发光一边检测荧光。进一步地，一边用电流扫描仪130使激发光的聚光位置移动一边重复荧光的检测，由此显微镜101能够获取由在波长488nm的激发光下产生的荧光形成的观察图像。
接下来，控制装置180将光源110的波长依次切换为在设定画面310中设定的561nm、640nm，来获取在波长570nm～630nm的波段以及波长660nm～720nm的波段下分别由荧光形成的观察图像。
通过这样，能够用简单的构成来获取与多个激发波长对应的多个检测波长范围的图像。此外，在图9～图12所示的实施方式中，从各激光源111、112、113、114依次射出激光，但是也可以在从全部激光源射出激光的状态下，依次改变LVF141以及遮光板154的位置。
另外，在图9～图12所示的实施方式中，在完成了图像构建之后进行激发波长的切换，但是也可以是例如每完成一行的扫描就进行激发波长的切换。
以上，针对获得与多个荧光物质对应的每种激发光的图像的操作方法进行了说明，但是也能够通过将一次(一回)检测的检测波长范围的宽度设置得更窄，并同样连续地获取荧光图像，来得到标本210的荧光光谱分布。
图13是用于使用显微镜101来获取荧光光谱分布的流程图，图14示出与图13对应的设定画面350。在图13以及图14中，针对与图1～图12相同的结构以及动作标注相同的附图标记并省略说明。
该观察模式是设定LVF141和遮光板154来多次获取荧光的情况。此处，将一次(一回)检测的波长范围设置为20nm，并重复进行该设置14回来获取430nm～710nm的荧光光谱分布。
图14的设定画面350在图13的步骤S102中设定观察条件的情况下显示于显示部172。输入字段311具有与图7所示的设定画面310的输入字段311相同的布局，能够设定由光源110射出的光(激发光)的波长的值，在图示的例子中，指定了405nm。向输入字段311的输入能够使用信息处理装置170的输入部173、174。
输入字段312、314是在用数值设定从标本210放射的荧光光谱的获取波长范围的情况下输入的区域。向输入字段312、314的输入能够使用信息处理装置170的输入部173、174。输入字段312是输入获取波长范围的短波长端的区域，输入字段314是输入长波长端的区域。在图示的例子中，设定了波长430nm～710nm的获取波长范围。
输入字段351用于设定在上述的输入字段312、314中设定的获取波长范围内一次(一回)检测荧光光谱的检测波长范围。此外，此处的检测波长范围相当于荧光光谱分布的波长分辨率。在图示的例子中，设定了以20nm间隔来检测荧光强度。因此，在该例子中，针对波长430nm～710nm的波段，指定了14波段的检测。此外，也可以取代设定检测波长范围，而是能够输入在上述的输入字段312、314中设定的获取波长范围内要检测的波段的数量。在这种情况下，基于所输入的波段的数量来自动地设定波长分辨率。
输入字段313也能够用图形显示在输入字段351、312、314中设定的获取波长范围和波长分辨率，并且直接操作在输入字段313中显示的滚动条来输入要获取的波长范围。输入字段312、314的数值与在输入字段313中显示的滚动条是联动的。
图15是说明在图14所示的设定画面350中设定的观察条件下的获取波长范围以及检测波长范围的示意图。在这种情况下的荧光光谱获取中，向标本210照射由输入字段311指定的波长405nm的激发光。另外，在由输入字段312、314指定的波长430nm～710nm的获取波长范围内，以由输入字段351指定的波长分辨率(检测波长范围)每隔20nm获取荧光图像，共获取14次。
在这种情况下，在各检测波长范围内，用遮光板154遮挡短波长侧的光，用LVF141遮挡长波长侧的光。换言之，控制装置180用遮光板154遮挡比各检测波长范围的下限更低的波长波段的光，并用LVF141遮挡比同一范围的上限更高的波段的光。另外，当在一个检测波长范围内获取荧光图像时，使驱动部142、155分别进行动作来使检测波长范围挪动到与已经检测出荧光强度的检测波长范围相邻的波段(图13的S122、S103、S104)。
图16是举例示出在由显微镜101检测出的标本210的一定位置的荧光光谱分布的图。显微镜101重复如上述那样的动作，由此针对多个检测波长范围中的每一个检测波长范围来检测荧光强度。因此，将检测出的图像的荧光强度绘制在横轴表示波长，纵轴表示强度的曲线图中，如图16所示，由此能够生成在标本210的各检测位置的光谱分布。此外，例如，光谱分布显示于区域320。此外，也可以进一步地将在每一个检测波长范围内检测出的荧光强度(发光强度)汇总在一起得到的二维图像显示于设定画面350的区域319。
图17是示出用于显示在图14～图16的实施方式中获取的图像的显示图像360的例子。观察图像348是在规定的检测波长区域构建出的观察图像。显示图像360具有用于将在不同的检测波长区域构建出的多个观察图像348以平铺状显示的多个图像显示字段343。通过这样，用户能够一次观察各个检测波长区域的观察图像348。
图18是示出用于显示在图14～图16的实施方式中获取到的图像的其他显示图像370、371、372的例子。若对在获取到的二维的显示图像370上指定的区域A、B的荧光强度计算平均值或者进行积算并针对每一个检测波长范围进行绘制，则还能够得到标本210上的任意的范围A、B的荧光光谱分布的显示图像371、372。
图19是具有其他结构的显微镜102的示意图。显微镜102除了以下说明的部分以外，具有与图1所示的显微镜101相同的结构。因此，对显微镜102中的与显微镜101共同的要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
显微镜102具有圆形LVF241来取代LVF141。另外，显微镜102具有旋转驱动部242来取代驱动部142。
图20是示出从与入射至圆形LVF241的放射光的传播方向交叉的方向观察到的圆形LVF241的情况的图。圆形LVF241具有透明圆板243以及环状介电膜244。
透明圆板243是由旋转驱动部242旋转驱动的、对放射光的波段来说为透明的圆板。环状介电膜244形成为与透明圆板243同心状的透明圆板243，并受透明圆板243支承。另外，环状介电膜244在周向上厚度连续地变化。通过这样，环状介电膜244形成遮光波长在周向上连续地变化的LVF。通过这样，在由旋转驱动部242进行旋转驱动的情况下，能够使形成于环状介电膜244上的放射光斑247与期望的遮光波长的区域对准。
利用如这样的结构，能够简化显微镜102中的LVF的结构。另外，圆形LVF241由于不必改变运动方向就能够变更遮光波长，所以能够减小圆形LVF241的振动以及噪音。
图21是又一实施方式的显微镜103的示意图。显微镜103除了以下说明的部分以外，具有与图1所示的显微镜101相同的结构。因此，对显微镜103中的与显微镜101共同的要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
显微镜103在具有配置于第一针孔125与LVF141之间的准直透镜147这一点上，具有与显微镜101不同的结构。准直透镜147将从第一针孔125入射的放射光转换为平行光束。通过这样，放射光作为平行光束入射至LVF141。
因此，防止因倾斜入射至LVF干涉膜而导致的波长选择性能的劣化。
另外，在显微镜103中，从LVF141射出的放射光作为平行光线也入射至分光元件152。因此，可以省略分光元件152的入射端的第二针孔151。
在入射至作为分光元件152的棱镜的入射光束中也包含倾斜入射光的情况下，针对不同的波长会产生不同的像差。因此，通过将入射至分光元件152的放射光转换为平行光线，能够防止分光元件152以后的光学设计变得复杂。
图22是显微镜104的示意图。显微镜104除了以下说明的部分以外，具有与图1所示的显微镜101相同的结构。因此，对显微镜104中的与显微镜101共同的要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
显微镜104在观察光学系统240中的LVF141与分光元件152之间，在放射光的光路上插入有多个分色镜126、128这一点上，具有与显微镜101不同的结构。
分色镜126、128根据各自的反射特性或者透射特性，使从LVF141向分光元件152传播的放射光的一部分分量反射而从当初的光路分岔出来。被分色镜126、128反射的光分别通过激发光去除滤光片127、129并被检测器161、162接收。
图23是示出显微镜104中的检测器160、161、162的检测波长的曲线图。如图所示，根据LVF141的遮光波长而遮挡从LVF141向分光元件152传播的放射光的长波长侧的波段，使波段A～D的光透射。
分色镜126反射相对于预先规定的波长位于短波长侧的波段A的光，并透射位于长波长侧的波段B～D的光。激发光去除滤光片127遮挡位于波段A的短波长侧的激发光的波长波段的光，并透射除此以外的波段的光。检测器161检测从激发光去除滤光片127透射的波段A的光。
分色镜128对比分色镜126的长波长侧的预先规定的波长更偏短波长侧的波段的光进行反射，并透射长波长侧的波段的光。此处，由于波段A的光大致上被分色镜126反射而未入射至分色镜126，因此分色镜128实质上反射波段B的光，并透射波段C以及D的光。激发光去除滤光片129遮挡激发光的波长波段，并透射除此以外的波段的光。因此，检测器161检测从激发光去除滤光片129的波段B透射后的光。
波段C以及D的光入射至分光元件152，但是与在图1中的说明同样地，用遮光板154来透射区域D的光，并遮挡区域C的光。因此，检测器160接收被遮光板154的遮光波长与LVF141的遮光波长夹着的波段D的放射光。如此，在显微镜104中设置检测器161、162，由此能够用检测器161、162来检测被遮光板154遮挡的波长的部分。
以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但是本发明的技术的范围并不限定于上述实施方式中记载的范围。本领域技术人员明确地知道在上述实施方式中能够施加多样的变更或者改良。根据权利要求书的记载可明确得知这样的施加了变更或者改良的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
应当注意的是，权利要求书、说明书以及附图中示出的装置、系统、程序以及方法中的动作、流程、步骤、以及阶段等各处理的执行顺序，只要没有特别明示为“之前”“首先”等，或者只要不是在后的处理中使用在前的处理的输出的情况，则能够按照任意的顺序实现。关于权利要求书、说明书以及附图中的动作流程，即使为了方便而使用“首先，”“接着，”等来进行了说明，也并不意味着必需要按照该顺序实施。
附图标记说明
101、102、103、104显微镜，110光源，121、126、128分色镜，122中继透镜，123反射镜，124、143、156聚光透镜，125第一针孔，151第二针孔，127、129激发光去除滤光片，130电流扫描仪，131、132电流镜，142、155驱动部，141LVF、142，155驱动部，147准直透镜，152分光元件，153凹面镜，154遮光板，157光吸收部，160、161、162检测器，170信息处理装置，171控制部，172显示部，173、174输入部，180控制装置，191物镜，192透镜，210标本，220照明光学系统，240观察光学系统，241圆形LVF，242旋转驱动部，243透明圆板，244环状介电膜，247放射光斑，310、330、350设定画面，311、312、313、314、331、351输入字段，316、317滑块，318图像获取按钮。

Claims (14)

1.一种显微镜，其特征在于，具有：
照明光学系统，其向标本照射激发光；
检测器，其检测从所述标本发出的荧光；和
观察光学系统，其将所述荧光导向所述检测器，
所述观察光学系统具有：
波长特性可变的光学滤光片；
分光元件，其对透过所述光学滤光片的光进行分光；和
遮光板，其遮挡被所述分光元件进行分光而得到的光的至少一部分。
2.如权利要求1所述的显微镜，其特征在于，
在所述光学滤光片与所述分光元件之间设有针孔。
3.如权利要求1或者2所述的显微镜，其特征在于，
所述光学滤光片遮挡入射的光的长波长侧和短波长侧中的一方。
4.如权利要求1～3中任一项所述的显微镜，其特征在于，
所述遮光板能够相对于分光后的所述光的光路进入或退出，
并遮挡分光后的所述光的长波长侧和短波长侧中的一方。
5.如权利要求1～4中任一项所述的显微镜，其特征在于，
所述光学滤光片遮挡入射的光的长波长侧，
所述遮光板遮挡分光后的所述光的短波长侧。
6.如权利要求1～4中任一项所述的显微镜，其特征在于，
所述光学滤光片遮挡入射的光的短波长侧，
所述遮光板遮挡分光后的所述光的长波长侧。
7.如权利要求1～6中任一项所述的显微镜，其特征在于，
所述光学滤光片是LVF。
8.如权利要求1～7中任一项所述的显微镜，其特征在于，
所述分光元件是棱镜和衍射光栅中的某一方。
9.如权利要求1～8中任一项所述的显微镜，其特征在于，
所述观察光学系统具有聚光光学系统，所述聚光光学系统使分光后的所述光聚光于所述遮光板上。
10.如权利要求1～9中任一项所述的显微镜，其特征在于，
所述遮光板倾斜配置。
11.如权利要求10所述的显微镜，其特征在于，
还具有吸收部，所述吸收部吸收被所述遮光板反射的光。
12.如权利要求1～11中任一项所述的显微镜，其特征在于，
还具有：
显示部；和
控制部，其在所述显示部上显示用于设定所述荧光的检测波长范围的设定画面，基于在所述设定画面上设定的所述荧光的检测波长范围，来控制所述光学滤光片以及所述遮光板的位置。
13.一种显微镜，其特征在于，具有：
照明光学系统，其向标本照射激发光；
检测器，其检测从所述标本发出的荧光；和
观察光学系统，其将所述荧光导向所述检测器，
所述观察光学系统具有：
波长特性可变的光学滤光片，其遮挡入射的光的长波长侧；
分光元件，其对透过所述光学滤光片的光进行分光；和
遮光板，其遮挡被所述分光元件进行分光而得到的光的短波长侧。
14.一种显微镜，其特征在于，具有：
照明光学系统，其向标本照射激发光；
检测器，其检测从所述标本发出的荧光；和
观察光学系统，其将所述荧光导向所述检测器，
所述观察光学系统具有：
波长特性可变的光学滤光片，其遮挡入射的光的短波长侧；
分光元件，其对透过所述光学滤光片的光进行分光；和
遮光板，其遮挡被所述分光元件进行分光而得到的光的长波长侧。
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