JP2000098251A - 倒立型共焦点顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、観察鏡筒による共焦点肉眼観察を快
適に行なうことができるとともに、操作性に優れ、観察
光路および撮像光路において共焦点と非共焦点画像の比
較を容易に行なうことができ、加えて、ピンホールディ
スクスキャナのアッドオンを容易に行なうことができ
る、ユーザに使いやすい倒立型共焦点顕微鏡を提供す
る。 【解決手段】共焦点スキャナ追加ユニット２０のピンホ
ールディスク２２を顕微鏡本体１０の底面外部の像面２
７に一致するように配置し、光路折り曲げ用のミラー６
を光路から挿脱可能にして、ミラー６を光路より抜き去
った場合には共焦点画像を観察することができ、また、
ミラー６を光路に挿入した場合は、通常の蛍光像または
透過像を観察可能にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、培養細胞などの生
物試料を共焦点法によって光学的に切断して観察・撮像
する倒立型共焦点顕微鏡に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、培養細胞などの生物試料を観察・
撮像する顕微鏡として、シャーレやフラスコなどの培養
容器の底面下方に対物レンズを配置する倒立型顕微鏡が
用いられる。

【０００３】このうち、特に、研究用途に用いる倒立型
顕微鏡としては、蛍光観察用の落射蛍光投光管を付属し
て、ＣａイオンやｐＨなどの蛍光指示薬を注入した生細
胞の蛍光画像を観察できるように構成し、また、標本の
観察だけでなく写真用スチールカメラや空間能の高いＣ
ＣＤカメラや時間分解能の高い高速撮像装置などの複数
の撮像手段に対応して撮像光路を設けたシステムを構成
できるものが考えられている。

【０００４】そして、従来、このような細胞生物学研究
用の倒立型顕微鏡として、特開平７−０３５９８６号に
開示されるように、対物レンズを透過した光を互いに異
なる３方向以上の方向に分岐する分岐手段を有し、この
分岐手段で分岐された複数の光の内一つが入射される観
察光路、他の分岐光が入射される複数の撮像光路を有す
る光学系を構成したものがある。

【０００５】一方、生きた細胞の共焦点画像を高速で提
供するアッドオン型の細胞生物学研究用の倒立型顕微鏡
として、共焦点ユニットを付加したものがあり、マイク
ロレンズ付き共焦点ディスクスキャナを有するものが特
開平５−６０９８０号公報に開示されている。ここで開
示されている共焦点ユニットは、複数のマイクロレンズ
付きマルチピンホール開口を有する集光ディスクと該マ
イクロレンズ付きマルチピンホールに対応するように形
成した複数のピンホールからなるピンホールディスクと
を連結して構成される。この共焦点ユニットは、モータ
で回転され、レーザファイバーから出射されてコリメー
トされたレーザ光を、集光ディスクを介してピンホール
ディスクに導き、ピンホールディスクを透過した光は、
さらに対物レンズを透過して試料に照射させる。試料に
ピンホールを透過した光を照射すると、試料は蛍光を発
する。試料から発生した蛍光は再び対物レンズ、ピンホ
ールディスクを透過し、ピンホールディスクと集光ディ
スクとの間に配置されているダイクロイックミラーによ
ってレーザ照明光路と蛍光とを分岐し、分岐した蛍光か
ら試料の投影像を結像光学系レンズで形成し、結像光学
系レンズで結像させた試料の投影像をカメラで撮像また
は単眼の接眼レンズで観察するようにしている。

【０００６】ここで、ピンホールディスクに穿たれた個
々のピンホールは、照明・観察の双方で用いられており
共焦点光学系を形成する。これにより、共焦点顕微鏡の
光学切断効果によって、コントラストの高い鮮明な画像
を得ることができる。また、回転式スキャナーを採用し
ているためリアルタイム観察・撮像が可能であり、特
に、ＣａイオンやｐＨなどの蛍光指示薬を注入した生細
胞の蛍光画像を高速撮像して細胞の生理学的な動的挙動
を観察・測定する用途に好適である。

【０００７】ところで、このような共焦点ユニットの顕
微鏡本体への取り付けは、通常、ビデオカメラで用いら
れるＣマウントが利用されるが、フランジバック位置
（ビデオカメラの場合の撮像面）にピンホールディスク
が配置されているため、顕微鏡用マウントアダプターを
介して簡単に顕微鏡本体と組み合わせることができ、共
焦点観察機能を容易にアッドオンしグレードアップする
ことができるというメリットがある。そこで、共焦点ユ
ニットの倒立型顕微鏡への具体的な取り付けは、例え
ば、図５（ａ）に示すように、観察鏡筒１００上部の直
筒１０１、鏡体１０２の左（または右）側面ポート１０
３または鏡体１０２下の底面ポート１０４など、３箇所
の光路取り出し口が考えられており、これらの、一つの
光路取り出し口へ共焦点ユニットを取付けて、残りの二
つの光路取り出し口にスチールカメラや小型ＣＣＤカメ
ラを取付けるなどしている。なお、図５（ｂ）は、各光
路取り出し口に顕微鏡用マウントアダプタを介して共焦
点ユニット１０５を取付けた状態を示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、倒立顕
微鏡の上述した各光路取り出し口にＣマウントアダプタ
などを介して共焦点ユニット１０５を取り付ける場合、
以下のような不具合がある。

【０００９】（１）観察鏡筒１００上部の直筒１０１へ
共焦点ユニット１０５を取付ける場合。 観察鏡筒１００の上に共焦点ユニット１０５が取付くた
め、肉眼観察などの操作性は正立型顕微鏡へ取付けた場
合と同様であるが、共焦点ユニット１０５による共焦点
像の肉眼観察時には、通常の非共焦点像を顕微鏡正面の
双眼部に取付けた接眼レンズで観察する場合に比べて、
アイポイントが高くなり単眼接眼しか使うことができな
い。このため、共焦点像の肉眼観察時には、観察姿勢に
無理がかかるだけでなく、観察しながらの顕微鏡操作や
試料のハンドリングを行いにくい。また、光学的には、
倒立顕微鏡内の観察光学系は光路が長く伸びており、か
つ、対物レンズと結像レンズで形成された像面を観察光
路内で再結像して観察鏡筒へ投影させるリレーレンズが
内蔵されていて構成が複雑となる。さらに、Ｃマウント
面と共焦点ユニット１０５からの照明光射出方向との直
交度のズレの他、Ｃマウント面と観察鏡筒、観察鏡筒と
顕微鏡観察光路の間で取付け角度にわずかなズレを生じ
る。このため、共焦点ユニット１０５から顕微鏡対物レ
ンズへの照明光が倒立型顕微鏡内の観察光路を透過し対
物レンズに到るまでに芯ズレを起こし易く、結果とし
て、共焦点ユニット１０５からの照明光が対物レンズの
瞳から外れてしまい、共焦点画像の照明光量不足や光量
ムラを生じる原因となる。

【００１０】なお、Ｃマウントアダプタに撮像装置を取
付けて通常の透過光像や蛍光像を対物レンズの瞳から出
てきた光束で撮像する場合には、このような照明の芯ず
れや光量ムラといった問題は生じないが、共焦点ユニッ
ト１０５の場合にはユニット側から照明光が出射するた
めに芯ずれや光量ムラといった問題が生じる。すなわ
ち、Ｃマウントによる取り付け機構自体の不具合ではな
く、共焦点ユニットとの組み合せ使用時に限った不具合
である。

【００１１】（２）鏡体１０２の左（または右）側面ポ
ート１０３へ共焦点ユニット１０５を取付ける場合。 側面ポート１０３では、対物レンズからの光路を側面へ
折り曲げるミラーが介在するものの、光路が短く、か
つ、対物レンズと結像レンズで形成された像面をＣマウ
ントアダプターで利用することができるため、上述した
（１）のような問題は生じにくい。しかしながら、共焦
点ユニット１０５は鏡体側面の低い位置に取付くため操
作性、特に共焦点ユニットに固定された接眼レンズによ
る共焦点画像の肉眼観察には極めて使いづらい。また、
光路を折り曲げるミラーのために、共焦点ユニット１０
５によって観察・撮像される共焦点画像は、倒立顕微鏡
正面で得られる像に対して裏返ってしまい、操作性に問
題を生じるのみならず、共焦点画像と非共焦点画像との
画像比較ができないという欠点もある。

【００１２】なお、図３では単眼接眼が前方を向くよう
に共焦点ユニット１０５を取付けているが、Ｃマウント
アダプターの回転調整により単眼接眼が斜め上方ないし
上方を向くように取付けることも可能である。この際、
共焦点画像の肉眼観察の使い難さは多少は改善される可
能性があるものの、共焦点ユニット１０５による共焦点
像の肉眼観察をしながら顕微鏡操作や試料のハンドリン
グは困難であり、本質的な改善は期待できない。

【００１３】（３）鏡体１０２下の底面ポート１０４へ
共焦点ユニット１０５を取付ける場合。 底面ポート１０４では、対物レンズからの光路を鏡体底
面からストレートに引き出して利用するため、光路が短
く単純になり、対物レンズと結像レンズで形成された像
面をそのままＣマウントアダプターで利用することがで
きる。このため、上述した（１）（２）のような光学的
問題は生じない。

【００１４】しかしながら、共焦点スキャナは鏡体底面
すなわち顕微鏡を載置したテーブルの裏側に取付くため
共焦点ユニットの操作性が著しく阻害され、共焦点ユニ
ットによる共焦点像の肉眼観察をしながらの顕微鏡操作
や試料のハンドリングは不可能であるという欠点があ
る。

【００１５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
て、観察鏡筒による共焦点肉眼観察を快適に行なうこと
ができるとともに、操作性に優れ、観察光路および撮像
光路において共焦点と非共焦点画像の比較を容易に行な
うことができ、加えて、ピンホールディスクスキャナの
アッドオンを容易に行なうことができる、ユーザに使い
やすい倒立型共焦点顕微鏡を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
第１の光源から試料に照射された光を、該試料の下方に
位置する対物レンズおよび結像レンズに順次導いた後、
前記結像レンズを透過した光を撮像光路に導き撮像手段
で撮像、または前記結像レンズを透過した光を観察光路
へ導き観察するようにした倒立型顕微鏡において、光路
を切換えることで前記結像レンズにより前記倒立型顕微
鏡内部と前記倒立型顕微鏡外部とに結像される像面位置
を切換える第１の光路切換え手段と、前記倒立型顕微鏡
外部に結像される像面位置に配置されるピンホールスキ
ャナと、前記ピンホールスキャナを介して前記試料に光
を照射し、前記撮像手段で前記試料の共焦点画像を得る
ために光学系を介して配置される第２の光源と、前記第
２の光源による試料からの光を前記ピンホールスキャナ
を透過させ、その反射光を反射させて前記倒立型顕微鏡
内部に導く反射部材と、前記反射部材で反射された前記
試料からの光を前記撮像光路または観察光路に切換える
第２の光路切換え手段とにより構成している。

【００１７】この結果、請求項１記載の発明によれば、
第１の光路切換え手段で光路を切換えることにより、共
焦点画像の観察と通常の蛍光像または透過像の観察とを
切換えることができる。すなわち、肉眼観察像を共焦点
画像と非共焦点画像とに容易に切換えて選択することが
できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形
態に適用される倒立型共焦点顕微鏡の基本構成を示して
いる。この場合、試料１上方に設けられた図示しない透
過照明光源（第１の光源）からの光で、試料１を照明
し、その試料１を透過した光は、結像レンズ４を介して
ミラー５で図中右側すなわち顕微鏡前方へと向かう撮像
光路に導かれ像面１７で試料像を結ぶ。

【００１９】そして、この像面１７の試料像は、撮像光
路のリレーレンズ１８で顕微鏡前方に設けられた顕微鏡
用Ｃマウントアダプタ（以下、「顕微鏡用アダプタ」と
称する。）（図示せず）に取付けられたＣＣＤカメラ１
９の撮像面に投影され撮像される。

【００２０】一方、ミラー５は、透過プリズム（図示せ
ず）と切換え可能に構成されているため、透過プリズム
を挿入した場合、上方から試料１に照明された光は、試
料１を透過した後、対物レンズ２と結像レンズ４を透過
し、ミラー５に代わる透過プリズム（図示せず）に導か
れ、さらにこの透過プリズムを透過すると、第１の光路
切換え手段であるミラー６で図中右斜め上方すなわち倒
立型顕微鏡の前方斜め上方へと向かう観察光路に導か
れ、像面７で試料像を結ぶ。そして、この像面７の試料
像は、観察光路のリレーレンズ８で観察鏡筒（図示せ
ず）に導かれ、図示しない接眼レンズの像面に投影され
る。これによって、検鏡者は、顕微鏡の正面から俯角４
５度で試料像を肉眼観察することができる。

【００２１】また、ミラー６を光路から挿脱可能に構成
し、ミラー５を透過プリズム（図示せず）に切換えた状
態で、ミラー６を光路から取り外すと、対物レンズ２、
結像レンズ４による結像光路を、対物レンズ２直下の顕
微鏡本体１０の底面に設けた顕微鏡用アダプタ（図示せ
ず）から外部に出して像面を結像させることができるの
で、この顕微鏡用アダプタ（図示せず）に撮像素子を取
付けることにより、試料像を撮像することが可能であ
る。

【００２２】図２は、上述の基本構成に基づいた倒立型
共焦点顕微鏡の具体的構成を示すものである。この場
合、図１に示す顕微鏡本体１０底面の図示しない顕微鏡
用アダプタに共焦点スキャナ追加ユニット２０を挿脱可
能に配置している。つまり、上述したように、ミラー５
を透過プリズム（図示せず）に切換えた状態で、ミラー
６を光路から取り外すと、対物レンズ２、結像レンズ４
による結像光路は対物レンズ２直下の顕微鏡本体１０の
底面の図示しない顕微鏡用アダプタから外部に出て像面
２７に試料像を結像するが、この像面２７の位置に共焦
点スキャナ追加ユニット２０のピンホールディスク２２
が一致するようにしている。

【００２３】共焦点スキャナ追加ユニット２０は、レー
ザファイバー（光学系）４１を介して振動や熱などの伝
達を防ぐために顕微鏡が載置されたテーブルから離れた
床上に配置されているレーザ（第２の光路）４２に繋が
っている。この状態で、レーザ４２から出射したレーザ
光は、図示しない集光手段によってシングルモードのレ
ーザファイバー４１の端面に導入され、共焦点スキャナ
追加ユニット２０の図示しないＦＣコネクタに接続され
たもう一方の端面から出射する。そして、レーザファイ
バー４１の端面から出射したレーザ光は、コリメータレ
ンズ２４によって平行光にされた後、マイクロレンズア
レイが形成された集光ディスク２３へ入射する。ここ
で、集光ディスク２３上のマイクロレンズとピンホール
ディスク２２上のピンホールのパターンは半導体プロセ
スを利用して製作されているためパターンの同一性が確
保されており、集光ディスク２３とピンホールディスク
２２を連結する際にはアライメント調整がされている。
これにより、集光ディスク２３上に設けらけた複数のマ
イクロレンズによって集光されたレーザ光は、ピンホー
ルディスク２２上で対応する複数のピンホールを透過す
ることができる。

【００２４】ここで、ピンホールディスク２２は、顕微
鏡本体１０の底面外部の像面２７に一致するように配置
している。こうすると、ピンホールディスク２２のピン
ホールを透過した光は、ミラー５の位置に挿入した図示
しない透過プリズム、結像レンズ４、対物レンズ２を経
て、試料１の上に集光する。この場合、試料１として用
いられる細胞には蛍光指示薬が注入されていて、レーザ
光によって励起されて蛍光を発するものとすると、試料
１より出た蛍光は、対物レンズ２、結像レンズ４、透過
プリズム（図示せず）を遡り、ピンホールディスク２２
のピンホールへと戻ってきて共焦点光路を形成する。

【００２５】この状態から、連結されたピンホールディ
スク２２と集光ディスク２３を図示しないモータで回転
することにより、走査共焦点画像を得ることができる
が、試料１側からピンホールディスク２２を透過した蛍
光は、反射部材を複数回反射、ここでは、ピンホールデ
ィスク２２と集光ディスク２３との間に配置されたダイ
クロイックミラー２１による１回反射と、レーザ光路か
ら分離されて図中左方へと向かい、光路折り曲げプリズ
ム２５による２回反射を経て図中右斜め上方の顕微鏡本
体１０内部の観察光路へ導かれ、観察光路のリレーレン
ズ８で観察鏡筒（図示せず）に導かれ、図示しない接眼
レンズの像面へ再結像して投影される。これによって、
検鏡者は、顕微鏡の正面から俯角４５度で試料１の共焦
点像を肉眼観察することができる。

【００２６】この場合、観察光路の像面７から接眼レン
ズ（図示せず）の像面までの光路長と、顕微鏡本体１０
外部の像面２７から接眼レンズ（図示せず）の像面まで
の光路長は大きく異なるため、観察光路のリレーレンズ
８に対して図示しない補正レンズを追加して結像関係を
補正したり、観察光路のリレーレンズ８を別のリレーレ
ンズに交換して結像関係を保つ工夫が必要である。

【００２７】従って、このようにすれば、共焦点スキャ
ナ追加ユニット２０のピンホールディスク２２を顕微鏡
本体１０の底面外部の像面２７に一致するように配置
し、光路折り曲げ用のミラー６を光路から挿脱可能にし
ているので、ミラー６を光路より抜き去った場合には共
焦点画像を観察することができ、また、ミラー６を光路
に挿入した場合は、通常の蛍光像または透過像を観察す
ることができる。すなわち、ユーザは肉眼観察像を共焦
点画像と非共焦点画像とに容易に切換えて選択すること
ができる。このとき、観察鏡筒は同一でありアイポント
が変わることがないので、最も安楽な姿勢での検鏡姿勢
を保つことができ、共焦点像の肉眼観察をしながらの顕
微鏡操作や試料のハンドリングを快適に行うこともでき
る。

【００２８】また、共焦点スキャナ追加ユニット２０を
顕微鏡本体１０の外部に着脱可能に設けているので、共
焦点スキャナ追加ユニット２０のアッドオンを容易に行
なうことができ、ユーザに取って使いやすくできる。

【００２９】さらに、共焦点スキャナ追加ユニット２０
により３回の反射で共焦点像が観察鏡筒へと導かれる
が、ミラー６を介して観察鏡筒へと導かれる非共焦点画
像も、ミラー６による１回の反射で観察鏡筒へ導かれる
ので、これら像の向きが裏返ることがなく、共焦点画像
と非共焦点画像の比較検討が行い易くできる。

【００３０】さらにまた、共焦点スキャナ追加ユニット
２０は顕微鏡本体１０底面の顕微鏡用アダプタ（図示せ
ず）に着脱可能に構成しているため、共焦点スキャナ追
加ユニット２０を取り外して、通常の蛍光像または透過
像の撮像を行うよう撮像光路にすることも容易である。

【００３１】なお、共焦点スキャナ追加ユニット２０か
らの光路を観察光路へ導入すると同時に、第２の光路切
換え手段としてのミラー２８およびミラー２９を制御
し、ミラー２８を観察光路に、ミラー２９を撮像光路に
それぞれ挿入することにより、共焦点スキャナ追加ユニ
ット２０からの光路を、観察光路から撮像光路へと導く
ことができ、これによって、共焦点像を顕微鏡前方に設
けられた顕微鏡用アダプタ（図示せず）に取付けられた
ＣＣＤカメラ１９の撮像面に投影して撮像することが可
能となる。この場合も、撮像光路の像面１７からＣＣＤ
カメラ１９の撮像面までの光路長と、顕微鏡本体１０外
部の像面２７からＣＣＤカメラ１９の撮像面までの光路
長は大きく異なるため、撮像光路のリレーレンズ１８に
対して補正レンズを追加して結像関係を補正したり、観
察光路のリレーレンズ１８を別のリレーレンズに交換し
て結像関係を保つなどの工夫が必要である。

【００３２】また、ここでは撮像装置の一例としてＣＣ
Ｄカメラを例に挙げたが、顕微鏡用アダプタには、用途
に応じて、スチールカメラなど、他の撮像装置を取付け
ることもできる。さらに、光学系の結像作用の説明は、
透過照明時の作用を説明したが、落射蛍光投光管３を挿
入して落射蛍光観察を行うことも可能であり、観察・撮
像光路の作用は同様である。さらにまた、観察鏡筒とし
ては、肉眼観察用の双眼鏡筒に代えて、撮像用の直筒を
備えた三眼鏡筒を取り付けることも可能であり、この場
合、三眼鏡筒の直筒部に用途に応じてＣＣＤカメラやス
チールカメラなどの撮像装置を取り付けて共焦点画像の
撮像を行うことも可能である。 （第２の実施の形態）図３は、本発明の第２の実施の形
態に適用される倒立型共焦点顕微鏡の基本構成を示して
いる。この場合も、試料１上方に設けられた図示しない
透過照明光源からの光で試料を照明し、その試料１を透
過し、対物レンズ２と結像レンズ４を透過した光は、第
１の光学素子であるペンタプリズム５’で２回反射して
図中右方向、すなわち顕微鏡前方へと向かう撮像光路に
導かれ、像面１７で試料像を結ぶ。

【００３３】そして、この像面１７の試料像は、撮像光
路のリレーレンズ１８で顕微鏡前方に設けられた顕微鏡
用アダプタ（図示せず）に取付けられたＣＣＤカメラ１
９の撮像面に投影され撮像される。

【００３４】一方、ペンタプリズム５’は透過プリズム
（図示せず）と切換え可能に構成されているため、この
透過プリズムを挿入した場合は、上方から試料１に照明
された光は、試料１を透過した後、対物レンズ２と結像
レンズ４を透過し、ペンタプリズム５’に代わる透過プ
リズム（図示せず）を透過した後、第２の光学素子であ
るペンタプリズム６’で図中右方向すなわち顕微鏡前方
へと向かう観察光路に導かれ、像面７で試料像を結ぶ。
そして、この像面７の試料像は、観察光路のリレーレン
ズ８を経てミラー９で上方へ折り曲げられて双眼鏡筒５
０に導かれ、図示しない接眼レンズの像面に投影され
る。これによって、検鏡者は、顕微鏡正面の双眼鏡筒５
０から俯角３０度で試料像を肉眼観察することができ
る。

【００３５】このようにして、上述したペンタプリズム
５’と透過プリズム（図示せず）とに選択的に切換える
ことで、ＣＣＤカメラによる像面１７の試料像の撮像お
よび像面７の試料像の肉眼による観察を任意に選択する
ことができる。

【００３６】ところで、第１の実施の形態のものは、対
物レンズ２を下方へ透過した観察光路が斜め右上へ折り
返されているため「Ｖ字型光路」と呼称される。それに
対して、第２の実施の形態では、対物レンズ２を下方へ
透過した観察光路が顕微鏡前方へ折り曲げられた後に上
方へと折り返されているため「Ｕ字型光路」と呼称され
る。すなわち、第１の実施の形態は「Ｖ字型光路」を示
すものであるのに対して、この第２の実施の形態は、
「Ｕ字型光路」を示すものである。

【００３７】ここで、「Ｕ字型光路」を形成して対物レ
ンズから下方へ進んできた光路を前方（図面右）へ折り
曲げるためにペンタプリズム６’による２回反射を用い
ているのは、生物試料をシャーレやフラスコなどの培養
容器の底面から観察するものでは、ユーザの試料載置の
位置出し操作を行い易くするため、試料像は上から見た
像の方向に合わせる必要があり、光路の折り曲げ回数は
合計で奇数回である必要があるからである。

【００３８】また、この第２の実施の形態では、ペンタ
プリズム６’とミラー９を光路から挿脱可能に構成し、
ペンタプリズム５’を透過プリズム（図示せず）に切換
えた状態でペンタプリズム６’を光路から取り除くこと
により、対物レンズ２、結像レンズ４による結像光路
は、対物レンズ２直下の顕微鏡本体１０の底面に設けた
顕微鏡用アダプタ（図示せず）から外部に出て像面に試
料像を結像できるので、この顕微鏡本体１０底面の顕微
鏡用アダプタ（図示せず）に撮像装置を取付けること
で、試料像を撮像することが可能である。また、ミラー
９の下部にも光路を導入する開口（図示せず）を設けて
いる。

【００３９】図４は、上述の基本構成に基づいた倒立型
共焦点顕微鏡の具体的構成を示すものである。この場
合、図３に示す顕微鏡本体１０底面の顕微鏡用アダプタ
（図示せず）に共焦点スキャナ追加ユニット２０を挿脱
可能に配置している。つまり、上述したように、ペンタ
プリズム５’を透過プリズム（図示せず）に切換えた状
態で、ペンタプリズム６’とミラー９を光路から取り外
すと、対物レンズ２、結像レンズ４による結像光路は、
対物レンズ２直下の顕微鏡本体１０底面の顕微鏡用アダ
プタ（図示せず）から外部に出て像面２７に試料像を結
像するが、この像面２７の位置に共焦点スキャナ追加ユ
ニット２０のピンホールディスク２２が一致するように
している。

【００４０】共焦点スキャナ追加ユニット２０は、レー
ザファイバー４１を介して振動や熱などの伝達を防ぐた
めに顕微鏡が載置されたテーブルから離れた床上に配置
されているレーザ４２に繋がっている。この状態で、レ
ーザ４２から出射したレーザ光は、図示しない集光手段
によってシングルモードのレーザファイバー４１の端面
に導入され、共焦点スキャナ追加ユニット２０の図示し
ないＦＣコネクタに接続されたもう一方の端面から出射
する。そして、レーザファイバー４１の端面から出射し
たレーザ光は、コリメータレンズ２４によって平行光に
された後、マイクロレンズアレイの形成された集光ディ
スク２３へ入射する。ここで、集光ディスク上のマイク
ロレンズとピンホールディスク上のピンホールのパター
ンは半導体プロセスを利用して製作されているためパタ
ーンの同一性が確保されており、集光ディスクとピンホ
ールディスクを連結する際にはアライメント調整がされ
ている。これにより、集光ディスク上に設けられた複数
のマイクロレンズによって集光されたレーザ光は、ピン
ホールディスク２２上で対応する複数のピンホールを透
過することができる。

【００４１】ここで、共焦点スキャナ追加ユニット２０
は、ピンホールディスク２２を顕微鏡本体１０底面の顕
微鏡用アダプタ（図示せず）から外部に出た像面２７に
一致するように配置している。こうすると、ピンホール
ディスク２２のピンホールを透過した光は、ペンタプリ
ズム５’の代わりに挿入された透過プリズム（図示せ
ず）、結像レンズ４、対物レンズ２を経て、試料１の上
に集光する。この場合、試料１として用いられる細胞に
は蛍光指示薬が注入されていて、レーザ光によって励起
されて蛍光を発するものとすると、試料１より出た蛍光
は、対物レンズ２、結像レンズ４、透過プリズム（図示
せず）を遡り、ピンホールディスク２２のピンホールへ
と戻ってきて共焦点光路を形成する。

【００４２】この状態から、連結されたピンホールディ
スク２２と集光ディスク２３を図示しないモータで回転
させることにより、走査共焦点画像を得ることができる
が、試料１側からピンホールディスク２２を透過した蛍
光は、反射部材と奇数回反射、ここでは、ピンホールデ
ィスク２２と集光ディスク２３との間に配置されたダイ
クロイックミラー２１による１回反射とレーザ光路から
分離されて図中右方へと向かい、リレーレンズ３１を経
てペンタプリズム３０で２回反射されて上方へ折り曲げ
られ、ミラー９の下部に設けた開口（図示せず）から観
察光路へ導入されて三眼鏡筒５１に導かれ、双眼部に配
置された図示しない接眼レンズの像面、または、直筒部
に接続された撮像装置の像面に投影される。これによっ
て、検鏡者は、顕微鏡正面の双眼鏡筒部から俯角３０度
で試料１の共焦点像を肉眼観察することができる。ま
た、必要に応じて三眼鏡筒５１の直筒部に取付けた撮像
装置で共焦点像を撮像することもできる。ここで、観察
光路の像面７から三眼鏡筒内の像面までの光路長と、顕
微鏡本体１０底面からの光路の像面２７から三眼鏡筒内
の像面までの光路長は大きく異なるが、観察光路のリレ
ーレンズ８と別に、共焦点スキャナ追加ユニット２０内
部にリレーレンズ３１を設けることで、結像関係を保っ
ている。

【００４３】従って、このようにしても、共焦点スキャ
ナ追加ユニット２０のピンホールディスク２２を顕微鏡
本体１０底面外部の像面２７に一致させて配置するとと
もに、ペンタプリズム６’とミラー９を光路から挿脱可
能に構成することにより、これらペンタプリズム６’と
ミラー９を取り出した状態で、共焦点画像を観察するこ
とができるし、ペンタプリズム６’とミラー９とを光路
に挿入することで、通常の蛍光像または透過像を観察す
ることもできる。すなわち、ユーザは肉眼観察像を共焦
点画像と非共焦点画像とに容易に切換えて選択すること
ができる。また、このとき、観察鏡筒は同一でありアイ
ポイントが変わることがないので、最も安楽な姿勢での
検鏡姿勢を保つことができ、共焦点像の肉眼観察をしな
がらの顕微鏡操作や試料のハンドリングを快適に行うこ
ともできる。

【００４４】また、この場合も、共焦点スキャナ追加ユ
ニット２０を顕微鏡本体１０の外部に着脱可能に設けて
いるので、共焦点スキャナ追加ユニット２０のアッドオ
ンを容易に行なうことができ、ユーザにとって使いやす
くできる。

【００４５】さらに、共焦点スキャナ追加ユニット２０
により３回の反射で共焦点像が観察鏡筒へと導かれるた
め、共焦点画像と非共焦点画像の像の向きが裏返ること
もなく、共焦点画像と非共焦点画像の比較検討が行い易
くできる。

【００４６】さらにまた、共焦点スキャナ追加ユニット
２０は顕微鏡本体１０底面の顕微鏡用アダプタ（図示せ
ず）に着脱可能に構成しているため、共焦点スキャナ追
加ユニット２０を取り外して、通常の蛍光像または透過
後の撮像を行うよう、底面光路の機能を回復することも
可能である。

【００４７】なお、共焦点スキャナ追加ユニット２０か
らの光路を観察光路へ導入すると同時に、第２の光路切
換え手段としてミラー１２を撮像光路に挿入することに
より、共焦点スキャナ追加ユニット２０からの光をミラ
ー１２で反射させてＣＣＤカメラ１９へと導くことも可
能である。これによって、共焦点像を顕微鏡前方に設け
られた顕微鏡用アダプタ（図示せず）に取付けられたＣ
ＣＤカメラ１９の撮像面に投影して撮像することが可能
となる。この場合も、顕微鏡本体１０底面光路の像面２
７から三眼鏡筒内の像面までの光路長と、同様に像面２
７からＣＣＤカメラ１９の撮像面までの光路長は大きく
異なるため、共焦点スキャナ追加ユニット２０内のリレ
ーレンズ３１に対して補正レンズを追加して結像関係を
補正したり、リレーレンズ３１を別のリレーレンズに交
換して結像関係を保つ工夫が必要である。

【００４８】また、ここでは撮像装置の一例としてＣＣ
Ｄカメラを挙げたが、顕微鏡用アダプタは、用途に応じ
て、スチールカメラなど、他の撮像装置を取付けること
もできる。さらに、光学系の結像作用の説明は、透過照
明時の作用を説明したが、落射蛍光投光管３を挿入して
落射蛍光観察を行うことも可能であり、観察・撮像光路
の作用は同様である。

【００４９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、第１
の光路切換え手段で光路を切換えることにより共焦点画
像の観察と通常の蛍光像または透過像の観察とを切換え
ることができる。すなわち、肉眼観察像を共焦点画像と
非共焦点画像とに容易に切換えて選択することができ
る。このとき、観察鏡筒は同一でありアイポントが変わ
ることがないので、最も安楽な姿勢での検鏡姿勢を保つ
ことができ、共焦点像の肉眼観察をしながらの顕微鏡操
作や試料のハンドリングを快適に行うこともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の基本構成を示す
図。

【図２】第１の実施の形態の具体的構成を示す図。

【図３】本発明の第２の実施の形態の基本構成を示す
図。

【図４】第２の実施の形態の具体的構成を示す図。

【図５】従来の共焦点ユニットを取付けた倒立型顕微鏡
の概略構成を示す図。

【符号の説明】

１…試料 ２…対物レンズ ３…落射蛍光投光管 ４…結像レンズ ５…ミラー ５’…ペンタプリズム ６…ミラー ６’…ペンタプリズム ７…像面 ８…リレーレンズ ９…ミラー １０…顕微鏡本体 １２…ミラー １７…像面 １８…リレーレンズ １９…ＣＣＤカメラ ２０…共焦点スキャナ追加ユニット ２１…ダイクロイックミラー ２２…ピンホールディスク ２３…集光ディスク ２４…コリメータレンズ ２５…プリズム ２７…像面 ２８…ミラー ２９…ミラー ３０…ペンタプリズム ３１…リレーレンズ ４１…レーザファイバー ４２…レーザ ５０…双眼鏡筒 ５１…三眼鏡筒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長 和彦 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 岸 陽介 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 島田 佳弘 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA52 CC00 EE05 FF01 GG04 GG12 GG18 HH03 HH04 HH13 JJ03 JJ26 KK01 LL02 LL05 LL09 LL12 MM15 PP24 SS02 SS13 UU07 2H052 AA08 AA09 AB14 AB24 AB25 AC04 AC05 AC14 AC15 AC18 AC26 AC29 AC34 AD34 AF14

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の光源から試料に照射された光を、
   該試料の下方に位置する対物レンズおよび結像レンズに
   順次導いた後、前記結像レンズを透過した光を撮像光路
   に導き撮像手段で撮像、または前記結像レンズを透過し
   た光を観察光路へ導き観察するようにした倒立型顕微鏡
   において、 光路を切換えることで前記結像レンズにより前記倒立型
   顕微鏡内部と前記倒立型顕微鏡外部とに結像される像面
   位置を切換える第１の光路切換え手段と、 前記倒立型顕微鏡外部に結像される像面位置に配置され
   るピンホールスキャナと、 前記ピンホールスキャナを介して前記試料に光を照射
   し、前記撮像手段で前記試料の共焦点画像を得るために
   光学系を介して配置される第２の光源と、 前記第２の光源による試料からの光を前記ピンホールス
   キャナを透過させ、その反射光を反射させて前記倒立型
   顕微鏡内部に導く反射部材と、 前記反射部材で反射された前記試料からの光を前記撮像
   光路または観察光路に切換える第２の光路切換え手段と
   を具備したことを特徴とする倒立型共焦点顕微鏡。