JP2001272606A

JP2001272606A - 照明光学系及び照明光学系を備えた顕微鏡

Info

Publication number: JP2001272606A
Application number: JP2000083318A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Abe; 勝行阿部; Keisuke Tamura; 恵祐田村
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2001-10-05
Anticipated expiration: 2020-03-24
Also published as: US6992820B2; JP4671463B2; US20040001253A1

Abstract

(57)【要約】【課題】蛍光色素を励起するのに十分な強度を有する
レーザー光を用いつつ、装置全体もコンパクトでありな
がら、容易にエヴァネッセント照明と通常の落射照明が
切り替え可能な照明光学系及びこの照明光学系を備えた
顕微鏡を提供する。【解決手段】光源１から射出されたレーザ光を、レー
ザ光導入機構２を介して光ファイバ３に入射させる。光
ファイバ３の出射端はファイバ位置調整つまみ５を有す
るアダプタ４に接続されている。落射照明投光管６内に
設けられた集光レンズ１４によって、対物レンズ７の後
側焦点位置Ｆ_Bの位置と光ファイバ３の出射端が共役に
なっており、光ファイバ３の出射端の位置を移動させる
ことで従来の落射照明とエヴァネッセント照明が行える
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は顕微鏡に関し、特
に全反射を利用して試料を照明する照明光学系、及び該
照明光学系を備えた蛍光顕微鏡に関する。また、従来の
落射照明光学系による照明と全反射を利用した照明の両
方を使用できる顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、生物学の研究において、全反射を
利用した照明（以下、エヴァネッセント照明とする）が
蛍光色素の励起方法に用いられることが多くなってきて
いる。その理由は、照明範囲が試料の深さ方向に対して
極めて浅いため、バックグランドの影響を受けず、試料
の表面付近の情報が高感度で得られるためである。

【０００３】従来の落射照明光学系とエヴァネッセント
照明とを具体的に比較すると、以下のようになる。従来
の落射照明では図１１に示すように、照明光は対物レン
ズを介して光軸に沿ってカバーガラス上の試料（図示せ
ず）に照射される。この時、対物レンズの焦点位置近傍
が最も照明強度が強く、焦点位置から離れるにしたがっ
て照明強度は弱くなる。このように、照明光は試料の深
さ方向に強度分布が変化しているがある範囲内で強度を
有するため、その範囲に応じた試料の深さ方向すべての
蛍光色素がほとんど励起されてしまう。そのため、対物
レンズの焦点面以外の蛍光はバックグラウンド光となっ
て観察され、Ｓ／Ｎ比を落としてしまう。

【０００４】一方、エヴァネッセント照明は図１２に示
すように、照明光は対物レンズを介して照射されるが、
照明光は光軸に対して斜め方向から照射される。この時
の照射角度は、カバーガラスと試料の境界で全反射が発
生するよう角度に設定されている。ただし、照明光はこ
の境界で全て反射されるのではなく、一部のごくわずか
の光はカバーガラスから試料側へにじみ出る。この境界
からにじみ出た光がエヴァネッセント光で、試料の深さ
方向へにじみ出だす量は使用する光源の波長程度とな
る。そこで、エヴァネッセント光を照明光として利用し
た場合、照明範囲は使用する光源の波長程度の深さに限
られることから、蛍光を発する部分が極めて狭くそれ以
外は蛍光を発しなくなり、通常の落射照明時と異なりバ
ックグラウンドとなる蛍光が非常に少なくなる。従っ
て、エヴァネッセント照明では極めて高いＳ／Ｎ比を実
現でき、特に、細胞膜表面の観察やカバーガラス表面付
近に局在する蛍光色素一分子の可視化に有効である。

【０００５】このエヴァネッセント照明を実現する手段
としては、特開平９−１５９９２２号公報、特開平１１
−２１１９９０号公報、Noninvasive Techniques in Ce
ll Biology（P93-127,Wiley-liss, Inc 1990）が知られ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
先行技術における構成では、エヴァネッセント照明は実
現できるものの、照明光（励起光）としてのレーザ光
は、レーザ光源と顕微鏡の間に配置された反射ミラーな
どの光学素子を介して顕微鏡に導かれるように構成され
ている、このような構成だと、光学素子の調整を必要と
する他、光学素子を埃から遮断するための覆いが必要と
なり、装置が大型化してしまう。また、レーザ光源と顕
微鏡の配置の自由度も制限される。

【０００７】また、このエヴァネッセント照明をするた
めには、試料に対する照明光の照射角度が重要で、全反
射が生じる角度にしなければならない。ところが、この
全反射を生じる角度は角度ずれに敏感であるため、少し
でも照射角度がずれると全反射が生じなくなってしま
う。この角度ずれが生じる原因の一つとしては、外部か
らの振動が挙げられる。レーザ光源や顕微鏡、あるいは
光学素子に振動が伝わると、これらの部材が振動する。
その結果、レーザ光の照射位置や照射角度が微妙に変動
しずれを生じる。そのため、レーザ光源と顕微鏡を防振
台の上に一体で配置する必要がある。また、レーザ光源
から顕微鏡までレーザ光を導く間に、レーザ光の光束径
を広げるビームエキスパンダや集光レンズ等の光学系が
必要になるが、これらの光学系も同じ防振台の上に配置
しなければならないので、結果的に装置全体が大型化し
てしまう。

【０００８】また、Noninvasive Techniques in Cell B
iologyでは水銀ランプを用い、照明光路途中に輪帯状の
開口を有する円錐状のプリズム（アキシコンプリズム）
を挿入することでエヴァネッセント照明を実現する旨が
記載されている。アキシコンプリズムを使用すれば、確
かに水銀ランプの一点から発した光については輪帯状に
することはできる。しかしながら、実際の水銀ランプの
発光領域は０．５mm以上の大きさを有しているため、輪
帯状の光が重なり合うことになり、全体としてはほとん
ど輪帯状の光束にはならない。結局、この方法では絞り
を多用して水銀ランプの一点から発した光束のみだけを
取り出すようにする必要がある。しかし、これでは水銀
ランプから発した光のほとんどが絞りでカットされてし
まうため、照明強度が低下する恐れがある。

【０００９】このような問題に鑑み、本発明は、蛍光色
素を励起するのに十分な強度を有するレーザ光を用いつ
つ、装置全体もコンパクトでありながら、容易にエヴァ
ネッセント照明と通常の落射照明が切り替え可能な照明
光学系、及びこの照明光学系を備えた顕微鏡を提供する
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の照明光学系は、レーザ光源と、前記レーザ
光源を発した光を光ファイバへ導入する導入光学系と、
前記光ファイバを出射した光を試料に照射する照射光学
系を備え、該照射光学系は、前記試料側に配置された第
１の集光光学系と前記光ファイバ側に配置された第２の
集光光学系を有し、前記第２の集光光学系は前記第１の
集光光学系の後側焦点位置あるいはその近傍に前記光フ
ァイバから射出された光を集光させ、前記光ファイバを
前記照射光学系の光軸に垂直な面内で移動させる移動機
構を備えることを特徴とする。

【００１１】また、本発明の顕微鏡は、レーザ光源と、
前記レーザ光源を発した光を光ファイバへ導入する導入
光学系と、前記光ファイバを出射した光を試料に照射す
る照射光学系を備え、該照射光学系は、前記試料側に配
置された第１の集光光学系と前記光ファイバ側任配置さ
れた第２の集光光学系を有し、前記第２の集光光学系は
前記第１の集光光学系の後側焦点位置あるいはその近傍
に前記光ファイバから射出された光を集光させ、前記光
ファイバを前記照射光学系の光軸に垂直な面内で移動さ
せる移動機構を備え、前記ファイバを前記照射光学系の
光軸上に位置させた第１の照明と、前記ファイバを前記
照射光学系の光軸から離れて位置させた第２の照明を有
することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面に基づいて説明する。（第１実施例）第１実施例を図１乃至図４に示す。図１
は本発明の照明光学系を備えた倒立型の蛍光顕微鏡であ
る。図１において１は光源、２はレーザ光導入機構、３
は光ファイバ、４はアダプタ、５はファイバ位置調整つ
まみ、６は落射照明投光管、７は対物レンズ、８は試
料、９はダイクロイックミラー、１０は吸収フィルタ、
１１顕微鏡本体、１２は観察鏡筒である。

【００１３】光源１はレーザ光源であって、光源１から
射出したレーザ光はレーザ光導入機構２を介して光ファ
イバ３に導かれる。レーザ光導入機構２は図２に示すよ
うにレンズ１３からなる導入光学系を有しており、光源
１から射出された略平行なレーザ光を光ファイバ３の入
射端面に集光する。なお、光ファイバ３のコア径に応じ
て、レンズ１３よりも光源１側レーザ光の光束径を拡大
あるいは縮小する光束径変換光学系が配置される場合が
ある。この場合、導入光学系はレンズ１３と光束径変換
光学系とで構成されることになる。また、光ファイバ３
の開口数よりも、レンズ１３で集光される光束で決まる
開口数のほうが小さいことが望ましい。

【００１４】光ファイバ３に入射したレーザ光は、光フ
ァイバ３内を伝播し出射端に達する。光ファイバ３の出
射端はアダプタ４に接続されている。アダプタ４は落射
照明投光管６に接続され、光ファイバ３から出射したレ
ーザ光を落射照明投光管６に導く。アダプタ４内には公
知の調整機構が備えられており、光ファイバ３の出射端
はこの調整機構に保持されている。公知の調整機構は、
光ファイバ３を光軸方向や光軸に垂直な面内方向に移動
させることができるほか、光軸に対する傾を調整できる
ようになっている。この調整機構にはファイバ位置調整
つまみ５が設けられ、ファイバ位置調整つまみ５を操作
することにより光ファイバ３の出射端の位置が外部から
調整できるようになっている。

【００１５】光ファイバ３の出射端から射出したレーザ
光は、落射照明投光管６内を通過してダイクロイックミ
ラー９に入射する。レーザ光はダイクロイックミラー９
によって対物レンズ７に向けて反射され、対物レンズ７
を介して試料８に照射される。試料８から発生した蛍光
は対物レンズ７、ダイクロイックミラー９、吸収フィル
タ１０を通過して観察鏡筒１２に達する。

【００１６】図３及び図４は落射照明投光管６内に設け
られた照明光学系の主要部で、光ファイバ３から射出さ
れたレーザ光を試料８に照射する照射光学系１５を示し
ている。照射光学系１５は、試料側に配置された対物レ
ンズ７（第１の集光光学系）と光ファイバ３側に配置さ
れた集光レンズ１４（第２の集光光学系）で構成されて
いる。図３は従来の落射照明（ケーラー照明）を行う場
合の光学配置を示す図で、図４はエヴァネッセント照明
を行う場合の光学配置を示す図である。いずれの図にお
いても、簡単のためにダイクロイックミラー９は省略
し、光ファイバ３から対物レンズ７までを直線的に表示
している。

【００１７】図３に示す従来の落射照明（第１の光路）
では、光ファイバ３の出射端は照射光学系１５の光軸１
６上に位置している。また、集光レンズ１４は対物レン
ズ７の後側焦点位置Ｆ_Bの位置と光ファイバ３の出射端
とが共役になるように配置されている。そのため、光フ
ァイバ３から射出したレーザ光は対物レンズ７の後側焦
点位置Ｆ_Bに一旦集光してから対物レンズ７に入射す
る。この結果、対物レンズ７から射出するレーザ光束は
平行光束になり、試料８はケーラー照明によって照明さ
れることになる。

【００１８】一方、エヴァネッセント照明（第２の光
路）を行う場合は、図４に示すように光ファイバ３の出
射端面を、光軸１６上の位置（破線で示す従来の照明位
置）から光軸１６以外の位置に移動させる。本実施例で
は、対物レンズ７の後側焦点位置Ｆ_Bにおける光軸１６
に垂直な面（以下、対物レンズ７の後側焦点面という）
内を光ファイバ３の出射端の投影像が移動するように、
光ファイバ３の出射端を移動させる。この時、光ファイ
バ３の出射端面から射出される光束の中心光線１８（光
ファイバ３から発散せずに直進する光線）が主光線とな
って対物レンズ７の後側焦点面に対して傾いて入射させ
るようにすると、照明光の利用効率を高くできるので好
ましい。

【００１９】また、光ファイバ３の出射端の移動に合わ
せて、光ファイバ３の出射端面の向きも変化させるほう
が好ましい。また、光ファイバ３の出射端の移動軌跡が
円弧状になるように、光ファイバ３を移動させるように
しても良い。図３では、従来の落射照明における光ファ
イバ３に比べ、エヴァネッセント照明における光ファイ
バ３の位置が集光レンズ１４側に大きくずれているが、
これは従来の落射照明とエヴァネッセント照明との違い
を明確にするためで、実際にはわずかなずれ量である。
光ファイバ３の出射端面の移動は、ファイバ位置調整つ
まみ５を操作して行う。なお、図１では調整つまみの数
は１しか示されていないが、複数の調整つまみを設けて
調整するようにしても構わない。

【００２０】ファイバ位置調整つまみ５を操作して光フ
ァイバ３の出射端を光軸上から光軸外にずらすと、対物
レンズ７に入射する光束の角度が変化する。対物レンズ
７から射出されるレーザ光は従来の落射照明と同じよう
に平行光束のままであるが、光軸１６に対して傾いて射
出する。対物レンズ７から射出される光束の角度は、光
ファイバ３の移動に伴って変化していく。

【００２１】前述のように、エヴァネッセント照明は全
反射を利用するものである。ここで、カバーガラス１７
の屈折率をｎ₁、試料側の屈折率をｎ₂とすると、光軸１
６を基準にしたときの対物レンズ７から射出される光束
の角度θがsin^-1（ｎ₂／ｎ₁）よりも小さい場合、対物
レンズ７から射出される光束はカバーガラス１７及び試
料８を通過していく。ところが、角度θがsin^-1（ｎ₂／
ｎ₁）に等しくなる（あるいはそれ以上になる）と、カ
バーガラス１７及び試料８（あるいは標本を保持する培
養液や水）の境界で全反射が生じる。

【００２２】そのため、ほとんどのレーザ光は試料８に
達しなくなるが、ごく一部のレーザ光はカバーガラス１
７と試料８の境界を超えて試料８側に達する（試料８側
へにじみ出す）。この光がエヴァネッセント光（エヴァ
ネッセント場）で、試料８側へにじみ出す光軸方向の量
は照明光の波長程度である。このように、エヴァネッセ
ント照明では、試料の光軸方向の照明範囲が波長程度と
非常に狭いため、境界付近の標本の情報（蛍光）のみを
高感度で検出することができる。

【００２３】なお、本実施例の対物レンズ７は、対物レ
ンズ７とカバーガラス１７との間にイマージョンオイル
を満たして使用する液浸対物レンズであって、開口数は
１．４である。また、カバーガラス１７の屈折率は１．
５２で、イマージョンオイルの屈折率は１．５２であ
る。したがって、カバーガラス１７とイマージョンオイ
ルとの間で屈折はほとんど生じない。

【００２４】以上述べたように、本実施例では光源から
射出されたレーザ光を光ファイバで顕微鏡に導くように
構成しているため、顕微鏡に対して光源を自由に配置す
ることができ、レイアウトの自由度が高い。また、光源
と顕微鏡の間に反射ミラーやリレーレンズなどの光学素
子を配置する従来の構成では、顕微鏡までレーザ光を導
くためにレーザ光を見ながらこれらの光学素子の配置位
置や傾きを調整しなければならないが、本実施例のよう
に光ファイバを用いるとレーザを見ながら調整する必要
はなくなるので安全面で有効である。また、これらの光
学素子を保持したり調整したりする機構が不要になるほ
か、光学素子を埃などから隔離するための防塵部材（カ
バー）など必要がないので装置を小型化ができる。ま
た、調整はアダプタに設けられた１ヶ所だけで行えば良
いので調整が容易に行える。

【００２５】（第２実施例）第２実施例を図５に示す。
図５も落射照明投光管６内に設けられた照明光学系の主
要部を示したもので、第１実施例とは異なる光学配置を
示している。光ファイバ３から射出されたレーザ光を試
料８に照射する照射光学系２０は、試料側に配置された
対物レンズ７と光ファイバ３側に配置された集光レンズ
系１９で構成されている。本実施例においても、簡単の
ためにダイクロイックミラー９は省略し、光ファイバ３
から対物レンズ７まで直線的に表示している。

【００２６】集光レンズ系１９は複数のレンズで構成さ
れ、対物レンズ７の後側焦点位置Ｆ _Bの位置と光ファイ
バ３の出射端が共役になるように配置されている。した
がって、破線で示す位置に光ファイバ３がある場合は、
光ファイバ３から射出したレーザ光は対物レンズ７の後
側焦点位置Ｆ_Bに一旦集光した後に対物レンズ７に入射
し、光軸１６に平行なレーザ光束となって対物レンズ７
から射出されるので、ケーラー照明となる。一方、エヴ
ァネッセント照明を行う場合は、実線で示すように光フ
ァイバ３の出射端面が光軸１６から離れた位置に移動す
る。

【００２７】本実施例では、集光レンズ系１９は片側テ
レセントリック光学系であって、対物レンズ７側に対し
てテレセントリックになっている。したがって、光束光
ファイバ３から射出された光束のうち中心光線（主光
線）２１は、集光レンズ系１９に入射する時は光軸１６
に対して非平行になっているが、集光レンズ系１９から
射出する際には光軸１６と平行になっている。また、光
ファイバ３から射出された光束のうち周辺光線２２、２
３は、それぞれ集光レンズ系１９から射出する際には対
物レンズの後側焦点位置Ｆ_Bで交わる収斂光線となる。

【００２８】この結果、カバーガラス１７と標本８の境
界に照射される光束の範囲（照明範囲）Ｄは略円形にな
る。このように本実施例では、光ファイバ３から射出し
たレーザ光を全て利用することができるため、照明効率
の高い照明が行える。

【００２９】（第３実施例）第３実施例を図６に示す。
図６も落射照明投光管６内に設けられた照明光学系の主
要部を示す図ある。光ファイバ３から射出されたレーザ
光を試料８に照射する照射光学系は、試料側に配置され
た対物レンズ７と光ファイバ３側に配置された集光レン
ズ系２４で構成されている。本実施例においても、簡単
のためにダイクロイックミラー９は省略し、光ファイバ
３から対物レンズ７まで直線的に表示している。

【００３０】第２実施例と同様に、集光レンズ系２４は
複数のレンズで構成され、対物レンズ７の後側焦点位置
Ｆ_Bの位置と光ファイバ３の出射端が共役になるように
配置されている。したがって、破線で示す位置に光ファ
イバ３がある場合は、光ファイバ３から射出したレーザ
光は対物レンズ７の後側焦点位置Ｆ_Bに一旦集光した後
に対物レンズ７に入射し、光軸１６に平行なレーザ光束
となって対物レンズ７から射出されるので、ケーラー照
明となる。一方、エヴァネッセント照明を行う場合は実
線で示すように、光ファイバ３の出射端面が光軸１６上
の位置から光軸１６以外の位置に移動する。

【００３１】本実施例では、集光レンズ系２４は両側テ
レセントリック光学系になっている。したがって、光フ
ァイバ３から射出された光束のうち中心光線（主光線）
２６は、集光レンズ系２４に入射する際も射出する際
も、主光線２６は光軸１６と平行になっている。また、
光ファイバ３から射出された光束のうち周辺光線は、そ
れぞれ集光レンズ系２４から射出する際には対物レンズ
の後側焦点位置Ｆ_Bで交わる収斂光線となる。

【００３２】この結果、第２実施例と同様にカバーガラ
ス１７と標本８の境界に照射される光束の範囲（照明範
囲）Ｄは略円形になる。よって、光ファイバ３から射出
したレーザ光を全て利用することができるため、照明効
率の高い照明が行える。また、本実施例の場合、光ファ
イバ３の移動は光軸に垂直な面内のみで良く、移動の際
に光ファイバ３の出射端面を光軸１６に対して傾ける必
要もない。したがって、第１実施例や第２実施例に比べ
て、光ファイバ３の位置を調整する調整機構を簡略化す
ることができ、操作性が向上する。

【００３３】なお、図７は集光レンズ系２４の具体例で
あって、２枚の正レンズ２７、２８で集光レンズ系２４
を構成したものである。光ファイバ３の出射端が正レン
ズ２７の前側焦点面に配置され、正レンズ２８後側焦点
面に対物レンズ７の後側焦点位置Ｆ_Bが一致する構成と
なっている。図７では２枚のレンズで集光レンズ系が構
成できるので、コスト的に有効である。

【００３４】（第４実施例）第４実施例を図８に示す。
図８も落射照明投光管６内に設けられた照明光学系の主
要部を示す図である。光ファイバ３から射出されたレー
ザ光を試料８に照射する照射光学系２５は、試料側に配
置された対物レンズ７’と光ファイバ３側に配置された
集光レンズ系２４で構成されている。本実施例において
も、簡単のためにダイクロイックミラー９は省略し、光
ファイバ３から対物レンズ７まで直線的に表示してい
る。

【００３５】本実施例では、第３実施例の対物レンズ７
の代わりに、別の対物レンズ７’が用いられた場合の様
子を示すものである。図７と同様に、集光レンズ系２５
は２枚の正レンズ２７、２８で構成され、対物レンズ７
の後側焦点位置Ｆ_Bが位置と光ファイバ３の出射端が共
役になるように配置されている。

【００３６】対物レンズ７’は第３実施例の対物レンズ
７と異なる後側焦点位置Ｆ_B’を有している。しがっ
て、対物レンズ７の代わりに対物レンズ７’が用いられ
た場合、集光レンズ系２４に対して後側焦点位置がΔmm
ずれることになる。この場合、主光線２６と周辺光線２
９、３０は対物レンズ７’を射出する際に平行とはなら
ない。そのため、一部の光線が全反射されなくなってし
まう。その結果、カバーガラス１７と標本８の境界に照
射される光束の範囲（照明範囲）Ｄは略円形にならず、
観察に必要な範囲を効率よく照明できなくなる。

【００３７】そこで本実施例では、集光レンズ系２４を
光軸方向に移動する移動機構を備えることによって、対
物レンズの交換に伴って生じる後側焦点位置の変化に応
じて集光レンズ系２４を光軸方向に移動させるようにし
ている。これによって、使用する対物レンズの後側焦点
位置が異なっても、光ファイバ３から射出したレーザ光
を常に後側焦点位置に集光させることができる。

【００３８】なお、集光レンズ系２４の移動に合わせて
光ファイバ３も光軸方向に移動させても良い。この場
合、光ファイバ３の出射端面が集光レンズ系２４の前側
焦点位置に一致するように光ファイバ３を移動させるこ
とが望ましい。

【００３９】また、集光レンズ系２４を構成するレンズ
２７とレンズ２８を一体に移動させず、個別に移動させ
ることもできる。レンズ２７とレンズ２８の個々の移動
量を異ならせた場合、集光レンズ系２４のテレセントリ
ック性が失われることになる。しかしながら、第１実施
例のように、光ファイバ３の出射端面と対物レンズの後
側焦点位置が共役になるようにレンズ２７、２８あるい
は更に光ファイバ３を移動させれば、エヴァネッセント
照明を行うことができる。

【００４０】なお、図８では、レンズ２７、２８及び光
ファイバ３の移動量はいずれもΔとなっているが、上述
のように必ずしも同じ量移動させなければならないわけ
ではない。

【００４１】以上説明したように、本実施例において
も、同じ移動量が同じから射出したレーザ光を全て利用
することができるため、照明効率の高い照明が行える。
また、本実施例の場合、光ファイバの移動は光軸に垂直
な面内のみで良く、移動の際に光ファイバ３の出射端面
を円弧状に移動させる必要もない。したがって、第１実
施例や第２実施例に比べて、光ファイバ３の位置を調整
する調整機構を簡略化することができ、操作性が向上す
る。

【００４２】（第５実施例）第５実施例を図９に示す。
本実施例は第１実施例の変形例であって、全体構成を上
方から見た図である。第１実施例と同じ構成については
同じ番号を付し説明は省略する。本実施例では、倒立型
顕微鏡３１に設けてある落射照明投光管６の一端に、ア
ダプタ３２が接続されている。このアダプタ３２は内部
に光分割素子３３を備えており、２つの方向から入射す
る光を一つの光路に合成する機能を有する。

【００４３】そのため、アダプタ３２の一方の入射端に
第１実施例のアダプタ４を接続し、もう一方の入射端に
落射照明で用いられる水銀ランプを接続すると、光源１
からのレーザ光によるエヴァネッセント照明と水銀ラン
プよる従来の落射照明とが行える。したがって、複数の
蛍光色素を用いた試料を観察する場合や試料の位置を探
す場合には水銀ランプよる従来の落射照明を行い、試料
を高感度で観察する場合にはエヴァネッセント照明によ
る照明を行うというように、目的に応じて照明方法を切
換えることができるので操作性や利便性が向上する。

【００４４】なお、本実施例においても、光ファイバ３
の射出端面を対物レンズ７の後側焦点位置に投影する光
学系が落射照明投光管６内に設けられている。ただし、
本実施例のように従来の落射照明で用いられる水銀ラン
プも使用する場合、従来の落射照明性能を維持する観点
からすると、落射投光管６として従来の蛍光顕微鏡で用
いられる落射照明投光管を用いることが良いこともあ
る。この場合、従来の落射照明投光管の光学系を利用す
るかあるいは更に光学系を追加して、光ファイバ３の射
出端面を対物レンズ７の後側焦点位置に投影できるよう
に構成すれば良い。

【００４５】また、光分割素子３３としては、ミラー、
ハーフミラー、ダイクロイックミラーなどがある。光分
割素子３３としてミラーを用いた場合は、ミラーを光路
中に挿脱することによってエヴァネッセント照明と従来
の落射照明を切換えることができる。この場合、いずれ
の照明においても光量損失がない。また、光分割素子３
３としてハーフミラーを用いた場合は、ハーフミラーを
光路中に挿脱する必要がなくなるので装置を簡素化でき
る。ただし、光量損失が生じる。また、光分割素子３３
としてダイクロイックミラーを用いた場合は、光量損失
はほとんど生じない。

【００４６】また、光源１とは別の波長のレーザ光を射
出する光源、レーザ光導入機構、光ファイバ、アダプ
タ、ファイバ位置調整つまみを別に１セット用意し、水
銀ランプ３４の代わりにアダプタを介してアダプタ３２
に取り付けることもできる。この場合、複数の異なる波
長によるエヴァネッセント照明が可能となる。

【００４７】（第６実施例）第６実施例を図１０に示
す。第１実施例と同じ構成については同じ番号を付し説
明は省略する。図１０は本発明の照明光学系を備えた正
立型の蛍光顕微鏡である。図１０において１は光源、２
はレーザ光導入機構、３は光ファイバ、４はアダプタ、
５はファイバ位置調整つまみ、６は落射照明投光管、７
は対物レンズ、８は試料、９はダイクロイックミラー、
１０は吸収フィルタ、３５は顕微鏡本体、１２は観察鏡
筒である。

【００４８】本実施例では、光ファイバ３としてシング
ルモードファイバを用いている。シングルモードファイ
バを用いると光ファイバ３の出射端面の大きさが小さく
なるため、対物レンズ７の後側焦点位置に投影される光
ファイバ３の出射端面の像の大きさも小さくすることが
できる。この場合、従来の落射照明となる範囲に比べて
エヴァネッセント照明となる範囲は極端に小さくなる
が、その範囲内に確実に光ファイバの投影像を移動させ
ることができ、従来の落射照明との切換えが容易にな
る。

【００４９】なお、本実施例にかぎらず、第１実施例乃
至第５実施例の光ファイバとしてシングルモードファイ
バを用いても構わない。以上、各実施例について説明し
たが、本発明には以下のような特徴も含まれる。

【００５０】（１）レーザ光源と、前記レーザ光源を発
した光を光ファイバへ導入する導入光学系と、前記光フ
ァイバを出射した光を試料に照射する照射光学系を備
え、該照射光学系は、前記試料側に配置された第１の集
光光学系と前記光ファイバ側任配置された第２の集光光
学系を有し、前記第２の集光光学系は前記第１の集光光
学系の後側焦点位置あるいはその近傍に前記光ファイバ
から射出された光を集光させ、前記光ファイバを前記照
射光学系の光軸に垂直な面内で移動させる移動機構を備
える照明光学系。

【００５１】（２）前記第２の集光光学系は、略片側テ
レセントリック光学系であることを特徴とする（１）に
記載の照明光学系。。（３）前記第２の集光光学系は、略両側テレセントリッ
ク光学系であることを特徴とする（１）または（２）に
記載の照明光学系。

【００５２】（４）前記移動機構は、前記光ファイバを
前記照射光学系の光軸中心に対して略垂直な平面内で移
動させることを特徴とする（３）に記載のレーザー顕微
鏡。（５）前記第２の集光光学系は、二つの正レンズ成分か
らなることを特徴とする（３）に記載の照明光学系。

【００５３】（６）第２の集光光学系を構成するレンズ
成分は、それぞれ前記照射光学系の光軸方向に移動可能
なことを特徴とする（２）または（３）に記載の照明光
学系。

【００５４】（７）導入光学系を構成するレンズ成分
は、前記レーザ光源の射出光軸方向に移動可能なことを
特徴とする（２）または（３）に記載の照明光学系。（８）前記略片側テレセントリック光学系は、前記第１
の集光光学系側がテレセントリックになっている（２）
に記載の照明光学系。

【００５５】（９）レーザ光源と、前記レーザ光源を発
した光を光ファイバへ導入する導入光学系と、前記光フ
ァイバを出射した光を試料に照射する照射光学系を備
え、該照射光学系は、前記試料側に配置された第１の集
光光学系と前記光ファイバ側任配置された第２の集光光
学系を有し、前記第２の集光光学系は前記第１の集光光
学系の後側焦点位置あるいはその近傍に前記光ファイバ
から射出された光を集光させ、前記光ファイバを前記照
射光学系の光軸に垂直な面内で移動させる移動機構を備
え、前記ファイバを前記照射光学系の光軸上に位置させ
た第１の照明と、前記ファイバを前記照射光学系の光軸
から離れて位置させた第２の照明を有する顕微鏡。

【００５６】（１０）前記第２の照明は前記標本近傍で
全反射を生じる（９）記載の顕微鏡。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
十分な照明強度を有するレーザー光を用いながも、装置
全体もコンパクトでありながら、エヴァネッセント照明
と通常の落射照明が容易に切り替え可能な照明光学系及
び顕微鏡を提供することができる。

【００５８】また、照明光学系の一部にテレセントリッ
ク光学系を用いることにより光ファイバからの出射光を
効率よくエヴァネッセント照明として利用することがで
きる。

【００５９】また、前記光ファイバーを光軸中心に対し
て移動させる方向が略垂直面内にすることで、移動機構
が簡略化されるだけでなく、エヴァネッセント照明と通
常の落射照明との切り替え時の操作性を向上することが
できる。

【００６０】また、照明光学系の少なくとも一部を光軸
方向に移動させることにより、後側焦点位置が異なる対
物レンズを用いた場合でも、光ファイバを出射した光を
前記対物レンズの略後側焦点位置付近に集光させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の照明光学系を備えた倒立
型の蛍光顕微鏡の構成を示す図。

【図２】レーザ光導入機構を示す図。

【図３】第１実施例の照明光学系の主要部を示す図であ
って、ケーラー照明の場合の構成。

【図４】第１実施例の照明光学系の主要部を示す図であ
って、エヴァネッセント照明の場合の構成。

【図５】照明光学系の主要部を示す第２実施例を示す
図。

【図６】照明光学系の主要部を示す第３実施例を示す
図。

【図７】照明光学系の主要部を示す第３実施例を示す図
であって、具体的なレンズ構成の一例。

【図８】照明光学系の主要部を示す第４実施例を示す
図。

【図９】第５実施例の構成を示す図であって、第１実施
例の変形例を示す図。

【図１０】本発明の照明光学系を備えた正立型の蛍光顕
微鏡の構成を示す図。

【図１１】従来の落射照明を示す図。

【図１２】エヴァネッセント照明を示す図。

【符号の説明】

１光源２レーザ光導入機構３光ファイバ４、３２アダプタ５ファイバ位置調整つまみ６落射照明投光管７対物レンズ８試料９ダイクロイックミラー１０吸収フィルタ１１、３５顕微鏡本体１２観察鏡筒１３レンズ（導入光学系）１４集光レンズ１５、２０、２５照射光学系１６光軸１７カバーガラス１８、２１、２６光束の中心光線（主光線）１９、２４集光レンズ系２２、２３、２９、３０周辺光線２７、２８正レンズ３１倒立型顕微鏡３３光分割素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光源と、前記レーザ光源を発した
光を光ファイバへ導入する導入光学系と、前記光ファイ
バを出射した光を試料に照射する照射光学系を備え、該
照射光学系は、前記試料側に配置された第１の集光光学
系と前記光ファイバ側に配置された第２の集光光学系を
有し、前記第２の集光光学系は前記第１の集光光学系の
後側焦点位置あるいはその近傍に前記光ファイバから射
出された光を集光させ、前記光ファイバを前記照射光学
系の光軸に垂直な面内で移動させる移動機構を備える照
明光学系。
【請求項２】レーザ光源と、前記レーザ光源を発した
光を光ファイバへ導入する導入光学系と、前記光ファイ
バを出射した光を試料に照射する照射光学系を備え、該
照射光学系は、前記試料側に配置された第１の集光光学
系と前記光ファイバ側任配置された第２の集光光学系を
有し前記第２の集光光学系は前記第１の集光光学系の後
側焦点位置あるいはその近傍に前記光ファイバから射出
された光を集光させ、前記光ファイバを前記照射光学系
の光軸に垂直な面内で移動させる移動機構を備え、前記
ファイバを前記照射光学系の光軸上に位置させた第１の
照明と、前記ファイバを前記照射光学系の光軸から離れ
て位置させた第２の照明を有する顕微鏡。