JP2002169097A

JP2002169097A - 顕微鏡

Info

Publication number: JP2002169097A
Application number: JP2001287411A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Tamura; 恵祐田村; Yasushi Aono; 寧青野
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2002-06-14

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ光を用いて試料を操作するアプリケー
ションにおいて、安定した試料操作を実現できるととも
に、操作性に優れた顕微鏡を提供する。【解決手段】試料１の下側に配置された対物レンズ２
を介して落射蛍光装置２２より発生される励起光を試料
１に照射するとともに、対物レンズ２を介してレーザ光
源より発生されるレーザ光を試料１に照射し、さらに試
料１に照射されるレーザ光を試料１に集光させる結像レ
ンズ１１を筒状の可動部材１８に保持し、この可動部材
１８により結像レンズ１１をレーザ光の光軸方向に移動
してレーザ光を対物レンズ２に最適な位置に集光させ
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、レーザ光を用いて
試料操作しながら同時観察を可能にした顕微鏡に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ光を用いて試料を操作しな
がら同時観察するようなアプリケーションとして、特開
平８−２３４１１０号公報に開示される光ピンセットを
用いたものや、紫外レーザを使用して特定の細胞を殺
し、その細胞の機能を調べるようなレーザ殺傷（Ｌａｓ
ｅｒＫｉｌｌｉｎｇ）やレーザを照射して細胞の温度
を上げて遺伝子の発現を調べるレーザ吸収（Ｌａｓｅｒ
Ａｂｌａｔｉｏｎ）などが知られている。

【０００３】ところで、このようなアプリケーションで
は、レーザ光を使用することで、レーザ光を試料に照射
しながら、同時に落射蛍光観察法などを用いて細胞の現
象をテレビカメラで撮像するようにしており、一例とし
て、特開平８−２３４１１０号公報に開示されるように
観察光路内に試料からの観察光を結像するリレーレンズ
とともに光学素子を配置し、観察像をテレビカメラ側に
偏向するものが考えられている。

【０００４】また、このような公報中の記載の他に、レ
ーザ光を試料へ偏向させるために光路中にダイクロイッ
クミラーを配置することや、特開平６−１６７６５４号
公報に開示されるように顕微鏡の落射照明系を利用して
レーザ光を入力することも知られており、さらに、特開
平８−２３４１１０号公報には、レーザ光を試料に導
き、試料からの蛍光を観察光学系に導く波長分別手段を
設けるようなことも知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
レーザ光を用いて試料の操作を行いながら同時観察を可
能にするアプリケーションでは、対物レンズの焦点位置
に正確にレーザ光を集光させることが試料を操作する上
で重要であるが、従来のものには、このようなことが考
慮されておらず、このため、異なる焦点位置を有する対
物レンズが用いられると、対物レンズに最適な位置にレ
ーザ光を集光することができず、安定した試料操作がで
きないという問題があった。

【０００６】また、光路中に挿入されるダイクロイック
ミラーなどの光学素子は、決められたレーザ光や励起波
長に対応して用いられるため、異なるレーザ光や励起波
長を用いる場合、これら光学素子の交換に時間がかか
り、顕微鏡操作が面倒になるという問題もあった。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、レーザ光を用いて試料を操作するアプリケーション
において、安定した試料操作を実現できるとともに、操
作性に優れた顕微鏡を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
試料の像を拡大する対物レンズと、前記対物レンズを介
して試料に照明される励起光を発生する第１の光源と、
前記対物レンズを介して前記試料に照明されるレーザ光
を発生する第２の光源と、前記レーザ光を前記対物レン
ズを介して前記試料に集光させるためのレーザ用結像レ
ンズと、前記レーザ用結像レンズを前記レーザ光の光軸
方向に移動可能に保持し、前記レーザ光を前記対物レン
ズに最適な位置に集光させるレンズ保持手段とを具備し
たことを特徴としている。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、さらに、前記対物レンズが前記試料の下側
に配置されており、前記対物レンズの光軸に沿った観察
光路上に配置されて前記第１の光源からの励起光を前記
試料に向けて導くとともに前記試料からの観察光を透過
する第１の光学素子と、この第１の光学素子を透過した
前記観察光路上に配置されて前記第２の光源からのレー
ザ光を前記試料に向けて導くとともに前記試料からの観
察光を透過する第２の光学素子と、この第２の光学素子
を透過した観察光を撮像光路に導く第３の光学素子と、
これら第２および第３の光学素子が設けられ、これら第
２および第３の光学素子を前記観察光路上より同時に退
避可能にする移動手段とを具備し、前記レーザ用結像レ
ンズは前記第２の光源と前記第２の光学素子の間に配置
されたことを特徴としている。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記第３の光学素子は１００％反射プリズ
ムからなり、前記移動手段は前記第２の光学素子に加え
て前記第３の光学素子と１００％透過プリズムとを保持
して当該移動手段の移動によって両者を選択的に前記観
察光路上に切換えるものであり、前記観察光路は、前記
１００％透過プリズムを透過した後反射手段によって反
射されて接眼鏡筒に導かれるものであり、前記移動手段
において前記１００％反射プリズムと前記１００％透過
プリズムとの間の距離Ｙを前記観察光路がとる最大の光
束径Ｘの半分より大きな距離に設定したことを特徴とし
ている。

【００１１】請求項４記載の発明は、試料の像を拡大す
る対物レンズと、前記対物レンズの光軸に沿って前記試
料より離れる方向に順次配置された第１の偏向光学素
子、第２の偏向光学素子、第１の結像レンズ、第３の偏
向光学素子と、前記第１の偏向光学素子および前記対物
レンズを介して前記試料に照射される励起光を発生する
光源と、前記第３の偏向光学素子から前記第１の結像レ
ンズを介して結像される前記試料の像を撮像する第１の
撮像手段と、前記第２の偏向光学素子の偏向光路に配置
された第２の結像レンズと、前記第２の偏向光学素子か
ら前記第２の結像レンズを介して結像される前記試料の
像を撮像する第２の撮像手段と、前記第２の偏向光学素
子が設けられ、該第２の偏向光学素子を前記第２の結像
レンズの光軸方向に移動可能にするとともに、前記対物
レンズの光軸上より退避可能にする移動手段とを具備し
たことを特徴としている。

【００１２】この結果、本発明によれば、異なる後側焦
点位置を有する対物レンズが取り付けられた場合でも、
レーザ用結像レンズを移動させるだけで、このときの対
物レンズに最適な位置にレーザ光を集光させることがで
きる。

【００１３】また、本発明によれば、第２および第３の
光学素子を前記観察光路上より同時に退避させることに
より、レーザ光によって観察者側に漏れる可能性をなく
すことができ、また、第２および第３の光学素子の交換
操作も容易に行うことができる。

【００１４】さらに、本発明によれば、１００％反射プ
リズムから１００％透過プリズムへの切換え途中で、レ
ーザ光が１００％透過プリズムに入射することがなくな
り、観察者の安全性を向上することができる。

【００１５】さらにまた、本発明によれば、１励起２波
長同時測定アプリケーションにおいても、ダイクロイッ
クミラーによる２重像をなくし、さらには、結像レンズ
による周辺光量不足を最低限に抑えることができる。

【００１６】

【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。

【００１７】（第１の実施の形態）図１は、本発明が適
用される倒立顕微鏡の概略構成を示している。図におい
て、１は試料で、この試料１の下方には、対物レンズ２
が配置されている。また、対物レンズ２の下方には、蛍
光観察の励起光を発生する落射蛍光装置２２が配置され
ている。この落射蛍光装置２２は、倒立顕微鏡本体２４
に対して着脱可能に配置されるもので、落射蛍光観察用
の光源３（例えば、水銀ランプまたはキセノンラン
プ）、コレクタレンズ４、視野絞り５、投影レンズ６、
励起フィルタ７、ダイクロイックミラー８を有してい
る。また、励起フィルタ７およびダイクロイックミラー
８は、共通のキューブ２３内に設けられており、落射蛍
光装置２２に対して着脱可能になっている。

【００１８】倒立顕微鏡本体２４は、ダイクロイックミ
ラー１２、結像レンズ１３、１００％反射プリズム１
４、吸収フィルタ１５、ミラー１６、レンズ系１７を有
し、対物レンズ２よりダイクロイックミラー８を介して
倒立顕微鏡本体２４内部に取り込んだ試料１からの観察
光をダイクロイックミラー１２、吸収フィルタ１５、結
像レンズ１３を透過して、１００％反射プリズム１４に
入射するようにしている。この場合、１００％反射プリ
ズム１４は、倒立顕微鏡本体２４内部において、紙面と
垂直方向に移動し観察光の光路Ｏ上に対し挿脱可能にな
っており、１００％反射プリズム１４が光路Ｏ上に位置
している状態では、１００％反射プリズム１４に入射さ
れる観察光を横方向に偏向して撮影光路に導いてテレビ
カメラ２１により撮像可能にしている。テレビカメラ２
１は、倒立顕微鏡本体２４に取り付けられている。ま
た、１００％反射プリズム１４が光路Ｏ上から外れた状
態では、観察光は、ミラー１６で反射され、レンズ系１
７を通過して肉眼により観察可能にしている。

【００１９】一方、倒立顕微鏡本体２４には、落射蛍光
装置２２と平行にレーザ入力手段２５が配置されてい
る。このレーザ入力手段２５は、試料１を操作するため
のレーザ光を発生するもので、レーザ光源９、レーザ光
の光束を広げるビームエクスパンダレンズ１０、レーザ
用結像レンズ１１を有し、レーザ光源９からのレーザ光
をビームエクスパンダレンズ１０、レーザ用結像レンズ
１１を介してダイクロイックミラー１２で上方に反射さ
せ、ダイクロイックミラー８、対物レンズ２を透過して
試料１に照射させるようにしている。

【００２０】この場合、レーザ用結像レンズ１１は、レ
ンズ保持手段である筒状の可動部材１８に保持され、こ
の可動部材１８は、筒状の固定部材１９の中空部に沿っ
て移動可能になっている。そして、可動部材１８には、
取っ手２０が設けられ、この取っ手２０を持って可動部
材１８全体を移動操作することで、レーザ用結像レンズ
１１をレーザ光の光軸方向に移動できるようになってい
る。ここで、固定部材１９は、図示しないビスなどで顕
微鏡本体２４に着脱可能に設けられている。

【００２１】なお、本実施の形態では、落射観察法にＢ
励起法を用い、レーザ光源９の波長を３４０ｎｍとして
いる。励起フィルタ７は、波長が４７０−４９０ｎｍの
光を透過し、ダイクロイックミラー８は、３４０ｎｍ±
１０ｎｍ程度の波長と５００ｎｍを超える光を透過する
特性を有している。また、ダイクロイックミラー１２
は、３４０ｎｍ±１０ｎｍ程度の波長を反射する特性を
有し、吸収フィルタ１５は、５１５ｎｍ以上の光を透過
する特性を有している。

【００２２】このような構成において、光源３から発生
される励起光は、コレクタレンズ４、視野絞り５、投影
レンズ６、励起フィルタ７を透過される。この場合、励
起フィルタ７を透過される光は、その光学特性によって
４７０−４９０ｎｍの波長の励起光となり、ダイクロイ
ックミラー８に入射する。ダイクロイックミラー８で
は、その光学特性により励起光を対物レンズ２の方向に
反射させ、対物レンズ２を透過して試料１に照射する。

【００２３】試料１面からの観察光は、対物レンズ２を
通過し、ダイクロイックミラー８に入射し、ダイクロイ
ックミラー８の光学特性により５００ｎｍ以上の観察光
が透過し、倒立顕微鏡本体２４内部のダイクロイックミ
ラー１２に入射される。すると、ダイクロイックミラー
１２の光学特性から５００ｎｍ以上の観察光が透過し、
吸収フィルタ１５の光学特性により５１５ｎｍ以上の観
察光が透過して、結像レンズ１３で観察光の像が形成さ
れ、１００％反射プリズム１４に入射される。

【００２４】そして、１００％反射プリズム１４に入射
された観察光は、横方向に偏向され、テレビカメラ２１
に入射して撮像され、図示しないモニタに観察像として
表示される。この場合、１００％反射プリズム１４が光
路Ｏ上から外された状態では、結像レンズ１３を透過し
た観察光は、ミラー１６で反射され、レンズ系１７を通
過して肉眼により観察される。

【００２５】一方、レーザ光源９よりレーザ光が発生さ
れると、ビームエクスパンダレンズ１０により光束を広
げられ、顕微鏡本体２４内に導かれ、レーザ用結像レン
ズ１１を介してダイクロイックミラー１２に入射し、ダ
イクロイックミラー１２の光学特性により上方に反射さ
れ、対物レンズ２を透過して試料１に照射される。これ
により、レーザ光源９からのレーザ光により試料１が操
作される。

【００２６】この場合、レーザ用結像レンズ１１を保持
する可動部材１８は、固定部材１９の中空部に沿って移
動可能になっており、この可動部材１８を顕微鏡外部か
ら取っ手２０を持って移動させるだけで、レーザ用結像
レンズ１１をレーザ光の光軸方向に移動できるので、仮
に、異なる後側焦点位置を有する対物レンズ２が取り付
けられた場合でも、可動部材１８とともにレーザ用結像
レンズ１１を移動させるだけで、このときの対物レンズ
２に最適な位置にレーザ光を集光させることができるよ
うになり、安定した試料操作を行うことができる。ま
た、可動部材１８を有する固定部材１９は、図示しない
ビスなどで顕微鏡本体２４に着脱可能に設けられている
ので、既設の顕微鏡に対してもこれら可動部材１８を有
する固定部材１９を取り付けることにより、顕微鏡シス
テムのアップグレードを図ることができる。

【００２７】ここで、落射蛍光観察用のＢ励起観察のダ
イクロイックミラーの波長に比べてレーザ光の波長が高
い場合（例えばレーザ光が固体ダイオードレーザの８５
０ｎｍの波長の場合）ダイクロイックミラー８は、通常
のＢ励起用のものを使用することができる。また、この
実施の形態では、Ｂ励起観察に限定されるものでなく、
落射蛍光観察の励起波長とレーザ波長がある程度離れて
いれば、ダイクロイックミラー８の特性を考慮すること
により、あらゆるアプリケーションに対応できる。さら
に、レーザ光を使用するアプリケーションで、落射蛍光
観察を使用せずに、図示しない通常の透過照明観察（明
視野、暗視野、ＤＩＣ、偏光など）を行うときは、落射
蛍光装置２２は、不要になるが、倒立顕微鏡本体２４
は、何らの支障もなくレーザアプリケーションを行うこ
とができ、さらに倒立顕微鏡本体２４は、レーザアプリ
ケーションと落射蛍光装置２２あるいは透過照明装置の
どちらとも組み合わせが可能である。

【００２８】（第２の実施の形態）図２は、本発明の第
２の実施の形態の要部の概略構成を示すもので、基本的
な光学系は、図１と同様なので、同図を援用するものと
する。

【００２９】図において、１０１は移動手段であるスラ
イダーで、このスライダー１０１には、１００％反射プ
リズム１４と１００％透過プリズム１０２（図示せず）
が紙面と垂直方向に並べて配置されている。また、スラ
イダー１０１には、スライド平行アリ１０１ａが設けら
れ、外部からの操作によりアリ１０１ａに沿って紙面に
対して垂直方向に移動されることで、観察光路Ｏ上に１
００％反射プリズム１４または１００％透過プリズム１
０２を選択的に位置させることを可能にしている。

【００３０】スライダー１０１には、ねじ部１０３を介
して直立部材１０４が設けられている。この直立部材１
０４の先端部には、１００％反射プリズム１４上方に位
置するダイクロイックミラー１２と吸収フィルタ１５を
一体に固定した固定部材１０５が設けられている。この
場合、これらダイクロイックミラー１２と吸収フィルタ
１５は、図示しない板ばねなどにより固定部材１０５に
対して着脱可能になっている。

【００３１】これにより、１００％反射プリズム１４、
１００％透過プリズム１０２、ダイクロイックミラー１
２および吸収フィルタ１５からなるユニットは、スライ
ダー１０１とともに、移動されるとともに、顕微鏡本体
２４に対して着脱可能になっている。

【００３２】なお、吸収フィルタ１５と１００％反射プ
リズム１４との間に配置される結像レンズ１３は、顕微
鏡本体２４内部の固定部材１０７に固定されている。

【００３３】このような第２の実施の形態の構成とする
と、試料１の操作用レーザを使用する際は、スライダー
１０１を操作して１００％反射プリズム１４を観察光路
Ｏ上に位置させると同時に、ダイクロイックミラー１２
と吸収フィルタ１５を観察光路上に位置させるようにな
るので、１００％反射プリズム１４を観察光路Ｏ中に挿
入するのに連動してレーザが試料１の方向に反射するこ
とができ、同時に、吸収フィルタ１５を透過された観察
光は、結像レンズ１３を通って１００％反射プリズム１
４に入射され、該１００％反射プリズム１４にて反射さ
れた観察光をテレビカメラ２１で撮像することができ
る。

【００３４】また、観察者が試料１を目視観察する際
は、スライダー１０１を操作して１００％透過プリズム
１０２を観察光路上に位置させると、その操作に連動し
て１００％反射プリズム１４を始め、ダイクロイックミ
ラー１２と吸収フィルタ１５が観察光路Ｏから取り除か
れる。これにより、スライダー１０１を操作するだけ
で、操作用レーザの使用と目視観察とを容易に切換える
ことができる。

【００３５】これにより、第１の実施の形態での効果に
加えて、１００％反射プリズム１４を含むダイクロイッ
クミラー１２や吸収フィルタ１５が顕微鏡本体２４に対
して着脱可能な構造になっているので、異なるレーザや
励起波長を用いたときに、これらダイクロイックミラー
１２と吸収フィルタ１５の交換を容易に行うことができ
る。

【００３６】さらに、スライダー１０１に光センサを設
けて、１００％反射プリズム１４が光路に挿入されたと
きだけ開くようなシャッタをレーザ光源９からのレーザ
光の光路に挿入することも可能である。

【００３７】（第３の実施の形態）図３は、本発明の第
３の実施の形態の要部の概略構成を示すもので、図１の
１００％反射プリズム１４の部分を図中矢印Ａの方向か
ら見たところの図を示している。基本的な光学系は、図
１と同様なので、同図を援用するものとする。

【００３８】この場合、スライダー１０１には、１００
％反射プリズム１４と１００％透過プリズム１０２が並
べて設けられている。

【００３９】また、スライダー１０１には、顕微鏡本体
２４の外部からスライダー１０１をスライド操作させる
ための操作部材１０６が固定されていて、この操作部材
１０６を左右方向に移動させることにより第２の実施の
形態と同じように１００％反射プリズム１４または１０
０％透過プリズム１０２を光路上に選択的に位置させる
ことを可能にしている。

【００４０】ここで、１００％反射プリズム１４と１０
０％透過プリズム１０２との間の距離をＹとし、この距
離Ｙを観察光路がとる最大の光束径Ｘの半分より大きな
距離（Ｙ＞（１／２）＊Ｘ）に設定している。なお、ス
ライダー１０１には、１００％反射プリズム１４と１０
０％透過プリズム１０２との間で光が透過しないように
穴などは設けられていないものとする。

【００４１】このような構成とすると、観察者が試料１
を肉眼観察する場合、操作部材１０６を操作して、スラ
イダー１０１を移動させ、１００％反射プリズム１４に
代わって１００％透過プリズム１０２を観察光路Ｏ上に
位置させるまで、レーザ光がダイクロイックミラー１２
を透過して観察光に含まれることがある。この場合、１
００％反射プリズム１４と１００％透過プリズム１０２
との間の距離Ｙが零であれば、観察光路がとる最大の光
束径Ｘの半分（１／２）＊Ｘの間は、レーザ光が１００
％透過プリズム１０２に入射してしまう可能性がある。
しかし、１００％反射プリズム１４と１００％透過プリ
ズム１０２との間の距離Ｙを観察光路がとる最大の光束
径Ｘの半分より大きな距離（Ｙ＞（１／２）＊Ｘ）に設
定することにより、１００％透過プリズム１０２への切
換え途中で、レーザ光が１００％透過プリズム１０２に
入射することを防止することができる。

【００４２】なお、この第３の実施の形態は、第２の実
施の形態と組み合わせて実施することで、より効果的に
なる。また、本発明は、正立型の顕微鏡にも適用でき
る。

【００４３】(第４の実施の形態)ところで、最近、生物
学のアプリケーションにおいて、蛍光観察法を使った１
励起２波長同時測定による細胞の多機能同時観察が注目
されており、例えば、ＦＲＥＴ(Fluoresoenoe Resonan
ce Enegy Tansfer)や、蛍光観察と赤外波長ＤＩＣ観
察の同時観察などが知られている。

【００４４】これらの観察法では、観察光を２つのカメ
ラで同時検出する必要があり、これには顕微鏡に２つの
カメラを装着する必要がある。

【００４５】特開平０７-０３５９８６号公報は、この
ような考えに基づいたもので、倒立顕微鏡のサイドポー
トと底面ポートの２カ所にそれぞれカメラを取り付ける
ようにしている。しかし、この特開平０７-０３５９８
６号公報のものは、対物レンズから見て結像レンズの先
でダイクロイックミラーにより観察光を２分割するよう
になっているため、結像レンズから出射した光が集束光
であることから、ダイクロイックミラーの表面の反射
と、裏面の多重反射によりサイドポート側に偏向された
光は２重像になり、観察像の解像度が劣化するという問
題があった。

【００４６】そこで、この第４の実施の形態は、上述し
た第１乃至３の実施の形態で述べた考え方を用いること
により、１励起２波長同時測定アプリケーションにおい
ても、ダイクロイックミラーによる２重像をなくし、結
像レンズによる周辺光量不足を最低限に抑えることがで
き、かつ顕微鏡のシステム性(カメラマウントの交換、
ダイクロイックミラーの交換など)を高め、さらには２
波長を同時に測定可能にすることを特徴としている。

【００４７】図４は、本発明の第４の実施の形態が適用
される倒立顕微鏡の概略構成を示すもので、ここでは、
無限遠補正光学系を有する倒立顕微鏡の光学系を中心と
した図を示している。

【００４８】図において、３０はＸＹステージで、この
ＸＹステージ３０には、試料３１が載置されている。Ｘ
Ｙステージ３０の下方には、対物レンズ３２が配置され
ている。また、対物レンズ３２の下方には、蛍光観察の
励起光を発生する落射蛍光装置３３が配置されている。
この落射蛍光装置３３は、倒立顕微鏡本体３８に対して
着脱可能に配置されるもので、落射蛍光観察用の光源３
４（例えば、水銀ランプまたはキセノンランプ）、落射
蛍光照明レンズ群３５、励起フィルタ３６、第１の偏向
光学素子としてのダイクロイックミラー３７を有してい
る。この場合、励起フィルタ３６およびダイクロイック
ミラー３７は、共通のキューブ内に設けられており、落
射蛍光装置３３に対して着脱可能になっている。

【００４９】倒立顕微鏡本体３８は、結像レンズ４０、
第３の偏向光学素子としてのプリズム４１、ミラー４
２、観察系レンズ群４３、接眼レンズ４４を有し、対物
レンズ３２により平行光束となってダイクロイックミラ
ー３７を介して倒立顕微鏡本体３８内部に取り込まれる
試料３１からの観察光を結像レンズ４０を透過して、プ
リズム４１に入射するようにしている。この場合、プリ
ズム４１は、倒立顕微鏡本体３８内部において、観察光
の光路Ｏ上に対し挿脱可能になっており、プリズム４１
が光路Ｏ上に位置している状態では、プリズム４１に入
射される観察光を横方向（倒立顕微鏡本体３８の左側面
側）に偏向し吸収フィルタ４５を介して第１の撮影光路
に導き、結像レンズ４０の結像位置に配置された第１の
撮像手段としてのＣＣＤカメラ４６により撮影可能にし
ている。ＣＣＤカメラ４６は、倒立顕微鏡本体３８に取
り付けられている。また、プリズム４１が光路Ｏ上から
外れた状態では、観察光は、ミラー４２で反射され、観
察系レンズ群４３、接眼レンズ４４を通過して肉眼によ
り観察可能にしている。

【００５０】ダイクロイックミラー３７と結像レンズ４
０の間には、第２の偏向光学素子としてのダイクロイッ
クミラー４７が配置されている。このダイクロイックミ
ラー４７は、倒立顕微鏡本体３８内部において、観察光
の光路Ｏ上に対し挿脱可能になっており、ダイクロイッ
クミラー４７が光路Ｏ上に位置している状態では、ダイ
クロイックミラー４７に入射される観察光を横方向（倒
立顕微鏡本体３８の右側面側）に反射し、結像レンズ４
８、吸収フィルタ４９を介して第２の撮影光路に導き、
結像レンズ４８の結像位置に配置された第２の撮像手段
としてのＣＣＤカメラ５０により撮影可能にしている。
この場合、ＣＣＤカメラ５０は、倒立顕微鏡本体３８に
取り付けられている。この場合、ダイクロイックミラー
４７は、倒立顕微鏡本体３８の右側面から突出して配置
された摘み５１の押し込み、引き出し操作により光路Ｏ
に対し挿脱されるようになっている。

【００５１】なお、図４では、透過観察に必要な透過照
明支柱、ランプハウスおよびコンデンサなどは省略され
ている。

【００５２】図５は、倒立顕微鏡本体３８正面からの横
断面を示したものである。

【００５３】この場合、倒立顕微鏡本体３８のフレーム
３８ａの上部には、蓋部５２が設けられている。この蓋
部５２には、レンズ支持部５３が設けられ、このレンズ
支持部５３に結像レンズ４８が支持されている。また、
蓋部５２には、図６に示すようにミラー支持部５４がネ
ジ５４１により固定されている。このミラー支持部５４
には、アリ溝５４ａが形成され、このアリ溝５４ａに
は、移動手段としてダイクロイックミラー４７を保持し
た保持部材５５がスライド可能に設けられている。この
場合、保持部材５５には、上述した摘み５１が設けら
れ、この摘み５１の押し込み、引き出し操作により保持
部材５５をアリ溝５４ａに沿ってスライド移動させるこ
とで、ダイクロイックミラー４７を図５に示す倒立顕微
鏡本体３８の左右側面方向に実線位置(光路Ｏ上)と破線
位置の間で移動できるようになっている。この場合、保
持部材５５は、図示しない２つのストッパーによってア
リ溝５４ａに沿った移動範囲が規制されている。

【００５４】フレーム３８ａの右側面には、開口部３８
ｂが形成され、この開口部３８ｂには、筒状の固定部材
５６の一方開口端がネジ５７により固定されている。こ
の筒状の固定部材５６は、その中空部に上述した吸収フ
ィルタ４９が設けられるとともに、他方開口端には、図
示しない例えばＣマウントやＦマウントのようなカメラ
マウントを介してＣＣＤカメラ５０が設けられており、
ダイクロイックミラー４７が光路Ｏ上に挿入された状態
で、ダイクロイックミラー４７で反射される観察光を結
像レンズ４８を介して中空部に導入し、吸収フィルタ４
９を通って結像レンズ４８の結像位置に配置されたＣＣ
Ｄカメラ５０により撮影可能にしている。

【００５５】また、フレーム３８ａの左側面にも開口部
３８ｃが形成され、この開口部３８ｃには、筒状の固定
部５８の一方開口端が固定されている。この筒状の固定
部５８は、その中空部に上述した吸収フィルタ４５が設
けられるとともに、他方開口端には、図示しないカメラ
マウントを介してＣＣＤカメラ４６が設けられており、
上述のプリズム４１が光路Ｏ上に挿入されている状態
で、結像レンズ４０を介してプリズム４１で反射される
観察光を中空部に導入し、吸収フィルタ４５を通して結
像レンズ４０の結像位置に配置されたＣＣＤカメラ４６
により撮影可能にしている。なお、上述した吸収フィル
タ４５、４９は、図示しない、例えばスライダー機構な
どよって外部から任意の特性のものに切り換え可能な構
造になっている。

【００５６】図７は、ＣＣＤカメラ４６およびＣＣＤカ
メラ５０を同時にコントロールするための制御回路を示
している。この場合、ＣＣＤカメラ４６およびＣＣＤカ
メラ５０は、それぞれコントロールユニット６１、６２
が接続されている。これらコントロールユニット６１、
６２は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）６３からの指
示によりＣＣＤカメラ４６、５０を各別にコントロール
するようになっている。この場合、ＰＣ６３は、ソフト
ウエァを有するＰＣ本体部６３ａとディスプレイ６３ｂ
を有している。

【００５７】次に、このように構成した実施の形態の作
用について説明する。

【００５８】まず、落射蛍光照明のための光源３４から
発せられた光は、落射蛍光照明レンズ群３５によって最
適に拡大され、励起フィルタ３６を通過し、ダイクロイ
ックミラー３７に励起光が入射する。ここで、システム
性を有する倒立顕微鏡では、ダイクロイックミラー３７
は、簡単な方法で交換(例えば回転ターレット式やスラ
イダー式)可能になっている。

【００５９】ダイクロイックミラー１によって偏向され
た励起光は、対物レンズ３２を通過しＸＹステージ３０
上の試料３１に照射される。試料３１からでた蛍光は、
再び対物レンズ３２を通過し平行光束となってダイクロ
イックミラー３７を透過し、観察光としてダイクロイッ
クミラー４７に入射される。このダイクロイックミラー
４７は、所望のアプリケーションによって決められた分
光特性を有しており、このダイクロイックミラー４７に
よって観察光は、２つの光に分離される。このうち、ダ
イクロイックミラー４７によって倒立顕微鏡本体３８の
右側面側に偏向された光は、結像レンズ４８を通過し集
光され、吸収フィルタ４９で波長が最適化され、ＣＣＤ
カメラ５０の結像面に結像し撮影される。また、ダイク
ロイックミラー４７を透過した観察光は、結像レンズ４
０を通過し集光されプリズム４１によって倒立顕微鏡本
体３８の左側面側に偏向され、吸収フィルタ４５で波長
が最適化され、ＣＣＤカメラ４６の結像面に結像し撮影
される。

【００６０】この状態で、倒立顕微鏡本体３８の右側面
から突出されている摘み５１を押し込み、引き出し操作
すると、図５、図６に示すようにダイクロイックミラー
４７を保持した保持部材５５がミラー支持部５４のアリ
溝５４ａに沿ってスライド移動するので、ダイクロイッ
クミラー４７が光路Ｏに対して挿脱される。

【００６１】この場合、ダイクロイックミラー４７は、
結像レンズ４８の光軸方向に移動され、光路Ｏに対して
挿脱される構成となっているので、結像レンズ４８は、
光路Ｏに近い位置に設置が可能である。また、通常の倒
立顕微鏡では、プリズム４１として、１００％反射プリ
ズムの他に、検鏡者が観察するために１００％透過プリ
ズムが簡単に交換できる構造となっている。例えば、１
００％透過プリズムを用いた場合は、この１００％透過
プリズムを透過した観察光は、ミラー４２によって検鏡
者側に偏向され、観察系レンズ群４３によって像がリレ
ーされ、双眼部を通過し接眼レンズ４４で肉眼により観
察可能となる。勿論、プリズム４１を光路Ｏ上から図示
破線位置に外した場合も、観察光は、ミラー４２で反射
され、観察系レンズ群４３、接眼レンズ４４を通過して
肉眼で観察可能となる。

【００６２】また、一般に、倒立顕微鏡では操作性を向
上させるためＸＹステージ３０では、図示しない操作ハ
ンドルが長いものが用いられるが、今回の場合は、この
ハンドルがＣＣＤカメラ５０を取り付けた筒状の固定部
材５６に干渉する可能性があるので、この固定部材５６
に干渉しない長さをもつハンドルが使用される。

【００６３】一方、ＣＣＤカメラ４６、５０を同時にコ
ントロールするための制御回路では、ＰＣ６３からコン
トロールユニット６１とコントロールユニット６２に信
号Ｔ１が同時に送られる。コントロールユニット６１、
６２は、信号Ｔ１のタイミングで、それぞれに繋がれた
ＣＣＤカメラ４６、５０に、画像を取り込むための命令
信号Ｔ２を送る。すると、これらＣＣＤカメラ４６、５
０は、命令信号Ｔ２のタイミングでそれぞれ画像を取り
込み、それぞれのコントロールユニット６１、６２に画
像信号Ｉ１、Ｉ２を送り、同時に、各コントロールユニ
ット６１、６２は、それぞれ同期してＰＣ６３に画像信
号Ｉ１、Ｉ２を送る。ＰＣ６３側では、これら画像信号
Ｉ１、Ｉ２を取り込み、処理することにより、所望の結
果を算出する。

【００６４】従って、このような構成とすれば、１励起
２波長測定アプリケーションにおいて、対物レンズ３２
を通過し平行光束となった観察光路中にダイクロイック
ミラー４７が配置されるので、ダイクロイックミラーの
表面の反射と裏面の多重反射により原因する２重像を無
くすことができる。また、ダイクロイックミラー４７
は、結像レンズ４８の光軸方向に移動され、光路Ｏに対
して挿脱される構成となっていて、結像レンズ４８を光
路Ｏに近い位置に設置することが可能になるので、ダイ
クロイックミラー４７で偏向された観察光の結像レンズ
４８による周辺光量不足を最低限に抑えることができ
る。さらに、２つのＣＣＤカメラ４６、５０を同時にコ
ントロールする制御回路を用いることで、２波長を同時
に測定することができるので、例えば、ＲＲＥＴのよう
なアプリケーションに対応することが可能になる。

【００６５】(第５の実施の形態)次に、本発明の第５の
実施の形態を説明する。

【００６６】図８は、第５の実施の形態が適用される倒
立顕微鏡の概略構成を示すもので、図５と同一部分に
は、同符号を付している。

【００６７】この場合、倒立顕微鏡本体３８のフレーム
３８ａ上部に設けられた蓋部５２には、結像レンズ４８
を支持するレンズ支持部７１が設けられている。このレ
ンズ支持部７１は、結像レンズ４８の光軸方向に嵌合部
７１ａを有している。

【００６８】一方、フレーム３８ａの右側面には、開口
部３８ｂが形成され、この開口部３８ｂには、筒状の固
定部材７２の途中部分がネジ７３により固定されてい
る。この筒状の固定部材７２は、一方開口端をレンズ支
持部７１の嵌合部７１ａに着脱可能に嵌合し、また、他
方開口端には、図示しないカメラマウントを介してＣＣ
Ｄカメラ５０が設けられており、ダイクロイックミラー
４７が光路Ｏ上に挿入された状態で、ダイクロイックミ
ラー４７で反射される観察光を結像レンズ４８を介して
固定部材７２の中空部に導入し、吸収フィルタ４９を通
って結像レンズ４８の結像位置に配置されたＣＣＤカメ
ラ５０により撮影可能にしている。

【００６９】このような構成とすると、例えば、ダイク
ロイックミラー４７を他のダイクロイックミラーに交換
する場合、始めに、固定部材７２をネジ７３を緩めて取
り外し、蓋部５２をフレーム３８ａから外す。そして、
ダイクロイックミラー４７を交換した後、上述と逆の手
順で固定部材７２をフレーム３８ａに取り付ける。

【００７０】この場合、固定部材７２の一方開口端をレ
ンズ支持部７１の嵌合部７１ａに嵌合する構成とするこ
とで、ダイクロイックミラー４７によって偏向された観
察光の光軸とカメラマウントを有する固定部材７２との
光軸とのずれをほぼ０にすることができ、ダイクロイッ
クミラー４７の交換後の光軸位置の再現性を確保するこ
とができる。これは、固定部材７２を他のマウントを有
するものに交換する場合も、同様で、光軸位置の再現性
を確保することができる。

【００７１】なお、フレーム３８ａに対する蓋部５２の
取付位置のずれなどで固定部材７２に径方向の位置ずれ
を生じることが考えられるが、フレーム３８ａの開口部
３８ｂの内径と固定部材７２の外径に調整代を設けてお
けば、これらのずれは微調整できる。また、ダイクロイ
ックミラー４７の位置に変倍レンズ(１.６Ｘや２.０Ｘ)
などの光学素子を設置した場合にも適用できる。この場
合も、これら光学素子の交換を簡単にでき、同時に交換
後の光軸位置の再現性を確保することができる。

【００７２】従って、このようにすれば、上述した第４
の実施の形態の効果に加え、ダイクロイックミラー４７
などの光学素子を交換した時の位置の再現性を簡単に確
保することができる。

【００７３】本発明は、上述した実施の形態に限定され
るものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変
更可能であり、例えば上述した実施の形態では、対物レ
ンズと結像レンズとの間に試料に操作用レーザを導くた
め、又は第２の観察光路に観察光を導くためにダイクロ
イックミラーを一つ介在しているが、対物レンズと結像
レンズとの間が平行光束上であれば、ダイクロイックミ
ラー、プリズムやミラーのような反射部材をいくつでも
設けることができる。

【００７４】なお、平行光束間に反射部材をいくつも設
ける場合は、観察手法に応じて光路が切換え可能である
ことが望ましいので、平行光束から反射部材は挿脱可能
に構成されることが望ましい。

【００７５】また、前述した変形例の具体的なものとし
ては、例えば第１の実施の形態と第４の実施の形態とか
組み合わさった倒立型顕微鏡のようなものであっても良
い。

【００７６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、レー
ザ光を用いて試料を操作するアプリケーションにおい
て、安定した試料操作を実現できるとともに、操作性に
優れた顕微鏡を提供できる。

【００７７】また、本発明によれば、１励起２波長同時
測定アプリケーションにおいても、ダイクロイックミラ
ーによる２重像をなくし、結像レンズによる周辺光量不
足を最低限に抑えることができ、かつ顕微鏡のシステム
性を高め、さらには２波長を同時に測定可能な顕微鏡を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図２】本発明の第２の実施の形態の要部の概略構成を
示す図。

【図３】本発明の第３の実施の形態の要部の概略構成を
示す図。

【図４】本発明の第４の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図５】第４の実施の形態の要部の概略構成を示す図。

【図６】第４の実施の形態の要部の概略構成を示す図。

【図７】第４の実施の形態に用いられる制御回路を示す
図。

【図８】本発明の第５の実施の形態の概略構成を示す
図。

【符号の説明】

１…試料２…対物レンズ３…光源４…コレクタレンズ５…視野絞り６…投影レンズ７…励起フィルタ８…ダイクロイックミラー９…レーザ光源１０…ビームエクスパンダレンズ１１…レーザ用結像レンズ１２…ダイクロイックミラー１３…結像レンズ１４…１００％反射プリズム１５…吸収フィルタ１６…ミラー１７…レンズ系１８…可動部材１９…固定部材２０…取っ手２１…テレビカメラ２２…落射蛍光装置２３…キューブ２４…倒立顕微鏡本体２５…レーザ入力手段１０１…スライダー１０１ａ…アリ１０２…透過プリズム１０４…直立部材１０５…固定部材１０６…操作部材１０７…固定部材３０…ＸＹステージ３１…試料３２…対物レンズ３３…落射蛍光装置３４…光源３５…落射蛍光照明レンズ群３６…励起フィルタ３６…励起フィルター３７…ダイクロイックミラー３８…倒立顕微鏡本体３８ａ…フレーム３８ｂ、３８ｃ…開口部４０…結像レンズ４１…プリズム４２…ミラー４３…観察系レンズ群４４…接眼レンズ４５、４９…吸収フィルタ４６…ＣＣＤカメラ４７…ダイクロイックミラー４８…結像レンズ５０…ＣＣＤカメラ５１…摘み５２…蓋部５３…レンズ支持部５４…ミラー支持部５４１…ネジ５４ａ…アリ溝５５…保持部材５６…固定部材５７…ネジ５８…固定部６１．６２…コントロールユニット６３…ＰＣ６３ａ…ＰＣ本体部６３ｂ…ディスプレイ７１…レンズ支持部７１ａ…嵌合部７２…固定部材７３…ネジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料の像を拡大する対物レンズと、前記対物レンズを介して試料に照明される励起光を発生
する第１の光源と、前記対物レンズを介して前記試料に照明されるレーザ光
を発生する第２の光源と、前記レーザ光を前記対物レンズを介して前記試料に集光
させるためのレーザ用結像レンズと、前記レーザ用結像レンズを前記レーザ光の光軸方向に移
動可能に保持し、前記レーザ光を前記対物レンズに最適
な位置に集光させるレンズ保持手段とを具備したことを
特徴とする顕微鏡。
【請求項２】さらに、前記対物レンズが前記試料の下
側に配置されており、前記対物レンズの光軸に沿った観察光路上に配置されて
前記第１の光源からの励起光を前記試料に向けて導くと
ともに前記試料からの観察光を透過する第１の光学素子
と、この第１の光学素子を透過した前記観察光路上に配置さ
れて前記第２の光源からのレーザ光を前記試料に向けて
導くとともに前記試料からの観察光を透過する第２の光
学素子と、この第２の光学素子を透過した観察光を撮像光路に導く
第３の光学素子と、これら第２および第３の光学素子が設けられ、これら第
２および第３の光学素子を前記観察光路上より同時に退
避可能にする移動手段とを具備し、前記レーザ用結像レ
ンズは前記第２の光源と前記第２の光学素子の間に配置
されたことを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項３】前記第３の光学素子は１００％反射プリ
ズムからなり、前記移動手段は前記第２の光学素子に加えて前記第３の
光学素子と１００％透過プリズムとを保持して当該移動
手段の移動によって両者を選択的に前記観察光路上に切
換えるものであり、前記観察光路は、前記１００％透過プリズムを透過した
後反射手段によって反射されて接眼鏡筒に導かれるもの
であり、前記移動手段において前記１００％反射プリズムと前記
１００％透過プリズムとの間の距離Ｙを前記観察光路が
とる最大の光束径Ｘの半分より大きな距離に設定したこ
とを特徴とする請求項２記載の顕微鏡。
【請求項４】試料の像を拡大する対物レンズと、前記対物レンズの光軸に沿って前記試料より離れる方向
に順次配置された第１の偏向光学素子、第２の偏向光学
素子、第１の結像レンズ、第３の偏向光学素子と、前記第１の偏向光学素子および前記対物レンズを介して
前記試料に照射される励起光を発生する光源と、前記第３の偏向光学素子から前記第１の結像レンズを介
して結像される前記試料の像を撮像する第１の撮像手段
と、前記第２の偏向光学素子の偏向光路に配置された第２の
結像レンズと、前記第２の偏向光学素子から前記第２の結像レンズを介
して結像される前記試料の像を撮像する第２の撮像手段
と、前記第２の偏向光学素子が設けられ、該第２の偏向光学
素子を前記第２の結像レンズの光軸方向に移動可能にす
るとともに、前記対物レンズの光軸上より退避可能にす
る移動手段とを具備したことを特徴とする顕微鏡。