JP2004309702A - 顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
【課題】標本の必要とする範囲に、必要とする時間だけ照明光を照射することができ、必要以外の標本への照明光を照射する影響を最小限に抑えることができる顕微鏡を提供する。
【解決手段】標本９を照明する照明手段１と、この照明手段１と標本９との間の照明光軸１５上に配置され、視野絞り投影レンズ５と、照明手段１と視野絞り投影レンズ５との間の照明光軸１５上に、標本９と共役な関係となるように配置されており、標本９に照射される照明手段１からの照明光を夫々独立して偏向させる複数の微小光偏向部を有する光偏向素子アレイ４と、標本９に照明光を照射する状態と、標本９に照明光を照射しない状態とを切り換える切替手段１６とを有する。
【選択図】 図１
【解決手段】標本９を照明する照明手段１と、この照明手段１と標本９との間の照明光軸１５上に配置され、視野絞り投影レンズ５と、照明手段１と視野絞り投影レンズ５との間の照明光軸１５上に、標本９と共役な関係となるように配置されており、標本９に照射される照明手段１からの照明光を夫々独立して偏向させる複数の微小光偏向部を有する光偏向素子アレイ４と、標本９に照明光を照射する状態と、標本９に照明光を照射しない状態とを切り換える切替手段１６とを有する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡用の照明装置、特に蛍光顕微鏡用の照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ケーラー照明を持つ顕微鏡においては、観察範囲と同じ範囲を照明する視野絞り機能が設けられている。そして、例えば蛍光観察時に、視野内の一部分を観察範囲とする場合、観察範囲外における標本の劣化や、蛍光褪色を防ぐために、視野絞りを小さくして視野内の必要な部分のみを照明する形式が採られている。
【０００３】
また、最近では、蛍光観察時に視野内を部分的に褪色させ、その復帰状態を利用することによって、細胞内の物質移動を観察するＦＲＡＰ（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ａｆｔｅｒ Ｐｈｏｔｏｂｌｅａｃｈｉｎｇ）観察、及びＦＬＩＰ（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌｏｓ Ｉｎ Ｐｈｏｔｏｂｌｅａｃｈｉｎｇ）観察がある。あるいは、科学的に特性を封じ込めたケージド（Ｃａｇｅｄ）試薬で染色しておき、部分的に照明光を当てることによって照明部分のみ特性を回復させ、その拡散を観察する観察方法等がある。これら観察方法では、例えば蛍光観察時に、視野内の一部分を任意の大きさや形状で照明することができる手段が必要とされている。
【０００４】
視野内の一部分を照明する手段としては、例えば特開平７−１３４２５０号公報、特表２０００−５０２４７２号公報に、透過液晶素子（ＬＣＤ）が絞り位置に配置され、この透過液晶素子の濃淡の制御により視野絞りとする液晶絞り方式が開示されている。この方式を採用すると、観察範囲と照明範囲とを合わせる機能だけでなく、視野内の一部分を任意の大きさや形状で照明することが可能となる。
【０００５】
しかしながら、上記液晶絞り方式では、液晶素子に偏光板を使用していることにより、１００％透過制御の状態でも、その透過率が低く、照明光量が落ちる上、透過光の色特性が変化してしまうために観測精度が低下する。さらに、蛍光照明にＵＶ光が用いられる場合、液晶自体のＵＶ透過率が低く、また自家蛍光が小さいものを用いることが難しい。
【０００６】
また、特表２０００−５０２４７２号公報には、特許請求の範囲において、液晶素子（ＬＣＤ）の代わりに光変調構造の異なるＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を用いることが規定されている。しかし、この公報の実施例の説明においては、当業者により実施可能なＤＭＤを用いた照明装置の具体的な構成について、全く開示も示唆もされていない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１３４２５０号公報
【０００８】
【特許文献２】
特表２０００−５０２４７２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一般にＤＭＤ素子には、マイクロミラーの保護のために保護ガラスが設けられており、この保護ガラス表面からの反射光や、微小ではあるが、互いに隣接するマイクロミラーとの間に存在する隙間からの反射光が迷光となる。このような迷光は、マイクロミラーの制御によらないので、必要としない範囲を含む標本全体に常に照射される。したがって、マイクロミラーの制御のみでは、迷光から標本を完全に保護することができない。
【００１０】
保護ガラスやマイクロミラー間の隙間による迷光は、マイクロミラーによる反射光に比べて極めて微弱であり、多くの場合は問題とならないが、照明光の強度が高い場合や、照明光の照明時間が長い場合には、標本への影響を考慮する必要がある。
【００１１】
例えば、一般的な蛍光観察において、シャーレ内に培養された複数の細胞のうち１つの細胞のみに照明したい場合であっても、迷光によって、観察対象以外の細胞にも照明光が照射されてしまう。迷光が長時間照射されると、観察対象以外の細胞も、褪色したり、場合によっては弱ったりするおそれがある。
【００１２】
また、上記ＦＲＡＰ観察においては、褪色させる範囲に高強度の照明光が照射されるので、相対的に強度の低い迷光であっても、この迷光の影響を無視することができない。特に照射時間が長い場合には、褪色させる必要のない範囲を含む標本全体が、迷光によって少なからず褪色する。したがって、部分的な蛍光ラベルの褪色を必要とするＦＲＡＰにおいて、通常の部分的な褪色処理を行ったとしても、標本全体を蛍光観察する際にコントラストが低くなる可能性がある。このようにコントラストが低い場合、観察が正確に行えないだけでなく、場合によっては、観察結果が得られないおそれがある。
【００１３】
上記課題を鑑みて、本発明は、標本の必要とする範囲に、必要とする時間だけ照明光を照射することができ、必要以外の範囲への照明光の照射による影響を最小限に抑えることができる顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第一態様に係る顕微鏡は、標本を照明する照明手段と、この照明手段と標本との間の照明光軸上に配置され、標本の一部が照明されるように視野を絞る視野絞り投影レンズと、照明手段と視野絞り投影レンズとの間の照明光軸上に、標本と共役な関係となるように配置されており、標本に照射される照明手段からの照明光を夫々独立して偏向させる複数の微小光偏向部を有する光偏向素子アレイと、標本に照明光を照射する状態と、標本に照明光を照射しない状態とを切り換える切替手段とを有する。
【００１５】
本発明の第二態様にかかる顕微鏡は、標本を照明する複数の照明手段と、これら複数の照明手段と標本との間の共通の照明光軸上に配置され、標本の一部が照明されるように視野を絞る視野絞り投影レンズと、複数の照明手段と視野絞り投影レンズとの間の共通の照明光軸上に、標本と共役な関係となるように配置されており、標本に照射される各照明手段からの照明光をそれぞれ独立して偏向させる複数の微小光偏向部を有する光偏向素子アレイと、標本に照明光を照射する状態と、標本に照明光を照射しない状態とを切り換える切替手段とを有する。
【００１６】
切替手段は、光偏向素子アレイと視野絞り投影レンズとの間の照明光軸上に配置された照明光を遮光する遮光手段である。あるいは、切替手段は、各照明手段と光偏向素子アレイとの間の各照明光軸上に配置された照明光を遮光する複数の遮光手段である。上記遮光手段は、例えば、開閉自在に形成されたシャッターである。
【００１７】
上記顕微鏡は、好ましくは、複数の微小光偏向部の独立的な偏向動作と、切替手段の切替動作とを制御する駆動制御部をさらに有する。この駆動制御部は、複数の微小光偏向部の選択的な偏向動作の後に、切替手段の切替動作を制御することが好ましい。
【００１８】
本発明の第三態様に係る顕微鏡では、上記照明手段はＬＥＤ光源を有し、切替手段は、ＬＥＤ光源の点灯／消灯を切り替えるＬＥＤ駆動制御部である。また、好ましくは、微小光偏向部の独立的な偏向動作を制御する駆動制御部をさらに有し、ＬＥＤ駆動制御部は、この駆動制御部によって複数の微小光偏向部の選択的な偏向動作が制御された後に、ＬＥＤ光源の切替動作を制御する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の第一実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の第一実施の形態に係る顕微鏡１０１を概略的に示す図である。図１に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡１０１は、ステージ３０と、このステージ３０に載置された標本９を照明する照明手段としての光源１と、標本９に対向して配置された対物レンズ８と、これら光源１と対物レンズ８との間の照明光軸１５上に配置され、標本９の一部が照明されるように視野を絞る視野絞り投影レンズ５とを有する。
【００２０】
本実施の形態において、光源１は、例えば水銀ランプである。この光源１と視野絞り投影レンズ５との間の照明光軸１５上には、光源１からの照明光を集光するコリメータ２と、このコリメータ２に集光された照明光を遮光する機能を備えた遮光手段である開閉自在なシャッター１６と、このシャッター１６が開いているときに、光源１からの照明光を反射させる反射ミラー３と、この反射ミラー３で反射された光が入射する光偏向素子アレイであるデジタル微小ミラー装置４とが設けられている。このデジタル微小ミラー装置４は、対物レンズ８を通る照明光軸１５上の光源１と視野絞り投影レンズ５との間に配置されており、標本９と共役な関係となるように位置している。
【００２１】
対物レンズ８の観察光軸１４上には、光源１からの照明光を対物レンズ８へ反射するとともに、対物レンズ８からの観察光を透過するダイクロイックミラー７と、このダイクロイックミラー７を透過した観察光を選択的に吸収する吸収フィルタ１０と、吸収フィルタ１０を透過した観察光を結像する結像レンズ１１と、結像された光を偏向するプリズム１２と、このプリズム１２によって偏向された観察光が入射する接眼レンズ１３とが設けられている。
【００２２】
さらに、顕微鏡１０１は、デジタル微小ミラー装置４とシャッター１６とを駆動制御する駆動制御部２０と、プリズム１２を介して観察画像を取得するＣＣＤなどのカメラ１７と、このカメラ１７によって取得された観察画像を画像処理するとともに、駆動制御部２０を制御するコンピュータ１８と、このコンピュータ１８によって画像処理された観察画像を映すモニタ１９とを有する。
【００２３】
図２は、デジタル微小ミラー装置４を概略的に示す側面図である。図２に示すように、本実施の形態に係るデジタル微小ミラー装置４は、例えば米国特許５，０６１，０４９号公報に開示されているＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ）素子であり、照明光軸１５に対して垂直に配置されている。このデジタル微小ミラー装置４は、複数の微小ミラー４ａ，４ｂ（図２中では、便宜上２個のみが図示されている）と、これら微小ミラー４ａ，４ｂを支持する支持部４ｃと、微小ミラー４ａ，４ｂを保護する保護ガラス４ｄとを有する。複数の微小ミラー４ａ，４ｂは、例えば１０２４個×７６８個の２次元的に配列されており、それぞれデジタル微小ミラー装置４に依存する所定の大きさ、例えば２０μｍ以下の方形状の面を有する。
【００２４】
各微小ミラー４ａ，４ｂの面は、支持部４ｃに対して所定の傾斜角度±α（例えば１０°）で独立的に傾斜して固定されることが可能であり、傾斜角度±αは、駆動制御部２０によって微小ミラー４ａ，４ｂごとに独立して変化され得る。各微小ミラー４ａ，４ｂの傾斜角度±αの制御は、例えば各微小ミラー４ａ，４ｂへの印加電圧をオン／オフすることによって１０μ秒オーダーの応答速度で選択的に行われる。本実施の形態では、微小ミラー４ａ，４ｂが光源１からの照明光を照明光軸１５に案内する傾斜角度を有する状態をオン状態、また、光源１からの照明光を退避光軸２１（外部）方向に案内する傾斜角度を有する状態をオフ状態と規定する。
【００２５】
照明光軸１５上の視野絞り投影レンズ５は、その焦点位置が対物レンズ８の瞳位置及び微小ミラー４ａ，４ｂの面上になるように位置している。すなわち、視野絞り投影レンズ５は、微小ミラー４ａ，４ｂを最適な大きさで投影するように、その焦点距離ｆ１が５０ｍｍ〜３００ｍｍ程度の１枚以上のレンズで形成されたレンズ群で構成されている。これは、焦点距離ｆ１が５０ｍｍ以下では、実構成を取ることが困難であり、焦点距離ｆ１が３００ｍｍを超えると、標本９面上に投影される投影倍率が小さくなりすぎて、使い勝手のよい視野を確保することが困難となると共に、照明光が暗くなるためである。本実施の形態においては、焦点距離ｆ１は、例えばｆ１＝１７０ｍｍである。
【００２６】
また、デジタル微小ミラー装置４は、標本９の観察像を撮像する図示しない撮像部の撮像素子のサイズとの関係が、結像レンズ１１の焦点距離をｆ２とし、撮像素子の対角サイズをＣとし、配列された複数の微小ミラー４ａ，４ｂの対角サイズをＤとすると、
０．３＜ｆ２／ｆ１＜５
０．３＜Ｃ／Ｄ＜６．６
の関係を満足すると、容易な配置が可能となる。本実施の形態では、焦点距離ｆ２は、例えばｆ２＝１８０ｍｍである。
【００２７】
次に、図１及び図２を参照して、上記構成を有する第一実施の形態の顕微鏡の動作について説明する。シャッター１６が開いている場合、光源から照射された照明光は、コリメータ２により集光され、反射ミラー３で反射された後、デジタル微小ミラー装置４に達する。
【００２８】
デジタル微小ミラー装置４に達した照明光のうち、オン状態になっている微小ミラー４ａにより照明光軸１５方向へ反射された照明光は、視野絞り投影レンズ５に案内され、オフ状態になっている微小ミラー４ｂに反射された照明光は、退避光軸２１方向に案内される。すなわち、オフ状態になっている微小ミラー４ｂに反射された照明光は、照明として使用されない。以上のように、デジタル微小ミラー装置４の複数の微小ミラー４ａ，４ｂは、駆動制御部２０によって、オン状態とオフ状態との間でそれぞれ独立的に制御される。
【００２９】
視野絞り投影レンズ５に達した照明光は、励起フィルタ６により標本９の蛍光物質を励起するのに適切な照明光に撰択された後、ダイクロイックミラー７により反射され、対物レンズ８を介して標本９に照射される。標本９は、照射された照明光に基づいた蛍光を発する。
【００３０】
標本９から発した蛍光は、対物レンズ８により集光され、観察光軸１４に沿ってダイクロイックミラー７を透過する。ダイクロイックミラー７を透過した蛍光は、吸収フィルタ１０により観察に適するように選択的に透過し、結像レンズ１１により結像され、また、プリズム１２により偏向されて、接眼レンズ１３に入射する。この接眼レンズ１３で観察される光学像は、カメラ１７に導かれて観察画像として取得することができる。
【００３１】
上記動作において、デジタル微小ミラー装置４の各微小ミラー４ａ，４ｂの像は、視野絞り投影レンズ５と対物レンズ８とによって標本９のピント面に結像される。オン状態の微小ミラー４ａの像は、この微小ミラー４ａによって反射された照明光の反射光が標本９面まで導かれるので明るく投影される。一方、オフ状態の微小ミラー４ｂの像は、この微小ミラー４ｂに反射された照明光の反射光が標本９面に導かれないので真っ暗に投影される。すなわち、標本９上では、複数の微小ミラー４ａ，４ｂの像がこれらオン／オフ状態に連動して明暗として投影されるため、オン状態の微小ミラー４ａに反射された照明光に対応する部分のみが照明される。
【００３２】
図３（ａ）ないし（ｃ）は、デジタル微小ミラー装置４の制御と照射領域との対応を詳細に示す図である。標本９の部分的な照射領域を照明する場合、図３（ａ）に示すモニタ１９の画面上に映された照射領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃに基いて、これら照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃに対応する微小ミラー４ａのみがオン状態に制御される。すなわち、図３の（ｂ）に示すように、微小ミラー４ａによって反射された照明光は、照明領域３２ａ，３２ｂ，３２ｃのみに照射され、これら照明領域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ以外は暗い状態である。
【００３３】
図３の（ｃ）に示すように、実際の標本９面上の像には、図３（ｂ）に示す明暗状態が投影され、視野３４のうち観察領域３３ａ、３３ｂ，３３ｃのみに照明光が投影される。したがって、駆動制御部２０によって切り換えられる微小ミラー４ａ，４ｂのオン／オフ状態に基いて、標本９の部分的な照明が可能となる。
【００３４】
図３の（ｃ）に示すように、照明する照射領域が複数ある場合、駆動制御部２０は、デジタル微小ミラー装置４の複数の微小ミラー４ａ，４ｂを高速に切り換えることによって、照射領域３１ａ、３１ｂ，３１ｃを順に照明するように制御することもできる。本実施の形態において、視野３４のうち観察する観察領域３３ａ、３３ｂ，３３ｃは３つであるが、各微小ミラー４ａ，４ｂを最小単位としてデジタル微小ミラー装置４を制御することができれば、観察する観察領域の数は制限されることはなく、また、これら観察領域の大きさや形状に応じて照明光を照射することができる。
【００３５】
再度、図２を参照すると、デジタル微小ミラー装置４は、微小ミラー４ａ，４ｂを保護する保護ガラス４ｄを有しており、複数の微小ミラー４ａ，４ｂの間には、隙間４ｅが存在する。このため、保護ガラス４ｄや隙間４ｅから、微弱ではあるが反射光軸２４に沿う反射光が生じて迷光となる。反射光軸２４は、照明光軸１５と一致することはないが、退避光軸２１に比べて照明光軸１５との角度差が小さいので、照明光軸１５の近傍で反射された反射光は、迷光となって視野絞り投影レンズ５に導かれる可能性がある。このような迷光は、微小ミラー４ａ，４ｂの制御に関わらないので、微小ミラー４ａ，４ｂがオフ状態であっても生じる。
【００３６】
一方、シャッター１６が閉じている場合、シャッター１６は、光源１とデジタル微小ミラー装置４との間の照明光軸１５上に設けられているので、光源１からの照明光を完全に遮光する。したがって、光源１からの照明光は、デジタル微小ミラー装置４へ導かれることはない。シャッター１６の開閉は、駆動制御部２０により、デジタル微小ミラー装置４の制御と連動する。具体的には、駆動制御部２０は、シャッター１６を閉じた状態で、標本９の観察領域のみが照明されるように、微小ミラー４ａの傾斜角度±αを制御した後、シャッター１６を開くように制御する。
【００３７】
本実施の形態においては、上述のようにシャッター１６を閉じた状態では、光源１からの照明光がデジタル微小ミラー装置４へ遮断されるので、微小ミラー４ａ，４ｂの状態に関わらず、デジタル微小ミラー装置４から迷光が生じることがない。したがって、標本９に照明光を照射する必要のないときにはシャッター１６を閉じ、標本９に照射する場合には、シャッター１６を必要な時間だけ開くことによって、不必要に標本９に照明光が照射されることを完全に防止することができる。
【００３８】
第一実施の形態に係る顕微鏡１０１は、例えばＦＲＡＰ観察に使用される。このＦＲＡＰ観察は、蛍光観察時に、視野内を部分的に褪色させ、その復帰状態を利用することによって、細胞内の物質移動を観察する観察方法である。以下に、第一実施の形態に係る顕微鏡１０１を使用してＦＲＡＰ観察を行う場合のフローの一例を示す。
（１）観察の開始
（２）シャッター１６を閉じる
（３）対象物の観察領域に応じて、顕微鏡の観察法（蛍光観察、位相差観察）を準備（以下では、蛍光観察として説明する）
（４）標本９をステージ３０に載置
（５）準備観察の開始を指示
ａ．デジタル微小ミラー装置４の微小ミラー４ａをすべてオン状態に制御
ｂ．光源を点灯
ｃ．シャッター１６を開く
ｄ．カメラ１７により観察画像を撮像
ｅ．撮像の終了
ｆ．シャッター１６を閉じる
ｇ．撮像した観察画像の保存
（６）準備観察の終了
（７）パラメータ設定の開始
ａ．撮像した画像をモニタ１９に表示する（保存画像の呼び出し）
ｂ．モニタ１９上で確認しながら、照明光を照射する照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃを指定（ただし、照射領域は、１箇所でも複数箇所でもよい。また、フリーハンドによる指定でも、予め区分けされているブロックごとの指定でもよい。）
ｃ．指定された照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃをコンピュータ１８に保存
ｄ．保存された照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃを呼び出し、これら照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃに対応した微小ミラー４ａ，４ｂを選択
ｅ．褪色のための照明光の照射時間を設定
ｆ．保存された照射領域（観察領域）３１ａ，３１ｂ，３１ｃを呼び出し、呼び出された照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃに基いて観察範囲を指定
ｇ．観察時間を設定
（８）パラメータ設定の終了
（９）アプリケーションの実行開始を指示
＜褪色照明＞
ａ．選択された微小ミラー４ａ，４ｂの駆動を駆動制御部２０へ出力
ｂ．設定された照射時間を駆動制御部２０へ出力
ｃ．駆動制御部２０によって、選択された微小ミラー４ａをオン状態に制御
ｄ．シャッター１６を開く
ｅ．設定された照射時間だけ褪色用の照明光を照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃに照射
ｆ．照射の終了
ｇ．シャッター１６を閉じる
＜経過観察＞
ｈ．観察領域に対応した微小ミラー４ａの駆動を駆動制御部２０に出力する
ｉ．駆動制御部２０によって、選択された微小ミラー４ａをオン状態に制御
ｊ．シャッター１６を開く
ｋ．カメラ１７によって観察画像を撮像
ｌ．経過観察の終了
ｍ．シャッター１６を閉じる
（１０）アプリケーションの終了
（１１）標本９をステージ３０から取外す
（１２）観察の終了
上記フローにおいて、（５）準備観察及び（９）アプリケーションの実行は、コンピュータ１８に組み込まれたソフトウェアによって自動的に行われる。
【００３９】
ＦＲＡＰ観察では、デジタル微小ミラー装置４を制御して褪色させる範囲（対象物の位置、形状、大きさ）が設定され、設定された範囲に一定時間照明光を照射して標本９の細胞の蛍光を部分的に褪色させることが必要であるので、上述のように、迷光の影響が無視できない。特に、シャッターがない場合には、（７）パラメータ設定の開始から（８）パラメータ設定の終了までは、人為的作業によるので時間がかかるにもかかわらず、この間には標本９に照明光が照射されたままである。パラメータ設定中に標本９が遮光されていない場合、細胞にダメージを与えるばかりか、標本９全体の蛍光の褪色が生じるので、（９）アプリケーションの実行でのＳ／Ｎ比劣化への影響も考えられる。
【００４０】
第一実施の形態に係る顕微鏡１０１を使用してＦＲＡＰ観察を行う場合、照明光軸中に、開閉自在に制御可能なシャッター１６が配置されており、このシャッター１６を必要に応じて開閉することによって、デジタル微小ミラー装置４から生じる迷光を遮光することができる。換言すれば、上記フローの中で、シャッター１６は、（５）ｃ〜ｆ、（９）ｄ〜ｇ及びｊ〜ｍの間のみ開かれているので、これ以外のフロー中には、迷光が細胞に照射されて悪影響を与えることがない。
【００４１】
上記フローにおいて、準備観察、アプリケーション観察では、ソフトウェアによって自動制御され、また、デジタル微小ミラー装置４の制御とシャッター１６の開閉とを連動させて制御されるので、標本９への照明光の照射時間は、必要最小限にすることができる。したがって、第一実施の形態に係る顕微鏡を用いたＦＲＡＰ観察では、迷光による標本９への余分な照明光の照射を最大限抑えることができ、デジタル微小ミラー装置４のオン／オフ特性を生かした標本９への褪色を行うとともに、細胞へのダメージが少なく、褪色のコントラストの良い良好な観察を行うことができる。
【００４２】
尚、本実施の形態では、シャッター１６は、コリメータ２と反射ミラー３との間の照明光軸中に位置しているが、図１の点線で示したように、デジタル微小ミラー装置４と視野絞り投影レンズ５との間の照明光軸中に位置されていても良い。このような構成では、シャッター１６’を閉じている場合であってもデジタル微小ミラー装置４から迷光は発生するが、視野絞り投影レンズ５の照明光軸１５上の前側にシャッター１６’が配置されているので、迷光が視野絞り投影レンズ５に導かれることはない。
【００４３】
図４は、本発明の第二実施の形態に係る顕微鏡１０２を概略的に示す図である。図４に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡１０２は、第１実施の形態に係る顕微鏡１０１とほぼ同じ構成を有するが、特に照明手段に関して第一実施の形態とは相違する。第二実施の形態において、第一実施の形態と同じ部材には同一の符号を付して動作についての詳細な説明を省略し、第一実施の形態と異なる点に着目して説明する。
【００４４】
図４に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡１０２は、照明手段としてのＬＥＤ光源４１と、このＬＥＤ光源４１を制御するＬＥＤ駆動制御部４２とを有する。ＬＥＤ光源４１の点灯／消灯は、ＬＥＤ駆動制御部４２によって高速に切り換え可能であり、ＬＥＤ駆動制御部４２は、コンピュータ１８によって制御される。また、本実施の形態では、シャッター１６が取外されている。その他の構成は、第一実施の形態と同様である。ＬＥＤ光源４１がＬＥＤ駆動制御部４２により点灯された状態は、第一実施の形態におけるシャッター１６の開いた状態、また、ＬＥＤ光源４１が消灯された状態をシャッター１６の閉じた状態に対応する。
【００４５】
次に、図４を参照して、第二実施の形態の動作について説明する。ＬＥＤ光源４１からの照射光は、第１実施の形態と同様に、反射ミラー３に反射されてデジタル微小ミラー装置４に達する。デジタル微小ミラー装置４に達した照明光のうち、オン状態になっている微小ミラー４ａにより照明光軸１５方向へ反射された照明光は、視野絞り投影レンズ５に案内され、オフ状態になっている微小ミラー４ｂに反射された照明光は、退避光軸２１方向に案内される。すなわち、オフ状態になっている微小ミラー４ｂに反射された照明光は、照明として使用されない。以上のように、デジタル微小ミラー装置４の複数の微小ミラー４ａ，４ｂは、駆動制御部２０によって、オン状態とオフ状態との間でそれぞれ独立的に制御される。
【００４６】
視野絞り投影レンズ５に案内された照明光は、第一実施の形態と同様の動作で標本９に照射され、標本９から発した蛍光も同様の動作で接眼レンズ１３に導かれる。
【００４７】
ＬＥＤ光源４１の点灯／消灯の切り換えは、駆動制御部２０により、デジタル微小ミラー装置４の制御と連動する。具体的には、駆動制御部２０は、ＬＥＤ光源４１を消灯した状態で、標本９の観察領域のみが照明されるように、微小ミラー４ａの傾斜角度±αを制御した後、ＬＥＤ光源４１を点灯するように制御する。
【００４８】
上述のようにＬＥＤ光源４１を消灯した状態では、照明光自体が照射されないので、微小ミラー４ａ，４ｂの状態に関わらず、デジタル微小ミラー装置４の保護ガラス４ｄと隙間４ｅから迷光が生じることがない。すなわち、不必要に照明光が標本９に照射されることがない。したがって、標本９に照明光を照射する必要のないときにはＬＥＤ光源４１を消灯し、標本９に照射する場合には、ＬＥＤ光源４１を点灯することによって、不必要に標本９に照明光が照射されることを完全に防止することができる。
【００４９】
以下に、第二実施の形態に係る顕微鏡１０２を使用してＦＲＡＰ観察を行う場合の流れの一例を示す。
（１）観察の開始
（２）ＬＥＤ光源４１の消灯確認
（３）対象物の観察領域に応じて、顕微鏡の観察法（蛍光観察、位相差観察）を準備（以下では、蛍光観察として説明する）
（４）標本９をステージ３０に載置
（５）準備観察の開始を指示
ａ．デジタル微小ミラー装置４の微小ミラー４ａをすべてオン状態に制御
ｂ．ＬＥＤ光源４１を点灯
ｃ．カメラ１７により観察画像を撮像
ｄ．撮像の終了
ｅ．ＬＥＤ光源４１を消灯
ｆ．撮像した観察画像の保存
（６）準備観察の終了
（７）パラメータ指定の開始を指示
ａ．撮像した画像をモニタ１９に表示する（保存画像の呼び出し）
ｂ．モニタ１９上で確認しながら、照明光を照射する照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃを指定（ただし、照射領域は、１箇所でも複数箇所でもよい。また、フリーハンドによる指定でも、予め区分されているブロックごとの指定でもよい。）
ｃ．指定された照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃをコンピュータ１８に保存
ｄ．保存された照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃを呼び出し、これら照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃに対応した微小ミラー４ａ，４ｂを選択
ｅ．褪色のための照明光の照射時間を設定
ｆ．保存された照射領域（観察領域）を呼び出し、観察範囲を指定
ｇ．観察時間を設定
（８）パラメータ指定の終了
（９）アプリケーションの実行開始を指示
＜褪色照明＞
ａ．選択された微小ミラー４ａ，４ｂの駆動を駆動制御部２０へ出力
ｂ．設定された照射時間を駆動制御部２０へ出力
ｃ．駆動制御部２０によって、選択された微小ミラー４ａをオン状態に制御
ｄ．ＬＥＤ光源４１を点灯
ｅ．設定された照射時間だけ褪色用の照明光を照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃに照射
ｆ．照射の終了
ｇ．ＬＥＤ光源４１を消灯
＜経過観察＞
ｈ．観察領域に対応した微小ミラー４ａの駆動を駆動制御部２０に出力する
ｉ．駆動制御部２０によって、選択された微小ミラー４ａをオン状態に制御
ｊ．ＬＥＤ光源４１を点灯
ｋ．カメラ１７によって観察画像を撮像
ｌ．経過観察の終了
ｍ．ＬＥＤ光源４１を消灯
（１０）アプリケーションの終了
（１１）標本９をステージ３０から取外す
（１２）観察の終了
上記フローにおいて、（５）準備観察及び（９）アプリケーションの実行は、第一実施の形態と同様に、コンピュータ１８に組み込まれたソフトウェアによって自動的に行われる。
【００５０】
第二実施の形態に係る顕微鏡１０２を使用してＦＲＡＰ観察を行う場合、ＬＥＤ光源４１を必要に応じて点灯／消灯することによって、必要なとき以外に標本９へ照明光が照射されるのを完全に防止することができる。換言すれば、上記フローの中で、ＬＥＤ光源４１は、（５）ｂ〜ｅ、（９）ｄ〜ｇ及びｊ〜ｍの間のみ点灯されているので、これ以外のフロー中には、照明光が標本９に照射されることがない。したがって、必要とする時間だけ、標本９に照明光を照射することができる。
【００５１】
また、ＬＥＤ光源４１は、１００ナノ秒オーダーでのオン／オフ切り換えが可能であるので、１０μ秒オーダーでのオン／オフ切り換えが可能なデジタル微小ミラー装置４装置と連動して、照明光の高速な切り換えができる。したがって、褪色照明から経過観察に移る際の試料の変化に対して、タイムラグの影響の少ない観察が可能である。
【００５２】
上記フローにおいて、準備観察、アプリケーション観察では、ソフトウェアによって自動制御され、また、デジタル微小ミラー装置４の制御とＬＥＤ光源の点灯／消灯とを連動させて制御されるので、標本９への照明光の照射時間は、必要最小限にすることができる。したがって、第一実施の形態に係る顕微鏡を用いたＦＲＡＰ観察では、迷光による標本９への余分な照明光の照射を最大限抑えることができ、デジタル微小ミラー装置４のオン／オフ特性を生かした標本９への褪色を行うとともに、細胞へのダメージが少なく、褪色のコントラストの良い良好な観察を行うことができる。
【００５３】
図５は、本発明の第三実施の形態に係る顕微鏡１０３を概略的に示す図である。図５に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡１０３は、第１実施の形態に係る顕微鏡１０１とほぼ同じ構成を有するが、２つの照明手段を有する点で第一実施の形態とは相違する。第三実施の形態において、第一実施の形態と同じ部材には同一の符号を付して動作についての詳細な説明を省略し、第一実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００５４】
第三実施の形態に係る顕微鏡１０３は、ステージ３０に載置された標本９を照明する照明手段として、第一及び第二の光源５１，５２を有する。これら第一及び第二の光源５１，５２の照明光軸１５上には、デジタル微小ミラー装置４と、視野絞り投影レンズ５とが、２つの光源に共通に配置されている。本実施の形態において、第一及び第二の光源５１，５２は、例えば水銀ランプである。
【００５５】
第一の光源とデジタル微小ミラー装置４との間の第一の照明光軸５９上には、第一の光源５１からの照明光を集光する第一のコリメータ５３と、この第一のコリメータ５３に集光された照明光を遮光する機能を備えた遮光手段である開閉自在な第一のシャッター６１と、この第一のシャッター６１が開いているときに、第一の光源５１からの照明光を選択的に透過する第一の励起フィルタ５７と、透過した照明光を反射させる第一の反射ミラー５５とが配置されている。
【００５６】
一方、第二の光源５２とデジタル微小ミラー装置４との間の第二の照明光軸１５上には、第二の光源５２からの照明光を集光する第二のコリメータ５４と、この第二のコリメータ５４に集光された照明光を遮光する機能を備えた遮光手段である開閉自在な第一のシャッター６２と、この第二のシャッター６２が開いているときに、第二の光源５２からの照明光を選択的に透過する第二の励起フィルタ５８と、透過した照明光を反射させる第二の反射ミラー５６とが配置されている。
【００５７】
第三実施の形態に係る駆動制御部２０は、デジタル微小ミラー装置４と連動させて、第一及び第二のシャッター６１，６２の開閉動作を制御する。その他の構成は、第一実施の形態と同様である。
【００５８】
次に、図５を参照して、第三実施の形態の動作について説明する。第一のシャッター６１が開いている場合、第一の光源５１から照射された照明光は、第一のコリメータ５３により集光され、第一の励起フィルタ５７により選択的に透過され、そして、第一の反射ミラー５５で反射された後、デジタル微小ミラー装置４に達する。同様に、第二のシャッター６２が開いている場合、第二の光源５２から照射された照明光は、第二のコリメータ５８により集光され、第二の励起フィルタ５８により選択的に透過され、そして、第二の反射ミラー５６で反射された後、デジタル微小ミラー装置４に達する。
【００５９】
デジタル微小ミラー装置４に達した第一の照明光軸５９の照明光のうち、オン状態になっている微小ミラー４ａにより照明光軸１５方向へ反射された照明光は、視野絞り投影レンズ５に案内され、オフ状態になっている微小ミラー４ｂに反射された照明光は、退避光軸２１方向に案内される。すなわち、オフ状態になっている微小ミラー４ｂに反射された照明光は、照明として使用されない。また、第二の照明光軸６０の照明光は、オフ状態になっている微小ミラー４ｂにより照明光軸１５の方向へ反射され、オン状態になっている微小ミラー４ａにより、照明光軸外に反射され、照明光として使用されない。
【００６０】
以上のように、デジタル微小ミラー装置４の複数の微小ミラー４ａ，４ｂは、駆動制御部２０によって、オン状態とオフ状態との間でそれぞれ独立的に制御される。
【００６１】
顕微鏡観察では、異なる光源や波長によって、それぞれの特性を利用した効率の良い照明光を照射することがある。例えば、上記ＦＲＡＰ観察では、短時間での褪色を行うために、褪色に用いる照明の波長を短くしてエネルギーを高くしたり、観察用とは異なる褪色用の高い強度の光源を用いられたりすることがある。本実施の形態では、第一の光源５１からの照明光は、第一の吸収フィルタ５７によって、観察に適した特性となるように選択され、第二の光源６２からの照明光は、第二の吸収フィルタ５８によって、褪色に適した特性となるように選択される。
【００６２】
以下に、第三実施の形態に係る顕微鏡１０３を使用してＦＲＡＰ観察を行う場合のフローの一例を示す。
（１）観察の開始
（２）第一及び第二シャッター６１，６２を閉じる
（３）対象物の観察領域に応じて、顕微鏡の観察法（蛍光観察、位相差観察）を準備（以下では、蛍光観察として説明する）
（４）標本９をステージ３０に載置
（５）準備観察の開始を指示
ａ．デジタル微小ミラー装置４の微小ミラー４ａをすべてオン状態に制御
ｂ．第一シャッター６１を開く
ｃ．カメラ１７により観察画像を撮像
ｄ．撮像の終了
ｅ．第一シャッター６１を閉じる
ｆ．撮像した観察画像の保存
（６）準備観察の終了
（７）パラメータ指定の開始を指示
ａ．撮像した画像をモニタ１９に表示する（保存画像の呼び出し）
ｂ．モニタ１９上で確認しながら、照明光を照射する照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃを指定（ただし、照射領域は、１箇所でも複数箇所でもよい。また、フリーハンドによる指定でも、予め区分けされているブロックごとの指定でもよい。）
ｃ．指定された照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃをコンピュータ１８に保存
ｄ．保存された照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃを呼び出し、これら照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃに対応した微小ミラー４ａ，４ｂを選択
ｅ．褪色のための照明光の照射時間を設定
ｆ．保存された照射領域（観察領域）３１ａ，３１ｂ，３１ｃを呼び出し、観察範囲を指定
ｇ．観察時間を設定
（８）パラメータ指定の終了
（９）アプリケーションの実行開始を指示
＜褪色照明＞
ａ．選択された微小ミラー４ａ，４ｂの駆動を駆動制御部２０へ出力
ｂ．設定された照射時間を駆動制御部２０へ出力
ｃ．駆動制御部２０によって、選択された微小ミラー４ａをオン状態に制御
ｄ．第二シャッター６２を開く
ｅ．設定された照射時間だけ褪色用の照明光を照射領域に照射
ｆ．照射の終了
ｇ．第二シャッター６２を閉じる
＜経過観察＞
ｈ．観察領域に対応した微小ミラー４ａの駆動を駆動制御部２０に出力する
ｉ．駆動制御部２０によって、選択された微小ミラー４ａをオン状態に制御
ｊ．第一シャッター６１を開く
ｋ．カメラ１７によって観察画像を撮像
ｌ．経過観察の終了
ｍ．第一シャッター６１を閉じる
（１０）アプリケーションの終了
（１１）標本９をステージ３０から取外す
（１２）観察の終了
上記フローにおいて、（５）準備観察及び（９）アプリケーションの実行は、第一実施の形態と同様に、コンピュータ１８に組み込まれたソフトウェアによって自動的に行われる。
【００６３】
第三実施の形態に係る顕微鏡１０３を使用してＦＲＡＰ観察を行う場合、第一の光源からの照明光軸中に、開閉自在に制御可能な第一のシャッター６１が、配置され、第二の光源からの照明光軸中に、開閉自在に制御可能な第二のシャッター６２が配置されている。各シャッター６１，６２を必要に応じて開閉することによって、デジタル微小ミラー装置４から生じる迷光を遮光することができる。換言すれば、上記フローの中で、第一のシャッター６１は、（５）ｂ〜ｅ、及び（９）ｊ〜ｍの間のみ開かれ、第二のシャッター６２は、（９）ｄ〜ｇの間のみ開かれているので、これ以外のフロー中には、迷光が細胞に照射されて悪影響を与えることがない。
【００６４】
上記フローにおいて、準備観察、アプリケーション観察では、ソフトウェアによって自動制御され、また、デジタル微小ミラー装置４の制御と第一及び第二のシャッター６１，６２の開閉とを連動させて制御されるので、標本９への照明光の照射時間は、必要最小限にすることができる。したがって、第三実施の形態に係る顕微鏡を用いたＦＲＡＰ観察では、迷光による標本９への余分な照明光の照射を最大限抑えることができ、デジタル微小ミラー装置４のオン／オフ特性を生かした標本９への褪色を行うとともに、細胞へのダメージが少なく、褪色のコントラストの良い良好な観察を行うことができる。
【００６５】
第三実施の形態では、ＦＲＡＰ観察について説明したが、第一及び第二の吸収フィルタの特性を変えて、２色照明とすることも可能である。この場合、例えば第１の吸収フィルタ５７と第二の吸収フィルタ５８とは、互いに異なる波長帯域のバンドパスフィルタで構成される。このような構成では、図３の照射領域３３に第一の光源５１からの照明光が照射され、それ以外の領域に第二の光源５２からの照明光が照射されることが可能である。
【００６６】
尚、本実施の形態では、第二のシャッター６２は、第一のコリメータ５３と第一の反射ミラー５５との間の照明光軸１５中に位置しており、第一のシャッター６１は、第二のコリメータ５４と第二の反射ミラー５６との間の照明光軸１５中に位置しているが、図１の点線で示したように、デジタル微小ミラー装置４と視野絞り投影レンズ５との間の照明光軸１５中に位置されていても良い（図１のシャッター１６’の位置）。このような構成では、第一の光源と第２の光源とに共通なシャッターとして開閉動作が制御されることによって、迷光が視野絞り投影レンズ５に導かれることを防止することができる。
【００６７】
また、第三実施の形態では、２つの光源５１，５２を水銀ランプを用いたが、どちらか一方、または両方の光源及びシャッターの代わりにＬＥＤ光源を用いてもよい。この場合、各ＬＥＤ光源に関わる構成及び動作は、第二の実施の形態のＬＥＤ光源と同様である。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る顕微鏡は、標本の必要とする範囲に、必要とする時間だけ照明光を照射することができ、必要以外の範囲への照明光の照射による影響を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施の形態に係る顕微鏡を概略的に示す図である。
【図２】図１の顕微鏡のデジタル微小ミラー装置をより詳細に示す図である。
【図３】図３の（ａ）は、照射領域を示す図である。図３の（ｂ）は、デジタル微小ミラー装置の制御による照射領域を示す図である。図３の（ｃ）は、観察領域を示す図である。
【図４】本発明の第二実施の形態を概略的に示す図である。
【図５】本発明の第三実施の形態を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１，５１，５２…光源、４…デジタル微小ミラー装置、４ａ，４ｂ…微小ミラー、５…視野絞り投影レンズ、７…ダイクロイックミラー、８…対物レンズ、９…標本、１３…接眼レンズ、１６，６１，６２…シャッター、２０…駆動制御部、４１…ＬＥＤ光源
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡用の照明装置、特に蛍光顕微鏡用の照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ケーラー照明を持つ顕微鏡においては、観察範囲と同じ範囲を照明する視野絞り機能が設けられている。そして、例えば蛍光観察時に、視野内の一部分を観察範囲とする場合、観察範囲外における標本の劣化や、蛍光褪色を防ぐために、視野絞りを小さくして視野内の必要な部分のみを照明する形式が採られている。
【０００３】
また、最近では、蛍光観察時に視野内を部分的に褪色させ、その復帰状態を利用することによって、細胞内の物質移動を観察するＦＲＡＰ（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ａｆｔｅｒ Ｐｈｏｔｏｂｌｅａｃｈｉｎｇ）観察、及びＦＬＩＰ（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌｏｓ Ｉｎ Ｐｈｏｔｏｂｌｅａｃｈｉｎｇ）観察がある。あるいは、科学的に特性を封じ込めたケージド（Ｃａｇｅｄ）試薬で染色しておき、部分的に照明光を当てることによって照明部分のみ特性を回復させ、その拡散を観察する観察方法等がある。これら観察方法では、例えば蛍光観察時に、視野内の一部分を任意の大きさや形状で照明することができる手段が必要とされている。
【０００４】
視野内の一部分を照明する手段としては、例えば特開平７−１３４２５０号公報、特表２０００−５０２４７２号公報に、透過液晶素子（ＬＣＤ）が絞り位置に配置され、この透過液晶素子の濃淡の制御により視野絞りとする液晶絞り方式が開示されている。この方式を採用すると、観察範囲と照明範囲とを合わせる機能だけでなく、視野内の一部分を任意の大きさや形状で照明することが可能となる。
【０００５】
しかしながら、上記液晶絞り方式では、液晶素子に偏光板を使用していることにより、１００％透過制御の状態でも、その透過率が低く、照明光量が落ちる上、透過光の色特性が変化してしまうために観測精度が低下する。さらに、蛍光照明にＵＶ光が用いられる場合、液晶自体のＵＶ透過率が低く、また自家蛍光が小さいものを用いることが難しい。
【０００６】
また、特表２０００−５０２４７２号公報には、特許請求の範囲において、液晶素子（ＬＣＤ）の代わりに光変調構造の異なるＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を用いることが規定されている。しかし、この公報の実施例の説明においては、当業者により実施可能なＤＭＤを用いた照明装置の具体的な構成について、全く開示も示唆もされていない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１３４２５０号公報
【０００８】
【特許文献２】
特表２０００−５０２４７２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一般にＤＭＤ素子には、マイクロミラーの保護のために保護ガラスが設けられており、この保護ガラス表面からの反射光や、微小ではあるが、互いに隣接するマイクロミラーとの間に存在する隙間からの反射光が迷光となる。このような迷光は、マイクロミラーの制御によらないので、必要としない範囲を含む標本全体に常に照射される。したがって、マイクロミラーの制御のみでは、迷光から標本を完全に保護することができない。
【００１０】
保護ガラスやマイクロミラー間の隙間による迷光は、マイクロミラーによる反射光に比べて極めて微弱であり、多くの場合は問題とならないが、照明光の強度が高い場合や、照明光の照明時間が長い場合には、標本への影響を考慮する必要がある。
【００１１】
例えば、一般的な蛍光観察において、シャーレ内に培養された複数の細胞のうち１つの細胞のみに照明したい場合であっても、迷光によって、観察対象以外の細胞にも照明光が照射されてしまう。迷光が長時間照射されると、観察対象以外の細胞も、褪色したり、場合によっては弱ったりするおそれがある。
【００１２】
また、上記ＦＲＡＰ観察においては、褪色させる範囲に高強度の照明光が照射されるので、相対的に強度の低い迷光であっても、この迷光の影響を無視することができない。特に照射時間が長い場合には、褪色させる必要のない範囲を含む標本全体が、迷光によって少なからず褪色する。したがって、部分的な蛍光ラベルの褪色を必要とするＦＲＡＰにおいて、通常の部分的な褪色処理を行ったとしても、標本全体を蛍光観察する際にコントラストが低くなる可能性がある。このようにコントラストが低い場合、観察が正確に行えないだけでなく、場合によっては、観察結果が得られないおそれがある。
【００１３】
上記課題を鑑みて、本発明は、標本の必要とする範囲に、必要とする時間だけ照明光を照射することができ、必要以外の範囲への照明光の照射による影響を最小限に抑えることができる顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第一態様に係る顕微鏡は、標本を照明する照明手段と、この照明手段と標本との間の照明光軸上に配置され、標本の一部が照明されるように視野を絞る視野絞り投影レンズと、照明手段と視野絞り投影レンズとの間の照明光軸上に、標本と共役な関係となるように配置されており、標本に照射される照明手段からの照明光を夫々独立して偏向させる複数の微小光偏向部を有する光偏向素子アレイと、標本に照明光を照射する状態と、標本に照明光を照射しない状態とを切り換える切替手段とを有する。
【００１５】
本発明の第二態様にかかる顕微鏡は、標本を照明する複数の照明手段と、これら複数の照明手段と標本との間の共通の照明光軸上に配置され、標本の一部が照明されるように視野を絞る視野絞り投影レンズと、複数の照明手段と視野絞り投影レンズとの間の共通の照明光軸上に、標本と共役な関係となるように配置されており、標本に照射される各照明手段からの照明光をそれぞれ独立して偏向させる複数の微小光偏向部を有する光偏向素子アレイと、標本に照明光を照射する状態と、標本に照明光を照射しない状態とを切り換える切替手段とを有する。
【００１６】
切替手段は、光偏向素子アレイと視野絞り投影レンズとの間の照明光軸上に配置された照明光を遮光する遮光手段である。あるいは、切替手段は、各照明手段と光偏向素子アレイとの間の各照明光軸上に配置された照明光を遮光する複数の遮光手段である。上記遮光手段は、例えば、開閉自在に形成されたシャッターである。
【００１７】
上記顕微鏡は、好ましくは、複数の微小光偏向部の独立的な偏向動作と、切替手段の切替動作とを制御する駆動制御部をさらに有する。この駆動制御部は、複数の微小光偏向部の選択的な偏向動作の後に、切替手段の切替動作を制御することが好ましい。
【００１８】
本発明の第三態様に係る顕微鏡では、上記照明手段はＬＥＤ光源を有し、切替手段は、ＬＥＤ光源の点灯／消灯を切り替えるＬＥＤ駆動制御部である。また、好ましくは、微小光偏向部の独立的な偏向動作を制御する駆動制御部をさらに有し、ＬＥＤ駆動制御部は、この駆動制御部によって複数の微小光偏向部の選択的な偏向動作が制御された後に、ＬＥＤ光源の切替動作を制御する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の第一実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の第一実施の形態に係る顕微鏡１０１を概略的に示す図である。図１に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡１０１は、ステージ３０と、このステージ３０に載置された標本９を照明する照明手段としての光源１と、標本９に対向して配置された対物レンズ８と、これら光源１と対物レンズ８との間の照明光軸１５上に配置され、標本９の一部が照明されるように視野を絞る視野絞り投影レンズ５とを有する。
【００２０】
本実施の形態において、光源１は、例えば水銀ランプである。この光源１と視野絞り投影レンズ５との間の照明光軸１５上には、光源１からの照明光を集光するコリメータ２と、このコリメータ２に集光された照明光を遮光する機能を備えた遮光手段である開閉自在なシャッター１６と、このシャッター１６が開いているときに、光源１からの照明光を反射させる反射ミラー３と、この反射ミラー３で反射された光が入射する光偏向素子アレイであるデジタル微小ミラー装置４とが設けられている。このデジタル微小ミラー装置４は、対物レンズ８を通る照明光軸１５上の光源１と視野絞り投影レンズ５との間に配置されており、標本９と共役な関係となるように位置している。
【００２１】
対物レンズ８の観察光軸１４上には、光源１からの照明光を対物レンズ８へ反射するとともに、対物レンズ８からの観察光を透過するダイクロイックミラー７と、このダイクロイックミラー７を透過した観察光を選択的に吸収する吸収フィルタ１０と、吸収フィルタ１０を透過した観察光を結像する結像レンズ１１と、結像された光を偏向するプリズム１２と、このプリズム１２によって偏向された観察光が入射する接眼レンズ１３とが設けられている。
【００２２】
さらに、顕微鏡１０１は、デジタル微小ミラー装置４とシャッター１６とを駆動制御する駆動制御部２０と、プリズム１２を介して観察画像を取得するＣＣＤなどのカメラ１７と、このカメラ１７によって取得された観察画像を画像処理するとともに、駆動制御部２０を制御するコンピュータ１８と、このコンピュータ１８によって画像処理された観察画像を映すモニタ１９とを有する。
【００２３】
図２は、デジタル微小ミラー装置４を概略的に示す側面図である。図２に示すように、本実施の形態に係るデジタル微小ミラー装置４は、例えば米国特許５，０６１，０４９号公報に開示されているＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ）素子であり、照明光軸１５に対して垂直に配置されている。このデジタル微小ミラー装置４は、複数の微小ミラー４ａ，４ｂ（図２中では、便宜上２個のみが図示されている）と、これら微小ミラー４ａ，４ｂを支持する支持部４ｃと、微小ミラー４ａ，４ｂを保護する保護ガラス４ｄとを有する。複数の微小ミラー４ａ，４ｂは、例えば１０２４個×７６８個の２次元的に配列されており、それぞれデジタル微小ミラー装置４に依存する所定の大きさ、例えば２０μｍ以下の方形状の面を有する。
【００２４】
各微小ミラー４ａ，４ｂの面は、支持部４ｃに対して所定の傾斜角度±α（例えば１０°）で独立的に傾斜して固定されることが可能であり、傾斜角度±αは、駆動制御部２０によって微小ミラー４ａ，４ｂごとに独立して変化され得る。各微小ミラー４ａ，４ｂの傾斜角度±αの制御は、例えば各微小ミラー４ａ，４ｂへの印加電圧をオン／オフすることによって１０μ秒オーダーの応答速度で選択的に行われる。本実施の形態では、微小ミラー４ａ，４ｂが光源１からの照明光を照明光軸１５に案内する傾斜角度を有する状態をオン状態、また、光源１からの照明光を退避光軸２１（外部）方向に案内する傾斜角度を有する状態をオフ状態と規定する。
【００２５】
照明光軸１５上の視野絞り投影レンズ５は、その焦点位置が対物レンズ８の瞳位置及び微小ミラー４ａ，４ｂの面上になるように位置している。すなわち、視野絞り投影レンズ５は、微小ミラー４ａ，４ｂを最適な大きさで投影するように、その焦点距離ｆ１が５０ｍｍ〜３００ｍｍ程度の１枚以上のレンズで形成されたレンズ群で構成されている。これは、焦点距離ｆ１が５０ｍｍ以下では、実構成を取ることが困難であり、焦点距離ｆ１が３００ｍｍを超えると、標本９面上に投影される投影倍率が小さくなりすぎて、使い勝手のよい視野を確保することが困難となると共に、照明光が暗くなるためである。本実施の形態においては、焦点距離ｆ１は、例えばｆ１＝１７０ｍｍである。
【００２６】
また、デジタル微小ミラー装置４は、標本９の観察像を撮像する図示しない撮像部の撮像素子のサイズとの関係が、結像レンズ１１の焦点距離をｆ２とし、撮像素子の対角サイズをＣとし、配列された複数の微小ミラー４ａ，４ｂの対角サイズをＤとすると、
０．３＜ｆ２／ｆ１＜５
０．３＜Ｃ／Ｄ＜６．６
の関係を満足すると、容易な配置が可能となる。本実施の形態では、焦点距離ｆ２は、例えばｆ２＝１８０ｍｍである。
【００２７】
次に、図１及び図２を参照して、上記構成を有する第一実施の形態の顕微鏡の動作について説明する。シャッター１６が開いている場合、光源から照射された照明光は、コリメータ２により集光され、反射ミラー３で反射された後、デジタル微小ミラー装置４に達する。
【００２８】
デジタル微小ミラー装置４に達した照明光のうち、オン状態になっている微小ミラー４ａにより照明光軸１５方向へ反射された照明光は、視野絞り投影レンズ５に案内され、オフ状態になっている微小ミラー４ｂに反射された照明光は、退避光軸２１方向に案内される。すなわち、オフ状態になっている微小ミラー４ｂに反射された照明光は、照明として使用されない。以上のように、デジタル微小ミラー装置４の複数の微小ミラー４ａ，４ｂは、駆動制御部２０によって、オン状態とオフ状態との間でそれぞれ独立的に制御される。
【００２９】
視野絞り投影レンズ５に達した照明光は、励起フィルタ６により標本９の蛍光物質を励起するのに適切な照明光に撰択された後、ダイクロイックミラー７により反射され、対物レンズ８を介して標本９に照射される。標本９は、照射された照明光に基づいた蛍光を発する。
【００３０】
標本９から発した蛍光は、対物レンズ８により集光され、観察光軸１４に沿ってダイクロイックミラー７を透過する。ダイクロイックミラー７を透過した蛍光は、吸収フィルタ１０により観察に適するように選択的に透過し、結像レンズ１１により結像され、また、プリズム１２により偏向されて、接眼レンズ１３に入射する。この接眼レンズ１３で観察される光学像は、カメラ１７に導かれて観察画像として取得することができる。
【００３１】
上記動作において、デジタル微小ミラー装置４の各微小ミラー４ａ，４ｂの像は、視野絞り投影レンズ５と対物レンズ８とによって標本９のピント面に結像される。オン状態の微小ミラー４ａの像は、この微小ミラー４ａによって反射された照明光の反射光が標本９面まで導かれるので明るく投影される。一方、オフ状態の微小ミラー４ｂの像は、この微小ミラー４ｂに反射された照明光の反射光が標本９面に導かれないので真っ暗に投影される。すなわち、標本９上では、複数の微小ミラー４ａ，４ｂの像がこれらオン／オフ状態に連動して明暗として投影されるため、オン状態の微小ミラー４ａに反射された照明光に対応する部分のみが照明される。
【００３２】
図３（ａ）ないし（ｃ）は、デジタル微小ミラー装置４の制御と照射領域との対応を詳細に示す図である。標本９の部分的な照射領域を照明する場合、図３（ａ）に示すモニタ１９の画面上に映された照射領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃに基いて、これら照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃに対応する微小ミラー４ａのみがオン状態に制御される。すなわち、図３の（ｂ）に示すように、微小ミラー４ａによって反射された照明光は、照明領域３２ａ，３２ｂ，３２ｃのみに照射され、これら照明領域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ以外は暗い状態である。
【００３３】
図３の（ｃ）に示すように、実際の標本９面上の像には、図３（ｂ）に示す明暗状態が投影され、視野３４のうち観察領域３３ａ、３３ｂ，３３ｃのみに照明光が投影される。したがって、駆動制御部２０によって切り換えられる微小ミラー４ａ，４ｂのオン／オフ状態に基いて、標本９の部分的な照明が可能となる。
【００３４】
図３の（ｃ）に示すように、照明する照射領域が複数ある場合、駆動制御部２０は、デジタル微小ミラー装置４の複数の微小ミラー４ａ，４ｂを高速に切り換えることによって、照射領域３１ａ、３１ｂ，３１ｃを順に照明するように制御することもできる。本実施の形態において、視野３４のうち観察する観察領域３３ａ、３３ｂ，３３ｃは３つであるが、各微小ミラー４ａ，４ｂを最小単位としてデジタル微小ミラー装置４を制御することができれば、観察する観察領域の数は制限されることはなく、また、これら観察領域の大きさや形状に応じて照明光を照射することができる。
【００３５】
再度、図２を参照すると、デジタル微小ミラー装置４は、微小ミラー４ａ，４ｂを保護する保護ガラス４ｄを有しており、複数の微小ミラー４ａ，４ｂの間には、隙間４ｅが存在する。このため、保護ガラス４ｄや隙間４ｅから、微弱ではあるが反射光軸２４に沿う反射光が生じて迷光となる。反射光軸２４は、照明光軸１５と一致することはないが、退避光軸２１に比べて照明光軸１５との角度差が小さいので、照明光軸１５の近傍で反射された反射光は、迷光となって視野絞り投影レンズ５に導かれる可能性がある。このような迷光は、微小ミラー４ａ，４ｂの制御に関わらないので、微小ミラー４ａ，４ｂがオフ状態であっても生じる。
【００３６】
一方、シャッター１６が閉じている場合、シャッター１６は、光源１とデジタル微小ミラー装置４との間の照明光軸１５上に設けられているので、光源１からの照明光を完全に遮光する。したがって、光源１からの照明光は、デジタル微小ミラー装置４へ導かれることはない。シャッター１６の開閉は、駆動制御部２０により、デジタル微小ミラー装置４の制御と連動する。具体的には、駆動制御部２０は、シャッター１６を閉じた状態で、標本９の観察領域のみが照明されるように、微小ミラー４ａの傾斜角度±αを制御した後、シャッター１６を開くように制御する。
【００３７】
本実施の形態においては、上述のようにシャッター１６を閉じた状態では、光源１からの照明光がデジタル微小ミラー装置４へ遮断されるので、微小ミラー４ａ，４ｂの状態に関わらず、デジタル微小ミラー装置４から迷光が生じることがない。したがって、標本９に照明光を照射する必要のないときにはシャッター１６を閉じ、標本９に照射する場合には、シャッター１６を必要な時間だけ開くことによって、不必要に標本９に照明光が照射されることを完全に防止することができる。
【００３８】
第一実施の形態に係る顕微鏡１０１は、例えばＦＲＡＰ観察に使用される。このＦＲＡＰ観察は、蛍光観察時に、視野内を部分的に褪色させ、その復帰状態を利用することによって、細胞内の物質移動を観察する観察方法である。以下に、第一実施の形態に係る顕微鏡１０１を使用してＦＲＡＰ観察を行う場合のフローの一例を示す。
（１）観察の開始
（２）シャッター１６を閉じる
（３）対象物の観察領域に応じて、顕微鏡の観察法（蛍光観察、位相差観察）を準備（以下では、蛍光観察として説明する）
（４）標本９をステージ３０に載置
（５）準備観察の開始を指示
ａ．デジタル微小ミラー装置４の微小ミラー４ａをすべてオン状態に制御
ｂ．光源を点灯
ｃ．シャッター１６を開く
ｄ．カメラ１７により観察画像を撮像
ｅ．撮像の終了
ｆ．シャッター１６を閉じる
ｇ．撮像した観察画像の保存
（６）準備観察の終了
（７）パラメータ設定の開始
ａ．撮像した画像をモニタ１９に表示する（保存画像の呼び出し）
ｂ．モニタ１９上で確認しながら、照明光を照射する照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃを指定（ただし、照射領域は、１箇所でも複数箇所でもよい。また、フリーハンドによる指定でも、予め区分けされているブロックごとの指定でもよい。）
ｃ．指定された照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃをコンピュータ１８に保存
ｄ．保存された照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃを呼び出し、これら照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃに対応した微小ミラー４ａ，４ｂを選択
ｅ．褪色のための照明光の照射時間を設定
ｆ．保存された照射領域（観察領域）３１ａ，３１ｂ，３１ｃを呼び出し、呼び出された照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃに基いて観察範囲を指定
ｇ．観察時間を設定
（８）パラメータ設定の終了
（９）アプリケーションの実行開始を指示
＜褪色照明＞
ａ．選択された微小ミラー４ａ，４ｂの駆動を駆動制御部２０へ出力
ｂ．設定された照射時間を駆動制御部２０へ出力
ｃ．駆動制御部２０によって、選択された微小ミラー４ａをオン状態に制御
ｄ．シャッター１６を開く
ｅ．設定された照射時間だけ褪色用の照明光を照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃに照射
ｆ．照射の終了
ｇ．シャッター１６を閉じる
＜経過観察＞
ｈ．観察領域に対応した微小ミラー４ａの駆動を駆動制御部２０に出力する
ｉ．駆動制御部２０によって、選択された微小ミラー４ａをオン状態に制御
ｊ．シャッター１６を開く
ｋ．カメラ１７によって観察画像を撮像
ｌ．経過観察の終了
ｍ．シャッター１６を閉じる
（１０）アプリケーションの終了
（１１）標本９をステージ３０から取外す
（１２）観察の終了
上記フローにおいて、（５）準備観察及び（９）アプリケーションの実行は、コンピュータ１８に組み込まれたソフトウェアによって自動的に行われる。
【００３９】
ＦＲＡＰ観察では、デジタル微小ミラー装置４を制御して褪色させる範囲（対象物の位置、形状、大きさ）が設定され、設定された範囲に一定時間照明光を照射して標本９の細胞の蛍光を部分的に褪色させることが必要であるので、上述のように、迷光の影響が無視できない。特に、シャッターがない場合には、（７）パラメータ設定の開始から（８）パラメータ設定の終了までは、人為的作業によるので時間がかかるにもかかわらず、この間には標本９に照明光が照射されたままである。パラメータ設定中に標本９が遮光されていない場合、細胞にダメージを与えるばかりか、標本９全体の蛍光の褪色が生じるので、（９）アプリケーションの実行でのＳ／Ｎ比劣化への影響も考えられる。
【００４０】
第一実施の形態に係る顕微鏡１０１を使用してＦＲＡＰ観察を行う場合、照明光軸中に、開閉自在に制御可能なシャッター１６が配置されており、このシャッター１６を必要に応じて開閉することによって、デジタル微小ミラー装置４から生じる迷光を遮光することができる。換言すれば、上記フローの中で、シャッター１６は、（５）ｃ〜ｆ、（９）ｄ〜ｇ及びｊ〜ｍの間のみ開かれているので、これ以外のフロー中には、迷光が細胞に照射されて悪影響を与えることがない。
【００４１】
上記フローにおいて、準備観察、アプリケーション観察では、ソフトウェアによって自動制御され、また、デジタル微小ミラー装置４の制御とシャッター１６の開閉とを連動させて制御されるので、標本９への照明光の照射時間は、必要最小限にすることができる。したがって、第一実施の形態に係る顕微鏡を用いたＦＲＡＰ観察では、迷光による標本９への余分な照明光の照射を最大限抑えることができ、デジタル微小ミラー装置４のオン／オフ特性を生かした標本９への褪色を行うとともに、細胞へのダメージが少なく、褪色のコントラストの良い良好な観察を行うことができる。
【００４２】
尚、本実施の形態では、シャッター１６は、コリメータ２と反射ミラー３との間の照明光軸中に位置しているが、図１の点線で示したように、デジタル微小ミラー装置４と視野絞り投影レンズ５との間の照明光軸中に位置されていても良い。このような構成では、シャッター１６’を閉じている場合であってもデジタル微小ミラー装置４から迷光は発生するが、視野絞り投影レンズ５の照明光軸１５上の前側にシャッター１６’が配置されているので、迷光が視野絞り投影レンズ５に導かれることはない。
【００４３】
図４は、本発明の第二実施の形態に係る顕微鏡１０２を概略的に示す図である。図４に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡１０２は、第１実施の形態に係る顕微鏡１０１とほぼ同じ構成を有するが、特に照明手段に関して第一実施の形態とは相違する。第二実施の形態において、第一実施の形態と同じ部材には同一の符号を付して動作についての詳細な説明を省略し、第一実施の形態と異なる点に着目して説明する。
【００４４】
図４に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡１０２は、照明手段としてのＬＥＤ光源４１と、このＬＥＤ光源４１を制御するＬＥＤ駆動制御部４２とを有する。ＬＥＤ光源４１の点灯／消灯は、ＬＥＤ駆動制御部４２によって高速に切り換え可能であり、ＬＥＤ駆動制御部４２は、コンピュータ１８によって制御される。また、本実施の形態では、シャッター１６が取外されている。その他の構成は、第一実施の形態と同様である。ＬＥＤ光源４１がＬＥＤ駆動制御部４２により点灯された状態は、第一実施の形態におけるシャッター１６の開いた状態、また、ＬＥＤ光源４１が消灯された状態をシャッター１６の閉じた状態に対応する。
【００４５】
次に、図４を参照して、第二実施の形態の動作について説明する。ＬＥＤ光源４１からの照射光は、第１実施の形態と同様に、反射ミラー３に反射されてデジタル微小ミラー装置４に達する。デジタル微小ミラー装置４に達した照明光のうち、オン状態になっている微小ミラー４ａにより照明光軸１５方向へ反射された照明光は、視野絞り投影レンズ５に案内され、オフ状態になっている微小ミラー４ｂに反射された照明光は、退避光軸２１方向に案内される。すなわち、オフ状態になっている微小ミラー４ｂに反射された照明光は、照明として使用されない。以上のように、デジタル微小ミラー装置４の複数の微小ミラー４ａ，４ｂは、駆動制御部２０によって、オン状態とオフ状態との間でそれぞれ独立的に制御される。
【００４６】
視野絞り投影レンズ５に案内された照明光は、第一実施の形態と同様の動作で標本９に照射され、標本９から発した蛍光も同様の動作で接眼レンズ１３に導かれる。
【００４７】
ＬＥＤ光源４１の点灯／消灯の切り換えは、駆動制御部２０により、デジタル微小ミラー装置４の制御と連動する。具体的には、駆動制御部２０は、ＬＥＤ光源４１を消灯した状態で、標本９の観察領域のみが照明されるように、微小ミラー４ａの傾斜角度±αを制御した後、ＬＥＤ光源４１を点灯するように制御する。
【００４８】
上述のようにＬＥＤ光源４１を消灯した状態では、照明光自体が照射されないので、微小ミラー４ａ，４ｂの状態に関わらず、デジタル微小ミラー装置４の保護ガラス４ｄと隙間４ｅから迷光が生じることがない。すなわち、不必要に照明光が標本９に照射されることがない。したがって、標本９に照明光を照射する必要のないときにはＬＥＤ光源４１を消灯し、標本９に照射する場合には、ＬＥＤ光源４１を点灯することによって、不必要に標本９に照明光が照射されることを完全に防止することができる。
【００４９】
以下に、第二実施の形態に係る顕微鏡１０２を使用してＦＲＡＰ観察を行う場合の流れの一例を示す。
（１）観察の開始
（２）ＬＥＤ光源４１の消灯確認
（３）対象物の観察領域に応じて、顕微鏡の観察法（蛍光観察、位相差観察）を準備（以下では、蛍光観察として説明する）
（４）標本９をステージ３０に載置
（５）準備観察の開始を指示
ａ．デジタル微小ミラー装置４の微小ミラー４ａをすべてオン状態に制御
ｂ．ＬＥＤ光源４１を点灯
ｃ．カメラ１７により観察画像を撮像
ｄ．撮像の終了
ｅ．ＬＥＤ光源４１を消灯
ｆ．撮像した観察画像の保存
（６）準備観察の終了
（７）パラメータ指定の開始を指示
ａ．撮像した画像をモニタ１９に表示する（保存画像の呼び出し）
ｂ．モニタ１９上で確認しながら、照明光を照射する照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃを指定（ただし、照射領域は、１箇所でも複数箇所でもよい。また、フリーハンドによる指定でも、予め区分されているブロックごとの指定でもよい。）
ｃ．指定された照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃをコンピュータ１８に保存
ｄ．保存された照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃを呼び出し、これら照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃに対応した微小ミラー４ａ，４ｂを選択
ｅ．褪色のための照明光の照射時間を設定
ｆ．保存された照射領域（観察領域）を呼び出し、観察範囲を指定
ｇ．観察時間を設定
（８）パラメータ指定の終了
（９）アプリケーションの実行開始を指示
＜褪色照明＞
ａ．選択された微小ミラー４ａ，４ｂの駆動を駆動制御部２０へ出力
ｂ．設定された照射時間を駆動制御部２０へ出力
ｃ．駆動制御部２０によって、選択された微小ミラー４ａをオン状態に制御
ｄ．ＬＥＤ光源４１を点灯
ｅ．設定された照射時間だけ褪色用の照明光を照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃに照射
ｆ．照射の終了
ｇ．ＬＥＤ光源４１を消灯
＜経過観察＞
ｈ．観察領域に対応した微小ミラー４ａの駆動を駆動制御部２０に出力する
ｉ．駆動制御部２０によって、選択された微小ミラー４ａをオン状態に制御
ｊ．ＬＥＤ光源４１を点灯
ｋ．カメラ１７によって観察画像を撮像
ｌ．経過観察の終了
ｍ．ＬＥＤ光源４１を消灯
（１０）アプリケーションの終了
（１１）標本９をステージ３０から取外す
（１２）観察の終了
上記フローにおいて、（５）準備観察及び（９）アプリケーションの実行は、第一実施の形態と同様に、コンピュータ１８に組み込まれたソフトウェアによって自動的に行われる。
【００５０】
第二実施の形態に係る顕微鏡１０２を使用してＦＲＡＰ観察を行う場合、ＬＥＤ光源４１を必要に応じて点灯／消灯することによって、必要なとき以外に標本９へ照明光が照射されるのを完全に防止することができる。換言すれば、上記フローの中で、ＬＥＤ光源４１は、（５）ｂ〜ｅ、（９）ｄ〜ｇ及びｊ〜ｍの間のみ点灯されているので、これ以外のフロー中には、照明光が標本９に照射されることがない。したがって、必要とする時間だけ、標本９に照明光を照射することができる。
【００５１】
また、ＬＥＤ光源４１は、１００ナノ秒オーダーでのオン／オフ切り換えが可能であるので、１０μ秒オーダーでのオン／オフ切り換えが可能なデジタル微小ミラー装置４装置と連動して、照明光の高速な切り換えができる。したがって、褪色照明から経過観察に移る際の試料の変化に対して、タイムラグの影響の少ない観察が可能である。
【００５２】
上記フローにおいて、準備観察、アプリケーション観察では、ソフトウェアによって自動制御され、また、デジタル微小ミラー装置４の制御とＬＥＤ光源の点灯／消灯とを連動させて制御されるので、標本９への照明光の照射時間は、必要最小限にすることができる。したがって、第一実施の形態に係る顕微鏡を用いたＦＲＡＰ観察では、迷光による標本９への余分な照明光の照射を最大限抑えることができ、デジタル微小ミラー装置４のオン／オフ特性を生かした標本９への褪色を行うとともに、細胞へのダメージが少なく、褪色のコントラストの良い良好な観察を行うことができる。
【００５３】
図５は、本発明の第三実施の形態に係る顕微鏡１０３を概略的に示す図である。図５に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡１０３は、第１実施の形態に係る顕微鏡１０１とほぼ同じ構成を有するが、２つの照明手段を有する点で第一実施の形態とは相違する。第三実施の形態において、第一実施の形態と同じ部材には同一の符号を付して動作についての詳細な説明を省略し、第一実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００５４】
第三実施の形態に係る顕微鏡１０３は、ステージ３０に載置された標本９を照明する照明手段として、第一及び第二の光源５１，５２を有する。これら第一及び第二の光源５１，５２の照明光軸１５上には、デジタル微小ミラー装置４と、視野絞り投影レンズ５とが、２つの光源に共通に配置されている。本実施の形態において、第一及び第二の光源５１，５２は、例えば水銀ランプである。
【００５５】
第一の光源とデジタル微小ミラー装置４との間の第一の照明光軸５９上には、第一の光源５１からの照明光を集光する第一のコリメータ５３と、この第一のコリメータ５３に集光された照明光を遮光する機能を備えた遮光手段である開閉自在な第一のシャッター６１と、この第一のシャッター６１が開いているときに、第一の光源５１からの照明光を選択的に透過する第一の励起フィルタ５７と、透過した照明光を反射させる第一の反射ミラー５５とが配置されている。
【００５６】
一方、第二の光源５２とデジタル微小ミラー装置４との間の第二の照明光軸１５上には、第二の光源５２からの照明光を集光する第二のコリメータ５４と、この第二のコリメータ５４に集光された照明光を遮光する機能を備えた遮光手段である開閉自在な第一のシャッター６２と、この第二のシャッター６２が開いているときに、第二の光源５２からの照明光を選択的に透過する第二の励起フィルタ５８と、透過した照明光を反射させる第二の反射ミラー５６とが配置されている。
【００５７】
第三実施の形態に係る駆動制御部２０は、デジタル微小ミラー装置４と連動させて、第一及び第二のシャッター６１，６２の開閉動作を制御する。その他の構成は、第一実施の形態と同様である。
【００５８】
次に、図５を参照して、第三実施の形態の動作について説明する。第一のシャッター６１が開いている場合、第一の光源５１から照射された照明光は、第一のコリメータ５３により集光され、第一の励起フィルタ５７により選択的に透過され、そして、第一の反射ミラー５５で反射された後、デジタル微小ミラー装置４に達する。同様に、第二のシャッター６２が開いている場合、第二の光源５２から照射された照明光は、第二のコリメータ５８により集光され、第二の励起フィルタ５８により選択的に透過され、そして、第二の反射ミラー５６で反射された後、デジタル微小ミラー装置４に達する。
【００５９】
デジタル微小ミラー装置４に達した第一の照明光軸５９の照明光のうち、オン状態になっている微小ミラー４ａにより照明光軸１５方向へ反射された照明光は、視野絞り投影レンズ５に案内され、オフ状態になっている微小ミラー４ｂに反射された照明光は、退避光軸２１方向に案内される。すなわち、オフ状態になっている微小ミラー４ｂに反射された照明光は、照明として使用されない。また、第二の照明光軸６０の照明光は、オフ状態になっている微小ミラー４ｂにより照明光軸１５の方向へ反射され、オン状態になっている微小ミラー４ａにより、照明光軸外に反射され、照明光として使用されない。
【００６０】
以上のように、デジタル微小ミラー装置４の複数の微小ミラー４ａ，４ｂは、駆動制御部２０によって、オン状態とオフ状態との間でそれぞれ独立的に制御される。
【００６１】
顕微鏡観察では、異なる光源や波長によって、それぞれの特性を利用した効率の良い照明光を照射することがある。例えば、上記ＦＲＡＰ観察では、短時間での褪色を行うために、褪色に用いる照明の波長を短くしてエネルギーを高くしたり、観察用とは異なる褪色用の高い強度の光源を用いられたりすることがある。本実施の形態では、第一の光源５１からの照明光は、第一の吸収フィルタ５７によって、観察に適した特性となるように選択され、第二の光源６２からの照明光は、第二の吸収フィルタ５８によって、褪色に適した特性となるように選択される。
【００６２】
以下に、第三実施の形態に係る顕微鏡１０３を使用してＦＲＡＰ観察を行う場合のフローの一例を示す。
（１）観察の開始
（２）第一及び第二シャッター６１，６２を閉じる
（３）対象物の観察領域に応じて、顕微鏡の観察法（蛍光観察、位相差観察）を準備（以下では、蛍光観察として説明する）
（４）標本９をステージ３０に載置
（５）準備観察の開始を指示
ａ．デジタル微小ミラー装置４の微小ミラー４ａをすべてオン状態に制御
ｂ．第一シャッター６１を開く
ｃ．カメラ１７により観察画像を撮像
ｄ．撮像の終了
ｅ．第一シャッター６１を閉じる
ｆ．撮像した観察画像の保存
（６）準備観察の終了
（７）パラメータ指定の開始を指示
ａ．撮像した画像をモニタ１９に表示する（保存画像の呼び出し）
ｂ．モニタ１９上で確認しながら、照明光を照射する照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃを指定（ただし、照射領域は、１箇所でも複数箇所でもよい。また、フリーハンドによる指定でも、予め区分けされているブロックごとの指定でもよい。）
ｃ．指定された照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃをコンピュータ１８に保存
ｄ．保存された照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃを呼び出し、これら照射領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃに対応した微小ミラー４ａ，４ｂを選択
ｅ．褪色のための照明光の照射時間を設定
ｆ．保存された照射領域（観察領域）３１ａ，３１ｂ，３１ｃを呼び出し、観察範囲を指定
ｇ．観察時間を設定
（８）パラメータ指定の終了
（９）アプリケーションの実行開始を指示
＜褪色照明＞
ａ．選択された微小ミラー４ａ，４ｂの駆動を駆動制御部２０へ出力
ｂ．設定された照射時間を駆動制御部２０へ出力
ｃ．駆動制御部２０によって、選択された微小ミラー４ａをオン状態に制御
ｄ．第二シャッター６２を開く
ｅ．設定された照射時間だけ褪色用の照明光を照射領域に照射
ｆ．照射の終了
ｇ．第二シャッター６２を閉じる
＜経過観察＞
ｈ．観察領域に対応した微小ミラー４ａの駆動を駆動制御部２０に出力する
ｉ．駆動制御部２０によって、選択された微小ミラー４ａをオン状態に制御
ｊ．第一シャッター６１を開く
ｋ．カメラ１７によって観察画像を撮像
ｌ．経過観察の終了
ｍ．第一シャッター６１を閉じる
（１０）アプリケーションの終了
（１１）標本９をステージ３０から取外す
（１２）観察の終了
上記フローにおいて、（５）準備観察及び（９）アプリケーションの実行は、第一実施の形態と同様に、コンピュータ１８に組み込まれたソフトウェアによって自動的に行われる。
【００６３】
第三実施の形態に係る顕微鏡１０３を使用してＦＲＡＰ観察を行う場合、第一の光源からの照明光軸中に、開閉自在に制御可能な第一のシャッター６１が、配置され、第二の光源からの照明光軸中に、開閉自在に制御可能な第二のシャッター６２が配置されている。各シャッター６１，６２を必要に応じて開閉することによって、デジタル微小ミラー装置４から生じる迷光を遮光することができる。換言すれば、上記フローの中で、第一のシャッター６１は、（５）ｂ〜ｅ、及び（９）ｊ〜ｍの間のみ開かれ、第二のシャッター６２は、（９）ｄ〜ｇの間のみ開かれているので、これ以外のフロー中には、迷光が細胞に照射されて悪影響を与えることがない。
【００６４】
上記フローにおいて、準備観察、アプリケーション観察では、ソフトウェアによって自動制御され、また、デジタル微小ミラー装置４の制御と第一及び第二のシャッター６１，６２の開閉とを連動させて制御されるので、標本９への照明光の照射時間は、必要最小限にすることができる。したがって、第三実施の形態に係る顕微鏡を用いたＦＲＡＰ観察では、迷光による標本９への余分な照明光の照射を最大限抑えることができ、デジタル微小ミラー装置４のオン／オフ特性を生かした標本９への褪色を行うとともに、細胞へのダメージが少なく、褪色のコントラストの良い良好な観察を行うことができる。
【００６５】
第三実施の形態では、ＦＲＡＰ観察について説明したが、第一及び第二の吸収フィルタの特性を変えて、２色照明とすることも可能である。この場合、例えば第１の吸収フィルタ５７と第二の吸収フィルタ５８とは、互いに異なる波長帯域のバンドパスフィルタで構成される。このような構成では、図３の照射領域３３に第一の光源５１からの照明光が照射され、それ以外の領域に第二の光源５２からの照明光が照射されることが可能である。
【００６６】
尚、本実施の形態では、第二のシャッター６２は、第一のコリメータ５３と第一の反射ミラー５５との間の照明光軸１５中に位置しており、第一のシャッター６１は、第二のコリメータ５４と第二の反射ミラー５６との間の照明光軸１５中に位置しているが、図１の点線で示したように、デジタル微小ミラー装置４と視野絞り投影レンズ５との間の照明光軸１５中に位置されていても良い（図１のシャッター１６’の位置）。このような構成では、第一の光源と第２の光源とに共通なシャッターとして開閉動作が制御されることによって、迷光が視野絞り投影レンズ５に導かれることを防止することができる。
【００６７】
また、第三実施の形態では、２つの光源５１，５２を水銀ランプを用いたが、どちらか一方、または両方の光源及びシャッターの代わりにＬＥＤ光源を用いてもよい。この場合、各ＬＥＤ光源に関わる構成及び動作は、第二の実施の形態のＬＥＤ光源と同様である。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る顕微鏡は、標本の必要とする範囲に、必要とする時間だけ照明光を照射することができ、必要以外の範囲への照明光の照射による影響を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施の形態に係る顕微鏡を概略的に示す図である。
【図２】図１の顕微鏡のデジタル微小ミラー装置をより詳細に示す図である。
【図３】図３の（ａ）は、照射領域を示す図である。図３の（ｂ）は、デジタル微小ミラー装置の制御による照射領域を示す図である。図３の（ｃ）は、観察領域を示す図である。
【図４】本発明の第二実施の形態を概略的に示す図である。
【図５】本発明の第三実施の形態を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１，５１，５２…光源、４…デジタル微小ミラー装置、４ａ，４ｂ…微小ミラー、５…視野絞り投影レンズ、７…ダイクロイックミラー、８…対物レンズ、９…標本、１３…接眼レンズ、１６，６１，６２…シャッター、２０…駆動制御部、４１…ＬＥＤ光源
Claims (9)
- 標本を照明する照明手段と、
この照明手段と標本との間の照明光軸上に配置された視野絞り投影レンズと、
照明手段と視野絞り投影レンズとの間の照明光軸上に、標本と共役な関係となるように配置されており、標本に照射される照明手段からの照明光を夫々独立して偏向させる複数の微小光偏向部を有する光偏向素子アレイと、
標本に照明光を照射する状態と、標本に照明光を照射しない状態とを切り換える切替手段とを具備することを特徴とする顕微鏡。 - 標本を照明する複数の照明手段と、
これら複数の照明手段と標本との間の共通の照明光軸上に配置された視野絞り投影レンズと、
複数の照明手段と視野絞り投影レンズとの間の共通の照明光軸上に、標本と共役な関係となるように配置されており、標本に照射される各照明手段からの照明光をそれぞれ独立して偏向させる複数の微小光偏向部を有する光偏向素子アレイと、
標本に照明光を照射する状態と、標本に照明光を照射しない状態とを切り換える切替手段とを具備することを特徴とする顕微鏡。 - 切替手段は、光偏向素子アレイと視野絞り投影レンズとの間の照明光軸上に配置された照明光を遮光する遮光手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡。
- 切替手段は、各照明手段と光偏向素子アレイとの間の各照明光軸上に配置された照明光を遮光する複数の遮光手段であることを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡。
- 遮光手段は、開閉自在に形成されたシャッターであることを特徴とする請求項３または４に記載の顕微鏡。
- 複数の微小光偏向部の独立的な偏向動作と、切替手段の切替動作とを制御する駆動制御部をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の顕微鏡。
- 駆動制御部は、複数の微小光偏向部の選択的な偏向動作の後に、切替手段の切替動作を制御することを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡。
- 照明手段はＬＥＤ光源を有し、切替手段は、ＬＥＤ光源の点灯／消灯を切り替えるＬＥＤ駆動制御部であることを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡。
- 微小光偏向部の独立的な偏向動作を制御する駆動制御部をさらに具備し、ＬＥＤ駆動制御部は、この駆動制御部によって複数の微小光偏向部の選択的な偏向動作が制御された後に、ＬＥＤ光源の切替動作を制御することを特徴とする請求項８に記載の顕微鏡。
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