JP2005010296A - 蛍光顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
【課題】光源部が、簡単な構造で、小型、軽量化でき、かつ操作性のよい蛍光顕微鏡を提供する。
【解決手段】光源部１と、光源部１からの光を試料に照射し、試料から生じる蛍光を観察するように構成された顕微鏡本体部とを有する蛍光顕微鏡において、光源部１が、所定の波長の光を発する第１のＬＤ群１１と、第１のＬＥＤ群１１とは異なる所定の波長の光を発する第２のＬＥＤ群１２と、２つのＬＥＤ群１１，１２の光路が重なる位置に配置され、２つのＬＥＤ群１１，１２から発せられる波長のいずれかを選択して出力するＡＯＴＦ１３を有する。
【選択図】 図２
【解決手段】光源部１と、光源部１からの光を試料に照射し、試料から生じる蛍光を観察するように構成された顕微鏡本体部とを有する蛍光顕微鏡において、光源部１が、所定の波長の光を発する第１のＬＤ群１１と、第１のＬＥＤ群１１とは異なる所定の波長の光を発する第２のＬＥＤ群１２と、２つのＬＥＤ群１１，１２の光路が重なる位置に配置され、２つのＬＥＤ群１１，１２から発せられる波長のいずれかを選択して出力するＡＯＴＦ１３を有する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料から発する蛍光を観察する蛍光顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生体組織等の観察手段として、レーザ走査型蛍光顕微鏡が用いられている。この種のレーザ走査型蛍光顕微鏡は、レーザ光を出射するレーザ光源部と、前記レーザ光源部から出射されたレーザ光を試料に集光させ、かつ、該レーザ光を励起光として試料に対して走査しながら照射し、試料から得られた蛍光を検出して試料の画像を得るように構成された顕微鏡本体部とを有して構成されている。レーザ光源部は、Ａｒレーザ、ＨｅＮｅレーザ等のガスレーザを用いて構成されている。
【０００３】
しかしながら、ガスレーザを用いてレーザ光源部を構成した場合、レーザ自体の構造が複雑となり、レーザ光源部自体が顕微鏡本体部に対して大型化してしまう。このため、レーザ光源部を配置するための広いスペースが大きくとられてしまい、また、レーザ光源部自体の重量が非常に重くなる。また、ガスレーザの場合には発熱が多いため、操作に危険性が伴う上、レーザ光源部を冷却するための冷却ファン等が必要となり振動や騒音の影響を受けやすい。さらにレーザ光が安定するまでに時間がかかり、レーザ光の種類を迅速に切換えることができず、使い勝手が悪いという問題がある。
【０００４】
しかるに、これらの点を改良したものとしては、レーザ光源部に、ガスレーザを用いずにＬＥＤやＬＤを用いた構成が、例えば、次の特許文献１〜５に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１８８１７４号公報
【特許文献２】
特開平０５−１０２６１２号公報
【特許文献３】
特開２００１−１８９５２０号公報
【特許文献４】
特開平０８―１２２６５０号公報
【特許文献５】
特開２００２−２２１６６４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１には、青色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤや、白色ＬＥＤを励起用光源として用い、また、複数のＬＥＤからの出射光を効率良く照明させるためのレンズを用いた顕微鏡用照明装置が開示されている。
しかし、特許文献１には、複数のＬＥＤは同じ色の光量を多くするために使用されていることが記載されているに過ぎず、複数のＬＥＤを用いてどのように蛍光顕微鏡の光源部を構成するかについては開示されていない。
【０００７】
また、特許文献２には、青色ＬＥＤの製造方法が記載されているに過ぎず、青色ＬＥＤを用いてどのように蛍光顕微鏡の光源部を構成するかについては開示されていない。
【０００８】
また、特許文献３には、半導体レーザを用いた光学装置に関し、赤色、緑色、青色のＬＤを用いることが開示されているが、蛍光顕微鏡の光源部としてＬＤや、ＬＥＤを使用する具体的な構成については開示も示唆もされていない。
【０００９】
また、特許文献４には、半導体レーザからなる光源部を蛍光顕微鏡に用いることが示唆されているが、蛍光顕微鏡の光源部としてＬＤや、ＬＥＤを使用する具体的な構成については開示も示唆もされていない。
【００１０】
また、特許文献５には、顕微鏡の明視野照明の光源部としてＬＥＤを使用することが記載されているが、蛍光顕微鏡の光源部としてＬＥＤを使用するための構成については開示されていない。
【００１１】
このため、従来、光源部が、簡単な構造で、小型、軽量化でき、かつ操作性のよい蛍光顕微鏡は、実現できなかった。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、光源部が、簡単な構造で、小型、軽量化でき、かつ操作性のよい蛍光顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本第１の発明による蛍光顕微鏡は、光源部と、前記光源部からの光を試料に照射し、試料から生じる蛍光を観察するように構成された顕微鏡本体部とを有する蛍光顕微鏡において、前記光源部が、所定の波長の光を発する第１のＬＥＤ群と、前記第１のＬＥＤ群とは異なる所定の波長の光を発する第２のＬＥＤ群と、前記２つのＬＥＤ群の光路が重なる位置に配置され、該２つのＬＥＤ群から発せられる波長のいずれかを選択して出力するＡＯＴＦを有することを特徴としている。
【００１３】
また、本第２の発明による蛍光顕微鏡は、光源部と、前記光源部からの光を試料に照射し、試料から生じる蛍光を観察するように構成された顕微鏡本体部とを有する蛍光顕微鏡において、前記光源部が、所定の波長の光を発するＬＥＤ群と、前記ＬＥＤ群とは異なる所定の波長の光を発するＬＤと、前記ＬＥＤ群の光路と前記ＬＤの光路とが重なる位置に配置され、前記ＬＥＤ群から発せられる波長と前記ＬＤから発せられる波長のいずれかを選択して出力するＡＯＴＦを有することを特徴としている。
【００１４】
また、本第２の発明の蛍光顕微鏡においては、前記光源部が、前記ＬＥＤ群及び前記第ＬＤとは異なる波長の光を発する第２のＬＤを有し、かつ、前記ＬＥＤ群が発する波長の値が、前記２つのＬＤが発する波長の値の間となるように構成されているのが好ましい。
【００１５】
また、本第３の発明による蛍光顕微鏡は、光源部と、前記光源部からの光を試料に照射し、試料から生じる蛍光を観察するように構成された顕微鏡本体部とを有する蛍光顕微鏡において、前記光源部が、白色ＬＥＤ群と、前記白色ＬＥＤ群の光路上に配置され、該白色ＬＥＤ群から発せられる光から所望の波長を選択して出力するＡＯＴＦを有することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本第１の発明のように、蛍光顕微鏡の光源部を波長の異なる２つのＬＥＤ群と、ＡＯＴＦ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｆｉｌｔｅｒ）とを有して構成すれば、ＬＥＤ自体の構造は簡素であり、小型、軽量であり、しかも安価で、低消費電力で済むため、簡単な構造で小型、軽量化した光源部が得られる。また、ＡＯＴＦの電気的制御によって所望の波長を自由に選択することができる。このため、操作性に優れた蛍光顕微鏡が得られる。
【００１７】
また、ＬＥＤを複数個組み合わせて、１つのＬＥＤ群を構成すれば、比較的輝度が低いＬＥＤを光源に用いても照射光として十分な明るさを得ることができる。
【００１８】
また、ＬＥＤに比べてＬＤは輝度が高い。このため、本第２の発明のように、第１の発明における第２のＬＥＤ群と同じ波長の光を発するＬＤを第２のＬＥＤ群に代えて構成すれば、光源部に設ける発光素子の数を少なくして、構成を簡素化することができる。
【００１９】
ところで、緑色の波長の光を発するＬＤは原理的に製造するのが困難である。
そこで、本第２の発明において、光源部を第１のＬＤと第１のＬＤとは異なる波長の第２のＬＤと第１のＬＤと第２のＬＤから発する波長の間の値の波長を発するＬＥＤ群とで構成すれば、ＬＥＤ群に緑色の波長を発するＬＥＤを複数個用い、第１のＬＤに青色の波長を発するＬＤ、第２のＬＤに赤色の波長を発するＬＤを用いることで、近赤外領域から紫色に至るまでの全ての領域の波長の光を照射可能になる。
【００２０】
また、本第３の発明のように、光源部を、白色ＬＥＤ群と、ＡＯＴＦとで構成すれば、少ない種類のＬＥＤでもってより簡単な構成とすることができ、かつ、ＡＯＴＦを制御することで所望の波長が自由に選択することができる。
【００２１】
その他、走査型レーザ蛍光顕微鏡としては、レーザ光を出射するレーザ光源部と、前記レーザ光源部から出射されたレーザ光を試料に集光させ、かつ、該レーザ光を試料に対して走査しながら、試料から得られた光を検出して試料の画像を得るように構成された顕微鏡本体部とを有するレーザ走査型顕微鏡においては、前記レーザ光源部を、ＬＤと、波長選択手段とで構成してもよい。
このように構成すれば、コンパクト、低消費電力、かつ、安価な光源部のレーザユニットが得られる。
【００２２】
また、レーザ光を出射するレーザ光源部と、前記レーザ光源部から出射されたレーザ光を試料に集光させ、かつ、該レーザ光を試料に対して走査させ、試料から得られた光を検出して試料の画像を得るように構成された顕微鏡本体部とを有するレーザ走査型顕微鏡において、前記レーザ光源部を、ＬＤと、前記ＬＤとは波長の異なるＬＥＤと、波長選択手段とで構成してもよい。
上述のように、緑色の波長の光を発するＬＤは原理的に製造するのが困難である。しかるに、光源部のレーザ光源をＬＤとＬＥＤで構成すれば、緑色の波長を発するためにＬＥＤを用いることで、近赤外、赤色、緑色、青色、紫色のすべての波長の光を照射することができるようになる。
【００２３】
また、複数のＬＥＤを光学的に結合させると好ましい。
上述のように、ＬＥＤはＬＤに比べて輝度が低いため、１つを用いたのでは暗い可能性がある。しかるに、複数のＬＥＤで１つのＬＥＤ群を構成し、光学的に結合させれば、十分な明るさを得ることができる。
なお、ＡＯＴＦ等の波長選択手段を制御することで所望の波長が自由に選択することができる構成にすれば、ＬＥＤ群を構成するＬＥＤは、異なる波長のＬＥＤであっても同じ波長のＬＥＤであっても良い。
【００２４】
また、前記ＬＥＤを白色ＬＥＤで、あるいは、前記ＬＤを白色ＬＤで構成してもよい。
さらに、前記波長選択手段には、バンドパスフィルタを用いるのが好ましい。
あるいは、前記波長選択手段に、ＡＯＴＦを用いてもよい。
このように構成すれば、バンドパスフィルタを変えること、或いは、ＡＯＴＦの電気的制御によって所望の波長を自由に選択することができる。
【００２５】
また、前記ＬＤや、前記ＬＥＤからの光を、シングルモードファイバを介して顕微鏡本体部に導入するようにするのが好ましい。
このように構成すれば、全ての光源を、実質的に１つの点光源として扱うことができるとともに、光路長を短縮化して、光源部をより小型化することができる。
【００２６】
また、前記ＬＥＤを光学的に結合させる手段としては、少なくとも１枚のフレネルレンズを用いるのが好ましい。
このように構成すれば、レンズを薄型化することができるので、光源部をよりコンパクト化することができる。
【００２７】
あるいは、前記ＬＥＤを光学的に結合させる手段としては、少なくとも１枚の回折光学素子を用いるのが好ましい。
このように構成すれば、光学素子を薄くすることができるので、光源部をよりコンパクト化することができる。
【００２８】
また、前記ＬＥＤを光学的にカップリングさせる手段としては、少なくとも１枚のフレネルレンズと１枚の回折光学素子を用いてもよい。
薄い光学素子を複数用いれば、更にコンパクト化することができる。
【００２９】
さらに、前記ＬＤからの光束をコリメートするための光学系として、少なくとも１枚のアナモルフィックレンズを用いるのが好ましい。
ＬＤは方向によって光束の発散角度が異なるが、アナモルフィックレンズを用いれば、光量ロスなく、真円ビームに変換できる。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
図１は本発明の蛍光顕微鏡の各実施例に共通の構成を示す概略構成図である。
本発明の各実施例の蛍光顕微鏡は、光源部１と、顕微鏡本体部２を有して構成されている。
顕微鏡本体部２は、ビームエキスパンダ３と、ダイクロイックミラー４と、対物レンズ５と、集光レンズ８と、ピンホール９と、検出器１０を有している。
また、顕微鏡本体部２には、光源部１からの光を走査して試料６に照射する走査手段（図示省略）が設けられている。
なお、検出器１０には、検出器１０で検出した検出信号を画像化する画像情報処理装置（図示省略）や、画像情報処理装置で処理した画像を表示する画像表示装置（図示省略）が接続されている。また、例えば、ダイクロイックミラー４と対物レンズ８との間に光路分割手段（図示省略）が設けられるとともに、この光路分割手段で分けられた対物レンズ８とは異なる光路上に接眼光学系（図示省略）が設けられており、ダイクロイックミラー４で反射された光は、対物レンズ８側と接眼光学系側に分けられるようになっている。
【００３１】
このように構成された蛍光顕微鏡では、光源部１から出射した光は、図示省略した走査手段により走査されながらビームエキスパンダ３で所望の径に広げられた光束となってダイクロイックミラー４に入射し、入射した光のうち所定励起波長の光がダイクロイックミラー４を通過し、対物レンズ５を介して集光された状態で試料６を照射する。照射光は走査位置に対応する照射点７に集光される。試料６の照射点７では、蛍光が励起される。照射点７で生じた蛍光は、照射点７で反射した光とともに、対物レンズ５を通過してダイクロイックミラー４に入射し、ダイクロイックミラー４を反射した一部の光が、集光レンズ８を介して集光される。集光レンズ８で集光された光のうち蛍光が、ピンホール９の位置で結像して、ピンホール９を通過し検出器１０に入射し、検出される。検出器１０で検出された検出信号は図示省略した画像情報処理装置で画像情報化され、画像情報処理装置で処理した画像が画像表示装置に表示される。また、ダイクロイックミラー４を反射した残りの光のうち、蛍光が、図示省略した接眼光学系を介して観察者の瞳に結像される。観察者は、画像表示装置、又は接眼光学系を介して試料から生じる蛍光を観察する。
【００３２】
第１実施例
図２は本発明の第１実施例にかかる蛍光顕微鏡の光源部の構成を示す概略構成図である。
第１実施例の蛍光顕微鏡の光源部１は、第１のＬＥＤ群としての赤色ＬＥＤ群１１と、第２のＬＥＤ群としての緑色ＬＥＤ群１２と、青色ＬＤ１８と、ＡＯＴＦ１３を有している。
【００３３】
赤色ＬＥＤ群１１は、例えば、図３に示すように、複数の赤色ＬＥＤ１１ａで構成されている。赤色ＬＥＤ群１１とＡＯＴＦ１３との間には、コリメートレンズ群１４と、ミラー１５が設けられている。
コリメートレンズ群１４は、赤色ＬＥＤ群１１を構成する各赤色ＬＥＤ１１ａに対応する複数のコリメートレンズで構成されている。そして、各赤色ＬＥＤ１１ａから出射した発散光を、対応する各コリメートレンズで平行光束に変換するようになっている。
ミラー１５は、コリメートレンズ群１４からの光を反射してＡＯＴＦ１３側へ導くように配置されている。
【００３４】
緑色ＬＥＤ群１２は、赤色ＬＥＤ群１１と同様に、複数の緑色ＬＥＤで構成されている。緑色ＬＥＤ群１２とＡＯＴＦ１３との間には、コリメートレンズ群１６と、ダイクロイックミラー１７が設けられている。
コリメートレンズ群１６は、緑色ＬＥＤ群１２を構成する各緑色ＬＥＤに対応する複数のコリメートレンズで構成されている。そして、各緑色ＬＥＤから出射した発散光を、対応する各コリメートレンズで平行光束に変換するようになっている。
ダイクロイックミラー１７はコリメートレンズ群１６からの緑色光を反射するとともに、ミラー１５からの赤色光を透過して、ＡＯＴＦ１３側へ導くように構成されている。
【００３５】
さらに、第１実施例の光源１には、青色ＬＤ１８が設けられている。
青色ＬＤ１８とＡＯＴＦ１３との間には、ダイクロイックミラー１９が設けられている。
ダイクロイックミラー１９は青色ＬＤ１８からの青色光を反射するとともに、ダイクロイックミラー１７からの赤色光及び緑色光を透過して、ＡＯＴＦ１３側へ導くように構成されている。
【００３６】
このように構成された第１実施例の蛍光顕微鏡によれば、ＬＥＤ、ＬＤを用いたので、次のような効果が得られる。
すなわち、ＬＤ、ＬＥＤ自体の構造は従来のガスレーザのように複雑ではなく、簡素である。このため、配置スペースを小さくすることができ、光源部１を小型化できる。
また、１個当たりの重量は、従来のガスレーザが約２２ｋｇであるのに対し、ＬＤでは１００ｇ以下、ＬＥＤでは１０ｇ以下でありＬＥＤ群を構成しても数Ｋｇで済むというように軽量である。このため、光源部１を大幅に軽量化できる。
また、１個当たりの価格も従来のガスレーザが約１００万円であるのに対し、ＬＤでは数万円、ＬＥＤでは約１０円〜２０円でありＬＥＤ群を構成しても数百円で済む。このため、光源部１の製造コストを大幅に低減させることができる。
しかも、ＬＤ、ＬＥＤでは低消費電力で済む。また、従来のガスレーザでは安定するまでに時間がかかり、迅速なＯＮ／ＯＦＦ切換えができないのに対し、ＬＥＤは電源を投入してから発光するまでの時間が速いため、それを高速でＯＮ／ＯＦＦ切換えすることができ、ＦＬＩＭ（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌｉｆｅ−Ｔｉｍｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）がし易くなり、迅速かつ安定したレーザ光を出射することができる。ＬＤもガスレーザに比べて安定するまでの時間が速いため、高速でＯＮ／ＯＦＦ切換えができる。
しかも、光源部１の光はＡＯＴＦ１３の電気的制御によってＬＥＤ又はＬＤから出射した所望の波長を自由に選択することができる。このため、従来のガスレーザを用いた顕微鏡に比べて操作性が優れた蛍光顕微鏡観察が得られる。
【００３７】
なお、ＬＥＤは比較的輝度が低いため、一つでは照射光が暗くなる可能性がある。しかし、第１実施例の蛍光顕微鏡のように、同じ波長のＬＥＤを複数個組み合わせて、一つのＬＥＤ光源のように構成すれば、十分な明るさを得ることができる。
また、ＬＥＤに比べてＬＤは輝度が高いため、一つのＬＤで明るさを確保できる。他方、現在、緑色ＬＤは原理的に製造が困難である。このため、少なくとも緑色の光についてはＬＥＤ群で構成し、その他の色の光についてはＬＤで構成すれば、ＬＥＤの個数を少なく抑えることができ、光源部１の構成をより簡素化することができる。
【００３８】
第２実施例
図４は本発明の第２実施例にかかる蛍光顕微鏡の光源部の構成を示す概略構成図である。
第２実施例の蛍光顕微鏡の光源部１は、第１のＬＤとしての赤色ＬＤ２１と、緑色ＬＥＤ群１２と、第２のＬＤとしての青色ＬＤ１８と、ＡＯＴＦ１３を有している。
【００３９】
赤色ＬＤ２１とＡＯＴＦ１３との間には、ミラー１５が設けられている。
ミラー１５は赤色ＬＤ２１からの光を反射してＡＯＴＦ１３側へ導くように配置されている。
その他の構成は、第１実施例とほぼ同じである。
【００４０】
第２実施例の蛍光顕微鏡によれば、ＬＤが製造困難な緑色の光源をＬＥＤ群で構成し、赤色及び青色の光源をＬＤで構成したので、第１実施例に比べて、より少ない部材点数で簡素な光源装置を構成することができる。
【００４１】
第３実施例
図５は本発明の第３実施例にかかる蛍光顕微鏡の光源部の構成を示す概略構成図である。
第３実施例の蛍光顕微鏡の光源部１は、白色ＬＥＤ群３１と、ＡＯＴＦ１３を有している。
白色ＬＥＤ群３１は、複数の白色ＬＥＤで構成されている。白色ＬＥＤ群３１とＡＯＴＦ１３との間には、コリメートレンズ群１４と、白色ＬＥＤを光学的に結合するための手段としての集光レンズ系３２と、シングルモードファイバ３３と、コリメートレンズ３４が設けられている。
コリメートレンズ群１４は、白色ＬＥＤ群３１を構成する各白色ＬＥＤに対応する複数のコリメートレンズで構成されている。そして、各白色ＬＥＤから出射した発散光を、対応する各コリメートレンズで平行光束に変換するようになっている。
集光レンズ系３２は、コリメートレンズ群１４から出射された平行光束群を集光して、シングルモードファイバ３３の入射端面に入射するように構成されている。
シングルモードファイバ３３は、集光レンズ系３２を介して集光された光をコリメートレンズ３４に導くように構成されている。
コリメートレンズ３４はシングルモードファイバ３３から出射された発散光を蛍光光束に変換してＡＯＴＦに導くように構成されている。
【００４２】
このように構成された第３実施例の蛍光顕微鏡装置によれば、光源に白色ＬＥＤ群のみを用いたので、部材点数を極めて少なく抑えることができ、より一層、小型、軽量化、低価格化することができる。そして、第３実施例においても、ＡＯＴＦを制御することで所望の波長が自由に選択することができる。
また、シングルモードファイバを用いたので、シングルモードファイバを通る光を点光源として扱うことができるとともに、光路長を短縮化して、光源部をより小型化することができる。
【００４３】
第４実施例
図６は本発明の第４実施例にかかる蛍光顕微鏡の光源部の構成を示す概略構成図である。
第４実施例の蛍光顕微鏡の光源部１は、赤色ＬＤ２１と、ＬＥＤ群４２と、ＡＯＴＦ１３を有している。
ＬＥＤ群４２は、複数の緑色ＬＥＤと複数の青色ＬＥＤとで構成されている。
赤色ＬＤ２１とＡＯＴＦ１３との間には、ミラー１５が設けられている。
ミラー１５は赤色ＬＤ２１からの光を反射してＡＯＴＦ１３側へ導くように配置されている。
ＬＥＤ群４２とＡＯＴＦ１３との間には、コリメートレンズ群４３と、ダイクロイックミラー４４と、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを光学的に結合するための手段としての集光レンズ系３２と、シングルモードファイバ３３と、コリメートレンズ３４が設けられている。
コリメートレンズ群４３は、ＬＥＤ群４２を構成する各々の緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤに対応する複数のコリメートレンズで構成されている。そして、各々の緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤから出射した発散光を、対応する各コリメートレンズで平行光束に変換するようになっている。
ダイクロイックミラー４４は、コリメートレンズ群４３からの緑色光及び青色光を反射するとともに、ミラー１５からの赤色光を透過してＡＯＴＦ１３側へ導くように構成されている。
集光レンズ系３２は、ダイクロイックミラー４４からの光束を集光して、シングルモードファイバ３３の入射端面に入射するように構成されている。
シングルモードファイバ３３は、集光された光をコリメートレンズ３４に導くように構成されている。
コリメートレンズ３４はシングルモードファイバ３３から出射される発散光を蛍光光束に変換してＡＯＴＦ１３に導くように構成されている。
【００４４】
第４実施例の蛍光顕微鏡によれば、波長の異なるＬＥＤを１つのＬＥＤ群としたので、コリメートレンズや、ダイクロイックミラー等の部品点数を減らすことができ、小型、軽量化、低価格化することができる。そして、第４実施例においても、ＡＯＴＦを制御することで所望の波長が自由に選択することができる。
また、第３実施例と同様に、シングルモードファイバを用いたので、シングルモードファイバを通る光を点光源として扱うことができるとともに、光路長を短縮化して、光源部をより小型化することができる。
【００４５】
なお、第３実施例、第４実施例の蛍光顕微鏡において、ＬＥＤを光学的に結合するための結合手段としては、集光レンズ系３２の代わりに、少なくとも１枚の回折光学素子や、フレネルレンズや、アナモルフィックレンズで構成してもよい。
また、各実施例の蛍光顕微鏡において、波長選択手段としては、ＡＯＴＦの代わりに、バンドパスフィルタを用いてもよい。この場合は、例えば、回転盤に複数種類のバンドパスフィルタを取り付け、回転盤を回転させることで所望のバンドパスフィルタを光路上に挿入できるようにするとよい。
【００４６】
このように本発明の蛍光顕微鏡は、特許請求の範囲に記載された発明の他に、以下のような特徴も備えている。
【００４７】
（１）レーザ光を出射するレーザ光源部と、前記レーザ光源部から出射されたレーザ光を試料に集光し、かつ、該レーザ光を試料に対して走査しながら、試料から得られた蛍光を検出して試料の画像を得るように構成された顕微鏡本体部とを有するレーザ走査型蛍光顕微鏡において、前記レーザ光源部が、ＬＤと、波長選択手段を有することを特徴とするレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００４８】
（２）レーザ光を出射するレーザ光源部と、前記レーザ光源部から出射されたレーザ光を試料に集光し、かつ、該レーザ光を試料に対して走査しながら照射し、試料から得られた蛍光を検出して試料の画像を得るように構成された顕微鏡本体部とを有するレーザ走査型蛍光顕微鏡において、前記レーザ光源部が、ＬＤと、前記ＬＤとは波長の異なるＬＥＤと、波長選択手段を有することを特徴とするレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００４９】
（３）複数の前記ＬＥＤを光学的に結合させたことを特徴とする上記（２）に記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５０】
（４）前記ＬＥＤを白色ＬＥＤで構成したことを特徴とする上記（２）又は（３）に記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５１】
（５）前記波長選択手段がバンドパスフィルタであることを特徴とする上記（４）に記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５２】
（６）前記波長選択手段がＡＯＴＦであることを特徴とする上記（４）に記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５３】
（７）ＬＥＤの高速応答性を用いてＦＬＩＭに用いるようにしたことを特徴とする上記（２）〜（６）のいずれかに記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５４】
（８）前記ＬＤを白色ＬＤで構成したことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５５】
（９）前記波長選択手段がバンドパスフィルタであることを特徴とする上記（８）に記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５６】
（１０）前記波長選択手段がＡＯＴＦであることを特徴とする上記（８）に記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５７】
（１１）前記ＬＤからの光をシングルモードファイバを介して前記顕微鏡本体部に導入するようにしたことを特徴とする上記（１）〜（１０）のいずれかに記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５８】
（１２）前記ＬＥＤからの光をシングルモードファイバを介して前記顕微鏡本体部に導入するようにしたことを特徴とする上記（２）〜（７）のいずれかに記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５９】
（１３）前記ＬＥＤを光学的に結合させる手段として、少なくとも１枚のフレネルレンズを用いたことを特徴とする上記（３）〜（７）のいずれかに記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００６０】
（１４）前記ＬＥＤを光学的に結合させる手段として、少なくとも１枚の回折光学素子を用いたことを特徴とする上記（３）〜（７）のいずれかに記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００６１】
（１５）前記ＬＥＤを光学的に結合させる手段として、少なくとも１枚のフレネルレンズと１枚の回折光学素子を用いたことを特徴とする上記（３）〜（７）のいずれかに記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００６２】
（１６）前記ＬＤからの光束をコリメートするための光学系として、少なくとも１枚のアナモルフィックレンズを用いたことを特徴とする上記（１）〜（１５）のいずれかに記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の蛍光顕微鏡によれば、光源部が、簡単な構造で、小型、軽量化でき、かつ操作性のよい蛍光顕微鏡が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蛍光顕微鏡の各実施例に共通の構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施例にかかる蛍光顕微鏡の光源部の構成を示す概略構成図である。
【図３】図２に示した赤色ＬＥＤ群の概略構成を示す説明図である。
【図４】本発明の第２実施例にかかる蛍光顕微鏡の光源部の構成を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第３実施例にかかる蛍光顕微鏡の光源部の構成を示す概略構成図である。
【図６】本発明の第４実施例にかかる蛍光顕微鏡の光源部の構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 光源部
２ 顕微鏡本体部
３ ビームエキスパンダ
４，１７，１９，４４ ダイクロイックミラー
５ 対物レンズ
６ 試料
７ 照射点
８ 集光レンズ
９ ピンホール
１０ 検出器
１１ 赤色ＬＥＤ群
１１ａ 赤色ＬＥＤ
１２ 緑色ＬＥＤ群
１３ ＡＯＴＦ
１４，１６，４３ コリメートレンズ群
１５ ミラー
１８ 青色ＬＤ
２１ 赤色ＬＤ
３１ 白色ＬＥＤ
３２ 集光レンズ系
３３ シングルモードファイバ
３４ コリメートレンズ
４２ 緑色及び青色ＬＥＤ群
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料から発する蛍光を観察する蛍光顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生体組織等の観察手段として、レーザ走査型蛍光顕微鏡が用いられている。この種のレーザ走査型蛍光顕微鏡は、レーザ光を出射するレーザ光源部と、前記レーザ光源部から出射されたレーザ光を試料に集光させ、かつ、該レーザ光を励起光として試料に対して走査しながら照射し、試料から得られた蛍光を検出して試料の画像を得るように構成された顕微鏡本体部とを有して構成されている。レーザ光源部は、Ａｒレーザ、ＨｅＮｅレーザ等のガスレーザを用いて構成されている。
【０００３】
しかしながら、ガスレーザを用いてレーザ光源部を構成した場合、レーザ自体の構造が複雑となり、レーザ光源部自体が顕微鏡本体部に対して大型化してしまう。このため、レーザ光源部を配置するための広いスペースが大きくとられてしまい、また、レーザ光源部自体の重量が非常に重くなる。また、ガスレーザの場合には発熱が多いため、操作に危険性が伴う上、レーザ光源部を冷却するための冷却ファン等が必要となり振動や騒音の影響を受けやすい。さらにレーザ光が安定するまでに時間がかかり、レーザ光の種類を迅速に切換えることができず、使い勝手が悪いという問題がある。
【０００４】
しかるに、これらの点を改良したものとしては、レーザ光源部に、ガスレーザを用いずにＬＥＤやＬＤを用いた構成が、例えば、次の特許文献１〜５に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１８８１７４号公報
【特許文献２】
特開平０５−１０２６１２号公報
【特許文献３】
特開２００１−１８９５２０号公報
【特許文献４】
特開平０８―１２２６５０号公報
【特許文献５】
特開２００２−２２１６６４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１には、青色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤや、白色ＬＥＤを励起用光源として用い、また、複数のＬＥＤからの出射光を効率良く照明させるためのレンズを用いた顕微鏡用照明装置が開示されている。
しかし、特許文献１には、複数のＬＥＤは同じ色の光量を多くするために使用されていることが記載されているに過ぎず、複数のＬＥＤを用いてどのように蛍光顕微鏡の光源部を構成するかについては開示されていない。
【０００７】
また、特許文献２には、青色ＬＥＤの製造方法が記載されているに過ぎず、青色ＬＥＤを用いてどのように蛍光顕微鏡の光源部を構成するかについては開示されていない。
【０００８】
また、特許文献３には、半導体レーザを用いた光学装置に関し、赤色、緑色、青色のＬＤを用いることが開示されているが、蛍光顕微鏡の光源部としてＬＤや、ＬＥＤを使用する具体的な構成については開示も示唆もされていない。
【０００９】
また、特許文献４には、半導体レーザからなる光源部を蛍光顕微鏡に用いることが示唆されているが、蛍光顕微鏡の光源部としてＬＤや、ＬＥＤを使用する具体的な構成については開示も示唆もされていない。
【００１０】
また、特許文献５には、顕微鏡の明視野照明の光源部としてＬＥＤを使用することが記載されているが、蛍光顕微鏡の光源部としてＬＥＤを使用するための構成については開示されていない。
【００１１】
このため、従来、光源部が、簡単な構造で、小型、軽量化でき、かつ操作性のよい蛍光顕微鏡は、実現できなかった。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、光源部が、簡単な構造で、小型、軽量化でき、かつ操作性のよい蛍光顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本第１の発明による蛍光顕微鏡は、光源部と、前記光源部からの光を試料に照射し、試料から生じる蛍光を観察するように構成された顕微鏡本体部とを有する蛍光顕微鏡において、前記光源部が、所定の波長の光を発する第１のＬＥＤ群と、前記第１のＬＥＤ群とは異なる所定の波長の光を発する第２のＬＥＤ群と、前記２つのＬＥＤ群の光路が重なる位置に配置され、該２つのＬＥＤ群から発せられる波長のいずれかを選択して出力するＡＯＴＦを有することを特徴としている。
【００１３】
また、本第２の発明による蛍光顕微鏡は、光源部と、前記光源部からの光を試料に照射し、試料から生じる蛍光を観察するように構成された顕微鏡本体部とを有する蛍光顕微鏡において、前記光源部が、所定の波長の光を発するＬＥＤ群と、前記ＬＥＤ群とは異なる所定の波長の光を発するＬＤと、前記ＬＥＤ群の光路と前記ＬＤの光路とが重なる位置に配置され、前記ＬＥＤ群から発せられる波長と前記ＬＤから発せられる波長のいずれかを選択して出力するＡＯＴＦを有することを特徴としている。
【００１４】
また、本第２の発明の蛍光顕微鏡においては、前記光源部が、前記ＬＥＤ群及び前記第ＬＤとは異なる波長の光を発する第２のＬＤを有し、かつ、前記ＬＥＤ群が発する波長の値が、前記２つのＬＤが発する波長の値の間となるように構成されているのが好ましい。
【００１５】
また、本第３の発明による蛍光顕微鏡は、光源部と、前記光源部からの光を試料に照射し、試料から生じる蛍光を観察するように構成された顕微鏡本体部とを有する蛍光顕微鏡において、前記光源部が、白色ＬＥＤ群と、前記白色ＬＥＤ群の光路上に配置され、該白色ＬＥＤ群から発せられる光から所望の波長を選択して出力するＡＯＴＦを有することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本第１の発明のように、蛍光顕微鏡の光源部を波長の異なる２つのＬＥＤ群と、ＡＯＴＦ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｆｉｌｔｅｒ）とを有して構成すれば、ＬＥＤ自体の構造は簡素であり、小型、軽量であり、しかも安価で、低消費電力で済むため、簡単な構造で小型、軽量化した光源部が得られる。また、ＡＯＴＦの電気的制御によって所望の波長を自由に選択することができる。このため、操作性に優れた蛍光顕微鏡が得られる。
【００１７】
また、ＬＥＤを複数個組み合わせて、１つのＬＥＤ群を構成すれば、比較的輝度が低いＬＥＤを光源に用いても照射光として十分な明るさを得ることができる。
【００１８】
また、ＬＥＤに比べてＬＤは輝度が高い。このため、本第２の発明のように、第１の発明における第２のＬＥＤ群と同じ波長の光を発するＬＤを第２のＬＥＤ群に代えて構成すれば、光源部に設ける発光素子の数を少なくして、構成を簡素化することができる。
【００１９】
ところで、緑色の波長の光を発するＬＤは原理的に製造するのが困難である。
そこで、本第２の発明において、光源部を第１のＬＤと第１のＬＤとは異なる波長の第２のＬＤと第１のＬＤと第２のＬＤから発する波長の間の値の波長を発するＬＥＤ群とで構成すれば、ＬＥＤ群に緑色の波長を発するＬＥＤを複数個用い、第１のＬＤに青色の波長を発するＬＤ、第２のＬＤに赤色の波長を発するＬＤを用いることで、近赤外領域から紫色に至るまでの全ての領域の波長の光を照射可能になる。
【００２０】
また、本第３の発明のように、光源部を、白色ＬＥＤ群と、ＡＯＴＦとで構成すれば、少ない種類のＬＥＤでもってより簡単な構成とすることができ、かつ、ＡＯＴＦを制御することで所望の波長が自由に選択することができる。
【００２１】
その他、走査型レーザ蛍光顕微鏡としては、レーザ光を出射するレーザ光源部と、前記レーザ光源部から出射されたレーザ光を試料に集光させ、かつ、該レーザ光を試料に対して走査しながら、試料から得られた光を検出して試料の画像を得るように構成された顕微鏡本体部とを有するレーザ走査型顕微鏡においては、前記レーザ光源部を、ＬＤと、波長選択手段とで構成してもよい。
このように構成すれば、コンパクト、低消費電力、かつ、安価な光源部のレーザユニットが得られる。
【００２２】
また、レーザ光を出射するレーザ光源部と、前記レーザ光源部から出射されたレーザ光を試料に集光させ、かつ、該レーザ光を試料に対して走査させ、試料から得られた光を検出して試料の画像を得るように構成された顕微鏡本体部とを有するレーザ走査型顕微鏡において、前記レーザ光源部を、ＬＤと、前記ＬＤとは波長の異なるＬＥＤと、波長選択手段とで構成してもよい。
上述のように、緑色の波長の光を発するＬＤは原理的に製造するのが困難である。しかるに、光源部のレーザ光源をＬＤとＬＥＤで構成すれば、緑色の波長を発するためにＬＥＤを用いることで、近赤外、赤色、緑色、青色、紫色のすべての波長の光を照射することができるようになる。
【００２３】
また、複数のＬＥＤを光学的に結合させると好ましい。
上述のように、ＬＥＤはＬＤに比べて輝度が低いため、１つを用いたのでは暗い可能性がある。しかるに、複数のＬＥＤで１つのＬＥＤ群を構成し、光学的に結合させれば、十分な明るさを得ることができる。
なお、ＡＯＴＦ等の波長選択手段を制御することで所望の波長が自由に選択することができる構成にすれば、ＬＥＤ群を構成するＬＥＤは、異なる波長のＬＥＤであっても同じ波長のＬＥＤであっても良い。
【００２４】
また、前記ＬＥＤを白色ＬＥＤで、あるいは、前記ＬＤを白色ＬＤで構成してもよい。
さらに、前記波長選択手段には、バンドパスフィルタを用いるのが好ましい。
あるいは、前記波長選択手段に、ＡＯＴＦを用いてもよい。
このように構成すれば、バンドパスフィルタを変えること、或いは、ＡＯＴＦの電気的制御によって所望の波長を自由に選択することができる。
【００２５】
また、前記ＬＤや、前記ＬＥＤからの光を、シングルモードファイバを介して顕微鏡本体部に導入するようにするのが好ましい。
このように構成すれば、全ての光源を、実質的に１つの点光源として扱うことができるとともに、光路長を短縮化して、光源部をより小型化することができる。
【００２６】
また、前記ＬＥＤを光学的に結合させる手段としては、少なくとも１枚のフレネルレンズを用いるのが好ましい。
このように構成すれば、レンズを薄型化することができるので、光源部をよりコンパクト化することができる。
【００２７】
あるいは、前記ＬＥＤを光学的に結合させる手段としては、少なくとも１枚の回折光学素子を用いるのが好ましい。
このように構成すれば、光学素子を薄くすることができるので、光源部をよりコンパクト化することができる。
【００２８】
また、前記ＬＥＤを光学的にカップリングさせる手段としては、少なくとも１枚のフレネルレンズと１枚の回折光学素子を用いてもよい。
薄い光学素子を複数用いれば、更にコンパクト化することができる。
【００２９】
さらに、前記ＬＤからの光束をコリメートするための光学系として、少なくとも１枚のアナモルフィックレンズを用いるのが好ましい。
ＬＤは方向によって光束の発散角度が異なるが、アナモルフィックレンズを用いれば、光量ロスなく、真円ビームに変換できる。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
図１は本発明の蛍光顕微鏡の各実施例に共通の構成を示す概略構成図である。
本発明の各実施例の蛍光顕微鏡は、光源部１と、顕微鏡本体部２を有して構成されている。
顕微鏡本体部２は、ビームエキスパンダ３と、ダイクロイックミラー４と、対物レンズ５と、集光レンズ８と、ピンホール９と、検出器１０を有している。
また、顕微鏡本体部２には、光源部１からの光を走査して試料６に照射する走査手段（図示省略）が設けられている。
なお、検出器１０には、検出器１０で検出した検出信号を画像化する画像情報処理装置（図示省略）や、画像情報処理装置で処理した画像を表示する画像表示装置（図示省略）が接続されている。また、例えば、ダイクロイックミラー４と対物レンズ８との間に光路分割手段（図示省略）が設けられるとともに、この光路分割手段で分けられた対物レンズ８とは異なる光路上に接眼光学系（図示省略）が設けられており、ダイクロイックミラー４で反射された光は、対物レンズ８側と接眼光学系側に分けられるようになっている。
【００３１】
このように構成された蛍光顕微鏡では、光源部１から出射した光は、図示省略した走査手段により走査されながらビームエキスパンダ３で所望の径に広げられた光束となってダイクロイックミラー４に入射し、入射した光のうち所定励起波長の光がダイクロイックミラー４を通過し、対物レンズ５を介して集光された状態で試料６を照射する。照射光は走査位置に対応する照射点７に集光される。試料６の照射点７では、蛍光が励起される。照射点７で生じた蛍光は、照射点７で反射した光とともに、対物レンズ５を通過してダイクロイックミラー４に入射し、ダイクロイックミラー４を反射した一部の光が、集光レンズ８を介して集光される。集光レンズ８で集光された光のうち蛍光が、ピンホール９の位置で結像して、ピンホール９を通過し検出器１０に入射し、検出される。検出器１０で検出された検出信号は図示省略した画像情報処理装置で画像情報化され、画像情報処理装置で処理した画像が画像表示装置に表示される。また、ダイクロイックミラー４を反射した残りの光のうち、蛍光が、図示省略した接眼光学系を介して観察者の瞳に結像される。観察者は、画像表示装置、又は接眼光学系を介して試料から生じる蛍光を観察する。
【００３２】
第１実施例
図２は本発明の第１実施例にかかる蛍光顕微鏡の光源部の構成を示す概略構成図である。
第１実施例の蛍光顕微鏡の光源部１は、第１のＬＥＤ群としての赤色ＬＥＤ群１１と、第２のＬＥＤ群としての緑色ＬＥＤ群１２と、青色ＬＤ１８と、ＡＯＴＦ１３を有している。
【００３３】
赤色ＬＥＤ群１１は、例えば、図３に示すように、複数の赤色ＬＥＤ１１ａで構成されている。赤色ＬＥＤ群１１とＡＯＴＦ１３との間には、コリメートレンズ群１４と、ミラー１５が設けられている。
コリメートレンズ群１４は、赤色ＬＥＤ群１１を構成する各赤色ＬＥＤ１１ａに対応する複数のコリメートレンズで構成されている。そして、各赤色ＬＥＤ１１ａから出射した発散光を、対応する各コリメートレンズで平行光束に変換するようになっている。
ミラー１５は、コリメートレンズ群１４からの光を反射してＡＯＴＦ１３側へ導くように配置されている。
【００３４】
緑色ＬＥＤ群１２は、赤色ＬＥＤ群１１と同様に、複数の緑色ＬＥＤで構成されている。緑色ＬＥＤ群１２とＡＯＴＦ１３との間には、コリメートレンズ群１６と、ダイクロイックミラー１７が設けられている。
コリメートレンズ群１６は、緑色ＬＥＤ群１２を構成する各緑色ＬＥＤに対応する複数のコリメートレンズで構成されている。そして、各緑色ＬＥＤから出射した発散光を、対応する各コリメートレンズで平行光束に変換するようになっている。
ダイクロイックミラー１７はコリメートレンズ群１６からの緑色光を反射するとともに、ミラー１５からの赤色光を透過して、ＡＯＴＦ１３側へ導くように構成されている。
【００３５】
さらに、第１実施例の光源１には、青色ＬＤ１８が設けられている。
青色ＬＤ１８とＡＯＴＦ１３との間には、ダイクロイックミラー１９が設けられている。
ダイクロイックミラー１９は青色ＬＤ１８からの青色光を反射するとともに、ダイクロイックミラー１７からの赤色光及び緑色光を透過して、ＡＯＴＦ１３側へ導くように構成されている。
【００３６】
このように構成された第１実施例の蛍光顕微鏡によれば、ＬＥＤ、ＬＤを用いたので、次のような効果が得られる。
すなわち、ＬＤ、ＬＥＤ自体の構造は従来のガスレーザのように複雑ではなく、簡素である。このため、配置スペースを小さくすることができ、光源部１を小型化できる。
また、１個当たりの重量は、従来のガスレーザが約２２ｋｇであるのに対し、ＬＤでは１００ｇ以下、ＬＥＤでは１０ｇ以下でありＬＥＤ群を構成しても数Ｋｇで済むというように軽量である。このため、光源部１を大幅に軽量化できる。
また、１個当たりの価格も従来のガスレーザが約１００万円であるのに対し、ＬＤでは数万円、ＬＥＤでは約１０円〜２０円でありＬＥＤ群を構成しても数百円で済む。このため、光源部１の製造コストを大幅に低減させることができる。
しかも、ＬＤ、ＬＥＤでは低消費電力で済む。また、従来のガスレーザでは安定するまでに時間がかかり、迅速なＯＮ／ＯＦＦ切換えができないのに対し、ＬＥＤは電源を投入してから発光するまでの時間が速いため、それを高速でＯＮ／ＯＦＦ切換えすることができ、ＦＬＩＭ（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌｉｆｅ−Ｔｉｍｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）がし易くなり、迅速かつ安定したレーザ光を出射することができる。ＬＤもガスレーザに比べて安定するまでの時間が速いため、高速でＯＮ／ＯＦＦ切換えができる。
しかも、光源部１の光はＡＯＴＦ１３の電気的制御によってＬＥＤ又はＬＤから出射した所望の波長を自由に選択することができる。このため、従来のガスレーザを用いた顕微鏡に比べて操作性が優れた蛍光顕微鏡観察が得られる。
【００３７】
なお、ＬＥＤは比較的輝度が低いため、一つでは照射光が暗くなる可能性がある。しかし、第１実施例の蛍光顕微鏡のように、同じ波長のＬＥＤを複数個組み合わせて、一つのＬＥＤ光源のように構成すれば、十分な明るさを得ることができる。
また、ＬＥＤに比べてＬＤは輝度が高いため、一つのＬＤで明るさを確保できる。他方、現在、緑色ＬＤは原理的に製造が困難である。このため、少なくとも緑色の光についてはＬＥＤ群で構成し、その他の色の光についてはＬＤで構成すれば、ＬＥＤの個数を少なく抑えることができ、光源部１の構成をより簡素化することができる。
【００３８】
第２実施例
図４は本発明の第２実施例にかかる蛍光顕微鏡の光源部の構成を示す概略構成図である。
第２実施例の蛍光顕微鏡の光源部１は、第１のＬＤとしての赤色ＬＤ２１と、緑色ＬＥＤ群１２と、第２のＬＤとしての青色ＬＤ１８と、ＡＯＴＦ１３を有している。
【００３９】
赤色ＬＤ２１とＡＯＴＦ１３との間には、ミラー１５が設けられている。
ミラー１５は赤色ＬＤ２１からの光を反射してＡＯＴＦ１３側へ導くように配置されている。
その他の構成は、第１実施例とほぼ同じである。
【００４０】
第２実施例の蛍光顕微鏡によれば、ＬＤが製造困難な緑色の光源をＬＥＤ群で構成し、赤色及び青色の光源をＬＤで構成したので、第１実施例に比べて、より少ない部材点数で簡素な光源装置を構成することができる。
【００４１】
第３実施例
図５は本発明の第３実施例にかかる蛍光顕微鏡の光源部の構成を示す概略構成図である。
第３実施例の蛍光顕微鏡の光源部１は、白色ＬＥＤ群３１と、ＡＯＴＦ１３を有している。
白色ＬＥＤ群３１は、複数の白色ＬＥＤで構成されている。白色ＬＥＤ群３１とＡＯＴＦ１３との間には、コリメートレンズ群１４と、白色ＬＥＤを光学的に結合するための手段としての集光レンズ系３２と、シングルモードファイバ３３と、コリメートレンズ３４が設けられている。
コリメートレンズ群１４は、白色ＬＥＤ群３１を構成する各白色ＬＥＤに対応する複数のコリメートレンズで構成されている。そして、各白色ＬＥＤから出射した発散光を、対応する各コリメートレンズで平行光束に変換するようになっている。
集光レンズ系３２は、コリメートレンズ群１４から出射された平行光束群を集光して、シングルモードファイバ３３の入射端面に入射するように構成されている。
シングルモードファイバ３３は、集光レンズ系３２を介して集光された光をコリメートレンズ３４に導くように構成されている。
コリメートレンズ３４はシングルモードファイバ３３から出射された発散光を蛍光光束に変換してＡＯＴＦに導くように構成されている。
【００４２】
このように構成された第３実施例の蛍光顕微鏡装置によれば、光源に白色ＬＥＤ群のみを用いたので、部材点数を極めて少なく抑えることができ、より一層、小型、軽量化、低価格化することができる。そして、第３実施例においても、ＡＯＴＦを制御することで所望の波長が自由に選択することができる。
また、シングルモードファイバを用いたので、シングルモードファイバを通る光を点光源として扱うことができるとともに、光路長を短縮化して、光源部をより小型化することができる。
【００４３】
第４実施例
図６は本発明の第４実施例にかかる蛍光顕微鏡の光源部の構成を示す概略構成図である。
第４実施例の蛍光顕微鏡の光源部１は、赤色ＬＤ２１と、ＬＥＤ群４２と、ＡＯＴＦ１３を有している。
ＬＥＤ群４２は、複数の緑色ＬＥＤと複数の青色ＬＥＤとで構成されている。
赤色ＬＤ２１とＡＯＴＦ１３との間には、ミラー１５が設けられている。
ミラー１５は赤色ＬＤ２１からの光を反射してＡＯＴＦ１３側へ導くように配置されている。
ＬＥＤ群４２とＡＯＴＦ１３との間には、コリメートレンズ群４３と、ダイクロイックミラー４４と、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを光学的に結合するための手段としての集光レンズ系３２と、シングルモードファイバ３３と、コリメートレンズ３４が設けられている。
コリメートレンズ群４３は、ＬＥＤ群４２を構成する各々の緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤに対応する複数のコリメートレンズで構成されている。そして、各々の緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤから出射した発散光を、対応する各コリメートレンズで平行光束に変換するようになっている。
ダイクロイックミラー４４は、コリメートレンズ群４３からの緑色光及び青色光を反射するとともに、ミラー１５からの赤色光を透過してＡＯＴＦ１３側へ導くように構成されている。
集光レンズ系３２は、ダイクロイックミラー４４からの光束を集光して、シングルモードファイバ３３の入射端面に入射するように構成されている。
シングルモードファイバ３３は、集光された光をコリメートレンズ３４に導くように構成されている。
コリメートレンズ３４はシングルモードファイバ３３から出射される発散光を蛍光光束に変換してＡＯＴＦ１３に導くように構成されている。
【００４４】
第４実施例の蛍光顕微鏡によれば、波長の異なるＬＥＤを１つのＬＥＤ群としたので、コリメートレンズや、ダイクロイックミラー等の部品点数を減らすことができ、小型、軽量化、低価格化することができる。そして、第４実施例においても、ＡＯＴＦを制御することで所望の波長が自由に選択することができる。
また、第３実施例と同様に、シングルモードファイバを用いたので、シングルモードファイバを通る光を点光源として扱うことができるとともに、光路長を短縮化して、光源部をより小型化することができる。
【００４５】
なお、第３実施例、第４実施例の蛍光顕微鏡において、ＬＥＤを光学的に結合するための結合手段としては、集光レンズ系３２の代わりに、少なくとも１枚の回折光学素子や、フレネルレンズや、アナモルフィックレンズで構成してもよい。
また、各実施例の蛍光顕微鏡において、波長選択手段としては、ＡＯＴＦの代わりに、バンドパスフィルタを用いてもよい。この場合は、例えば、回転盤に複数種類のバンドパスフィルタを取り付け、回転盤を回転させることで所望のバンドパスフィルタを光路上に挿入できるようにするとよい。
【００４６】
このように本発明の蛍光顕微鏡は、特許請求の範囲に記載された発明の他に、以下のような特徴も備えている。
【００４７】
（１）レーザ光を出射するレーザ光源部と、前記レーザ光源部から出射されたレーザ光を試料に集光し、かつ、該レーザ光を試料に対して走査しながら、試料から得られた蛍光を検出して試料の画像を得るように構成された顕微鏡本体部とを有するレーザ走査型蛍光顕微鏡において、前記レーザ光源部が、ＬＤと、波長選択手段を有することを特徴とするレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００４８】
（２）レーザ光を出射するレーザ光源部と、前記レーザ光源部から出射されたレーザ光を試料に集光し、かつ、該レーザ光を試料に対して走査しながら照射し、試料から得られた蛍光を検出して試料の画像を得るように構成された顕微鏡本体部とを有するレーザ走査型蛍光顕微鏡において、前記レーザ光源部が、ＬＤと、前記ＬＤとは波長の異なるＬＥＤと、波長選択手段を有することを特徴とするレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００４９】
（３）複数の前記ＬＥＤを光学的に結合させたことを特徴とする上記（２）に記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５０】
（４）前記ＬＥＤを白色ＬＥＤで構成したことを特徴とする上記（２）又は（３）に記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５１】
（５）前記波長選択手段がバンドパスフィルタであることを特徴とする上記（４）に記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５２】
（６）前記波長選択手段がＡＯＴＦであることを特徴とする上記（４）に記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５３】
（７）ＬＥＤの高速応答性を用いてＦＬＩＭに用いるようにしたことを特徴とする上記（２）〜（６）のいずれかに記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５４】
（８）前記ＬＤを白色ＬＤで構成したことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５５】
（９）前記波長選択手段がバンドパスフィルタであることを特徴とする上記（８）に記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５６】
（１０）前記波長選択手段がＡＯＴＦであることを特徴とする上記（８）に記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５７】
（１１）前記ＬＤからの光をシングルモードファイバを介して前記顕微鏡本体部に導入するようにしたことを特徴とする上記（１）〜（１０）のいずれかに記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５８】
（１２）前記ＬＥＤからの光をシングルモードファイバを介して前記顕微鏡本体部に導入するようにしたことを特徴とする上記（２）〜（７）のいずれかに記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００５９】
（１３）前記ＬＥＤを光学的に結合させる手段として、少なくとも１枚のフレネルレンズを用いたことを特徴とする上記（３）〜（７）のいずれかに記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００６０】
（１４）前記ＬＥＤを光学的に結合させる手段として、少なくとも１枚の回折光学素子を用いたことを特徴とする上記（３）〜（７）のいずれかに記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００６１】
（１５）前記ＬＥＤを光学的に結合させる手段として、少なくとも１枚のフレネルレンズと１枚の回折光学素子を用いたことを特徴とする上記（３）〜（７）のいずれかに記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００６２】
（１６）前記ＬＤからの光束をコリメートするための光学系として、少なくとも１枚のアナモルフィックレンズを用いたことを特徴とする上記（１）〜（１５）のいずれかに記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の蛍光顕微鏡によれば、光源部が、簡単な構造で、小型、軽量化でき、かつ操作性のよい蛍光顕微鏡が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蛍光顕微鏡の各実施例に共通の構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施例にかかる蛍光顕微鏡の光源部の構成を示す概略構成図である。
【図３】図２に示した赤色ＬＥＤ群の概略構成を示す説明図である。
【図４】本発明の第２実施例にかかる蛍光顕微鏡の光源部の構成を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第３実施例にかかる蛍光顕微鏡の光源部の構成を示す概略構成図である。
【図６】本発明の第４実施例にかかる蛍光顕微鏡の光源部の構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 光源部
２ 顕微鏡本体部
３ ビームエキスパンダ
４，１７，１９，４４ ダイクロイックミラー
５ 対物レンズ
６ 試料
７ 照射点
８ 集光レンズ
９ ピンホール
１０ 検出器
１１ 赤色ＬＥＤ群
１１ａ 赤色ＬＥＤ
１２ 緑色ＬＥＤ群
１３ ＡＯＴＦ
１４，１６，４３ コリメートレンズ群
１５ ミラー
１８ 青色ＬＤ
２１ 赤色ＬＤ
３１ 白色ＬＥＤ
３２ 集光レンズ系
３３ シングルモードファイバ
３４ コリメートレンズ
４２ 緑色及び青色ＬＥＤ群
Claims (4)
- 光源部と、前記光源部からの光を試料に照射し、試料から生じる蛍光を観察するように構成された顕微鏡本体部とを有する蛍光顕微鏡において、
前記光源部が、
所定の波長の光を発する第１のＬＥＤ群と、
前記第１のＬＥＤ群とは異なる所定の波長の光を発する第２のＬＥＤ群と、
前記２つのＬＥＤ群の光路が重なる位置に配置され、該２つのＬＥＤ群から発せられる波長のいずれかを選択して出力するＡＯＴＦを有することを特徴とする蛍光顕微鏡。 - 光源部と、前記光源部からの光を試料に照射し、試料から生じる蛍光を観察するように構成された顕微鏡本体部とを有する蛍光顕微鏡において、
前記光源部が、
所定の波長の光を発するＬＥＤ群と、前記ＬＥＤ群とは異なる所定の波長の光を発するＬＤと、
前記ＬＥＤ群の光路と前記ＬＤの光路とが重なる位置に配置され、前記ＬＥＤ群から発せられる波長と前記ＬＤから発せられる波長のいずれかを選択して出力するＡＯＴＦを有することを特徴とする蛍光顕微鏡。 - 前記光源部が、前記ＬＥＤ群及び前記ＬＤとは異なる所定の波長の光を発する第２のＬＤを有し、かつ、
前記ＬＥＤ群が発する波長の値が、前記２つのＬＤが発する波長の値の間となることを特徴とする請求項２に記載の蛍光顕微鏡。 - 光源部と、前記光源部からの光を試料に照射し、試料から生じる蛍光を観察するように構成された顕微鏡本体部とを有する蛍光顕微鏡において、
前記光源部が、
白色ＬＥＤ群と、
前記白色ＬＥＤ群の光路上に配置され、該白色ＬＥＤ群から発せられる光から所望の波長を選択して出力するＡＯＴＦを有することを特徴とする蛍光顕微鏡。
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