JP2005017319A

JP2005017319A - 蛍光顕微鏡

Info

Publication number: JP2005017319A
Application number: JP2003177747A
Authority: JP
Inventors: Shohei Yamamoto; 昌平山本
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2023-06-23
Also published as: JP4503247B2

Abstract

【課題】蛍光顕微鏡を小型化する。
【解決手段】倒立型蛍光顕微鏡１は、ステージ２の真下に対物レンズ１０と、その下にフィルタカセット１１と、その下に撮像用ミラー１３とを有し、フィルタカセット１１に関連して落射照明部８が配設されている。落射照明部８は、フィルタカセット１１と直交する水平軸線Ｌ１上に配置された落射照明用筒１２と水銀ランプ７とを有する。撮像用ミラー１３に臨んで撮像用筒１４が水平軸線Ｌ２上に配置され、撮像用筒１４の端に撮像装置（例えばＣＣＤカメラ１５）が取り付けられている。落射照明用筒１２と撮像用筒１４とは、上から見たときに、角度θの挟み角を有するＶ字状に配置されており、従って水銀ランプ７とＣＣＤカメラ１５は、上から見たときに、左右にオフセットした状態で配置されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は蛍光顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
顕微鏡の一種として、試料が発する蛍光を観察する蛍光顕微鏡が知られている。蛍光顕微鏡は、対物レンズをステージの上方に配置した正立型と、対物レンズをステージの下方に配置した倒立型とが存在している。蛍光顕微鏡の基本構成は、励起光を試料に照射する落射照明部と、試料が発した蛍光を結像させて観察する蛍光観察部とを含み、蛍光観察部は、人間の目で観察するための接眼光学系及び／又はＣＣＤカメラなどの撮像部とからなり、落射照明部からの励起光はフィルタを介して試料に照射される。
【０００３】
特許文献１は、一列に並んで配置された複数のフィルタカセットを横方向にスライドさせることにより、任意のフィルタカセットをセットすることを開示している。特許文献１は、また、各フィルタカセットの各々に励起法及び波長特性を表記して、この表記を介して、セットしたフィルタカセットの特性を目で確認できるようにすることを開示している。
【０００４】
ところで、蛍光顕微鏡は、これまで暗室に設置して暗室内で蛍光観察を行うのが一般的であったが、近年は、蛍光顕微鏡にＣＲＴやＬＣＤなどの画像表示装置及び／又はパーソナルコンピュータをケーブルで接続することにより、蛍光像をＣＲＴなどに表示させて観察したりパーソナルコンピュータで画像データを処理することが多くなっている。
【０００５】
このような使用形態では、ＣＲＴなどが発する光が蛍光顕微鏡に侵入して蛍光像の質を低下させる原因になる可能性があり、加えて暗室でのパーソナルコンピュータの操作は何かと不便である等の問題がある。
【０００６】
このような問題を解消する一つの手段として、特許文献２は、試料を載置するステージ及び対物レンズの回りを遮光する壁を設けることを提案している。この提案によれば、蛍光観察するために暗室内で作業する必要が無くなるという利点がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−３３８９４７号
【特許文献２】
特開２００２−２０７１７７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
暗室外でも蛍光顕微鏡を使用できるとなると、日常的な作業を行う研究室のプライベートな机の上に蛍光顕微鏡を置いて使用したい、という要請が出現するのは必然であり、この場合に、蛍光顕微鏡の小型化が求められることになる。また、従来と同様に、暗室で使用するタイプの蛍光顕微鏡であっても小型化を求める声は当然に存在する。
【０００９】
そこで本発明の目的は小型化することのできる蛍光顕微鏡を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の技術的課題は、本発明によれば、
ステージと、
対物レンズと、
フィルタと、
該フィルタ及び前記対物レンズを通して前記ステージ上の試料に励起光を照射するための落射照明部と、
前記試料が発する蛍光を前記対物レンズを通して撮像する撮像部とを有する蛍光顕微鏡であって、
前記落射照明部が、前記フィルタに臨んで配置され且つ横方向に延びる落射照明用筒と、該落射照明用筒の端に取り付けられた落射照明器とを含み、
前記撮像部が、前記フィルタの近傍に配置された撮像用ミラーと、該撮像用ミラーに臨んで配置され且つ横方向に延びる撮像用筒と、該撮像用筒の端に取り付けられた撮像装置とを含み、
前記落射照明用筒の軸線と前記撮像用筒の軸線とが、上から見たときにＶ字状に配置されて、前記落射照明器と前記撮像装置とが横方向にオフセットされていることを特徴とする蛍光顕微鏡を提供することにより達成される。
【００１１】
すなわち、本発明による蛍光顕微鏡は、落射照明用筒の軸線と撮像用筒の軸線を、上から見たときに、Ｖ字状に配置して落射照明器と撮像装置とを横方向にオフセットさせたことから、落射照明器と撮像装置との干渉に気遣うことなく、落射照明部と撮像部とを上下に接近させて配置することができ、これにより小型化が可能になる。
【００１２】
落射照明部と撮像部とを上下に接近させて配置できることから、撮像部の一部を構成する撮像用筒、つまり撮像用ミラーと撮像装置との間に配置される撮像用筒の長さ寸法を短縮することができ、この観点からも蛍光顕微鏡を小型化することができる。
【００１３】
【実施例】
第１実施例（図１〜図９）
図１は、倒立型蛍光顕微鏡の内部構造を示す斜視図である。同図において、蛍光顕微鏡１は、ステージ２を有し、ステージ２の上に試料３が載置される。ステージ２は従来と動揺に上下方向には固定であり、後述する対物レンズ１０のＺ軸ステージが上下方向に移動可能である。
【００１４】
蛍光顕微鏡１は、研究者がステージ２にアクセスする側とは反対側に、ステージ２の上方に配置した照明用ミラー４を介して試料３に透過照明を照射するハロゲンランプ５を含む透過照明部６と、ステージ２の下方から励起光を照射する水銀ランプ７を含む落射照明部８とを有し、これらは選択的に使用される。なお、図１の参照符号９は支持台であり、この支持台９の上に透過照明部６が定置される。
【００１５】
ステージ２の真下に対物レンズ１０が設けられ、この対物レンズ１０の下にフィルタカセット１１が配置されている。フィルタカセット１１の具体的な構成は、特許文献１に記載のフィルタカセットと同じ構成であるので、その詳しい説明を省略する。
【００１６】
フィルタカセット１１に関連して落射照明部８が配設され、この落射照明部８は、フィルタカセット１１と直交する水平軸線Ｌ１上に配置された落射照明用筒１２を有し、この落射照明用筒１２の端に落射照明器としての水銀ランプ７が取り付けられている。
【００１７】
フィルタカセット１１の真下には撮像用ミラー１３が配設されており、この撮像用ミラー１３に臨んで撮像用筒１４が水平軸線Ｌ２上に配置され、撮像用筒１４の端に撮像装置（例えばＣＣＤカメラ１５）が取り付けられている。図１の参照符号１６は電源基板であり、また、１７は制御基板である。ＣＣＤカメラ１５からの撮像データは、図外のケーブルを介してパーソナルコンピュータ及び／又はＣＲＴなどの画像表示装置に供給される。
【００１８】
落射照明用筒１２と撮像用筒１４とは、上から見たときに、角度θの挟み角を有するＶ字状に配置されており、従って水銀ランプ７とＣＣＤカメラ１５は、上から見たときに、左右にオフセットした状態で配置されている。
【００１９】
フィルタカセット１１は、この実施例では、４つの種類の異なるフィルタカセット１１が内蔵され、研究者の手動操作によって適当なフィルタカセット１１を選択できるようになっている。図２、図３から最も良く理解できるように、落射照明用筒１２の水平軸線Ｌ１と直交して延びるガイドレール２０には、その水平溝２１に摺動可能に嵌合されたスライダ２２を介して四つのフィルタカセット１１が取り付けられている。スライダ２２とフィルタカセット１１とは蟻溝嵌合によって位置決めされ、フィルタカセット１１はスライダ２２に対して脱着可能である。
【００２０】
スライダ２２は、その下端縁に平歯車２４を有し、平歯車２４は、これに噛合する円形歯車２５とでラックアンドピニオン機構を構成している。すなわち、円形歯車２５が回転することによりスライダ２２がガイドレール２０に沿って水平方向に摺動し、これによりフィルタカセット１１が直線移動する。
【００２１】
円形歯車２５は回転軸２６の一端に固定され、回転軸２６の他端には操作ダイヤル２７が取り付けられている。また、回転軸２６には、円形歯車２５と操作ダイヤル２７との間に、円形シール部材２８（図３）が設けられている。なお、図１は、線図の錯綜を避けるために、円形シール部材２８を省いて作図してある。
【００２２】
円形シール部材２８は、その両端にフランジ３０を有し、この一対のフランジ３０、３０との間に凹所３１が形成されている。フランジ３０は特に制限するものではないが円形であるのがよい。
【００２３】
上述した内部構造を有する蛍光顕微鏡１は、図４に示すように、基台３５の上に複数本の支柱３６を立設し、この支柱３６で透過照明用の支持台９を支えるフレーム構造を有し、基台３５の中に、撮像装置１４などが内蔵される。
【００２４】
基台３５の頂面プレート３７の端には、円形孔（図示せず）が設けられ、この円形孔に上述した円形シール部材２８の凹所３１が嵌入した状態で、フィルタカセット１１を移動させるためのカセット作動機構が配設される。すなわち、上述した操作ダイヤル２７、円形歯車２５、円形シール部材２８などを含むカセット作動機構は、図３から最も良く理解できるように、円形シール部材２８の凹所３１に基台頂面プレート３７の円形孔の周縁が入り込んだ状態で配置され、この円形孔の開口縁が円形シール部材の一対の円形フランジ３０、３０で覆われた状態になる。そして、基台頂面プレート３７の上に円形歯車２５が位置し、操作ダイヤル２７は基台頂面プレート３７の下方に位置した状態になる。円形シール部材２８は、回転軸２６に対して回転自在であってもよいし、回転軸２６と一緒に回転して、基台頂面プレート３７の円形孔と摺接するようにしてもよい。
【００２５】
複数のフィルタカセット１１、ガイドレール２０などのフィルタカセット送り機構は、図６に示すように一体型のケース３８に収容するのが好ましく、また、ケース３８に表示窓３９を設けて、この表示窓３９を通じて、現在セットされているフィルタカセット１１の特性などを表示するのが更に好ましい。
【００２６】
蛍光顕微鏡１は、これを暗室で使用するときには、図４の状態で使用してもよいが、暗室の外で使用するときには、図５に示すように遮光ボックス４０を被せた状態で使用するのがよい。遮光ボックス４０は、操作ダイヤル２７を外部に露出した状態で、他の構成要素を全体的に覆うことのできる大きさを有し、例えば基台３５に脱着可能に固定される。遮光ボックス４０は、蛍光顕微鏡１の内部構造を全体的に覆って遮光するものであるが、ステージ２に対応する位置にドア４１を有し、このドア４０を開けて試料３の出し入れを行うことができる。ドア４１の大きさは、好ましくは、ドア４１を開けたときに、上述した表示窓３９が外部から見える程度の大きさに設定するのがよい。
【００２７】
実施例の蛍光顕微鏡１によれば、図３から最も良く理解できるように、落射照明用筒１２と撮像用筒１４とが、上から見たときにＶ字状に配置されて、各筒１２、１３の端に位置する水銀ランプ７と撮像装置１４とが互いに左右にオフセットして位置していることから、水銀ランプ７と撮像装置１４との干渉問題を生じることなく、落射照明用筒１２と撮像用筒１４との間の上下位置を可能な限り接近させることができる。
【００２８】
換言すれば、水銀ランプ７と撮像装置１４とを同一垂直面で上下に配置した場合に比べて、水銀ランプ７と撮像装置１４との干渉を気にすることなく、フィルタカセット１１の下に位置する撮像用ミラー１３をフィルタカセット１１に接近させて配置することができるため、蛍光顕微鏡１の高さ寸法を小さくすることができる。
【００２９】
また、フィルタカセット１１と撮像用ミラー１３とを接近させて配置することにより、撮像用筒１４の長さ寸法の小さくすることができる。この点について図７を参照して詳しく説明すると、図７中、参照符号Ａは、対物レンズ１０と撮像用ミラー１３との間の距離を示し、参照符号Ｂは、撮像用ミラー１３とＣＣＤカメラ１５のＣＣＤ受光面との間の距離を示す。対物レンズ１０から撮像用ミラー１３の間は拡散系であり、撮像用ミラー１３からＣＣＤカメラ１５の間は集光系である。拡散系における光の広がり角度θと、集光系における光の集光角度θは等しい。したがって、距離Ａが短ければ短いだけ、距離Ｂの長さも小さくなることから、撮像用筒１４の長さ寸法を小さくすることができる。
【００３０】
また、蛍光顕微鏡１は、手動の操作ダイヤル２７の回転動作をフィルタカセット１１の直線動作に変換するためにラックアンドピニオン機構を用いただけでなく、外部に露出する操作ダイヤル２７の回転軸２６に円形シール部材２８を取り付け、この円形シール部材２８の両端にフランジ３０、３０を設けて、このフランジ３０、３０で、遮光部材の一部を構成する基台３５の頂面プレート３７の孔の開口縁を覆うようにしたことから、比較的簡単な構成でありながら、孔を通じた光の侵入を確実に防止することができる。
【００３１】
第２実施例（図１０〜図１２）
図１０〜図１２は、本発明の第２実施例を示し、図１０は、第１実施例の図１に対応し、図１１は、第１実施例の図４に対応し、図１２は、第１実施例の図１２に対応するが、この第２実施例の他の部位については、図１〜図９と実質的に同一である。
【００３２】
第１実施例にあっては、ケース３８に表示窓３９を設けて、表示窓３９を通じて、現在セットされているフィルタカセット１１の特性などを表示するようにしてあるが、第２実施例にあっては表示窓３９を省き、操作ダイヤル２７の周面に、フィルタカセット１１の数に対応した数の例えば透明ポケット又は表示枠４５が等間隔に設けられ、各ポケット又は枠４５に、対応するフィルタカセット１１の特性などを記した表示フィルム又は表示紙を脱着可能に装着することにより、現在セットされているフィルタカセット１１の特性などを表示するようにしてある。
【００３３】
この第２実施例によれば、遮光の問題を伴うことなく、現在セットされているフィルタカセット１１に関連した情報を操作者に提供することができる。
【００３４】
以上のように、実施例の蛍光顕微鏡１は、遮光ボックス４０を設けることで、操作ダイヤル２７を除いて、その全ての要素を遮光ボックス４０で覆っていることから、暗室の外であっても作業することができ、また、従来に比べて小型化できるため、日常的な作業で使用する机の上で使用することができる。
【００３５】
以上、本発明の好ましい実施例を倒立型蛍光顕微鏡を例に説明したが、例えば、対物レンズ１０、フィルタカセット１１、落射照明部８、撮像装置１４をステージ２の上方に配置することで正立型蛍光顕微鏡になることから、上述した構成と実質的に同じ構成を採用して正立型蛍光顕微鏡を作ることができる。
【００３６】
また、任意のフィルタカセット１１を選択するために操作するダイヤル２７に代えて、回転軸２６に関連して電動モータを設置することで、フィルタカセット１１の選択動作を自動化することができる。
【００３７】
また、直線状に配置した複数のフィルタカセット１１を直線動作させて任意のフィルタカセット１１をセットするようにしたが、これに代えて、複数のフィルタカセット１１を円弧状に配置して円弧軌道に沿って移動させることにより任意のフィルタカセット１１をセットするようにしてもよい。
【００３８】
図８、図９は、リボルバー式のフィルタカセットシステムを例示する。図示のリボルバー式フィルタカセットシステムは、回転軸２６の上端に配置された水平円盤４３、４４を有し、この水平円盤４３の軸線Ｌ３回りに等角度間隔に複数のフィルタカセット１１が配置されている。より具体的には、４つのフィルタカセット１１が、軸線Ｌ３回りに９０°間隔で配置され、手動ダイヤル２７を操作することにより、４つのフィルタカセット１１を回転動作させることにより任意のフィルタカセット１１をセットすることができるようになっている。
【００３９】
図８、図９に図示のリボルバー式フィルタカセットシステムにおいて、手動ダイヤル２７に代えて、回転軸２６に関連して電動モータを設置することで、フィルタカセット１１の選択動作を自動化することができる。
【００４０】
また、蛍光顕微鏡１を全体的に覆う遮光ボックス４０で覆うようにしたが、特許文献２に開示のように、少なくともステージ回りを部分的に遮光する遮光部材を設けて、暗室外でも使用できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の倒立型蛍光顕微鏡の内部構造を示す斜視図である。
【図２】フィルタカセット、落射照明部、撮像部を抽出して上から見た平面図である。
【図３】フィルタカセット及びこれを水平直線移動させるための駆動機構を横から見た図である。
【図４】遮光ボックスを取り外した状態の倒立型蛍光顕微鏡の斜視図である。
【図５】フィルタカセット及びラックアンドピニオン機構を収容したケースの斜視図である。
【図６】遮光ボックスを装着した状態の倒立型蛍光顕微鏡の斜視図である。
【図７】撮像用筒の長さ寸法の短縮効果を説明するための図である。
【図８】リボルバー式フィルタカセットシステムの平面図である。
【図９】リボルバー式フィルタカセットシステムの側面図である。
【図１０】第２実施例の倒立型蛍光顕微鏡の内部構造を示す斜視図である。
【図１１】遮光ボックスを取り外した状態の第２実施例の倒立型蛍光顕微鏡の斜視図である。
【図１２】第２実施例に関連した、フィルタカセット及びラックアンドピニオン機構を収容したケースの斜視図である。
【符号の説明】
１蛍光顕微鏡
２ステージ
３試料
７水銀ランプ（落射照明器）
８落射照明部
１０対物レンズ
１１フィルタカセット
１２落射照明用筒
１３撮像用ミラー
１４撮像用筒
１５ＣＣＤカメラ
２２スライダ
２４平歯車（ラックアンドピニオン機構）
２５円形歯車（ラックアンドピニオン機構）
２６回転軸
２７操作ダイヤル
２８円形シール部材
３７遮光部材の一部を構成する基台頂面プレート
４０遮光ボックス
Ｌ１落射照明用筒の軸線
Ｌ２撮像用筒の軸線

Claims

ステージと、
対物レンズと、
フィルタと、
該フィルタ及び前記対物レンズを通して前記ステージ上の試料に励起光を照射するための落射照明部と、
前記試料が発する蛍光を前記対物レンズを通して撮像する撮像部とを有する蛍光顕微鏡であって、
前記落射照明部が、前記フィルタに臨んで配置され且つ横方向に延びる落射照明用筒と、該落射照明用筒の端に取り付けられた落射照明器とを含み、
前記撮像部が、前記フィルタの近傍に配置された撮像用ミラーと、該撮像用ミラーに臨んで配置され且つ横方向に延びる撮像用筒と、該撮像用筒の端に取り付けられた撮像装置とを含み、
前記落射照明用筒の軸線と前記撮像用筒の軸線とが、上から見たときにＶ字状に配置されて、前記落射照明器と前記撮像装置とがオフセットされていることを特徴とする蛍光顕微鏡。
前記蛍光顕微鏡が、暗室外で使用できるように、少なくともステージの回りを遮光する遮光部材を含む、請求項１に記載の蛍光顕微鏡。
前記フィルタとして複数のフィルタを有し、該複数のフィルタから任意のフィルタを選択することができる、請求項１又は２に記載の蛍光顕微鏡。
前記複数のフィルタの個々のフィルタがカセット形式で構成され、これらフィルタカセットを移動させる作動機構の一部を構成する回転軸にシール部材が取り付けられ、該シール部材を介して前記遮光部材の孔に前記回転軸が配設されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蛍光顕微鏡。
前記複数のフィルタカセットが直線状に並んで配置され、該フィルタカセットがラックアンドピニオン機構によって直線動作する、請求項４に記載の蛍光顕微鏡。
前記蛍光顕微鏡が、前記ステージの下に前記対物レンズを配置した倒立型の蛍光顕微鏡である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蛍光顕微鏡。