JP2011085840A

JP2011085840A - 顕微鏡用照明装置

Info

Publication number: JP2011085840A
Application number: JP2009240190A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kawahito; 敬川人
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2011-04-28

Abstract

【課題】簡便に光ファイバの切り換えを行うことができるようにする。
【解決手段】シングルモード光ファイバ２５₁は、レーザ光源３５からの照明光を、出射端に焦点位置が調整されたコレクタレンズ４１₁に導くことで、その出射端からの照明光が平行光束に変換され、マルチモード光ファイバ２５₂は、レーザ光源３５からの照明光を、出射端に焦点位置が調整されたコレクタレンズ４１₂に導くことで、その出射端からの照明光が平行光束に変換される。光ファイバ切換機構４０は、シングルモード光ファイバ２５₁とコレクタレンズ４１₁との第１の対と、マルチモード光ファイバ２５₂とコレクタレンズ４１₂との第２の対とをそれぞれ固定し、固定した第１の対と第２の対を照明光学系の光軸と垂直方向に移動させて、その照明光学系の光路上に配置される第１の対と第２の対とを切り換える。本発明は、例えば、顕微鏡用の照明装置に適用することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、顕微鏡用照明装置に関する。

顕微鏡用の照明装置では、光ファイバにより照明光を伝送するものがある。光ファイバにより照明光を伝送するものとしては、例えば、特許文献１及び２が知られている。

特開２００８−１８５６３６号公報特許第４１７２２１２号公報

ところで、光ファイバによる照明光の伝送では、マルチモード光ファイバと、シングルモード光ファイバなどの複数の光ファイバを使用する場合がある。

しかしながら、従来の技術であると、それらの光ファイバを用いた照明光学系の変更を行うに際し、光ファイバと、その光ファイバに対応するコレクタレンズとを、それぞれ照明装置から外して交換した後に再調整を行う必要があり、その調整に時間を要するので、容易に光ファイバを切り換えたいという要求があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、光ファイバを用いた照明光学系の変更を行うに際し、簡便に光ファイバの切り換えを行うことができるようにするものである。

本発明の顕微鏡用照明装置は、光源からの照明光を導く第１の光ファイバと、前記第１の光ファイバの出射端に焦点位置が調整され、前記第１の光ファイバに導かれた前記照明光を平行光束に変換する第１のコレクタレンズと、前記第１の光ファイバと異なる特性を有し、前記光源からの照明光を導く第２の光ファイバと、前記第２の光ファイバの出射端に焦点位置が調整され、前記第２の光ファイバに導かれた前記照明光を平行光束に変換する第２のコレクタレンズと、前記第１の光ファイバと前記第１のコレクタレンズとの第１の対と、前記第２の光ファイバと前記第２のコレクタレンズとの第２の対とをそれぞれ固定し、固定した前記第１の対及び前記第２の対を照明光学系の光軸と垂直方向に移動させて、前記照明光学系の光路上に配置される前記第１の対と前記第２の対とを切り換える切り換え手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、簡便に光ファイバの切り換えを行うことができる。

本発明を適用した顕微鏡の一実施の形態の構成を示す図である。図１の顕微鏡の上面図である。光ファイバ切換機構の詳細な構成を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明を適用した顕微鏡の一実施の形態の構成を示す図である。

図１に示すように、倒立型の顕微鏡１は、本体部１１と、この本体部１１の背面側に設けられた照明支柱１２に支持された透過照明装置１３と、背面に設けられた落射照明装置１４と、前面側に設けられた接眼レンズ６６を固定する双眼鏡筒１５と、標本を収容したペトリディッシュ等の容器（不図示）を載置するステージ１６とを備える。

ステージ１６の下面には、焦準部１７が設けられている。焦準部１７は、複数の対物レンズ（図１では対物レンズ１８のみを図示している）が装着されているレボルバを支持する焦準可動機構を、上下方向に駆動可能に支持している。

また、焦準部１７の下方には、２種類のフィルタとダイクロイックミラーとの組み合わせからなるフィルタブロック２０を複数備えたフィルタターレット１９が設けられている（図１では、フィルタブロック２０Ａ及び２０Ｂが図示されている）。

顕微鏡１において透過照明を用いて標本の観察を行う場合、図１に示すように、透過照明装置１３の光源３１から発せられた透過照明光は、コレクタレンズ３２を透過した後、反射鏡３３によりコンデンサレンズ３４の方向に反射され、容器内の標本に照射される。そして、標本を透過した透過照明光は、対物レンズ１８、フィルタブロック２０、及び第２対物レンズ６１を透過した後、ハーフミラー６２により反射され、撮像装置（図２のCCDカメラ２１）に導かれる。これにより、撮像装置により透過照明光による標本の像が撮像される。一方、ハーフミラー６２を通過した光は、光路変換プリズム６３によりプリズム６４の方向に反射され、プリズム６４及び反射鏡６５により、接眼レンズ６６の方向に反射される。これにより、使用者は、接眼レンズ６６を覗き込んで、透過照明光による標本の像を観察する。

また、顕微鏡１により落射照明を用いて標本の観察を行う場合、落射照明装置１４の光源（後述する図２のレーザ光源３５）から発せられた落射照明光は、所定の照明光学系を介して、ミラー４３により反射され、フィールドレンズ４４及び４５を透過した後、フィルタブロック２０に到達する。フィルタブロック２０では、落射照明光のうちの所定の波長のみが透過されて、対物レンズ１８の方向に反射され、対物レンズ１８を介して容器内の標本に落射照明光が照射される。そして、落射照明光を照射することにより標本から発せられた蛍光は、対物レンズ１８を透過した後、フィルタブロック２０により所定の波長のみが抽出され、第２対物レンズ６１及びハーフミラー６２によって撮像装置（図２のCCDカメラ２１）に導かれ、標本から発せられた蛍光の像が撮像される。一方、ハーフミラー６２の反射面を透過した光は、光路変換プリズム６３によりプリズム６４の方向に反射され、プリズム６４及び反射鏡６５により、接眼レンズ６６の方向に反射され、標本から発せられた蛍光の像が観察可能となる。

以上のようにして、顕微鏡１では、透過照明又は落射照明による観察が行われる。

また、図１の矢印Ａの方向から顕微鏡１を見た場合の矢視図（上面図）を図示すると、図２のようになる。

すなわち、図２に示すように、落射照明装置１４は、その光源として、光源ボックス２４内にレーザ光源３５を有しており、レーザ光源３５から出射されたレーザ光（照明光）は、シングルモード光ファイバ２５₁と、マルチモード光ファイバ２５₂のいずれかの光ファイバにより落射照明装置１４の鏡筒内に導かれる。

光源ボックス２４内には、レーザ光源３５の他に、ミラー３６、ミラー３７、コンデンサレンズ３８₁、及びコンデンサレンズ３８₂が配置されている。ミラー３６は、本体部１１内に設けられた制御部１０１からの指示にしたがって、図中の矢印Ａの方向に駆動して、照明光学系の光路上に配置されるか、あるいはその光路上から外れる。すなわち、シングルモード光ファイバ２５₁を使用する場合、ミラー３６が光路上から外れるので（図中の実線で示すミラー３６）、レーザ光源３５から出射された照明光は、コンデンサレンズ３８₁により光結合され、シングルモード光ファイバ２５₁の一方の端である入射端に入射した後、落射照明装置１４の鏡筒内に収納された他端である出射端まで導かれる。

一方、マルチモード光ファイバ２５₂を使用する場合、ミラー３６が光路上に入るので（図中の点線で示すミラー３６）、レーザ光源３５から出射された照明光は、ミラー３６により、ミラー３７側に反射される。そして、ミラー３７によりコンデンサレンズ３８₂側に反射された照明光は、そのコンデンサレンズ３８₂により光結合され、マルチモード光ファイバ２５₂の一方の端である入射端に入射した後、落射照明装置１４の鏡筒内に収納された他端である出射端まで導かれる。

落射照明装置１４の鏡筒内には、上述した、ミラー４３及びフィールドレンズ４４の他に、光ファイバ切換機構４０により固定されたコレクタレンズ４１₁，４１₂と、投影レンズ４２が収納されている。

光ファイバ切換機構４０には、シングルモード光ファイバ２５₁の出射端と、その出射端に焦点位置が調整されたコレクタレンズ４１₁とが対（以下、第１の対という）になり、マルチモード光ファイバ２５₂の出射端と、その出射端に焦点位置が調整されたコレクタレンズ４１₂とが対（以下、第２の対という）になるように固定されている。光ファイバ切換機構４０は、制御部１０１からの指示にしたがって、固定した第１の対及び第２の対を照明光学系の光軸と垂直方向（図中の矢印Ｂの方向）に移動させて、その照明光学系の光路上に配置される第１の対と第２の対とを切り換える。

すなわち、制御部１０１は、シングルモード光ファイバ２５₁を使用する場合、光源ボックス２４内に配置されたミラー３６を照明光学系の光路上から外すとともに、光ファイバ切換機構４０の駆動を制御して、第１の対が光路上に配置されるようにする。一方、制御部１０１は、マルチモード光ファイバ２５₂を使用する場合、光源ボックス２４内に配置されたミラー３６を照明光学系の光路上に入れるとともに、光ファイバ切換機構４０の駆動を制御して、第２の対が光路上に配置されるようにする。

例えば、光ファイバ切換機構４０は、図３のリニアガイドとして構成され、このリニアガイドは、落射照明装置１４の鏡筒内に固定されるガイドレール４０ｂと、そのガイドレール４０ｂ上を可動して照明光学系の光軸と垂直な方向に移動する可動部４０ａとから構成される。また、可動部４０ａの上面には、第１の対と第２の対とがそれぞれ固定される。したがって、制御部１０１によって可動部４０ａの可動が指示され、可動部４０ａがガイドレール４０ｂ上を移動すると、それらの対の関係を維持したまま、第１の対と第２の対とは平行に移動することになる。つまり、これらの対の平行移動を保つことができれば、それぞれの光ファイバの出射端から出射される照明光がずれることはないので、その平行移動を可能にするために、図３のリニアガイド等の光ファイバ切換機構４０が用いられているのである。

すなわち、可動部４０ａがガイドレール４０ｂ上を可動すると、その可動部４０ａ上に固定された第１の対と第２の対も移動するので、シングルモード光ファイバ２５₁を使用する場合、第１の対を照明光学系の光路上に入れることにより、シングルモード光ファイバ２５₁の出射端からの照明光が、コレクタレンズ４１₁により光軸に対し平行光束となった後、投影レンズ４２に導かれることになる。一方、マルチモード光ファイバ２５₂を使用する場合には、可動部４０ａがガイドレール４０ｂ上を可動して、第１の対の代わりに、第２の対を照明光学系の光路上に入れることにより、マルチモード光ファイバ２５₂の出射端からの照明光が、コレクタレンズ４１₂により光軸に対し平行光束となった後、投影レンズ４２に導かれることになる。

そして、図１及び図２に示すように、コレクタレンズ４１₁又はコレクタレンズ４１₂によって、光軸に対し平行光束となって、投影レンズ４２に導かれた照明光は、ミラー４３によって、フィールドレンズ４４側に反射され、上記の通り、フィールドレンズ４５、フィルタブロック２０、及び対物レンズ１８を介して、不図示の容器内の標本に照射される。

以上のようにして、第１の対（シングルモード光ファイバ２５₁とコレクタレンズ４１₁との対）と第２の対（マルチモード光ファイバ２５₂とコレクタレンズ４１₂との対）との切り換えが行われ、第１の対又は第２の対を用いた照明が行われる。

ところで、光ファイバ切換機構４０によって、第１の対と第２の対との切り換えを行うと、照明光の光軸にずれが生じる可能性があるので、本実施の形態では、図２に示すように、調整機器２６₁，２６₂により照明光の光軸のずれを調整する。

調整機器２６₁は、落射照明装置１４の鏡筒内に導かれるシングルモード光ファイバ２５₁の出射端側に配設され、調整機器２６₂は、落射照明装置１４の鏡筒内に導かれるマルチモード光ファイバ２５₂の出射端側に配設される。

調整機器２６₁は、シングルモード光ファイバ２５₁が通過するための貫通孔を有しており、その貫通孔内のシングルモード光ファイバ２５₁の一部を挟み込んでいる。調整機器２６₁には、図中のＸ方向に移動可能な移動部材が設けられており、その移動部材のＸ方向の移動を調整する微動ねじ２６ａ₁を回転させると、貫通孔内のシングルモード光ファイバ２５₁に対して、Ｘ方向の所定の力が加えられ、シングルモード光ファイバ２５₁の出射端のＸ方向の位置を調整することが可能となる。同様にして、微動ねじ２６ｂ₁を回転させて、図中のＺ方向に移動可能な移動部材のＺ方向の移動を調整することにより、シングルモード光ファイバ２５₁の出射端のＺ方向の位置を調整することが可能となる。

すなわち、光ファイバ切換機構４０の駆動によって、第２の対の代わりに第１の対が照明光学系の光路上に入り、シングルモード光ファイバ２５₁の使用に切り換えられた場合、シングルモード光ファイバ２５₁の出射端から出射される照明光には、ずれが生じている場合があるので、使用者は、微動ねじ２６ａ₁，２６ｂ₁の回転操作を行って、シングルモード光ファイバ２５₁の出射端のＸ，Ｚ方向の２軸方向の位置を微調整することにより、照明光の光軸のずれの調整を行うことになる。

また、調整機器２６₂は、調整機器２６₁と同様の構成を有しており、光ファイバ切換機構４０の駆動によって、第１の対の代わりに第２の対が照明光学系の光路上に入り、マルチモード光ファイバ２５₂の使用に切り換えられた場合、使用者は、微動ねじ２６ａ₂，２６ｂ₂の回転操作を行って、マルチモード光ファイバ２５₂の出射端のＸ，Ｚ方向の２軸方向の位置を微調整することにより、照明光の光軸のずれの調整を行うことが可能となる。

このように、調整機器２６₁，２６₂を操作して、照明光の芯出し調整を行うことにより、照明光の光軸のずれを所定の許容範囲内に抑えることが可能となる。すなわち、光ファイバ切換機構４０の駆動により、第１の対と第２の対との切り換えを行うに際し、照明光の芯出し調整も行うので、シングルモード光ファイバ２５₁と、マルチモード光ファイバ２５₂の切り換えを行っても、その精度を維持することが可能となる。

なお、本実施の形態においては、シングルモード光ファイバ２５₁と、マルチモード光ファイバ２５₂との性質の異なる２つの光ファイバを切り換える例について説明したが、光ファイバの種類は２種類以上であってもよく、その場合でも同様に、光ファイバとコレクタレンズとを対にして光ファイバ切換機構４０に固定することにより、それらの対の切り換えが行われ、簡便に、光ファイバの切り換えを行うことが可能となる。

さらに、本実施の形態では、調整機器２６₁，２６₂によりシングルモード光ファイバ２５₁，マルチモード光ファイバ２５₂の出射端から出射される照明光を調整する例について説明したが、例えば、コレクタレンズ４１₁，４１₂や投影レンズ４２などの照明光学系に配置された他の光学部材を調整して、照明光のずれを所定の許容範囲内に抑えるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、光ファイバ切換機構４０として、図３のリニアガイドを一例にして説明したが、例えば、コロレースなどの、第１の対と第２の対との平行を維持しながら、それらの対を、照明光学系の光軸と垂直な方向に移動させることが可能な機構であれば、いずれの機構を用いてもよい。

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１顕微鏡，１１本体部，１２照明支柱，１３透過照明装置，１４落射照明装置，１８対物レンズ，２４光源ボックス，２５₁ シングルモード光ファイバ，２５₂ マルチモード光ファイバ，２６₁，２６₂ 調整機器，２６ａ₁，２６ａ₂，２６ｂ₁，２６ｂ₂ 微動ねじ，３５レーザ光源，３６，３７ミラー，３８₁，３８₂ コンデンサレンズ，４０光ファイバ切換機構，４０ａ可動部，４０ｂガイドレール，４１₁，４１₂ コレクタレンズ，４２投影レンズ，１０１制御部

Claims

光源からの照明光を導く第１の光ファイバと、
前記第１の光ファイバの出射端に焦点位置が調整され、前記第１の光ファイバに導かれた前記照明光を平行光束に変換する第１のコレクタレンズと、
前記第１の光ファイバと異なる特性を有し、前記光源からの照明光を導く第２の光ファイバと、
前記第２の光ファイバの出射端に焦点位置が調整され、前記第２の光ファイバに導かれた前記照明光を平行光束に変換する第２のコレクタレンズと、
前記第１の光ファイバと前記第１のコレクタレンズとの第１の対と、前記第２の光ファイバと前記第２のコレクタレンズとの第２の対とをそれぞれ固定し、固定した前記第１の対及び前記第２の対を照明光学系の光軸と垂直方向に移動させて、前記照明光学系の光路上に配置される前記第１の対と前記第２の対とを切り換える切り換え手段と
を備えることを特徴とする顕微鏡用照明装置。
前記照明光の光軸のずれを所定の許容範囲内に抑えるために、前記照明光学系に配置された光学部材を調整する調整機器をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡用照明装置。
前記切り換え手段は、リニアガイドである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡用照明装置。