JP2018025640A

JP2018025640A - 顕微鏡

Info

Publication number: JP2018025640A
Application number: JP2016156749A
Authority: JP
Inventors: 佳嗣山澤; Yoshitsugu Yamazawa
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2016-08-09
Filing date: 2016-08-09
Publication date: 2018-02-15
Also published as: US10267965B2; US20180045868A1

Abstract

【課題】１つの照明光学系により蛍光観察と明視野観察とを観察可能とするとともに、使用する白色ＬＥＤの種類を問うことなく、ノイズのない蛍光観察を可能とする顕微鏡を提供する。
【解決手段】本発明の正立顕微鏡１は、標本Ｓを載置するステージ５と、単色光ＬＥＤチップ１１と、照明光路Ｌ２上に挿脱可能であって、単色光ＬＥＤチップ１１が照射する特定波長領域の光により励起されて長波長側の蛍光を発する蛍光体フィルタ１２ａと、を有し、標本Ｓに照明光を照射する照明光学系３と、観察光路Ｌ１上に挿脱可能であって、標本Ｓから発せられる蛍光のうち所定波長の蛍光を選択的に取り出す吸収フィルタ６ａを有する観察光学系と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は１つの照明光学系により、明視野観察および蛍光観察が可能な顕微鏡に関する。

従来、種々の観察法、および観察標本に応じて落射照明光学系と、透過照明光学系とを切り替えて観察することが可能な顕微鏡が使用されている。

近年、ハロゲンランプに代えて白色ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を透過照明光学系の光源として使用する顕微鏡が増えている。例えば、青色等の単色ＬＥＤ素子上に黄色等の蛍光体が密着された白色ＬＥＤを有する透過照明光学系と、蛍光観察用フィルタユニットを有する落射照明光学系とを備え、光路切換つまみにより落射照明光学系の蛍光観察用フィルタユニットを観察光路上に挿脱する顕微鏡が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、光路切換つまみの１つの操作で、透過明視野観察と落射蛍光観察との切換と、各光源のオン／オフを行うため、観察方法の切換操作を簡単に行うことができる。しかしながら、落射蛍光観察を行う際、落射照明から標本に照射された励起光の一部が標本を透過して透過照明光学系の光源である白色ＬＥＤに入射して、蛍光体を励起し蛍光発光するため、ノイズとして検出されてしまうという問題を有していた。

この問題を解決するために、青色ＬＥＤと黄色蛍光体からなる白色ＬＥＤの照射光のスペクトルの感度が最大となる波長の透過を最小とする、スペクトル透過プロファイルを有する補正フィルタを、透過照明光学系内に挿脱可能な顕微鏡（例えば、特許文献２参照）が提案されている。

米国特許第８０４０５９８号明細書特開２０１３−２９８３６号公報

しかしながら、特許文献２の顕微鏡では、使用する補正フィルタにより落射照明光学系から透過照明光学系に入射する励起光および透過照明光学系に入射した励起光により励起された蛍光発光の強度を低減できるものの、白色ＬＥＤから照射される光の強度は１／５程度に低減するためエネルギーが無駄となる。また、観察者の眼の負担が少ない光源として、太陽光の分光特性に近い昼光色ＬＥＤが使用されているが、この昼光色ＬＥＤを使用する場合、青色光が軽減され、昼光色ＬＥＤ本来の標本色の再現ができない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、１つの照明光学系により蛍光観察と明視野観察とを観察可能とするとともに、エネルギー的に無駄がなく、また使用する白色ＬＥＤの種類を問わずに、ノイズのない蛍光観察を可能とする顕微鏡を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる顕微鏡は、標本を載置するステージと、単色光ＬＥＤチップと、照明光路上に挿脱可能であって、前記単色光ＬＥＤチップが照射する特定波長領域の光により励起されて、前記光より長波長側の蛍光を発する蛍光体フィルタと、を有し、前記標本に照明光を照射する照明光学系と、観察光路上に挿脱可能であって、前記標本から発せられる蛍光のうち所定波長の蛍光を選択的に取り出す吸収フィルタを有する観察光学系と、を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記照明光学系は、前記蛍光体フィルタと、前記単色光ＬＥＤチップが照射する特定波長の光の中から所定の波長域の励起光を抽出する励起フィルタと、を照明光路上に選択的に配置可能なフィルタユニットを有することを特徴とする。

本発明によれば、１つの照明光学系で蛍光観察と明視野観察とを観察可能とするとともに、使用する白色ＬＥＤの種類を問うことなく、ノイズのない蛍光観察を行うことが可能となる。また、１つの照明光学系で蛍光観察と明視野観察とを行うことができるので、コストパフォーマンスに優れた顕微鏡を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態にかかる正立顕微鏡の全体構成を示す模式図である。図２は、図１の正立顕微鏡の蛍光観察時の模式図である。

以下、図面を参照し、本発明の好適な実施の形態（以下「実施の形態」という）について詳細に説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態にかかる正立顕微鏡１の全体構成を示す模式図である（明視野観察時）。図２は、図１の正立顕微鏡１の蛍光観察時の模式図である。本発明の実施の形態にかかる正立顕微鏡１は、顕微鏡本体２と、照明光学系３と、観察光学系４と、を備える。

顕微鏡本体２は、ベース部２ａと、ベース部２ａの背面側に立設する柱部２ｂと、柱部２ｂに支持されて正面側に向かって延在するアーム部２ｃとを有する。ベース部２ａは、机上等の正立顕微鏡１が設置される場所に直接載置される部分であり、内部に照明光学系３が配置されている。柱部２ｂは、ベース部２ａの背面側（奥側）に立設され、下端部でベース部２ａと一体化されている。柱部２ｂは、ステージ保持部５ａを介してステージ５を保持する。ステージ５上には標本Ｓが載置されている。アーム部２ｃは、柱部２ｂの上端から顕微鏡１の正面側に向かって延在し、上側に後述する吸収フィルタ６ａを搭載するフィルタホルダ６を、観察光路Ｌ１上に挿脱可能にする中間鏡筒７が取りつけられている。また、アーム部２ｃの下側の観察光路Ｌ１上に対物レンズ８が取り付けられている。本明細書において、正立顕微鏡１の正面側は観察者が位置する側であり、背面側は正面側に対向する側を意味する。

ステージ５に取り付けられる操作ハンドル９の操作により、標本Ｓをステージ５とともに前後方向に移動し、図示しないクレンメルを介して標本Ｓを左右方向に移動する。焦準ハンドル１０は、顕微鏡本体２の側面に配置されており、顕微鏡本体２に内蔵されたラックアンドピニオン機構（図示せず）によりステージ５と接続されている。焦準ハンドル１０の回転操作により、ラックアンドピニオン機構を介してステージ５を光路方向に昇降させる。

照明光学系３は、透過観察を行うための光学要素である。照明光学系３は、単色光ＬＥＤチップ１１と、蛍光体フィルタ１２ａと励起フィルタ１２ｂとを有するフィルタユニット１２と、コレクタレンズ１３と、コンデンサレンズ１４と、を有する。フィルタユニット１２は、蛍光観察を行う場合に照明光路Ｌ２上に励起フィルタ１２ｂを挿入し、明視野観察を行う場合に照明光路Ｌ２上に蛍光体フィルタ１２ａを挿入するよう、顕微鏡本体２のベース部２ａに対し挿脱可能に取り付けられている。

単色光ＬＥＤチップ１１は、３８０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長領域内の特定の波長領域の光を照射する。

蛍光体フィルタ１２ａは、単色光ＬＥＤチップ１１が照射する３８０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長領域の光により励起されて長波長側の蛍光を発する。単色光ＬＥＤチップ１１として、青色ＬＥＤを使用する場合には黄色蛍光体、または赤色および緑色蛍光体を含む蛍光体フィルタ１２ａ、紫色ＬＥＤを使用する場合には、赤色、緑色、および青色蛍光体を含む蛍光体フィルタ１２ａを使用することができる。単色光ＬＥＤチップ１１と蛍光体フィルタ１２ａとを組み合わせることにより、白色ＬＥＤとして機能し、この白色ＬＥＤから照射された白色光を、コレクタレンズ１３およびコンデンサレンズ１４により標本Ｓに照射する。

励起フィルタ１２ｂは、単色光ＬＥＤチップ１１が照射する３８０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長の光の中から所定の波長域の励起光を抽出する。単色光ＬＥＤチップ１１から照射された励起光は、励起フィルタ１２ｂにより必要な励起波長のみが透過され、コレクタレンズ１３およびコンデンサレンズ１４により標本Ｓに照射される。

観察光学系４は、対物レンズ８と、吸収フィルタ６ａを有するフィルタホルダ６と、図示しないリレーレンズおよび結像レンズを内蔵する鏡筒１５と、接眼レンズ１６と、を有する。

吸収フィルタ６ａは、蛍光観察の際、標本Ｓから発せられる蛍光のうち特定波長の蛍光を選択的に取り出す。フィルタホルダ６は、蛍光観察を行う場合には吸収フィルタ６ａが観察光路Ｌ１上に位置するように挿入され、明視野観察を行う場合には吸収フィルタ６ａが観察光路Ｌ１上から取り外すよう、中間鏡筒７に対し挿脱可能に取り付けられている。

明視野観察は、明視野観察用の光学系、すなわち、単色光ＬＥＤチップ１１、蛍光体フィルタ１２ａ、コレクタレンズ１３およびコンデンサレンズ１４により標本Ｓに白色光を照射し、照射された白色光のうち標本Ｓを透過した白色光を、対物レンズ８、図示しないリレーレンズおよび結像レンズ、ならびに接眼レンズ１６を介して目視により行う。

一方、蛍光観察は、蛍光観察用の光学系、すなわち、単色光ＬＥＤチップ１１、励起フィルタ１２ｂ、コレクタレンズ１３およびコンデンサレンズ１４により標本Ｓに励起光を照射し、この励起光により励起された蛍光を、対物レンズ８、吸収フィルタ６ａ、図示しないリレーレンズおよび結像レンズ、接眼レンズ１６を介して目視により行う。

本発明の実施の形態に係る正立顕微鏡１は、フィルタユニット１２およびフィルタホルダ６の挿脱を行うことにより、１つの照明光学系３で明視野観察および蛍光観察を行うことができるとともに、使用する白色ＬＥＤの種類を問うことなく、ノイズのない蛍光観察を行うことが可能となる。

なお、上記の実施の形態では、フィルタユニット１２は、蛍光体フィルタ１２ａと励起フィルタ１２ｂとを有するものを使用するが、蛍光体フィルタ１２ａのみを有するフィルタユニットとし、明視野観察の際に蛍光体フィルタ１２ａを照明光路Ｌ２上に挿入し、蛍光観察の際、蛍光体フィルタ１２ａを照明光路Ｌ２上から取り出すような構成とすることもできる。また、吸収フィルタ６ａを有するフィルタホルダ６は、挿脱可能とすることなく、明視野観察の際も観察光路Ｌ１上に挿入したままとする構成であってもよい。

さらに、上記の実施の形態では、フィルタユニット１２は、蛍光体フィルタ１２ａと１つの励起フィルタ１２ｂを有するものを使用するが、蛍光体フィルタと、異なる波長の励起光を抽出する２つの励起フィルタとを有するフィルタユニットを使用することもできる。

さらに、上記の実施の形態では、１つの透過照明光学系を備えた正立顕微鏡について説明したが、単色光ＬＥＤチップと、照明光路上に挿脱可能であって、単色光ＬＥＤチップが照射する特定波長領域の光により励起されて長波長側の蛍光を発する蛍光体フィルタと、を有する落射照明光学系を備えるものであってもよい。また、同様の構成を備えた１つの透過照明光学系または１つの落射照明光学系を備えた倒立顕微鏡も、１つの照明光学系で明視野観察および蛍光観察を行うことができるとともに、使用する白色ＬＥＤの種類を問うことなく、ノイズのない蛍光観察を行うことが可能である。

本発明の顕微鏡は、１つの標本について明視野観察と蛍光観察とを切り替えて観察する臨床検査、例えば、多重染色液を用いた結核菌、マラリア等の陽性、陰性の判断、アスベスト検査等に有用である。

１正立顕微鏡
２顕微鏡本体
２ａベース部
２ｂ柱部
２ｃアーム部
３照明光学系
４観察光学系
５ステージ
６フィルタホルダ
６ａ吸収フィルタ
７中間鏡筒
８対物レンズ
９操作ハンドル
１０焦準ハンドル
１１単色光ＬＥＤチップ
１２フィルタユニット
１２ａ蛍光体フィルタ
１２ｂ励起フィルタ
１３コレクタレンズ
１４コンデンサレンズ
１５鏡筒
１６接眼レンズ
Ｓ標本
Ｌ１観察光路
Ｌ２照明光路

Claims

標本を載置するステージと、
単色光ＬＥＤチップと、照明光路上に挿脱可能であって、前記単色光ＬＥＤチップが照射する特定波長領域の光により励起されて、前記光より長波長側の蛍光を発する蛍光体フィルタと、を有し、前記標本に照明光を照射する照明光学系と、
観察光路上に挿脱可能であって、前記標本から発せられる蛍光のうち所定波長の蛍光を選択的に取り出す吸収フィルタを有する観察光学系と、
を備えることを特徴とする顕微鏡。
前記照明光学系は、前記蛍光体フィルタと、前記単色光ＬＥＤチップが照射する特定波長の光の中から所定の波長域の励起光を抽出する励起フィルタと、を照明光路上に選択的に配置可能なフィルタユニットを有することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。