JP2018120092A - 顕微鏡及び顕微鏡用遮光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により、落射蛍光観察時に透過照明用光源から蛍光が発生するのを防止することができる顕微鏡を提供すること。【解決手段】顕微鏡は、落射蛍光観察を行うための落射蛍光照明光学系と、透過観察を行うための透過照明光学系であって、励起光を出射する発光素子、及び該発光素子から照射される励起光によって蛍光を発する蛍光体を含む蛍光部材を有する透過照明用光源部を備える透過照明光学系と、前記透過照明用光源部から照射された透過照明光の光軸に挿抜可能であり、前記透過照明光の前記光軸に挿入された状態において前記透過照明光を遮光する遮光部材と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、顕微鏡及び顕微鏡用遮光装置に関する。

従来、医学や生物学等の分野では、細胞等の観察において、標本に照明光を照射して観察する顕微鏡が用いられている。また、工業分野においても、金属組織等の品質管理や、新素材の研究開発、電子デバイスや磁気ヘッドの検査等、種々の用途において顕微鏡が利用されている。

近年、顕微鏡では、照明用光源に長寿命、低消費電力のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源が用いられるようになってきている。ＬＥＤ光源を照明用光源として用いる場合、単一色のＬＥＤ光源と蛍光体とを組み合わせて、蛍光体から発生する蛍光と、蛍光体を透過した光とを混合して照明光として用いる照明方式が広く普及している。

ところで、顕微鏡では、標本に光を透過させて観察するための透過照明光、標本に光を照射して反射や散乱した光を観察するための落射照明光等の複数の照明光を切り替えて照射する場合がある。この場合、落射蛍光観察時に、落射照明光が透過照明用光源の蛍光体に照射され、蛍光が発生すると、観察に影響を及ぼす場合があった。

上述した観察に影響を及ぼす蛍光の発生を防止する技術として、落射照明光の出射動作に連動して、落射照明用光源から透過照明用光源への光路上に電動シャッタを配置し、落射照明用光源から透過照明用光源への光路を遮断する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１３−２９８３７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている技術では、電動アクチュエータ等の電動シャッタを駆動する構成や、電気的な制御が必要となるため、装置構成が複雑になるとともに、製造コストが増大するという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成により、落射蛍光観察時に透過照明用光源から蛍光が発生するのを防止することができる顕微鏡及び顕微鏡用遮光装置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、本発明の一態様に係る顕微鏡は、落射蛍光観察を行うための落射蛍光照明光学系と、透過観察を行うための透過照明光学系であって、励起光を出射する発光素子、及び該発光素子から照射される励起光によって蛍光を発する蛍光体を含む蛍光部材を有する透過照明用光源部を備える透過照明光学系と、前記透過照明用光源部から照射された透過照明光の光軸に挿抜可能であり、前記透過照明光の前記光軸に挿入された状態において前記透過照明光を遮光する遮光部材と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る顕微鏡は、前記透過照明用光源部からの照明光を略平行光にするコレクタレンズと、前記コレクタレンズからの光を制限する視野絞りと、前記視野絞りからの前記透過照明光の前記光軸を標本に向けて偏向するミラーと、前記ミラーからの視野絞り像を概略無限遠に投影する窓レンズと、を備え、前記遮光部材は、前記窓レンズと前記標本との間に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る顕微鏡は、前記遮光部材は、前記透過照明光の前記光軸に対して垂直な面内において前記透過照明用光源部側に移動し、前記透過照明光の前記光軸から抜去されることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る顕微鏡は、前記遮光部材は、顕微鏡本体から着脱可能であることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る顕微鏡は、前記遮光部材は、前記透過照明光の前記光軸に対して垂直な面内において回動し、前記透過照明光の前記光軸から抜去されることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る顕微鏡は、前記遮光部材は、載置された光学部材を位置決めする位置決め手段を有することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る顕微鏡は、前記遮光部材を移動させる操作時に把持する操作部と、前記遮光部材が前記透過照明光の前記光軸から抜去された状態において前記透過照明光が通過する開口部が形成されており、前記遮光部材を移動可能に収容する収容部と、前記収容部を顕微鏡本体に固定する固定部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る顕微鏡用遮光装置は、落射蛍光観察を行うための落射蛍光照明光学系と、透過観察を行うための透過照明光学系であって、励起光を出射する発光素子、及び該発光素子から照射される励起光によって蛍光を発する蛍光体を含む蛍光部材を有する透過照明用光源部を備える透過照明光学系と、を備える顕微鏡の前記透過照明用光源部から照射された透過照明光の光軸に挿抜可能であり、前記透過照明光の前記光軸に挿入された状態において前記透過照明光を遮光する遮光部材を備えることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成により、落射蛍光観察時に透過照明用光源から蛍光が発生するのを防止することができる顕微鏡及び顕微鏡用遮光装置を実現することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡の全体構成を示す模式図である。 図２は、図１に示す透過シャッタの拡大図である。 図３は、図１に示す透過シャッタの拡大図である。 図４は、図２に示す収容部に偏光板が載置されている様子を表す図である。 図５は、変形例１に係る透過シャッタの斜視図である。 図６は、変形例１に係る透過シャッタの斜視図である。 図７は、変形例２に係る透過シャッタの斜視図である。 図８は、変形例２に係る透過シャッタの斜視図である。

以下に、図面を参照して本発明に係る顕微鏡及び顕微鏡用遮光装置の実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。以下の実施の形態においては、落射蛍光観察と透過照明観察とを切り替え可能な顕微鏡及び顕微鏡用遮光装置を例示して説明するが、本発明は、蛍光体を有する光源を含む複数の光源を切り替えて用いる顕微鏡及び顕微鏡用遮光装置一般に適用することができる。

また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡の全体構成を示す模式図である。図１に示すように、顕微鏡１は、ベース部２と、柱部３と、アーム部４と、を備えた顕微鏡（本体）にステージや対物レンズ、照明ユニットなどが取り付けられることにより構成される。ベース部２は、机上等の顕微鏡１が設置される場所に直接載置される部分である。柱部３は、ベース部２の奥側に立設されている。アーム部４は、柱部３の上端から顕微鏡１正面側に向かって延在されている部分である。

ベース部２には、顕微鏡１全体の制御を行う制御基板が設けられていてもよい。制御基板は、外部からの電源を各部へ中継したり、自身に電源が内蔵され、各部へ中継したりする場合もある。

柱部３の前面には、観察対象である標本Ｓが載置されるステージ５を備えており、例えばステージハンドル３ａで、前後左右方向に移動させることができる。また、ステージ５は、図示しない可動ガイドにより柱部３に対して上下動可能に設置されていてもよい。なお、可動ガイドは、ベース部２に設置されたフォーカスハンドルを回転させることにより、上下に移動する。またその上下移動は、ギヤ、ラックピニオン等の公知の手段によって実現できる。

アーム部４には、観察部６と、レボルバ７と、が備えられている。観察部６は、アーム部４の延在方向先端側の上部に設置され、接眼レンズ８と、観察光を撮像する撮像部９を備えている。観察部６は、図示しない結像レンズや、プリズムを備え、接眼レンズ８及び撮像部９に観察光を分岐し、それぞれにおいて観察像が結像される。レボルバ７は、アーム部４の延在方向先端側の下部に設置されている。レボルバ７は、例えば、倍率の異なる複数の対物レンズ１０が装着可能となっており、レボルバ７を回転させることにより、所望の倍率の対物レンズ１０を光路Ｎ１に挿入して観察することができる。接眼レンズ８は、形成された中間像を拡大して見るためのレンズである。

また、顕微鏡１は、落射蛍光観察を行うための落射蛍光照明光学系としての落射照明ユニット１１と、透過観察を行うための透過照明光学系としての透過照明ユニット１２と、を備え、落射照明ユニット１１が照射する落射照明光と、透過照明ユニット１２が照射する透過照明光とを切り替えて標本Ｓに照射することができる。

落射照明ユニット１１は、落射観察用の照明光学系の一部をなし、落射照明用光源１１ａと、落射照明用光源１１ａからの照明光を略平行光にするコレクタレンズ１１ｂと、を内蔵した筐体であって、アーム部４に着脱自在に設けられる。また、アーム部４は、落射照明ユニット１１から出射される落射照明光の光路Ｎ２上であって、光路Ｎ１と交差する位置に配置される蛍光ミラーユニット１３を備えている。蛍光ミラーユニット１３は、励起フィルタ１３ａ、ダイクロイックミラー１３ｂ、及び吸収フィルタ１３ｃを有する。励起フィルタ１３ａは、落射照明用光源１１ａから出射された出射光から励起波長に対応した光を抽出（透過）する。ダイクロイックミラー１３ｂは、落射照明用光源１１ａから出射された光のうち、所定波長の光を反射するとともに、標本Ｓが発した光のうち、所定波長の光を透過する。吸収フィルタ１３ｃは、標本Ｓが発した光から所望の波長の光を抽出する。なお、蛍光ミラーユニット１３は、ミラーカセットに複数個が挿脱可能に保持され、内蔵されたモータ（図示せず）により、落射照明用光源１１ａが発した光の光路（光路Ｎ１及び光路Ｎ２が交差する位置）に対して進入、あるいは離脱する態様で挿脱可能に構成してもよい。

透過照明ユニット１２は、透過観察用の照明光学系の一部をなし、透過照明用光源部１２ａ（光源部）と、透過照明用光源部１２ａからの照明光を略平行光にするコレクタレンズ１２ｂと、を内蔵した筐体であって、ベース部２に着脱自在に設けられる。また、ベース部２には、コレクタレンズ１２ｂからの光を制限する視野絞り１４と、透過照明ユニット１２から出射された透過照明光の光軸を上方の標本Ｓに向けて偏向するミラー１５と、ミラー１５からの視野絞り像を概略無限遠に投影すると、窓レンズ１６と、が設けられている。また、柱部３には、図示しないガイドと操作部によって上下移動可能なコンデンサホルダ１７が設けられており、コンデンサホルダ１７にコンデンサ１８が取り付けられている。

顕微鏡１では、落射蛍光観察を行う場合、落射照明ユニット１１から照明光を出射させて該照明光を標本Ｓに照射する。具体的には、落射照明用光源１１ａから出射した照明光は、コレクタレンズ１１ｂを透過し、励起フィルタ１３ａにより標本Ｓに染色された蛍光色素に必要な励起波長のみが透過される。透過された照明光は、ダイクロイックミラー１３ｂにより対物レンズ１０に向けて反射され、対物レンズ１０を透過し、標本Ｓに照射される。照明光を照射された標本Ｓからは、標本Ｓに染色された蛍光色素が励起され、蛍光が発せられる。この蛍光は、対物レンズ１０、ダイクロイックミラー１３ｂを透過し、吸収フィルタ１３ｃにより観察に必要な蛍光波長のみが透過され、接眼レンズ８による目視観察や撮像部９による画像観察ができるようになっている。

また、透過照明観察を行う場合、透過照明用光源部１２ａからの透過照明光を、コレクタレンズ１２ｂ、ミラー１５、コンデンサ１８を介して標本Ｓに照射すると、標本Ｓを透過した観察光、又は標本Ｓから発せられた観察光は、対物レンズ１０、ダイクロイックミラー１３ｂ及び吸収フィルタ１３ｃを透過し、接眼レンズ８による目視観察や撮像部９による画像観察ができるようになっている。なお、上述したように、観察光に含まれる波長のうち、吸収フィルタ１３ｃにより観察に必要な蛍光波長のみが透過されるものであってもよいし、透過観察時は、蛍光ミラーユニット１３を光路Ｎ１から退避させて、観察光の波長選択を行わないものであってもよい。

透過照明用光源部１２ａは、例えばＬＥＤ光源を用いて実現され、制御基板により駆動する駆動タイミングが制御される。具体的には、透過照明用光源部１２ａは、励起光を出射する発光素子であるＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子から照射される励起光によって蛍光を発する蛍光体を含む蛍光部材と、を有する。ＬＥＤ素子は、単色のＬＥＤ素子を用いて構成される。蛍光部材は、ＬＥＤ素子を覆うドーム状をなし、照明光の照射により励起されて蛍光を発する蛍光体を含んでいる。透過照明用光源部１２ａでは、ＬＥＤ素子が発した光により蛍光体が励起されて蛍光を発する。なお、蛍光部材は、コレクタレンズ１２ｂとＬＥＤ光源との間に設けられるものであればよい。

窓レンズ１６の上部であって、窓レンズ１６と標本Ｓの間には、顕微鏡用遮光装置である透過シャッタ２０が顕微鏡１の本体（ベース部２）から着脱自在に設けられる。

図２、図３は、図１に示す透過シャッタの拡大図である。図２、図３は、透過シャッタ２０を図１の矢印Ａの方向から見た図である。透過シャッタ２０は、透過照明用光源部１２ａから照射された透過照明光の光軸に挿抜可能である遮光部材としての遮光板２０ａと、遮光板２０ａを回動可能に保持する保持部としての回転軸２０ｂと、遮光板２０ａを回動させる操作時に把持する操作部２０ｃと、遮光板２０ａを移動可能に収容する収容部２０ｄと、収容部２０ｄをベース部２に固定する固定部としての締結部２０ｅと、を備える。収容部２０ｄには、遮光板２０ａが透過照明光の光軸から抜去された状態において透過照明光が通過する開口部２０ｆが形成されている。

遮光板２０ａは、透過照明光を遮光可能であり、かつ、蛍光観察時に標本Ｓを透過した励起光による自家蛍光が十分低い材料からなる。具体的には、遮光板２０ａは、例えばアルミに黒色塗装を施した部材からなる。

遮光板２０ａは、図２に示す透過照明光の光軸に挿入された状態において透過照明光を遮光する。また、遮光板２０ａは、図３に示すように、ミラー１５により偏向された透過照明光の光軸に対して垂直な面内において回転軸２０ｂを中心に回動し、透過照明光の光軸から抜去される。遮光板２０ａが透過照明光の光軸から抜去された状態では、透過照明光は開口部２０ｆを通過し、標本Ｓに照射される。

また、遮光板２０ａは、ミラー１５により偏向された透過照明光の光軸に対して垂直な面内の透過照明用光源部１２ａ側に移動し、透過照明光の光軸から抜去される。その結果、顕微鏡１では、ベース部２から標本Ｓに向かって上方に至る光路と柱部３との間のデッドスペースに遮光板２０ａを移動させることができる。一般に、顕微鏡１を含む正立顕微鏡では、ベース部２から標本Ｓに向かって上方に至る光路と柱部３との間にデッドスペースが存在するため、顕微鏡１ではこのデッドスペースを有効活用している。

回転軸２０ｂを挟んで遮光板２０ａと反対側には、操作部２０ｃが設けられていることにより、遮光板２０ａの位置を外部から操作することが可能である。締結部２０ｅは、例えばねじ機構からなり、ねじを螺合することにより透過シャッタ２０をベース部２に締結するとともに、ねじを緩めることにより透過シャッタ２０をベース部２から取り外すことができる。

収容部２０ｄは、載置された光学部材を位置決めする位置決め手段を有していてもよい。図４は、図２に示す収容部に偏光板が載置されている様子を表す図である。図４は、図２のＢ−Ｂ線に対応する断面図である。収容部２０ｄには、載置された円筒形の偏光板２１を位置決めする位置決め手段としての凹部２０ｇが形成されている。なお、位置決め手段の形状は、凹部に限定されず、凸部等であってもよい。

実施の形態１によれば、透過照明観察時には、透過シャッタ２０を透過照明光の光軸から抜去した状態にすることにより、透過照明光が開口部２０ｆを通過させ、落射蛍光観察時には、透過シャッタ２０を透過照明光の光軸に挿入することにより、落射照明光が透過照明用光源部１２ａに入射して蛍光が発生することを防止することができる。従って、透過シャッタ２０により、簡易な構成により、落射蛍光観察時に透過照明用光源から蛍光が発生するのを防止することができる。

また、顕微鏡１によれば、窓レンズ１６の上面に透過シャッタ２０を配置しているため、遮光板２０ａの開閉状態を直接目視することができ、誤操作を防止することができる。具体的には、透過照明観察時に、透過照明用光源部１２ａを点灯したのに、透過シャッタ２０が透過照明光を遮光し、標本Ｓに透過照明光が照射されないという誤操作を防止することができる。

また、顕微鏡１によれば、図２及び図３に示す面内において透過シャッタ２０を挿抜する動作が行われるため、コンデンサホルダ１７の上下移動に対する透過シャッタ２０の干渉を最小限にすることができる。

また、顕微鏡１によれば、透過シャッタ２０をベース部２から着脱可能としたことにより、透過照明観察しか行わない場合、又は落射蛍光観察しか行わない場合に、透過シャッタ２０を取り外して使うことができるため、誤操作を防止することができる。

また、顕微鏡１によれば、窓レンズ１６の上部を覆うように透過シャッタ２０を配置しているため、顕微鏡１の保管時に窓レンズ１６に埃が付着することを防止することができる。

また、実施の形態１では、開口部２０ｆの全域を遮光板２０ａが覆う構成を説明したが、落射照明光を遮光することができれば、開口部２０ｆより遮光板２０ａが小さくてもよい。この場合、遮光板２０ａを閉じた状態において透過照明光を点灯すると、遮光板２０ａの縁が、透過照明光による散乱光によって、わずかに明るくなるため、遮光板２０ａにより透過照明光が遮光されていることを直接目視により認識することができる。

（変形例１）
図５、図６は、変形例１に係る透過シャッタの斜視図である。図５に示すように、透過シャッタ２０Ａは、透過照明用光源部１２ａから照射された透過照明光の光軸に挿抜可能である遮光部材としての遮光板２０Ａａと、遮光板２０Ａａをスライドさせる操作時に把持する操作部２０Ａｃと、遮光板２０Ａａを移動可能に収容する収容部２０Ａｄと、収容部２０Ａｄをベース部２に固定する固定部としての締結部２０Ａｅと、を備える。収容部２０Ａｄには、遮光板２０Ａａが透過照明光の光軸から抜去された状態において透過照明光が通過する開口部２０Ａｆが形成されている。図６に示すように、遮光板２０Ａａがスライドして透過照明光の光軸から抜去される構成であってもよく、遮光板が透過照明用光源部１２ａから照射された透過照明光の光軸に挿抜可能な構成であればよい。

（変形例２）
図７、図８は、変形例２に係る透過シャッタの斜視図である。図７に示すように、透過シャッタ２０Ｂは、透過照明用光源部１２ａから照射された透過照明光の光軸に挿抜可能である遮光部材としての遮光板２０Ｂａと、遮光板２０Ｂａを回転可能に保持する保持部としての回転軸２０Ｂｂと、回転軸２０Ｂｂから遮光板２０Ｂａに延伸するアーム２０Ｂｈと、を備える。図８に示すように、遮光板２０Ｂａが透過照明光の光軸に直交する方向に回動して透過照明光の光軸から抜去される構成であってもよく、遮光板が透過照明用光源部１２ａから照射された透過照明光の光軸に挿抜可能な構成であればよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表わしかつ記述した特定の詳細及び代表的な実施の形態に限定されるものではない。従って、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 顕微鏡
２ ベース部
３ 柱部
３ａ ステージハンドル
４ アーム部
５ ステージ
６ 観察部
７ レボルバ
８ 接眼レンズ
９ 撮像部
１０ 対物レンズ
１１ 落射照明ユニット
１１ａ 落射照明用光源
１１ｂ、１２ｂ コレクタレンズ
１２ 透過照明ユニット
１２ａ 透過照明用光源部
１３ 蛍光ミラーユニット
１３ａ 励起フィルタ
１３ｂ ダイクロイックミラー
１３ｃ 吸収フィルタ
１４ 視野絞り
１５ ミラー
１６ 窓レンズ
１７ コンデンサホルダ
１８ コンデンサ
２０、２０Ａ、２０Ｂ 透過シャッタ
２０ａ、２０Ａａ、２０Ｂａ 遮光板
２０ｂ、２０Ｂｂ 回転軸
２０ｃ、２０Ａｃ 操作部
２０ｄ、２０Ａｄ 収容部
２０ｅ、２０Ａｅ 締結部
２０ｆ、２０Ａｆ 開口部
２０ｇ 凹部
２０Ｂｈ アーム
２１ 偏光板

Claims (8)

1. 落射蛍光観察を行うための落射蛍光照明光学系と、
   透過観察を行うための透過照明光学系であって、励起光を出射する発光素子、及び該発光素子から照射される励起光によって蛍光を発する蛍光体を含む蛍光部材を有する透過照明用光源部を備える透過照明光学系と、
   前記透過照明用光源部から照射された透過照明光の光軸に挿抜可能であり、前記透過照明光の前記光軸に挿入された状態において前記透過照明光を遮光する遮光部材と、を備えることを特徴とする顕微鏡。
2. 前記透過照明用光源部からの照明光を略平行光にするコレクタレンズと、
   前記コレクタレンズからの光を制限する視野絞りと、
   前記視野絞りからの前記透過照明光の前記光軸を標本に向けて偏向するミラーと、
   前記ミラーからの視野絞り像を概略無限遠に投影する窓レンズと、を備え、
   前記遮光部材は、前記窓レンズと前記標本との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記遮光部材は、前記透過照明光の前記光軸に対して垂直な面内において前記透過照明用光源部側に移動し、前記透過照明光の前記光軸から抜去されることを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡。
4. 前記遮光部材は、顕微鏡本体から着脱可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の顕微鏡。
5. 前記遮光部材は、前記透過照明光の前記光軸に対して垂直な面内において回動し、前記透過照明光の前記光軸から抜去されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の顕微鏡。
6. 前記遮光部材は、載置された光学部材を位置決めする位置決め手段を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の顕微鏡。
7. 前記遮光部材を移動させる操作時に把持する操作部と、
   前記遮光部材が前記透過照明光の前記光軸から抜去された状態において前記透過照明光が通過する開口部が形成されており、前記遮光部材を移動可能に収容する収容部と、
   前記収容部を顕微鏡本体に固定する固定部と、を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の顕微鏡。
8. 落射蛍光観察を行うための落射蛍光照明光学系と、透過観察を行うための透過照明光学系であって、励起光を出射する発光素子、及び該発光素子から照射される励起光によって蛍光を発する蛍光体を含む蛍光部材を有する透過照明用光源部を備える透過照明光学系と、を備える顕微鏡の前記透過照明用光源部から照射された透過照明光の光軸に挿抜可能であり、前記透過照明光の前記光軸に挿入された状態において前記透過照明光を遮光する遮光部材を備えることを特徴とする顕微鏡用遮光装置。

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