JP3344744B2 - 照明光切換装置 - Google Patents

照明光切換装置

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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4298Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with non-coherent light sources and/or radiation detectors, e.g. lamps, incandescent bulbs, scintillation chambers

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は顕微鏡に使用する照明装
置に関する。特に光源からの光に含まれる数種類の異な
る波長の光の中の一つを切り換えて射出することのでき
る照明光切換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】顕微鏡を利用した測光装置では、蛍光指
示薬により染色した生細胞・組織標本からの蛍光量を測
定し、内部の物理量を測定することがしばしば行なわれ
る。最近では、励起波長の異なる蛍光指示薬を複数使用
したり、単一の指示薬でも複数の波長で励起することが
求められるようになってきた。この際の励起用光源とし
ては、例えば特開平2−163719号に開示されてい
るように、チョッパディスクを用いて複数の波長の光を
時分割出力する手法が用いられていた。あるいは、図8
に示すように、中心対称の位置に一対の反射面と一対の
透過面を有する回転可能に設けられた円盤状のセクタミ
ラーを用いて、波長選択フィルターや分光器などの波長
選択素子を途中に設置した二つの光路を切り換え、複数
の波長の光を時分割出力する手法が用いられてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した手法は、主に
二波長の光を時分割する場合に用いられてきたが、更に
多くの波長の光を切り換えるためには、例えば特開平2
−201311に開示されているように、セクタミラー
やチョッパディスクを複数設けなければならず、装置の
可動部分が増加し複雑になる。また、セクタミラーやチ
ョッパが回転式であるため、波長(光路)の切り換え順
番が固定化されてしまう。さらに、最近では波長切換の
周期を高速から低速まで幅広く調整できるものが求めら
れるようになってきたが、回転式のセクタミラーやチョ
ッパディスクでは切換周期を変化させるために回転数を
変化させると、切換に要する時間も変化してしまう。
【0004】本発明は、切換順番に制約がなく、切換周
期を変えても切換所要時間が変化することのない小型か
つ簡単な構成の照明光切換装置を提供することを目的と
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源の発する
光に含まれる数種類の異なる波長の光の中の一つを切り
換えて射出する照明光切換装置であって、それぞれ異な
る波長の光のみを選択的に通過させる複数の波長選択手
段と、光源からの光を入射光軸に対して所望の角度に偏
向せしめて所望の波長選択手段に導く偏向手段と、それ
ぞれの波長選択手段を通過した光を常に同じように射出
する射出手段とを備えている。
【0006】
【作用】本発明の照明光切換装置は、それぞれ異なる波
長の光のみを選択的に通過させる複数の波長選択手段を
有している。波長選択手段は干渉フィルターや分光器な
どで構成される。偏向手段は、光源からの光を入射光軸
に対して所望の角度に偏向せしめて、複数ある波長選択
手段の中の一つに入射させる。偏向手段はガルバノメー
タスキャナや音響光学偏向素子などで構成される。射出
手段は、それぞれの波長選択手段を通過した光を、どの
波長選択手段を通過したかに関係なく、常に同じように
射出する。この射出手段は例えばライトガイドで構成さ
れる。
【0007】
【実施例】次に図面を参照しながら本発明の実施例につ
いて説明しよう。
【0008】まず本発明の第一実施例について説明す
る。本実施例は、図1に示すように、照明光切換装置1
には取付機構3により励起光を射出するランプハウス2
が取り付けられている。ランプハウス2を出た光は焦点
距離fを有するコレクタレンズ4に入射する。コレクタ
レンズ4の焦点位置にはランプハウス2から出射された
光を入射光軸に対して所望の角度に偏向せしめるミラー
5がミラー駆動装置6により面方向を変更可能に配置さ
れていて、コレクタレンズ4に入射した光はミラー5の
表面に集光される。ミラー5で反射された光は、ミラー
5の向きに応じた遮光板15の開口を通ってコリメータ
ーレンズ7に入射して平行光束となり、干渉フィルター
8を通過した後、焦点距離fを有するコレクタレンズ9
に入射する。コレクタレンズ9の焦点には、取付機構1
1により照明光切換装置本体に取り付けられたライトガ
イド10の端面が位置していて、コレクタレンズ9を通
過した光はライトガイド10に入射する。干渉フィルタ
ー8は、図3に示すように、スライダ12に取り付けら
れていて、このスライダ12は照明光切換装置本体に取
り付けたガイドレール13に容易に着脱可能となってい
る。これにより、干渉フィルター8は簡単に交換できる
ようになっている。
【0009】ランプハウス2の光源30にはショートア
ークの放電灯(水銀灯やキセノン灯など)が一般に使用
される。これらの放電灯は面光源として扱う必要があ
り、ミラー5からライトガイド10に至るまでの三本の
光路は、各光路間での漏光を防ぐために適当な間隔が設
定されている。さらに、コリメータレンズ7の手前に各
光路に対応した開口を有する遮光板15が、コリメータ
レンズ7と干渉フィルター8の間および干渉フィルター
8とコレクタレンズ9の間に遮光筒16が配置され、三
本の光路は完全に隔離されている。また、コレクタレン
ズ4の後側には、ランプハウス2から入射する光を必要
に応じて遮断するシャッター14が設けられており、蛍
光指示薬の褪色等を防止するため、不要な励起光を遮断
できる構成となっている。ミラー駆動装置6としては、
高速の切換が必要な場合はガルバノメータスキャナー等
を使用し、低速の切換でよい場合はステッピングモータ
ーやサーボモーター等を使用してもよい。
【0010】本実施例では、ミラー5とミラー駆動装置
6とで偏向手段を構成しており、ミラー5の向きを変え
ることにより、所望の波長選択手段(干渉フィルター
8)へ光を入射させ、ライトガイド10から射出される
照明光の切り換えを行なっている。このように、ミラー
5の向きを変えるだけでなので、可動部が少なくて済
む。光路の選択は、ミラーの角度調整のみで行なえるこ
とから、従来のセクタミラー円盤やチョッパディスクを
用いた装置では図9に示すように周期Tと切換に要する
時間tとの間にT:t=一定という関係があったが、本
発明の装置では図10に示すように光路間の切換時間t
12、t23、t13はミラー5の角度のみに関連し、各光路
での照明有効時間t1 、t2 、t3 には一切関係ない。
また切換の順番もセクタミラー円盤やチョッパディスク
を用いた従来の装置では図9に示すように光路1→光路
2→光路1→…のような周期的な切換以外は行なえなか
ったが、本発明の装置では図11に示すように切換信号
1と切換信号2の組合せにより光路を選択するので、例
えば光路1→光路2→光路3→光路1→光路2→光路1
→…というように自由に設定することができ、多様な照
明光の切換が可能となる。
【0011】なお、実施例中の光路は三本であったが、
光路の本数はこれに限らず適宜増やすことができる。そ
の場合にも光路の選択はミラー5の向きの調整するだけ
で済み、可動部を増やす必要が生じるようなこともな
い。
【0012】本発明の第二実施例を図2に示す。本実施
例では、第一実施例中のコリメータレンズ7とコレクタ
レンズ9に代えて、干渉フィルター8を有する三本の光
路毎にコリメータレンズ17とコレクタレンズ18を設
けている。またライトガイドとしては、三本の分岐端を
有する多分岐型ライトガイド19を使用し、三本の分岐
端を各光路毎に配置している。多分岐型ライトガイドの
他端は一本にまとめられている。他の構成は第一実施例
と同じである。
【0013】本実施例は、第一実施例と同様の効果が得
られる上、分岐光路数を増やした場合に口径の大きなレ
ンズを使用する必要がなく、ライトガイドへの入射NA
も小さくすることができる。
【0014】第二実施例における波長選択手段の変形例
を図4に示す。本変形例ではグレーティングによる分光
器20を用いている。他の構成は第二実施例と同じであ
る。このような構成にすることで選択波長を自由に設定
することができる。また、分光器20の射出スリット2
1の幅を変化させることにより、射出光の波長の半値幅
を自由に設定することが可能となる。
【0015】第二実施例における波長選択手段の別の変
形例を図5に示す。本変形例では連続干渉フィルター2
2を使用している。他の構成は第二実施例と同じであ
る。この構成によれば、選択波長を自由に設定できる機
能を図4の変形例よりも安価に得られる。また連続干渉
フィルター22をボールネジ24に接続されたホルダ2
3に固定し、ボールネジ24をステッピングモーター2
5により回転させることにより自動的に選択波長を設定
することが可能になる。
【0016】第二実施例における波長選択手段の更に別
の変形例を図6に示す。本変形例では、複数の干渉フィ
ルター8を有する回転可能に支持されたフィルターホイ
ール26と、このフィルターホイール26を回転させる
駆動装置27と、フィルターホイール26の角度位置を
検出する位置検出器28とを有し、駆動装置27を用い
てフィルターホイール26を回転させて所望の干渉フィ
ルター8を光路中に配置できる構成のものを用いてい
る。駆動装置27には、位置制御がオープンループ制御
できるステッピングモーターやDCモーターが使用でき
る。
【0017】第一実施例および第二実施例における偏向
手段の変形例を図7に示す。本変形例では、音響光学効
果を利用した偏向素子29で偏向手段を構成している。
他の構成は、偏向素子29で偏向された光が遮光板15
の各開口に向かうようにランプハウス2およびコレクタ
レンズ4の配置が異なっている点を除けば、第一実施例
および第二実施例と同じである。このような構成にする
ことにより、機械的可動部分を減らすことができ、装置
の振動を飛躍的に減少させることができる。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、切換順番に制約がな
く、切換周期を変えても切換所要時間が変化することの
ない小型かつ簡単な構成の照明光切換装置が提供され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の照明光切換装置の第一実施例を示す。
【図2】本発明の照明光切換装置の第二実施例を示す。
【図3】図1の装置をA−A線で破断した断面を示す。
【図4】第二実施例における波長選択手段の変形例を示
す。
【図5】第二実施例における別の波長選択手段の変形例
を示す。
【図6】第二実施例における更に別の波長選択手段の変
形例を示す。
【図7】第一実施例および第二実施例における偏向手段
の変形例を示す。
【図8】従来の照明光切換装置の構成を示す。
【図9】図8に示した照明光切換装置の動作タイミング
を示す。
【図10】第一実施例における切換時間と光路選択の関
係を示す。
【図11】切換信号と選択光路の関係を示す。
【符号の説明】
5…ミラー、6…ミラー駆動装置、8…干渉フィルタ
ー、10…ライトガイド。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源の発する光に含まれる数種類の異な
    る波長の光の中の一つを切り換えて射出する照明光切換
    装置であって、 それぞれ異なる波長の光のみを選択的に通過させる複数
    の波長選択手段と、 光源からの光を入射光軸に対して所望の角度に偏向せし
    めて所望の波長選択手段に導く偏向手段と、 それぞれの波長選択手段を通過した光を常に同じように
    射出する射出手段とを備えている照明光切換装置。
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WO2020121007A2 (en) * 2018-12-14 2020-06-18 Eötvös Loránd Tudományegyetem Assembly for switching optical path and optical microscope including the assembly

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