JP3822498B2

JP3822498B2 - 蛍光観察用装置

Info

Publication number: JP3822498B2
Application number: JP2002004141A
Authority: JP
Inventors: 健川俣; 順雄和田; 延好豊原; 武司出口; 邦彦鵜澤; 静児坂元
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2022-01-11
Also published as: JP2003207451A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡や内視鏡等に用いられる蛍光観察用装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
励起光を生体組織等の標本に照明し、標本から発生した蛍光を用いて観察を行うことが従前より行われている。この蛍光観察を行うため、照明光のうち特定の波長の励起光のみを透過させる励起フィルターと、励起光が標本に照明されることにより標本から発生した蛍光のみを透過し励起光を遮る吸収フィルターとが用いられている。
【０００３】
例えば、蛍光観察を行う内視鏡としては、特開平１０−２３９５１７号公報に記載されている。この蛍光観察内視鏡装置は、励起フィルターにより４６０ｎｍ以下の波長の光を透過させて生体に照射して蛍光を発生させ、吸収フィルターでは４８０ｎｍ〜６００ｎｍの波長の光を透過させることにより蛍光観察を行うものである。
【０００４】
一般に標本から発生する蛍光は微弱なものであり、蛍光のみを効率よく取り出すことが重要であり、このことは、励起フィルターや吸収フィルター等の性能によって決定される。
【０００５】
図１は、蛍光観察に用いるため、標本への励起光１の照射によって励起光１よりも長波長の蛍光２が発生した関係を示している。この関係では、励起フィルター３はできるだけ多くの励起光を透過させ、吸収フィルター４は励起光を完全にカットし、且つ蛍光をできるかぎり多く透過させることが望ましい。このためには、励起フィルター３の長波長側半値波長Ａと吸収フィルター４の短波長側半値波長Ｂとの間隔Ｃができるだけ狭く、且つ重なりがないことが必要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フィルターの性能が悪いため、蛍光を効率良く取り出すことができないものとなっている。このため、励起フィルター３の長波長側半値波長Ａと吸収フィルター４の短波長側半値波長Ｂとの間隔Ｃが約２０ｎｍの波長幅程度離れた状態となっている。この２０ｎｍの間の光は、励起光としても蛍光としても利用されないため、無駄な領域となっている問題を有している。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものである。励起フィルター及び吸収フィルターを用いた蛍光観察において、微弱な蛍光を効率良く取り出すことが可能な蛍光観察用装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
励起フィルターの長波長側半値波長と吸収フィルターの短波長側半値波長の間隔が離れている理由は、（１）フィルターの分光特性の安定性が十分でないこと及び（２）フィルターの製造上の層数の限界があることに起因している。
【０００９】
理由（１）は、従来のフィルターが真空蒸着法により形成されることから膜の密度が十分ではないため、周囲の湿度により多層膜中に水分を吸収したり放出したりすることにより分光特性がシフトすることによる。これにより±５ｎｍ程度のシフトが考えられる。このシフトがあっても、励起フィルターの長波長側半値波長と吸収フィルターの短波長側半値波長とが重なり合ってはならないので、設計上、この間隔を広くとる必要がある。
【００１０】
理由（２）については、層数を多くすることにより、励起フィルターの長波長側半値波長や吸収フィルターの短波長側半値波長の分光透過特性の立ち上がりを急峻にして、２つのフィルターの透過領域が重なり合いにくくすることができる。しかし、従来から用いられている真空蒸着法では、製造誤差の問題や膜の密着性の問題等があることにより、事実上、５０層程度が限界となっている。
【００１１】
本発明では、湿度が１０％から９５％まで変化したときの励起フィルター及び蛍光フィルターの半値波長の変化が０．５ｎｍ以内であるようなフィルターを用いることにより、上述した理由（１）の原因を取り除いている。成膜手法としては従来の真空蒸着法よりも膜の密度が十分に高くなるイオンアシスト法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等を用いることができる。このことにより、励起フィルターの長波長側半値波長と吸収フィルターの短波長側半値波長の間隔を６〜１２ｎｍと狭くしても、フィルターの分光特性がほとんどシフトすることがなくなるため、２つのフィルターの透過領域が重なり合うことがない。そして、この間隔を従来よりも小さくしたので、微弱な蛍光を効率良く観察することが可能となっている。
【００１２】
さらに、本発明では、励起フィルター及び／または吸収フィルターを９０層以上の多層膜としたことにより、上述した理由（２）の原因を取り除いている。このことにより、２つのフィルターの間隔を狭くしても、透過領域が重なり合うことがなくなる。このようなフィルターは、例えばＳｉＯ_２とＴａ_２Ｏ_５からなる多層膜により形成することができる。また、本発明は、蛍光観察をする内視鏡や顕微鏡に適用可能である。
【００１３】
すなわち、請求項１の発明の蛍光観察用装置は、照明光のうち特定の波長の励起光のみを透過させる励起フィルターと、励起光が標本に照明されることにより標本から発生した蛍光のみを透過し励起光を遮る吸収フィルターとを有する蛍光観察用装置であって、前記励起フィルターの長波長側半値波長と前記吸収フィルターの短波長側半値波長との間隔が６〜１２ｎｍの範囲にあり、湿度が１０％〜９５％まで変化したときの励起フィルター及び吸収フィルターの半値波長の変化が０．５ｎｍ以内であり、前記励起フィルター及び前記吸収フィルターが、紫
外光や赤外光をカットするフィルターを備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１記載の蛍光観察用装置であって、前記励起フィルター及び／または吸収フィルターが９０層以上の多層膜を含むことを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の蛍光観察用装置であって、前記励起フィルター及び吸収フィルターがＳｉＯ_２とＴａ_２Ｏ_５からなる多層膜を含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光観察用装置であって、顕微鏡の光学系に組み込まれることを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光観察用装置であって、内視鏡の光学系に組み込まれることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態により、具体的に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
この本実施の形態は、蛍光観察を行うことのできる顕微鏡に対して適用するものである。
【００２０】
図２は、この実施の形態における顕微鏡の光路を示し、励起フィルター１２は光源１１から発生した光の内、特定波長の光のみを選択的に透過させる。励起フィルター１２を透過した光は、ダイクロイックミラー１３により光路を曲げられて標本１４に照射される。この照射によって標本１４から蛍光が発生する。吸収フィルター１５は標本１４から発生した蛍光のみを選択的に透過させる。この蛍光は接眼レンズ１７を透過した後、観察側で観察される。
【００２１】
図３は、この顕微鏡で使用している励起フィルター１２、ダイクロイックミラー１３、吸収フィルター１５の分光特性を示し、特性曲線Ｄが励起フィルター１２、特性曲線Ｅがダイクロイックミラー１３、特性曲線Ｆが吸収フィルター１５となっている。
【００２２】
励起フィルター１２の長波長側半値波長は４９３ｎｍ、吸収フィルター１５の短波長側半値波長は５０３ｎｍであり、その間隔は１０ｎｍと非常に狭くなっている。そのため、標本から蛍光を効率よく発生させ、かつ効率よく観察することができる。
【００２３】
これらのフィルターの内、励起フィルター１２、吸収フィルター１５は、図２では１枚のように書いてあるが、実際には数枚のフィルターを組み合わせたものである。たとえば、励起フィルター１２は、図４に示すようなロングウェーブパス（ＬＷＰ）フィルターＨ、ショートウェーブパス（ＳＷＰ）フィルターＧの２つの組み合わせを基本とし、さらに不要な紫外光や赤外光をカットするフィルターから構成されている。このうち、蛍光観察性能に最も影響が大きいＳＷＰフィルターＧは、ＳｉＯ_２とＴａ_２Ｏ_５とを交互に積層した９１層構成であり、ＲＦ基板印加方式のイオンプレーティング法により形成されている。ＬＷＰフィルターＨも同様にＳｉＯ_２とＴａ_２Ｏ_５を交互に積層した５４層構成であり、ＲＦ基板印加方式のイオンプレーティング法により形成されている。紫外光や赤外光をカットするフィルターはＳｉＯ_２とＴｉＯ_２を交互に積層した構成であり、真空蒸着法により形成されている。
【００２４】
吸収フィルター１５も同様にＬＷＰフィルター、ＳＷＰフィルター、赤外カットフィルター等で構成されている。このうち、蛍光観察性能に最も影響の大きいＬＷＰフィルターは、ＳｉＯ_２とＴａ_２Ｏ_５を交互に積層した１１５層構成であり、ＲＦ基板印加方式のイオンプレーティング法により形成されている。
【００２５】
ＲＦ基板印加方式のイオンプレーティング法によって形成されたフィルターは、湿度が１０％から９５％まで変化したときに半値波長の変化が０〜＋０．１ｎｍであり、いずれも０．５ｎｍ以内となっている。
【００２６】
この顕微鏡を用いて生標本の蛍光観察を行った。蛍光を極めて効率よく取出して観察することができるため、照明光を弱めても十分に観察することができた。一方、従来の顕微鏡では、蛍光観察をするために照明光を強めなければならないが、その影響で生標本が変質して、生きたままの状態で観祭することができなかった。
【００２７】
なお、励起フィルターの長波長側半値波長と吸収フィルターの短波長側半値波長の間隔は１０ｎｍであったが、フィルターの分光特性をシフトさせることによって間隔を６〜１２ｎｍにしても、観察できる結果に大きな差はなく、いずれも生標本が変質することなく、生きたままの状態で観察することができた。
【００２８】
また、ＲＦ基板印加方式のイオンプレーティング法で形成したフィルターを、イオンアシスト法やイオンビームスパッタリング法で形成したフィルターに置換しても同様の結果が得られた。
【００２９】
（実施の形態２）
この実施の形態は、蛍光観察を行うことにより生体の疾患の有無等の診断を行う医療用内視鏡へ適用するものである。内視鏡の光学系は、特開平１０−２３９５１７号公報に開示されているものと同様である。すなわち、光源及び光源からの照明光を生体組織に導くライトガイドファイバによって照明光学系を形成し、この照明光学系の光路内に、特定波長の励起光のみを透過させる励起フィルターを挿入する一方、生体組織から発生した蛍光が入射するライトガイド及び観察を行う接眼レンズによって観察光学系を形成し、この観察光学系の光路内に、蛍光のみを透過させる吸収フィルターを挿入している。この内視鏡では、励起フィルターを通過した励起光の照射によって生体組織から蛍光を発生させ、この蛍光に基づいて生体組織の観察を行う。
【００３０】
図５は、この実施の形態で使用するフィルターの分光特性を示し、特性曲線Ｊが励起フィルター、特性曲線Ｋが吸収フィルターである。励起フィルターの長波長側半値波長は４８６ｎｍ、吸収フィルターの短波長側半値波長は４９８ｎｍであり、その間隔は１２ｎｍとなっている。励起フィルターのＳＷＰフィルターと吸収フィルターのＬＷＰフィルターは、イオンアシスト蒸着法により形成したものであり、層数はそれぞれ７８層、９９層となっている。湿度が１０％から９５％まで変化したときの半値波長の変化はいずれも０．５ｎｍ以内となっている。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、励起フィルターと吸収フィルターを用いた蛍光観察用装置において、微弱な蛍光を効率よく取り出すことができる。従って、特に生標本を蛍光観察する場合に、生きたままの状態で変質させることなく観察することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】励起フィルター及び吸収フィルターの特性図である。
【図２】実施の形態１の顕微鏡の光路を示す正面図である。
【図３】実施の形態１で用いたフィルターの分光特性図である。
【図４】ＬＷＰフィルター及びＳＷＰフィルターの分光特性図である。
【図５】実施の形態２の内視鏡に用いた励起フィルター及び吸収フィルターの分光特性図である。

Claims

照明光のうち特定の波長の励起光のみを透過させる励起フィルターと、励起光が標本に照明されることにより標本から発生した蛍光のみを透過し励起光を遮る吸収フィルターとを有する蛍光観察用装置であって、
前記励起フィルターの長波長側半値波長と前記吸収フィルターの短波長側半値波長との間隔が６〜１２ｎｍの範囲にあり、
湿度が１０％〜９５％まで変化したときの前記励起フィルター及び前記吸収フィルターの半値波長の変化が０．５ｎｍ以内であり、
前記励起フィルター及び前記吸収フィルターが、紫外光や赤外光をカットするフィルターを備えていることを特徴とする蛍光観察用装置。
請求項１記載の蛍光観察用装置であって、前記励起フィルター及び／または吸収フィルターが９０層以上の多層膜を含むことを特徴とする蛍光観察用装置。
請求項１または２記載の蛍光観察用装置であって、前記励起フィルター及び吸収フィルターがＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５からなる多層膜を含むことを特徴とする蛍光観察用装置。
顕微鏡の光学系に組み込まれることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光観察用装置。
内視鏡の光学系に組み込まれることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光観察用装置。