JP4285807B2 - 落射蛍光顕微鏡 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、励起フィルタ、ダイクロイックミラー及び吸収フィルタにより構成される蛍光フィルタユニットを選択的に挿脱して励起切り換えを行うようにした落射蛍光顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に蛍光顕微鏡は、特定の波長域の光を励起光として標本に照射し、この標本から発する蛍光を観察するもので、例えば医学や生物学の分野において生物組織や細胞上で蛍光標識を施した蛋白、遺伝子などを検出する目的で広く使用されている。
【０００３】
この蛍光顕微鏡には、特性の異なる複数の蛍光フィルタユニットが備えられてている。この蛍光フィルタユニットは、通常、励起フィルタ、ダイクロイックミラー及び吸収フィルタを備えている。
【０００４】
このような蛍光顕微鏡での標本の観察は、光源から照明光が放射されると、この照明光は、蛍光フィルタユニットの励起フィルタを透過することにより波長選択が行われ、次にダイクロイックミラーによりさらに波長選択され、この後に対物レンズにより蛍光色素で染色された標本に照射され、その標本面で蛍光を発せさせる。
【０００５】
この標本からの蛍光は、対物レンズにより結像されるが、途中で蛍光フィルタユニットのダイクロイックミラーによって波長選択されて吸収フィルタを透過する。この吸収フィルタを透過した蛍光は、上記対物レンズの作用により結像面で結像し、この像が接眼レンズやテレビジョンカメラ等の観察部で観察されるものとなる。
【０００６】
実際の蛍光顕微鏡での観察では、標本或いは蛍光色素によって標本に照射すべき最適な照明光（励起光）及び標本から発する蛍光の波長が異なるので、これら標本或いは蛍光色素に応じて最適な蛍光フィルタユニットを光路上に切り換えて配置することが必要となっている。
【０００７】
図１０は例えば特公昭５６−１９６０５号公報に記載されている蛍光フィルタユニットの切り換え機構の構成図である。光軸に対して回転自在な支持体１には、２つの蛍光フィルタユニット２、３がそれぞれ差し替え可能に組み込まれている。これら蛍光フィルタユニット２、３には、それぞれ励起フィルタ４、ダイクロイックミラー５及び吸収フィルタ６が備えられている。
【０００８】
従って、このような蛍光フィルタユニットの切り換え機構を蛍光顕微鏡に適用すれば、支持体１を回転させることによって標本の蛍光励起波長領域に対応した蛍光フィルタユニット２又は３を照明系の光路や観察光学系の光路に配置できるものとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、蛍光顕微鏡での観察では、標本を数種類の蛍光色素で染色する多重染色が使用されるようになっている。この多重染色を利用して蛍光標識した遺伝子又はその一部を染色体中にあるＤＮＡの中に潜り込ませ、これから遺伝子の位置を見たり、染色体の形状を観察したりする研究が盛んに行われている。その例として遺伝子の位置又は染色体の形状を分かりやすくするために、同時に観察する多数の染色体の蛍光像をはっきり区別できる色にする必要がある。このために、波長が大きく異なる照明光で励起する蛍光色素で同時に標本を染色することが多くなり、紫外領域から赤外領域までの波長を含む照明光を使用し、又その波長領域の蛍光像を観察することが多くなってきている。
【００１０】
しかしながら、レンズなどの光学系を構成する光学材料は、光の波長によって屈折率が異なるので、図１１に示すように物点７から波長の異なる光が発生した場合、例えばレンズ８を通過すると、波長によって異なる位置で結像してしまい、いわゆる色収差が生じてしまう。このために蛍光顕微鏡での観察では、照明光の波長領域又は蛍光の波長領域が大きい場合、上記図１０に示す蛍光フィルタユニットの切り換え機構を使用すると次のような問題が生じる。
【００１１】
顕微鏡の照明系では、標本を均一に照明するために照明光の光源のアーク像を対物レンズの瞳位置に結像するようにしているが、照明光の波長領域が大きい場合、上記図１０に示す蛍光フィルタユニットを使用すると各波長の光源のアーク像を対物レンズの瞳位置に結像することができなくなり、その結果として励起切り換えを行うと、波長によって標本に対してムラのある照明となってしまう。
【００１２】
又、顕微鏡の観察系では、標本の蛍光波長領域が大きい場合、上記図１０に示す蛍光フィルタユニットを使用すると各波長の蛍光像が結像位置に結像することができなくなり、その結果として波長によって同焦ズレが生じてしまい、ボケのある標本の蛍光像を結像してしまう。
【００１３】
色収差は、顕微鏡光学系に補正レンズを設けることによって補正できるものであり、例えば特開平９−２８１３９９号公報にはその色補正の技術が開示されている。図１２はかかる色補正技術を含む落射蛍光顕微鏡の概略構成図であって、照明用の光源１０から放射される照明光の光路上にダイクロイックミラー１１を配置し、このダイクロイックミラー１１の反射光路側に標本１２が配置されている。この標本１２から発せられる蛍光のダイクロイックミラー１１の透過側には、プリズム１３及び接眼レンズ１４が配置されている。そして、ダイクロイックミラー１１の標本１２側には前方レンズ群１５が配置されるとともに、ダイクロイックミラー１１の接眼レンズ１４側には後方レンズ群１６が配置されている。
【００１４】
このような構成であれば、光源１０から放射された照明光は、ダイクロイックミラー１１で反射され、前方レンズ群１５を透過して標本１２に照射され、蛍光を励起する。この標本１２の蛍光像は、前方レンズ群１５からダイクロイックミラー１１、後方レンズ群１６を透過して結像位置で結像される。
【００１５】
このような落射蛍光顕微鏡であれば、前方レンズ群１５を介して収差を含んだ光線を後方レンズ群１６によって補正できるものとなっている。
しかしながら、光源１０に対して収差の補正手段がないので、光源１０の波長領域が大きい場合、励起を切り換えると、照明ムラが発生してしまう。
【００１６】
又、前方レンズ群１５によって生じた収差を補正するために、後方レンズ群１６を収差の補正レンズとして使用しているが、蛍光の波長領域が大きい場合、同一の補正レンズ（前方レンズ群１５、後方レンズ群１６）で全ての波長に対して収差を補正するため、補正レンズを複数枚のレンズで構成する必要があり、設計が難しくなるとともにコストがかかり、実際に完全に収差を補正することは難しい。
【００１７】
そこで本発明は、操作性がよく、構成がシンプルで安価な補正レンズを用いて励起を切り換えたときの波長による収差及び焦点位置のずれを補正できる落射蛍光顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１によれば、励起フィルタ、ダイクロイックミラー及び吸収フィルタにより構成される蛍光フィルタユニットが選択的に挿脱されて励起切り換えが行われ、かつ照明系からの照明光を励起フィルタからダイクロイックミラー、対物レンズを通して標本に照射し、この標本から発する蛍光を対物レンズからダイクロイックミラー、吸収フィルタを通して観察光学系に導く落射蛍光顕微鏡において、蛍光フィルタユニットの励起フィルタ側又は吸収フィルタ側のいずれか一方又は両方の光軸上に配置され、少なくとも色収差を補正する補正光学系と、蛍光フィルタユニットの励起切り換えに連動して補正光学系を、蛍光フィルタユニットの励起フィルタ側又は吸収フィルタ側のいずれか一方又は両方の光軸上に配置する連動機構とを備えた落射蛍光顕微鏡である。
【００２０】
請求項２によれば、励起フィルタ、ダイクロイックミラー及び吸収フィルタにより構成される蛍光フィルタユニットが選択的に挿脱されて励起切り換えが行われ、かつ照明系からの照明光を励起フィルタからダイクロイックミラー、対物レンズを通して標本に照射し、この標本から発する蛍光を対物レンズからダイクロイックミラー、吸収フィルタを通して観察光学系に導く落射蛍光顕微鏡において、蛍光フィルタユニットの励起フィルタ側又は吸収フィルタ側のいずれか一方又は両方の光軸上に配置され、少なくとも色収差を補正する補正光学系と、蛍光フィルタユニットの吸収フィルタ側に補正光学系を配置し、かつ照明系に照明光の像を変倍するための光学レンズと、この光学レンズを蛍光フィルタユニットの励起切り換えに連動して光軸方向に移動させる駆動手段とを備えた落射蛍光顕微鏡である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
(1) 以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は落射蛍光顕微鏡の構成図である。
照明用の光源２０は、標本１２を照明するもので、紫外から赤外までの波長領域を含んだ照明光を放射するものとなっている。この光源２０から放射される照明光の光路上には、この光源２０からの照明光を集光して光源２０のアーク像を結像させる光学系２１を介して蛍光フィルタユニット２２が配置されている。
【００２２】
この蛍光フィルタユニット２２は、フィルタセットすなわち励起フィルタ２３、ダイクロイックミラー２４及び吸収フィルタ２５を備えたもので、観察光学系の光軸２６に対して挿脱されるものとなっている。
【００２３】
この蛍光フィルタユニット２２の励起フィルタ２３側には、第１の補正レンズ２７が設けられるとともに、吸収フィルタ２５側には、第２の補正レンズ２８が設けられている。これら第１及び第２の補正レンズ２７、２８は、共に色収差を補正するための補正光学系として作用するものであり、凸レンズの働きをするレンズ群から成っている。なお、これら第１及び第２の補正レンズ２７、２８は、それぞれ蛍光フィルタユニット２２に対して各レンズ枠２９、３０を用いて取り付けられている。
【００２４】
そして、ダイクロイックミラー２４の反射光路側には、対物レンズ３１を介して標本１２が配置されるようになっている。なお、対物レンズ３１のダイクロイックミラー２４側には、対物レンズ３１の瞳位置３１ａがある。
【００２５】
又、標本１２から発生される蛍光のダイクロイックミラー２４の透過光路側には、プリズム１３が配置され、このプリズム１３の接眼光路上に接眼レンズ１４が配置されるとともに、写真光路上に写真装置又はＴＶ（テレビジョン）装置３２が配置されている。
【００２６】
ここで、実際の蛍光フィルタユニット２２の支持について図２に示す蛍光フィルタユニット２２の支持機構の構成図を参照して説明する。
支持体４０は、円板状に形成されて軸４１を中心として矢印イ方向に回転自在に設けられている。この支持体４０の円周方向には、複数の蛍光フィルタユニット２２、例えば８つの蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８が取り付けられている。これら蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８は、それぞれ物理的に異なるフィルタセット（励起フィルタ２３、ダイクロイックミラー２４及び吸収フィルタ２５）を備えたもので、支持体４０の回転によって所望の蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８を選択的に観察光学系の光軸２６に挿脱でき、励起の切り換えができるものとなっている。
【００２７】
例えば、蛍光フィルタユニット２２−１は、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍの可視から近赤外の波長領域の照明光を励起光として使用し、かつ波長７００ｎｍ〜８００ｎｍまでの近赤外領域の蛍光像を結像して観察する場合に観察光学系の光軸２６に挿入されるものであり、又、蛍光フィルタユニット２２−８は、波長３００ｎｍ〜６００ｎｍまでの紫外から可視領域の照明光を励起光として使用し、かつ波長４００ｎｍ〜７００ｎｍまでの可視領域の蛍光像を結像して観察する場合に観察光学系の光軸２６に挿入されるものとなっている。さらに、蛍光フィルタユニット２２−７は、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍの可視から近赤外の波長領域の照明光を励起光として使用する場合に適用され、蛍光フィルタユニット２２−６は、波長７００ｎｍ〜８００ｎｍまでの近赤外領域の蛍光像を結像して観察する場合に適用される。
【００２８】
図３は蛍光フィルタユニット２２−１の具体的な断面図である。蛍光フィルタユニット２２−１のユニット本体４２には、上記の如く励起フィルタ２３、ダイクロイックミラー２４及び吸収フィルタ２５が取り付けられている。このユニット本体４２の励起フィルタ２３側には、レンズ枠２９が取り付けられ、このレンズ枠２９内に第１の補正レンズ２７が止め輪４３によって取り付けられ、かつ吸収フィルタ２５側には、レンズ枠３０が取り付けられ、このレンズ枠３０内に第２の補正レンズ２８が止め輪４４によって取り付けられている。
【００２９】
ここで、第１及び第２の補正レンズ２７、２８の作用について図４を参照して説明すると、レンズが波長によって屈折率が異なるが、波長が長くなるにつれて屈折率が小さくなる。よって、互いに波長の短い光線Ｑ1 と波長の長い光線Ｑ2 とが結像レンズ４５を透過すると、波長の短い光線Ｑ1 と比較して波長の長い光線Ｑ2 は小さく曲がるようになる。この結果、同図の点線に示すように波長の短い光線Ｑ1 の物点４６の物点像４７ａに比べ、波長の長い光線Ｑ2 の物点像４７ｂの位置は遠くなる。
【００３０】
そこで、波長の短い光線Ｑ1 の物点像４７ａの像位置に合わせて焦点距離を計算した凸レンズの働きをする第１及び第２の補正レンズ２７、２８を各光路上に配置すれば、これら第１及び第２の補正レンズ２７、２８を透過した光がある角度で曲がるので、波長の短い光線Ｑ1 の物点像４７ａの像位置に波長の長い光線Ｑ2 の物点像４７ｂを結像させることができる。
【００３１】
この蛍光フィルタユニット２２−１では、励起フィルタ２３側に第１の補正レンズ２７を配置し、吸収フィルタ２５側に第２の補正レンズ２８を配置しているが、他の蛍光フィルタユニット２２−２〜２２−８では、照明光の波長や蛍光の波長に応じて対応できるように第１の補正レンズ２７のみの配置であったり、第２の補正レンズ２８のみの配置であったり、さらには第１及び第２の補正レンズ２７、２８の両方の配置であったりして各種用意されている。
【００３２】
一般的に、対物レンズは、それ自体である波長領域の範囲内において色収差が補正されている。従って、使用する励起光の波長がこの領域外のときには励起フィルタ側に補正レンズを配置し、又観察光（蛍光）の波長がこの領域外のときには吸収フィルタ側に補正レンズを配置するようにすればよい。例えば、対物レンズとして波長３００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の領域で色収差が補正されたものを使用する場合、蛍光フィルタユニット２２−１では励起フィルタ側と吸収フィルタ側の両方に、蛍光フィルタユニット２２−６では吸収フィルタ側に、蛍光フィルタユニット２２−７では励起フィルタ側に、それぞれ補正レンズを配置する。蛍光フィルタユニット２２−８では補正レンズは不要である。
【００３３】
次に上記の如く構成された顕微鏡の作用について説明する。
光源２０から放射された照明光は、光学系２１を透過して蛍光フィルタユニット２２、例えば蛍光フィルタユニット２２−１の励起フィルタ２７を透過することにより蛍光標本１２を励起するための波長の光が選択され、この後にダイクロイックミラー２４により対物レンズ３１側に反射される。そして、ダイクロイックミラー２４で反射した光は、対物レンズ３１により導かれて標本１２の面に到達し、蛍光を励起する。
【００３４】
標本１２で励起された蛍光は、対物レンズ３１によって結像位置で標本１２の蛍光像を結像するが、その途中でダイクロイックミラー２４及び吸収フィルタ２５を透過することにより波長が選択され、この選択された波長の光のみが第２の補正レンズ２８を通して結像位置に到達する。この光は、プリズム１３により２方向に分岐され、その一方の光が接眼光路に入り、接眼レンズ１４により標本像が肉眼観察できるものとなる。又、他方の光が写真光路に入り、写真装置又はＴＶ装置３２により標本像が観察又は記録される。
【００３５】
ところが、光源２０のアーク像は、光学系２１によって結像されるので、波長によって結像位置が対物レンズ３１の瞳位置３１ａからずれることがある。そこで照明系では、例えば波長６００ｎｍ〜８００ｎｍまでの照明光を励起光として使用する場合、この波長に対応する蛍光フィルタユニット２２すなわち蛍光フィルタユニット２２−７を支持体４０の回転によって観察光学系の光軸２６に挿入すれば、第１の補正レンズ２７が励起フィルタ２３側の光路に挿入されるので、この第１の補正レンズ２７によって波長による照明系の色収差が補正され、その波長領域の光源２０の像を対物レンズ３１の瞳位置３１ａで結像でき、標本１２に対してムラなく照明できる。
【００３６】
一方、観察光学系では、例えば波長７００ｎｍ〜８００ｎｍまでの蛍光像を結像して観察する場合、この波長に対応する蛍光フィルタユニット２２すなわち蛍光フィルタユニット２２−６を支持体４０の回転によって観察光学系の光軸２６に挿入すれば、第２の補正レンズ２８が吸収フィルタ２５側の光路に挿入されるので、この第２の補正レンズ２８によって波長による観察光学系の色収差を補正して、その波長領域の蛍光像を設計上の結像位置で結像でき、波長７００ｎｍ以下の蛍光像との焦点位置のずれを補正できる。
【００３７】
さらに、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍの可視から近赤外の波長領域の照明光を励起光として使用し、かつ波長７００ｎｍ〜８００ｎｍまでの近赤外領域の蛍光像を結像して観察する場合、蛍光フィルタユニット２２−１を支持体４０の回転によって観察光学系の光軸２６に挿入すれば、第１の補正レンズ２７により波長による照明系の色収差が補正されてその波長領域の光源２０の像を対物レンズ３１の瞳位置３１ａで結像して標本１２に対してムラなく照明ができ、これと共に第２の補正レンズ２８により波長による観察光学系の色収差が補正されてその波長領域の蛍光像を設計上の結像位置で結像でき、波長７００ｎｍ以下の蛍光像との焦点位置のずれを補正できる。
【００３８】
このように上記第１の実施の形態においては、蛍光フィルタユニット２２の励起フィルタ２３側又は吸収フィルタ２５側のいずれか一方又は両方の光軸上に色収差の補正のための第１又は第２の補正レンズ２７、２８を配置したので、励起切り換えと同時に第１の補正レンズ２７を配置することで波長による照明系の色収差を補正でき、その波長領域の光源２０の像を対物レンズ３１の瞳位置３１ａで結像させて標本１２に対してムラない照明ができ、かつ第２の補正レンズ２８により波長による観察光学系の色収差を補正できてその波長領域の蛍光像を設計上の結像位置で結像させることができる。
【００３９】
しかも、第１又は第２の補正レンズ２７、２８を蛍光フィルタユニット２２のユニット本体４２に一体的に設けたので、構成がシンプルで操作性よく、励起を切り換えたときの色収差を補正できる。
【００４０】
又、蛍光標本１２を観察するときの第１又は第２の補正レンズ２７、２８の対応する波長領域が近赤外だけなので、これら第１又は第２の補正レンズ（レンズ群）２７、２８をシンプルに構成できる。
【００４１】
さらに、各蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８が回転自在な支持体４０に取り付けられているので、励起の切り換えと同時に支持体４０を回転させて励起に対応する各蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８を選択的に挿脱すればよく、容易に色収差が補正できる。
【００４２】
従って、波長領域の広い照明光で標本１２の蛍光を励起する場合、どの波長の照明光でもムラなく標本１２を照明でき、波長領域の広い蛍光像を結像して観察するときに各波長の蛍光像の結像位置のずれを補正できる。
【００４３】
なお、上記第１の実施の形態は、次の通り変形してもよい。
上記第１の実施の形態では、第１又は第２の補正レンズ２７、２８をそれぞれレンズ枠２９、３０のねじ込みで蛍光フィルタユニット２２に一体的に取り付けているが、図５に示すようにレンズ枠２９又は３０の円周上に所定間隔で例えば３つのねじ穴５０〜５２を形成し、これらねじ穴５０〜５２にそれぞれ各ねじ５３〜５５をねじ込み、第１又は第２の補正レンズ２７、２８の外周枠５６を支えるようにすれば、各ねじ５３〜５５を回すことにより第１又は第２の補正レンズ２７、２８の心を調整することができる。
【００４４】
これにより、ネジやレンズ枠２９又は３０の精度で光軸に対して第１又は第２の補正レンズ２７、２８の心がずれたり、蛍光フィルタユニット２２ごとにそのユニット本体４２のメカニカルな精度及び励起フィルタ２３、ダイクロイックミラー２４及び吸収フィルタ２５の精度にバラツキがあっても、第１又は第２の補正レンズ２７、２８の心を光軸に対して調整でき、励起切り換えによる標本１２の像の移動を無くすことができる。
【００４５】
又、上記第１の実施の形態では、標本１２への照明方法をケーラー照明を用いて説明したが、これに限らず例えば光学系２１の光軸方向に沿った移動で光源２０のアーク像を標本１２の面に結像するような照明方法、すなわちクリティカル照明で使用してもよい。
【００４６】
又、上記第１の実施の形態では、紫外から可視までの波長領域の光を基準にして近赤外領域の光による色収差を第１又は第２の補正レンズ２７、２８により補正するようにしたが、蛍光フィルタユニット２２の個数や波長領域に限定せずに、全ての波長による色収差を補正できる補正レンズを蛍光フィルタユニット２２に固定するようにしてもよい。例えば、可視までの波長領域の光を基準にして中赤外、遠赤外の光の色収差を補正しても良いし、可視領域の光を基準にして紫外領域の光と赤外領域の光の色収差を補正してもよい。ここで、紫外領域の光による色収差を補正する場合、第１又は第２の補正レンズ２７、２８は凹レンズの働きをするレンズ群を使用するものとなる。
【００４７】
又、蛍光フィルタユニット２２の支持機構は、図６の構成図に示すように直線移動を行う支持機構に代えてもよい。すなわち、板状の支持体６０は、例えば２つのガイド６１、６２に矢印ロ方向に直線移動自在に設けられている。この支持体６０上には、複数の蛍光フィルタユニット２２、例えば蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−３が設けられている。
【００４８】
従って、支持体６０の直線移動によって所望の蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−３を選択的に観察光学系の光軸２６に挿脱でき、励起の切り換えができるものとなる。
【００４９】
このような直線移動の支持機構であれば、支持機構全体を小さく構成できるようになる。
なお、照明系では、光学系２１の光軸方向への移動によって照明光の波長による収差を補正し、光源２０の像を対物レンズ３１の瞳位置３１ａに結像させるようにすることもできる。
(2) 次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、落射蛍光顕微鏡の全体構成は、上記図１乃至図３に示す上記第１の実施の形態とと同様であり、ここでは相違する部分のみ説明する。
【００５０】
図７は落射蛍光顕微鏡に用いる連動機構の構成図である。
この連動機構７０Ａは、各蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８の励起切り換えに連動して例えば第１の補正レンズ２７を、各蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８の例えば励起フィルタ２３側の光軸上に配置する機能を有している。
【００５１】
その具体的な構成を説明すると、第１の補正レンズ２７は、スライダ７０に固定されている。このスライダ７０は、ガイド７１、７２に取り付けられ、矢印ハ方向に移動自在に設けられている。そして、このスライダ７０には、引っ張りバネ７３を介して固定されている。
【００５２】
又、スライダ７０にはピン７４が設けられ、このピン７４に対してレバー７５が摺動自在に取り付けられている。すなわち、レバー７５は、略へ字状に形成され、その一片側に長孔７６が形成され、この長孔７６内にピン７４が嵌められている。又、このレバー７５の他片側には、突起部７７が形成されるとともに回転軸７８が設けられている。
【００５３】
従って、レバー７５は、回転軸７８を中心として回転自在に設けられ、通常は、引っ張りバネ７３の引っ張り力によって図中点線に示す位置に移動され、第１の補正レンズ２７を光軸から外すようになっている。
【００５４】
一方、各蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８には、そのフィルタセットの物理的な特性に応じて色収差の補正の必要のあるものにそれぞれピン７９、８０が設けられている。すなわち、ピン７９、８０を設けた例えば各蛍光フィルタユニット２２−１、２２−２は、色収差の補正のために第１の補正レンズ２７の挿入を必要とするものである。
【００５５】
従って、これら蛍光フィルタユニット２２−１又は２２−２が励起切り換えにより観察光学系の光軸に挿入されると、各ピン７９又は８０がレバー７５の突起部７７に当接し、これによりレバー７５が引っ張りバネ７３の引っ張り力に打ち勝って回転し、スライダ７０を移動させて第１の補正レンズ２７を照明系の光軸に挿入させるものとなっている。
【００５６】
次に上記の如く構成された顕微鏡の作用について説明する。
色収差を補正する必要のある波長領域に対応する蛍光フィルタユニット２２、例えば蛍光フィルタユニット２２−１が支持体４０の回転による励起切り換えによって光軸に挿入されると、蛍光フィルタユニット２２−１に設けられているピン７９がレバー７５の突起部７７を押し込み、これによりレバー７５が引っ張りバネ７３の引っ張り力に打ち勝って回転軸７８を中心として回転する。このレバー７５の回転に応動してスライダ７０が矢印ハ方向に直線移動し、第１の補正レンズ２７が照明系の光軸に挿入される。
【００５７】
これにより、光源２０から放射された照明光は、光学系２１から第１の補正レンズ２７を透過し、次に蛍光フィルタユニット２２−１の励起フィルタ２３を透過することにより蛍光標本１２を励起するための波長の光が選択され、この後にダイクロイックミラー２４により対物レンズ３１側に反射され、さらに対物レンズ３１により導かれて標本１２の面に到達し、蛍光を励起する。
【００５８】
この標本１２で励起された蛍光は、対物レンズ３１からダイクロイックミラー２４及び吸収フィルタ２５を透過することにより波長が選択され、この選択された波長の光のみが第２の補正レンズ２８を通して結像位置に到達する。そして、この光は、プリズム１３により２方向に分岐され、その一方の光が接眼光路に入り、接眼レンズ１４により標本像が肉眼観察できるものとなる。又、他方の光が写真光路に入り、写真装置又はＴＶ装置３２により標本像が観察又は記録される。
【００５９】
一方、色収差を補正する必要としない蛍光フィルタユニット２２、例えば蛍光フィルタユニット２２−８が支持体４０の回転による励起切り換えによって光軸に挿入されると、この蛍光フィルタユニット２２−８にはピンが設けられていないことから、レバー７５は、引っ張りバネ７３の引っ張り力によって引っ張られて回転し、このレバー７５の回転に応動してスライダ７０が直線移動して第１の補正レンズ２７を照明系の光軸から外す。
【００６０】
以下、上記同様に、光源２０から放射された照明光は、光学系２１から励起フィルタ２７、ダイクロイックミラー２４、対物レンズ３１を通過して標本１２の面に到達し、蛍光を励起する。
【００６１】
この標本１２で励起された蛍光は、対物レンズ３１からダイクロイックミラー２４、吸収フィルタ２５、プリズム１３を通過し、接眼レンズ１４に導かれるとともに写真装置又はＴＶ装置３２に導かれる。
【００６２】
このように上記第２の実施の形態によれば、励起切り換えに連動して色収差補正のための第１の補正レンズ２７を蛍光フィルタユニット２２の励起フィルタ２３側に挿脱する連動機構７０Ａを設けたので、簡単な操作で波長による同焦ズレ及び照明ムラを補正でき、これと共に色収差を補正する必要のある波長領域に対応する蛍光フィルタユニット２２が光軸に挿入されたときのみに第１の補正レンズ２７を励起フィルタ２３側に挿入するので、第１の補正レンズ２７を１つ用意すれば色収差を補正でき、顕微鏡の原価を下げることができる。
【００６３】
なお、上記第２の実施の形態は、次の通り変形してもよい。
例えば、図８に示すように直線移動を行う蛍光フィルタユニット２２の支持機構に連動機構７０Ａを適用してもよい。このような構成であれば、上記第２の実施の形態の効果と同様な効果を奏することは言うまでもなく、かつ支持機構全体を小さく構成できる。
【００６４】
又、上記第２の実施の形態では、蛍光フィルタユニット２２の励起フィルタ２３側に連動機構７０Ａを設けたが、吸収フィルタ２５側に連動機構７０Ａを設けて第２の補正レンズ２８を挿脱させたり、又は蛍光フィルタユニット２２の励起フィルタ２３側と吸収フィルタ２５側とにそれぞれ各連動機構７０Ａを設けて第１及び第２の補正レンズ２８を挿脱させるようにしてもよい。
(3) 次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００６５】
図９は落射蛍光顕微鏡の構成図である。この落射蛍光顕微鏡では、蛍光フィルタユニット２２、すなわち蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８のいずれかの吸収フィルタ２５側に第２の補正レンズ２８のみが配置されている。
【００６６】
又、照明系には、顕微鏡の照明光を集光するコレクタレンズ９０、このコレクタレンズ９０によって結像された光源２０のアーク像を変倍するためのコンバータレンズ９１が配置されている。
【００６７】
このコンバータレンズ９１は、照明系の光軸方向に沿って移動自在に配置され、その駆動はモータ等の駆動部９２によって行われるようになっている。このコンバータレンズ９１は、通常２枚以上のレンズによって構成されており、例えばそのうちの１枚のレンズを照明系の光軸方向に移動させると、レンズ間隔が変更されて、コンバータレンズ９１の焦点距離が変更されるものとなっている。これにより、光源２０の像の結像位置が変えられ、コンバータレンズ９１でのレンズの移動量を波長による色収差に合わせて計算しておけば、どの波長領域の光でも光源像を対物レンズ３１の瞳位置３１ａに結像でき、波長による色収差を補正できる。
【００６８】
従って、駆動部９２は、蛍光フィルタユニット２２の励起切り換えに連動して光軸方向に移動させる機能を有している。
次に上記の如く構成された顕微鏡の作用について説明する。
【００６９】
色収差を補正する必要のある波長領域に対応する蛍光フィルタユニット２２、例えば蛍光フィルタユニット２２−１が支持体４０の回転による励起切り換えによって光軸に挿入されると、駆動部９２は、予め計算された波長による色収差に応じた移動量に従ってコンバータレンズ９１を形成する１つのレンズを移動させる。このレンズの移動によりどの波長領域の光でも光源像を対物レンズ３１の瞳位置３１ａに結像でき、波長による色収差が補正される。
【００７０】
従って、光源２０から放射された照明光は、コレクタレンズ９０、コンバータレンズ９１から励起フィルタ２７、ダイクロイックミラー２４、対物レンズ３１を通過して標本１２の面に到達し、蛍光を励起する。
【００７１】
この標本１２で励起された蛍光は、対物レンズ３１からダイクロイックミラー２４、吸収フィルタ２５、第２の補正レンズ２８、プリズム１３を通過し、接眼レンズ１４に導かれるとともに写真装置又はＴＶ装置３２に導かれる。
【００７２】
このように上記第３の実施の形態によれば、照明系の色収差を補正するために新たに補正レンズを設けなくても色収差の補正ができ、さらに顕微鏡の原価を下げることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明の請求項１〜３によれば、操作性がよく、構成がシンプルで安価な補正レンズを用いて励起を切り換えたときの波長による収差及び同焦を補正できる落射蛍光顕微鏡を提供できる。
【００７４】
又、本発明の請求項２によれば、簡単な操作で波長による焦点位置のずれ及び照明ムラを補正でき、かつ補正レンズを１つ用意するだけで色収差を補正できて顕微鏡の原価を下げることができる落射蛍光顕微鏡を提供できる。
【００７５】
又、本発明の請求項３によれば、照明系の色収差を補正するために新たに補正レンズを設けなくても色収差の補正ができ、さらに顕微鏡の原価を下げることができる落射蛍光顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる落射蛍光顕微鏡の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】同顕微鏡に用いる蛍光フィルタユニットを支持する支持機構の構成図。
【図３】同蛍光フィルタユニットの具体的な断面図。
【図４】同顕微鏡に用いる第１及び第２の補正レンズの作用を説明するための模式図。
【図５】同顕微鏡における第１又は第２の補正レンズの取り付け構造の変形例を示す構成図。
【図６】蛍光フィルタユニットの直線移動を行う支持機構の構成図。
【図７】本発明に係わる落射蛍光顕微鏡の第２の実施の形態を示す連動機構の構成図。
【図８】同連動機構を蛍光フィルタユニットの直線移動を行う支持機構に適用した場合の構成図。
【図９】本発明に係わる落射蛍光顕微鏡の第３の実施の形態を示す構成図。
【図１０】従来の蛍光フィルタユニットの切り換え機構の構成図。
【図１１】光に波長が多く含まれている場合に生じる色収差を示す模式図。
【図１２】従来の色補正技術を含む構成図。
【符号の説明】
１２：標本、２０：光源、
２２（２２−１〜２２−８）：蛍光フィルタユニット、
２３：励起フィルタ、
２４：ダイクロイックミラー、
２５：吸収フィルタ、
２７：第１の補正レンズ、
２８：第２の補正レンズ、
２９，３０：レンズ枠、
３１：対物レンズ、
４０：支持体、
４２：ユニット本体、
７０Ａ：連動機構、
７０：スライダ、
７１，７２：ガイド、
７３：引っ張りバネ、
７４：ピン、
７５：レバー、
７８：回転軸、
７９，８０：ピン、
９０：コレクタレンズ、
９１：コンバータレンズ、
９２：駆動部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、励起フィルタ、ダイクロイックミラー及び吸収フィルタにより構成される蛍光フィルタユニットを選択的に挿脱して励起切り換えを行うようにした落射蛍光顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に蛍光顕微鏡は、特定の波長域の光を励起光として標本に照射し、この標本から発する蛍光を観察するもので、例えば医学や生物学の分野において生物組織や細胞上で蛍光標識を施した蛋白、遺伝子などを検出する目的で広く使用されている。
【０００３】
この蛍光顕微鏡には、特性の異なる複数の蛍光フィルタユニットが備えられてている。この蛍光フィルタユニットは、通常、励起フィルタ、ダイクロイックミラー及び吸収フィルタを備えている。
【０００４】
このような蛍光顕微鏡での標本の観察は、光源から照明光が放射されると、この照明光は、蛍光フィルタユニットの励起フィルタを透過することにより波長選択が行われ、次にダイクロイックミラーによりさらに波長選択され、この後に対物レンズにより蛍光色素で染色された標本に照射され、その標本面で蛍光を発せさせる。
【０００５】
この標本からの蛍光は、対物レンズにより結像されるが、途中で蛍光フィルタユニットのダイクロイックミラーによって波長選択されて吸収フィルタを透過する。この吸収フィルタを透過した蛍光は、上記対物レンズの作用により結像面で結像し、この像が接眼レンズやテレビジョンカメラ等の観察部で観察されるものとなる。
【０００６】
実際の蛍光顕微鏡での観察では、標本或いは蛍光色素によって標本に照射すべき最適な照明光（励起光）及び標本から発する蛍光の波長が異なるので、これら標本或いは蛍光色素に応じて最適な蛍光フィルタユニットを光路上に切り換えて配置することが必要となっている。
【０００７】
図１０は例えば特公昭５６−１９６０５号公報に記載されている蛍光フィルタユニットの切り換え機構の構成図である。光軸に対して回転自在な支持体１には、２つの蛍光フィルタユニット２、３がそれぞれ差し替え可能に組み込まれている。これら蛍光フィルタユニット２、３には、それぞれ励起フィルタ４、ダイクロイックミラー５及び吸収フィルタ６が備えられている。
【０００８】
従って、このような蛍光フィルタユニットの切り換え機構を蛍光顕微鏡に適用すれば、支持体１を回転させることによって標本の蛍光励起波長領域に対応した蛍光フィルタユニット２又は３を照明系の光路や観察光学系の光路に配置できるものとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、蛍光顕微鏡での観察では、標本を数種類の蛍光色素で染色する多重染色が使用されるようになっている。この多重染色を利用して蛍光標識した遺伝子又はその一部を染色体中にあるＤＮＡの中に潜り込ませ、これから遺伝子の位置を見たり、染色体の形状を観察したりする研究が盛んに行われている。その例として遺伝子の位置又は染色体の形状を分かりやすくするために、同時に観察する多数の染色体の蛍光像をはっきり区別できる色にする必要がある。このために、波長が大きく異なる照明光で励起する蛍光色素で同時に標本を染色することが多くなり、紫外領域から赤外領域までの波長を含む照明光を使用し、又その波長領域の蛍光像を観察することが多くなってきている。
【００１０】
しかしながら、レンズなどの光学系を構成する光学材料は、光の波長によって屈折率が異なるので、図１１に示すように物点７から波長の異なる光が発生した場合、例えばレンズ８を通過すると、波長によって異なる位置で結像してしまい、いわゆる色収差が生じてしまう。このために蛍光顕微鏡での観察では、照明光の波長領域又は蛍光の波長領域が大きい場合、上記図１０に示す蛍光フィルタユニットの切り換え機構を使用すると次のような問題が生じる。
【００１１】
顕微鏡の照明系では、標本を均一に照明するために照明光の光源のアーク像を対物レンズの瞳位置に結像するようにしているが、照明光の波長領域が大きい場合、上記図１０に示す蛍光フィルタユニットを使用すると各波長の光源のアーク像を対物レンズの瞳位置に結像することができなくなり、その結果として励起切り換えを行うと、波長によって標本に対してムラのある照明となってしまう。
【００１２】
又、顕微鏡の観察系では、標本の蛍光波長領域が大きい場合、上記図１０に示す蛍光フィルタユニットを使用すると各波長の蛍光像が結像位置に結像することができなくなり、その結果として波長によって同焦ズレが生じてしまい、ボケのある標本の蛍光像を結像してしまう。
【００１３】
色収差は、顕微鏡光学系に補正レンズを設けることによって補正できるものであり、例えば特開平９−２８１３９９号公報にはその色補正の技術が開示されている。図１２はかかる色補正技術を含む落射蛍光顕微鏡の概略構成図であって、照明用の光源１０から放射される照明光の光路上にダイクロイックミラー１１を配置し、このダイクロイックミラー１１の反射光路側に標本１２が配置されている。この標本１２から発せられる蛍光のダイクロイックミラー１１の透過側には、プリズム１３及び接眼レンズ１４が配置されている。そして、ダイクロイックミラー１１の標本１２側には前方レンズ群１５が配置されるとともに、ダイクロイックミラー１１の接眼レンズ１４側には後方レンズ群１６が配置されている。
【００１４】
このような構成であれば、光源１０から放射された照明光は、ダイクロイックミラー１１で反射され、前方レンズ群１５を透過して標本１２に照射され、蛍光を励起する。この標本１２の蛍光像は、前方レンズ群１５からダイクロイックミラー１１、後方レンズ群１６を透過して結像位置で結像される。
【００１５】
このような落射蛍光顕微鏡であれば、前方レンズ群１５を介して収差を含んだ光線を後方レンズ群１６によって補正できるものとなっている。
しかしながら、光源１０に対して収差の補正手段がないので、光源１０の波長領域が大きい場合、励起を切り換えると、照明ムラが発生してしまう。
【００１６】
又、前方レンズ群１５によって生じた収差を補正するために、後方レンズ群１６を収差の補正レンズとして使用しているが、蛍光の波長領域が大きい場合、同一の補正レンズ（前方レンズ群１５、後方レンズ群１６）で全ての波長に対して収差を補正するため、補正レンズを複数枚のレンズで構成する必要があり、設計が難しくなるとともにコストがかかり、実際に完全に収差を補正することは難しい。
【００１７】
そこで本発明は、操作性がよく、構成がシンプルで安価な補正レンズを用いて励起を切り換えたときの波長による収差及び焦点位置のずれを補正できる落射蛍光顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１によれば、励起フィルタ、ダイクロイックミラー及び吸収フィルタにより構成される蛍光フィルタユニットが選択的に挿脱されて励起切り換えが行われ、かつ照明系からの照明光を励起フィルタからダイクロイックミラー、対物レンズを通して標本に照射し、この標本から発する蛍光を対物レンズからダイクロイックミラー、吸収フィルタを通して観察光学系に導く落射蛍光顕微鏡において、蛍光フィルタユニットの励起フィルタ側又は吸収フィルタ側のいずれか一方又は両方の光軸上に配置され、少なくとも色収差を補正する補正光学系と、蛍光フィルタユニットの励起切り換えに連動して補正光学系を、蛍光フィルタユニットの励起フィルタ側又は吸収フィルタ側のいずれか一方又は両方の光軸上に配置する連動機構とを備えた落射蛍光顕微鏡である。
【００２０】
請求項２によれば、励起フィルタ、ダイクロイックミラー及び吸収フィルタにより構成される蛍光フィルタユニットが選択的に挿脱されて励起切り換えが行われ、かつ照明系からの照明光を励起フィルタからダイクロイックミラー、対物レンズを通して標本に照射し、この標本から発する蛍光を対物レンズからダイクロイックミラー、吸収フィルタを通して観察光学系に導く落射蛍光顕微鏡において、蛍光フィルタユニットの励起フィルタ側又は吸収フィルタ側のいずれか一方又は両方の光軸上に配置され、少なくとも色収差を補正する補正光学系と、蛍光フィルタユニットの吸収フィルタ側に補正光学系を配置し、かつ照明系に照明光の像を変倍するための光学レンズと、この光学レンズを蛍光フィルタユニットの励起切り換えに連動して光軸方向に移動させる駆動手段とを備えた落射蛍光顕微鏡である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
(1) 以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は落射蛍光顕微鏡の構成図である。
照明用の光源２０は、標本１２を照明するもので、紫外から赤外までの波長領域を含んだ照明光を放射するものとなっている。この光源２０から放射される照明光の光路上には、この光源２０からの照明光を集光して光源２０のアーク像を結像させる光学系２１を介して蛍光フィルタユニット２２が配置されている。
【００２２】
この蛍光フィルタユニット２２は、フィルタセットすなわち励起フィルタ２３、ダイクロイックミラー２４及び吸収フィルタ２５を備えたもので、観察光学系の光軸２６に対して挿脱されるものとなっている。
【００２３】
この蛍光フィルタユニット２２の励起フィルタ２３側には、第１の補正レンズ２７が設けられるとともに、吸収フィルタ２５側には、第２の補正レンズ２８が設けられている。これら第１及び第２の補正レンズ２７、２８は、共に色収差を補正するための補正光学系として作用するものであり、凸レンズの働きをするレンズ群から成っている。なお、これら第１及び第２の補正レンズ２７、２８は、それぞれ蛍光フィルタユニット２２に対して各レンズ枠２９、３０を用いて取り付けられている。
【００２４】
そして、ダイクロイックミラー２４の反射光路側には、対物レンズ３１を介して標本１２が配置されるようになっている。なお、対物レンズ３１のダイクロイックミラー２４側には、対物レンズ３１の瞳位置３１ａがある。
【００２５】
又、標本１２から発生される蛍光のダイクロイックミラー２４の透過光路側には、プリズム１３が配置され、このプリズム１３の接眼光路上に接眼レンズ１４が配置されるとともに、写真光路上に写真装置又はＴＶ（テレビジョン）装置３２が配置されている。
【００２６】
ここで、実際の蛍光フィルタユニット２２の支持について図２に示す蛍光フィルタユニット２２の支持機構の構成図を参照して説明する。
支持体４０は、円板状に形成されて軸４１を中心として矢印イ方向に回転自在に設けられている。この支持体４０の円周方向には、複数の蛍光フィルタユニット２２、例えば８つの蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８が取り付けられている。これら蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８は、それぞれ物理的に異なるフィルタセット（励起フィルタ２３、ダイクロイックミラー２４及び吸収フィルタ２５）を備えたもので、支持体４０の回転によって所望の蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８を選択的に観察光学系の光軸２６に挿脱でき、励起の切り換えができるものとなっている。
【００２７】
例えば、蛍光フィルタユニット２２−１は、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍの可視から近赤外の波長領域の照明光を励起光として使用し、かつ波長７００ｎｍ〜８００ｎｍまでの近赤外領域の蛍光像を結像して観察する場合に観察光学系の光軸２６に挿入されるものであり、又、蛍光フィルタユニット２２−８は、波長３００ｎｍ〜６００ｎｍまでの紫外から可視領域の照明光を励起光として使用し、かつ波長４００ｎｍ〜７００ｎｍまでの可視領域の蛍光像を結像して観察する場合に観察光学系の光軸２６に挿入されるものとなっている。さらに、蛍光フィルタユニット２２−７は、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍの可視から近赤外の波長領域の照明光を励起光として使用する場合に適用され、蛍光フィルタユニット２２−６は、波長７００ｎｍ〜８００ｎｍまでの近赤外領域の蛍光像を結像して観察する場合に適用される。
【００２８】
図３は蛍光フィルタユニット２２−１の具体的な断面図である。蛍光フィルタユニット２２−１のユニット本体４２には、上記の如く励起フィルタ２３、ダイクロイックミラー２４及び吸収フィルタ２５が取り付けられている。このユニット本体４２の励起フィルタ２３側には、レンズ枠２９が取り付けられ、このレンズ枠２９内に第１の補正レンズ２７が止め輪４３によって取り付けられ、かつ吸収フィルタ２５側には、レンズ枠３０が取り付けられ、このレンズ枠３０内に第２の補正レンズ２８が止め輪４４によって取り付けられている。
【００２９】
ここで、第１及び第２の補正レンズ２７、２８の作用について図４を参照して説明すると、レンズが波長によって屈折率が異なるが、波長が長くなるにつれて屈折率が小さくなる。よって、互いに波長の短い光線Ｑ1 と波長の長い光線Ｑ2 とが結像レンズ４５を透過すると、波長の短い光線Ｑ1 と比較して波長の長い光線Ｑ2 は小さく曲がるようになる。この結果、同図の点線に示すように波長の短い光線Ｑ1 の物点４６の物点像４７ａに比べ、波長の長い光線Ｑ2 の物点像４７ｂの位置は遠くなる。
【００３０】
そこで、波長の短い光線Ｑ1 の物点像４７ａの像位置に合わせて焦点距離を計算した凸レンズの働きをする第１及び第２の補正レンズ２７、２８を各光路上に配置すれば、これら第１及び第２の補正レンズ２７、２８を透過した光がある角度で曲がるので、波長の短い光線Ｑ1 の物点像４７ａの像位置に波長の長い光線Ｑ2 の物点像４７ｂを結像させることができる。
【００３１】
この蛍光フィルタユニット２２−１では、励起フィルタ２３側に第１の補正レンズ２７を配置し、吸収フィルタ２５側に第２の補正レンズ２８を配置しているが、他の蛍光フィルタユニット２２−２〜２２−８では、照明光の波長や蛍光の波長に応じて対応できるように第１の補正レンズ２７のみの配置であったり、第２の補正レンズ２８のみの配置であったり、さらには第１及び第２の補正レンズ２７、２８の両方の配置であったりして各種用意されている。
【００３２】
一般的に、対物レンズは、それ自体である波長領域の範囲内において色収差が補正されている。従って、使用する励起光の波長がこの領域外のときには励起フィルタ側に補正レンズを配置し、又観察光（蛍光）の波長がこの領域外のときには吸収フィルタ側に補正レンズを配置するようにすればよい。例えば、対物レンズとして波長３００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の領域で色収差が補正されたものを使用する場合、蛍光フィルタユニット２２−１では励起フィルタ側と吸収フィルタ側の両方に、蛍光フィルタユニット２２−６では吸収フィルタ側に、蛍光フィルタユニット２２−７では励起フィルタ側に、それぞれ補正レンズを配置する。蛍光フィルタユニット２２−８では補正レンズは不要である。
【００３３】
次に上記の如く構成された顕微鏡の作用について説明する。
光源２０から放射された照明光は、光学系２１を透過して蛍光フィルタユニット２２、例えば蛍光フィルタユニット２２−１の励起フィルタ２７を透過することにより蛍光標本１２を励起するための波長の光が選択され、この後にダイクロイックミラー２４により対物レンズ３１側に反射される。そして、ダイクロイックミラー２４で反射した光は、対物レンズ３１により導かれて標本１２の面に到達し、蛍光を励起する。
【００３４】
標本１２で励起された蛍光は、対物レンズ３１によって結像位置で標本１２の蛍光像を結像するが、その途中でダイクロイックミラー２４及び吸収フィルタ２５を透過することにより波長が選択され、この選択された波長の光のみが第２の補正レンズ２８を通して結像位置に到達する。この光は、プリズム１３により２方向に分岐され、その一方の光が接眼光路に入り、接眼レンズ１４により標本像が肉眼観察できるものとなる。又、他方の光が写真光路に入り、写真装置又はＴＶ装置３２により標本像が観察又は記録される。
【００３５】
ところが、光源２０のアーク像は、光学系２１によって結像されるので、波長によって結像位置が対物レンズ３１の瞳位置３１ａからずれることがある。そこで照明系では、例えば波長６００ｎｍ〜８００ｎｍまでの照明光を励起光として使用する場合、この波長に対応する蛍光フィルタユニット２２すなわち蛍光フィルタユニット２２−７を支持体４０の回転によって観察光学系の光軸２６に挿入すれば、第１の補正レンズ２７が励起フィルタ２３側の光路に挿入されるので、この第１の補正レンズ２７によって波長による照明系の色収差が補正され、その波長領域の光源２０の像を対物レンズ３１の瞳位置３１ａで結像でき、標本１２に対してムラなく照明できる。
【００３６】
一方、観察光学系では、例えば波長７００ｎｍ〜８００ｎｍまでの蛍光像を結像して観察する場合、この波長に対応する蛍光フィルタユニット２２すなわち蛍光フィルタユニット２２−６を支持体４０の回転によって観察光学系の光軸２６に挿入すれば、第２の補正レンズ２８が吸収フィルタ２５側の光路に挿入されるので、この第２の補正レンズ２８によって波長による観察光学系の色収差を補正して、その波長領域の蛍光像を設計上の結像位置で結像でき、波長７００ｎｍ以下の蛍光像との焦点位置のずれを補正できる。
【００３７】
さらに、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍの可視から近赤外の波長領域の照明光を励起光として使用し、かつ波長７００ｎｍ〜８００ｎｍまでの近赤外領域の蛍光像を結像して観察する場合、蛍光フィルタユニット２２−１を支持体４０の回転によって観察光学系の光軸２６に挿入すれば、第１の補正レンズ２７により波長による照明系の色収差が補正されてその波長領域の光源２０の像を対物レンズ３１の瞳位置３１ａで結像して標本１２に対してムラなく照明ができ、これと共に第２の補正レンズ２８により波長による観察光学系の色収差が補正されてその波長領域の蛍光像を設計上の結像位置で結像でき、波長７００ｎｍ以下の蛍光像との焦点位置のずれを補正できる。
【００３８】
このように上記第１の実施の形態においては、蛍光フィルタユニット２２の励起フィルタ２３側又は吸収フィルタ２５側のいずれか一方又は両方の光軸上に色収差の補正のための第１又は第２の補正レンズ２７、２８を配置したので、励起切り換えと同時に第１の補正レンズ２７を配置することで波長による照明系の色収差を補正でき、その波長領域の光源２０の像を対物レンズ３１の瞳位置３１ａで結像させて標本１２に対してムラない照明ができ、かつ第２の補正レンズ２８により波長による観察光学系の色収差を補正できてその波長領域の蛍光像を設計上の結像位置で結像させることができる。
【００３９】
しかも、第１又は第２の補正レンズ２７、２８を蛍光フィルタユニット２２のユニット本体４２に一体的に設けたので、構成がシンプルで操作性よく、励起を切り換えたときの色収差を補正できる。
【００４０】
又、蛍光標本１２を観察するときの第１又は第２の補正レンズ２７、２８の対応する波長領域が近赤外だけなので、これら第１又は第２の補正レンズ（レンズ群）２７、２８をシンプルに構成できる。
【００４１】
さらに、各蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８が回転自在な支持体４０に取り付けられているので、励起の切り換えと同時に支持体４０を回転させて励起に対応する各蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８を選択的に挿脱すればよく、容易に色収差が補正できる。
【００４２】
従って、波長領域の広い照明光で標本１２の蛍光を励起する場合、どの波長の照明光でもムラなく標本１２を照明でき、波長領域の広い蛍光像を結像して観察するときに各波長の蛍光像の結像位置のずれを補正できる。
【００４３】
なお、上記第１の実施の形態は、次の通り変形してもよい。
上記第１の実施の形態では、第１又は第２の補正レンズ２７、２８をそれぞれレンズ枠２９、３０のねじ込みで蛍光フィルタユニット２２に一体的に取り付けているが、図５に示すようにレンズ枠２９又は３０の円周上に所定間隔で例えば３つのねじ穴５０〜５２を形成し、これらねじ穴５０〜５２にそれぞれ各ねじ５３〜５５をねじ込み、第１又は第２の補正レンズ２７、２８の外周枠５６を支えるようにすれば、各ねじ５３〜５５を回すことにより第１又は第２の補正レンズ２７、２８の心を調整することができる。
【００４４】
これにより、ネジやレンズ枠２９又は３０の精度で光軸に対して第１又は第２の補正レンズ２７、２８の心がずれたり、蛍光フィルタユニット２２ごとにそのユニット本体４２のメカニカルな精度及び励起フィルタ２３、ダイクロイックミラー２４及び吸収フィルタ２５の精度にバラツキがあっても、第１又は第２の補正レンズ２７、２８の心を光軸に対して調整でき、励起切り換えによる標本１２の像の移動を無くすことができる。
【００４５】
又、上記第１の実施の形態では、標本１２への照明方法をケーラー照明を用いて説明したが、これに限らず例えば光学系２１の光軸方向に沿った移動で光源２０のアーク像を標本１２の面に結像するような照明方法、すなわちクリティカル照明で使用してもよい。
【００４６】
又、上記第１の実施の形態では、紫外から可視までの波長領域の光を基準にして近赤外領域の光による色収差を第１又は第２の補正レンズ２７、２８により補正するようにしたが、蛍光フィルタユニット２２の個数や波長領域に限定せずに、全ての波長による色収差を補正できる補正レンズを蛍光フィルタユニット２２に固定するようにしてもよい。例えば、可視までの波長領域の光を基準にして中赤外、遠赤外の光の色収差を補正しても良いし、可視領域の光を基準にして紫外領域の光と赤外領域の光の色収差を補正してもよい。ここで、紫外領域の光による色収差を補正する場合、第１又は第２の補正レンズ２７、２８は凹レンズの働きをするレンズ群を使用するものとなる。
【００４７】
又、蛍光フィルタユニット２２の支持機構は、図６の構成図に示すように直線移動を行う支持機構に代えてもよい。すなわち、板状の支持体６０は、例えば２つのガイド６１、６２に矢印ロ方向に直線移動自在に設けられている。この支持体６０上には、複数の蛍光フィルタユニット２２、例えば蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−３が設けられている。
【００４８】
従って、支持体６０の直線移動によって所望の蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−３を選択的に観察光学系の光軸２６に挿脱でき、励起の切り換えができるものとなる。
【００４９】
このような直線移動の支持機構であれば、支持機構全体を小さく構成できるようになる。
なお、照明系では、光学系２１の光軸方向への移動によって照明光の波長による収差を補正し、光源２０の像を対物レンズ３１の瞳位置３１ａに結像させるようにすることもできる。
(2) 次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、落射蛍光顕微鏡の全体構成は、上記図１乃至図３に示す上記第１の実施の形態とと同様であり、ここでは相違する部分のみ説明する。
【００５０】
図７は落射蛍光顕微鏡に用いる連動機構の構成図である。
この連動機構７０Ａは、各蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８の励起切り換えに連動して例えば第１の補正レンズ２７を、各蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８の例えば励起フィルタ２３側の光軸上に配置する機能を有している。
【００５１】
その具体的な構成を説明すると、第１の補正レンズ２７は、スライダ７０に固定されている。このスライダ７０は、ガイド７１、７２に取り付けられ、矢印ハ方向に移動自在に設けられている。そして、このスライダ７０には、引っ張りバネ７３を介して固定されている。
【００５２】
又、スライダ７０にはピン７４が設けられ、このピン７４に対してレバー７５が摺動自在に取り付けられている。すなわち、レバー７５は、略へ字状に形成され、その一片側に長孔７６が形成され、この長孔７６内にピン７４が嵌められている。又、このレバー７５の他片側には、突起部７７が形成されるとともに回転軸７８が設けられている。
【００５３】
従って、レバー７５は、回転軸７８を中心として回転自在に設けられ、通常は、引っ張りバネ７３の引っ張り力によって図中点線に示す位置に移動され、第１の補正レンズ２７を光軸から外すようになっている。
【００５４】
一方、各蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８には、そのフィルタセットの物理的な特性に応じて色収差の補正の必要のあるものにそれぞれピン７９、８０が設けられている。すなわち、ピン７９、８０を設けた例えば各蛍光フィルタユニット２２−１、２２−２は、色収差の補正のために第１の補正レンズ２７の挿入を必要とするものである。
【００５５】
従って、これら蛍光フィルタユニット２２−１又は２２−２が励起切り換えにより観察光学系の光軸に挿入されると、各ピン７９又は８０がレバー７５の突起部７７に当接し、これによりレバー７５が引っ張りバネ７３の引っ張り力に打ち勝って回転し、スライダ７０を移動させて第１の補正レンズ２７を照明系の光軸に挿入させるものとなっている。
【００５６】
次に上記の如く構成された顕微鏡の作用について説明する。
色収差を補正する必要のある波長領域に対応する蛍光フィルタユニット２２、例えば蛍光フィルタユニット２２−１が支持体４０の回転による励起切り換えによって光軸に挿入されると、蛍光フィルタユニット２２−１に設けられているピン７９がレバー７５の突起部７７を押し込み、これによりレバー７５が引っ張りバネ７３の引っ張り力に打ち勝って回転軸７８を中心として回転する。このレバー７５の回転に応動してスライダ７０が矢印ハ方向に直線移動し、第１の補正レンズ２７が照明系の光軸に挿入される。
【００５７】
これにより、光源２０から放射された照明光は、光学系２１から第１の補正レンズ２７を透過し、次に蛍光フィルタユニット２２−１の励起フィルタ２３を透過することにより蛍光標本１２を励起するための波長の光が選択され、この後にダイクロイックミラー２４により対物レンズ３１側に反射され、さらに対物レンズ３１により導かれて標本１２の面に到達し、蛍光を励起する。
【００５８】
この標本１２で励起された蛍光は、対物レンズ３１からダイクロイックミラー２４及び吸収フィルタ２５を透過することにより波長が選択され、この選択された波長の光のみが第２の補正レンズ２８を通して結像位置に到達する。そして、この光は、プリズム１３により２方向に分岐され、その一方の光が接眼光路に入り、接眼レンズ１４により標本像が肉眼観察できるものとなる。又、他方の光が写真光路に入り、写真装置又はＴＶ装置３２により標本像が観察又は記録される。
【００５９】
一方、色収差を補正する必要としない蛍光フィルタユニット２２、例えば蛍光フィルタユニット２２−８が支持体４０の回転による励起切り換えによって光軸に挿入されると、この蛍光フィルタユニット２２−８にはピンが設けられていないことから、レバー７５は、引っ張りバネ７３の引っ張り力によって引っ張られて回転し、このレバー７５の回転に応動してスライダ７０が直線移動して第１の補正レンズ２７を照明系の光軸から外す。
【００６０】
以下、上記同様に、光源２０から放射された照明光は、光学系２１から励起フィルタ２７、ダイクロイックミラー２４、対物レンズ３１を通過して標本１２の面に到達し、蛍光を励起する。
【００６１】
この標本１２で励起された蛍光は、対物レンズ３１からダイクロイックミラー２４、吸収フィルタ２５、プリズム１３を通過し、接眼レンズ１４に導かれるとともに写真装置又はＴＶ装置３２に導かれる。
【００６２】
このように上記第２の実施の形態によれば、励起切り換えに連動して色収差補正のための第１の補正レンズ２７を蛍光フィルタユニット２２の励起フィルタ２３側に挿脱する連動機構７０Ａを設けたので、簡単な操作で波長による同焦ズレ及び照明ムラを補正でき、これと共に色収差を補正する必要のある波長領域に対応する蛍光フィルタユニット２２が光軸に挿入されたときのみに第１の補正レンズ２７を励起フィルタ２３側に挿入するので、第１の補正レンズ２７を１つ用意すれば色収差を補正でき、顕微鏡の原価を下げることができる。
【００６３】
なお、上記第２の実施の形態は、次の通り変形してもよい。
例えば、図８に示すように直線移動を行う蛍光フィルタユニット２２の支持機構に連動機構７０Ａを適用してもよい。このような構成であれば、上記第２の実施の形態の効果と同様な効果を奏することは言うまでもなく、かつ支持機構全体を小さく構成できる。
【００６４】
又、上記第２の実施の形態では、蛍光フィルタユニット２２の励起フィルタ２３側に連動機構７０Ａを設けたが、吸収フィルタ２５側に連動機構７０Ａを設けて第２の補正レンズ２８を挿脱させたり、又は蛍光フィルタユニット２２の励起フィルタ２３側と吸収フィルタ２５側とにそれぞれ各連動機構７０Ａを設けて第１及び第２の補正レンズ２８を挿脱させるようにしてもよい。
(3) 次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００６５】
図９は落射蛍光顕微鏡の構成図である。この落射蛍光顕微鏡では、蛍光フィルタユニット２２、すなわち蛍光フィルタユニット２２−１〜２２−８のいずれかの吸収フィルタ２５側に第２の補正レンズ２８のみが配置されている。
【００６６】
又、照明系には、顕微鏡の照明光を集光するコレクタレンズ９０、このコレクタレンズ９０によって結像された光源２０のアーク像を変倍するためのコンバータレンズ９１が配置されている。
【００６７】
このコンバータレンズ９１は、照明系の光軸方向に沿って移動自在に配置され、その駆動はモータ等の駆動部９２によって行われるようになっている。このコンバータレンズ９１は、通常２枚以上のレンズによって構成されており、例えばそのうちの１枚のレンズを照明系の光軸方向に移動させると、レンズ間隔が変更されて、コンバータレンズ９１の焦点距離が変更されるものとなっている。これにより、光源２０の像の結像位置が変えられ、コンバータレンズ９１でのレンズの移動量を波長による色収差に合わせて計算しておけば、どの波長領域の光でも光源像を対物レンズ３１の瞳位置３１ａに結像でき、波長による色収差を補正できる。
【００６８】
従って、駆動部９２は、蛍光フィルタユニット２２の励起切り換えに連動して光軸方向に移動させる機能を有している。
次に上記の如く構成された顕微鏡の作用について説明する。
【００６９】
色収差を補正する必要のある波長領域に対応する蛍光フィルタユニット２２、例えば蛍光フィルタユニット２２−１が支持体４０の回転による励起切り換えによって光軸に挿入されると、駆動部９２は、予め計算された波長による色収差に応じた移動量に従ってコンバータレンズ９１を形成する１つのレンズを移動させる。このレンズの移動によりどの波長領域の光でも光源像を対物レンズ３１の瞳位置３１ａに結像でき、波長による色収差が補正される。
【００７０】
従って、光源２０から放射された照明光は、コレクタレンズ９０、コンバータレンズ９１から励起フィルタ２７、ダイクロイックミラー２４、対物レンズ３１を通過して標本１２の面に到達し、蛍光を励起する。
【００７１】
この標本１２で励起された蛍光は、対物レンズ３１からダイクロイックミラー２４、吸収フィルタ２５、第２の補正レンズ２８、プリズム１３を通過し、接眼レンズ１４に導かれるとともに写真装置又はＴＶ装置３２に導かれる。
【００７２】
このように上記第３の実施の形態によれば、照明系の色収差を補正するために新たに補正レンズを設けなくても色収差の補正ができ、さらに顕微鏡の原価を下げることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明の請求項１〜３によれば、操作性がよく、構成がシンプルで安価な補正レンズを用いて励起を切り換えたときの波長による収差及び同焦を補正できる落射蛍光顕微鏡を提供できる。
【００７４】
又、本発明の請求項２によれば、簡単な操作で波長による焦点位置のずれ及び照明ムラを補正でき、かつ補正レンズを１つ用意するだけで色収差を補正できて顕微鏡の原価を下げることができる落射蛍光顕微鏡を提供できる。
【００７５】
又、本発明の請求項３によれば、照明系の色収差を補正するために新たに補正レンズを設けなくても色収差の補正ができ、さらに顕微鏡の原価を下げることができる落射蛍光顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる落射蛍光顕微鏡の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】同顕微鏡に用いる蛍光フィルタユニットを支持する支持機構の構成図。
【図３】同蛍光フィルタユニットの具体的な断面図。
【図４】同顕微鏡に用いる第１及び第２の補正レンズの作用を説明するための模式図。
【図５】同顕微鏡における第１又は第２の補正レンズの取り付け構造の変形例を示す構成図。
【図６】蛍光フィルタユニットの直線移動を行う支持機構の構成図。
【図７】本発明に係わる落射蛍光顕微鏡の第２の実施の形態を示す連動機構の構成図。
【図８】同連動機構を蛍光フィルタユニットの直線移動を行う支持機構に適用した場合の構成図。
【図９】本発明に係わる落射蛍光顕微鏡の第３の実施の形態を示す構成図。
【図１０】従来の蛍光フィルタユニットの切り換え機構の構成図。
【図１１】光に波長が多く含まれている場合に生じる色収差を示す模式図。
【図１２】従来の色補正技術を含む構成図。
【符号の説明】
１２：標本、２０：光源、
２２（２２−１〜２２−８）：蛍光フィルタユニット、
２３：励起フィルタ、
２４：ダイクロイックミラー、
２５：吸収フィルタ、
２７：第１の補正レンズ、
２８：第２の補正レンズ、
２９，３０：レンズ枠、
３１：対物レンズ、
４０：支持体、
４２：ユニット本体、
７０Ａ：連動機構、
７０：スライダ、
７１，７２：ガイド、
７３：引っ張りバネ、
７４：ピン、
７５：レバー、
７８：回転軸、
７９，８０：ピン、
９０：コレクタレンズ、
９１：コンバータレンズ、
９２：駆動部。
Claims (2)
- 励起フィルタ、ダイクロイックミラー及び吸収フィルタにより構成される蛍光フィルタユニットが選択的に挿脱されて励起切り換えが行われ、かつ照明系からの照明光を前記励起フィルタから前記ダイクロイックミラー、対物レンズを通して標本に照射し、この標本から発する蛍光を前記対物レンズから前記ダイクロイックミラー、前記吸収フィルタを通して観察光学系に導く落射蛍光顕微鏡において、
前記蛍光フィルタユニットの前記励起フィルタ側又は前記吸収フィルタ側のいずれか一方又は両方の光軸上に配置され、少なくとも色収差を補正する補正光学系と、
前記蛍光フィルタユニットの励起切り換えに連動して前記補正光学系を、前記蛍光フィルタユニットの前記励起フィルタ側又は前記吸収フィルタ側のいずれか一方又は両方の光軸上に配置する連動機構とを備えたことを特徴とする落射蛍光顕微鏡。 - 励起フィルタ、ダイクロイックミラー及び吸収フィルタにより構成される蛍光フィルタユニットが選択的に挿脱されて励起切り換えが行われ、かつ照明系からの照明光を前記励起フィルタから前記ダイクロイックミラー、対物レンズを通して標本に照射し、この標本から発する蛍光を前記対物レンズから前記ダイクロイックミラー、前記吸収フィルタを通して観察光学系に導く落射蛍光顕微鏡において、
前記蛍光フィルタユニットの前記励起フィルタ側又は前記吸収フィルタ側のいずれか一方又は両方の光軸上に配置され、少なくとも色収差を補正する補正光学系と、
前記蛍光フィルタユニットの前記吸収フィルタ側に前記補正光学系を配置し、かつ前記照明系に前記照明光の像を変倍するための光学レンズと、
この光学レンズを前記蛍光フィルタユニットの励起切り換えに連動して光軸方向に移動させる駆動手段とを備えたことを特徴とする落射蛍光顕微鏡。
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