JP4563699B2 - Lighting switching device - Google Patents

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本発明は、例えば対物レンズを通して標本を全反射照明又は通常の蛍光観察照明のいずれか一方に切り換える照明切換装置に関する。 The present invention relates to an illumination switching device that switches a specimen to either total reflection illumination or normal fluorescence observation illumination through an objective lens, for example.

近年、生物を蛍光観察する顕微鏡として全反射蛍光顕微鏡（ＴＩＲＦＭ：Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy）が注目されている。この全反射蛍光顕微鏡は、図１２に示すようにカバーガラス１００と標本１０２との境界面で照明光を全反射させ、このときに標本１０２側に数１００ｎｍ以下の僅かな領域に浸み出すエバネッセント光１０３と呼ばれる光を用いて蛍光物質を励起する。この全反射蛍光顕微鏡では、カバーガラス１００近傍の僅かな領域の蛍光だけを観察する。全反射蛍光顕微鏡の観察像は、非常に暗いバックグランドとなる。これにより、高いコントラストの蛍光観察及び微弱な蛍光の観察が可能となる。   In recent years, TIRFM (Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy) has attracted attention as a microscope for fluorescent observation of living organisms. As shown in FIG. 12, the total reflection fluorescent microscope totally reflects illumination light at the boundary surface between the cover glass 100 and the specimen 102, and at this time evanescent oozes into a slight region of several hundred nm or less on the specimen 102 side. The fluorescent material is excited using light called light 103. In this total reflection fluorescence microscope, only a small area of fluorescence near the cover glass 100 is observed. The observation image of the total reflection fluorescence microscope is a very dark background. This enables high-contrast fluorescence observation and weak fluorescence observation.

エバネッセント光１０３は、カバーガラス１００から離れた標本１０２の深いところに届かない。このため、標本１０２の深いところの蛍光観察ができない。   The evanescent light 103 does not reach the deep part of the specimen 102 away from the cover glass 100. For this reason, the fluorescence observation in the deep part of the sample 102 cannot be performed.

従って、全反射蛍光観察と通常の蛍光観察とを切り換えることで、カバーガラス１００近傍の高コントラストな観察と標本１０２の全体の観察とが分けて行なわれる。特に、反応速度の速い生理現象を観察する場合、全反射蛍光観察と通常の蛍光観察との切り換えを高速に行うことが要求される。   Therefore, by switching between total reflection fluorescence observation and normal fluorescence observation, high-contrast observation near the cover glass 100 and observation of the entire specimen 102 are performed separately. In particular, when observing a physiological phenomenon with a fast reaction speed, it is required to switch between total reflection fluorescence observation and normal fluorescence observation at high speed.

対物レンズを通して行う全反射蛍光観察と通常の蛍光観察との切り換え方法は、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。特許文献１は、対物レンズ側に照明光を反射するミラーを平行移動させる。これにより、照明光は、対物レンズへの入射位置を当該対物レンズの光軸から離れる方向に移動させる。この結果、対物レンズから出射する照明光の角度が変化する。特許文献２は、照明光学系の途中にあるミラーの角度を変えることで、対物レンズから出射される照明光の角度を変化させる。
特開平９−１５９９２２号公報 特開２００２−３１７６２号公報 For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a method of switching between total reflection fluorescence observation and normal fluorescence observation performed through the objective lens. In Patent Document 1, a mirror that reflects illumination light is moved in parallel to the objective lens side. Thereby, the illumination light moves the incident position on the objective lens in a direction away from the optical axis of the objective lens. As a result, the angle of the illumination light emitted from the objective lens changes. In Patent Document 2, the angle of illumination light emitted from the objective lens is changed by changing the angle of a mirror in the middle of the illumination optical system.
JP-A-9-159922 JP 2002-31762 A

しかしながら、特許文献１に記載されているように照明光学系の途中に配置されているミラーを平行移動させたり、又は特許文献２に記載されているようにミラーの角度を変化させる構成では、いずれも全反射蛍光観察と通常の蛍光観察とで各々単一のミラーを正確に決められた位置の間で往復移動させる必要がある。   However, in the configuration in which the mirror arranged in the middle of the illumination optical system is translated as described in Patent Document 1 or the angle of the mirror is changed as described in Patent Document 2, In the total reflection fluorescence observation and the normal fluorescence observation, it is necessary to reciprocate a single mirror between precisely determined positions.

このようなミラーの往復移動では、全反射蛍光観察と通常の蛍光観察との切換スピードを高速にする程、ミラーを停止したときの停止位置精度を高めることが困難になる。ミラーの停止位置精度を高めることができなければ、一度切り換えを行った後、再び切り換えを行うと、このときの観察像は、切り換えを行う前の観察像に正確に再現できない。   In such reciprocating movement of the mirror, it becomes more difficult to increase the stop position accuracy when the mirror is stopped, as the switching speed between total reflection fluorescence observation and normal fluorescence observation is increased. If the mirror stop position accuracy cannot be increased, once the switching is performed and then the switching is performed again, the observation image at this time cannot be accurately reproduced to the observation image before the switching.

ミラー位置における照明光の光束の断面積が大きくなると、ミラーサイズの大きいミラーを用いる。このため、全反射蛍光観察と通常の蛍光観察との切換スピードの高速化に限界が生じる。ミラーを平行移動させる方式での切換スピードは、例えば時間０．５秒程度を限界とする。ミラーを角度変化させる方式での切換スピードは、例えば０．１秒程度を限界とする。このため、全反射蛍光観察と通常の蛍光観察との切換に必要な１００分の１秒オーダの高速切換スピードには対応できない。   When the cross-sectional area of the luminous flux of the illumination light at the mirror position increases, a mirror having a large mirror size is used. For this reason, there is a limit in increasing the switching speed between total reflection fluorescence observation and normal fluorescence observation. The switching speed in the method of moving the mirror in parallel is limited to, for example, about 0.5 seconds. The switching speed in the method of changing the angle of the mirror is limited to about 0.1 seconds, for example. For this reason, the high-speed switching speed on the order of 1/100 second required for switching between total reflection fluorescence observation and normal fluorescence observation cannot be supported.

本発明の照明切換装置は、対象物に対して全反射照明を可能とする開口数を有する対物レンズと、第１のレーザビームを出力する第１のレーザ発振器と、第２のレーザビームを出力する第２のレーザ発振器と、前記第１及び第２のレーザビームを前記対物レンズに導く照明光学系と、前記第１のレーザ発振器のレーザ出力端に設けられた第１のシャッタ機構と、前記第２のレーザ発振器のレーザ出力端に設けられた第２のシャッタ機構と、前記第１のシャッタ機構を通過した前記第１のレーザビームを伝送する第１の光ファイバと、前記第１の光ファイバにより伝送された前記第１のレーザビームを前記照明光学系の光軸と一致する方向に出射する第１のレーザ出射部と、前記第２のシャッタ機構を通過した前記第２のレーザビームを伝送する第２の光ファイバと、前記第２の光ファイバにより伝送された前記第２のレーザビームを出射する第２のレーザ出射部と、前記第２のレーザ出射部から出射された前記第２のレーザビームを前記照明光学系の光軸からずれた位置で前記照明光学系の光軸に対して平行方向に反射する全反射マイクロプリズムとを具備している。前記照明光学系は、前記第１及び第２のレーザ出射部からそれぞれ出射された前記第１及び第２のレーザビームを平行光線に整形するコリメートレンズと、平行光線に整形されたレーザビームを収束光線にする集光レンズとを備えたテレセントリック光学系の構成を有している。前記ずれた位置は、前記第２のレーザビームが前記対象物を全反射蛍光観察照明で照明する位置である。照明切換装置は、さらに、前記対象物に対する通常の蛍光観察照明のモードのときに前記第１のシャッタ機構を開放すると共に前記第２のシャッタ機構を閉じ、前記対象物に対する全反射蛍光観察照明のモードのときに前記第１のシャッタ機構を閉じると共に前記第２のシャッタ機構を開放するシャッタコントローラを具備している。The illumination switching device of the present invention outputs an objective lens having a numerical aperture that enables total reflection illumination on an object, a first laser oscillator that outputs a first laser beam, and a second laser beam. A second laser oscillator, an illumination optical system that guides the first and second laser beams to the objective lens, a first shutter mechanism provided at a laser output end of the first laser oscillator, A second shutter mechanism provided at a laser output end of a second laser oscillator; a first optical fiber that transmits the first laser beam that has passed through the first shutter mechanism; and the first light. A first laser emitting section for emitting the first laser beam transmitted by a fiber in a direction coinciding with the optical axis of the illumination optical system; and the second laser beam having passed through the second shutter mechanism. Transmit A second optical fiber; a second laser emitting section for emitting the second laser beam transmitted by the second optical fiber; and the second laser emitted from the second laser emitting section. A total reflection microprism that reflects the beam in a direction parallel to the optical axis of the illumination optical system at a position shifted from the optical axis of the illumination optical system. The illumination optical system converges the collimating lens that shapes the first and second laser beams emitted from the first and second laser emitting units, respectively, into parallel rays, and the laser beam shaped into the parallel rays. It has a configuration of a telecentric optical system including a condensing lens for converting light. The shifted position is a position where the second laser beam illuminates the object with total reflection fluorescence observation illumination. The illumination switching device further opens the first shutter mechanism and closes the second shutter mechanism in the normal fluorescence observation illumination mode for the object, and performs the total reflection fluorescence observation illumination for the object. A shutter controller that closes the first shutter mechanism and opens the second shutter mechanism in the mode is provided.

本発明の照明切換装置は、対象物に対して全反射照明を可能とする開口数を有する対物レンズと、第１のレーザビームを出力する第１のレーザ発振器と、第２のレーザビームを出力する第２のレーザ発振器と、前記第１及び第２のレーザビームを前記対物レンズに導く照明光学系と、前記第１のレーザ発振器のレーザ出力端に設けられた第１のシャッタ機構と、前記第２のレーザ発振器のレーザ出力端に設けられた第２のシャッタ機構と、前記第１のシャッタ機構を通過した前記第１のレーザビームを伝送する第１の光ファイバと、前記第１の光ファイバにより伝送された前記第１のレーザビームを出射する第１のレーザ出射部と、前記第１のレーザ出射部から出射された前記第１のレーザビームを前記照明光学系の光軸と一致する方向に反射する全反射マイクロプリズムと、前記第２のシャッタ機構を通過した前記第２のレーザビームを伝送する第２の光ファイバと、前記第２の光ファイバにより伝送された前記第２のレーザビームを前記照明光学系の光軸からずれた位置で前記照明光学系の光軸に対して平行方向に出射する第２のレーザ出射部とを具備している。前記照明光学系は、前記第１及び第２のレーザ出射部からそれぞれ出射された前記第１及び第２のレーザビームを平行光線に整形するコリメートレンズと、平行光線に整形されたレーザビームを収束光線にする集光レンズとを備えたテレセントリック光学系の構成を有している。前記ずれた位置は、前記第２のレーザビームが前記対象物を全反射蛍光観察照明で照明する位置である。照明切換装置は、さらに、前記対象物に対する通常の蛍光観察照明のモードのときに前記第１のシャッタ機構を開放すると共に前記第２のシャッタ機構を閉じ、前記対象物に対する全反射蛍光観察照明のモードのときに前記第１のシャッタ機構を閉じると共に前記第２のシャッタ機構を開放するシャッタコントローラを具備している。  The illumination switching device of the present invention outputs an objective lens having a numerical aperture that enables total reflection illumination on an object, a first laser oscillator that outputs a first laser beam, and a second laser beam. A second laser oscillator, an illumination optical system that guides the first and second laser beams to the objective lens, a first shutter mechanism provided at a laser output end of the first laser oscillator, A second shutter mechanism provided at a laser output end of a second laser oscillator; a first optical fiber that transmits the first laser beam that has passed through the first shutter mechanism; and the first light. A first laser emitting unit that emits the first laser beam transmitted by a fiber and the first laser beam emitted from the first laser emitting unit coincide with the optical axis of the illumination optical system. Counter to direction The total reflection microprism, the second optical fiber that transmits the second laser beam that has passed through the second shutter mechanism, and the second laser beam that is transmitted by the second optical fiber. And a second laser emitting unit that emits in a direction parallel to the optical axis of the illumination optical system at a position shifted from the optical axis of the illumination optical system. The illumination optical system converges the collimating lens that shapes the first and second laser beams emitted from the first and second laser emitting units, respectively, into parallel rays, and the laser beam shaped into the parallel rays. It has a configuration of a telecentric optical system including a condensing lens for converting light. The shifted position is a position where the second laser beam illuminates the object with total reflection fluorescence observation illumination. The illumination switching device further opens the first shutter mechanism and closes the second shutter mechanism in the normal fluorescence observation illumination mode for the object, and performs the total reflection fluorescence observation illumination for the object. A shutter controller that closes the first shutter mechanism and opens the second shutter mechanism in the mode is provided.

本発明は、全反射蛍光観察と通常の蛍光観察との切換スピードの高速化を図ることができる照明切換装置を提供できる。 The present invention can provide an illumination switching device capable of increasing the switching speed between total reflection fluorescence observation and normal fluorescence observation.

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。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は照明切換装置を顕微鏡に適用した構成図である。２台の第１と第２のレーザ発振器１、２が設けられている。第１と第２のレーザ発振器１、２の出力端には、それぞれ第１と第２のシャッタ機構３、４が設けられている。第１と第２のシャッタ機構３、４は、それぞれシャッタコントローラ７によって開閉制御される。第１と第２のシャッタ機構３、４の各出力端には、それぞれ第１と第２の光ファイバ５、６が接続されている。   FIG. 1 is a configuration diagram in which the illumination switching device is applied to a microscope. Two first and second laser oscillators 1 and 2 are provided. First and second shutter mechanisms 3 and 4 are provided at output ends of the first and second laser oscillators 1 and 2, respectively. The first and second shutter mechanisms 3 and 4 are controlled to be opened and closed by a shutter controller 7, respectively. First and second optical fibers 5 and 6 are connected to output ends of the first and second shutter mechanisms 3 and 4, respectively.

第１と第２のシャッタ機構３、４は、例えば機械的な構造を有する。図２は第１と第２のシャッタ機構３、４の構成例を示す。シャッタ回転軸３００に例えば２枚の羽根３０１、３０２が矢印Ａ、Ｂ方向にそれぞれ回転可能に設けられている。各羽根３０１、３０２は、例えば各内側に各凹部３０３、３０４を有する半球状に形成されている。各羽根３０１、３０２の一端部側にシャッタ回転軸３００が設けられている。第１と第２のシャッタ機構３、４は、各羽根３０１、３０２を開放した状態で、各羽根３０１、３０２の間に第１、第２のレーザ発振器１、２から出力される第１、第２のレーザビームの光軸Ｘ１、Ｘ２が通過するように配置される。第１と第２のシャッタ機構３、４は、例えば液晶シャッタ、ＡＯＴＦ等を用いた電気的なシャッタを用いてもよい。 The first and second shutter mechanisms 3 and 4 have, for example, a mechanical structure. FIG. 2 shows a configuration example of the first and second shutter mechanisms 3 and 4. For example, two blades 301 and 302 are provided on the shutter rotation shaft 300 so as to be rotatable in the directions of arrows A and B, respectively. Each blade 301, 302 is formed in a hemispherical shape having, for example, each recess 303, 304 on each inner side. A shutter rotation shaft 300 is provided on one end side of each blade 301, 302. The first and second shutter mechanisms 3 and 4 have first and second laser oscillators 1 and 2 output from the first and second laser oscillators 1 and 2 between the blades 301 and 302 with the blades 301 and 302 opened. optical axis X 1, X 2 of the second laser beam is arranged to pass. The first and second shutter mechanisms 3 and 4 may be electrical shutters using, for example, a liquid crystal shutter or AOTF.

シャッタコントローラ７は、全反射蛍光観察のモードと通常の蛍光観察のモードとを切り換え制御する。シャッタコントローラ７は、例えば全反射蛍光観察モードのときに第２のシャッタ機構４を開放すると共に第１のシャッタ機構３を閉じる。シャッタコントローラ７は、通常の蛍光観察モードのときに第２のシャッタ機構４を閉じると共に第１のシャッタ機構３を開放する。シャッタコントローラ７は、全反射蛍光観察モードと通常の蛍光観察モードとを交互に高速切換、例えば１００分の１秒オーダで高速切換する高速切換モードを有する。   The shutter controller 7 controls to switch between a total reflection fluorescence observation mode and a normal fluorescence observation mode. For example, the shutter controller 7 opens the second shutter mechanism 4 and closes the first shutter mechanism 3 in the total reflection fluorescence observation mode. The shutter controller 7 closes the second shutter mechanism 4 and opens the first shutter mechanism 3 in the normal fluorescence observation mode. The shutter controller 7 has a high-speed switching mode in which the total reflection fluorescence observation mode and the normal fluorescence observation mode are alternately switched at a high speed, for example, at a high speed on the order of 1/100 second.

第１と第２の光ファイバ５、６の各端部には、それぞれ第１と第２のレーザ出射部８、９が設けられている。第１の光ファイバ５及び第１のレーザ出射部８は、第１の光伝送部を構成する。第２の光ファイバ６、第２のレーザ出射部９及び後述する全反射マイクロプリズム１６は、第２の光伝送部を構成する。   First and second laser emitting portions 8 and 9 are provided at the ends of the first and second optical fibers 5 and 6, respectively. The first optical fiber 5 and the first laser emitting unit 8 constitute a first optical transmission unit. The second optical fiber 6, the second laser emitting unit 9, and the total reflection microprism 16 described later constitute a second optical transmission unit.

第１と第２のレーザ出射部８、９から出射される第１と第２のレーザビームは、照明光学系１０に入射される。照明光学系１０は、第１と第２のレーザ出射部８、９から出射された第１と第２のレーザビームを顕微鏡の観察光路に導く。顕微鏡は、観察光路の光軸Ｏ上に対物レンズ１１を設ける。   The first and second laser beams emitted from the first and second laser emitting units 8 and 9 are incident on the illumination optical system 10. The illumination optical system 10 guides the first and second laser beams emitted from the first and second laser emitting units 8 and 9 to the observation optical path of the microscope. In the microscope, the objective lens 11 is provided on the optical axis O of the observation optical path.

照明光学系１０は、光軸Ｏ’上にコリメートレンズ１２、視野絞り１３及び集光レンズ１４を配置してなる。コリメートレンズ１２は、第１と第２のレーザ出射部８、９から出射された各レーザビーム（拡散光線）を平行光線に整形する。コリメートレンズ１２は、いわゆる凸パワーを有する。集光レンズ１４は、平行光線に整形されたレーザビームを収束光線に整形する。集光レンズ１４は、いわゆる凸パワーを有する。   The illumination optical system 10 includes a collimating lens 12, a field stop 13, and a condenser lens 14 arranged on an optical axis O '. The collimating lens 12 shapes each laser beam (diffused beam) emitted from the first and second laser emitting units 8 and 9 into a parallel beam. The collimating lens 12 has a so-called convex power. The condenser lens 14 shapes the laser beam shaped into a parallel light beam into a convergent light beam. The condenser lens 14 has a so-called convex power.

コリメートレンズ１２と視野絞り１３との間の距離は、コリメートレンズ１２の焦点距離ｆ１と一致する。視野絞り１３と集光レンズ１４との間の距離は、集光レンズ１４の焦点距離ｆ２と一致する。これにより、照明光学系１０は、テレセントリック光学系の構成を有する。 The distance between the collimating lens 12 and the field stop 13 matches the focal length f 1 of the collimating lens 12. The distance between the field stop 13 and the condensing lens 14 coincides with the focal length f 2 of the condensing lens 14. Thereby, the illumination optical system 10 has a configuration of a telecentric optical system.

照明光路の光軸Ｏ’は、観察光路の光軸Ｏと交わる。光軸Ｏ’と光軸Ｏとの交点上にダイクロイックミラー１５が設けられている。カバーガラス１００が対物レンズ１１上でかつ光軸Ｏ上にセットされる。標本１０２がカバーガラス１００上に載せられる。   The optical axis O ′ of the illumination optical path intersects with the optical axis O of the observation optical path. A dichroic mirror 15 is provided on the intersection of the optical axis O ′ and the optical axis O. The cover glass 100 is set on the objective lens 11 and on the optical axis O. A specimen 102 is placed on the cover glass 100.

第１のレーザ出射部８は、レーザ出射方向を照明光路の光軸Ｏ’上に一致させて設けられている。第１のレーザ出射部８は、第１のレーザビーム（以下、照明光線Ｑａと称する）を照明光路の光軸Ｏ’と一致する方向に出射する。   The first laser emission unit 8 is provided with the laser emission direction aligned with the optical axis O ′ of the illumination optical path. The first laser emitting unit 8 emits a first laser beam (hereinafter referred to as illumination beam Qa) in a direction that coincides with the optical axis O ′ of the illumination optical path.

このような第１のレーザ出射部８の配置位置であれば、第１のレーザ出射部８から出射された照明光線Ｑａは、照明光学系１０を伝送し、ダイクロイックミラー１５で折返されて観察光路の光軸Ｏ上を伝送し、対物レンズ１１に入射し、標本１０２を通常の蛍光観察照明（落射照明）で照明する。   In such an arrangement position of the first laser emitting unit 8, the illumination light beam Qa emitted from the first laser emitting unit 8 is transmitted through the illumination optical system 10, and is turned back by the dichroic mirror 15 to be an observation optical path. Is transmitted on the optical axis O of the light source, enters the objective lens 11, and illuminates the specimen 102 with normal fluorescence observation illumination (epi-illumination).

一方、第２のレーザ出射部９は、レーザ出射方向を照明光路の光軸Ｏ’に対して垂直方向に一致させて設けられている。第２のレーザ出射部９は、第２のレーザビーム（以下、照明光線Ｑｂと称する）を照明光路の光軸Ｏ’に対して垂直方向に出射する。   On the other hand, the second laser emission unit 9 is provided with the laser emission direction aligned with the direction perpendicular to the optical axis O ′ of the illumination optical path. The second laser emitting unit 9 emits a second laser beam (hereinafter referred to as illumination beam Qb) in a direction perpendicular to the optical axis O ′ of the illumination optical path.

全反射マイクロプリズム１６が第２のレーザ出射部９のレーザ出射方向上に設けられている。全反射マイクロプリズム１６は、照明光路の光軸Ｏ’から所定の距離だけずれて配置されている。全反射マイクロプリズム１６は、第２のレーザ出射部９から出射された照明光線Ｑｂを垂直方向に反射し、照明光路の光軸Ｏ’に対してずれた位置でかつ平行方向に進行させる。   The total reflection microprism 16 is provided on the laser emission direction of the second laser emission unit 9. The total reflection microprism 16 is arranged at a predetermined distance from the optical axis O ′ of the illumination optical path. The total reflection microprism 16 reflects the illumination light beam Qb emitted from the second laser emission unit 9 in the vertical direction and advances the light beam Qb in a parallel direction with a position shifted from the optical axis O ′ of the illumination light path.

具体的に、照明光線Ｑｂは、照明光路の光軸Ｏ’に対して例えば数ｍｍ程度ずれた位置で、かつ照明光路の光軸Ｏ’に対して平行に進行する。換言すれば、照明光線Ｑａと照明光線Ｑｂとの各光路の間隔は、例えば数ｍｍ程度となる。   Specifically, the illumination light beam Qb travels parallel to the optical axis O ′ of the illumination optical path at a position displaced by, for example, about several mm from the optical axis O ′ of the illumination optical path. In other words, the interval between the optical paths of the illumination light beam Qa and the illumination light beam Qb is, for example, about several mm.

このような全反射マイクロプリズム１６の配置位置であれば、全反射マイクロプリズム１６で反射した照明光線Ｑｂは、照明光学系１０を伝送し、ダイクロイックミラー１５で折返され、観察光路の光軸Ｏに対してずれた位置で平行に進行し、対物レンズ１１に入射することにより標本１０２を全反射蛍光観察照明（落射照明）で照明する。   At such an arrangement position of the total reflection microprism 16, the illumination light beam Qb reflected by the total reflection microprism 16 is transmitted through the illumination optical system 10, is turned back by the dichroic mirror 15, and is aligned with the optical axis O of the observation optical path. On the other hand, the sample 102 travels in parallel and enters the objective lens 11 to illuminate the specimen 102 with total reflection fluorescence observation illumination (epi-illumination).

対物レンズ１１からの照明光線Ｑｂの出射角度は、対物レンズ１１に入射する照明光線Ｑｂの光軸Ｏからのずれ量によって一義的に定まる。対物レンズ１１から出射される照明光線Ｑｂの出射角度は、直接的に全反射マイクロプリズム１６での第２のレーザビームの折り返し位置に依存する。   The emission angle of the illumination light beam Qb from the objective lens 11 is uniquely determined by the amount of deviation of the illumination light beam Qb incident on the objective lens 11 from the optical axis O. The emission angle of the illumination light beam Qb emitted from the objective lens 11 directly depends on the folding position of the second laser beam at the total reflection microprism 16.

すなわち、全反射マイクロプリズム１６は、カバーガラス１００に入射する照明光線Ｑｂの入射角を全反射の臨界角よりも大きくする位置に設置される。全反射マイクロプリズム１６は、第１のレーザ出射部８から出射される照明光線Ｑａの光束中に照明光線Ｑｂを進入させない位置に設置される。   That is, the total reflection microprism 16 is installed at a position where the incident angle of the illumination beam Qb incident on the cover glass 100 is larger than the critical angle of total reflection. The total reflection microprism 16 is installed at a position where the illumination light beam Qb does not enter the light beam of the illumination light beam Qa emitted from the first laser emitting unit 8.

図３は全反射の条件を示す摸式図である。例えば、オイル又はガラスの屈折率ｎＯは、１．５２である。水の屈折率ｎＷは、１．３３である。レーザビームの入射角をθすると、
sinθ＞１．３３／１．５２
の条件の入射角θのときに、レーザビームは、オイル又はガラスと水との境界で全反射する。 FIG. 3 is a schematic diagram showing conditions for total reflection. For example, the refractive index n O of oil or glass is 1.52. Refractive index n W of water is 1.33. When the incident angle of the laser beam is θ,
sinθ> 1.33 / 1.52
The laser beam is totally reflected at the boundary between oil or glass and water when the incident angle θ is.

対物レンズ１１の開口率ＮＡは、
ＮＡ＝（オイル又はガラスの屈折率ｎＯ）×sinθ
の関係を持つ。従って、対物レンズ１１の開口率ＮＡが水の屈折率ｎＷ（＝１．３３）よりも大きいときにレーザビームは、全反射する。 The numerical aperture NA of the objective lens 11 is
NA = (refractive index n O of oil or glass) × sin θ
Have a relationship. Therefore, the laser beam is totally reflected when the numerical aperture NA of the objective lens 11 is larger than the refractive index n W of water (= 1.33).

例えば、倍率６０倍の対物レンズ１１を用いた場合、対物レンズ１１の焦点距離ｆは、
ｆ＝（１８０ｍｍ／６０）＝３ｍｍ
である。ここで、１８０ｍｍは、対物レンズ１１を通った観察光を収束光に変換して結像させる結像レンズの焦点距離であり、顕微鏡の光学構成によって定まる距離である。 For example, when the objective lens 11 with a magnification of 60 times is used, the focal length f of the objective lens 11 is
f = (180mm / 60) = 3mm
It is. Here, 180 mm is a focal length of an imaging lens that forms an image by converting observation light that has passed through the objective lens 11 into convergent light, and is a distance determined by the optical configuration of the microscope.

レーザビームが全反射するための対物レンズ１１の瞳位置における光軸中心からのレーザビームの入射位置までの距離ｘ２は、
ｘ１＝３ｍｍ（対物レンズ１１の焦点距離）×１．３３（水の屈折率ｎＷ）＝３．９９
となる。 Distance x 2 to the entrance position of the laser beam from the optical axis at the pupil position of the objective lens 11 for the laser beam is totally reflected,
x 1 = 3 mm (focal length of the objective lens 11) × 1.33 (water refractive index n W ) = 3.99
It becomes.

対物レンズ１１の瞳径ｘ２は、
ｘ２＝３ｍｍ（対物レンズ１１の焦点距離）×１．４５（対物レンズ１１の開口率ＮＡ）
＝４．３５
となる。 Pupil diameter x 2 of the objective lens 11,
x 2 = 3 mm (focal length of the objective lens 11) × 1.45 (aperture ratio NA of the objective lens 11)
= 4.35
It becomes.

従って、レーザビームが全反射するレーザ入射範囲は、入射径ｘ１〜瞳径ｘ２の範囲となる。しかるに、全反射マイクロプリズム１６は、入射径ｘ１〜瞳径ｘ２の範囲にレーザビームを入射させる位置に設けられる。全反射マイクロプリズム１６の配置位置は、照明光学系１０の投影倍率に応じて変更される。 Therefore, the laser incident range in which the laser beam is totally reflected is a range from the incident diameter x 1 to the pupil diameter x 2 . However, the total reflection microprism 16 is provided at a position where the laser beam is incident in the range of the incident diameter x 1 to the pupil diameter x 2 . The arrangement position of the total reflection microprism 16 is changed according to the projection magnification of the illumination optical system 10.

次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。   Next, the operation of the apparatus configured as described above will be described.

先ず、シャッタコントローラ７は、通常の蛍光観察モードにおいて、第２のシャッタ機構４を閉じると共に第１のシャッタ機構３を開く。第１のシャッタ機構３が開いた状態で、第１のレーザ発振器１は、第１のレーザビームを出力する。第１のレーザビームは、第１のシャッタ機構３を通って第１の光ファイバ５に入射する。第１のレーザビームは、第１の光ファイバ５を伝送して第１のレーザ出射部８に至る。   First, the shutter controller 7 closes the second shutter mechanism 4 and opens the first shutter mechanism 3 in the normal fluorescence observation mode. With the first shutter mechanism 3 open, the first laser oscillator 1 outputs the first laser beam. The first laser beam is incident on the first optical fiber 5 through the first shutter mechanism 3. The first laser beam is transmitted through the first optical fiber 5 and reaches the first laser emitting unit 8.

第１のレーザ出射部８から出射された照明光線Ｑａは、拡散光線になる。拡散光線になった照明光線Ｑａは、コリメートレンズ１２を通ることで平行光線になる。平行光線になった照明光線Ｑａは、視野絞り１３を通過し、集光レンズ１４を通ることにより収束光線になる。収束光線になった照明光線Ｑａは、ダイクロイックミラー１５で折返され、対物レンズ１１の後ろ側焦点位置で集光される。集光された照明光線Ｑａは、対物レンズ１１から平行光線として出射される。対物レンズ１１から出射された照明光線Ｑａは、カバーガラス１００に入射する。   The illumination light beam Qa emitted from the first laser emitting unit 8 becomes a diffused light beam. The illumination light beam Qa that has become a diffused light beam passes through the collimator lens 12 and becomes a parallel light beam. The illumination light beam Qa that has become a parallel light beam passes through the field stop 13 and passes through the condenser lens 14 to become a convergent light beam. The illumination light beam Qa that has become a convergent light beam is folded back by the dichroic mirror 15 and collected at the back focal position of the objective lens 11. The condensed illumination light beam Qa is emitted from the objective lens 11 as a parallel light beam. The illumination light beam Qa emitted from the objective lens 11 enters the cover glass 100.

このとき照明光線Ｑａは、照明光路の光軸Ｏ’上及び観察光路の光軸Ｏ上を通ってカバーガラス１００に入射するので、標本１０２を通常の蛍光観察の励起光として照明する。   At this time, the illumination light beam Qa enters the cover glass 100 through the optical axis O ′ of the illumination optical path and the optical axis O of the observation optical path, so that the specimen 102 is illuminated as excitation light for normal fluorescence observation.

一方、シャッタコントローラ７は、全反射蛍光観察モードにおいて、第２のシャッタ機構４を開放すると共に第１のシャッタ機構３を閉じる。第２のシャッタ機構４が開いた状態で、第２のレーザ発振器２は、第２のレーザビームを出力する。第２のレーザビームは、第２のシャッタ機構４を通って第２の光ファイバ６に入射する。第２のレーザビームは、第２の光ファイバ６を伝送して第２のレーザ出射部９に至る。第２のレーザ出射部９から出射された照明光線Ｑｂは、拡散光線になる。   On the other hand, the shutter controller 7 opens the second shutter mechanism 4 and closes the first shutter mechanism 3 in the total reflection fluorescence observation mode. In a state where the second shutter mechanism 4 is opened, the second laser oscillator 2 outputs a second laser beam. The second laser beam is incident on the second optical fiber 6 through the second shutter mechanism 4. The second laser beam is transmitted through the second optical fiber 6 and reaches the second laser emitting unit 9. The illumination light beam Qb emitted from the second laser emission unit 9 becomes a diffused light beam.

拡散光線になった照明光線Ｑｂは、全反射マイクロプリズム１６によって照明光路の光軸Ｏ’から所定の距離だけずらされた光路で、かつ照明光路の光軸Ｏ’に対して平行方向に折り返される。   The illumination light beam Qb which has become a diffused light beam is folded back in a direction parallel to the optical axis O ′ of the illumination light path, with an optical path shifted by a predetermined distance from the optical axis O ′ of the illumination light path by the total reflection microprism 16. .

照明光線Ｑｂは、コリメートレンズ１２を通ることで所定の傾きを持った平行光線になる。平行光線になった照明光線Ｑｂは、視野絞り１３を通過し、集光レンズ１４を通ることにより照明光路の光軸Ｏ’上からずれた状態で、かつ光軸Ｏ’に対して平行方向に進行する収束光線になる。収束光線になった照明光線Ｑｂは、ダイクロイックミラー１５で折返され、対物レンズ１１の後ろ側焦点位置で集光される。集光された照明光線Ｑｂは、対物レンズ１１から所定の傾きを持った平行光線として出射される。対物レンズ１１から出射された照明光線Ｑｂは、カバーガラス１００に入射する。   The illumination light beam Qb passes through the collimating lens 12 and becomes a parallel light beam having a predetermined inclination. The illuminating light beam Qb that has become a parallel light beam passes through the field stop 13, passes through the condenser lens 14, and is shifted from the optical axis O 'of the illumination optical path and in a direction parallel to the optical axis O'. It becomes a converging ray that travels. The illumination light beam Qb that has become a convergent light beam is folded back by the dichroic mirror 15 and collected at the back focal position of the objective lens 11. The condensed illumination light beam Qb is emitted from the objective lens 11 as a parallel light beam having a predetermined inclination. The illumination light beam Qb emitted from the objective lens 11 enters the cover glass 100.

ここで、全反射マイクロプリズム１６での折り返し位置は、カバーガラス１００に入射される際の傾きを全反射の臨界角よりも大きくなるように設定されている。これにより、全反射マイクロプリズム１６で反射する照明光線Ｑｂは、全反射蛍光観察照明のための励起光になる。   Here, the folding position of the total reflection microprism 16 is set so that the inclination when entering the cover glass 100 is larger than the critical angle of total reflection. As a result, the illumination light beam Qb reflected by the total reflection microprism 16 becomes excitation light for total reflection fluorescence observation illumination.

すなわち、照明光線Ｑｂは、カバーガラス１００に対して全反射の臨界角よりも大きい入射角で入射する。これにより、標本１０２側に数１００ｎｍ以下の僅かな領域に浸み出すエバネッセント光１０３が発生する。エバネッセント光１０３により蛍光物質が励起される。この結果、カバーガラス１００近傍の僅かな領域の蛍光だけが観察される。   That is, the illumination light beam Qb is incident on the cover glass 100 at an incident angle larger than the critical angle of total reflection. As a result, evanescent light 103 that oozes into a small region of several hundred nm or less on the specimen 102 side is generated. The fluorescent material is excited by the evanescent light 103. As a result, only a small area of fluorescence near the cover glass 100 is observed.

シャッタコントローラ７は、高速切換モードにおいて、全反射蛍光観察モードと通常の蛍光観察モードとを例えば１００分の１秒オーダで交互に高速に切換える。すなわち、第１と第２のシャッタ機構３、４は、それぞれ第１と第２のレーザ発振器１、２の各出力端に設けられている。第１と第２のレーザ発振器１、２の各出力端における第１と第２のレーザビームの各ビーム径は小さい。これにより、第１と第２のレーザビームをそれぞれ遮光する面積は狭くなる。従って、第１又は第２のレーザビームを遮光するスピードを例えば１００分の１秒オーダで高速化することが可能である。この結果、カバーガラス１００に載置された標本１０２に対する通常の蛍光観察と全反射蛍光観察とが高速に切り換わる。   In the high-speed switching mode, the shutter controller 7 switches the total reflection fluorescence observation mode and the normal fluorescence observation mode alternately at high speed, for example, on the order of 1/100 second. That is, the first and second shutter mechanisms 3 and 4 are provided at the output ends of the first and second laser oscillators 1 and 2, respectively. The beam diameters of the first and second laser beams at the output ends of the first and second laser oscillators 1 and 2 are small. As a result, the areas for shielding the first and second laser beams are reduced. Accordingly, it is possible to increase the speed at which the first or second laser beam is shielded, for example, on the order of 1/100 second. As a result, normal fluorescence observation and total reflection fluorescence observation on the specimen 102 placed on the cover glass 100 are switched at high speed.

このように上記第１の実施の形態によれば、各レーザ発振器１、２の各出力端に第１と第２のシャッタ機構３、４を設けて高速に切り換え、カバーガラス１００への入射光の傾きを全反射の臨界角よりも大きくする位置に全反射マイクロプリズム１６を配置し、第１のレーザ出射部８から出射された照明光線Ｑａを照明光路の光軸Ｏ上に入射させる。これにより、標本１０２に対する通常の蛍光観察と全反射蛍光観察とを高速、例えば１００分の１秒オーダの高速で切り換えることができる。   As described above, according to the first embodiment, the first and second shutter mechanisms 3 and 4 are provided at the output ends of the laser oscillators 1 and 2 to switch at high speed, and the incident light to the cover glass 100 is obtained. The total reflection microprism 16 is disposed at a position that makes the inclination of the angle greater than the critical angle of total reflection, and the illumination light beam Qa emitted from the first laser emission unit 8 is incident on the optical axis O of the illumination optical path. As a result, normal fluorescence observation and total reflection fluorescence observation on the specimen 102 can be switched at a high speed, for example, on the order of 1/100 second.

第１と第２のシャッタ機構３、４の位置での各レーザビームは、第１と第２のレーザ発振器１、２から出力された第１と第２のレーザビームを整形等せずにそのままの状態で入射する。第１と第２のレーザビームの径は、例えば１ｍｍ程度に小さい。従って、第１と第２のシャッタ機構３、４は、それぞれシャッタ開口を小さくできる。この結果、第１と第２のシャッタ機構３、４は、各開閉スピードを高速にすることを可能とする。   The laser beams at the positions of the first and second shutter mechanisms 3 and 4 are left as they are without shaping the first and second laser beams output from the first and second laser oscillators 1 and 2, respectively. Incident in the state. The diameters of the first and second laser beams are as small as about 1 mm, for example. Therefore, each of the first and second shutter mechanisms 3 and 4 can reduce the shutter opening. As a result, the first and second shutter mechanisms 3 and 4 can increase the opening / closing speed.

通常の蛍光観察と全反射蛍光観察とに使用する各照明光線Ｑａ、Ｑｂは、それぞれ別々の光路を通るので、照明光学系１０内において互いに完全に独立している。これによっても照明光線Ｑａと照明光線Ｑｂとは、高速に切り換える可能である。   Since the illumination light beams Qa and Qb used for normal fluorescence observation and total reflection fluorescence observation pass through different optical paths, they are completely independent from each other in the illumination optical system 10. Also by this, the illumination light beam Qa and the illumination light beam Qb can be switched at high speed.

従って、本発明装置は、各照明光線Ｑａ、Ｑｂを切り換えるだけなので、従来のミラーを移動させる方式とは相違する。本発明装置は、通常の蛍光観察と全反射蛍光観察とを高速に切り換えても、切り換える前の通常の蛍光観察像と全反射蛍光観察像とをそれぞれ正確に再現できる。   Therefore, the apparatus of the present invention is different from the conventional method of moving the mirror because it only switches the illumination beams Qa and Qb. The apparatus of the present invention can accurately reproduce the normal fluorescence observation image and the total reflection fluorescence observation image before switching even when switching between normal fluorescence observation and total reflection fluorescence observation at high speed.

全反射マイクロプリズム１６を照明光路の光軸Ｏ’から所定の距離だけずらして配置するので、全反射マイクロプリズム１６の位置位置を照明光路の光軸Ｏ’に近接できる。これにより、通常の蛍光観察で用いる照明光線Ｑａと全反射蛍光観察で用いる照明光線Ｑｂとの各光路の間隔を例えば数ｍｍ程度に狭くできる。なお、第１と第２のレーザ出射部８、９は、それぞれ第１と第２の光ファイバ５、６の端面に機械的なコネクタ部を構成するため径がφ５〜１０ｍｍ程度必要であり、ただ単に並列に並べただけでは、照明光線Ｑａと照明光線Ｑｂとの間隔を数ｍｍ程度に狭くできない。   Since the total reflection microprism 16 is disposed with a predetermined distance from the optical axis O ′ of the illumination optical path, the position of the total reflection microprism 16 can be close to the optical axis O ′ of the illumination optical path. Thereby, the space | interval of each optical path of the illumination light beam Qa used by normal fluorescence observation and the illumination light beam Qb used by total reflection fluorescence observation can be narrowed, for example to about several mm. The first and second laser emitting portions 8 and 9 are required to have a diameter of about 5 to 10 mm in order to form mechanical connector portions on the end faces of the first and second optical fibers 5 and 6, respectively. The interval between the illumination light beam Qa and the illumination light beam Qb cannot be reduced to about several millimeters simply by arranging them in parallel.

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、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。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図４は照明切換装置を顕微鏡に適用した構成図である。第１のレーザ出射部８は、レーザ出射方向を照明光路の光軸Ｏ’に対して垂直方向に設定している。これにより、第１のレーザ出射部８は、照明光路の光軸Ｏ’に対して垂直方向に照明光線Ｑａを出射する。   FIG. 4 is a configuration diagram in which the illumination switching device is applied to a microscope. The first laser emission unit 8 sets the laser emission direction in a direction perpendicular to the optical axis O ′ of the illumination optical path. Thereby, the first laser emitting unit 8 emits the illumination light beam Qa in the direction perpendicular to the optical axis O ′ of the illumination optical path.

全反射マイクロプリズム１６が第１のレーザ出射部８のレーザ出射方向上に設けられている。全反射マイクロプリズム１６は、照明光路の光軸Ｏ上に配置され、第１のレーザ出射部８から出射された照明光線Ｑａを照明光路の光軸Ｏ’上に反射する。   The total reflection microprism 16 is provided on the laser emission direction of the first laser emission unit 8. The total reflection microprism 16 is disposed on the optical axis O of the illumination optical path, and reflects the illumination light beam Qa emitted from the first laser emitting unit 8 onto the optical axis O ′ of the illumination optical path.

全反射マイクロプリズム１６の配置位置であれば、第１のレーザ出射部８から出射された照明光線Ｑａは、照明光学系１０を伝送し、ダイクロイックミラー１５で反射され、観察光路の光軸Ｏ上を進行して対物レンズ１１に入射し、標本１０２を通常の蛍光観察照明で照明する。   If the total reflection microprism 16 is disposed, the illumination light beam Qa emitted from the first laser emission unit 8 is transmitted through the illumination optical system 10, reflected by the dichroic mirror 15, and on the optical axis O of the observation optical path. To enter the objective lens 11 and illuminate the specimen 102 with normal fluorescence observation illumination.

第２のレーザ出射部９は、レーザ出射方向を照明光路の光軸Ｏ’上から所定距離だけずれた位置に設けられている。第２のレーザ出射部９は、照明光路の光軸Ｏ’に対して平行方向に照明光線Ｑｂを出射する。   The second laser emission unit 9 is provided at a position where the laser emission direction is shifted by a predetermined distance from the optical axis O ′ of the illumination optical path. The second laser emitting unit 9 emits an illumination beam Qb in a direction parallel to the optical axis O ′ of the illumination optical path.

第２のレーザ出射部９の配置位置であれば、第２のレーザ出射部９から出射された照明光線Ｑｂは、照明光学系１０を伝送し、ダイクロイックミラー１５で反射される。これにより、照明光線Ｑｂは、観察光路の光軸Ｏ’に対してずれた位置で、かつ平行に進行して対物レンズ１１に入射し、標本１０２を全反射蛍光観察照明で照明する。   If it is the arrangement position of the second laser emitting unit 9, the illumination light beam Qb emitted from the second laser emitting unit 9 is transmitted through the illumination optical system 10 and reflected by the dichroic mirror 15. As a result, the illumination light beam Qb travels in parallel with the optical axis O ′ of the observation optical path and enters the objective lens 11 to illuminate the specimen 102 with the total reflection fluorescence observation illumination.

このように上記第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態における第１と第２のレーザ出射部８、９の位置関係を逆転する。すなわち、第１のレーザ出射部８から出射された照明光線Ｑａを全反射マイクロプリズム１６により反射して光軸Ｏ’上に進行させる。第２のレーザ出射部９を照明光路の光軸Ｏ’に対して所定距離だけずらして配置し、照明光線Ｑｂを照明光路の光軸Ｏ’に対してずれた位置でかつ平行に進行させる。このような構成の上記第２の実施の形態でも、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。   Thus, according to the second embodiment, the positional relationship between the first and second laser emitting units 8 and 9 in the first embodiment is reversed. That is, the illumination light beam Qa emitted from the first laser emitting unit 8 is reflected by the total reflection microprism 16 and travels on the optical axis O ′. The second laser emitting unit 9 is arranged so as to be shifted by a predetermined distance with respect to the optical axis O ′ of the illumination optical path, and the illumination light beam Qb is advanced in parallel at a position shifted from the optical axis O ′ of the illumination optical path. Even in the second embodiment having such a configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

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。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図５は照明切換装置を顕微鏡に適用した構成図である。マイクロプリズム１６は、固定した状態にある。第２のレーザ出射部９は、照明光路の光軸Ｏ’の軸方向（矢印Ａ方向）に移動可能である。   FIG. 5 is a configuration diagram in which the illumination switching device is applied to a microscope. The microprism 16 is in a fixed state. The second laser emitting section 9 is movable in the axial direction (arrow A direction) of the optical axis O ′ of the illumination optical path.

第２のレーザ出射部９をマイクロプリズム１６に対して移動可能にすれば、照明光線Ｑｂの光軸Ｏ’に対するずれ量を調整することができる。この調整により全反射蛍光観察における照明光線Ｑｂのカバーガラス１００への入射角度が調整できる。   If the second laser emitting unit 9 is movable with respect to the microprism 16, the amount of deviation of the illumination light beam Qb from the optical axis O 'can be adjusted. By this adjustment, the incident angle of the illumination light beam Qb on the cover glass 100 in the total reflection fluorescence observation can be adjusted.

なお、第２のレーザ出射部９を照明光路の光軸Ｏ’の軸方向（矢印Ｃイ方向）に移動可能にするに限らず、第２のレーザ出射部９とマイクロプリズム１６とを一体的に照明光路の光軸Ｏ’の軸方向に対して直交する方向に移動可能にしてもよい。   The second laser emitting unit 9 is not limited to be movable in the axial direction of the optical axis O ′ of the illumination optical path (the direction of arrow C), but the second laser emitting unit 9 and the microprism 16 are integrated. Further, it may be movable in a direction orthogonal to the axial direction of the optical axis O ′ of the illumination optical path.

カバーガラス１００への入射角度の調整は、図６に示すように第１のレーザ出射部８のレーザ出射光路上に全反射マイクロプリズム１６を配置して照明光線Ｑａを光軸Ｏ’上に反射する。第２のレーザ出射部９は、照明光路の光軸Ｏ’に対して所定距離だけずらして配置する。この配置状態で、第２のレーザ出射部９を照明光路の光軸Ｏ’に対して垂直方向（矢印Ｄ方向）に移動可能にしてもよい。   As shown in FIG. 6, the incident angle to the cover glass 100 is adjusted by disposing the total reflection microprism 16 on the laser emission optical path of the first laser emission unit 8 to reflect the illumination beam Qa on the optical axis O ′. To do. The second laser emitting unit 9 is arranged so as to be shifted by a predetermined distance with respect to the optical axis O ′ of the illumination optical path. In this arrangement state, the second laser emission unit 9 may be movable in the direction perpendicular to the optical axis O ′ of the illumination optical path (in the direction of arrow D).

このような調整でも、全反射蛍光観察における照明光線Ｑｂのカバーガラス１００への入射角度を調整することができる。   Even with such adjustment, the incident angle of the illumination light beam Qb on the cover glass 100 in the total reflection fluorescence observation can be adjusted.

次に、本発明の第４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。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図７は照明切換装置を顕微鏡に適用した構成図である。レーザ発振器１が１台設けられている。ビームスプリッタ２０がレーザ発振器１のレーザ出力端に設けられる。ビームスプリッタ２０は、レーザ発振器１から出力されたレーザビームを２方向に分岐する。   FIG. 7 is a configuration diagram in which the illumination switching device is applied to a microscope. One laser oscillator 1 is provided. A beam splitter 20 is provided at the laser output end of the laser oscillator 1. The beam splitter 20 branches the laser beam output from the laser oscillator 1 in two directions.

第１と第２のシャッタ機構３、４がそれぞれビームスプリッタ２０の各レーザ分岐方向の各出力端部に設けられている。第１のシャッタ機構３のレーザを出射する一方の端部に第１の光ファイバ５が接続されている。第２のシャッタ機構４のレーザを出射する他方の端部に第２の光ファイバ６が接続されている。   The first and second shutter mechanisms 3 and 4 are provided at the output ends of the beam splitter 20 in the respective laser branch directions. The first optical fiber 5 is connected to one end of the first shutter mechanism 3 that emits the laser. A second optical fiber 6 is connected to the other end of the second shutter mechanism 4 that emits the laser.

このような構成であれば、レーザ発振器１からレーザビームが出力される。レーザビームは、ビームスプリッタ２０により２方向に分岐される。分岐された一方のレーザビームは、第１のシャッタ機構３に送られる。他方のレーザビームは、第２のシャッタ機構４に送られる。   With such a configuration, a laser beam is output from the laser oscillator 1. The laser beam is branched in two directions by the beam splitter 20. One of the branched laser beams is sent to the first shutter mechanism 3. The other laser beam is sent to the second shutter mechanism 4.

この状態で、シャッタコントローラ７は、通常の蛍光観察モード、全反射蛍光観察モード又は高速切換モードにより第１と第２のシャッタ機構３、４をそれぞれ開閉制御する。通常の蛍光観察モード、全反射蛍光観察モード又は高速切換モードにおける各動作は、上記第１の実施の形態と同様である。   In this state, the shutter controller 7 controls opening and closing of the first and second shutter mechanisms 3 and 4 in the normal fluorescence observation mode, the total reflection fluorescence observation mode, or the high-speed switching mode, respectively. Each operation in the normal fluorescence observation mode, total reflection fluorescence observation mode, or high-speed switching mode is the same as that in the first embodiment.

このように上記第４の実施の形態によれば、１台のレーザ発振器１から出力されたレーザビームをビームスプリッタ２０により２方向に分岐し、各レーザビームをそれぞれ第１と第２のシャッタ機構３、４によって切り換えるので、上記第１の実施の形態と同様に、標本１０２に対する通常の蛍光観察と全反射蛍光観察とを高速、例えば１００分の１秒オーダの高速で切り換えることができる。   As described above, according to the fourth embodiment, the laser beam output from one laser oscillator 1 is branched in two directions by the beam splitter 20, and each laser beam is divided into the first and second shutter mechanisms. Since switching is performed according to 3 and 4, the normal fluorescence observation and total reflection fluorescence observation on the specimen 102 can be switched at a high speed, for example, on the order of 1/100 second, as in the first embodiment.

なお、本発明は、上記第１乃至第４の実施の形態に限定されるものでなく、種々に変形することが可能である。   The present invention is not limited to the first to fourth embodiments, and can be variously modified.

例えば、第１乃至第４の実施の形態は、それぞれ図８又は図９に示すような各撮像光学系を備えることが可能である。図８は第１乃至第４の実施の形態における落射照明系の観察光路の光軸Ｏ上に撮像光学系３０を設けた構成図である。例えば、ビームスプリッタ３１が照明光路の光軸Ｏ’と観察光路の光軸Ｏとの交点上に設けられている。ビームスプリッタ３１は、上記第１乃至第４の実施の形態におけるダイクロイックミラー１５に代わるものである。ダイクロイックミラー１５は、各照明光線Ｑａ、Ｑｂを対物レンズ１１側に反射し、かつ対物レンズ１１からの標本像を撮像光学系３０側に透過する。   For example, each of the first to fourth embodiments can include each imaging optical system as shown in FIG. 8 or FIG. FIG. 8 is a configuration diagram in which the imaging optical system 30 is provided on the optical axis O of the observation optical path of the epi-illumination system in the first to fourth embodiments. For example, the beam splitter 31 is provided on the intersection of the optical axis O ′ of the illumination optical path and the optical axis O of the observation optical path. The beam splitter 31 is an alternative to the dichroic mirror 15 in the first to fourth embodiments. The dichroic mirror 15 reflects the illumination beams Qa and Qb to the objective lens 11 side, and transmits the sample image from the objective lens 11 to the imaging optical system 30 side.

観察光路の光軸Ｏ上にバリアフィルタ３２、結像レンズ３３及びＣＣＤカメラ３４が設けられている。ＣＣＤカメラ３４は、対物レンズ１１からビームスプリッタ３１、バリアフィルタ３２を通り、結像レンズ３３により結像された標本１０２の像を撮像する。   A barrier filter 32, an imaging lens 33, and a CCD camera 34 are provided on the optical axis O of the observation optical path. The CCD camera 34 picks up an image of the sample 102 formed by the imaging lens 33 through the beam splitter 31 and the barrier filter 32 from the objective lens 11.

標本１０２の像は、標本１０２に対して通常の蛍光観察照明、全反射蛍光観察照明、又は通常の蛍光観察照明と全反射蛍光観察照明とを高速に交互に切り換えられたときに得られる像である。   The image of the specimen 102 is an image obtained when the specimen 102 is switched to normal fluorescence observation illumination, total reflection fluorescence observation illumination, or normal fluorescence observation illumination and total reflection fluorescence observation illumination alternately at high speed. is there.

ＣＣＤカメラ３４は、通常の蛍光観察照明、全反射蛍光観察照明、又は通常の蛍光観察照明と全反射蛍光観察照明とを高速に交互に切り換えられたときに得られた標本１０２の像を撮像してその画像信号を出力する。   The CCD camera 34 captures an image of the specimen 102 obtained when normal fluorescence observation illumination, total reflection fluorescence observation illumination, or normal fluorescence observation illumination and total reflection fluorescence observation illumination are alternately switched at high speed. Output the image signal.

モニタ３５は、ＣＣＤカメラ３４から出力されたる画像信号を入力し、通常の蛍光観察照明、全反射蛍光観察照明、又は通常の蛍光観察照明と全反射蛍光観察照明とを高速に交互に切り換えられたときの像を表示する。   The monitor 35 receives the image signal output from the CCD camera 34, and can switch between normal fluorescence observation illumination, total reflection fluorescence observation illumination, or normal fluorescence observation illumination and total reflection fluorescence observation illumination alternately at high speed. The image of the time is displayed.

図９は第１乃至第４の実施の形態における透過照明系の観察光路の光軸Ｏ上に撮像光学系４０を設けた構成図である。対物レンズ１１は、照明側対物レンズ１１と称する。観察側対物レンズ４１が観察光路の光軸Ｏ上に設けられている。観察側対物レンズ４１は、カバーガラス１００を介して照明側対物レンズ１１に対向する。観察光路の光軸Ｏ上に吸収フィルタ４２、結像レンズ３３及びＣＣＤカメラ３４が設けられている。   FIG. 9 is a configuration diagram in which the imaging optical system 40 is provided on the optical axis O of the observation optical path of the transmission illumination system in the first to fourth embodiments. The objective lens 11 is referred to as an illumination side objective lens 11. An observation-side objective lens 41 is provided on the optical axis O of the observation optical path. The observation-side objective lens 41 is opposed to the illumination-side objective lens 11 through the cover glass 100. An absorption filter 42, an imaging lens 33, and a CCD camera 34 are provided on the optical axis O of the observation optical path.

ＣＣＤカメラ３４は、観察側対物レンズ４１から吸収フィルタ４２を透過し、結像レンズ３３により結像された標本１０２の透過像を撮像する。標本１０２は、照明側対物レンズ１１を通して通常の蛍光観察照明、全反射蛍光観察照明、又は通常の蛍光観察照明と全反射蛍光観察照明とを高速に交互に切り換えたときに得られる。   The CCD camera 34 passes through the absorption filter 42 from the observation-side objective lens 41 and captures a transmission image of the specimen 102 imaged by the imaging lens 33. The specimen 102 is obtained when normal fluorescence observation illumination, total reflection fluorescence observation illumination, or normal fluorescence observation illumination and total reflection fluorescence observation illumination are alternately switched at high speed through the illumination-side objective lens 11.

ＣＣＤカメラ３４は、標本１０２の透過像を撮像してその画像信号を出力する。モニタ３５は、ＣＣＤカメラ３４から出力されたる画像信号を入力し、通常の蛍光観察照明、全反射蛍光観察照明、又はこれら通常の蛍光観察照明と全反射蛍光観察照明とを高速に交互に切り換えられたときの像を表示する。   The CCD camera 34 captures a transmission image of the specimen 102 and outputs the image signal. The monitor 35 receives the image signal output from the CCD camera 34, and can switch between normal fluorescence observation illumination, total reflection fluorescence observation illumination, or these normal fluorescence observation illumination and total reflection fluorescence observation illumination alternately at high speed. The image is displayed.

第１乃至第３の実施の形態は、３台以上の複数のレーザ発振器を設けてよい。例えば１台のレーザ発振器から出力されたレーザビームは、照明光路の光軸Ｏ’上に入射させる。他の各レーザ発振器から出力された各レーザビームは、それぞれ照明光路の光軸Ｏ’に対して互いに異なるずれ量をもった各位置で、かつ光軸Ｏ’に対して平行方向に入射させる。   In the first to third embodiments, three or more laser oscillators may be provided. For example, a laser beam output from one laser oscillator is incident on the optical axis O ′ of the illumination optical path. Each laser beam output from each of the other laser oscillators is incident on each position having a different amount of deviation from the optical axis O ′ of the illumination optical path and in a direction parallel to the optical axis O ′.

各レーザ発振器１、２は、それぞれ互いに異なる波長の各レーザビームを出力してもよい。例えば、各レーザビームは、標本１０２の観察の目的に合った各波長を用いる。観察の目的に合った波長のレーザビームを標本１０２に照射することにより、通常の蛍光観察照明又は全反射蛍光観察照明により標本１０２の観察が可能になる。   The laser oscillators 1 and 2 may output laser beams having different wavelengths. For example, each laser beam uses a wavelength suitable for the purpose of observation of the specimen 102. By irradiating the specimen 102 with a laser beam having a wavelength suitable for the purpose of observation, the specimen 102 can be observed by normal fluorescence observation illumination or total reflection fluorescence observation illumination.

図７に示す１台のレーザ発振器１は、例えば多波長のレーザビームを出力するものに代えてもよい。図１０に示すレーザ発振器１を多波長のレーザビームを出力するものに代えれば、各光ファイバ５、６に各波長切換装置５０、５１がそれぞれ接続される。各波長切換装置５０、５１は、それぞれ複数の互いに異なる波長のフィルタを円周上に設けている。各波長切換装置５０、５１は、各軸５０ａ、５１ａを中心に回転し、観察に必要な波長のフィルタを各光路上にセットする。このように構成しても各照明光線Ｑａ、Ｑｂの波長をそれぞれ観察に必要な波長に選択できる。   The single laser oscillator 1 shown in FIG. 7 may be replaced with one that outputs a multi-wavelength laser beam, for example. If the laser oscillator 1 shown in FIG. 10 is replaced with one that outputs a multi-wavelength laser beam, the wavelength switching devices 50 and 51 are connected to the optical fibers 5 and 6, respectively. Each of the wavelength switching devices 50 and 51 is provided with a plurality of filters having different wavelengths on the circumference. Each wavelength switching device 50, 51 rotates around each axis 50a, 51a, and sets a filter having a wavelength necessary for observation on each optical path. Even if comprised in this way, the wavelength of each illumination light ray Qa and Qb can be selected as a wavelength required for observation, respectively.

各照明光線Ｑａ、Ｑｂを照明光路の光軸Ｏ’に入射するのに、レーザ出射部８、レーザ出射部９及び全反射マイクロプリズム１６を用いている。これに限らず、図１１に示す三角型のミラー５２を用いてもよい。   The laser emission part 8, the laser emission part 9, and the total reflection microprism 16 are used to make each illumination light beam Qa, Qb incident on the optical axis O 'of the illumination optical path. Not limited to this, a triangular mirror 52 shown in FIG. 11 may be used.

ミラー５２は、例えばレーザ出射部８から出射されたレーザビームを照明光路の光軸Ｏ’上に入射する。ミラー５２は、レーザ出射部９から出射されたレーザビームを照明光路の光軸Ｏ’に対してずれた位置でかつ平行方向に入射する。ミラー５２は、２つの反射面５２ａ、５２ｂを有する。   For example, the mirror 52 makes the laser beam emitted from the laser emitting unit 8 incident on the optical axis O ′ of the illumination optical path. The mirror 52 enters the laser beam emitted from the laser emitting unit 9 at a position shifted from the optical axis O ′ of the illumination optical path and in a parallel direction. The mirror 52 has two reflecting surfaces 52a and 52b.

各反射面５２ａ、５２ｂは、それぞれ全反射ミラーコーティングを施してある。各反射面５２ａ、５２ｂの成す角度θｍは、任意の角度、例えば第１と第２のレーザ出射部８、９からの第１と第２のレーザビームの入射角度に合せて形成される。反射面５２ａは、第１のレーザ出射部８から出射された第１のレーザビームを反射して照明光路の光軸Ｏ’上に入射される。反射面５２ｂは、第２のレーザ出射部９から出射された第２のレーザビームを反射して照明光路の光軸Ｏ’に対してずれた位置でかつ平行方向に入射させる。   Each reflection surface 52a, 52b is subjected to total reflection mirror coating. The angle θm formed by each of the reflecting surfaces 52a and 52b is formed in accordance with an arbitrary angle, for example, the incident angles of the first and second laser beams from the first and second laser emitting portions 8 and 9. The reflecting surface 52a reflects the first laser beam emitted from the first laser emitting unit 8 and is incident on the optical axis O 'of the illumination optical path. The reflecting surface 52b reflects the second laser beam emitted from the second laser emitting unit 9 so as to be incident at a position shifted from the optical axis O ′ of the illumination optical path in a parallel direction.

三角型のミラー５２を用いるのに限らず、プリズムを用いてもよい。プリズムを用いても、光量のロスが少なく、非常に効率よくレーザビームを反射できる。   Not only the triangular mirror 52 but also a prism may be used. Even if a prism is used, there is little loss of light quantity, and the laser beam can be reflected very efficiently.

図１及び図４〜７に示すようにレーザ出射部８又は９から出射されたレーザビームは、照明光学系１０の光軸Ｏ’に対して垂直方向に入射している。これに限らず、レーザ出射部８又は９から出射されたレーザビームは、照明光学系１０の光軸Ｏ’に対して任意の角度で入射してもよい。入射されたレーザビームは、全反射マイクロプリズム１６等により照明光学系１０の光軸Ｏ’に平行に反射させる。   As shown in FIGS. 1 and 4 to 7, the laser beam emitted from the laser emitting portion 8 or 9 is incident in the direction perpendicular to the optical axis O ′ of the illumination optical system 10. However, the present invention is not limited thereto, and the laser beam emitted from the laser emitting unit 8 or 9 may be incident on the optical axis O ′ of the illumination optical system 10 at an arbitrary angle. The incident laser beam is reflected parallel to the optical axis O ′ of the illumination optical system 10 by the total reflection microprism 16 or the like.

本発明の照明切換装置は、通常の蛍光観察と全反射蛍光観察とを行う顕微鏡に適用した場合について説明したが、これに限らず、照明を切り換える全ての装置に適用が可能である。   Although the illumination switching device of the present invention has been described as applied to a microscope that performs normal fluorescence observation and total reflection fluorescence observation, the present invention is not limited to this and can be applied to all devices that switch illumination.

本発明に係わる照明切換装置の第１の実施の形態を示す構成図。The block diagram which shows 1st Embodiment of the illumination switching apparatus concerning this invention. 同装置における第１と第２のシャッタ機構の一例を示す構成図。The block diagram which shows an example of the 1st and 2nd shutter mechanism in the apparatus. 全反射の条件を示す模式図。The schematic diagram which shows the conditions of total reflection. 本発明に係わる照明切換装置の第２の実施の形態を示す構成図。The block diagram which shows 2nd Embodiment of the illumination switching apparatus concerning this invention. 本発明に係わる照明切換装置の第３の実施の形態を示す構成図。The block diagram which shows 3rd Embodiment of the illumination switching apparatus concerning this invention. 本発明に係わる照明切換装置の第３の実施の形態の他の構成例を示す構成図。The block diagram which shows the other structural example of 3rd Embodiment of the illumination switching apparatus concerning this invention. 本発明に係わる照明切換装置の第４の実施の形態を示す構成図。The block diagram which shows 4th Embodiment of the illumination switching apparatus concerning this invention. 本発明に係わる照明切換装置の第１乃至４の実施の形態における落射照明系の観察光路に撮像光学系を設けた構成図。The block diagram which provided the imaging optical system in the observation optical path of the epi-illumination system in the 1st thru | or 4th embodiment of the illumination switching apparatus concerning this invention. 本発明に係わる照明切換装置の第１乃至４の実施の形態における透過照明系の観察光路に撮像光学系を設けた構成図。The block diagram which provided the imaging optical system in the observation optical path of the transmission illumination system in the 1st thru | or 4th embodiment of the illumination switching apparatus concerning this invention. 本発明に係わる照明切換装置の実施の形態に波長切換装置を設けた構成図。The block diagram which provided the wavelength switching apparatus in embodiment of the illumination switching apparatus concerning this invention. 本発明に係わる照明切換装置における変形例を示す構成図。The block diagram which shows the modification in the illumination switching apparatus concerning this invention. 全反射蛍光観察を示す図。The figure which shows total reflection fluorescence observation.

符号の説明Explanation of symbols

１：第１のレーザ発振器、２：第２のレーザ発振器、３：第１のシャッタ機構、４：第２のシャッタ機構、５：第１の光ファイバ、６：第２の光ファイバ、３００：シャッタ回転軸、３０１，３０２：羽根、３０３，３０４：凹部、７：シャッタコントローラ、８：第１のレーザ出射部、９：第２のレーザ出射部、１６：全反射マイクロプリズム、１０：照明光学系、１１：対物レンズ、１２：コリメートレンズ、１３：視野絞り、１４：集光レンズ、１５：ダイクロイックミラー、１００：カバーガラス、１０２：標本、１０３：エバネッセント光、２０：ビームスプリッタ、３０：撮像光学系、３１：ビームスプリッタ、３２：バリアフィルタ、３３：結像レンズ、３４：ＣＣＤカメラ、３５：モニタ、４０：撮像光学系、４１：観察側対物レンズ、４２：吸収フィルタ、５０，５１：波長切換装置、５０ａ，５１ａ：軸、５２：三角型のミラー、５２ａ，５２ｂ：反射面。   1: first laser oscillator, 2: second laser oscillator, 3: first shutter mechanism, 4: second shutter mechanism, 5: first optical fiber, 6: second optical fiber, 300: Shutter rotation shaft, 301, 302: blade, 303, 304: recess, 7: shutter controller, 8: first laser emitting unit, 9: second laser emitting unit, 16: total reflection microprism, 10: illumination optics System: 11: objective lens, 12: collimating lens, 13: field stop, 14: condenser lens, 15: dichroic mirror, 100: cover glass, 102: specimen, 103: evanescent light, 20: beam splitter, 30: imaging Optical system, 31: beam splitter, 32: barrier filter, 33: imaging lens, 34: CCD camera, 35: monitor, 40: imaging optical system, 41: observation side Object lens 42: absorption filter, 50 and 51: the wavelength switching devices, 50a, 51a: shaft, 52: triangular mirror, 52a, 52 b: reflection surface.

Claims (5)

対象物に対して全反射照明を可能とする開口数を有する対物レンズと、
第１のレーザビームを出力する第１のレーザ発振器と、
第２のレーザビームを出力する第２のレーザ発振器と、
前記第１及び第２のレーザビームを前記対物レンズに導く照明光学系と、
前記第１のレーザ発振器のレーザ出力端に設けられた第１のシャッタ機構と、
前記第２のレーザ発振器のレーザ出力端に設けられた第２のシャッタ機構と、
前記第１のシャッタ機構を通過した前記第１のレーザビームを伝送する第１の光ファイバと、
前記第１の光ファイバにより伝送された前記第１のレーザビームを前記照明光学系の光軸と一致する方向に出射する第１のレーザ出射部と、
前記第２のシャッタ機構を通過した前記第２のレーザビームを伝送する第２の光ファイバと、
前記第２の光ファイバにより伝送された前記第２のレーザビームを出射する第２のレーザ出射部と、
前記第２のレーザ出射部から出射された前記第２のレーザビームを前記照明光学系の光軸からずれた位置で前記照明光学系の光軸に対して平行方向に反射する全反射マイクロプリズムとを具備し、
前記照明光学系は、前記第１及び第２のレーザ出射部からそれぞれ出射された前記第１及び第２のレーザビームを平行光線に整形するコリメートレンズと、平行光線に整形されたレーザビームを収束光線にする集光レンズとを備えたテレセントリック光学系の構成を有し、前記ずれた位置は、前記第２のレーザビームが前記対象物を全反射蛍光観察照明で照明する位置であり、さらに、
前記対象物に対する通常の蛍光観察照明のモードのときに前記第１のシャッタ機構を開放すると共に前記第２のシャッタ機構を閉じ、前記対象物に対する全反射蛍光観察照明のモードのときに前記第１のシャッタ機構を閉じると共に前記第２のシャッタ機構を開放するシャッタコントローラを具備することを特徴とする照明切換装置。 An objective lens having a numerical aperture that allows total reflection illumination of the object;
A first laser oscillator for outputting a first laser beam;
A second laser oscillator for outputting a second laser beam;
An illumination optical system for guiding the first and second laser beams to the objective lens;
A first shutter mechanism provided at a laser output end of the first laser oscillator;
A second shutter mechanism provided at a laser output end of the second laser oscillator;
A first optical fiber that transmits the first laser beam that has passed through the first shutter mechanism;
A first laser emitting section for emitting the first laser beam transmitted by the first optical fiber in a direction coinciding with the optical axis of the illumination optical system ;
A second optical fiber that transmits the second laser beam that has passed through the second shutter mechanism;
A second laser emitting unit for emitting the second of said second laser beam transmitted by the optical fiber,
A total reflection microprism that reflects the second laser beam emitted from the second laser emitting unit in a direction parallel to the optical axis of the illumination optical system at a position shifted from the optical axis of the illumination optical system; Comprising
The illumination optical system converges the collimating lens that shapes the first and second laser beams emitted from the first and second laser emitting units, respectively, into parallel rays, and the laser beam shaped into the parallel rays. A configuration of a telecentric optical system including a condensing lens to be a light beam, the shifted position is a position where the second laser beam illuminates the object with total reflection fluorescence observation illumination, and
The first shutter mechanism is opened and the second shutter mechanism is closed in the normal fluorescence observation illumination mode for the object, and the first shutter mechanism is closed in the total reflection fluorescence observation illumination mode for the object. lighting switching device closes the shutter mechanism characterized by including a shutter controller for opening the second shutter mechanism. 前記第２のレーザ出射部は、前記照明光学系の光軸の方向に移動可能であることを特徴とする請求項１記載の照明切換装置。The illumination switching device according to claim 1, wherein the second laser emitting unit is movable in the direction of the optical axis of the illumination optical system. 対象物に対して全反射照明を可能とする開口数を有する対物レンズと、
第１のレーザビームを出力する第１のレーザ発振器と、
第２のレーザビームを出力する第２のレーザ発振器と、
前記第１及び第２のレーザビームを前記対物レンズに導く照明光学系と、
前記第１のレーザ発振器のレーザ出力端に設けられた第１のシャッタ機構と、
前記第２のレーザ発振器のレーザ出力端に設けられた第２のシャッタ機構と、
前記第１のシャッタ機構を通過した前記第１のレーザビームを伝送する第１の光ファイバと、
前記第１の光ファイバにより伝送された前記第１のレーザビームを出射する第１のレーザ出射部と、
前記第１のレーザ出射部から出射された前記第１のレーザビームを前記照明光学系の光軸と一致する方向に反射する全反射マイクロプリズムと、
前記第２のシャッタ機構を通過した前記第２のレーザビームを伝送する第２の光ファイバと、
前記第２の光ファイバにより伝送された前記第２のレーザビームを前記照明光学系の光軸からずれた位置で前記照明光学系の光軸に対して平行方向に出射する第２のレーザ出射部とを具備し、
前記照明光学系は、前記第１及び第２のレーザ出射部からそれぞれ出射された前記第１及び第２のレーザビームを平行光線に整形するコリメートレンズと、平行光線に整形されたレーザビームを収束光線にする集光レンズとを備えたテレセントリック光学系の構成を有し、前記ずれた位置は、前記第２のレーザビームが前記対象物を全反射蛍光観察照明で照明する位置であり、さらに、
前記対象物に対する通常の蛍光観察照明のモードのときに前記第１のシャッタ機構を開放すると共に前記第２のシャッタ機構を閉じ、前記対象物に対する全反射蛍光観察照明のモードのときに前記第１のシャッタ機構を閉じると共に前記第２のシャッタ機構を開放するシャッタコントローラを具備することを特徴とする照明切換装置。 An objective lens having a numerical aperture that allows total reflection illumination of the object;
A first laser oscillator for outputting a first laser beam;
A second laser oscillator for outputting a second laser beam;
An illumination optical system for guiding the first and second laser beams to the objective lens;
A first shutter mechanism provided at a laser output end of the first laser oscillator;
A second shutter mechanism provided at a laser output end of the second laser oscillator;
A first optical fiber that transmits the first laser beam that has passed through the first shutter mechanism;
A first laser emitting section for emitting the first laser beam transmitted by the first optical fiber;
And a total reflection microprism for reflecting the first said emitted from the laser emitting unit of the first laser beam in a direction which is coincident with the optical axis of the illumination optical system,
A second optical fiber that transmits the second laser beam that has passed through the second shutter mechanism;
A second laser emitting section for emitting the second laser beam transmitted by the second optical fiber in a direction parallel to the optical axis of the illumination optical system at a position shifted from the optical axis of the illumination optical system; provided with a door,
The illumination optical system converges the collimating lens that shapes the first and second laser beams emitted from the first and second laser emitting units, respectively, into parallel rays, and the laser beam shaped into the parallel rays. A configuration of a telecentric optical system including a condensing lens to be a light beam, the shifted position is a position where the second laser beam illuminates the object with total reflection fluorescence observation illumination, and
The first shutter mechanism is opened and the second shutter mechanism is closed in the normal fluorescence observation illumination mode for the object, and the first shutter mechanism is closed in the total reflection fluorescence observation illumination mode for the object. lighting switching device closes the shutter mechanism characterized by including a shutter controller for opening the second shutter mechanism. 前記第２のレーザ出射部は、前記照明光学系の光軸に対して垂直方向に移動可能であることを特徴とする請求項１記載の照明切換装置。The illumination switching device according to claim 1, wherein the second laser emitting unit is movable in a direction perpendicular to the optical axis of the illumination optical system. 全反射蛍光観察モードで入射される前記第２のレーザは、対物レンズの入射径と瞳径の間に照明光学系で投影されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかひとつに記載の照明切換装置。5. The second laser incident in the total reflection fluorescence observation mode is projected by an illumination optical system between the incident diameter of the objective lens and the pupil diameter. 6. Lighting switching device.
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