JP4789454B2

JP4789454B2 - 蛍光顕微鏡

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Publication number: JP4789454B2
Application number: JP2004351358A
Authority: JP
Inventors: 昌平山本
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2024-12-03
Also published as: US7321462B2; EP1666947A3; CN101285932B; US20060119935A1; EP1666947B1; DE602005027531D1; US7639420B2; CN1782777A; CN100429552C; EP1909131A2; EP1666947A2; JP2006162771A; EP1909131A3; CN101285932A; US20080094697A1

Description

この発明は蛍光顕微鏡に関する。

顕微鏡の一種として、標本が発する蛍光を観察する蛍光顕微鏡が知られている。蛍光顕微鏡は、対物レンズをステージの上方に配置した正立型と、対物レンズをステージの下方に配置した倒立型とが存在している。蛍光顕微鏡の基本構成は、励起光を標本に照射する落射照明部と、標本が発した蛍光を結像させて観察する蛍光観察部とを含み、蛍光観察部は、人間の目で観察するための接眼光学系及び／又はＣＣＤカメラなどの撮像部とからなり、落射照明部からの励起光はフィルタを介して標本に照射される。

ところで、蛍光顕微鏡は、これまで暗室に設置して暗室内で蛍光観察を行うのが一般的であったが、近年は、蛍光顕微鏡に付設した撮像部の画像をＣＲＴやＬＣＤなどの画像表示装置に表示させて観察したりパーソナルコンピュータで画像データを処理することが多くなっている。

このような使用形態では、暗室でのパーソナルコンピュータの操作は何かと不便である等の問題があるのに加えて、ＣＲＴなどが発する光が蛍光顕微鏡のステージ回りに侵入して蛍光像の質を低下させる原因になる可能性がある。このような問題点を解消するために、特許文献１は、標本を載置するステージ及び対物レンズの回りを遮光する壁を設けることを提案している。この提案によれば、蛍光観察するために暗室内で作業する必要が無くなるという利点がある。
特開２００２−２０７１７７号公報

暗室を使わずに蛍光顕微鏡で観察できるとなると、日常的な作業を行う研究室のプライベートな机の上に蛍光顕微鏡を置いて使用したい、という要請が出現するのは必然であり、この場合に、蛍光顕微鏡の小型化が求められることになる。また、蛍光顕微鏡の外観についてもスッキリしたデザインであることが要請される。

標本を載置するステージ及び対物レンズの回りを遮光する壁（標本カバー）を設けることを提案する特許文献１は、その図１で、ステージ回りの標本カバーを観音開きにすることを開示しており、また、図４で、片ヒンジドア形式にすることを提案している。しかし、このような形式の標本カバーを設けたときには、標本カバーを開いたときに、標本カバーが蛍光顕微鏡の側方に大きく突出した状態となってしまい、蛍光顕微鏡の実質的な占有面積が大幅に拡大してしまうという問題がある。

特許文献１は、また、その図６で、カーテンレールに支持されたカーテンをステージ回りに吊して遮光することを開示している。このカーテン方式によれば、ステージ部分を開放するためにカーテンを開けても、このカーテンによって蛍光顕微鏡の実質的な占有面積が拡大しないという利点があるものの、吊り下げ式のカーテンでは、遮光性や耐久性に問題があるだけでなく、見栄えの点で好ましいとは言えず、蛍光顕微鏡の商品性を低下させてしまう虞がある。

本発明の主なる目的は、ステージ回りの遮光する部材を開いてステージ回りを開放したときに、遮光部材によって蛍光顕微鏡の実質的な占有面積を拡大してしまうのを極力回避することのできる蛍光顕微鏡を提供することにある。

本発明の更なる目的は、上記の主なる目的に加えて見栄えの点でも好ましい蛍光顕微鏡を提供することにある。

上記の技術的課題は、本発明によれば、
標本の蛍光画像を観察するために、標本に励起光を照射する照明システムを備えた蛍光顕微鏡であって、
該蛍光顕微鏡の本体ケースに設けられて標本を載置したステージの上方に位置し、横方向に向けて透過照明光を出射する透過照明光源と、
該透過照明光源が出射した透過照明光を反射して、前記ステージ上の標本を上方から照射する傾斜ミラーと、
少なくとも前記傾斜ミラーを含む透過照明光学ユニットであって、前記透過照明光源が配置された蛍光顕微鏡の本体ケースに対して、前記ステージ上の標本を透過照明光で照射する正規位置と、前記ステージから遠ざかる退避位置との間で変位可能な透過照明光学ユニットと、
前記ステージ回りを遮光する標本カバーとを有し、
前記透過照明光学ユニットが前記退避位置に変位すると共に、前記標本カバーが下方に変位することにより前記ステージ回りを開放することができることを特徴とする蛍光顕微鏡を提供することにより達成することができる。

このように本発明によれば、ステージ回りを開放したときの標本カバーは、ステージの下方に変位した状態にあることから、蛍光顕微鏡の占有面積の拡大を極力回避することができる。また、標本カバーは、典型的には金属又はプラスチックを成形したプレート部材から作ることができるため、標本カバーは耐久性にも優れ、また、見栄えの点でも標本カバーの外観形状などの意匠を施すことは容易である。

本発明の好ましい実施の形態では、
前記蛍光顕微鏡を包囲する本体ケースを更に有し、
該本体ケースの前面に沿って前記標本カバーが下方に変位することにより前記ステージ回りを開放することができる。

蛍光顕微鏡を本体ケースで包囲したときには、本体ケースの外観形状などに意匠を施すことが容易であるため、蛍光顕微鏡の全体形状を見栄え良く設計することができる。

本発明の蛍光顕微鏡は倒立型であってもよいし、特許文献１に開示のような対物レンズをステージの上方に配置した正立型顕微鏡であってもよい。

本発明に含まれる標本カバーは、発明の実施の形態では、前記本体ケースは、前記標本カバーの下方に位置し且つ該標本カバーと実質的に同じ台形の横断面形状の下部カバーを更に有し、前記標本カバーが前方且つ下方に変位して、前記下部カバーに前方で該下部カバーに隣接して該標本カバーが重なった状態になる。標本カバーの横断面形状は、両側面と前面とを備えた断面コ字状であってもよいし、前方に向けて凸の円弧状横断面形状であってもよい。

また、本発明に含まれる標本カバーは、左右に２分割して、これら左右の分割標本カバーを一旦横方向外方に向けて変位させた後に、後方に移動させることで、前記ステージ回りを開放させるようにしてもよい。

図１は、倒立型蛍光顕微鏡の外観を示す斜視図である。図１において、倒立型蛍光顕微鏡１は、本体ケース２の前面に標本カバー３を有し、この標本カバー３は、その下の本体ケース２の一部を実質的に構成する下部カバー４に沿って下方に変位することができ、これにより標本の出し入れを行うことができる。そして、標本カバー３を図１の状態つまり閉じた状態にすることにより、遮光した状態で蛍光観察を行うことができる。本体ケース２、標本カバー３、下部カバー３は金属又はプラスチック材料を成形したプレート部材によって作られている。

倒立型蛍光顕微鏡１は、本体ケース２の内部に、明視野透過照明系、落射照明系、撮像系の他に、電源ユニット、電源基板、コントローラなどが搭載されている。倒立型蛍光顕微鏡１は、パーソナルコンピュータＰＣを介してモニタ６に接続することで、キーボード７、マウス８を用いてユーザが各種の操作や設定を行うことができる。

図３は、蛍光顕微鏡１に含まれる明視野透過照明系、落射照明系、撮像系の全体構成を示す。図３において、参照符号１０は明視野透過照明系を示し、１１は落射照明系を示し、１２は撮像系を示す。明視野透過照明系１０は、ステージ１３の高さ位置よりも上レベルに配置され、落射照明系１１及び撮像系１２は、ステージ１３の高さ位置よりも下レベルに配置されている。

透過光による観察を行うのに用いられる明視野透過照明系１０は、光源として典型的にはハロゲンランプからなる透過照明用ランプ１５を有し、当業者であれば真っ先に注目するであろうが、ハロゲンランプ１５は水平方向に向けて配置されている。このハロゲンランプ１５から出射された光１６は、傾斜ミラー１７によって垂直方向下方に差し向けられ、コンデンサレンズ（図示せず）を通ってステージ１３上の標本Ｓを照射する。

蛍光による観察を行うのに用いられる落射照明系１１は、典型的には水銀ランプからなる落射照明用ランプ２０を有し、水銀ランプ２０は水平方向に向けて配置されている。この水銀ランプ２０から出射された光は、熱吸収フィルタ部２１、コレクタレンズを通り、次いで励起フィルタを透過して特定の短い波長帯域の励起光とされた後に、傾斜したダイクロイックミラーによって標本Ｓに向けて垂直方向上方に差し向けられ、対物レンズ２８を通って標本Ｓを下方から照射する。

上記の励起フィルタ及びダイクロイックミラーはフィルタカセット２２に組み込まれており、図３の例では、４種類の特性の異なるフィルタカセット２２が水平方向に直線的に互いに隣接して配置されている。すなわち、フィルタカセット２２の選択は直動式であり、複数のフィルタカセット２２から任意のフィルタカセット２２を選択するには、ユーザが操作ダイアル２３を回転させることによりラックアンドピニオンギヤ２４によってフィルタカセット２２をガイドレール２５に沿って直線的に変位させることにより行われる。この動作は、操作ダイアル２３に代えて電動モータを用いてもよい。

図１の蛍光顕微鏡１は、上記の直動式に代えて、図４に示す回転式が採用されている。回転式のフィルタカセットシステムは、４つの特性の異なるフィルタカセット２２を脱着可能に搭載する水平円板２６を有し、この水平円板２６には、フィルタカセット２２が互いに等間隔（９０°間隔）に配置される。水平円板２６は、これに関連した電動モータにより垂直軸２７を中心に回転駆動される。水平円板２６を回転させることにより所望の特性のフィルタカセット２２を選択することができる。変形例として、水平円板２６を、図４で説明した操作ダイアル２３のように手動で回転させるようにしてもよい。

図３に戻って、対物レンズ２８の上方に隣接して配設されたステージ１３は、光軸を横切るＸ、Ｙ軸方向に個別に移動して、上下方向に関しては定置した状態で対物レンズ２８をＺ軸方向に上下方向に移動させることによりステージ１３と対物レンズ２８との相対的な位置の調整が可能であり、また、ステージ１３を、Ｘ、Ｙ軸方向に加えて、Ｚ軸方向に独立して移動させて、これにより対物レンズ２８との相対的な距離を調整することができる。このようなステージ１３と対物レンズ２８の相対的な位置調整は手動であってもよいが、この実施例では、後に説明する電動モータにより行われる。

撮像系１２は、フィルタカセット２２の真下に配置された撮像用ミラー３０と、この撮像用ミラー３０に臨んで水平方向に延びる撮像筒３１と、撮像筒３１の端に取り付けられた撮像装置３２（例えばＣＣＤカメラ）とを含む。

ステージ１３の下方領域で、共に水平方向に延びる落射照明系１１と撮像系１２とは、平面視したときに、落射照明系１１の水平軸線Ｌ１と撮像系１２の水平軸線Ｌ２とが角度θ_０の挟み角でＶ字状に配置されており、従って、図４から最も良く理解できるように、水銀ランプ２０とＣＣＤカメラ３２は、上から見たときに、左右にオフセットした状態で配置されている。

このように、共に水平方向に延びる落射照明系１１と撮像系１２とをＶ字配置することにより、水銀ランプ２０とＣＣＤカメラ３２とが互いに左右にオフセットして配設されることから、共に比較的大きな水銀ランプ２０とＣＣＤカメラ３２と間の干渉を考慮に入れることなく、落射照明系１１と、その下方に位置する撮像系１２との間の上下間隔を可能な限り小さく設定して、蛍光顕微鏡１の高さ寸法を小さくすることができる。換言すれば、水銀ランプ２０とＣＣＤカメラ３２とを同一垂直面内に上下に配置した場合には、落射照明系１１と撮像系１２との間の間隔は、水銀ランプ２０とＣＣＤカメラ３２との干渉により制限を受けてしまう。

実施例のように、共に水平方向に延びる落射照明系１１と撮像系１２とをＶ字配置して、落射照明系１１と、その下方に位置する撮像系１２との間の間隔を可能な限り小さく設定したときには、フィルタカセット２２と撮像用ミラー３０との間の距離も小さくなることから、これにより撮像筒３１の長さ寸法も小さくすることができる。

この点について図５を参照して詳しく説明すると、図５の参照符号Ａは、対物レンズ２８と撮像用ミラー３０との間の距離を示し、参照符号Ｂは、撮像用ミラー３０とＣＣＤカメラ３２のＣＣＤ受光面との間の距離を示す。対物レンズ１０から撮像用ミラー３０の間は拡散系であり、撮像用ミラー３０からＣＣＤカメラ３２の間は集光系である。拡散系における光の広がり角度θ_１と、集光系における光の集光角度θ_２は等しい。したがって、距離Ａが短ければ短いだけ、距離Ｂの長さも小さくなることから、撮像筒３１の長さ寸法を小さくすることができる。

透過照明系１０と落射照明系１１とは選択的に用いられる。透過照明系１０が選択されたときには、水平方向に向けて配置されたハロゲンランプ１５が出射した透過照明光１６は傾斜ミラー１７で反射されて標本Ｓを上から照明し、この透過照明光１６によって得られた標本Ｓの像は、対物レンズ２８、フィルタカセット２２のダイクロイックミラー、吸収フィルタ、撮像用ミラー３０、などを通って、水平方向に向けて配置されたＣＣＤカメラ３２に取り込まれる。

他方、落射照明系１１が選択されたときには、水平方向に向けて配置された水銀ランプ２０が出射した光は、熱吸収フィルタ、コレクタレンズ、フィルタカセット２２の励起フィルタ及びダイクロイックミラーを通り、対物レンズ２８を通って標本Ｓを下方から励起光を照射する。前処理により標本Ｓに含ませた蛍光物質は励起光を受けて蛍光を放射する。この蛍光による像は、対物レンズ２８、ダイクロイックミラー、吸収フィルタなどを経てＣＣＤカメラ３２に取り込まれる。

図１の蛍光顕微鏡１は、その骨格として、図６に示すシャーシ３５を有し、シャーシ３５は上側シャーシ３６と下側シャーシ３７との２分割構造を有する。上側シャーシ３６及び下側シャーシ３７は共に軽量且つ熱膨張率が比較的小さいアルミニウム合金のダイキャスト品又は鋳物品ある。図７を参照して、上側シャーシ３６には透過照明系１０が配設され、下側シャーシ３７には、落射照明系１１及び撮像系１２が配設される。また、シャーシ３５の内部には、コントローラ、電源基板などの各種の基板の他に、透過照明系１０の一方の側部と、透過照明系１０と落射照明系１１との間に各種の電源ユニットが搭載される。シャーシ３５の後面には、複数（実施例では３つの）の電動ファンユニット３８が上下に並んで取り付けられている。シャーシ３５の内部で発生する熱、例えば、大量の熱を発生するハロゲンランプ１５、水銀ランプ２０、各種の電源ユニット、モータ等から出る熱は、シャーシ３５の後方から外部に強制的に排出される。

図６に見られるように、シャーシ３５の側壁には数多くの開口３５ａが形成されている。これらの開口３５ａは、軽量化のため、部品の組み付けのためであり、また、後の説明から分かるように外気導入のために設けられている。

図８は、シャーシ３５に組み込まれる部品の一部を示す。図８において、参照符号４０は、落射照明系１１の水銀ランプ２０に電源を供給するための電源ユニットであり、４１は、蛍光顕微鏡１に組み込まれたモータなどのシステムを制御するための電源を供給する電源ユニットであり、４２は、透過照明系１０のハロゲンランプ１５に電源を供給するための電源ユニットであり、４３は、蛍光顕微鏡１に組み込まれた各種のモータを駆動するためのモータ駆動回路基板である。モータ駆動回路基板４３は、例えばステージ１３をＸ、Ｙ軸方向に駆動するためのモータ４５、撮像系１２の電動ズーム機構を駆動するためのモータ（図示せず）、水銀ランプ２０の絞りを駆動するためのモータ（図示せず）などを制御する。なお、ステージ１３のＸ、Ｙ軸方向の位置調整のためのモータ４５に隣接してステージ１３のＺ軸方向の位置調整のためのモータが共通のモータ基台４６に搭載されているが、図８ではカバー４７で覆われているために図面には現れていない。

図８から理解できるように、ステージ１３、これを駆動するモータ４５、対物レンズ２８はユニット化され、このユニットは下側シャーシ３７に組み付けられる。

図９は、前述した回転式のフィルタカセットシステムを示す。水平円板２６の中心垂直軸２７はベースプレート５０に組み付けられている。水平円板２６の周面には円形リング歯車５１が取付けらており、この円形リング歯車５１と噛み合う駆動歯車５２はベースプレート５０に固設されたモータ５３によって駆動される。図８のモータ駆動回路基板４３によってモータ５３が回転制御されることにより、所望のフィルタカセット２２が所定の位置に位置決めされ、水銀ランプ２０から出射された光は、前述したように、フィルタカセット２２の励起フィルタ５５、ダイクロイックミラー５６を経由して励起光になって標本Ｓを照射する。図８に示すステージ１３を駆動するためのシステム及び図９の回転式フィルタカセットシステムは、図１０から分かるように、下側シャーシ３７の前部に組み付けられる。

上側シャーシ３６の上端部には、幅方向中央部分に、透過照明系１０のユニット６０が搭載される。図１１は透過照明ユニット６０の斜視図であり、図１２は透過照明ユニット６０の平面図である。透過照明ユニット６０は、水平方向に延びる透過照明ハウジング６１を有し、透過照明ハウジング６１にはハロゲンランプ１５、このハロゲンランプ１５の前方に隣接して配置された熱吸収フィルタ（図面には現れていない）が内蔵されている。透過照明ハウジング６１の前端部の上部には、ハウジング６１を横断する方向に延びるピボット軸６２が回転自在に設けられ、このピボット軸６２には、透過照明用光学ユニット６４が取付られている。透過照明光学ユニット６４は、ピボット軸６２を中心に上方に回動することができる。透過照明光学ユニット６４は、傾斜ミラー１７、コンデンサレンズ６６等を含む。透過照明光学ユニット６４は、また、横方向にスライド可能なプレート６７を有し、ユーザが手動でプレート６７を操作することにより、位相観察と明視野観察の各観察用のユニットが選択可能である。

ピボット軸６２の一端にはリンク６８を介してダンパ６９が取り付けられ、このダンパ６９の基端は透過照明ハウジング６１の後端に回動可能に取り付けられている。ユーザが指で透過照明光学ユニット６４を上方に持ち上げる力を加えるとダンパ６８によって静かに上方に向けて回動動作を行い、ほぼ４５度傾斜した跳ね上げ位置（図１３、図１４）を取ることができる。逆に、図１３、図１４に図示の跳ね上げ位置の透過照明光学ユニット６４を下方に押し下げる力を加えるとダンパ６９によって静かに下方に向けて回動動作を行い、図１１及びこれに対応する図１の正規位置に戻る。

このように、透過照明系１０の光源１５を横向きに配置したことにより蛍光顕微鏡１の高さ寸法を大幅に小さくすることが可能になるだけでなく、跳ね上げによる透過照明光学ユニット６４の退避動作を採用することが可能になる。そして、透過照明光学ユニット６４を跳ね上げることで正規位置から上方に退却させることで、コンパクトな蛍光顕微鏡１のコンパクト性を害することなく、また、外観上の見栄えも良い状態を維持しつつ透過照明光学ユニット６４をステージ１３や対物レンズ２８から遠ざけることができる。

図１１、図１３に戻って、水平方向に延びる透過照明ハウジング６１の前端部には、リンク６８に臨んで近接スイッチ７０が固設されている。近接スイッチ７０は透過照明光学ユニット６４の跳ね上がり位置と正規位置とを検出するセンサとして機能し、透過照明光学ユニット６４の跳ね上げ位置（図１３）を検出すると、この近接スイッチ７０の出力信号によりハロゲンランプ１５を強制的に消灯し、又は、最小光量まで下げる制御が行われる。

透過照明光学ユニット６４が正規位置から約４５度上方に回動した跳ね上げ位置（図１４）をとることにより、透過照明光学ユニット６４をステージ１３や対物レンズ２８から遠ざけることができる。ユーザは、透過照明光学ユニット６４を跳ね上げ位置に変位させると共に、後に詳しく説明する標本カバー３を下方に変位させてステージ１３を露出させることにより、標本Ｓの出し入れ、具体的には、標本Ｓを入れたシャーレやプレパラートを出し入れする作業を楽に行うことができる。ステージ１３は、対物レンズ２８が下方から臨む光通過開口を備えたリングプレート１３ａ（例えば図１０参照）が脱着可能になっているが、標本Ｓを収容したシャーレの位置決めのために、シャーレと一緒にリングプレート１３ａをステージ１３に載置するとき等では、透過照明光学ユニット６４を跳ね上げ位置に位置させておくのが都合がよい。

また、透過照明光学ユニット６４を跳ね上げ位置に変位させて透過照明光学ユニット６４を対物レンズ２８から遠ざけることで、対物レンズ２８を交換したり、ステージ１３回りを掃除するときの作業を楽に行うことができる。また、透過照明光学ユニット６４を正規位置から跳ね上げ位置に変位させるときに、これに連動して、透過照明用光源（ハロゲンランプ）１５を強制的に消灯させたり、最小光量まで下げることにより、ユーザがハロゲンランプ１５からの光を直接受けてまぶしい思いをしてしまうのを防止することができる。

上記の例では、透過照明光学ユニット６４を上方に回動させるようにしたが、透過照明光学ユニット６４を本体ケース２の前面に沿ってスライドさせることにより正規位置から退避させるようにしてもよい。図１５は透過照明ユニット６４を正規位置から上方に直線的に退避動作させる例を示し、図１６は、透過照明ユニット６４を正規位置から横方向に直線的に退避動作させる例を示す。

ハロゲンランプ１５やこれに関連した熱吸収フィルタを収容した透過照明ハウジング６１の側方、つまり上側シャーシ３６の側部には、図１７、図１８から理解できるように、前述したハロゲンランプ用電源ユニット４２、システム電源用ユニット４１が配設され、また、この上側シャーシ３６には、透過照明ハウジング６１の下方に電源基板７１、ステージ１３のＺ軸方向の駆動モータ用の駆動回路７２、水銀ランプ電源ユニット４０が配設される。他方、下側シャーシ３７の側部には、図１９から理解できるように、メイン制御基板（コントローラ）７３が配設され、メイン制御基板７３は上側シャーシ３６まで侵入している。

図２０は、落射照明系１１の空冷構造の概要を示すものであり、この空冷構造は透過照明系１０においても実質的に同じであると理解されたい。

落射照明系１１の光源である水銀ランプ２０と、その前方に配置された複数枚の熱吸収フィルタ７５は、断熱材であるプラスチック材料から作られた落射照明ハウジング７６内に収容されている。落射照明ハウジング７６は熱吸収フィルタ７５から後方に向けて延びる空冷通路７７を有し、この空冷通路７７の後端は最も下に位置する電動ファンユニット３８に向けて開放されている。

水銀ランプ２０の周囲には、好ましくは、水銀ランプ２０に隣接して横断面矩形の仕切り壁７８が設けられ、この仕切り壁７８によって、水銀ランプ２０の回りに第２の空冷通路７９が形成されている。落射照明ハウジング７６は、熱吸収フィルタ７５の下方領域にエア導入口８０を備えており、エアは、エア導入口８０を通じて落射照明ハウジング７６内に導入され、落射照明ハウジング７６に流入したエアは、熱吸収フィルタ７５を冷却した後にメイン空冷通路７７を通って電動ファンユニット３８により外部に排出される。落射照明ハウジング７６内に導入されたエアは、また、第２の空冷通路７９を通って水銀ランプ２０を空冷した後にメイン空冷通路７７を通って電動ファンユニット３８により外部に排出される。

熱飽和により熱吸収能力が消失する熱吸収フィルタ７５及び高熱になる水銀ランプ２０の回りを断熱ハウジング７６で囲んで、熱吸収フィルタ７５及び水銀ランプ２０の熱がシャーシ３５内に流出するのを防止しつつ、断熱ハウジング７６内の熱を、この断熱ハウジング７６内に導入したエアと一緒に電動ファンユニット３８によって強制的に外部に排出するようにしてあるため、水銀ランプ２０等の熱が、熱飽和した熱吸収フィルタ７５を通過して水銀ランプ２０が発射する光と一緒に標本Ｓまで運ばれるのを防止することができ、また、シャーシ３５内に流出するのを抑えることができる。

上述した透過照明系１０、落射照明系１１の光源や熱吸収フィルタの冷却構造に関し、ヒートシンクを使うようにしてもよい。例えば、透過照明系１０又は落射照明系１１の熱吸収フィルタにヒートシンクを付設して、これにより熱吸収フィルタ７５の熱飽和を防止するようにしてもよい。

実施例の蛍光顕微鏡１は、本体ケース２によって熱源である水銀ランプ２０や各種の電源ユニットが囲まれており、内部部品の熱による例えばシャーシ３５等の熱膨張によって微妙に焦点が変化したり、また、標本Ｓの生物を弱らせたり死滅させたりする虞がある。これに対処するために、実施例の蛍光顕微鏡１は、シャーシ３５の後端面に電動ファンユニット３８を設け、また、本体ケース２の側面に、図１などから理解できるように、通気口８１を設け、これにより、本体ケース２内部の昇温したエアを、通気口８１を通じて流入する外気によって換気すると共に、光源である水銀ランプ２０、ハロゲンランプ１５及びこれに関連した熱吸収フィルタ７５を断熱ハウジング７６、６１で囲んで、水銀ランプ２０などが発する熱がシャーシ３５内に流出するのを防止しつつ電動ファンユニット３８によって排熱することにより、水銀ランプ２０、ハロゲンランプ１５を空冷することができる。

また、水銀ランプ２０のように高温になる光源に関しては、その回りを囲む仕切り壁７８によって、水銀ランプ２０の回りに通路断面積が比較的小さな第２の空冷通路７９を形成してあるため、水銀ランプ２０の回りを比較的速い流速でエアが通過することになり、これにより水銀ランプ２０の発する大量の熱を外部に排出することができる。

また、水銀ランプ２０などに関連した熱吸収フィルタ７５も同様に空冷するようにしてあるため、熱吸収フィルタ７５の熱吸収能力が熱によって消失又は低下するのを防止することができ、熱吸収フィルタ７５の熱飽和により、水銀ランプ２０などの光源が発する光と一緒に熱が標本Ｓまで伝搬されるのを防止することができる。

実施例では、３つの電動ファンユニット３８を本体ケース２の後端面に取り付けてあるが、この３つの電動ファンユニット３８は、図２１に示すように、複数のゲル又はゴムなどの制振部材８５を介して本体ケース２に搭載されている。従来は、蛍光顕微鏡１のように振動を極端に嫌う機器には、振動発生源となる電動ファンユニットを設けることは避けるべきこととされていたが、制振部材８５を介在させることにより、電動ファンユニット３８による振動がシャーシ３５に伝達されるのを防止することができる。電動ファンユニット３８は、例えば３０００rpmのように比較的低回転の形式のユニットを採用するのが好ましい。

制振部材８５に関し、電動ファンユニット３８の上下方向、横方向、前後方向の各成分の振動を吸収するために、電動ファンユニット３８の上面と下面とに第１の制振部材３８ａ（図１７）を設け、また、電動ファンユニット３８の両側面に第２の制振部材３８ｂ（図１７）を設け、更に、電動ファンユニット３８の前面及び／又は後面とに第３の制振部材３８ｃ（図２１）を設けるのが好ましい。すなわち、電動ファンユニット３８と、これに付随したファンカバー３８ａとの間及びシャーシ３７との間に制振部材８５を設けられている。

実施例の蛍光顕微鏡１の背面に搭載された上下３つの電動ファンユニット３８を上から順に最上位ファン３８Ｔ、中位ファン３８Ｍ、最下位ファン３８Ｂと呼ぶと、最上位ファン３８Ｔは、図２２に矢印で示すエアの流れから理解できるように、透過照明用のハロゲンランプ１５及びこれに関連した熱吸収フィルタの空冷及びその側方に位置するハロゲン電源ユニット４２など上側シャーシ３６の上部の空冷に寄与する。

中位ファン３８Ｍは、上側シャーシ３６を下方から見た底面図である図２３に矢印で示すエアの流れから理解できるように、水銀ランプ用電源ユニット４０、システム用電源ユニット４１などが配設された上側シャーシ３６の下部の空冷に寄与する。

最下位ファン３８Ｂは、図２０に矢印で示すエアの流れから理解できるように、下側シャーシ３７に配設した水銀ランプ２０及びこれに関連した熱吸収フィルタ７５の空冷に寄与する。

変形例として、最上位ファン３８Ｔと中位ファン３８Ｍとを一つの共通ファンで構成し、この共通ファンで、上側シャーシ３６の上部及び下部の強制空冷を行うようにしてもよい。

また、メイン制御基板（コントローラ）７３などがシャーシ３５によって包囲されているため耐ノイズ性を確保することができる。

前述した標本カバー３は、その下の下部カバー４の外表面に沿って下方に変位することができる。標本カバー３は、一例として、その幅Ｗ１（図２４）が下部カバー４の幅Ｗ２よりも若干大きくてもよい。すなわち、標本カバー３は、ステージ１３の両側方及び前方を囲む横断面コ字状の形状を有し且つ下部カバー４と相似形の形状を有し、下部カバー４よりも若干大きな横断面形状を有していてもよい。変形例として、下部カバー４が、前方に向かって凸の円弧状に突出した横断面形状を有するのであれば、標本カバー３は、下部カバー４と相似形の且つ下部カバー４よりも若干大きな横断面形状に形作ってもよい。

標本カバー３は下部カバー４の前面及び両側面に沿って下方に変位可能であり（図２６）、標本カバー３が下方に変位した状態ではステージ１３の前方及び両側方が開放された状態となる。これによりステージ１３の上に標本Ｓを設置したり、ステージ１３上の標本Ｓを取り除くことができる。また、その際に、必要であれば、透過照明用光学ユニット６４を図１４に図示の跳ね上げ位置まで回動させるようにしてもよい。

標本カバー３及び下部カバー４に関し、好ましくは、図２４等から分かるように、手前側の幅を奥側の幅よりも小さな平面視で台形の横断面を備えているのがよい。図示の例では、標本カバー３及び下部カバー４は、手前側の幅が約２２０mmであり、奥側の幅が約２８０mmの平面視で台形の横断面を備えている。すなわち、標本カバー３及び下部カバー４は、前方に向けて先細りのテーパ側面を備えている。このことにより、以下に説明する平行リンク構造により、標本カバー３を一旦前方且つ下方に移動させ、次いで、下部カバー４の前で、この下部カバー４の外表面に沿って下方移動させることで、標本カバー３を下部カバー４に干渉させることなく、下部カバー４の前面に沿って標本カバー３を下降させることができる。これにより、標本カバー３と下部カバー４とが同じ外形形状であることから外観上の見栄えを向上することができる。

標本カバー３は、図２７に示すように、その両側部の後端に設けられた第１ブラケット９０と、本体ケース２の両側部の前端に設けられた第２ブラケット９１との間に設けられた互いに平行な上下のリンク９２、９３によって本体ケース２に連結されている。この平行リンク９２、９３を採用することにより、標本カバー３は、平行移動しながら、下部カバー４の前面及び両側面に沿って上下に移動することができる。

図２７、図２８を参照して、第１ブラケット９０は、後端縁に沿って延びる金属片９５を有し、第２ブラケット９１には、標本カバー３を閉じたときに金属片９５と対面する位置に永久磁石９６が設けられている。これにより、標本カバー３を上方位置に変位させてステージ１３の回りを閉じたときに、金属片９５が永久磁石９６によって吸着され、標本カバー３の閉じ位置を永久磁石９６の磁力によって保持することができる。

上記の図２７を参照して説明した標本カバー３は手動で開閉操作されるが、図２８に示すように、本体ケース２側の第２ブラケット９１に電動モータ９８を設け、この電動モータ９８を例えば上側リンク９２とをギヤ９９によって連結して、電動モータ９８を正転又は逆転させることにより、電動で標本カバー３を開け閉めさせることができる。

標本カバー３は上方位置を取ったときに、標本カバー３の上方域が庇プレート１００によって覆われた状態となり、これにより、ステージ１３の回りは暗室状態となる。水平に延びる庇プレート１００は、実施例では透過照明用光学ユニット６４の下端に固設されているが、変形例として、本体ケース２に脱着可能に取り付けるようにしてもよい。

庇プレート１００を脱着可能にすることにより、標本Ｓの種類によっては、厳格な遮光が必要でない場合があることから、このような場合には庇プレート１００を取り除いた状態で標本カバー３だけを上方位置つまり閉じ位置に位置させて半暗室状態で標本Ｓの画像を取り込むようにしてもよい。

叙上のように、標本カバー３を下部カバー４の表面に沿って上下に移動させるようにしてあるため、標本カバー３を開けてステージ１３の回りを開放したときであっても、標本カバー３は下部カバー４と前後に重なり合うため、開放状態の標本カバー３がユーザの作業空間を狭めてしまうことは無い。

上記の図２６に示す実施例の変形例として、標本カバー３を上方に変位させてステージ１３の回りを開放するようにしてもよい。また、図２９に示すように、標本カバー３を下方に円弧動作させることによりステージ１３の回りを開放するようにしてもよい。

図３０は、下部カバー４の上方域を全体的に覆う蓋１０２を設け、この蓋１０２の天板１０２ａの後端縁を本体ケース２に対してヒンジ止めすることにより、蓋１０２を開け閉めするようにしてもよい。

また、図３１に示すように、天板１０２を一体化した標本カバー３をステージ１３の前方から抜き差しするようにしてもよい。すなわち、天板１０２付き標本カバー３を前方から本体ケース２に脱着可能に設け、標本Ｓを出し入れするときには、標本カバー３を本体ケース２から引き抜き、これによりステージ１３の回りを開放するようにしてもよい。

また、図３２に示すように、標本カバー３を左右に、左分割カバー３Ｌと、右分割カバー３Ｒとに分割し、ステージ１３の回りを開放するときには、左分割カバー３Ｌを一旦左方向に変位させ、右分割カバー３Ｒを一旦右方向に変位させ、次いで、本体ケース２の側面に沿って、後方に変位させるようにしてもよい。

任意であるが、図３３、図３４に示すように、ステージ１３の下方且つステージ１３に隣接して、ステージ１３よりも大きな矩形の水平トレイ１０５を設け、この水平トレイ１０５の両側縁を、前後方向に延びる水平ガイドレール１０６にスライド可能に嵌合させて、水平トレイ１０５を前方に抜き去ることができるようにしてもよい。この水平トレイ１０５には、図３３、図３４から分かるように、対物レンズ２８との干渉を避けるために、対物レンズ２８と干渉する側に前後方向に延びるスリット１０５ａ（対物レンズ２８の直径と実施的に同じ幅）を設けるのがよい。これにより対物レンズ２８よりも深部まで水平トレイ１０５を配置させることができる。

ステージ１３の下方に脱着可能な水平トレイ１０５を設けることにより、ステージ１３の上に標本Ｓを載置する際に、ステージ１３の光透過用開口を通じて例えば標本培養液や標本Ｓがステージ１３の真下に落下して、ステージ１３の下方領域の部材、例えば対物レンズ２８を汚染してしまうのを防止することができる。水平トレイ１０５を設けることにより、培養液などが落下したときには、水平トレイ１０５で受け止められるため、この水平トレイ１０５を引き出すだけで標本Ｓを取り除くことができる。これにより、対物レンズ２８の汚染を防止することができ、これにより顕微鏡１のメンテナンス性を向上することができる。

叙上の説明から分かるように、実施例の蛍光顕微鏡１は、透過照明系１０の光源１５を横向きに配置し、透過照明系１０に傾斜ミラー１７を設けて透過照明光１６を途中で下方に向けて屈折させるようにしたことから、蛍光顕微鏡１の高さ寸法を大幅に小さくすることができる。そして、本体ケース２の内部に、撮像系１２、透過及び落射照明系１０、１１の他に、これに付随した全ての電源ユニット４０、４１、４２、電源基板７１、コントローラ７３などの基板などが高密度で搭載されている。このような蛍光顕微鏡のレイアウトは、これまでに無かったことである。そして、実施例の蛍光顕微鏡１は、前述した落射照明系１１と撮像系１２のＶ字配置や、共に光源１５、２０が横向けに配置された透過照明系１０と落射照明系１１との間の隙間に電源ユニット４０〜４２を配置する等、各所に工夫を凝らすことにより、全体寸法、特に高さ寸法を小さくする努力がなされている。

例えば、電源ユニット４０〜４２を撮像系１２の下に配置した場合には、蛍光顕微鏡１の高さ寸法が大きくなるだけでなく、電源ユニット４０〜４２の熱が上方に立ち上ることよる熱害の問題が更に加わることになる。また、電源ユニット４０〜４２を撮像系１２、透過照明系１０、落射照明系１１の側方に配置した場合には、蛍光顕微鏡１の幅寸法が大きくなってしまう。

これに対して、透過照明系１０と落射照明系１１との間の隙間に電源ユニット４０〜４２を配置した実施例の蛍光顕微鏡１では、前述したように、蛍光顕微鏡１の幅寸法及び高さ寸法を小さくできるという利点の他に、電源ユニット４０〜４２の熱は上方に立ち上るため、その下方に位置する最も熱対策が必要な落射照明系１１に対する、電源ユニット４０〜４２の熱的影響を最小限に抑えることができる。

また、シャーシ３５を上下に分割して、上側シャーシ３６に電源ユニット４０〜４２に搭載し、他方、下側シャーシ３７に、空冷対策を施した断熱ハウジング７６で包囲した落射照明系１１を搭載するようにしてあるため、下側シャーシ３７の熱膨張を最小限に抑えることができる。このことに加えて、下側シャーシ３７に、対物レンズ２８及びステージ１３のユニットを組み付けるようにしてあるため、長時間に亘る蛍光観察での対物レンズ２８の焦点ボケの発生を防止することができる。

実施例の蛍光顕微鏡１は、前述したように、横方向に向けた光源１５を備えた透過照明系１０を採用し、また、落射照明系１１と撮像系１２とを平面視でＶ字配置し、この３つの基本的な構成要素を包囲するのに必要最小限の体積を備えた本体ケース２は、当業者であれば直ちに分かるように、従来とは比較にならないコンパクト性を備えている。その上、このように、特に高さ寸法が大幅に小さな本体ケース２の内部に、撮像系１２、透過及び落射照明系１０、１１だけでなく、熱源となる電源ユニット４０〜４２、電源基板７１などを高密度で搭載してあることは、当業者であれば驚くことであろう。このことは高度な熱対策を施さない限り、実際上は不可能なことである。この熱対策に対して、これまでの蛍光顕微鏡では避けるべきとして考えられていた電動ファン３８を敢えて採用して強制的な換気を行うようにしてある。また、大量の熱を発生するハロゲンランプ１５や水銀ランプ２０については、これを断熱ハウジング６１、７６で囲み、ランプ１５、２０が発する熱を閉じ込め、断熱ハウジング６１、７６内の大量の熱を電動ファン３８によって外部に排出するようにしてある。同様に、ランプ１５、２０に関連した熱吸収フィルタ７５についても、これを断熱ハウジング６１、７６で包囲し、断熱ハウジング６１、７６に関連した電動ファン３８により生成されるエアの流れによって空冷するようにしてあるため、熱吸収フィルタ７５の熱飽和を防止することができる。

また、本体ケース２の内部を上下に３つの領域に分けて考え、最下層に位置する落射照明系１１及び撮像系１２に対して最下位電動ファン３８Ｂを設け、中間層に位置する電源ユニット４０〜４２に対して中位電動ファン３８Ｍを設け、最上層に位置する透過照明系１０に対して最上位電動ファン３９Ｔを設けて、各層で強制的な換気を行うようにしてあるため、各層間の熱的影響を最小限に抑えることができる。

実施例の倒立型蛍光顕微鏡の外観図であり、標本カバーを閉じた状態を示す斜視図である。実施例の蛍光顕微鏡の使用形態を説明するための図である。実施例の倒立型蛍光顕微鏡に含まれる照明系、撮像系のレイアウトを説明するための斜視図である。実施例の倒立型蛍光顕微鏡に含まれる回転型フィルタカセット変更機構を説明するための平面図である。実施例の倒立型蛍光顕微鏡が採用した落射照明系と撮像系との平面視Ｖ字配置に伴う作用効果を説明するための図である。実施例の蛍光顕微鏡の骨格を構成する２分割型シャーシの分解斜視図である。シャーシに搭載される透過照明系、落射照明系、撮像系、各種電源ユニットの配置を説明するための図である。シャーシに搭載される電源ユニットの具体的な配置を説明するための図である。図４で説明した回転型フィルタカセット変更機構の具体的な構造を示す斜視図である。シャーシに回転型フィルタカセット変更機構を組み込んだ状態を示す斜視図である。透過照明系に含まれる断熱ハウジング及び光学ユニットの跳ね上げ機構を組み込んだ透過照明ユニットの斜視図であり、光学ユニットが正規位置にある状態の図である。図１１の透過照明ユニットの平面図である。図１１に対応した斜視図であり、光学ユニットが跳ね上がった状態を示す図である。実施例の蛍光顕微鏡の外観を示す図１に対応した斜視図であり、透過照明光学ユニットが跳ね上がった状態を示す図である。図１１等に開示の跳ね上げ式透過照明光学ユニットの変形例を説明するための図である。図１１等に開示の跳ね上げ式透過照明光学ユニットの他の変形例を説明するための図である。上側シャーシに組み込まれる各種の電源ユニットの具体的な配置を説明するための図である。上側シャーシに組み込まれる各種の電源ユニットや各種基板の具体的な配置を説明するための図である。シャーシにコントローラを組み込んだ状態を示す図である。落射照明系に含まれる光源及びこれに隣接した熱吸収フィルタを強制的に空冷するための構造を説明するための図である。シャーシの後端面に組み付けられる電動ファンユニット及びこれに関連した制振部材を説明するための図である。上側シャーシの上部の強制空冷を説明するための平面図である。上側シャーシの下部の強制空冷を説明するための底面図である。実施例の蛍光顕微鏡に含まれる標本カバーを説明するための図である。実施例の蛍光顕微鏡の図２４に対応した側面図である。実施例の蛍光顕微鏡の標本カバーを下方に変位させてステージ回りを開放した状態を説明するための図である。標本カバーを下方に変位させるための機構を説明するための図である。図２７に関連して標本カバーを下方に変位させる機構に電動モータを組み付けることにより標本カバーの開け閉めを自動化できることを説明するための図である。標本カバーを下方に変位させる方法の変形例を説明するための図である。標本カバーに代えてステージの上方領域を開閉蓋で覆う例を説明するための図である。標本カバーを前方に変位させてステージ回りを開放させる例を説明するための図である。横方向に２分割した標本カバーを一旦側方に変位させ、次いで、これを後方に変位させることによりステージ回りを開放させる例を説明するための図である。ステージの下方領域の汚染を防止するためにステージの下方に前後に抜き差し可能なトレイを配置した例を示す図であり、トレイをステージの下方に設置した状態を示す斜視図である。図３３に関連して、ステージの下方領域の汚染を防止するためにステージの下方に前後に抜き差し可能なトレイを配置した例を示す図であり、トレイをステージの下方から前方に引き出した状態を示す斜視図である。

符号の説明

Ｓ標本
１蛍光顕微鏡
２本体ケース
３標本カバー
４下部カバー
１０明視野透過照明系
１１落射照明系
１２撮像系
１３ステージ
９０第１ブラケット（標本カバー側）
９１第２ブラケット（本体ケース側）
９２上側リンク
９３下方リンク
９５金属片
９６磁石
９８モータ
１００庇プレート

Claims

標本の蛍光画像を観察するために、標本に励起光を照射する照明システムを備えた蛍光顕微鏡であって、
該蛍光顕微鏡の本体ケースに設けられて標本を載置したステージの上方に位置し、横方向に向けて透過照明光を出射する透過照明光源と、
該透過照明光源が出射した透過照明光を反射して、前記ステージ上の標本を上方から照射する傾斜ミラーと、
少なくとも前記傾斜ミラーを含む透過照明光学ユニットであって、前記透過照明光源が配置された蛍光顕微鏡の本体ケースに対して、前記ステージ上の標本を透過照明光で照射する正規位置と、前記ステージから遠ざかる退避位置との間で変位可能な透過照明光学ユニットと、
前記ステージ回りを遮光する標本カバーとを有し、
前記透過照明光学ユニットが前記退避位置に変位すると共に、前記標本カバーが下方に変位することにより前記ステージ回りを開放することができることを特徴とする蛍光顕微鏡。
前記蛍光顕微鏡が、前記対物レンズを前記ステージの下方に配置した倒立型蛍光顕微鏡であり、また、前記蛍光画像を撮像する撮像系を備え、
前記本体ケースは、前記標本カバーの下方に位置し且つ該標本カバーと実質的に同じ台形の横断面形状の下部カバーを更に有し、
前記標本カバーが前方且つ下方に変位して、前記下部カバーに前方で該下部カバーに隣接して該標本カバーが重なった状態になることにより前記ステージ回りを開放することができる、請求項１に記載の蛍光顕微鏡。
前記標本カバーが、前記ステージの前面と両側面とを囲むことのできる横断面コ字形状を有する、請求項２に記載の蛍光顕微鏡。
前記標本カバーが、前記下部カバーの外表面に沿って下方に変位することにより前記ステージ回りを開放することができる、請求項２又は３に記載の蛍光顕微鏡。
前記ステージの下方に配置され且つ横方向に向けて配置された落射照明光源を有し、
該落射照明光源から出射された光が、前記ステージの下方に配置された励起フィルタ、ダイクロイックミラーを経由して前記ステージの下方から前記標本に照射される、請求項１に記載の蛍光顕微鏡。
前記ステージと前記ダイクロイックミラーとの間に配置された対物レンズを有する、請求項５に記載の蛍光顕微鏡。
前記励起フィルタと前記ダイクロイックミラーとでフィルタカセットが構成され、
複数のフィルタカセットが回転板に搭載されて所望のフィルタカセットを前記ステージの下方に位置決めすることができる、請求項５に記載の蛍光顕微鏡。
前記ステージの下方に配置された撮像用ミラーと、
前記ステージの下方に配置され且つ前記撮像用ミラーに向けて横方向に向けて配置された撮像手段とを有する、請求項１に記載の蛍光顕微鏡。
前記ステージと前記ダイクロイックミラーとの間に配置された対物レンズを有する、請求項８に記載の蛍光顕微鏡。