JP5286774B2 - 顕微鏡装置と、これに用いられる蛍光キューブ - Google Patents

Description

本発明は、蛍光観察可能な顕微鏡装置と、これに用いられる蛍光キューブに関する。

共焦点顕微鏡や全反射蛍光顕微鏡は、生体細胞等の観察方法として広く使用されており、共にレーザー光源を使用する点で共通しており、共焦点顕微鏡と全反射蛍光顕微鏡に使用できる顕微鏡が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１２１７９６号公報

従来の顕微鏡では、共焦点顕微鏡から全反射蛍光顕微鏡に切換える際に、対物レンズの瞳位置の全反射条件領域にレーザ光を集光させるための光学部材を照明光学系内に挿入する必要があり、切換えの為に大掛かりな切換え機構が必要となり、顕微鏡の大型化やコストが高くなるという問題がある。

上記課題を解決するため、本発明は、
レーザ光源からのレーザ光束を標本に照射する照明光学系と、
前記標本からの蛍光を検出する蛍光検出光学系と、
前記照明光学系内に配設され、前記レーザ光束を前記標本へ導き、前記蛍光を前記蛍光検出光学系へ導くダイクロイック部材がそれぞれ配置された複数の蛍光キューブと、
対物レンズとを有し、
複数の蛍光キューブは、互いに切換え可能に構成され、
複数の前記蛍光キューブの少なくとも１つは、該蛍光キューブ内に前記レーザ光束の主光線を前記照明光学系の光軸に対して略平行になるようにし、かつ前記レーザ光束を前記対物レンズの瞳位置の光軸から離れた所定の位置に集光するための光学手段を、前記ダイクロイック部材より前記レーザ光源側に配置し、
前記光学手段は、前記レーザ光束の入射側から楔プリズムと結像レンズとを有し、
前記レーザ光束の主光線が前記証明光学系の光軸に対して所定の角度だけ傾斜するように、前記レーザ光束を前記楔プリズムに入射し、前記レーザ光束の主光線が前記証明光学系の光軸に対して略平行になるように前記レーザ光束を前記楔プリズムから射出させることを特徴とする顕微鏡装置を提供する。

また、本発明は、
蛍光顕微鏡の照明光学系の光路中に交換可能に配置される蛍光キューブであって、
前記蛍光キューブ内に、ダイクロイック部材と、
前記蛍光顕微鏡の光路に配置されたときに、対物レンズを介して標本に照射するレーザ光束の主光線を前記照明光学系の光軸に対して略平行になるようにし、かつ前記レーザ光束を前記対物レンズの瞳位置の光軸から離れた所定の位置に集光するための光学手段とを有し、
前記光学手段は、前記ダイクロイック部材より前記レーザ光束の入射側に配置され、前記レーザ光束の入射側から楔プリズムと結像レンズとを有し、
前記レーザ光束の主光線が前記証明光学系の光軸に対して所定の角度だけ傾斜するように、前記レーザ光束を前記楔プリズムに入射し、前記レーザ光束の主光線が前記証明光学系の光軸に対して略平行になるように前記レーザ光束を前記楔プリズムから射出させることを特徴とする蛍光キューブを提供する。

本発明によれば、蛍光顕微鏡に使用されている蛍光キューブを切換えることで、共焦点顕微鏡から全反射蛍光顕微鏡に切換え可能な顕微鏡装置を提供することができる。また、共焦点顕微鏡から全反射蛍光顕微鏡に切換え可能な蛍光キューブを提供することができる。

以下、発明の実施の形態にかかる顕微鏡装置について図面を参照しつつ説明する。

（第１実施の形態）
図１は第１実施の形態にかかる顕微鏡装置の概略構成図である。図２は第１実施の形態にかかる顕微鏡装置の光学系を示す。図３は全反射顕微鏡に切換えた際の顕微鏡装置の光学系を示す。図４は光学手段の作用を説明する図であり、（ａ）は共焦点走査照明状態または落射照明状態を、（ｂ）は全反射照明状態を、（ｃ）は楔プリズムの作用をそれぞれ説明する図である。なお、図２,図３では、後述する透過照明光学系を省略している。

図１から図４において、顕微鏡装置１は、倒立型蛍光顕微鏡本体２（以後、単に顕微鏡と記す）と顕微鏡２に搭載されている各種装置を制御するパーソナルコンピュータ等からなる制御装置３（以後、ＰＣと記す）とから構成されている。

顕微鏡２は、ステージ１１に載置された標本１２を、透過照明光源１３からの光で透過照明光学系１４を介して照明し、標本１２を透過した光をリボルバ１５に搭載された対物レンズ１６で集光する。

対物レンズ１６で集光された光は、図２に示すように、結像光学系１７の結像レンズ１８とミラーＭ１を介して一次像面１７ａに結像される。一次像面１７ａに結像された標本１２の像は、リレーレンズ１７ｂ、ミラーＭ２、リレーレンズ１７ｃ、および接眼鏡筒１９のレンズ１９ａを介して二次像面１８ｂに結像され、不図示の接眼レンズを介して観察者に観察される。この際、図１に示す蛍光キューブホルダ２０中の蛍光キューブ２１は光路から外されている。また、プリズム２２は光路に交換可能に配置されており、標本１２の透過像を観察するときには光路から外されている。このように、顕微鏡装置１は透過型顕微鏡として使用することができる。

また、図２に示すように顕微鏡２には、共焦点走査観察系３１と落射照明系４１とが共通の照明光学系５１を介して配置されている。

以下、顕微鏡装置１を走査型顕微鏡（走査型蛍光顕微鏡、共焦点走査型顕微鏡）として使用する場合について図２を参照しつつ説明する。

走査型顕微鏡として使用する場合、共焦点走査観察系３１は、不図示のレーザ光源からのレーザ光を光ファイバ３２で導き、コレクタレンズ３３で光ファイバ３２の端面から射出されたレーザ光をほぼ平行なレーザ光にし、標本１２上で二次元に走査する二次元スキャナ３４に入射する。二次元スキャナ３４から射出されたレーザ光は、瞳リレーレンズ３５で像面ＩＰ１に結像される。像面ＩＰ１を出射したレーザ光は、照明光学系５１の結像レンズ５２で光軸に略平行なレーザ光にされ光路に交換可能に配置された蛍光キューブ２１に入射する。なお、共焦点走査観察系３１を使用する場合、後述する落射照明系４１で使用する照明光学系５１の光路に挿脱可能に配置されているダイクロイックミラー４４は、照明光学系５１の光軸から外されている。

蛍光キューブ２１は、ダイクロイックミラー２１ｂ及びエミッションフィルタ２１ｃが内蔵されている。

蛍光キューブ２１に入射したレーザ光は、波長選択フィルタ２１ａとダイクロイックミラー２１ｂで所定の励起波長のレーザ光が選択され、対物レンズ１６方向に反射され、対物レンズ１６に入射して標本１２に集光される。

レーザ光で励起され標本１２で発現した蛍光は、対物レンズ１６で集光され蛍光キューブ２１に入射し、蛍光キューブ２１のエミッションフィルタ２１ｃで所定の蛍光が選択透過され、結像レンズ１８と結像光学系１７に挿脱可能に配置されたプリズム２２を介して撮像素子２３に結像され、撮像素子２３で蛍光像が撮像される。撮像素子２３で撮像された画像は、図１に示すＰＣ３で画像処理されモニター３ａに表示される。このように、顕微鏡装置１は走査型蛍光顕微鏡として使用することができる。

一方、標本１２で反射したレーザ光は、対物レンズ１６で集光され、蛍光キューブ２１のダイクロイックミラー２１ｂで反射され照明光学系５１を逆行し二次元スキャナ３４に入射してデスキャンされ、ビームスプリッタ３６で反射されて結像レンズ３７とピンホール３８を介してＰＭＴ等の受光素子３９に入射し、受光素子３９で受光された各点の強度を基にＰＣ３で二次元像に生成しモニター３ａ等で表示する。このように、顕微鏡装置１は共焦点走査型顕微鏡として使用することができる。

また、顕微鏡装置１では、撮像素子２３で撮像された蛍光画像と、受光素子３９で受光された共焦点画像をモニター３ａに重ねて表示させるなどして観察することが可能である。

次に、顕微鏡装置１を落射蛍光顕微鏡として使用する場合について図２を参照しつつ説明する。

図２において、落射照明系４１の不図示の光源からの光は、光ファイバ４２で導かれ、コレクタレンズ４３で光ファイバ４２の端面から射出された光がほぼ平行な光にされ、視野絞り４５を介して照明光学系５１に挿脱可能に配置されたダイクロイックミラー４４に入射して反射され、照明光学系５１の結像レンズ５２で集光され、光軸に略平行な光として光路中に交換可能に配置された蛍光キューブ２１に入射する。なお、不図示の光源は、レーザ光源、高圧水銀ランプ、あるいはキセノンランプ等が使用可能である。

蛍光キューブ２１に入射したレーザ光は、波長選択フィルタ２１ａとダイクロイックミラー２１ｂで所定の励起波長のレーザ光が選択され、対物レンズ１６方向に反射され、対物レンズ１６に入射して標本１２に集光される。

この光で励起され標本１２で発現した蛍光は、対物レンズ１６で集光され蛍光キューブ２１に入射し、蛍光キューブ２１のエミッションフィルタ２１ｃで所定の蛍光が選択透過され、結像レンズ１８と結像光学系１７に挿脱可能に配置されたプリズム２２を介して撮像素子２３に結像され蛍光像が撮像される。撮像素子２３で撮像された画像は、図１に示すＰＣ３で画像処理されモニター３ａに表示される。このようにして、顕微鏡装置１は落射蛍光顕微鏡として使用することができる。

次に、顕微鏡装置１を全反射顕微鏡として使用する場合について図３を参照しつつ説明する。

全反射顕微鏡として使用する際の照明は、上述の共焦点走査観察系３１のレーザ光を使用する。また、全反射照明を達成するための後述する光学部材６０を内蔵する蛍光キューブ６１を光軸に交換挿入することで全反射顕微鏡を達成している。

図３に示すように、共焦点走査観察系３１の不図示のレーザ光源からのレーザ光は、光ファイバ３２で導かれ、コレクタレンズ３３で光ファイバ３２の端面から射出されたレーザ光をほぼ平行なレーザ光にして二次元スキャナ３４に入射される。また、対物レンズ１６の瞳位置Ｐの全反射条件領域にレーザ光を集光するために二次元スキャナ３４のＸＹ各ミラーの傾斜が図１に示すＰＣ３の制御部により制御される。二次元スキャナ３４から射出された光軸シフト後のレーザ光は、瞳リレーレンズ３５で像面ＩＰ１に結像され、照明光学系５１の結像レンズ５２を介して光路に配置された蛍光キューブ６１に入射する。

蛍光キューブ６１は、楔プリズム６２と凸レンズなどの集光レンズ６３からなる光学部材６０と、ダイクロイックミラー２１ｂ及びエミッションフィルタ２１ｃとから構成されて、図１に示す蛍光キューブホルダ２０に内蔵され、光路中に交換可能に構成されている。なお、楔プリズム６２と集光レンズ６３は、光軸Ｉ１が図３及び図４（ｂ）に示すように、照明光学系５１の光軸から距離「ｄ」だけずらして配置されている。この距離「ｄ」は、対物レンズ１６の全反射条件となるＮＡの位置に対応している。

蛍光キューブ６１に入射したレーザ光は、楔プリズム６２で光軸Ｉ１を照明光学系５１の光軸に対して主光線が距離「ｄ」だけずらされたレーザ光となり、集光レンズ６３で対物レンズ１６の瞳位置Ｐの輪帯状の全反射条件領域に集光される。この、全反射条件領域に集光されたレーザ光は、対物レンズ１６から標本１２と標本１２を支持するガラス基板との境界面で全反射される入射角で標本１２に入射する。

全反射角で標本１２に入射したレーザ光は、境界面にエバネッセント波を発生し、標本１２の境界面近傍でこのエバネッセント波により励起された蛍光が発生する。なお、レーザ光の波長は、不図示のレーザ光源で選択されているため、このとき図２に示す波長選択フィルタ２１ａは不要である。

エバネッセント波で励起され標本１２で発現した蛍光は、対物レンズ１６で集光され蛍光キューブ６１に入射し、蛍光キューブ６１のエミッションフィルタ２１ｃで所定の蛍光が選択透過され、結像レンズ１８と結像光学系１７の光軸に挿脱可能に配置されたプリズム２２を介して撮像素子２３に結像され、撮像素子２３で蛍光像が撮像される。撮像素子２３で撮像された画像は、図１に示すＰＣ３で画像処理されモニター３ａに表示される。このように、顕微鏡装置１は、前述の蛍光キューブ２１を蛍光キューブ６１に交換し、レーザ光の光軸Ｉ１を照明光学系５１の光軸から距離「ｄ」だけ二次元スキャナ３４と楔プリズム６２で略平行に移動させることによって全反射蛍光顕微鏡として使用することができる。なお、全反射照明時に二次元スキャナ３４で対物レンズ１６の瞳位置Ｐの輪帯状の全反射条件領域をレーザ光がスキャンするように制御することも可能である。輪帯状の全反射条件領域をレーザ光がスキャンすることで良好な全反射照明を行うことが可能になる。

図４を参照して、全反射照明への移行について詳説する。

図４（ａ）は、走査型顕微鏡あるいは落射蛍光顕微鏡として使用する場合の照明光の状態を示している。上記顕微鏡の場合、結像レンズ５２に入射した破線で示す（＋）最大画角光束）、実線で示す像中心光束、及び一点鎖線で示す（−）最大画角光束のいずれの場合も、対物レンズ１６の瞳位置Ｐでは、集光されていない略平行光束である。

一方、図４（ｂ）に示す、全反射顕微鏡の照明状態では、レーザ光の光軸が照明光学系５１の光軸から図４の紙面では上方に距離「ｄ」シフトされている。結像レンズ５２に入射するレーザ光は、レーザ光の光軸Ｉ１が、図４（ｃ）に示すように照明光学系５１の光軸に対して角α傾斜して入射する。楔プリズム６２はこの傾斜角αをほぼゼロにして照明光学系５１の光軸とレーザ光の光軸Ｉ１とが距離「ｄ」だけ離れてほぼ平行になるようにする。その後、レーザ光は集光レンズ６３で対物レンズ１６の瞳位置Ｐの輪帯状の全反射条件領域に集光される。この結果、全反射照明が可能となる。

図４（ｃ）に示すように、傾斜角αと楔プリズム６２の頂角δの関係は、α＝（ｎ−１）×δで示される。ここでｎは、楔プリズム６２を構成する媒質の屈折率である。

このように、対物レンズ１６の開口数（ＮＡ）に応じたレーザ光の光軸Ｉ１の傾斜角αに対応する頂角δを有する楔プリズム６２と、焦点距離ｆの集光レンズ６３を組み合わせた光学部材６０を有する蛍光キューブ６１を図１に示す蛍光キューブボックス２０内に配置し、対物レンズ１６に対応した蛍光キューブ６１に交換挿入することで容易に全反射照明を達成することが可能になる。また、レーザ光の光軸Ｉ１の移動量「ｄ」も、図１に示すＰＣ３の制御部から光路に挿入されている対物レンズ１６に応じて二次元スキャナ３４のＸＹ各ミラーの傾きを制御することで対物レンズ１６や蛍光キューブ６１の切換えに応じたレーザ光の光軸位置を設定することが可能になる。

以上述べたように、第１実施の形態にかかる顕微鏡装置１によれば、共焦点走査観察系３１の二次元スキャナ３４を所定の傾きに制御することでレーザ光を照明光学系５１の光軸からシフトさせ、複数の蛍光キューブを光路中に交換可能に構成した蛍光キューブボックス２０に配置された蛍光キューブ６１を光路中に交換挿入することによって全反射蛍光観察を可能にすることができる。また、共焦点走査型観察、走査型蛍光観察、落射蛍光観察、透過観察等の顕微鏡としても使用可能な顕微鏡装置１を提供することができる。

（第２実施の形態）
次に、第２実施の形態にかかる顕微鏡装置について図面を参照しつつ説明する。なお、顕微鏡装置の概略構成は第１実施の形態と同様であり図面ならびに説明を省略する。

図５は、第２実施の形態にかかる顕微鏡の光学系を示す。図６は全反射顕微鏡に切換えた際の顕微鏡装置の光学系を示す。なお、第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付して説明する。また、第１実施の形態と同様に透過照明光学系は記載を省略してある。

図５において、顕微鏡装置１０１を透過型顕微鏡として使用する場合の使用法は第１実施の形態と同様であり説明を省略する。

次に、顕微鏡装置１０１を走査型顕微鏡として使用する場合について図５を参照しつつ説明する。

走査型顕微鏡として使用する場合、共焦点走査観察系３１は、不図示のレーザ光源からのレーザ光を光ファイバ３２で導き、コレクタレンズ３３で光ファイバ３２の端面から射出されたレーザ光をほぼ平行なレーザ光にし、標本１２上で二次元に走査する二次元スキャナ３４に入射する。二次元スキャナ３４から射出されたレーザ光は、瞳リレーレンズ３５で像面ＩＰ１に結像される。ＩＰ１を出射したレーザ光は、光路に挿脱可能なダイクロイックミラー７１で反射され、結像レンズ１８で集光され略平行なレーザ光として対物レンズ１６に入射して標本１２に集光される。このとき光路中に交換可能に配置された蛍光キューブ２１は光軸外に外されている。

レーザ光で励起され標本１２で発現した蛍光は、対物レンズ１６で集光されダイクロイックミラー７２とエミッションフィルタ７３で所定の蛍光が選択透過され、結像レンズ７４で撮像素子２３に結像され、撮像素子２３で蛍光像が撮像される。撮像素子２３で撮像された画像は、図１に示す、ＰＣ３で画像処理されモニター３ａに表示される。このように、顕微鏡装置１０１は走査型蛍光顕微鏡として使用することができる。

一方、標本１２で反射したレーザ光は、対物レンズ１６で集光され、光路を逆行して結像レンズ１８とダイクロイックミラー７１を介して二次元スキャナ３４に入射してデスキャンされ、ビームスプリッタ３６で反射されて結像レンズ３７とピンホール３８を介してＰＭＴ等の受光素子３９に入射し、受光素子３９で受光された各点の強度を基にＰＣ３で二次元像に生成しモニター３ａ等で表示する。このように、顕微鏡装置１０１は共焦点走査型顕微鏡として使用することができる。なお、前述した透過照明で標本像を接眼鏡筒１９を介して観察するときには、ダイクロイックミラー７１、７２、および蛍光キューブ２１あるいは後述する蛍光キューブ８１は光路から外されている。

また、顕微鏡装置１０１では、撮像素子２３で撮像された蛍光画像と、受光素子３９で受光された共焦点画像を図１に示すモニター３ａに重ねて表示させるなどして観察することが可能である。

次に、顕微鏡装置１０１を落射蛍光顕微鏡として使用する場合について図５を参照しつつ説明する。第２実施の形態では、共焦点走査観察系３１と落射照明系４１の照明光学系は一部を除き独立して配置されている。

図５において、落射照明系４１は、不図示の光源からの光を光ファイバ４２で導き、コレクタレンズ４３で光ファイバ４２の端面から射出された光をほぼ平行な光にし、視野絞り４５を介して結像レンズ５２で集光され光路に交換可能に配置された蛍光キューブ２１に入射する。

蛍光キューブ２１は、波長選択フィルタ２１ａとダイクロイックミラー２１ｂ及びエミッションフィルタ２１ｃが内蔵されている。

蛍光キューブ２１に入射したレーザ光は、波長選択フィルタ２１ａとダイクロイックミラー２１ｂで所定の励起波長のレーザ光が選択され、対物レンズ１６方向に反射され、対物レンズ１６に入射して標本１２に集光される。

この光で励起され標本１２で発現した蛍光は、対物レンズ１６で集光されダイクロイックミラー７２とエミッションフィルタ７３で所定の蛍光が選択され、結像レンズ７４で撮像素子２３に結像され、撮像素子２３で蛍光像が撮像される。撮像素子２３で撮像された画像は、図１に示すＰＣ３ので画像処理されモニター３ａに表示される。このようにして、顕微鏡装置１０１は落射蛍光顕微鏡として使用することができる。なお、不図示の光源は、レーザ光源、高圧水銀ランプ、あるいはキセノンランプ等が使用可能である。

次に、顕微鏡装置１０１を全反射顕微鏡として使用する場合について図６を参照しつつ説明する。

全反射顕微鏡として使用する際の照明は、上述の共焦点走査観察系３１を使用し、全反射照明を達成するための後述する光学部材８０を内蔵する蛍光キューブ８１を光路に交換挿入することで全反射顕微鏡を達成している。

図６に示すように、共焦点走査観察系３１は不図示のレーザ光源からのレーザ光を光ファイバ３２で導き、コレクタレンズ３３で光ファイバ３２の端面から射出されたレーザ光をほぼ平行なレーザ光にして二次元スキャナ３４に入射する。このレーザ光の光軸を共焦点走査観察系３１の光軸に一致させるために二次元スキャナ３４のＸＹ各ミラーの傾斜が図１に示すＰＣ３の制御部により制御される。二次元スキャナ３４から射出されたレーザ光は、瞳リレーレンズ３５で像面ＩＰ１に結像される。ＩＰ１を出射したレーザ光は、ダイクロイックミラー７１で反射され、結像レンズ１８で光軸に略平行なレーザ光にされ光路に交換可能に配置された蛍光キューブ８１に入射する。

蛍光キューブ８１は、光軸に対して所定の角度傾斜して配置された平行平面ガラス８２と凸レンズ等の集光レンズ８３とからなる光学部材８０から構成され、図１に示す蛍光キューブホルダ２０に内蔵され、光路に交換可能に構成されている。結像レンズ１８から射出したレーザ光の光軸は、光軸に対して傾斜された平行平面ガラス８２で光軸から距離「ｄ」だけずらされた光軸Ｉ１にずらされる。この距離「ｄ」は、対物レンズ１６の瞳位置Ｐの全反射条件となるＮＡの位置に対応している。

蛍光キューブ８１の平行平面ガラス８２で光軸を移動されたレーザ光は、集光レンズ８３で対物レンズ１６の瞳位置Ｐの輪帯状の全反射条件領域に集光される。この、全反射条件領域に集光されたレーザ光は、対物レンズ１６から標本１２と標本１２を支持するガラス基板との境界面で全反射される入射角で標本１２に入射する。

全反射角で標本１２に入射したレーザ光は、境界面にエバネッセント波を発生し、標本１２の境界面近傍でこのエバネッセント波により励起された蛍光が発生する。なお、レーザ光の波長は、不図示のレーザ光源で選択されているため、このとき図５に示す波長選択フィルタ２１ａは不要である。

エバネッセント波で励起され標本１２で発現した蛍光は、対物レンズ１６で集光されダイクロイックミラー７２とエミッションフィルタ７３で所定の蛍光が選択透過され、結像レンズ７４で撮像素子２３に結像され、撮像素子２３で蛍光像が撮像される。撮像素子２３で撮像された画像は、図１に示す、ＰＣ３ので画像処理されモニター３ａに表示される。このように、顕微鏡装置１０１は、前述の蛍光キューブ２１を蛍光キューブ８１に交換し、レーザ光の光軸を共焦点走査観察系３１の光軸に一致するように二次元スキャナ３４を制御することによって全反射蛍光顕微鏡として使用することができる。

また、対物レンズ１６の開口数（ＮＡ）に応じた光軸ずらしのための平行平面ガラス８２と、焦点距離ｆの集光レンズ８３をからなる光学部材８０を有する蛍光キューブ８１を図１に示す蛍光キューブボックス２０内に配置しておくことで、対物レンズ１６を交換した場合でも容易に全反射照明を達成することが可能になる。

以上述べたように、第２実施の形態にかかる顕微鏡装置１０１によれば、共焦点走査観察系３１の二次元スキャナ３４をレーザ光が光軸に一致するように制御し、複数の蛍光キューブを光軸に交換可能に構成した蛍光キューブボックス２０に配置された光学部材８０を内蔵する蛍光キューブ８１を光軸に交換挿入することによって全反射蛍光観察を可能にすることができる。また、共焦点走査型観察、走査型蛍光観察、落射蛍光観察、透過観察等の顕微鏡としても使用可能な顕微鏡装置１０１を提供することができる。

なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。

第１実施の形態にかかる顕微鏡装置の概略構成図である。 第１実施の形態にかかる顕微鏡装置の光学系を示す。 第１実施の形態にかかる顕微鏡装置の光学系を全反射顕微鏡に切換えた際の顕微鏡装置の光学系を示す。 第１実施の形態にかかる顕微鏡装置における光学手段の作用を説明する図であり、（ａ）は共焦点走査照明状態または落射照明状態を、（ｂ）は全反射照明状態を、（ｃ）は楔プリズムの作用をそれぞれ説明する図である。 第２実施の形態にかかる顕微鏡の光学系を示す。 全反射顕微鏡に切換えた際の顕微鏡装置の光学系を示す。

符号の説明

１、１０１ 顕微鏡装置
２ 倒立型蛍光顕微鏡（顕微鏡）
３ 制御装置（ＰＣ）
１１ ステージ
１２ 標本
１３ 透過照明光源
１４ 透過照明光学系
１５ リボルバ
１６ 対物レンズ
１７ 結像光学系
１８ 結像レンズ
１９ 接眼鏡筒
２０ 蛍光キューブボックス
２１ 蛍光キューブ
２２ プリズム
２３ 撮像素子
３１ 共焦点走査観察系
３２ 光ファイバー
３３ コレクタレンズ
３４ 二次元スキャナ
３５ 瞳リレーレンズ
４１ 落射照明系
４２ 光ファイバー
４３ コレクタレンズ
４４ ダイクロイックミラー
５１ 照明光学系
５２ 結像レンズ
６０、８０ 光学部材
６１、８１ 蛍光キューブ
６２ 楔プリズム
６３、８３ 集光レンズ
８２ 平行平面ガラス

Claims (5)

1. レーザ光源からのレーザ光束を標本に照射する照明光学系と、
   前記標本からの蛍光を検出する蛍光検出光学系と、
   前記照明光学系内に配設され、前記レーザ光束を前記標本へ導き、前記蛍光を前記蛍光検出光学系へ導くダイクロイック部材がそれぞれ配置された複数の蛍光キューブと、
   対物レンズとを有し、
   複数の蛍光キューブは、互いに切換え可能に構成され、
   複数の前記蛍光キューブの少なくとも１つは、該蛍光キューブ内に前記レーザ光束の主光線を前記照明光学系の光軸に対して略平行になるようにし、かつ前記レーザ光束を前記対物レンズの瞳位置の光軸から離れた所定の位置に集光するための光学手段を、前記ダイクロイック部材より前記レーザ光源側に配置し、
   前記光学手段は、前記レーザ光束の入射側から楔プリズムと結像レンズとを有し、
   前記レーザ光束の主光線が前記照明光学系の光軸に対して所定の角度だけ傾斜するように、前記レーザ光束を前記楔プリズムに入射し、前記レーザ光束の主光線が前記照明光学系の光軸に対して略平行になるように前記レーザ光束を前記楔プリズムから射出させることを特徴とする顕微鏡装置。
2. 前記所定の位置に集光された前記レーザ光束は、前記対物レンズから前記標本に対する入射角が全反射角以上で射出することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
3. 前記光学手段を有する前記蛍光キューブを前記光軸に挿入した際、前記レーザ光束の主光線を前記光軸に対して所定量移動するように前記光学手段を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡装置。
4. 前記照明光学系は、落射照明光学系を更に有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の顕微鏡装置。
5. 蛍光顕微鏡の照明光学系の光路中に交換可能に配置される蛍光キューブであって、
   前記蛍光キューブ内に、ダイクロイック部材と、
   前記蛍光顕微鏡の光路に配置されたときに、対物レンズを介して標本に照射するレーザ光束の主光線を前記照明光学系の光軸に対して略平行になるようにし、かつ前記レーザ光束を前記対物レンズの瞳位置の光軸から離れた所定の位置に集光するための光学手段とを有し、
   前記光学手段は、前記ダイクロイック部材より前記レーザ光束の入射側に配置され、前記レーザ光束の入射側から楔プリズムと結像レンズとを有し、
   前記レーザ光束の主光線が前記照明光学系の光軸に対して所定の角度だけ傾斜するように、前記レーザ光束を前記楔プリズムに入射し、前記レーザ光束の主光線が前記照明光学系の光軸に対して略平行になるように前記レーザ光束を前記楔プリズムから射出させることを特徴とする蛍光キューブ。

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