JP5901368B2 - 顕微鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、顕微鏡システムに関するものである。

従来、ユーザが蛍光標識を設定することにより、使用に適した光学系の選択を可能にする顕微鏡システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の顕微鏡システムは、蛍光試薬の励起波長および蛍光波長（放出波長）、励起光（照射光）の波長特性、および、光学素子の波長特性をバイナリデータとして予めデータファイルに記憶しておき、励起波長のバイナリデータと励起光の波長特性のバイナリデータにおいて光線強度が所定の閾値以上となる波長域が重複するか否か、また、蛍光波長のバイナリデータと光学素子の波長特性のバイナリデータにおいて光線強度が所定の閾値以上となる波長域が重複するか否かを判断することにより、使用に適した光学素子を選択することとしている。

特開２０００−３９５６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の顕微鏡システムのように使用に適した光学素子の選択を自動で行うことが可能であるとしても、状況に応じて、ユーザが光学素子の設定を変更することがある。この場合において、光源から光学素子を介して標本に到達する励起光の光路、および、標本から光学素子を介して検出器に到達する蛍光の光路が表示される顕微鏡システムの光路図表示機能には、励起光および蛍光の波長特性や光学素子の波長特性が考慮されていないため、ユーザが設定した光学素子の選択に問題があったとしても、ユーザはどの光学素子の設定に問題があるのかを光路図からは認識することができないという不都合がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、光路上に配置した光学素子における励起光および／または蛍光の透過率および／または反射率に関する情報をユーザが一見して把握することができる顕微鏡システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、光源から発せられ標本に照射される励起光および／または該励起光が照射されることにより前記標本において発生する蛍光を透過または反射する光学素子と、該光学素子により透過または反射された前記蛍光を検出する検出部と、前記光学素子の透過波長および／または反射波長を示す波長特性、前記励起光の波長特性、および、前記検出部が検出する蛍光の波長範囲をデータとして記憶する記憶部と、該記憶部に記憶されている前記データに基づいて、前記光学素子における前記励起光および／または前記蛍光の透過率および／または反射率を算出する演算部と、該演算部により算出された前記光学素子における前記励起光および／または前記蛍光の透過率を示す透過情報または反射率を示す反射情報を前記光学素子と対応づけて表示する表示部とを備え、該表示部が、前記光源から前記標本、該標本から前記検出部に至る光路図を表示し、その光路図上の各光学素子の位置に、該光学素子の前記透過情報または反射情報を表示する顕微鏡システムを提供する。

本発明によれば、光源から発せられた励起光が光学素子を透過しまたは光学素子により反射されて標本に照射され、標本において発生した蛍光が光学素子を透過しまたは光学素子により反射されて検出部により検出される。記憶部にデータとして記憶させた光学素子の波長特性、励起光の波長特性および前記検出部が検出する蛍光の波長範囲に基づいて演算部により算出された、光学素子における励起光および／または蛍光の透過情報または反射情報を光学素子と対応づけて表示部に表示することで、ユーザは、光学素子において励起光および／または蛍光がどれくらい透過されるかまたは反射されるかを一見して把握することができる。

これにより、ユーザが光路上に配置する光学素子を設定したり変更したりした場合に、その光学素子の波長特性をデータとして記憶部に記憶させれば、表示部を見るだけで、その光学素子が観察に適しているか否かを容易に判断することができる。また、ユーザが光路上に配置する光学素子を複数設定したり複数変更したりした場合は、各光学素子の波長特性をデータとして記憶部に記憶させれば、いずれかの光学素子の選択に問題があっても、表示部を見るだけでどの光学素子の設定に問題があるかを容易に判断し、適切な光学素子を設定し直すことができる。

上記発明においては、前記表示部が、前記光源から前記標本、該標本から前記検出部に至る光路図を表示し、その光路図上の各光学素子の位置に、該光学素子の前記透過情報または反射情報を表示する。

このように構成することで、ユーザが、光源、各光学素子および検出部の位置関係と、光学素子ごとの励起光および／または蛍光の透過情報または反射情報とを関連づけて確認することができ、システム全体における各光学素子の適性を容易に判断することができる。

また、上記発明においては、前記検出部が検出する蛍光の波長範囲として、前記標本を標識する蛍光試薬の蛍光特性を用いることとしてもよい。
このように構成することで、標本において実際に発生する蛍光の波長特性が分かるので、蛍光が透過または反射する光学素子の高精度な透過情報または反射情報を得ることができる。

また、上記発明においては、前記検出部が検出する蛍光の波長範囲として、前記検出部により検出可能な波長帯域を示す波長特性を用いることとしてもよい。
このように構成することで、標本において実際に発生する蛍光の波長特性が分からなくても、想定される蛍光の波長特性に対応する波長特性を有する検出部を用いることで、検出部により検出可能な波長帯域の範囲で、蛍光が透過または反射する光学素子の透過情報または反射情報を得ることができる。

また、上記発明においては、前記検出器の直前に配置され、該検出器に入射される蛍光を透過させ励起光を遮断するフィルタ部材を備え、前記検出部が検出する蛍光の波長範囲として、前記フィルタ部材の蛍光を透過可能な波長帯域を示す波長特性を用いることとしてもよい。

このように構成することで、標本において実際に発生する蛍光の波長特性が分からなくても、想定される蛍光の波長特性に対応する波長特性を有するフィルタ部材を用いることで、フィルタ部材により蛍光を透過可能な波長帯域の範囲で、蛍光が透過または反射する光学素子の透過情報または反射情報を得ることができる。

本発明によれば、光路上に配置した光学素子における励起光および／または蛍光の透過率および／または反射率に関する情報をユーザが一見して把握することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る顕微鏡システムの概略構成図である。 表示部に表示される光路図の一例を示す図である。 蛍光標識の蛍光プロファイルを示す図である。 図３の蛍光プロファイルにおいて、蛍光強度の閾値を５０％とした場合の蛍光強度が閾値以上の蛍光波長帯域を示す図である。 図３の蛍光プロファイルにおいて、蛍光強度の閾値を３０％とした場合の蛍光強度が閾値以上の蛍光波長帯域を示す図である。 蛍光試薬の蛍光波長帯域（５１５−５５０ｎｍ）内の蛍光スペクトルの面積と、励起ＤＭの透過波長帯域（４８９ｎｍ以上）内の蛍光スペクトルの面積を比較した図である。 蛍光試薬の蛍光波長帯域（５１５−５５０ｎｍ）内の蛍光スペクトルの面積と、測光ＤＭの反射波長帯域（４９０ｎｍ以上）内の蛍光スペクトルの面積を比較した図である。 本発明の一実施形態に係る第１実施例の光路図を示す図である。 本発明の一実施形態に係る第２実施例の光路図を示す図である。 蛍光試薬の蛍光波長帯域（５１５−５５０ｎｍ）内の蛍光スペクトルの面積と、測光ＤＭの反射波長帯域（５３０ｎｍ〜５５０ｎｍ）内の蛍光スペクトルの面積を比較した図である。 蛍光の蛍光波長帯域（５３０〜５５０ｎｍ）内の蛍光スペクトルの面積と、バリアフィルタの透過波長帯域（４９０ｎｍ以上）内の蛍光スペクトルの面積を比較した図である。 本発明の一実施形態に係る第３実施例の光路図を示す図である。 蛍光の蛍光波長帯域（５３０−５５０ｎｍ）内の蛍光スペクトルの面積と、バリアフィルタの透過波長帯域（５４０〜５５０ｎｍ）内の蛍光スペクトルの面積を比較した図である。 本発明の一実施形態に係る第４実施例の光路図を示す図である。 図３の蛍光プロファイルにおいて、検出開始波長と検出終了波長を選択した場合の蛍光波長帯域を示す図である。 バリアフィルタの透過率の閾値を基準に設定した場合の蛍光波長帯域を示す図である。 ユーザが所望の範囲を設定した場合の蛍光波長帯域を示す図である。

本発明の一実施形態に係る顕微鏡システムについて、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム１００は、図１に示すように、レーザ光（励起光）を発するレーザ光源（光源）１と、レーザ光源１から発せられたレーザ光を２次元的に走査しながら標本Ａに照射し、標本Ａにおいて発生する蛍光を検出する顕微鏡システム本体部１０と、ユーザが種々の撮影条件を入力する入力部３と、各種データを記憶するメモリ（記憶部）５と、顕微鏡システム本体部１０の光路図３０を表示する表示部７と、入力部３に入力された撮影条件に基づいて、レーザ光源１、顕微鏡システム本体部１０、メモリ５、表示部７を制御する制御部（演算部）９とを備えている。

レーザ光源１は、発振波長の異なるものが複数種備えられている。
顕微鏡システム本体部１０は、標本Ａを載置するステージ１１と、レーザ光源１からのレーザ光および標本Ａからの蛍光を透過または反射する励起ダイクロイックミラー（以下、「励起ＤＭ」という。光学素子）１３と、励起ＤＭ１３により反射されたレーザ光および標本Ａからの蛍光を反射する反射ミラー１５と、反射ミラー１５により反射されたレーザ光を標本Ａに照射する対物レンズ１７とを備えている。

また、顕微鏡システム本体部１０は、励起ＤＭ１３を透過した蛍光を検出する第１検出部２５と第２検出部２７を備えている。第１検出部２５は、励起ＤＭ１３を透過した蛍光を透過または反射する測光ダイクロイックミラー（以下、「測光ＤＭ」という。光学素子）１９と、測光ＤＭ１９により反射された蛍光に含まれるレーザ光を除去するバリアフィルタ（光学素子、フィルタ部材）２１と、バリアフィルタ２１を透過した蛍光を検出する検出器（検出部）２３とを備えている。以下、励起ＤＭ１３、測光ＤＭ１９およびバリアフィルタ２１を合わせて「光学素子１３，１９，２１」ともいう。第２検出部２７は、第１検出部２５の測光ＤＭ１９を透過した蛍光を検出する他の検出器等（図示略）を備えている。

励起ＤＭ１３、測光ＤＭ１９およびバリアフィルタ２１は、例えば、それぞれ回転可能なターレット（図示略）に波長特性の異なるものが複数固定されている。
検出器２３は、例えば、光電子増倍管（ＰＭＴ）である。

入力部３には、ユーザにより、光路上に配置する光学素子１３，１９，２１の種類、使用するレーザ波長、観察対象の標本Ａを染色している蛍光試薬の種類、および、検出する波長帯域等を入力することができるようになっている。

メモリ５には、全ての光学素子１３，１９，２１の透過波長を示す波長特性のデータまたは反射波長を示す波長特性のデータ、レーザ光の波長特性のデータ、検出器２３が検出する蛍光の波長範囲を示すデータが、観察を行う波長範囲にわたって、例えば、所定の波長刻みで記憶されている。本実施形態においては、検出器２３により検出する蛍光の波長範囲として、蛍光試薬ごとの蛍光波長特性を用いる。

制御部９は、入力部３に入力されたレーザ波長のレーザ光をレーザ光源１から発生させるようになっている。また、制御部９は、ユーザにより蛍光試薬の種類が入力部３に入力されると、入力された蛍光試薬の蛍光プロファイルを表示部７に表示するようになっている。

また、制御部９は、メモリ５に記憶されている上記各種データに基づいて、レーザ光がレーザ光源１から標本Ａに到達し蛍光が標本Ａから検出器２３に到達するのに最適な光学素子１３，１９，２１をターレット上で自動選択し、光学素子光路上に配置することができるようになっている。また、制御部９は、ユーザがターレット上の光学素子１３，１９，２１を選択して入力部３に入力すると、自動選択した光学素子１３，１９，２１に代えて、ユーザが選択した光学素子１３，１９，２１を光路上に配置するようになっている。

また、制御部９は、光路上に配置した光学素子１３，１９，２１の波長特性のデータをメモリ５から読み出し、例えば、図２に示すような、レーザ光源１から標本Ａ、標本Ａから検出器２３に至る光路図３０を表示部７に表示させるようになっている。光路図３０は、例えば、レーザ光の光路がレーザ光源１から励起ＤＭ１３、および、励起ＤＭ１３から標本Ａの区分に分割され、蛍光の光路が標本Ａから励起ＤＭ１３、励起ＤＭ１３から測光ＤＭ１９、測光ＤＭ１９からバリアフィルタ２１、および、バリアフィルタ２１から検出器２３の区分に分割されている。

制御部９は、光路図３０において、レーザ光および蛍光の各光路の区分ごとに、レーザ光あるいは蛍光が通過する場合は光路を示すラインを表示し、通過しない場合は光路を示すラインを表示しないようになっている。レーザ光の光路と蛍光の光路は、互いに異なる色のラインで表示されるようになっている。

また、制御部９は、メモリ５に記憶されている上記各種データに基づいて、各光学素子１３，１９，２１におけるレーザ光あるいは蛍光の透過率や反射率を算出するようになっている。具体的には、制御部９は、励起ＤＭ１３の反射波長帯域とレーザ光のレーザ波長に基づいて、励起ＤＭ１３によるレーザ光の反射率を算出するようになっている。

また、制御部９は、各光学素子１３，１９，２１の透過波長帯域内または反射波長帯域内における蛍光波長帯域内の蛍光スペクトルの面積Ｓ１３，Ｓ１９，Ｓ２１と、蛍光試薬における検出する蛍光波長帯域内の蛍光スペクトルの面積ＳＡを求め（図６，７参照。）、蛍光試薬の蛍光スペクトルの面積ＳＡに対する各光学素子１３，１９，２１の蛍光スペクトルの面積Ｓ１３，Ｓ１９，Ｓ２１の比により、各光学素子１３，１９，２１の透過率または反射率を算出するようになっている。
なお、反射ミラー１５は固定されて切り替えられないものである上に、レーザ光および蛍光の反射率が波長によらずほぼ一定であるとすることができるので、本実施形態では反射ミラー１５の反射率を考慮しないこととする。

また、制御部９は、表示部７において、光学素子１３，１９，２１ごとに算出したレーザ光あるいは蛍光の透過率を示す透過情報や反射率を示す反射情報を各光学素子１３，１９，２１にそれぞれ対応づけて表示させるようになっている。具体的には、制御部９は、透過情報として透過率を数値で表すとともに反射情報として反射率を数値で表し、それぞれの数値を光路図３０上の各光学素子１３，１９，２１の位置に表示するようになっている。さらに、制御部９は、反射ミラー１５の位置にもレーザ光および蛍光の反射率を表示し、検出器２３の位置には蛍光の到達率を表示するようになっている。

このように構成された本実施形態に係る顕微鏡システム１００の作用について説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム１００を用いて標本Ａを蛍光観察するには、ユーザは、レーザ光の波長、標本Ａに使用している蛍光試薬の蛍光波長特性、光学素子１３，１９，２１の透過波長および反射波長を示す波長特性を入力部３に入力し、メモリ５にデータとして記憶させる。

例えば、蛍光標識としてＡｌｅｘａＦｌｏｕｒ４８８を使用する場合は、励起光として４８８ｎｍのレーザを使用することとし、レーザ光の波長特性のデータとして４８８ｎｍをメモリ５に記憶させる。制御部９は、図３に示すように、入力部３に入力された蛍光標識の蛍光プロファイルを表示部７に表示する。図３において、縦軸はＩｎｔｅｎｓｉｔｙ（正規化された強度：％）を示し、横軸はＷａｖｅｌｅｎｇｔｈ（波長：ｎｍ）を示している。図４〜７，１０，１１，１３，１５において同様である。

ユーザは、表示部７に表示された蛍光標識のプロファイルを見て、どの範囲を検出する蛍光波長帯域とするか決定する。検出すべき蛍光波長帯域は、例えば、図４，５に示すように、蛍光強度の閾値（蛍光のピーク強度を１００％とした場合の割合。）を基準にして設定することとしてもよい。図４は、蛍光強度の閾値を５０％とした場合の蛍光強度が閾値以上の蛍光波長帯域を示し、図５は、蛍光強度の閾値を３０％とした場合の蛍光強度が閾値以上の蛍光波長帯域を示している。本実施形態においては、検出すべき蛍光波長帯域として、図４に示す蛍光強度が閾値５０％以上の蛍光波長帯域である５１５−５５０ｎｍに設定する。

ユーザが検出すべき蛍光波長帯域を設定すると、制御部９により、メモリ５に記憶されている上記各種データが読み出され、ターレット上の最適な光学素子１３，１９，２１が自動選択されて光路上に配置される。例えば、制御部９により、４８８ｎｍ以下の波長を反射し４８８ｎｍより長い波長を透過する励起ＤＭ１３と、４９０ｎｍより短い波長を透過し４９０ｎｍ以上の波長を反射する測光ＤＭ１９と、４９０ｎｍより短い波長を遮断し４９０ｎｍ以上の波長を透過するバリアフィルタ２１が選択されて、それぞれ光路上に配置される。

レーザ光源１から４８８ｎｍのレーザ波長のレーザ光を発生させると、レーザ光は励起ＤＭ１３（反射波長帯域４８８ｎｍ以下）により反射され、反射ミラー１５を介して対物レンズ１７により標本Ａに照射される。レーザ光を照射することにより標本Ａにおいて発生した蛍光（蛍光波長帯域５１５−５５０ｎｍ）は、対物レンズ１７、反射ミラー１５を介して励起ＤＭ１３（透過波長帯域４８９ｎｍ以上）を透過し、測光ＤＭ１９（反射波長帯域４９０ｎｍ以上）により反射され、バリアフィルタ２１（透過波長帯域４９０ｎｍ以上）を透過して検出器２３に到達する。

この場合において、制御部９により、図２に示すような光路図３０が表示部７に表示され、レーザ光および蛍光の光路を示すラインが表示される。また、制御部９により、光路上に配置した光学素子１３，１９，２１の波長特性に対応するデータがメモリ５から読み出され、励起ＤＭ１３におけるレーザ光の反射率および蛍光の透過率と、測光ＤＭにおける蛍光の反射率と、バリアフィルタ２１における蛍光の透過率が算出されて、その数値が光路図３０上の各光学素子１３，１９，２１の位置に表示される。

具体的には、制御部９により、励起ＤＭ１３の反射波長帯域（４８８ｎｍ以下）とレーザ光のレーザ波長４８８ｎｍとから、励起ＤＭ１３におけるレーザ光の反射率１００％が算出される。また、制御部９により、図６に示すような、蛍光試薬の蛍光波長帯域（５１５−５５０ｎｍ）内の蛍光スペクトルの面積ＳＡに対する、励起ＤＭ１３の透過波長帯域（４８９ｎｍ以上）内における蛍光波長帯域内の蛍光スペクトルの面積Ｓ１３の比により、励起ＤＭ１３における蛍光の透過率１００％が算出される。

同様にして、制御部９により、図７に示すような、蛍光試薬の蛍光波長帯域（５１５−５５０ｎｍ）内の蛍光スペクトルの面積ＳＡに対する、測光ＤＭ１９の反射波長帯域（４９０ｎｍ以上）内における蛍光波長帯域内の蛍光スペクトルの面積Ｓ１９の比により、測光ＤＭ１９における蛍光の反射率１００％が算出され、蛍光試薬の蛍光波長帯域（５１５−５５０ｎｍ）内の蛍光スペクトルの面積ＳＡに対する、バリアフィルタ２１の透過波長帯域（４９０ｎｍ以上）内における蛍光波長帯域内の蛍光スペクトルの面積Ｓ２１の比により、バリアフィルタ２１における蛍光の透過率１００％が算出される。

そして、制御部９により、光路図３０において、レーザ光源１から励起ＤＭ１３を介した標本Ａまでの光路の全ての区分にレーザ光の通過を示すラインと、標本Ａから励起ＤＭ１３、測光ＤＭ１９およびバリアフィルタ２１を介した検出器２３までの光路の全ての区分に蛍光の通過を示すラインが表示される。

また、制御部９により、光路図３０において、励起ＤＭ１３の位置にレーザ光の反射率が１００％で蛍光の透過率が１００％であると表示され、測光ＤＭ１９の位置に蛍光の反射率が１００％であると表示され、バリアフィルタ２１の位置に蛍光の透過率が１００％であると表示される。

したがって、ユーザは、光路図３０を見るだけで、各光学素子１３，１９，２１においてレーザ光あるいは蛍光がどれくらい透過されるかまたは反射されるかを一見して把握することができる。
なお、反射ミラー１５の位置にもレーザ光の反射率が１００％で蛍光の反射率が１００％であると表示され、検出器２３の位置には蛍光の到達率が１００％であると表示される。

次に、制御部９により自動選択された光学素子１３，１９，２１に代えて、ユーザが選択した光学素子１３，１９，２１を光路上に配置する場合の各実施例について説明する。
第１実施例は、ユーザが、例えば、４００ｎｍ以下の波長を反射する波長特性の励起ＤＭ１３を選択したとする。制御部９により、自動選択された励起ＤＭ１３に代えて、ユーザが選択した励起ＤＭ１３（反射波長帯域４００ｎｍ以下）が光路上に配置される。

レーザ光源１から発せられた４８８ｎｍのレーザ光は励起ＤＭ１３（反射波長帯域４００ｎｍ以下）においては全く反射されない。一方、標本Ａにおいて発生する蛍光（蛍光波長帯域５１５−５５０ｎｍ）は、標本Ａから励起ＤＭ１３、測光ＤＭ１９およびバリアフィルタ２１を介して検出器２３に到達する。

この場合において、制御部９により、励起ＤＭ１３の反射波長帯域（４００ｎｍ以下）とレーザ光のレーザ波長４８８ｎｍとから、励起ＤＭ１３におけるレーザ光の反射率０％が算出される。また、制御部９により、図６，７に示すような、蛍光試薬の蛍光波長帯域（５１５−５５０ｎｍ）内の蛍光スペクトルの面積ＳＡに対する各光学素子１３，１９，２１の蛍光スペクトルの面積Ｓ１３，Ｓ１９，Ｓ２１のそれぞれの比により、励起ＤＭ１３における蛍光の透過率１００％、測光ＤＭ１９における蛍光の反射率１００％、および、バリアフィルタ２１における蛍光の透過率１００％がそれぞれ算出される。

その結果、第１実施例では、図８に示すように、制御部９により、光路図３０において、レーザ光源１から励起ＤＭ１３までの光路の区分にレーザ光の通過を示すラインが表示されるが、励起ＤＭ１３から標本Ａまでの区分にレーザ光の通過を示すラインは表示されない。一方、標本Ａから励起ＤＭ１３、測光ＤＭ１９およびバリアフィルタ２１を介した検出器２３までの光路の全ての区分に蛍光の通過を示すラインが表示される。

また、制御部９により、光路図３０において、励起ＤＭ１３の位置にレーザ光の反射率が０％で蛍光の透過率が１００％であると表示される。また、測光ＤＭ１９の位置に蛍光の反射率が１００％であると表示され、バリアフィルタ２１の位置に蛍光の透過率が１００％であると表示され、検出器２３の位置に蛍光の到達率が１００％であると表示される。したがって、ユーザは、光路図３０により、レーザ光が励起ＤＭ１３までは到達しているが、それより先の標本Ａまでは全く到達していないことを一見して把握することができる。
なお、レーザ光は励起ＤＭ１３までしか到達しないため、反射ミラー１５の位置にはレーザ光の反射率が０％であると表示される。

第２実施例は、ユーザが、例えば、５１５ｎｍより短い波長しか反射しない波長特性の測光ＤＭ１９を選択したとする。制御部９により、自動選択された測光ＤＭ１９に代えて、ユーザが選択した測光ＤＭ１９（反射波長帯域５１４以下）が光路上に配置される。

レーザ光源１から発せられた４８８ｎｍのレーザ光は励起ＤＭ１３（反射波長帯域４８８ｎｍ以下）により反射され、反射ミラー１５を介して対物レンズ１７により標本Ａに照射される。一方、標本Ａにおいて発生した蛍光（蛍光波長帯域が５１５−５５０ｎｍ）は、対物レンズ１７、反射ミラー１５を介して励起ＤＭ１３（透過波長帯域４８９ｎｍ以上）を透過するが、測光ＤＭ１９（反射波長帯域５１４以下）においては全く反射されず、バリアフィルタ２１および検出器２３には蛍光が到達しない。

この場合において、制御部９により、蛍光試薬の蛍光波長帯域（５１５−５５０ｎｍ）内の蛍光スペクトルの面積ＳＡに対する、測光ＤＭ１９の反射波長帯域（５１４ｎｍ以下）内における蛍光波長帯域内の蛍光スペクトルの面積Ｓ１９の比により、測光ＤＭ１９における蛍光の反射率０％が算出される。蛍光が測光ＤＭ１９で反射されないため、バリアフィルタ２１における蛍光の透過率および検出器２３における蛍光の到達率はそれぞれ０％となる。

その結果、第２実施例では、図９に示すように、制御部９により、光路図３０において、レーザ光源１から標本Ａまでの光路の全ての区分にレーザ光の通過を示すラインが表示されるとともに、標本Ａから励起ＤＭ１３を介した測光ＤＭ１９までの光路の区分に蛍光の通過を示すラインが表示されるが、測光ＤＭ１９から検出器２３までの光路の区分に蛍光の通過を示すラインは表示されない。

また、制御部９により、光路図３０において、励起ＤＭ１３の位置にレーザ光の反射率が１００％で蛍光の透過率が１００％であると表示される。また、測光ＤＭ１９の位置に蛍光の反射率が０％であると表示され、バリアフィルタ２１の位置に蛍光の透過率が０％であると表示され、検出器２３の位置に蛍光の到達率が０％であると表示される。したがって、ユーザは、光路図３０により、レーザ光は標本Ａまで到達しているが、蛍光が測光ＤＭ１９で反射されず検出器２３に到達していないことを一見して把握することができる。

第３実施例は、ユーザが、例えば、４００ｎｍ以下の波長を反射し４００ｎｍより長い波長を透過する波長特性の励起ＤＭ１３と、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲の波長しか反射しない波長特性の測光ＤＭ１９を選択したとする。制御部９により、自動選択された励起ＤＭ１３と測光ＤＭ１９に代えて、ユーザが選択した励起ＤＭ１３（反射波長帯域４００ｎｍ以下）と測光ＤＭ１９（反射波長帯域５３０ｎｍ〜５５０ｎｍ）が光路上に配置される。

レーザ光源１から発せられた４８８ｎｍのレーザ光は励起ＤＭ１３（反射波長帯域４００ｎｍ以下）において全く反射されない。一方、標本Ａにおいて発生する蛍光（蛍光波長帯域５１５−５５０ｎｍ）は、対物レンズ１７、反射ミラー１５を介して励起ＤＭ１３（透過波長帯域４８９ｎｍ以上）を透過するが、測光ＤＭ１９（反射波長帯域５３０ｎｍ〜５５０ｎｍ）においてはその一部しか反射されない。また、測光ＤＭ１９により反射された蛍光は全てバリアフィルタ２１（透過波長帯域４９０ｎｍ以上）を透過して検出器２３に到達する。

この場合において、制御部９により、励起ＤＭ１３の反射波長帯域（４００ｎｍ以下）とレーザ光のレーザ波長４８８ｎｍとから、励起ＤＭ１３におけるレーザ光の反射率０％が算出される。また、制御部９により、図６に示すような、蛍光試薬の蛍光波長帯域（５１５−５５０ｎｍ）内の蛍光スペクトルの面積ＳＡに対する、励起ＤＭ１３の透過波長帯域（４０１ｎｍ以上）内における蛍光波長帯域内の蛍光スペクトルの面積Ｓ１３の比により、励起ＤＭ１３における蛍光の透過率１００％が算出される。

また、制御部９により、図１０に示すような、蛍光試薬の蛍光波長帯域（５１５−５５０ｎｍ）内の蛍光スペクトルの面積ＳＡに対する、測光ＤＭ１９の反射波長帯域（５３０ｎｍ〜５５０ｎｍ）内における蛍光波長帯域内の蛍光スペクトルの面積Ｓ１９の比により、測光ＤＭ１９における蛍光の反射率Ｅ％が算出される。

また、制御部９により、図１１に示すような、測光ＤＭ１９により反射された蛍光の蛍光波長帯域（５３０〜５５０ｎｍ）内の蛍光スペクトルの面積ＳＡに対する、バリアフィルタ２１の透過波長帯域（４９０ｎｍ以上）内における蛍光波長帯域内の蛍光スペクトルの面積Ｓ２１の比により、バリアフィルタ２１における蛍光の透過率Ｆ％が算出される。

さらに、制御部９により、測光ＤＭ１９における反射率Ｅ％とバリアフィルタ２１における透過率Ｆ％により、検出器２３への蛍光の到達率Ｇ％（Ｅ×Ｆ＝Ｇ）が算出される。本実施形態においては、バリアフィルタ２１における蛍光の透過率Ｆ％が１００％となり、結果的に、検出器２３への蛍光の到達率Ｇ％はＥ％と等しくなる。

その結果、第３実施例では、図１２に示すように、制御部９により、光路図３０において、レーザ光源１から励起ＤＭ１３までの光路の区分にレーザ光の通過を示すラインが表示されるが、励起ＤＭ１３から標本Ａまでの光路の区分にレーザの通過を示すラインは表示されない。また、標本Ａから励起ＤＭ１３、測光ＤＭ１９およびバリアフィルタ２１を介した検出器２３までの光路の全ての区分に蛍光の通過を示すラインが表示される。

また、制御部９により、励起ＤＭ１３の位置にレーザ光の反射率が０％で蛍光の透過率が１００％であると表示され、測光ＤＭ１９の位置に蛍光の反射率がＥ％であると表示され、バリアフィルタ２１の位置に蛍光の透過率がＦ％であると表示される。さらに、検出器２３の位置に蛍光の到達率がＧ％であると表示される。したがって、ユーザは、光路図３０により、レーザ光は励起ＤＭ１３までしか到達しておらず、蛍光全体のＥ％が測光ＤＭ１９で反射され、測光ＤＭ１９により反射された蛍光のＦ％がバリアフィルタ２１を透過し、検出器２３には蛍光全体のＧ％しか到達していないことを一見して把握することができる。

第４実施例は、第３実施例において、ユーザが、例えば、５４０〜５５０ｎｍの範囲の蛍光を透過する波長特性のバリアフィルタ２１を選択したとする。制御部９により、自動選択したバリアフィルタ２１に代えて、ユーザが選択したバリアフィルタ２１（透過波長帯域５４０〜５５０ｎｍ）が配置される。

測光ＤＭ１９により反射された蛍光（蛍光波長帯域５３０〜５５０ｎｍ）は、バリアフィルタ２１（透過波長帯域５４０〜５５０ｎｍ）においてその一部しか透過されず、バリアフィルタ２１を透過した蛍光のみが検出器２３に到達する。

この場合において、制御部９により、図１３に示すような、測光ＤＭ１９により反射された蛍光の蛍光波長帯域（５３０−５５０ｎｍ）内の蛍光スペクトルの面積ＳＡに対する、バリアフィルタ２１の透過波長帯域（５４０〜５５０ｎｍ）内における蛍光波長帯域内の蛍光スペクトルの面積Ｓ２１の比により、バリアフィルタ２１による蛍光の透過率Ｈ％が算出される。さらに、測光ＤＭ１９における反射率Ｅ％とバリアフィルタ２１における透過率Ｈ％により、検出器２３への蛍光の到達率Ｊ％（Ｅ×Ｈ＝Ｊ）が算出される。

その結果、第４実施例では、図１４に示すように、制御部９により、光路図３０において、レーザ光および蛍光の通過を示すラインの表示は変わらないが、バリアフィルタ２１の位置に蛍光の透過率がＨ％であると表示され、検出器２３の位置に蛍光の到達率がＪ％であると表示される。したがって、ユーザは、光路図３０により、レーザ光は励起ＤＭ１３までしか到達しておらず、蛍光全体のＥ％が測光ＤＭ１９で反射され、測光ＤＭ１９により反射された蛍光のＨ％がバリアフィルタ２１を透過し、検出器２３には蛍光全体のＪ％しか到達していないことを一見して把握することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る顕微鏡システム１００によれば、ユーザは、光路図３０を見るだけで、各光学素子１３，１９，２１においてレーザ光および蛍光がどれくらい透過されるかまたは反射されるかを容易に把握することができる。これにより、ユーザが光路上に配置する光学素子１３，１９，２１を設定したり変更したりした場合に、その光学素子１３，１９，２１の波長特性をデータとしてメモリ５に記憶させておけば、光路図３０によりその光学素子１３，１９，２１が観察に適しているか否かを容易に判断することができる。また、ユーザが光路上に配置する光学素子１３，１９，２１を複数設定したり複数変更したりした場合も、各光学素子１３，１９，２１の波長特性をデータとしてメモリ５に記憶させておけば、いずれかの光学素子１３，１９，２１の選択に問題があっても光路図３０によりどの光学素子１３，１９，２１の設定に問題があるかを容易に判断し、適切な光学素子１３，１９，２１を設定し直すことができる。

また、自動設定により選択された光学素子が最適でない場合、例えば、自動設定ではバンドパスフィルタが選択されるが、ローパスフィルタやハイパスフィルタの方がより明るい画像を取得することができるような場合において、ユーザが適切な各光学素子を個別に容易に選択することができる。

本実施形態においては、制御部９は、検出すべき蛍光波長帯域を蛍光強度の閾値を基準にして設定することとしたが、これに代えて、制御部９が、例えば、図１５に示すように、検出開始波長（例えば、５１５ｎｍ）と検出終了波長（例えば、５５０ｎｍ）を適宜選択することにより、検出すべき蛍光波長帯域を設定することとしてもよい。

また、本実施形態においては、光源としてレーザ光源１を採用し、励起光の波長特性としてレーザ光のレーザ波長を用いることとしたが、光源として例えばランプ光源を採用する場合は、ランプ光源の最も近くに配置される励起ＤＭ１３の波長特性、または、励起用波長を抽出する励起フィルタ(図示略）の波長特性を励起光の波長特性として用いることとしてもよい。

また、本実施形態においては、蛍光標識の蛍光特性が予め分かっている場合について説明したが、蛍光標識の蛍光特性が分からない場合は、検出器２３が検出する蛍光の波長範囲として、例えば、検出器２３の直前に配置されるバリアフィルタ２１の波長特性を用いることとしてもよいし、あるいは、検出器２３により検出可能な波長帯域を示す波長特性を用いることとしてもよい。このようにすることで、蛍光試薬の開発過程のように、開発した蛍光試薬の情報がメモリ９に登録されていない場合においても、光路図３０により光線の到達状況を視覚的に把握し、最適な光学素子の組み合わせを容易に実現することができる。

この場合において、バリアフィルタ２１がバンドバスフィルタであれば、検出すべき蛍光波長範囲として、図１６に示すように、透過率の閾値（蛍光のピーク強度を１００％としたときの割合。）を基準に設定することとしてもよい（同図においては、閾値１０％。）。また、バリアフィルタ２１がハイパスフィルタであれば、検出すべき蛍光波長として、図１７に示すように、ユーザが所望の範囲を設定することとしてもよい（同図においては、５２０〜６００ｎｍ）。

また、本実施形態においては、光学素子１３，１９，２１の波長特性および蛍光試薬の蛍光スペクトルを加味して蛍光の透過率または反射率を算出することとしたが、蛍光試薬の蛍光スペクトルが不明の場合は、蛍光の検出波長帯域幅に対する光学素子１３，１９，２１の波長帯域幅の比により、励起ＤＭ１３における蛍光の透過率、測光ＤＭ１９における蛍光の反射率、および、バリアフィルタ２１における蛍光の透過率を算出することとしてもよい。

この場合、第３実施例においては、蛍光試薬の蛍光波長帯域（５１５−５５０ｎｍ）に対する測光ＤＭ１９の反射波長帯域（５３０ｎｍ〜５５０ｎｍ）の比により、測光ＤＭ１９における蛍光の反射率は５７％となる。
また、第４実施例においては、測光ＤＭ１９により反射された蛍光の蛍光波長帯域（５３０−５５０ｎｍ）に対するバリアフィルタ２１の透過波長帯域（５４０〜５５０ｎｍ）の比により、バリアフィルタ２１における蛍光の透過率は５０％となる。そして、測光ＤＭ１９における反射率５７％とバリアフィルタ２１における透過率５０％により、検出器２３への蛍光の到達率は２８％（０．５７×０．５０＝０．２８）となる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記の一実施形態およびその変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。また、例えば、本実施形態においては、光学素子として、励起ＤＭ１３、測光ＤＭ１９およびバリアフィルタ２１を例示して説明したが、これに限定されるものではない。光学素子としては、例えば、光路上に切り替え可能に設けられ、レーザ光および蛍光の透過率または反射率が波長によって変化するものであればよい。

また、上記一実施形態においては、制御部９が、透過情報として透過率の割合を数値で表し、反射情報として反射率の割合を数値で表すこととしたが、これに代えて、透過情報および反射情報を、例えば、光路図３０に表示するレーザ光または蛍光の通過を示すラインの太さ、ラインの色、ラインの種類またはラインの数等で表すこととしてもよい。

例えば、透過率または反射率が高いほどラインの太さを太くし透過率または反射率が低いほどラインの太さを細くしたり、透過率または反射率が高いほどラインの色を濃くし透過率または反射率が低いほどラインの色を薄くしたり、透過率または反射率が高いほどラインの数を多くし透過率または反射率が低いほどラインの数を少なくしたりすることとしてもよい。また、例えば、透過率または反射率が所定の閾値よりも高い場合にラインを実線で示し、透過率または反射率が所定の閾値より低い場合にラインを鎖線で表示することとしてもよい。

また、上記一実施形態においては、顕微鏡システム本体部１０に代えて、例えば、ランプ光源、ＣＣＤカメラおよび接眼レンズ等を備えた通常の光学顕微鏡（図示略）を用いることとしてもよい。

１ 光源
５ メモリ（記憶部）
７ 表示部
９ 制御部（演算部）
１３ 励起ＤＭ（励起ダイクロイックミラー：光学素子）
１９ 測光ＤＭ（測光ダイクロイックミラー：光学素子）
２１ バリアフィルタ（光学素子、フィルタ部材）
２３ 検出器（検出部）
３０ 光路図
１００ 顕微鏡システム
Ａ 標本

Claims (4)

1. 光源から発せられ標本に照射される励起光および／または該励起光が照射されることにより前記標本において発生する蛍光を透過または反射する光学素子と、
   該光学素子により透過または反射された前記蛍光を検出する検出部と、
   前記光学素子の透過波長および／または反射波長を示す波長特性、前記励起光の波長特性、および、前記検出部が検出する蛍光の波長範囲をデータとして記憶する記憶部と、
   該記憶部に記憶されている前記データに基づいて、前記光学素子における前記励起光および／または前記蛍光の透過率および／または反射率を算出する演算部と、
   該演算部により算出された前記光学素子における前記励起光および／または前記蛍光の透過率を示す透過情報または反射率を示す反射情報を前記光学素子と対応づけて表示する表示部とを備え、
   該表示部が、前記光源から前記標本、該標本から前記検出部に至る光路図を表示し、その光路図上の各光学素子の位置に、該光学素子の前記透過情報または反射情報を表示する顕微鏡システム。
2. 前記検出部が検出する蛍光の波長範囲として、前記標本を標識する蛍光試薬の蛍光特性を用いる請求項１に記載の顕微鏡システム。
3. 前記検出部が検出する蛍光の波長範囲として、前記検出部により検出可能な波長帯域を示す波長特性を用いる請求項１に記載の顕微鏡システム。
4. 前記検出器の直前に配置され、該検出器に入射される蛍光を透過させ励起光を遮断するフィルタ部材を備え、
   前記検出部が検出する蛍光の波長範囲として、前記フィルタ部材の蛍光を透過可能な波長帯域を示す波長特性を用いる請求項１に記載の顕微鏡システム。

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