JPH06160722A - 照明光切換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】切換順番に制約がなく、切換周期を変えても切
換所要時間が変化することのない、小型かつ簡単な構成
の照明光切換装置を提供する。 【構成】照明光切換装置１には取付機構３により励起光
を射出するランプハウス２が取り付けられている。コレ
クタレンズ４の焦点位置にはランプハウス２から出射さ
れた光を入射光軸に対して所望の角度に偏向せしめるミ
ラー５がミラー駆動装置６により面方向を変更可能に配
置されている。ミラー５からの反射光は、ミラー５の向
きに応じた遮光板１５の開口を通ってコリメーターレン
ズ７に入射し、干渉フィルター８を通過した後、コレク
タレンズ９に入射する。コレクタレンズ９の焦点には、
取付機構１１により装置本体に取り付けたライトガイド
１０の端面が位置している。干渉フィルター８はスライ
ダ１２に取り付けられていて、装置本体のガイドレール
１３に容易に着脱可能となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は顕微鏡に使用する照明装
置に関する。特に光源からの光に含まれる数種類の異な
る波長の光の中の一つを切り換えて射出することのでき
る照明光切換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】顕微鏡を利用した測光装置では、蛍光指
示薬により染色した生細胞・組織標本からの蛍光量を測
定し、内部の物理量を測定することがしばしば行なわれ
る。最近では、励起波長の異なる蛍光指示薬を複数使用
したり、単一の指示薬でも複数の波長で励起することが
求められるようになってきた。この際の励起用光源とし
ては、例えば特開平２−１６３７１９号に開示されてい
るように、チョッパディスクを用いて複数の波長の光を
時分割出力する手法が用いられていた。あるいは、図８
に示すように、中心対称の位置に一対の反射面と一対の
透過面を有する回転可能に設けられた円盤状のセクタミ
ラーを用いて、波長選択フィルターや分光器などの波長
選択素子を途中に設置した二つの光路を切り換え、複数
の波長の光を時分割出力する手法が用いられてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した手法は、主に
二波長の光を時分割する場合に用いられてきたが、更に
多くの波長の光を切り換えるためには、例えば特開平２
−２０１３１１に開示されているように、セクタミラー
やチョッパディスクを複数設けなければならず、装置の
可動部分が増加し複雑になる。また、セクタミラーやチ
ョッパが回転式であるため、波長（光路）の切り換え順
番が固定化されてしまう。さらに、最近では波長切換の
周期を高速から低速まで幅広く調整できるものが求めら
れるようになってきたが、回転式のセクタミラーやチョ
ッパディスクでは切換周期を変化させるために回転数を
変化させると、切換に要する時間も変化してしまう。

【０００４】本発明は、切換順番に制約がなく、切換周
期を変えても切換所要時間が変化することのない小型か
つ簡単な構成の照明光切換装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源の発する
光に含まれる数種類の異なる波長の光の中の一つを切り
換えて射出する照明光切換装置であって、それぞれ異な
る波長の光のみを選択的に通過させる複数の波長選択手
段と、光源からの光を入射光軸に対して所望の角度に偏
向せしめて所望の波長選択手段に導く偏向手段と、それ
ぞれの波長選択手段を通過した光を常に同じように射出
する射出手段とを備えている。

【０００６】

【作用】本発明の照明光切換装置は、それぞれ異なる波
長の光のみを選択的に通過させる複数の波長選択手段を
有している。波長選択手段は干渉フィルターや分光器な
どで構成される。偏向手段は、光源からの光を入射光軸
に対して所望の角度に偏向せしめて、複数ある波長選択
手段の中の一つに入射させる。偏向手段はガルバノメー
タスキャナや音響光学偏向素子などで構成される。射出
手段は、それぞれの波長選択手段を通過した光を、どの
波長選択手段を通過したかに関係なく、常に同じように
射出する。この射出手段は例えばライトガイドで構成さ
れる。

【０００７】

【実施例】次に図面を参照しながら本発明の実施例につ
いて説明しよう。

【０００８】まず本発明の第一実施例について説明す
る。本実施例は、図１に示すように、照明光切換装置１
には取付機構３により励起光を射出するランプハウス２
が取り付けられている。ランプハウス２を出た光は焦点
距離ｆを有するコレクタレンズ４に入射する。コレクタ
レンズ４の焦点位置にはランプハウス２から出射された
光を入射光軸に対して所望の角度に偏向せしめるミラー
５がミラー駆動装置６により面方向を変更可能に配置さ
れていて、コレクタレンズ４に入射した光はミラー５の
表面に集光される。ミラー５で反射された光は、ミラー
５の向きに応じた遮光板１５の開口を通ってコリメータ
ーレンズ７に入射して平行光束となり、干渉フィルター
８を通過した後、焦点距離ｆを有するコレクタレンズ９
に入射する。コレクタレンズ９の焦点には、取付機構１
１により照明光切換装置本体に取り付けられたライトガ
イド１０の端面が位置していて、コレクタレンズ９を通
過した光はライトガイド１０に入射する。干渉フィルタ
ー８は、図３に示すように、スライダ１２に取り付けら
れていて、このスライダ１２は照明光切換装置本体に取
り付けたガイドレール１３に容易に着脱可能となってい
る。これにより、干渉フィルター８は簡単に交換できる
ようになっている。

【０００９】ランプハウス２の光源３０にはショートア
ークの放電灯（水銀灯やキセノン灯など）が一般に使用
される。これらの放電灯は面光源として扱う必要があ
り、ミラー５からライトガイド１０に至るまでの三本の
光路は、各光路間での漏光を防ぐために適当な間隔が設
定されている。さらに、コリメータレンズ７の手前に各
光路に対応した開口を有する遮光板１５が、コリメータ
レンズ７と干渉フィルター８の間および干渉フィルター
８とコレクタレンズ９の間に遮光筒１６が配置され、三
本の光路は完全に隔離されている。また、コレクタレン
ズ４の後側には、ランプハウス２から入射する光を必要
に応じて遮断するシャッター１４が設けられており、蛍
光指示薬の褪色等を防止するため、不要な励起光を遮断
できる構成となっている。ミラー駆動装置６としては、
高速の切換が必要な場合はガルバノメータスキャナー等
を使用し、低速の切換でよい場合はステッピングモータ
ーやサーボモーター等を使用してもよい。

【００１０】本実施例では、ミラー５とミラー駆動装置
６とで偏向手段を構成しており、ミラー５の向きを変え
ることにより、所望の波長選択手段（干渉フィルター
８）へ光を入射させ、ライトガイド１０から射出される
照明光の切り換えを行なっている。このように、ミラー
５の向きを変えるだけでなので、可動部が少なくて済
む。光路の選択は、ミラーの角度調整のみで行なえるこ
とから、従来のセクタミラー円盤やチョッパディスクを
用いた装置では図９に示すように周期Ｔと切換に要する
時間ｔとの間にＴ：ｔ＝一定という関係があったが、本
発明の装置では図１０に示すように光路間の切換時間ｔ
12、ｔ23、ｔ13はミラー５の角度のみに関連し、各光路
での照明有効時間ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 には一切関係ない。
また切換の順番もセクタミラー円盤やチョッパディスク
を用いた従来の装置では図９に示すように光路１→光路
２→光路１→…のような周期的な切換以外は行なえなか
ったが、本発明の装置では図１１に示すように切換信号
１と切換信号２の組合せにより光路を選択するので、例
えば光路１→光路２→光路３→光路１→光路２→光路１
→…というように自由に設定することができ、多様な照
明光の切換が可能となる。

【００１１】なお、実施例中の光路は三本であったが、
光路の本数はこれに限らず適宜増やすことができる。そ
の場合にも光路の選択はミラー５の向きの調整するだけ
で済み、可動部を増やす必要が生じるようなこともな
い。

【００１２】本発明の第二実施例を図２に示す。本実施
例では、第一実施例中のコリメータレンズ７とコレクタ
レンズ９に代えて、干渉フィルター８を有する三本の光
路毎にコリメータレンズ１７とコレクタレンズ１８を設
けている。またライトガイドとしては、三本の分岐端を
有する多分岐型ライトガイド１９を使用し、三本の分岐
端を各光路毎に配置している。多分岐型ライトガイドの
他端は一本にまとめられている。他の構成は第一実施例
と同じである。

【００１３】本実施例は、第一実施例と同様の効果が得
られる上、分岐光路数を増やした場合に口径の大きなレ
ンズを使用する必要がなく、ライトガイドへの入射ＮＡ
も小さくすることができる。

【００１４】第二実施例における波長選択手段の変形例
を図４に示す。本変形例ではグレーティングによる分光
器２０を用いている。他の構成は第二実施例と同じであ
る。このような構成にすることで選択波長を自由に設定
することができる。また、分光器２０の射出スリット２
１の幅を変化させることにより、射出光の波長の半値幅
を自由に設定することが可能となる。

【００１５】第二実施例における波長選択手段の別の変
形例を図５に示す。本変形例では連続干渉フィルター２
２を使用している。他の構成は第二実施例と同じであ
る。この構成によれば、選択波長を自由に設定できる機
能を図４の変形例よりも安価に得られる。また連続干渉
フィルター２２をボールネジ２４に接続されたホルダ２
３に固定し、ボールネジ２４をステッピングモーター２
５により回転させることにより自動的に選択波長を設定
することが可能になる。

【００１６】第二実施例における波長選択手段の更に別
の変形例を図６に示す。本変形例では、複数の干渉フィ
ルター８を有する回転可能に支持されたフィルターホイ
ール２６と、このフィルターホイール２６を回転させる
駆動装置２７と、フィルターホイール２６の角度位置を
検出する位置検出器２８とを有し、駆動装置２７を用い
てフィルターホイール２６を回転させて所望の干渉フィ
ルター８を光路中に配置できる構成のものを用いてい
る。駆動装置２７には、位置制御がオープンループ制御
できるステッピングモーターやＤＣモーターが使用でき
る。

【００１７】第一実施例および第二実施例における偏向
手段の変形例を図７に示す。本変形例では、音響光学効
果を利用した偏向素子２９で偏向手段を構成している。
他の構成は、偏向素子２９で偏向された光が遮光板１５
の各開口に向かうようにランプハウス２およびコレクタ
レンズ４の配置が異なっている点を除けば、第一実施例
および第二実施例と同じである。このような構成にする
ことにより、機械的可動部分を減らすことができ、装置
の振動を飛躍的に減少させることができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、切換順番に制約がな
く、切換周期を変えても切換所要時間が変化することの
ない小型かつ簡単な構成の照明光切換装置が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の照明光切換装置の第一実施例を示す。

【図２】本発明の照明光切換装置の第二実施例を示す。

【図３】図１の装置をＡ−Ａ線で破断した断面を示す。

【図４】第二実施例における波長選択手段の変形例を示
す。

【図５】第二実施例における別の波長選択手段の変形例
を示す。

【図６】第二実施例における更に別の波長選択手段の変
形例を示す。

【図７】第一実施例および第二実施例における偏向手段
の変形例を示す。

【図８】従来の照明光切換装置の構成を示す。

【図９】図８に示した照明光切換装置の動作タイミング
を示す。

【図１０】第一実施例における切換時間と光路選択の関
係を示す。

【図１１】切換信号と選択光路の関係を示す。

【符号の説明】

５…ミラー、６…ミラー駆動装置、８…干渉フィルタ
ー、１０…ライトガイド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源の発する光に含まれる数種類の異な
   る波長の光の中の一つを切り換えて射出する照明光切換
   装置であって、 それぞれ異なる波長の光のみを選択的に通過させる複数
   の波長選択手段と、 光源からの光を入射光軸に対して所望の角度に偏向せし
   めて所望の波長選択手段に導く偏向手段と、 それぞれの波長選択手段を通過した光を常に同じように
   射出する射出手段とを備えている照明光切換装置。