JPH10123425A - ズーム機能付き蛍光顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 標本の褪色を気にすることなく、ズーム操作
を行うことができる、操作性に優れたズーム機能付き蛍
光顕微鏡を提供する。 【解決手段】 標本１１０を励起させる波長の光を発す
る光源１０１と、光源１０１からの光を標本１１０に照
射する照明系と、標本１１０からの蛍光をズーム系を介
して集光する観察系と、照明系の光路中に位置に配置さ
れた、標本１１０への照射領域を変更可能な視野絞り１
０３とを備えたズーム機能付き蛍光顕微鏡１において、
ズーム系の倍率情報を得、該倍率情報に応じて視野絞り
１０３の大きさを変更する連結アーム１０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はズーム機能付き蛍
光顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光学顕微鏡における肉眼観察にお
いて拡大観察を行なう場合には、対物レンズを適切な倍
率のものに交換していた。

【０００３】また、光学顕微鏡にテレビ・カメラ（電子
カメラを含む）を取り付けて拡大観察を行う場合には、
観察系のリレーレンズの焦点距離を段階的又は連続的に
変えるようにしていた。

【０００４】図４は従来の蛍光顕微鏡のブロック構成図
である。

【０００５】蛍光顕微鏡１００は、励起光（標本を励起
させる波長の光）を発する光源１０１と、光源１０１か
らの光を集める集光レンズ１０２と、光の通過する領域
を広げたり狭めたりする視野絞り１０３と、視野絞り１
０３からの光を平行光にするコリメートレンズ１０４
と、励起光を透過させるが標本１１０で発生した蛍光を
透過させないダイクロイックミラー１０５と、対物レン
ズ１０６と、リレーレンズ１０７と、内部レンズ１０８
とから構成される。

【０００６】光源１０１と、集光レンズ１０２と、視野
絞り１０３と、コリメートレンズ１０４と、ダイクロイ
ックミラー１０５と、対物レンズ１０６とで照明系が構
成され、対物レンズ１０６と、ダイクロイックミラー１
０５と、リレーレンズ１０７と、内部レンズ１０８とで
観察系が構成される。

【０００７】内部レンズ１０８は駆動機構１１１によっ
て矢印ａに示すように光軸方向へ駆動され、この内部レ
ンズ１０８とリレーレンズ１０７とでズーム系が構成さ
れる。

【０００８】このズーム系は内部レンズ１０８の位置を
変えることによって結像位置を同一面に保ったまま拡大
倍率を変えることができる。

【０００９】視野絞り１０３は対物レンズ１０６の焦点
面とほぼ共役な位置に配置され、駆動機構１１２によっ
て大きさが変えられる。

【００１０】光源１０１から出射された励起光は、集光
レンズ１０２、視野絞り１０３及びコリメートレンズ１
０４を通過した後、ダイクロイックミラー１０５を透過
し、対物レンズ１０６によって標本１０５上に照射され
る。

【００１１】励起光の照射によって標本１０５から発生
した蛍光は、励起光とともに対物レンズ１０６へと光路
を逆行し、ダイクロイックミラー１０５で励起光と分離
される。

【００１２】ダイクロイックミラー１０５で反射された
蛍光は、リレーレンズ１０７と内部レンズ１０８とを介
してテレビ・カメラ１２０の撮像面・フィルム面に結像
される。

【００１３】ところで、蛍光顕微鏡１００、特にコンフ
ォーカル顕微鏡を使用する場合、像自体の明るさが相対
的に暗いため、標本に強い励起光を当てることによって
明るい像を得るようにしている。

【００１４】しかし、細胞のような生体標本はレーザ光
のような強い励起光を受けると褪色を起こし、短時間に
明るい蛍光像を得られなくなってしまう。そこで、観察
する範囲以外に標本が照射され、褪色して暗くなってし
まうのを防止するため、ズーム系によって拡大倍率を変
えるとき、同時に観察する範囲に合わせて視野絞り１０
３の大きさを調整している。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、観察系のリレ
ーレンズ１０７の拡大倍率を変える毎に照明系の視野絞
り１０３の大きさを変える調整作業は、顕微鏡１００の
使用者にとって非常に煩わしいことであり、また調整作
業を忘れてしまったり、調整作業に長い時間がかかるこ
と等によって貴重な標本１１０を褪色させてしまうとい
う問題がある。

【００１６】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は標本を褪色させずにズーム操作を
行うことができる、操作性に優れたズーム機能付き蛍光
顕微鏡を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく請
求項１に記載の発明のズーム機能付き蛍光顕微鏡は、標
本を励起させる波長の光を発する光源と、前記光源から
の光を標本に照射する照明系と、前記標本からの蛍光を
ズーム系を介して集光する観察系と、前記照明系の光路
中に位置に配置された、前記標本への照射領域を変更可
能な絞りとを備えたズーム機能付き蛍光顕微鏡におい
て、前記ズーム系の倍率情報を得、該倍率情報に応じて
前記絞りの大きさを変更する自動調節手段を有すること
を特徴とする。

【００１８】ズーム系の倍率の変化に伴って視野絞りの
大きさが自動的に変るので、顕微鏡の使用者は標本の褪
色を気にすることなく、ズーム操作を行うことができ
る。

【００１９】請求項２の発明は、絞りの大きさを、ズー
ム系を構成するレンズの光軸方向の移動に連動して変え
られる自動調節手段を備えていることを特徴とする。

【００２０】ズーム系を構成するレンズを光軸方向に移
動させたとき、レンズの光軸方向の移動と連動して絞り
の大きさが変わるので、観察する範囲だけを照明するこ
とができ、不要な光を標本に照射することがない。ま
た、絞りの大きさの調整操作を短時間かつ確実に行うこ
とができる。

【００２１】請求項３の発明は、請求項１に記載のズー
ム機能付き蛍光顕微鏡において、前記自動調節手段は、
前記ズーム系内のレンズの移動位置を検出するレンズ位
置検出手段と、前記レンズ位置検出手段からの検出信号
に基づいて前記絞りの大きさを設定する制御手段とを有
することを特徴とする。

【００２２】ズーム系を構成するレンズを光軸方向に移
動させたとき、制御手段がレンズ位置検出手段によって
検出されたレンズの光軸方向の位置に基づいて絞りの大
きさを設定するので、絞りの大きさの調整操作を請求項
２の場合よりも短時間かつ確実に行うことができる。し
たがって、請求項２よりも観察する範囲だけを確実に照
明することができ、標本に不要な光を照射することがな
い。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００２４】図１はこの発明の第１実施形態に係るズー
ム機能付き蛍光顕微鏡のブロック構成図であり、図４の
ズーム機能付き蛍光顕微鏡と同一部分には同一符号を付
して、その説明を省略する。

【００２５】このズーム機能付き蛍光顕微鏡１は、視野
絞り（絞り）１０３の大きさを変える駆動機構１１２
と、ズーム系の一部を構成する内部レンズ１０８を光軸
方向に移動させる駆動機構１１１とを連結アーム１０や
ギアやワイヤ等の連結部材（自動調節手段）を用いて機
械的に連結し、内部レンズ１０８の光軸方向の移動に連
動して視野絞り１０３の大きさを変えられるようにした
構成を設けた点が図４に示した構成と異なる。

【００２６】ガイド部材１１を介して内部レンズ１０８
を矢印ａに示すように光軸方向に移動させたとき、駆動
機構１１２は矢印ｂに示すように内部レンズ１０８と同
方向に移動させることができる。

【００２７】絞りの大きさは駆動機構１１２を矢印ｂに
示すように移動させることによって変えることができ
る。

【００２８】上記構成のズーム機能付き蛍光顕微鏡１の
動作を図１を参照して説明する。なお、説明の都合上従
来のズーム機能付き蛍光顕微鏡の動作と重複する動作に
ついても記載している。

【００２９】光源１０１から出射された励起光は、集光
レンズ１０２、視野絞り１０３及びコリメートレンズ１
０４を通過した後、ダイクロイックミラー１０５を透過
し、対物レンズ１０６によって標本１０５上に照射され
る。

【００３０】励起光の照射によって標本１０５から発生
した蛍光は、励起光とともに対物レンズ１０６へと光路
を逆行し、ダイクロイックミラー１０５で励起レーザ光
と分離される。

【００３１】ダイクロイックミラー１０５で反射された
蛍光は、リレーレンズ１０７と内部レンズ１０８とを介
してテレビ・カメラ１２０の撮像面・フィルム面に結像
される。

【００３２】拡大倍率を変えるために駆動機構１１１に
よって内部レンズ１０８の位置を矢印ａに示すように移
動させたとき、駆動機構１１２が駆動機構１１１と一体
に移動する。その結果、視野絞り１０３の大きさが変化
する。

【００３３】駆動機構１１１の駆動によって観察系の拡
大倍率が高くなったときには、駆動機構１１２は観察す
る範囲を狭くするため拡大倍率に反比例させて視野絞り
を小さくするように駆動する。

【００３４】上記第１実施形態によれば、観察系の拡大
倍率の変化に応じて視野絞り１０３の大きさが自動的に
かつ短時間で変るので、不要な光を標本１１０に照射す
ることが少なくなる。したがって、ズーム操作に伴う視
野絞り１０３の絞り調整を不要にして操作性を向上させ
ることができるとともに、ズーム操作時の標本１１０の
褪色を防ぐことができる。

【００３５】図２はこの発明の第２実施形態に係るズー
ム機能付き蛍光顕微鏡のブロック構成図であり、図４の
ズーム機能付き蛍光顕微鏡と同一部分には同一符号を付
して、その説明を省略する。

【００３６】このズーム機能付き蛍光顕微鏡４０は、視
野絞り１０３の大きさを変える駆動機構２１２と、駆動
機構１１１によって矢印ａに示すように光軸方向に移動
する、位置検出器（レンズ位置検出手段）２０とをケー
ブル３０等の連結部材を用いて電気的に連結し、内部レ
ンズ１０８の光軸方向の移動に連動して視野絞り１０３
の大きさを変えられるようにした構成を設けた点が図４
に示した構成と異なる。

【００３７】位置検出器２０は、ズーム系の一部を構成
する内部レンズ１０８の位置を検出するものであり、例
えばリニアエンコーダ等の位置検出センサであり、内部
レンズ１０８の光軸方向の位置を示す検出信号２０ａを
後述する制御回路（制御手段）１２へ出力する。

【００３８】駆動機構１１１はモータ（図示せず）を内
蔵しており、モータを駆動することによって内部レンズ
１０８を光軸方向に移動させる。

【００３９】駆動機構２１２はケーブル３０を介して位
置検出器２０と電気的に接続され、駆動機構２１２はモ
ータ（図示せず）及び制御回路１２を内蔵しており、モ
ータ等にテレビ・カメラ１２０等から電力が供給され
る。

【００４０】駆動機構１１２自体は移動できず、制御回
路１２が位置検出信号２０ａでズーム系の拡大倍率が大
きくなったことを検出したときは視野絞り１０３を閉じ
る方向に駆動し、拡大倍率が小さくなったことを検出し
たときは視野絞り１０３を開く方向に駆動する。

【００４１】ズーム系にモータ・ドライブされる内部レ
ンズ１０８を用いることによって離れた場所からのリモ
ート・コントロールが可能となり、テレビ・カメラ１２
０が離れた場所にあるときにも顕微鏡による観察を行う
ことができる。

【００４２】上記第２実施形態によれば、観察系の倍率
の変化に伴って視野絞り１０３の大きさが自動的かつ第
１実施形態より短時間に変るので、不要な光を標本１１
０に照射することがより少なくなる。したがって、第１
実施形態と同様に、ズーム機能付き蛍光顕微鏡４０の使
用者は標本１１０の褪色を気にすることなく、ズーム操
作を行うことができる。

【００４３】図３はこの発明の第３実施形態に係るズー
ム機能付き蛍光顕微鏡の構成をタンデム型コンフォーカ
ル顕微鏡に適用したときのブロック構成図であり、図４
のズーム機能付き蛍光顕微鏡と同一部分には同一符号を
付して、その説明を省略する。

【００４４】タンデム型コンフォーカル顕微鏡（ズーム
機能付き蛍光顕微鏡）５０は、光源１０１と、モータ４
１によって回転させられ、複数の透光部であるピンホー
ル４２を形成したニポウディスク４０と、光源１０１か
ら集光レンズ１０２、視野絞り１０３及びダイクロイッ
クミラー１０５を通して照射された光をピンホール４２
を介して標本１１０に集光させる対物レンズ１０６と、
ニポウディスク４０の回転に伴って標本１１０上を移動
する反射光をテレビ・カメラ１２０で観察するためのリ
レーレンズ１０７と、内部レンズ１０８とから構成され
る。

【００４５】上記構成のタンデム型コンフォーカル顕微
鏡の動作を図３を参照して説明する。

【００４６】光源１０１から出射された励起光は、集光
レンズ１０２、視野絞り１０３及びダイクロイックミラ
ー１０５を透過し、ニポウディスク４０の上面を照射す
る。この照射光のうち、ピンホール４２を通過した光だ
けが対物レンズ１０６によって標本１１０の焦点面に集
光される。

【００４７】標本１１０で発生した蛍光は、励起光とと
もに対物レンズ１０６へと光路を逆行し、対物レンズ１
０６によってピンホール４２に焦点が結ばれる。このと
き、共焦点効果により焦点面で反射された光だけがピン
ホール４２を通過する。

【００４８】ピンホール４２を通過した光は、ダイクロ
イックミラー１０５で励起光と分離される。

【００４９】ダイクロイックミラー１０５で反射された
蛍光は、リレーレンズ１０７と内部レンズ１０８とを介
してテレビ・カメラ１２０に結像される。

【００５０】駆動機構１１１の駆動によって拡大倍率が
大きくなったときには、駆動機構１１２は観察範囲を狭
くするため拡大倍率に反比例させて視野絞り１０３を小
さくするように駆動する。

【００５１】上記第３実施形態によれば、観察系の倍率
の変化に伴って視野絞り１０３の大きさが自動的かつ短
時間に変るので、不要な光を標本１１０に照射すること
が少なくなる。したがって、第１実施形態及び第２実施
形態と同様に、タンデム型コンフォーカル顕微鏡５０の
使用者は標本１１０の褪色を気にすることなく、ズーム
操作を行うことができる。

【００５２】また、タンデム型コンフォーカル顕微鏡で
あることから、通常の蛍光顕微鏡で得られる像と比べ
て、解像度やコントラストの点で非常に良い像を得るこ
とができる。

【００５３】なお、内部レンズ１０８は移動させること
なく、倍率の異なるレンズを予め複数用意しておき、そ
れらを逐次切り換えることで倍率を変化させるようにし
てもよい。

【００５４】また、テレビ・カメラ１２０の代わりに接
眼レンズ（図示せず）を配置すれば、ニポウディスク４
０はモータ４１によって高速で回転され、標本１１０上
をラスタ走査（２次元走査）して得られた蛍光は残像と
して網膜に残すことができるので、標本１１０を肉眼で
画像として観察することもできる。

【００５５】

【発明の効果】以上に説明したように請求項１，２及び
３に記載の発明のズーム機能付き蛍光顕微鏡によれば、
ズーム系の倍率の変化に伴って視野絞りの大きさが自動
的に変り、標本に不要な光を照射するおそれがなくな
る。したがって、顕微鏡の使用者は標本の褪色を気にす
ることなく、ズーム操作を行うことができるので、蛍光
観察における操作性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の１実施形態に係るズーム機能
付き蛍光顕微鏡のブロック構成図である。

【図２】図２はこの発明の第２実施形態に係るズーム機
能付き蛍光顕微鏡のブロック構成図である。

【図３】図３はこの発明の第３実施形態に係るズーム機
能付き蛍光顕微鏡の構成をタンデム型コンフォーカル顕
微鏡に適用したときのブロック構成図である。

【図４】図４は従来の蛍光顕微鏡のブロック構成図であ
る。

【符号の説明】 １，４０，５０ 蛍光顕微鏡 １０ 連結アーム ３０ ケーブル １０１ 光源 １１０ 標本 １０３ 視野絞り

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 標本を励起させる波長の光を発する光源
   と、前記光源からの光を標本に照射する照明系と、前記
   標本からの蛍光をズーム系を介して集光する観察系と、
   前記照明系の光路中に位置に配置された、前記標本への
   照射領域を変更可能な絞りとを備えたズーム機能付き蛍
   光顕微鏡において、 前記ズーム系の倍率情報を得、該倍率情報に応じて前記
   絞りの大きさを変更する自動調節手段を有することを特
   徴とすることを特徴とするズーム機能付き蛍光顕微鏡。
2. 【請求項２】 絞りの大きさを、ズーム系を構成するレ
   ンズの光軸方向の移動に連動して変えられる自動調節手
   段を備えていることを特徴とするズーム機能付き蛍光顕
   微鏡。
3. 【請求項３】 前記自動調節手段は、前記ズーム系内の
   レンズの移動位置を検出するレンズ位置検出手段と、前
   記レンズ位置検出手段からの検出信号に基づいて前記絞
   りの大きさを設定する制御手段とを有することを特徴と
   する請求項１に記載のズーム機能付き蛍光顕微鏡。