JPH10123427A - 顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケージド試薬開裂用の開裂光を目的とする時
間分解能に応じて容易に切り換えることができるように
して試料観察時における操作性を向上させた顕微鏡装置
を提供する。 【解決手段】 試料１７０観察用の励起光を出射する励
起光光源と、ケージド試薬開裂用の開裂光を出射する開
裂光光源と、この開裂光を励起光の光路へ導くダイクロ
イックミラー２０，３０とを備えた顕微鏡装置１におい
て、開裂光光源は、微小領域を照射するための紫外線レ
ーザ３１０と、前記領域より広い領域を照射するための
水銀ランプ４１０とを有し、ダイクロイックミラー２
０，３０は、紫外線レーザ３１０及び水銀ランプ４１０
の光路の一方又は両方を励起光の光路と一致させたり、
光路から外したりする光路切換装置１０を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はケージド試薬開裂
用の光源を備えた顕微鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の顕微鏡装置のブロック構成
図である。

【０００３】顕微鏡装置１００は、蛍光観察用励起用光
学系２００と、ケイジドコンパウンド試薬開裂用光学系
３００と、ダイクロイックミラー１１０，１２０と、対
物レンズ１３０と、リレーレンズ１４０と、バリアフィ
ルタ１５０と、観察光学系５００とを備える。

【０００４】ケイジドコンパウンド試薬開裂用光学系３
００は、例えば波長３５１ｎｍの紫外線レーザ（レーザ
光源）３１０と、レーザ光の遮断と透過とを切り換える
シャッタ３２０と、ビームエクスパンダ３３０と、スラ
イドグラス１６０に載置された試料１７０上でレーザ光
を２次元走査するためのビームスキャナ３４０と、光軸
方向で移動可能に配置された結像レンズ３５０と、照射
範囲を限定するための照射絞り３６０とからなる。

【０００５】また、ケイジドコンパウンド試薬開裂用光
学系３００のケイジドコンパウンド試薬開裂用光源とし
て紫外線レーザ３１０の他にフラッシュ，水銀ランプ，
キセノンランプ等を用いることができる。

【０００６】蛍光観察用励起用光学系２００は、水銀ラ
ンプ（励起光光源）２１０と、コレクタレンズ２２０
と、シャッタ２３０と、視野絞り２４０と、４５０〜４
９０（４７０〜４９０）ｎｍの波長域の光が透過する蛍
光試薬励起用の励起フィルタ２５０とからなる。

【０００７】また、蛍光観察用励起用光学系２００の光
源として水銀ランプの他にキセノン，ハロゲン，タング
ステンランプ等を用いることができる。

【０００８】ダイクロイックミラー１１０は蛍光観察用
励起用光学系２００から出射した励起光を透過させ、ケ
イジドコンパウンド試薬開裂用光学系３００から出射し
た開裂光を反射する。このダイクロイックミラー１１０
によって、ケイジドコンパウンド試薬開裂用光学系３０
０の光路と蛍光観察用励起用光学系２００の光路とを一
致させる。このダイクロイックミラー１１０としては、
例えばＤＭ４００（４００ｎｍ以下の波長の光は反射
し、それ以外は透過するダイクロイックミラー）を用い
る。

【０００９】ダイクロイックミラー１２０は前述のダイ
クロイックミラー１１０とは異なった特性（例えばＤＭ
５０５）を有し、混合光（蛍光観察用励起用光学系２０
０から出射した励起光とケイジドコンパウンド試薬開裂
用光学系３００から出射した開裂光とを含む）を試料１
７０へ向けて反射させ、試料１７０から発せられた蛍光
（波長５２０〜５６０ｎｍの光）を観察光学系５００へ
向けて透過させる。

【００１０】対物レンズ１３０はダイクロイックミラー
１２０とスライドグラス１６０との間に配置され、ダイ
クロイックミラー１２０で反射された混合光を試料１７
０に集光させる。

【００１１】バリアフィルタ１５０はダイクロイックミ
ラー１２０と観察光学系５００との間に配置され、試料
１７０からの蛍光のみを観察光学系５００に透過させ
る。このバリアフィルタ１５０としては、例えば波長５
１５ｎｍ以上の光が透過するものを用いる。

【００１２】観察光学系５００は、肉眼で試料１７０を
観察するための接眼レンズやＴＶモニタを介して試料１
７０を観察するためのＴＶカメラを備える。

【００１３】なお、照射絞り３６０、視野絞り２４０、
試料１７０及び観察光学系５００の結像面は、共役な位
置となっている。

【００１４】水銀ランプ２１０を点灯し、シャッタ２３
０を開け、試料１７０を励起可能な状態とした後、シャ
ッタ３２０を開閉してレーザ光を試料１７０に照射し、
試料１７０に生じる反応を観察光学系５００を介してＴ
Ｖモニタで観察する。

【００１５】ところで、開裂光に関し、電気刺激による
細胞の反応を観察するようなミリ秒単位の時間分解能が
要求されるときには、エネルギ密度が高く、時間分解能
に優れた紫外線レーザを使用し、試料の極く狭い範囲に
直径１μｍ〜数μｍのスポット光を照射する。

【００１６】また、秒単位の時間分解能でよいときに
は、水銀ランプやキセノンランプを使用し、照射絞りを
通して直径数十μｍ以上の広い範囲や矩形スリット状の
光を照射する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、紫外線レー
ザ向きの試料１７０と水銀ランプやキセノンランプ向き
の試料１７０とを同一の顕微鏡装置で処理しようとする
場合、以下のような問題があった。

【００１８】レーザ光源で広範囲の照射を行う場合に
は、結像レンズ３５０を図５の矢印ａ方向に動かして照
射範囲を広げるが、ビーム径を広げる操作は非常に難し
い上に煩わしく、しかも照射範囲内の開裂光の強度分布
が一様でなく、反応にムラが出てしまうという問題があ
った。

【００１９】また、水銀ランプやキセノンランプの場合
には、レーザ光に比較してエネルギ密度が低いため、反
応時間が長くなり、ミリ秒単位の時間分解能を要する高
速の反応の観察には使用出来ないという問題があった。

【００２０】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題はケージド試薬開裂用の開裂光を目
的とする時間分解能に応じて容易に切り換えることがで
きるようにして試料観察時における操作性を向上させる
顕微鏡装置を提供することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明の顕微鏡装置は、試料観察用の励
起光を出射する励起光光源と、ケージド試薬開裂用の開
裂光を出射する開裂光光源と、この開裂光を前記励起光
の光路へ導く光学部材とを備えた顕微鏡装置において、
前記開裂光光源は、微小領域を照射するためのレーザ光
源と、前記領域より広い領域を照射するためのランプ光
源とを有し、前記光学部材は、前記レーザ光源及び前記
ランプ光源の光路の一方又は両方を前記励起光の光路と
一致させたり、光路から外したりする光路切換手段を備
えることを特徴とする。

【００２２】レーザ光源及びランプ光源の各光路は光路
切換手段によって光学手段を励起光の光路に容易に一致
させたり、光路から外すことができるので、目的とする
時間分解能に応じてレーザ光源及びランプ光源を容易に
切り換えることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００２４】図１はこの発明の第１実施形態に係る顕微
鏡装置のブロック構成図であり、従来の顕微鏡装置と同
一構成部分については同一符号を付して説明を省略す
る。

【００２５】この第１実施形態は図５の従来の顕微鏡装
置にケイジドコンパウンド試薬開裂用光学系を追加し、
ケイジドコンパウンド試薬開裂用光学系を２つとしたも
のである。

【００２６】顕微鏡装置１は、蛍光観察用励起光光学系
２００と、ケイジドコンパウンド試薬開裂用光学系３０
０，４００と、光路切換装置（光路切換手段）１０と、
ダイクロイックミラー１２０と、対物レンズ１３０と、
リレーレンズ１４０と、バリアフィルタ１５０と、観察
光学系５００とを備える。

【００２７】ケイジドコンパウンド試薬開裂用光学系３
００は微小領域を照射するために用いられる。

【００２８】ケイジドコンパウンド試薬開裂用光学系４
００はケイジドコンパウンド試薬開裂用光学系３００で
照射する微小領域より広い領域を照射するために用いら
れる。

【００２９】ケイジドコンパウンド試薬開裂用光学系４
００は、水銀ランプ（ランプ光源）４１０と、コレクタ
レンズ４２０と、試料１７０へ向かうレーザ光の遮断と
透過とを切り換えるシャッタ４３０と、照射範囲を限定
するための照射絞り４４０と、水銀ランプ４１０で生じ
た光のうち、例えば３３０〜３８０ｎｍの波長域の光が
透過する、紫外線透過フィルタ４５０とからなる。

【００３０】なお、照射絞り４４０は標本１７０のＸＹ
方向で照射部位が変えられるように図１の矢印ｆ方向に
動かすことができる。

【００３１】光路切換装置１０は、３つの部分１０ａ，
１０ｂ，１０ｃからなる。部分１０ａには、例えばＤＭ
４００のダイクロイックミラー２０が保持され、部分１
０ｂには、例えばＤＭ４００のダイクロイックミラー３
０が保持され、部分１０ｃにはダイクロイックミラーが
保持されておらず、部分１０ｃには励起光のみが通過す
る。

【００３２】ダイクロイックミラー２０のミラー面は光
路切換装置１０の移動方向（図１の矢印ｂ方向）と直角
であり、ダイクロイックミラー３０のミラー面は光路切
換装置１０の移動方向と平行である。

【００３３】部分１０ａ，１０ｂ，１０ｃを選択的に蛍
光観察用励起光光学系２００の光軸上に置くことができ
るように、駆動装置（図示せず）によって光路切換装置
１０を矢印ｂの方向に移動させる。

【００３４】そして、ダイクロイックミラー２０によっ
てケイジドコンパウンド試薬開裂用光学系３００と蛍光
観察用励起光光学系２００との光軸とを一致させ、ダイ
クロイックミラー３０によってケイジドコンパウンド試
薬開裂用光学系４００の光軸と蛍光観察用励起光光学系
２００の光軸とを一致させる。

【００３５】なお、ケイジドコンパウンド試薬開裂用光
学系３００ではシャッタ３２０を用いてレーザ光を断続
的に出射する代わりに、パルスレーザ光を用いるように
してもよい。

【００３６】上記顕微鏡装置によれば次の３つの組合わ
せが可能である。 部分１０ａを蛍光観察用励起用光学系２００の光軸上
に挿入したとき（測定にミリ秒単位の時間分解能が要求
されるとき） ケイジドコンパウンド試薬開裂用光学系３００と蛍光観
察用励起用光学系２００とを使用することができる。す
なわち、蛍光観察用励起用光源２１０を点灯し、シャッ
タ２３０を開けると、蛍光観察用励起用光学系２００か
ら出射した励起光はダイクロイックミラー２０、リレー
レンズ１４０を透過し、ダイクロイックミラー１２０で
反射され、対物レンズ１３０を介して試料１７０を照明
し、試料１７０を励起可能な状態にする。

【００３７】一方、ケイジドコンパウンド試薬開裂用光
源３１０から出射された開裂光はダイクロイックミラー
２０で反射され、蛍光観察用励起光光学系２００の光路
と一致してリレーレンズ１４０を透過し、ダイクロイッ
クミラー１２０で反射され、対物レンズ１３０を介して
試料１７０の微小範囲（直径１〜数μｍ）に集光され
る。

【００３８】この開裂光の照射により試料１７０中のケ
イジドコンパウンド試薬が開裂し、ケイジドコンパウン
ド試薬と蛍光試薬とが結び付き、励起照明光の照射を受
けて蛍光が励起される。この蛍光はダイクロイックミラ
ー１２０、バリアフィルタ１５０を透過して観察光学系
５００に到達し、試料１７０の像として肉眼又はＴＶモ
ニタによって観察される。 部分１０ｂを蛍光観察用励起用光学系２００の光軸上
に挿入したとき（秒単位の時間分解能でよいとき） ケイジドコンパウンド試薬開裂用光学系４００と蛍光観
察用励起用光学系２００とを使用することができる。こ
の場合は、ケイジドコンパウンド試薬開裂用光源４１０
から出射され、照射絞り４４０によって絞られた開裂光
は、ダイクロイックミラー３０で反射され、蛍光観察用
励起光光学系２００の光路と一致してリレーレンズ１４
０を透過し、ダイクロイックミラー１２０で反射され、
対物レンズ１３０を介して試料１７０の直径数十μｍ以
上の広い範囲に集光される。

【００３９】上記以外の動作はと同様であるので説明
を省略する。 部分１０ｃを蛍光観察用励起光光学系２００の光軸上
に挿入したとき シャッタ４３０，３２０を閉じることで、蛍光観察用励
起用光学系２００だけを使用することができる。すなわ
ち、シャッタ２３０を開けることで、励起光はリレーレ
ンズ１４０を透過し、ダイクロイックミラー１２０で反
射され、対物レンズ１３０を介して試料１７０を照明す
る。試料１７０で反射された光は、対物レンズ１３０、
ダイクロイックミラー１２０及びバリアフィルタ１５０
を透過して観察光学系５００に達し、ＴＶモニタで観察
することができる。

【００４０】上記実施形態によれば、試料１７０によっ
て要求される異なった時間分解能に応じて光路切換装置
１０を選択的に移動させることで容易に光源を使い分け
ることができる。

【００４１】図１の実施例では、光路切換装置１０の移
動方向ｂを紙面上に定義したが、ｂを紙面と垂直方向に
定義してもよい。この場合、１０ａ，１０ｂ，１０ｃは
縦方向に３層に配置する。

【００４２】図２はこの発明の第２実施形態に係る顕微
鏡装置のブロック構成図であり、第１実施形態と同一部
分については同一符号を付して説明を省略する。

【００４３】この第２実施形態ではケイジドコンパウン
ド試薬開裂用光学系３００とケイジドコンパウンド試薬
開裂用光学系４００とが並列に配置されている。

【００４４】光路切換装置６１０は分離可能な２つの部
分６１０ａ，６１０ｂからなる。部分６１０ａにはダイ
クロイックミラー４０が保持され、部分６１０ｂにはダ
イクロイックミラー５０が保持されている。両ダイクロ
イックミラー４０，５０のミラー面は蛍光観察用励起光
光学系２００の光軸に対して同じ傾きをもつ。

【００４５】また部分６１０ａ，６１０ｂは蛍光観察用
励起光光学系２００の光軸に対しそれぞれ独立して挿脱
できる。

【００４６】この第２実施形態によれば、ダイクロイッ
クミラー４０，５０は一方又は両方を蛍光観察用励起光
光学系２００の光軸に対し挿脱することができるので、
ダイクロイックミラー５０を半透過ミラーにすれば第１
実施形態の組合わせ以外にケイジドコンパウンド試薬開
裂用光学系３００とケイジドコンパウンド試薬開裂用光
学系４００とを重ね合わせて使用する組合わせもでき、
開裂パワーを第１実施形態より増強することが可能であ
る。

【００４７】図３はこの発明の第３実施形態に係る顕微
鏡装置のブロック構成図であり、第１及び第２実施形態
と同一部分については同一符号を付して説明を省略す
る。

【００４８】この第３実施形態はケイジドコンパウンド
試薬開裂用光学系３００，４００の光路を一部共有とし
たものであり、共通のダイクロイックミラー６０を配置
した光路切換装置７１０を図３の矢印ｃの方向に移動さ
せることで、蛍光観察用励起光光学系２００の光路に対
してダイクロイックミラー６０を挿脱できるようにした
ものである。

【００４９】この第３実施形態によれば、ダイクロイッ
クミラーではなくハーフミラー７０を用いることで、第
１実施形態の組合わせ以外にケイジドコンパウンド試薬
開裂用光学系３００とケイジドコンパウンド試薬開裂用
光学系４００とを重ね合わせて使用する組合わせもでき
るため、開裂パワーを第１実施形態より増強することが
可能である。

【００５０】図４はこの発明の第４実施形態に係る顕微
鏡装置のブロック構成図であり、第１、第２及び第３実
施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省
略する。

【００５１】この第４実施形態はケイジドコンパウンド
試薬開裂用光学系４００を透過光学系に配置したもので
あり、ダイクロイックミラー８０を配置した光路切換装
置８１０を図４の矢印ｄの方向に移動させて蛍光観察用
励起光光学系２００の光路に対してダイクロイックミラ
ー８０を挿脱できるようにしている。

【００５２】ケイジドコンパウンド試薬開裂用光学系４
００は、水銀ランプ（ランプ光源）４１０と、コレクタ
レンズ４２０と、紫外線透過フィルタ４５０、反射ミラ
ー４６０、結像レンズ４７０、照射絞り４４０と、シャ
ッタ４３０と、コンデンサレンズ４８０とからなる。

【００５３】紫外線透過フィルタ４５０を図４の矢印ｅ
の方向に移動させることで光軸に対して挿脱できるよう
になっており、この紫外線透過フィルタ４５０を光軸上
に挿入したときには、例えば３３０〜３８０ｎｍの紫外
線波長域の光が透過し、開裂光学系として動作する。

【００５４】なお、紫外線透過フィルタ４５０の代わり
に紫外線カットフィルタとＮＤフィルタとを組合わせた
フィルタを用いてもよい。このフィルタを用いること
で、ケイジドコンパウンド試薬開裂用光学系４００を透
過光観察用光学系として用いることができる。

【００５５】この第４実施形態によれば、第２及び第３
実施形態と同様の組合わせの使い方をすることができ
る。また、反射照明だけでなく透過照明も行うことがで
きるので、観察対象とすることができる試料の幅が広が
る。

【００５６】

【発明の効果】以上に説明したように請求項１記載の発
明の顕微鏡装置によれば、目的とする時間分解能や照射
範囲に応じてレーザ光源及びランプ光源を容易に切り換
えることができ、顕微鏡装置のケイジド試薬使用時にお
ける操作性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係る顕微鏡装
置のブロック構成図である。

【図２】図２はこの発明の第２実施形態に係る顕微鏡装
置のブロック構成図である。

【図３】図３はこの発明の第３実施形態に係る顕微鏡装
置のブロック構成図である。

【図４】図４はこの発明の第４実施形態に係る顕微鏡装
置のブロック構成図である。

【図５】図５は従来の顕微鏡装置のブロック構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 顕微鏡装置 １０，６１０，７１０，８１０ 光路切換装置（光路切
換手段） ２０，３０，４０，５０，６０，８０，１２０ ダイク
ロイックミラー（光学部材） １７０ 試料 ３１０ 紫外線レーザ（レーザ光源） ４１０ 水銀ランプ（ランプ光源）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料観察用の励起光を出射する励起光光
   源と、ケージド試薬開裂用の開裂光を出射する開裂光光
   源と、この開裂光を前記励起光の光路へ導く光学部材と
   を備えた顕微鏡装置において、 前記開裂光光源は、微小領域を照射するためのレーザ光
   源と、前記領域より広い領域を照射するためのランプ光
   源とを有し、 前記光学部材は、前記レーザ光源及び前記ランプ光源の
   光路の一方又は両方を前記励起光の光路と一致させた
   り、光路から外したりする光路切換手段を備えることを
   特徴とする顕微鏡装置。