JPH1020203A - 顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焦点を合わせる操作を必要とせずに簡単かつ
正確にケージドコンパウンドの開裂を行え、また試料に
ダメージを与えないですむ共焦点レーザ走査顕微鏡を提
供する。 【解決手段】 蛍光共焦点光学系と、透過非共焦点光学
系と、蛍光共焦点光学系から得られる蛍光像を検出する
蛍光検出器５０とを備えた顕微鏡装置１において、蛍光
共焦点光学系の光路と透過非共焦点光学系の光路とを一
致させて蛍光検出器５０に導き入れるダイクロイックミ
ラー１０と、このダイクロイックミラー１０と蛍光検出
器５０との間に配置され、蛍光共焦点光学系から得られ
る蛍光像と透過非共焦点光学系から得られる透過像とを
所定の周期で切り換える切換ユニット２０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は顕微鏡装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】顕微鏡装置は、蛍光共焦点光学系と、透
過非共焦点光学系と、前記蛍光共焦点光学系から得られ
る蛍光像を検出する検出器とを備える。

【０００３】この顕微鏡装置、例えば共焦点レーザ走査
顕微鏡を用いて、蛍光共焦点画像と透過非共焦点像とを
同時に観察することを要求される場合がある。

【０００４】従来においては以下の方法によりこの要求
に対応していた。 蛍光共焦点光学系から独立した透過非共焦点光学系と
透過像を検出する検出器とを採用する。 蛍光共焦点光学系の一部を透過非共焦点光学系と共有
させ、検出器をそれぞれ専用のものを用いる。

【０００５】上記方法において、蛍光像と透過像とはそ
れぞれ専用の検出器によって別個に検出され、コンピュ
ータを用いて画像処理が行なわれた後、インタレースモ
ニタへ出力され、個別に又は重ね合わされた像として観
察される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、の方法には
蛍光共焦点光学系とは別に、顕微鏡装置の内外に透過非
共焦点光学系と専用の検出器とを設けなくてはならない
ため、顕微鏡装置が大型化してしまうという問題があっ
た。また、透過非共焦点光学系と蛍光共焦点光学系との
観察範囲、観察面（焦点）位置、光軸等を合わせるため
の調整作業を必要とし、しかも調整には高い精度が要求
されるので、調整作業が煩雑であるという問題があっ
た。

【０００７】また、の方法には共焦点光学系の一部を
透過非共焦点光学系と共有させるので、光学系の調整作
業の煩雑さは解消されるが、検出器を独立させているの
で、依然として顕微鏡装置が大型化してしまうという問
題があった。

【０００８】更に、、の方法共に、画像の重ね合わ
せにコンピュータによる画像処理を必要とするため、顕
微鏡装置が高価なものとなってしまうという問題があっ
た。

【０００９】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は蛍光共焦点像と透過非共焦点像と
の重ね合わせ像又は個別の像を容易に得ることができ、
しかも小型かつ安価な顕微鏡装置を提供することであ
る。

【００１０】

【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、蛍光共焦点光学
系と、透過非共焦点光学系と、前記蛍光共焦点光学系か
ら得られる試料の蛍光像を検出する検出器とを備えた顕
微鏡装置において、前記蛍光共焦点光学系の光路と前記
透過非共焦点光学系の光路とを一致させて前記透過非共
焦点光学系から得られる試料の透過像を前記検出器に導
き入れる光学部材と、この光学部材と前記検出器との間
に配置され、前記蛍光共焦点光学系から得られる蛍光像
と前記透過非共焦点光学系から得られる透過像とを所定
の周期で切り換える切換ユニットとを備えることを特徴
とする。

【００１１】光学部材によって蛍光共焦点光学系の光路
と透過非共焦点光学系の光路とを一致させて検出器に導
き入れるので、検出器に入力する蛍光共焦点像と透過非
共焦点像とを切換ユニットで所定の周期で切り換えるこ
とができる。

【００１２】請求項２記載の発明の顕微鏡装置は、請求
項１記載の顕微鏡装置において、前記切換ユニットは６
０Ｈｚの周期で蛍光像と透過像とを切り換えることを特
徴とする。

【００１３】６０Ｈｚの周期で蛍光像と透過像とを切り
換えるので、肉眼で蛍光像と透過像とを分離できず、蛍
光像と透過像とが重ね合わさった像として観察される。

【００１４】

【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。

【００１５】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。

【００１６】この顕微鏡装置１は、励起レーザ２と、ダ
イクロイックミラー（光学部材）１０と、走査ミラー系
３と、反射ミラー４と、対物レンズ５と、引き回しミラ
ー６，７と、結像レンズ９と、切換ユニット２０と、蛍
光検出器５０とを備える。

【００１７】励起レーザ２は、例えば波長４８８ｎｍの
励起レーザ光を射出する。

【００１８】ダイクロイックミラー１０は、例えば５１
０ｎｍ以上の波長の光を透過するもの（ＤＭ５１０）で
あり、励起レーザ光を反射させ、試料１１で励起された
蛍光（例えば波長：５３０ｎｍ）を透過させる。

【００１９】走査ミラー系３は、走査ミラー（図示せ
ず）によって励起レーザ光を２次元的（ＸＹ方向）に走
査する。

【００２０】反射ミラー４は励起レーザ光を試料１１へ
導く。

【００２１】対物レンズ５は、反射ミラー４と試料１１
との間に配置され、励起レーザ光を試料１１に集光させ
る。

【００２２】引き回しミラー６，７と結像レンズ９とを
介して励起レーザ光をダイクロイックミラー１０へ導
き、試料１１で発する蛍光と透過した励起光との光路を
一致させる。

【００２３】切換ユニット２０は対物レンズ５の焦点面
と共役な位置に、光路に対して直交して配置され、切換
ユニット２０の中心にモータ２１の回転軸２２が取り付
けられている。

【００２４】蛍光検出器５０は、切換ユニット２０を通
過した光を検出し、電気信号に変換し、後述するインタ
レースモニタに出力する。

【００２５】試料１１はカバーガラス１２に載置され、
このカバーガラス１２をＺ方向（図の上下方向）へ移動
させることで、試料１１の任意のスライス面に焦点面を
合わせることができる。

【００２６】なお、蛍光共焦点光学系は励起レーザ２
と、ダイクロイックミラー１０と、走査ミラー系３と、
反射ミラー４と、対物レンズ５とで構成され、透過非共
焦点光学系は励起レーザ２と、ダイクロイックミラー１
０と、走査ミラー系３と、反射ミラー４と、対物レンズ
５と引き回しミラー６，７と、結像レンズ９とで構成さ
れている。

【００２７】図２は切換ユニットの平面図である。

【００２８】この切換ユニット２０は２枚の円盤３０，
４０からなる。

【００２９】円盤３０には２つの開口部３０ａと２つの
ピンホール部３０ｂとが周方向に交互に形成されてい
る。

【００３０】開口部３０ａとしては、例えば４８８ｎｍ
の波長の光だけを通すバンドパスフィルタが用いられて
いる。

【００３１】ピンホール部３０ｂには回転軸２２を中心
とする仮想円に沿うスリット３０ｃが形成されている。
このスリット３０ｃの幅は、切換ユニット部２０での蛍
光結像光Ｌの大きさに対して十分に共焦点効果を生じさ
せることができる幅である。

【００３２】円盤４０には２つの蛍光フィルタ部４０ａ
と２つの透過ガラス部４０ｂとが周方向に交互に形成さ
れている。

【００３３】蛍光フィルタ部４０ａとしては、例えば５
２０ｎｍ以上の波長の光を透過する励起フィルタ（５２
０ＬＰ）が用いられている。

【００３４】透過ガラス部４０ｂとしてはＮＤフィルタ
が用いられている。一般的に蛍光共焦点像の光量は透過
非共焦点像の光量より小さいため、ＮＤフィルタを設け
ることで、同一の蛍光検出器５０の蛍光量と試料１１を
透過した励起光量とのダイナミックレンジが合わせ易く
なる。このＮＤフィルタは、所定の透過率を有するもの
でも、所定の範囲で透過率を可変とするものでもよい。

【００３５】円盤３０と円盤４０とはピンホール部３０
ｂと蛍光フィルタ部４０ａとが一致するように貼り合わ
されている。

【００３６】切換ユニット２０は上述の如く２枚の円盤
から構成されるものに限定するものではなく、上述した
構成のものと同じ機能を果すものであればよい。

【００３７】また、切換ユニットは上記の構成に限るも
のではなく、例えば円盤３０に開口部３０ａとピンホー
ル部３０ｂとを半円ずつ形成するとともに、円盤４０に
蛍光フィルタ部４０ａと透過ガラス部４０ｂとを半円ず
つ形成し、ピンホール部３０ｂと蛍光フィルタ部４０ａ
とを一致させて貼り合わせて蛍光共焦点像を取得するた
めの領域と透過非共焦点像を取得するための領域とを１
つずつ形成したり、円盤３０に３つの開口部３０ａと３
つのピンホール部３０ｂとを周方向に交互に形成すると
ともに、円盤４０に３つの蛍光フィルタ部４０ａと３つ
の透過ガラス部４０ｂとを周方向に交互に形成し、ピン
ホール部３０ｂと蛍光フィルタ部４０ａとを一致させて
貼り合わせて蛍光共焦点像を取得するための領域と透過
非共焦点像を取得するための領域とを３つずつ形成した
りする構成としてもよい。

【００３８】上記構成の顕微鏡装置の動作を図１及び図
２を参照して説明する。

【００３９】励起レーザ２から発せられた励起光は、ダ
イクロイックミラー１０によって反射された後、走査ミ
ラー系３によって２次元的に振られ、反射ミラー４によ
って対物レンズ５へ導かれ、対物レンズ５を介してカバ
ーガラス１２上に配置された蛍光試料１１に照射され
る。励起光が試料１１に照射されると、試料１１中の蛍
光物質が励起されて蛍光が発生する。

【００４０】蛍光は励起レーザ光とともに対物レンズ
５、反射ミラー４、走査ミラー系３と光路を逆行し、ダ
イクロイックミラー１０で励起レーザ光と分離される。

【００４１】試料１１上の焦点面で反射され、ダイクロ
イックミラー１０を透過した波長５３０ｎｍの蛍光結像
光Ｌがピンホール部３０ｂ及び蛍光フィルタ部４０ａを
通過した後、蛍光検出器５０で受光されて電気信号に変
換され、インタレースモニタで画像として表示される。

【００４２】一方、蛍光試料１１に到達した励起光の一
部が蛍光試料１１を透過した後に引き回しミラー６，７
及び結像レンズ９によってダイクロイックミラー１０に
導かれ、ダイクロイックミラー１０によって反射され、
蛍光と同一光路となり、波長４８８ｎｍの励起光だけが
開口部３０ａと透過ガラス部４０ｂとを透過した後、蛍
光検出器５０で受光されて電気信号に変換され、インタ
レースモニタで画像として表示される。

【００４３】図３は検出器の出力とインタレースモニタ
画面との関係を説明する図である。

【００４４】ＣＰＵ６０は切換ユニット２０のピンホー
ル部３０ｂ（及び蛍光フィルタ４０ａ）と開口部３０ａ
（及び透過ガラス部４０ｂ）とが６０Ｈｚの周期で切り
換わるようにモータ２１を制御するので、インタレース
モニタ７０には波長５３０ｎｍの蛍光による蛍光共焦点
像と波長４８８ｎｍの励起光による透過非共焦点像とが
６０Ｈｚの周期で切り換わって交互に表示されることに
なる。

【００４５】１秒間に６０回切り換わるような短い周期
とした場合、肉眼では蛍光共焦点像と透過非共焦点像と
を分離して認識することができないため、結果的に蛍光
共焦点像と透過非共焦点像とが重ね合わさったような画
像がインタレースモニタ７０で観察されることになる。

【００４６】蛍光共焦点像と透過非共焦点像とは、それ
ぞれインタレースモニタ７０の偶数ライン及び奇数ライ
ンに垂直方向に１ラインずれて表示されるが、この１ラ
イン分は多くの場合、対物レンズ５の分解能に相当する
ため、インタレースモニタ７０の画面が見難くなる等の
影響を受けず、１ラインのずれが実用上問題になること
はない。

【００４７】なお、モータ２１を回転させずに切換ユニ
ット２０のピンホール部３０ｂ（及び蛍光フィルタ４０
ａ）又は開口部３０ａ（及び透過ガラス部４０ｂ）が光
路上に位置するようにしておけば、蛍光共焦点像又は透
過非共焦点像を個々に観察することができる。

【００４８】この第１実施形態によれば、蛍光共焦点像
と透過非共焦点像との重ね合わせ像又は個別の像を容易
に得ることができる。しかも検出器が１つであるので、
光学系の調整作業やコンピュータを用いた画像処理が不
要となるので、顕微鏡装置１を小型かつ安価なものとす
ることができる。

【００４９】図４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
分には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００５０】この第２実施形態においては、蛍光検出器
５０とインタレースモニタ７０とを用いる代わりに、反
射ミラー８０と接眼レンズ８１とからなる接眼光学系８
０を用いる。走査系１３は、円盤上に複数のピンホール
が所定間隔で配置されたニポウディスクである。

【００５１】このように構成することで、切換ユニット
２０によって切り換えられる蛍光共焦点像と透過非共焦
点像とを肉眼９０で観察することができる。

【００５２】なお、この第２実施形態の場合は、モータ
２１によるピンホール部３０ｂ（及び蛍光フィルタ４０
ａ）と開口部３０ａ（及び透過ガラス部４０ｂ）との切
り換え周期は６０Ｈｚとする必要はなく、肉眼９０で蛍
光共焦点像と透過非共焦点像とを分離して認識すること
ができない、例えば５５Ｈｚ程度の周期で切り換えるよ
うにすればよい。

【００５３】この第２実施形態によれば、第１実施形態
と同様に蛍光共焦点像と透過非共焦点像の重ね合わせ像
又は個別の像を容易に得ることができるとともに、顕微
鏡装置１を第１実施形態よりも小型かつ安価とすること
ができる。

【００５４】なお、この第２実施形態において、走査ミ
ラー系３を省略するとともに、切り換えユニット２０を
ピンホール部３０ｂを有しない円盤４０のみで構成すれ
ば、非共焦点の画像同士を観察するようにすることがで
きる。

【００５５】

【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、検出器に入力する蛍光共焦点
像と透過非共焦点像とを切換ユニットで所定の周期で切
り換えることができるので、蛍光共焦点像と透過非共焦
点像の重ね合わせ像又は個別の像を容易に得ることがで
きる。しかも検出器は１つでよく、コンピュータを用い
た画像処理が不要であるので、顕微鏡装置を小型かつ安
価なものとすることができる。

【００５６】請求項２記載の発明の顕微鏡装置によれ
ば、６０Ｈｚの周期で蛍光像と透過像とを切り換えるの
で、肉眼で蛍光像と透過像とを分離することができず、
蛍光像と透過像とが重ね合わさった像を観察することが
できる。

【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は切換ユニットの平面図である。

【図３】図３は検出器の出力とインタレースモニタ画面
の関係を説明する図である。

【図４】図４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。

【符号の説明】

１ 顕微鏡装置 １０ ダイクロイックミラー（光学部材） ２０ 切換ユニット ５０ 蛍光検出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蛍光共焦点光学系と、透過非共焦点光学
   系と、前記蛍光共焦点光学系から得られる試料の蛍光像
   を検出する検出器とを備えた顕微鏡装置において、 前記蛍光共焦点光学系の光路と前記透過非共焦点光学系
   の光路とを一致させて前記透過非共焦点光学系から得ら
   れる試料の透過像を前記検出器に導き入れる光学部材
   と、 この光学部材と前記検出器との間に配置され、前記蛍光
   共焦点光学系から得られる蛍光像と前記透過非共焦点光
   学系から得られる透過像とを所定の周期で切り換える切
   換ユニットとを備えることを特徴とする顕微鏡装置。
2. 【請求項２】 前記切換ユニットは６０Ｈｚの周期で蛍
   光像と透過像とを切り換えることを特徴とする請求項１
   記載の顕微鏡装置。