蛍光顕微鏡装置
【課題】装置全体を小型化し、試料から発生する微弱な蛍光への外光の混入を防止して鮮明な蛍光画像を得る。
【解決手段】試料Ａを搭載するステージ１０１と、試料Ａからの蛍光を集光する対物レンズ１５と、ステージ１０１と対物レンズ１５とを相対的に移動させる移動機構１０２と、対物レンズ１５に固定された第１のカバー部材１０３と、ステージ１０１側に設けられ、第１のカバー部材１０３とともに対物レンズ１５先端１５ａおよびステージ１０１上の空間Ｓを覆う第２のカバー部材１０１と、これら第１、第２のカバー部材１０１，１０３の相対移動を許容しかつ両カバー部材１０１，１０３の隙間からの光の漏れを防止する遮光手段とを備える蛍光顕微鏡装置１００を提供する。
【解決手段】試料Ａを搭載するステージ１０１と、試料Ａからの蛍光を集光する対物レンズ１５と、ステージ１０１と対物レンズ１５とを相対的に移動させる移動機構１０２と、対物レンズ１５に固定された第１のカバー部材１０３と、ステージ１０１側に設けられ、第１のカバー部材１０３とともに対物レンズ１５先端１５ａおよびステージ１０１上の空間Ｓを覆う第２のカバー部材１０１と、これら第１、第２のカバー部材１０１，１０３の相対移動を許容しかつ両カバー部材１０１，１０３の隙間からの光の漏れを防止する遮光手段とを備える蛍光顕微鏡装置１００を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体組織等の試料を蛍光観察するための蛍光顕微鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光のような励起光を試料に照射して、試料から発生する液光を観察する蛍光観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この蛍光観察装置は、試料から発生する微弱な蛍光に外光が混入して鮮明な蛍光画像を得ることが困難になるという不都合を防止するために、その全体が蛍光観察用暗箱装置によって覆われている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−７１５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された蛍光観察用暗箱装置は、蛍光観察装置全体を覆うものであるため、装置が大型化してしまう不都合がある。特に、顕微鏡本体を小型化して、角度変更可能に構成され、試料に対して任意の方向から対物レンズを近接させることができる顕微鏡装置においては、折角顕微鏡本体を小型化していても、顕微鏡本体の可動範囲全体を覆うような大きさの蛍光観察用暗箱装置が必要となり、装置全体の小型化を図ることができないという不都合がある。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、装置全体を小型化し、試料から発生する微弱な蛍光への外光の混入を防止して鮮明な蛍光画像を得ることができる蛍光顕微鏡装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、試料を搭載するステージと、試料からの蛍光を集光する対物レンズと、前記ステージと前記対物レンズとを相対的に移動させる移動機構と、前記対物レンズに固定された第１のカバー部材と、前記ステージ側に設けられ、前記第１のカバー部材とともに前記対物レンズ先端および前記ステージ上の空間を覆う第２のカバー部材と、これら第１、第２のカバー部材の相対移動を許容しかつ両カバー部材の隙間からの光の漏れを防止する遮光手段とを備える蛍光顕微鏡装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、ステージに試料を搭載し、移動機構を作動させて対物レンズとステージとを相対的に移動させることにより、対物レンズを試料の所望の観察対象部位に対向させ、試料から発生する蛍光を集光することができる。この場合において、対物レンズ側に固定された第１のカバー部材と、ステージ側に設けられた第２のカバー部材とが組み合わせられることにより、対物レンズの先端を含むステージ上の空間が覆われる。
【０００８】
第１、第２のカバー部材間に設けられた遮光手段は、対物レンズとステージとが相対的に移動させられることにより第１のカバー部材と第２のカバー部材とが相対移動させられても、両者間の隙間からの光の漏れを防止する。したがって、試料から発せられる微弱な蛍光に混入する外光を大幅に低減し、鮮明な蛍光観察を行うことが可能となる。
【０００９】
上記発明においては、前記遮光手段が、前記第１のカバー部材と第２のカバー部材とを相対移動方向に直交する方向に微小隙間をあけて、相対移動方向に重複させることにより構成されていることとしてもよい。
このようにすることで、対物レンズとステージとが相対的に移動させられることにより第１のカバー部材と第２のカバー部材との間に相対移動が発生しても、遮光手段が、第１のカバー部材と第２のカバー部材との微小隙間を維持し、かつ、相対移動方向に重複させる。これにより、ステージ上の試料に対する対物レンズの相対位置にかかわらず、外光が直接的に第１，第２のカバー部材により囲われた空間内に入射することを簡易に防止して、鮮明な蛍光観察を行うことが可能となる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記遮光手段が、第１のカバー部材と第２のカバー部材とを接続する蛇腹部材からなることとしてもよい。
このようにすることで、対物レンズとステージとが相対的に移動させられることにより第１のカバー部材と第２のカバー部材との間に相対移動が発生しても、蛇腹部材からなる遮光手段が弾性変形させられて、ステージ上の試料に対する対物レンズの相対位置にかかわらず、第１，第２のカバー部材により囲われた空間内に外光が入射することをより確実に防止して、鮮明な蛍光観察を行うことが可能となる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記第２のカバー部材が、前記ステージの一部により構成されていることとしてもよい。
このようにすることで、部品点数を削減することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記試料に対する対物レンズの角度を変更させる角度変更機構を備え、前記遮光手段が、前記角度変更機構による試料に対する対物レンズの角度の変更にかかわらず、第１のカバー部材と第２のカバー部材との隙間をほぼ一定に維持することとしてもよい。
このようにすることで、対物レンズが試料に対して角度変更させられることにより第１のカバー部材と第２のカバー部材との間に相対移動が発生しても、遮光手段が、第１のカバー部材と第２のカバー部材との隙間を維持するので、外光が直接的に第１，第２のカバー部材により囲われた空間内に入射することを簡易に防止して、鮮明な蛍光観察を行うことが可能となる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記角度変更機構が、ステージに対して試料を角度変更可能に支持する試料支持機構により構成されていることとしてもよい。
このようにすることで、試料に対する対物レンズの角度を簡易に変更することができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記移動機構が、前記ステージに対する対物レンズの角度を変更させるよう両者を相対的に移動させることとしてもよい。
このようにすることで、移動機構の作動により、ステージに対する対物レンズの相対角度を変化させ、ステージ上の試料を種々の角度から観察することができる。この場合においても、遮光部材は、第１のカバー部材と第２のカバー部材との微小隙間を維持し、かつ、相対移動方向に重複させる。これにより、ステージ上の試料に対する対物レンズの相対角度にかかわらず、外光が直接的に第１，第２のカバー部材により囲われた空間内に入射することを簡易に防止して、鮮明な蛍光観察を行うことが可能となる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記移動機構が、所定の軸線回りに対物レンズを揺動させ、前記遮光手段が、前記第１のカバー部材および第２のカバー部材を前記軸線を中心とした回転体形状とすることにより構成されていることとしてもよい。
このようにすることで、移動機構の作動により、ステージに対して所定の軸線回りに対物レンズを揺動させても、該軸線を中心とした回転体形状をした第１、第２のカバー部材の微小隙間が維持される。これにより、ステージ上の試料に対する対物レンズの相対角度にかかわらず、外光が直接的に第１，第２のカバー部材により囲われた空間内に入射することを簡易に防止して、鮮明な蛍光観察を行うことが可能となる。
【００１６】
また、上記発明においては、ステージに対して試料を角度変更可能に支持する試料支持機構を備えることとしてもよい。
このようにすることで、移動機構によってステージに対する対物レンズの相対角度を変化させなくても、試料支持機構の作動により、ステージに対する試料の角度を変化させることができる。その結果、移動機構および遮光部材を簡易な構造にすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、装置全体を小型化し、試料から発生する微弱な蛍光への外光の混入を防止して鮮明な蛍光画像を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００について、図１を参照して説明する。
本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００は、マウス等の実験動物のような生体を試料として、その内部を観察するのに適した装置である。
【００１９】
本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００は、図１に示されるように、試料を搭載するステージ１０１と、対物レンズユニット１５を備える顕微鏡本体１と、該顕微鏡本体１をその光軸に沿う方向に移動させる移動機構１０２と、顕微鏡本体１に固定されたカバー部材（第１のカバー部材）１０３とを備えている。
【００２０】
前記移動機構１０２は、鉛直方向に沿って設けられた支柱１０４と、該支柱に沿って上下方向に移動可能に設けられ、前記顕微鏡本体１を固定するスライダ１０５とを備えている。スライダ１０５を上下方向（Ｚ方向）に移動させることで、顕微鏡本体１を上下動させ、ステージ１０１上に固定されている試料Ａに対して、対物レンズユニット１５の先端１５ａを光軸方向に近接、離間させることができるようになっている。
【００２１】
前記カバー部材１０３は、顕微鏡本体１の対物レンズユニット１５に取り付けねじ近傍に固定されている。カバー部材１０３は、対物レンズユニット１５の先端１５ａを含む空間Ｓを覆う箱状に形成されているとともに、その下端が、水平方向に張り出したステージ１０１の下方に回り込んで、ステージ１０１のベース１０１ａに水平方向に微小隙間を空けて配置されている。
【００２２】
前記ステージ１０１は、前記ベース１０１ａの上方に、水平２方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動可能な可動部１０１Ｘ，１０１Ｙを備えており、該可動部１０１Ｘ，１０１Ｙの上面に設けられた固定具１０６により試料Ａをステージ１０１に固定した状態に搭載することができる。したがって、ステージ１０１の可動部１０１Ｘ，１０１Ｙを駆動して、カバー部材１０３の内部空間Ｓにおいて試料Ａを水平２方向に移動させ、移動機構１０２を作動させて顕微鏡本体１を鉛直方向に移動させることにより、対物レンズユニット１５の先端１５ａを、試料Ａの所望の観察対象部位に対向配置させることができるようになっている。
【００２３】
また、カバー部材１０３の内部には、明視野観察用の照明装置１０７が配置されている。
また、カバー部材１０３の下端は、移動機構１０２による顕微鏡本体１の動作範囲内において、対物レンズユニット１５の先端１５ａがステージ１０１に突き当たる前に、ステージ１０１のベース１０１ａに突き当たる位置に配置されている。これにより、ストッパが形成され、対物レンズユニット１５の先端１５ａがステージ１０１に突き当たることによる対物レンズユニット１５の破損を防止することができるようになっている。
【００２４】
ここで、本実施形態における顕微鏡本体１について、以下に詳細に説明する。
顕微鏡本体１は、装置本体２と、該装置本体２に光軸Ｃ方向に移動可能に備えられた対物レンズ装着部３、該対物レンズ装着部３に装着された対物レンズユニット１５と、装置本体２と対物レンズ装着部３との間に配置された付勢手段４とを備えている。
【００２５】
装置本体２は、本体ケース５と、該本体ケース５に固定されたコリメートユニット６と、該コリメートユニット６によって平行光にされた光を２次元的に走査する光走査部７と、該光走査部７により走査された光を集光して中間像を結像させる瞳投影レンズユニット８と、中間像を結像した光を集光して平行光にする結像レンズユニット９とを備えている。
【００２６】
コリメートユニット６には、図示しない光源からの光を導く光ファイバ１０の先端がコネクタ１１によって固定されている。コネクタ１１はコリメートユニット６に、光軸に対して若干傾斜して斜めに固定されている。これにより、光ファイバ１０の出射端面１０ａを、長さ方向に対して斜めに形成し、該出射端面１０ａにおける光ファイバ１０内の反射光が、光源側に設けられている光検出器（図示略）に戻ることを防止するように構成されている。光ファイバ１０の出射端面１０ａから出射された光は、コリメートユニット６のレンズ６Ａを通過することによって集光され、平行光に変換されるようになっている。
【００２７】
光走査部７は、例えば、直交する２つの軸線回りにそれぞれ揺動可能に支持された２枚のガルバノミラー（図示略）を近接配置してなる、いわゆる近接ガルバノミラーにより構成されている。各ガルバノミラーは、ケーブル１２を介して外部の図示しない制御装置から送られてきた制御信号によって、図示しないアクチュエータにより、所定の速さで往復揺動させられるようになっている。これにより、平行光は２次元的に走査されるようになっている。
【００２８】
瞳投影レンズユニット８のレンズ８ａを支持する枠体８ｂは、結像レンズユニット９のレンズ９ａを支持する枠体９ｂに固定され、結像レンズユニット９の枠体９ｂは、前記本体ケース５に固定されている。結像レンズユニット９の枠体９ｂは、略円筒状の固定側円筒部１３を備えている。
【００２９】
前記対物レンズ装着部３は、前記固定側円筒部１３の外側に軸線方向に沿って移動可能に嵌合される可動側円筒部１４を備えている。可動側円筒部１４の一端には、半径方向外方に延びる鍔部１４ａが設けられている。また可動側円筒部１４の他端には、対物レンズユニット１５を固定するネジ部１６が設けられている。
【００３０】
前記結像レンズユニット９の枠体９ｂには、前記対物レンズ装着部３の鍔部１４ａに係合するホルダ１７が固定されている。また、固定側円筒部１３の外面には、半径方向に沿ってネジ孔１８が形成されている。また、可動側円筒部１４の前記ネジ孔１８に対応する位置には、軸線方向に沿って所定の長さにわたって延びる長孔１９が形成されている。前記ネジ孔１８には前記長孔１９を介してボルト２０が締結されている。長孔１９はボルト２０の頭部の直径より若干大きな幅寸法を有している。したがって、長孔１９内においてボルト２０の頭部が軸線方向に相対移動可能にされるとともに、長孔１９とボルト２０との周方向に沿う相対移動が禁止されている。これにより、回り止め機構２１が構成されている。
【００３１】
図１中、符号２２は、ボルト２０の頭部および長孔１９を覆うカバー部材である。カバー部材２２は、例えば、ゴム製であり、対物レンズユニット１５の着脱時に把持することにより、対物レンズユニット１５を取り付ける対物レンズ装着部３を滑らないように保持可能として着脱を容易にするようになっている。また、カバー部材２２は、可動側円筒部１４に設けられた長孔１９全体を被覆して、長孔１９内に塵埃が入り込むことを防止している。さらに、長孔１９やボルト２０を覆うことで外観を見栄えよくしている。
【００３２】
前記固定側円筒部１３の外面および可動側円筒部１４の内面には、全周にわたって、相互に軸線方向に対向配置される段部１３ａ，１４ｂが形成されている。これらの段部１３ａ，１４ｂの間には、前記付勢手段４を構成するコイルスプリング（以下、コイルスプリング４という。）が挟まれている。コイルスプリング４は、段部１３ａ，１４ｂ間の距離が最も広がった状態においても、ある程度圧縮された状態とされ、段部１３ａ，１４ｂ間の距離を広げる方向に常に付勢している。
【００３３】
すなわち、対物レンズ装着部３は、コイルスプリング４の弾発力によって、その先端に向かう方向に付勢され、後端に設けた鍔部１４ａがホルダ１７に突き当たることによって、光軸Ｃに沿って先端に向かう方向へのそれ以上の変位を規制され、かつ、その位置に精度よく位置決めされるようになっている。また、対物レンズユニット１５の先端１５ａが、試料Ａその他の物体に当接して光軸Ｃ方向に押圧され、その押圧力がコイルスプリング４の弾発力を上回ると、対物レンズ装着部３が、結像レンズユニット９の枠体９ｂに対して相対的に、光軸Ｃに沿って後端側に押し戻されるように移動させられるようになっている。
【００３４】
この場合において、対物レンズ装着部３の結像レンズユニット９の枠体９ｂに対する光軸Ｃ方向に沿う相対変位は、結像レンズユニット９から出射された平行光の位置Ｂにおいて光路長を変化させるように行われるようになっている。
【００３５】
このように構成された本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００を使用するには、まず、ステージ１０１上の固定具１０６に観察対象部位を切開した実験小動物のような生体からなる試料Ａを固定して、カバー部材１０３内に収容する。カバー部材１０３は対物レンズユニット１５の先端１５ａを含むステージ１０１上の空間Ｓを取り囲む。カバー部材１０３の下端は、ステージ１０１のベース（第２のカバー部材）１０１ａに微小隙間を空けて配置されるので、外光はその微小隙間を介してのみ、カバー部材１０３内に入射する。しかしながら、カバー部材１０３が、水平方向に張り出したステージ１０１の下側に回り込む形状を有しているので、カバー部材１０３内への外光の入射は大幅に低減される。
【００３６】
この状態でカバー部材１０３内部の照明装置１０７を作動させるとともに、光走査部７を作動させ、試料Ａからの反射光を観察しながら、ステージ１０１および移動機構１０２を作動させる。これにより、観察対象部位に対向する位置に、対物レンズユニット１５の先端１５ａが配置されるので、光源からの励起光を光ファイバ１０から装置本体２内に導入し、光走査部7を作動させる。
【００３７】
光源から発せられた励起光は、光ファイバ１０を伝播した後、コネクタ１１を介して装置本体２内に導かれる。装置本体２にはコリメートユニット６が固定されているので、光ファイバ１０の出射端面１０ａから本体ケース５内に出射された励起光はコリメートユニット６のレンズ６Ａを通過することによって平行光に変換される。
【００３８】
平行光に変換された励起光は光走査部７に入射される。光走査部７は近接ガルバノミラーを往復揺動させることにより、励起光を９０°（図１中、水平に入射された励起光を鉛直方向に）偏向し、かつ、２次元的に走査する。走査された励起光は瞳投影レンズユニット８を通過させられることにより中間像を結像し、その後、結像レンズユニット９を通過することによって平行光に変換される。そして、結像レンズユニット９から出射された平行光は対物レンズユニット１５に入射され、その先端１５ａの前方の所定の作動距離をあけた焦点位置に再結像させられる。
【００３９】
試料Ａに励起光が入射されると、試料Ａ内部に存在する蛍光物質が励起されて蛍光が発せられる。発生した蛍光は、対物レンズユニット１５の先端１５ａから対物レンズユニット１５内に戻り、結像レンズユニット９、瞳投影レンズユニット８，光走査部７およびコリメートユニット６を介して光ファイバ１０に入射され、光源側に戻る。光源側において、蛍光は、図示しないダイクロイックミラーによって励起光から分離され図示しない光検出器、例えば、光電子増倍管（ＰＭＴ）によって検出される。そして、検出された蛍光は画像化されてモニタに表示されることになる。
【００４０】
光ファイバ１０が、シングルモードファイバのように十分に細いコア径を有している場合には、光ファイバ１０の先端が対物レンズユニット１５の先端１５ａの結像位置と共役な位置関係となって共焦点光学系が構成される。したがって、対物レンズユニット１５の先端１５ａの結像位置近傍において発生した蛍光のみが光ファイバ１０内に入射されることになり、解像度の高い画像を得ることができる。また、光ファイバ１０がそれよりも太いコア径を有する場合には、解像度は低くなるが、明るく、奥行きのある画像を得ることができる。
【００４１】
そして、得られた画像を見ながら、所望の観察位置を探すために装置本体２および対物レンズユニット１５をその光軸Ｃ方向に移動させると、励起光の結像位置が光軸Ｃ方向に移動する結果、深さ方向の観察位置を変化させることができる。
この場合に、対物レンズユニット１５の先端１５ａが試料Ａの内部において、比較的固い組織等の何らかの物体に突き当たると、対物レンズユニット１５の先端１５ａに押圧力が加わることになる。
【００４２】
そして、その押圧力が、コイルスプリング４の弾発力を上回ると、図３および図４に示されるように、コイルスプリング４が圧縮される方向に変形させられて、対物レンズユニット１５よび対物レンズ装着部３が装置本体２に対して光軸Ｃ方向に相対的に変位させられる。したがって、対物レンズユニット１５の先端１５ａに過大な押圧力が加わることが防止され、対物レンズユニット１５および相手方の試料Ａの損傷を防止することができる。
【００４３】
この場合において、本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００によれば、上述したコイルスプリング４を含む緩衝機構が対物レンズユニット１５の先端１５ａ近傍に設けられているのではなく、装置本体２側に設けられているので、対物レンズユニット１５の先端１５ａ近傍の構造を簡素化して、細径化することが可能となる。したがって、生体等の試料Ａの内部を観察する際に、対物レンズユニット１５の先端１５ａを挿入するために切開する範囲を必要最小限に止めることができる。
【００４４】
その結果、試料Ａにかかる負担を低減し、試料Ａの健全性を長期にわたって維持することができる。すなわち、対物レンズユニット１５の先端１５ａを生体等の試料Ａに挿入した状態で、長期間にわたり、生体を生きたままの状態で観察し続けることが可能となる。
【００４５】
また、対物レンズユニット１５に緩衝機構を設けない本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００によれば、倍率や、先端形状の異なる対物レンズユニット１５を対物レンズ装着部３に交換して取り付ける場合に、対物レンズユニット１５毎に緩衝機構を設ける必要がないので、装置全体のコストを低減することができるという利点もある。さらに、緩衝機構における可動部を対物レンズユニット１５に設けないので、対物レンズユニット１５の防水構造を容易に構築することができ、体液等の液体を含む試料Ａの内部にまで対物レンズユニット１５の先端１５ａを挿入して行う観察に適した蛍光顕微鏡装置１００を提供することができる。
【００４６】
また、本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００によれば、対物レンズユニット１５が装置本体２に対して変位する際に、結像レンズユニット９から出射された平行光の位置Ｂにおいて光路長が変化させられる。したがって、対物レンズユニット１５が光軸Ｃ方向に変位しても、その結像関係が変化しない。
【００４７】
すなわち、対物レンズユニット１５の先端１５ａを試料Ａに押し付けた状態で、その押圧力によって対物レンズユニット１５が光軸Ｃ方向に押し戻されても、モニタに表示されている画像の焦点がずれることがない。したがって、装置本体２に対する対物レンズユニット１５の相対変位量を十分に確保しておくことにより、対物レンズユニット１５を装置本体２に対して相対変位させながら同一箇所の観察を行うことが可能となる。
【００４８】
例えば、試料Ａが、マウス等の生体である場合には、生体を生きたまま観察しようとすると、心臓の拍動、血管の脈動、呼吸動等によって試料Ａの表面が変動する。この場合に、本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００を用いることによって、対物レンズユニット１５の先端１５ａを試料Ａに押し付けて、対物レンズユニット１５を装置本体２方向に少し押し戻した位置で観察を行う。
【００４９】
これにより、試料Ａを対物レンズユニット１５の押圧力によって押さえるとともに、それ以上の力で脈動等する場合には、対物レンズユニット１５を脈動等に合わせて変位させながら観察することができる。この場合に、対物レンズユニット１５が変位しても結像関係が変化しないので、ピントのあった鮮明な画像を表示し続けることができる。
【００５０】
また、本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００においては、結像レンズユニット９から出力される平行光の位置Ｂにおいて、対物レンズユニット１５を着脱することとしているので、着脱される対物レンズユニット１５は無限遠光学系となる。したがって、対物レンズ装着部３のネジ部１６を通常の顕微鏡に用いられるネジ部の規格に設定しておくことにより、通常の顕微鏡の対物レンズユニット１５Ａを着脱することもできる。
【００５１】
さらに、本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００によれば、固定側円筒部１３に固定したボルト２０の頭を可動側円筒部１４に形成した長孔１９の内部に配置して、対物レンズ装着部３の装置本体２に対する周方向の回転を防止しているので、結像レンズユニット９に対して対物レンズユニット１５が相対回転してしまうことによって装置全体の光学特性が変動することを防止できる。また、対物レンズ装着部３に設けられたネジ部１６に対して対物レンズユニット１５を着脱する際に、対物レンズ装着部３が回り止めされているので、着脱作業の作業性がよいという利点がある。
【００５２】
また、本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００は、カバー部材１０３によって対物レンズユニット１５の先端１５ａを含む、ステージ１０１上方の空間を覆っているので、対物レンズユニット１５の先端１５ａから出射されるレーザ光のような励起光が外部に漏れることをも効果的に防止することができる。特に、カバー部材１０３をステージ１０１のベース１０１ａの側面に微小間隙を開けて配置しているので、移動機構１０２による顕微鏡本体１の上下動にかかわらず、上記微小隙間を維持して励起光の空間Ｓ外への漏洩および外光の空間Ｓ内への入射を防止し続けることができる。
【００５３】
さらに、本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００によれば、移動機構１０２による動作範囲内において、対物レンズユニット１５の先端１５ａがステージ１０１の可動部１０１Ｘに突き当たる前に、カバー部材１０３の下端がベース１０１ａに突き当たるように設定されているので、カバー部材１０３をストッパとして機能させ、対物レンズユニット１５の破損を防止することができる。
【００５４】
なお、本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００において、以下の種々の変形例を採用することができる。
図２に示される例では、ステージ１０１は、Ｚ方向のみに駆動され、スライダ１０５が支柱１０４に対して水平２方向（Ｘ，Ｙ方向）に移動可能に設けられている。
【００５５】
この場合に、対物レンズユニット１５に対して固定された平板状の第１のカバー部材１１０と、ステージ１０１のベース１０１ａに固定され、第１のカバー部材１１０とともに空間Ｓを取り囲む第２のカバー部材１１１とが設けられている。
第２のカバー部材１１１には、対物レンズユニット１５を貫通させる十分に大きな貫通孔１１１ａがその上部に形成されている。また、第１のカバー部材１１０は、第２のカバー部材１１１の貫通孔１１１ａを閉塞する位置に配置され、第２のカバー部材１１１との間に鉛直方向に微小間隙をあけて配置されている。
【００５６】
そして、第１のカバー部材１１０と第２のカバー部材１１１とは、水平方向に重複した領域を形成するように配置されている。これにより、スライダ１０５を支柱１０４に対して水平２方向に移動させて、試料Ａに対する対物レンズユニット１５の位置を変更しても、第１のカバー部材１１０と第２のカバー部材１１１との間の微小隙間が維持されて、空間Ｓ内への外光の入射および空間Ｓ外への励起光の漏洩が防止される。
【００５７】
また、図３および図４に示される例では、移動機構１０２が支柱１０４に沿って移動可能なスライダ１０５が備えられるとともに、支柱１０４を水平軸線回りに回転させる揺動機構（図示略）が備えられている。
この場合、対物レンズユニット１５には第１のカバー部材１２０が固定され、ステージ１０１のベース１０１ａには、第２のカバー部材１２１が固定されている。
【００５８】
第２のカバー部材１２１は、前記支柱１０４の揺動軸線を中心とした円筒面部分１２１ａと、該円筒面部分１２１ａの幅方向の両端に設けられた側壁部１２１ｂ（図３中、一方のみを表示）とを備えている。
また、第１のカバー部材１２０は、対物レンズユニット１５の先端部１５ａを含む空間を覆う箱状に形成されるとともに、その下端部に、前記移動機構１０２が作動させられて、対物レンズユニット１５の先端１５ａが蛍光観察位置に配置されたときに、前記第２のカバー部材１２１の円筒面部分１２１ａに微小間隙をあけて近接させられる円筒面部分１２０ａを備えている。
【００５９】
このようにすることで、図４に示されるように、揺動機構の作動により支柱１０４が水平軸線回りに揺動させられて、試料Ａに対する対物レンズユニット１５の角度が変化させられても、第１、第２のカバー部材の円筒面部分１２０ａ，１２１ａを微小隙間をあけて近接させることができる。その結果、試料Ａに対して対物レンズユニット１５による観察角度方向を変化させても、当該微小隙間を介した空間Ｓへの外光の入射および空間Ｓからの励起光の漏洩を極力抑えることができるという利点がある。
【００６０】
また、この場合には、図５に示されるように、第１のカバー部材１２０および第２のカバー部材１２１の端部に、微小隙間方向に屈曲形成された屈曲部１２０ｂ，１２１ｃをそれぞれ設けることにしてもよい。このようにすることで、ラビリンス効果により、さらに効果的に、外光の入射と励起光の漏洩を防止することができる。
【００６１】
また、第２のカバー部材１２１に代えて、第１のカバー部材１２０とステージ１０１との間を接続する蛇腹部材（図示略）を設けることにしてもよい。このようにすることで、両者間に生ずる隙間を完全に塞いで、外光の入射と励起光の漏洩を完全に防止し、かつ、対物レンズの移動を容易にすることができる。
【００６２】
また、支柱１０４を水平軸線Ｄ（図８参照。）回りに揺動させる揺動機構１２２を備え、かつ、支柱１０４に対してスライダ１０５が前記水平軸線Ｄに沿う方向（Ｙ方向）に移動可能に支持されている場合について、図６〜図８を参照して説明する。この場合には、ステージ１０１は、Ｘ，Ｚ方向の２方向に試料Ａを移動させることができるようになっている。
【００６３】
この場合、ステージ１０１に固定された第２のカバー部材１３１が、その上部に貫通孔１３１ａを揺する円筒面部分１３１ｂを有し、対物レンズユニット１５に固定される第１のカバー部材１３０が、前記第２のカバー部材１３１の円筒面部分１３１ｂに微小間隙を開けて配置される円筒面状に形成されていることとすればよい。第２のカバー部材１３１の側壁には、図７に示されるような窓部１３１ｃが形成され、該窓部１３１ｃは、図８に示されるように扉１３１ｄによって開閉可能とされていることが好ましい。
【００６４】
また、図２と同様のカバー部材１１０，１１１を採用した場合に、図９に示されるように、試料Ａの固定具１４０として、ステージ１０１に対して、試料Ａを揺動可能に支持する構造のものを採用することで、試料Ａに対する対物レンズユニット１５の角度を相対的に変化させることとしてもよい。
また、この場合に、図１０に示されるように、第２のカバー部材１１１を貫通して、空間Ｓ内を観察可能な広角レンズを備えたカメラ１４１を配置してもよい。この場合、固定具１４０を外部から操作可能な電動式にすることで、カメラ１４１により観察しながら固定具１４０を操作し、試料Ａの所望の観察対象部位に、対物レンズユニット１５の先端１５ａを容易に対向させることができる。
【００６５】
また、本実施形態においては、細径の先端部を有する対物レンズユニット１５を搭載し、取り回し容易な小型の顕微鏡本体１を有する蛍光顕微鏡装置１００について説明したが、これに代えて、図１１に示されるように、通常の大型の蛍光顕微鏡装置２００に、同様のカバー部材を適用してもよい。
【００６６】
図１１において、符号２０１は接眼レンズ、符号２０２は鏡筒、符号２０３は走査型ユニット、符号２０４はキューブターレット、符号２０５は準焦ハンドル、符号２０６はアーム、符号２０７は第１のカバー部材、符号２０８は蛇腹部材、符号２０９はステージ（第２のカバー部材）、符号２１０はシャーレである。
【００６７】
このようにすることで、対物レンズユニット１５の先端１５ａおよび試料Ａを含む空間Ｓが、第１のカバー部材２０７、蛇腹部材２０８およびステージ２０９によって囲われ、準焦ハンドル２０５を操作することによるアーム２０６および対物レンズユニット１５の上下動によっても、空間Ｓが閉じた状態に維持され、空間Ｓ内への外光の入射と、空間Ｓからの励起光の漏洩を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態に係る蛍光顕微鏡装置を示す縦断面図である。
【図２】図１の蛍光顕微鏡装置の第１の変形例に係る蛍光顕微鏡装置を示す一部を破断した正面図である。
【図３】図１の蛍光顕微鏡装置の第２の変形例に係る蛍光顕微鏡装置を示す一部を破断した正面図である。
【図４】図３の蛍光顕微鏡装置において、対物レンズユニットを試料に対して傾斜させた状態を示す一部を破断した正面図である。
【図５】図１の蛍光顕微鏡装置の第３の変形例に係る蛍光顕微鏡装置を示す一部を破断した正面図である。
【図６】図１の蛍光顕微鏡装置の第４の変形例に係る蛍光顕微鏡装置を示す一部を破断した正面図である。
【図７】図６の蛍光顕微鏡装置の正面図である。
【図８】図６の蛍光顕微鏡装置の側面図である。
【図９】図１の蛍光顕微鏡装置の第５の変形例に係る蛍光顕微鏡装置を示す一部を破断した正面図である。
【図１０】図１の蛍光顕微鏡装置の第６の変形例に係る蛍光顕微鏡装置を示す一部を破断した正面図である。
【図１１】図１の蛍光顕微鏡装置の第７の変形例に係る蛍光顕微鏡装置を示す一部を破断した正面図である。
【符号の説明】
【００６９】
Ａ 試料
Ｓ 空間
１５ 対物レンズユニット（対物レンズ）
１００，２００ 蛍光顕微鏡装置
１０１，２０９ ステージ（第２のカバー部材）
１０２ 移動機構
１０３，１１０，１２０，１３０，２０７ 第１のカバー部材
１１１，１２１，１３１ 第２のカバー部材
１４０ 固定具（試料支持機構）
２０８ 蛇腹部材（遮光手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体組織等の試料を蛍光観察するための蛍光顕微鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光のような励起光を試料に照射して、試料から発生する液光を観察する蛍光観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この蛍光観察装置は、試料から発生する微弱な蛍光に外光が混入して鮮明な蛍光画像を得ることが困難になるという不都合を防止するために、その全体が蛍光観察用暗箱装置によって覆われている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−７１５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された蛍光観察用暗箱装置は、蛍光観察装置全体を覆うものであるため、装置が大型化してしまう不都合がある。特に、顕微鏡本体を小型化して、角度変更可能に構成され、試料に対して任意の方向から対物レンズを近接させることができる顕微鏡装置においては、折角顕微鏡本体を小型化していても、顕微鏡本体の可動範囲全体を覆うような大きさの蛍光観察用暗箱装置が必要となり、装置全体の小型化を図ることができないという不都合がある。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、装置全体を小型化し、試料から発生する微弱な蛍光への外光の混入を防止して鮮明な蛍光画像を得ることができる蛍光顕微鏡装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、試料を搭載するステージと、試料からの蛍光を集光する対物レンズと、前記ステージと前記対物レンズとを相対的に移動させる移動機構と、前記対物レンズに固定された第１のカバー部材と、前記ステージ側に設けられ、前記第１のカバー部材とともに前記対物レンズ先端および前記ステージ上の空間を覆う第２のカバー部材と、これら第１、第２のカバー部材の相対移動を許容しかつ両カバー部材の隙間からの光の漏れを防止する遮光手段とを備える蛍光顕微鏡装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、ステージに試料を搭載し、移動機構を作動させて対物レンズとステージとを相対的に移動させることにより、対物レンズを試料の所望の観察対象部位に対向させ、試料から発生する蛍光を集光することができる。この場合において、対物レンズ側に固定された第１のカバー部材と、ステージ側に設けられた第２のカバー部材とが組み合わせられることにより、対物レンズの先端を含むステージ上の空間が覆われる。
【０００８】
第１、第２のカバー部材間に設けられた遮光手段は、対物レンズとステージとが相対的に移動させられることにより第１のカバー部材と第２のカバー部材とが相対移動させられても、両者間の隙間からの光の漏れを防止する。したがって、試料から発せられる微弱な蛍光に混入する外光を大幅に低減し、鮮明な蛍光観察を行うことが可能となる。
【０００９】
上記発明においては、前記遮光手段が、前記第１のカバー部材と第２のカバー部材とを相対移動方向に直交する方向に微小隙間をあけて、相対移動方向に重複させることにより構成されていることとしてもよい。
このようにすることで、対物レンズとステージとが相対的に移動させられることにより第１のカバー部材と第２のカバー部材との間に相対移動が発生しても、遮光手段が、第１のカバー部材と第２のカバー部材との微小隙間を維持し、かつ、相対移動方向に重複させる。これにより、ステージ上の試料に対する対物レンズの相対位置にかかわらず、外光が直接的に第１，第２のカバー部材により囲われた空間内に入射することを簡易に防止して、鮮明な蛍光観察を行うことが可能となる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記遮光手段が、第１のカバー部材と第２のカバー部材とを接続する蛇腹部材からなることとしてもよい。
このようにすることで、対物レンズとステージとが相対的に移動させられることにより第１のカバー部材と第２のカバー部材との間に相対移動が発生しても、蛇腹部材からなる遮光手段が弾性変形させられて、ステージ上の試料に対する対物レンズの相対位置にかかわらず、第１，第２のカバー部材により囲われた空間内に外光が入射することをより確実に防止して、鮮明な蛍光観察を行うことが可能となる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記第２のカバー部材が、前記ステージの一部により構成されていることとしてもよい。
このようにすることで、部品点数を削減することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記試料に対する対物レンズの角度を変更させる角度変更機構を備え、前記遮光手段が、前記角度変更機構による試料に対する対物レンズの角度の変更にかかわらず、第１のカバー部材と第２のカバー部材との隙間をほぼ一定に維持することとしてもよい。
このようにすることで、対物レンズが試料に対して角度変更させられることにより第１のカバー部材と第２のカバー部材との間に相対移動が発生しても、遮光手段が、第１のカバー部材と第２のカバー部材との隙間を維持するので、外光が直接的に第１，第２のカバー部材により囲われた空間内に入射することを簡易に防止して、鮮明な蛍光観察を行うことが可能となる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記角度変更機構が、ステージに対して試料を角度変更可能に支持する試料支持機構により構成されていることとしてもよい。
このようにすることで、試料に対する対物レンズの角度を簡易に変更することができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記移動機構が、前記ステージに対する対物レンズの角度を変更させるよう両者を相対的に移動させることとしてもよい。
このようにすることで、移動機構の作動により、ステージに対する対物レンズの相対角度を変化させ、ステージ上の試料を種々の角度から観察することができる。この場合においても、遮光部材は、第１のカバー部材と第２のカバー部材との微小隙間を維持し、かつ、相対移動方向に重複させる。これにより、ステージ上の試料に対する対物レンズの相対角度にかかわらず、外光が直接的に第１，第２のカバー部材により囲われた空間内に入射することを簡易に防止して、鮮明な蛍光観察を行うことが可能となる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記移動機構が、所定の軸線回りに対物レンズを揺動させ、前記遮光手段が、前記第１のカバー部材および第２のカバー部材を前記軸線を中心とした回転体形状とすることにより構成されていることとしてもよい。
このようにすることで、移動機構の作動により、ステージに対して所定の軸線回りに対物レンズを揺動させても、該軸線を中心とした回転体形状をした第１、第２のカバー部材の微小隙間が維持される。これにより、ステージ上の試料に対する対物レンズの相対角度にかかわらず、外光が直接的に第１，第２のカバー部材により囲われた空間内に入射することを簡易に防止して、鮮明な蛍光観察を行うことが可能となる。
【００１６】
また、上記発明においては、ステージに対して試料を角度変更可能に支持する試料支持機構を備えることとしてもよい。
このようにすることで、移動機構によってステージに対する対物レンズの相対角度を変化させなくても、試料支持機構の作動により、ステージに対する試料の角度を変化させることができる。その結果、移動機構および遮光部材を簡易な構造にすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、装置全体を小型化し、試料から発生する微弱な蛍光への外光の混入を防止して鮮明な蛍光画像を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００について、図１を参照して説明する。
本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００は、マウス等の実験動物のような生体を試料として、その内部を観察するのに適した装置である。
【００１９】
本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００は、図１に示されるように、試料を搭載するステージ１０１と、対物レンズユニット１５を備える顕微鏡本体１と、該顕微鏡本体１をその光軸に沿う方向に移動させる移動機構１０２と、顕微鏡本体１に固定されたカバー部材（第１のカバー部材）１０３とを備えている。
【００２０】
前記移動機構１０２は、鉛直方向に沿って設けられた支柱１０４と、該支柱に沿って上下方向に移動可能に設けられ、前記顕微鏡本体１を固定するスライダ１０５とを備えている。スライダ１０５を上下方向（Ｚ方向）に移動させることで、顕微鏡本体１を上下動させ、ステージ１０１上に固定されている試料Ａに対して、対物レンズユニット１５の先端１５ａを光軸方向に近接、離間させることができるようになっている。
【００２１】
前記カバー部材１０３は、顕微鏡本体１の対物レンズユニット１５に取り付けねじ近傍に固定されている。カバー部材１０３は、対物レンズユニット１５の先端１５ａを含む空間Ｓを覆う箱状に形成されているとともに、その下端が、水平方向に張り出したステージ１０１の下方に回り込んで、ステージ１０１のベース１０１ａに水平方向に微小隙間を空けて配置されている。
【００２２】
前記ステージ１０１は、前記ベース１０１ａの上方に、水平２方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動可能な可動部１０１Ｘ，１０１Ｙを備えており、該可動部１０１Ｘ，１０１Ｙの上面に設けられた固定具１０６により試料Ａをステージ１０１に固定した状態に搭載することができる。したがって、ステージ１０１の可動部１０１Ｘ，１０１Ｙを駆動して、カバー部材１０３の内部空間Ｓにおいて試料Ａを水平２方向に移動させ、移動機構１０２を作動させて顕微鏡本体１を鉛直方向に移動させることにより、対物レンズユニット１５の先端１５ａを、試料Ａの所望の観察対象部位に対向配置させることができるようになっている。
【００２３】
また、カバー部材１０３の内部には、明視野観察用の照明装置１０７が配置されている。
また、カバー部材１０３の下端は、移動機構１０２による顕微鏡本体１の動作範囲内において、対物レンズユニット１５の先端１５ａがステージ１０１に突き当たる前に、ステージ１０１のベース１０１ａに突き当たる位置に配置されている。これにより、ストッパが形成され、対物レンズユニット１５の先端１５ａがステージ１０１に突き当たることによる対物レンズユニット１５の破損を防止することができるようになっている。
【００２４】
ここで、本実施形態における顕微鏡本体１について、以下に詳細に説明する。
顕微鏡本体１は、装置本体２と、該装置本体２に光軸Ｃ方向に移動可能に備えられた対物レンズ装着部３、該対物レンズ装着部３に装着された対物レンズユニット１５と、装置本体２と対物レンズ装着部３との間に配置された付勢手段４とを備えている。
【００２５】
装置本体２は、本体ケース５と、該本体ケース５に固定されたコリメートユニット６と、該コリメートユニット６によって平行光にされた光を２次元的に走査する光走査部７と、該光走査部７により走査された光を集光して中間像を結像させる瞳投影レンズユニット８と、中間像を結像した光を集光して平行光にする結像レンズユニット９とを備えている。
【００２６】
コリメートユニット６には、図示しない光源からの光を導く光ファイバ１０の先端がコネクタ１１によって固定されている。コネクタ１１はコリメートユニット６に、光軸に対して若干傾斜して斜めに固定されている。これにより、光ファイバ１０の出射端面１０ａを、長さ方向に対して斜めに形成し、該出射端面１０ａにおける光ファイバ１０内の反射光が、光源側に設けられている光検出器（図示略）に戻ることを防止するように構成されている。光ファイバ１０の出射端面１０ａから出射された光は、コリメートユニット６のレンズ６Ａを通過することによって集光され、平行光に変換されるようになっている。
【００２７】
光走査部７は、例えば、直交する２つの軸線回りにそれぞれ揺動可能に支持された２枚のガルバノミラー（図示略）を近接配置してなる、いわゆる近接ガルバノミラーにより構成されている。各ガルバノミラーは、ケーブル１２を介して外部の図示しない制御装置から送られてきた制御信号によって、図示しないアクチュエータにより、所定の速さで往復揺動させられるようになっている。これにより、平行光は２次元的に走査されるようになっている。
【００２８】
瞳投影レンズユニット８のレンズ８ａを支持する枠体８ｂは、結像レンズユニット９のレンズ９ａを支持する枠体９ｂに固定され、結像レンズユニット９の枠体９ｂは、前記本体ケース５に固定されている。結像レンズユニット９の枠体９ｂは、略円筒状の固定側円筒部１３を備えている。
【００２９】
前記対物レンズ装着部３は、前記固定側円筒部１３の外側に軸線方向に沿って移動可能に嵌合される可動側円筒部１４を備えている。可動側円筒部１４の一端には、半径方向外方に延びる鍔部１４ａが設けられている。また可動側円筒部１４の他端には、対物レンズユニット１５を固定するネジ部１６が設けられている。
【００３０】
前記結像レンズユニット９の枠体９ｂには、前記対物レンズ装着部３の鍔部１４ａに係合するホルダ１７が固定されている。また、固定側円筒部１３の外面には、半径方向に沿ってネジ孔１８が形成されている。また、可動側円筒部１４の前記ネジ孔１８に対応する位置には、軸線方向に沿って所定の長さにわたって延びる長孔１９が形成されている。前記ネジ孔１８には前記長孔１９を介してボルト２０が締結されている。長孔１９はボルト２０の頭部の直径より若干大きな幅寸法を有している。したがって、長孔１９内においてボルト２０の頭部が軸線方向に相対移動可能にされるとともに、長孔１９とボルト２０との周方向に沿う相対移動が禁止されている。これにより、回り止め機構２１が構成されている。
【００３１】
図１中、符号２２は、ボルト２０の頭部および長孔１９を覆うカバー部材である。カバー部材２２は、例えば、ゴム製であり、対物レンズユニット１５の着脱時に把持することにより、対物レンズユニット１５を取り付ける対物レンズ装着部３を滑らないように保持可能として着脱を容易にするようになっている。また、カバー部材２２は、可動側円筒部１４に設けられた長孔１９全体を被覆して、長孔１９内に塵埃が入り込むことを防止している。さらに、長孔１９やボルト２０を覆うことで外観を見栄えよくしている。
【００３２】
前記固定側円筒部１３の外面および可動側円筒部１４の内面には、全周にわたって、相互に軸線方向に対向配置される段部１３ａ，１４ｂが形成されている。これらの段部１３ａ，１４ｂの間には、前記付勢手段４を構成するコイルスプリング（以下、コイルスプリング４という。）が挟まれている。コイルスプリング４は、段部１３ａ，１４ｂ間の距離が最も広がった状態においても、ある程度圧縮された状態とされ、段部１３ａ，１４ｂ間の距離を広げる方向に常に付勢している。
【００３３】
すなわち、対物レンズ装着部３は、コイルスプリング４の弾発力によって、その先端に向かう方向に付勢され、後端に設けた鍔部１４ａがホルダ１７に突き当たることによって、光軸Ｃに沿って先端に向かう方向へのそれ以上の変位を規制され、かつ、その位置に精度よく位置決めされるようになっている。また、対物レンズユニット１５の先端１５ａが、試料Ａその他の物体に当接して光軸Ｃ方向に押圧され、その押圧力がコイルスプリング４の弾発力を上回ると、対物レンズ装着部３が、結像レンズユニット９の枠体９ｂに対して相対的に、光軸Ｃに沿って後端側に押し戻されるように移動させられるようになっている。
【００３４】
この場合において、対物レンズ装着部３の結像レンズユニット９の枠体９ｂに対する光軸Ｃ方向に沿う相対変位は、結像レンズユニット９から出射された平行光の位置Ｂにおいて光路長を変化させるように行われるようになっている。
【００３５】
このように構成された本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００を使用するには、まず、ステージ１０１上の固定具１０６に観察対象部位を切開した実験小動物のような生体からなる試料Ａを固定して、カバー部材１０３内に収容する。カバー部材１０３は対物レンズユニット１５の先端１５ａを含むステージ１０１上の空間Ｓを取り囲む。カバー部材１０３の下端は、ステージ１０１のベース（第２のカバー部材）１０１ａに微小隙間を空けて配置されるので、外光はその微小隙間を介してのみ、カバー部材１０３内に入射する。しかしながら、カバー部材１０３が、水平方向に張り出したステージ１０１の下側に回り込む形状を有しているので、カバー部材１０３内への外光の入射は大幅に低減される。
【００３６】
この状態でカバー部材１０３内部の照明装置１０７を作動させるとともに、光走査部７を作動させ、試料Ａからの反射光を観察しながら、ステージ１０１および移動機構１０２を作動させる。これにより、観察対象部位に対向する位置に、対物レンズユニット１５の先端１５ａが配置されるので、光源からの励起光を光ファイバ１０から装置本体２内に導入し、光走査部7を作動させる。
【００３７】
光源から発せられた励起光は、光ファイバ１０を伝播した後、コネクタ１１を介して装置本体２内に導かれる。装置本体２にはコリメートユニット６が固定されているので、光ファイバ１０の出射端面１０ａから本体ケース５内に出射された励起光はコリメートユニット６のレンズ６Ａを通過することによって平行光に変換される。
【００３８】
平行光に変換された励起光は光走査部７に入射される。光走査部７は近接ガルバノミラーを往復揺動させることにより、励起光を９０°（図１中、水平に入射された励起光を鉛直方向に）偏向し、かつ、２次元的に走査する。走査された励起光は瞳投影レンズユニット８を通過させられることにより中間像を結像し、その後、結像レンズユニット９を通過することによって平行光に変換される。そして、結像レンズユニット９から出射された平行光は対物レンズユニット１５に入射され、その先端１５ａの前方の所定の作動距離をあけた焦点位置に再結像させられる。
【００３９】
試料Ａに励起光が入射されると、試料Ａ内部に存在する蛍光物質が励起されて蛍光が発せられる。発生した蛍光は、対物レンズユニット１５の先端１５ａから対物レンズユニット１５内に戻り、結像レンズユニット９、瞳投影レンズユニット８，光走査部７およびコリメートユニット６を介して光ファイバ１０に入射され、光源側に戻る。光源側において、蛍光は、図示しないダイクロイックミラーによって励起光から分離され図示しない光検出器、例えば、光電子増倍管（ＰＭＴ）によって検出される。そして、検出された蛍光は画像化されてモニタに表示されることになる。
【００４０】
光ファイバ１０が、シングルモードファイバのように十分に細いコア径を有している場合には、光ファイバ１０の先端が対物レンズユニット１５の先端１５ａの結像位置と共役な位置関係となって共焦点光学系が構成される。したがって、対物レンズユニット１５の先端１５ａの結像位置近傍において発生した蛍光のみが光ファイバ１０内に入射されることになり、解像度の高い画像を得ることができる。また、光ファイバ１０がそれよりも太いコア径を有する場合には、解像度は低くなるが、明るく、奥行きのある画像を得ることができる。
【００４１】
そして、得られた画像を見ながら、所望の観察位置を探すために装置本体２および対物レンズユニット１５をその光軸Ｃ方向に移動させると、励起光の結像位置が光軸Ｃ方向に移動する結果、深さ方向の観察位置を変化させることができる。
この場合に、対物レンズユニット１５の先端１５ａが試料Ａの内部において、比較的固い組織等の何らかの物体に突き当たると、対物レンズユニット１５の先端１５ａに押圧力が加わることになる。
【００４２】
そして、その押圧力が、コイルスプリング４の弾発力を上回ると、図３および図４に示されるように、コイルスプリング４が圧縮される方向に変形させられて、対物レンズユニット１５よび対物レンズ装着部３が装置本体２に対して光軸Ｃ方向に相対的に変位させられる。したがって、対物レンズユニット１５の先端１５ａに過大な押圧力が加わることが防止され、対物レンズユニット１５および相手方の試料Ａの損傷を防止することができる。
【００４３】
この場合において、本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００によれば、上述したコイルスプリング４を含む緩衝機構が対物レンズユニット１５の先端１５ａ近傍に設けられているのではなく、装置本体２側に設けられているので、対物レンズユニット１５の先端１５ａ近傍の構造を簡素化して、細径化することが可能となる。したがって、生体等の試料Ａの内部を観察する際に、対物レンズユニット１５の先端１５ａを挿入するために切開する範囲を必要最小限に止めることができる。
【００４４】
その結果、試料Ａにかかる負担を低減し、試料Ａの健全性を長期にわたって維持することができる。すなわち、対物レンズユニット１５の先端１５ａを生体等の試料Ａに挿入した状態で、長期間にわたり、生体を生きたままの状態で観察し続けることが可能となる。
【００４５】
また、対物レンズユニット１５に緩衝機構を設けない本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００によれば、倍率や、先端形状の異なる対物レンズユニット１５を対物レンズ装着部３に交換して取り付ける場合に、対物レンズユニット１５毎に緩衝機構を設ける必要がないので、装置全体のコストを低減することができるという利点もある。さらに、緩衝機構における可動部を対物レンズユニット１５に設けないので、対物レンズユニット１５の防水構造を容易に構築することができ、体液等の液体を含む試料Ａの内部にまで対物レンズユニット１５の先端１５ａを挿入して行う観察に適した蛍光顕微鏡装置１００を提供することができる。
【００４６】
また、本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００によれば、対物レンズユニット１５が装置本体２に対して変位する際に、結像レンズユニット９から出射された平行光の位置Ｂにおいて光路長が変化させられる。したがって、対物レンズユニット１５が光軸Ｃ方向に変位しても、その結像関係が変化しない。
【００４７】
すなわち、対物レンズユニット１５の先端１５ａを試料Ａに押し付けた状態で、その押圧力によって対物レンズユニット１５が光軸Ｃ方向に押し戻されても、モニタに表示されている画像の焦点がずれることがない。したがって、装置本体２に対する対物レンズユニット１５の相対変位量を十分に確保しておくことにより、対物レンズユニット１５を装置本体２に対して相対変位させながら同一箇所の観察を行うことが可能となる。
【００４８】
例えば、試料Ａが、マウス等の生体である場合には、生体を生きたまま観察しようとすると、心臓の拍動、血管の脈動、呼吸動等によって試料Ａの表面が変動する。この場合に、本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００を用いることによって、対物レンズユニット１５の先端１５ａを試料Ａに押し付けて、対物レンズユニット１５を装置本体２方向に少し押し戻した位置で観察を行う。
【００４９】
これにより、試料Ａを対物レンズユニット１５の押圧力によって押さえるとともに、それ以上の力で脈動等する場合には、対物レンズユニット１５を脈動等に合わせて変位させながら観察することができる。この場合に、対物レンズユニット１５が変位しても結像関係が変化しないので、ピントのあった鮮明な画像を表示し続けることができる。
【００５０】
また、本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００においては、結像レンズユニット９から出力される平行光の位置Ｂにおいて、対物レンズユニット１５を着脱することとしているので、着脱される対物レンズユニット１５は無限遠光学系となる。したがって、対物レンズ装着部３のネジ部１６を通常の顕微鏡に用いられるネジ部の規格に設定しておくことにより、通常の顕微鏡の対物レンズユニット１５Ａを着脱することもできる。
【００５１】
さらに、本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００によれば、固定側円筒部１３に固定したボルト２０の頭を可動側円筒部１４に形成した長孔１９の内部に配置して、対物レンズ装着部３の装置本体２に対する周方向の回転を防止しているので、結像レンズユニット９に対して対物レンズユニット１５が相対回転してしまうことによって装置全体の光学特性が変動することを防止できる。また、対物レンズ装着部３に設けられたネジ部１６に対して対物レンズユニット１５を着脱する際に、対物レンズ装着部３が回り止めされているので、着脱作業の作業性がよいという利点がある。
【００５２】
また、本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００は、カバー部材１０３によって対物レンズユニット１５の先端１５ａを含む、ステージ１０１上方の空間を覆っているので、対物レンズユニット１５の先端１５ａから出射されるレーザ光のような励起光が外部に漏れることをも効果的に防止することができる。特に、カバー部材１０３をステージ１０１のベース１０１ａの側面に微小間隙を開けて配置しているので、移動機構１０２による顕微鏡本体１の上下動にかかわらず、上記微小隙間を維持して励起光の空間Ｓ外への漏洩および外光の空間Ｓ内への入射を防止し続けることができる。
【００５３】
さらに、本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００によれば、移動機構１０２による動作範囲内において、対物レンズユニット１５の先端１５ａがステージ１０１の可動部１０１Ｘに突き当たる前に、カバー部材１０３の下端がベース１０１ａに突き当たるように設定されているので、カバー部材１０３をストッパとして機能させ、対物レンズユニット１５の破損を防止することができる。
【００５４】
なお、本実施形態に係る蛍光顕微鏡装置１００において、以下の種々の変形例を採用することができる。
図２に示される例では、ステージ１０１は、Ｚ方向のみに駆動され、スライダ１０５が支柱１０４に対して水平２方向（Ｘ，Ｙ方向）に移動可能に設けられている。
【００５５】
この場合に、対物レンズユニット１５に対して固定された平板状の第１のカバー部材１１０と、ステージ１０１のベース１０１ａに固定され、第１のカバー部材１１０とともに空間Ｓを取り囲む第２のカバー部材１１１とが設けられている。
第２のカバー部材１１１には、対物レンズユニット１５を貫通させる十分に大きな貫通孔１１１ａがその上部に形成されている。また、第１のカバー部材１１０は、第２のカバー部材１１１の貫通孔１１１ａを閉塞する位置に配置され、第２のカバー部材１１１との間に鉛直方向に微小間隙をあけて配置されている。
【００５６】
そして、第１のカバー部材１１０と第２のカバー部材１１１とは、水平方向に重複した領域を形成するように配置されている。これにより、スライダ１０５を支柱１０４に対して水平２方向に移動させて、試料Ａに対する対物レンズユニット１５の位置を変更しても、第１のカバー部材１１０と第２のカバー部材１１１との間の微小隙間が維持されて、空間Ｓ内への外光の入射および空間Ｓ外への励起光の漏洩が防止される。
【００５７】
また、図３および図４に示される例では、移動機構１０２が支柱１０４に沿って移動可能なスライダ１０５が備えられるとともに、支柱１０４を水平軸線回りに回転させる揺動機構（図示略）が備えられている。
この場合、対物レンズユニット１５には第１のカバー部材１２０が固定され、ステージ１０１のベース１０１ａには、第２のカバー部材１２１が固定されている。
【００５８】
第２のカバー部材１２１は、前記支柱１０４の揺動軸線を中心とした円筒面部分１２１ａと、該円筒面部分１２１ａの幅方向の両端に設けられた側壁部１２１ｂ（図３中、一方のみを表示）とを備えている。
また、第１のカバー部材１２０は、対物レンズユニット１５の先端部１５ａを含む空間を覆う箱状に形成されるとともに、その下端部に、前記移動機構１０２が作動させられて、対物レンズユニット１５の先端１５ａが蛍光観察位置に配置されたときに、前記第２のカバー部材１２１の円筒面部分１２１ａに微小間隙をあけて近接させられる円筒面部分１２０ａを備えている。
【００５９】
このようにすることで、図４に示されるように、揺動機構の作動により支柱１０４が水平軸線回りに揺動させられて、試料Ａに対する対物レンズユニット１５の角度が変化させられても、第１、第２のカバー部材の円筒面部分１２０ａ，１２１ａを微小隙間をあけて近接させることができる。その結果、試料Ａに対して対物レンズユニット１５による観察角度方向を変化させても、当該微小隙間を介した空間Ｓへの外光の入射および空間Ｓからの励起光の漏洩を極力抑えることができるという利点がある。
【００６０】
また、この場合には、図５に示されるように、第１のカバー部材１２０および第２のカバー部材１２１の端部に、微小隙間方向に屈曲形成された屈曲部１２０ｂ，１２１ｃをそれぞれ設けることにしてもよい。このようにすることで、ラビリンス効果により、さらに効果的に、外光の入射と励起光の漏洩を防止することができる。
【００６１】
また、第２のカバー部材１２１に代えて、第１のカバー部材１２０とステージ１０１との間を接続する蛇腹部材（図示略）を設けることにしてもよい。このようにすることで、両者間に生ずる隙間を完全に塞いで、外光の入射と励起光の漏洩を完全に防止し、かつ、対物レンズの移動を容易にすることができる。
【００６２】
また、支柱１０４を水平軸線Ｄ（図８参照。）回りに揺動させる揺動機構１２２を備え、かつ、支柱１０４に対してスライダ１０５が前記水平軸線Ｄに沿う方向（Ｙ方向）に移動可能に支持されている場合について、図６〜図８を参照して説明する。この場合には、ステージ１０１は、Ｘ，Ｚ方向の２方向に試料Ａを移動させることができるようになっている。
【００６３】
この場合、ステージ１０１に固定された第２のカバー部材１３１が、その上部に貫通孔１３１ａを揺する円筒面部分１３１ｂを有し、対物レンズユニット１５に固定される第１のカバー部材１３０が、前記第２のカバー部材１３１の円筒面部分１３１ｂに微小間隙を開けて配置される円筒面状に形成されていることとすればよい。第２のカバー部材１３１の側壁には、図７に示されるような窓部１３１ｃが形成され、該窓部１３１ｃは、図８に示されるように扉１３１ｄによって開閉可能とされていることが好ましい。
【００６４】
また、図２と同様のカバー部材１１０，１１１を採用した場合に、図９に示されるように、試料Ａの固定具１４０として、ステージ１０１に対して、試料Ａを揺動可能に支持する構造のものを採用することで、試料Ａに対する対物レンズユニット１５の角度を相対的に変化させることとしてもよい。
また、この場合に、図１０に示されるように、第２のカバー部材１１１を貫通して、空間Ｓ内を観察可能な広角レンズを備えたカメラ１４１を配置してもよい。この場合、固定具１４０を外部から操作可能な電動式にすることで、カメラ１４１により観察しながら固定具１４０を操作し、試料Ａの所望の観察対象部位に、対物レンズユニット１５の先端１５ａを容易に対向させることができる。
【００６５】
また、本実施形態においては、細径の先端部を有する対物レンズユニット１５を搭載し、取り回し容易な小型の顕微鏡本体１を有する蛍光顕微鏡装置１００について説明したが、これに代えて、図１１に示されるように、通常の大型の蛍光顕微鏡装置２００に、同様のカバー部材を適用してもよい。
【００６６】
図１１において、符号２０１は接眼レンズ、符号２０２は鏡筒、符号２０３は走査型ユニット、符号２０４はキューブターレット、符号２０５は準焦ハンドル、符号２０６はアーム、符号２０７は第１のカバー部材、符号２０８は蛇腹部材、符号２０９はステージ（第２のカバー部材）、符号２１０はシャーレである。
【００６７】
このようにすることで、対物レンズユニット１５の先端１５ａおよび試料Ａを含む空間Ｓが、第１のカバー部材２０７、蛇腹部材２０８およびステージ２０９によって囲われ、準焦ハンドル２０５を操作することによるアーム２０６および対物レンズユニット１５の上下動によっても、空間Ｓが閉じた状態に維持され、空間Ｓ内への外光の入射と、空間Ｓからの励起光の漏洩を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態に係る蛍光顕微鏡装置を示す縦断面図である。
【図２】図１の蛍光顕微鏡装置の第１の変形例に係る蛍光顕微鏡装置を示す一部を破断した正面図である。
【図３】図１の蛍光顕微鏡装置の第２の変形例に係る蛍光顕微鏡装置を示す一部を破断した正面図である。
【図４】図３の蛍光顕微鏡装置において、対物レンズユニットを試料に対して傾斜させた状態を示す一部を破断した正面図である。
【図５】図１の蛍光顕微鏡装置の第３の変形例に係る蛍光顕微鏡装置を示す一部を破断した正面図である。
【図６】図１の蛍光顕微鏡装置の第４の変形例に係る蛍光顕微鏡装置を示す一部を破断した正面図である。
【図７】図６の蛍光顕微鏡装置の正面図である。
【図８】図６の蛍光顕微鏡装置の側面図である。
【図９】図１の蛍光顕微鏡装置の第５の変形例に係る蛍光顕微鏡装置を示す一部を破断した正面図である。
【図１０】図１の蛍光顕微鏡装置の第６の変形例に係る蛍光顕微鏡装置を示す一部を破断した正面図である。
【図１１】図１の蛍光顕微鏡装置の第７の変形例に係る蛍光顕微鏡装置を示す一部を破断した正面図である。
【符号の説明】
【００６９】
Ａ 試料
Ｓ 空間
１５ 対物レンズユニット（対物レンズ）
１００，２００ 蛍光顕微鏡装置
１０１，２０９ ステージ（第２のカバー部材）
１０２ 移動機構
１０３，１１０，１２０，１３０，２０７ 第１のカバー部材
１１１，１２１，１３１ 第２のカバー部材
１４０ 固定具（試料支持機構）
２０８ 蛇腹部材（遮光手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を搭載するステージと、
試料からの蛍光を集光する対物レンズと、
前記ステージと前記対物レンズとを相対的に移動させる移動機構と、
前記対物レンズに固定された第１のカバー部材と、
前記ステージ側に設けられ、前記第１のカバー部材とともに前記対物レンズ先端および前記ステージ上の空間を覆う第２のカバー部材と、
これら第１、第２のカバー部材の相対移動を許容しかつ両カバー部材の隙間からの光の漏れを防止する遮光手段とを備える蛍光顕微鏡装置。
【請求項２】
前記遮光手段が、前記第１のカバー部材と第２のカバー部材とを相対移動方向に直交する方向に微小隙間をあけて、相対移動方向に重複させることにより構成されている請求項１に記載の蛍光顕微鏡装置。
【請求項３】
前記遮光手段が、第１のカバー部材と第２のカバー部材とを接続する蛇腹部材からなる請求項１に記載の蛍光顕微鏡装置。
【請求項４】
前記第２のカバー部材が、前記ステージの一部により構成されている請求項１に記載の蛍光顕微鏡装置。
【請求項５】
前記移動機構が、前記ステージに対する対物レンズの角度を変更させるよう両者を相対的に移動させる請求項２に記載の蛍光顕微鏡装置。
【請求項６】
前記移動機構が、所定の軸線回りに対物レンズを揺動させ、
前記遮光手段が、前記第１のカバー部材および第２のカバー部材を前記軸線を中心とした回転体形状とすることにより構成されている請求項５に記載の蛍光顕微鏡装置。
【請求項７】
ステージに対して試料を角度変更可能に支持する試料支持機構を備える請求項２に記載の蛍光顕微鏡装置。
【請求項１】
試料を搭載するステージと、
試料からの蛍光を集光する対物レンズと、
前記ステージと前記対物レンズとを相対的に移動させる移動機構と、
前記対物レンズに固定された第１のカバー部材と、
前記ステージ側に設けられ、前記第１のカバー部材とともに前記対物レンズ先端および前記ステージ上の空間を覆う第２のカバー部材と、
これら第１、第２のカバー部材の相対移動を許容しかつ両カバー部材の隙間からの光の漏れを防止する遮光手段とを備える蛍光顕微鏡装置。
【請求項２】
前記遮光手段が、前記第１のカバー部材と第２のカバー部材とを相対移動方向に直交する方向に微小隙間をあけて、相対移動方向に重複させることにより構成されている請求項１に記載の蛍光顕微鏡装置。
【請求項３】
前記遮光手段が、第１のカバー部材と第２のカバー部材とを接続する蛇腹部材からなる請求項１に記載の蛍光顕微鏡装置。
【請求項４】
前記第２のカバー部材が、前記ステージの一部により構成されている請求項１に記載の蛍光顕微鏡装置。
【請求項５】
前記移動機構が、前記ステージに対する対物レンズの角度を変更させるよう両者を相対的に移動させる請求項２に記載の蛍光顕微鏡装置。
【請求項６】
前記移動機構が、所定の軸線回りに対物レンズを揺動させ、
前記遮光手段が、前記第１のカバー部材および第２のカバー部材を前記軸線を中心とした回転体形状とすることにより構成されている請求項５に記載の蛍光顕微鏡装置。
【請求項７】
ステージに対して試料を角度変更可能に支持する試料支持機構を備える請求項２に記載の蛍光顕微鏡装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−２６２０３１（Ｐ２００８−２６２０３１Ａ）
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０４７００（Ｐ２００７−１０４７００）
【出願日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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