顕微鏡装置
【課題】効率の良い偏光照明を実現した顕微鏡装置を提供する。
【解決手段】顕微鏡装置１００は、対物レンズ１２を含み、偏光用光源（レーザヘッド）１から放射された光を対物レンズ１２に導き、この対物レンズ１２を介して標本１５に照射する偏光照明光学系１３を有し、この偏光照明光学系１３は、偏光用光源１からの光を対物レンズ１２の瞳面上に集光する集光レンズ８と、対物レンズ１２の近傍に配置され、集光レンズ８から出射した光を反射して対物レンズ１２に導く照明用ミラー１１と、を有する。
【解決手段】顕微鏡装置１００は、対物レンズ１２を含み、偏光用光源（レーザヘッド）１から放射された光を対物レンズ１２に導き、この対物レンズ１２を介して標本１５に照射する偏光照明光学系１３を有し、この偏光照明光学系１３は、偏光用光源１からの光を対物レンズ１２の瞳面上に集光する集光レンズ８と、対物レンズ１２の近傍に配置され、集光レンズ８から出射した光を反射して対物レンズ１２に導く照明用ミラー１１と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の顕微鏡装置においては、照明光学系と観察光学系とが略同軸上に配置された同軸落射照明や全反射照明が行われていた。光源から放射された光を観察光学系の光路上に導く場合、顕微鏡装置のスペースの関係から、バリアフィルタや励起フィルタが配置されている近傍にダイクロイックミラーが配置されて、このダイクロイックミラーを介して光源からの光が観察光学系（対物レンズ）に導かれる。このとき、照明光学系は、集光レンズにより光源からの光を一旦対物レンズの瞳面上に集光した後、標本を照明するように構成されている。すなわち、対物レンズの瞳面から集光レンズまでの光軸上の距離は、この集光レンズの焦点距離と略一致している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２３６２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、照明光が上述した励起フィルタなど蛍光フィルタを通過すると、偏光による全反射照明（ＴＩＲＦ照明）や落社照明の偏光度が低下してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、効率の良い偏光照明を実現した顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る顕微鏡装置は、対物レンズ、及び、標本から放射され、対物レンズで集光された標本からの光を結像する結像レンズを有する観察光学系と、この観察光学系の光路中に配置されるダイクロイックミラーを有し、落射用光源から放射された光をダイクロイックミラーで反射して対物レンズに導き、対物レンズを介して標本を照明する落射照明光学系と、落射用光源と異なる偏光用光源からの偏光照明光を対物レンズの瞳面上に集光する集光レンズ、及び、対物レンズとダイクロイックミラーとの間の光路中に挿抜可能に配置され、集光レンズから出射した偏光照明光を反射して対物レンズに導く照明用ミラーを有し、対物レンズを介して標本に照射する偏光照明光学系と、照明用ミラーが観察光学系の光路中に挿入されていることを検出するセンサーと、このセンサーにより、照明用ミラーが観察光学系の光路中に挿入されていることを検出したときは、偏光照明光学系により標本を照明する偏光用光源を作動させ、また、このセンサーにより、照明用ミラーが挿入されていないことを検出したときは、落射照明光学系により標本を照明する落射用光源を作動させる制御装置と、を有することを特徴とする。
【０００７】
このような顕微鏡装置において、照明用ミラーは、対物レンズの光軸方向の傾き角度と、光軸と略直交する面内での位置と、を変更可能に構成され、センサーは、照明用ミラーの傾き角度および面内の位置の変更により、全反射照明状態か、斜光照明状態か、落射照明状態かを検出することが好ましい。
【０００８】
このとき、センサーにより照明用ミラーが全反射照明状態か、あるいは斜光照明状態かを検出すると、制御装置は、落射照明光学系の落射用光源及び偏光照明光学系の偏光用光源を強制的に同時作動可能とすることが好ましい。
【０００９】
あるいは、このような顕微鏡装置は、透過照明光源から放射される光により標本に対して透過照明する透過照明光学系を更に有し、制御手段は、透過照明光学系の透過照明光源と落射照明光学系の落射用光源あるいは偏光照明光学系の偏光用光源とを同時に作動させることが好ましい。
【００１０】
また、このような顕微鏡装置は、偏光用光源からの光を偏光照明光学系に導く光ファイバーを有し、この偏光照明光学系は、光ファイバーの射出端から出射された光を略平行光に変換し、集光レンズに入射させるコリメータレンズを有することが好ましい。
【００１１】
このとき、光ファイバーの射出端を、コリメータレンズの光軸に略直交する方向に移動可能に構成することが好ましい。
【００１２】
また、光ファイバーは、偏波面保持タイプのファイバーであることが好ましい。
【００１３】
また、このような顕微鏡装置において、照明用ミラーは、対物レンズを保持する鏡筒に設けられた対物レンズ側微分干渉プリズムを取り付けるスライダー用のスロット内に配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る顕微鏡装置を以上のように構成すると、偏光全反射照明、偏光落射蛍光（斜光を含み）を効率良く実現でき、通常の落射照明観察や偏光全反射照明、偏光落射蛍光（斜光を含み）を切換えて所望の観察が容易に選択できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態に係る顕微鏡装置の構成を示す説明図である。
【図２】照明用ミラーを支持するミラーユニットを示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】上記ミラーユニットを構成する支持アームを示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図４】上記顕微鏡装置を構成する制御装置における照明系の切換えフローを説明するためのフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態に係る顕微鏡装置の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて、第１の実施の形態に係る顕微鏡装置１００の構成について説明する。この顕微鏡装置１００は、対物レンズ１２を含み、偏光用光源となるレーザヘッド１から放射された光を、対物レンズ１２を介して標本１５の所定の位置に照射する偏光照明光学系１３と、この偏光照明光学系１３と対物レンズ１２を共用し、標本１５から放射された光を集光してこの標本１５の像を結像する観察光学系２２と、を有して構成される。
【００１７】
偏光照明光学系１３は、レーザヘッド１側から順に、シャッター２と、第１のミラー３と、第２のミラー４と、エクスパンダーレンズ５と、１／２波長板６と、ポラライザ７と、集光レンズ８と、第１のハービンググラス９と、第２のハービンググラス１０と、照明用ミラー１１と、対物レンズ１２と、を有している。また、観察光学系２２は、標本１５側から順に、対物レンズ１２と、アナライザ１６と、ダイクロイックミラー１７と、バリアフィルタ１８と、第２対物レンズ（結像レンズ）１９と、ミラー２０と、を有している。
【００１８】
レーザヘッド１から放射された光は、シャッター２を通過して、第１のミラー３及び第２のミラー４で反射されて光路が折り曲げられ、エクスパンダーレンズ５に入射する。ここで、第１のミラー３及び第２のミラー４は、顕微鏡に対する光軸の調整（高さ及び水平方向の位置及び傾きの調整）を行うものである。エクスパンダーレンズ５に入射した光は、そのビーム直径が拡大される。一般にレーザーのビーム直径は０．３ｍｍ程度であり、エクスパンダーレンズ５で５〜１０倍に拡大される。なお、このエクスパンダ-レンズ５は、図示しない機構により、光軸に対する傾きや光軸に略直交する面内での位置調整が可能に構成されている。
【００１９】
レーザヘッド１から放射された光自体は偏光しているが、その方向を揃えるために、エクスパンダーレンズ５から出射した光を、１／２波長板６を通過させ、さらに、この光を所定の偏光度に高めるために、ポラライザ７を通過させる。なお、１／２波長板６及びポラライザ７は、各々、光軸に略直交する面内で回転可能に構成されており、通過した光の偏光方向を調整可能である。
【００２０】
このようにして偏光度が高められた光は、集光レンズ８により、対物レンズ１２の瞳面１４上に集光される。なお、この集光レンズ８は、図示しない機構により、光軸に対する傾きや光軸に略直交する面内での位置調整が可能に構成されている。ここで、集光レンズ８を出射した光は、第１のハービンググラス９及び第２のハービンググラス１０により、その位置が平行移動可能である。この位置調整により、対物レンズ１２の瞳面１４における位置調整が行え、落射照明、斜光照明、全反射照明の各照明状態に切り替えることが可能となっている。なお、第１及び第２ハービンググラス９，１０の代わりに、２つのミラーを組み合わせることで同様の作用を得ることができる。
【００２１】
第１及び第２ハービンググラス９，１０を通過して、観察光学系２２の側方から入射した光は、照明用ミラー１１により対物レンズ１２側に反射され、その光路が曲げられる。この照明用ミラー１１は、対物レンズ１２の照明、結像に関係する全光束の半分以下の範囲を覆うサイズとなっており、例えば、幅４ｍｍ、長さ６ｍｍ程度の大きさを有している。この照明用ミラー１１の表面は、クロム若しくは銀の蒸着が施され、高い反射率を有している。この照明用ミラー１１に関する位置調整等の詳細な説明は後述する。そして、対物レンズ１２の瞳面１４に結像した光は、平行光となってこの対物レンズ１２から出射して標本１５に照射されこの標本１５を照明する。
【００２２】
上述のように照明された標本１５からの光（蛍光、又は、反射光）は、再び対物レンズ１２を通過して略平行光束に変換され、アナライザ１６を通過する。このアナライザ１６は、光路から挿抜可能に構成されている。さらに、このアナライザ１６を、光軸に略直交する面内での回転と方位読み取りを可能とすることで標本１５からの光の状態（具体的には偏光の楕円状態）を知ることができる。アナライザ１６を通過した光は、さらに、ダイクロイックミラー１７及びバリアフィルタ１８を通過することで、蛍光が選択されて透過される。そしてこの光を第２対物レンズ１９で集光し、ミラー２０で側方に反射させて光路を折り曲げ、像面２１に標本１５の像が結像する。この像面２１には、例えば高感度のＣＣＤカメラを配置することにより、標本面像を捉えることができる。
【００２３】
なお、ダイクロイックミラー１７の側方には、落射照明光学系２５が設けられており、励起フィルタ２３により選択された所定の波長範囲の光をこのダイクロイックミラー１７で対物レンズ１２側に反射させて標本１５を照明することができる。ここでは、落射照明光学系２５は、落射用光源２６、リレーレンズ２４（その一部を図示している）及び励起フィルタ２３から構成されている。一般に、ダイクロイックミラー１７、バリアフィルタ１８及び励起フィルタ２３は、一つのカセットホルダに収められ、光路から挿抜可能に構成されている。
【００２４】
それでは、このような構成の顕微鏡装置１００において、偏光照明光学系１３を構成する照明用ミラー１１の位置について説明する。先に述べたように、レーザーのビーム直径は０．３ｍｍ程度であり、また、エクスパンダーレンズ５の拡大は１０倍程度となっている。そのため、集光レンズ８に入射する光のビーム直径は３ｍｍ程度となることがわかる。
【００２５】
ここで、集光レンズ８で集光した光を、上述の落射照明光学系２５と同様にダイクロイックミラー１７で反射させて対物レンズ１２の瞳面１４に結像するように、これらの光学系を配置したとき、一般の製品の場合、対物レンズ１２の瞳面１４からダイクロイックミラー１７で反射して顕微鏡装置１００の側面（鏡筒の側面）までの光軸上の距離は約３００ｍｍとなる。具体的には、瞳面１４から対物レンズ１２の取り付け面までが約１０ｍｍ、対物レンズ１２を支持しているレボルバの厚さが約４０ｍｍ、その下の空間が約１０ｍｍ、ダイクロイックミラー１７までが約４０ｍｍ、鏡筒の側面までが約１００ｍｍであり、さらに、ハービンググラスや集光レンズを配置する空間として約１００ｍｍ必要となり、合計で約３００ｍｍとなる。
【００２６】
一方、図１に示すように、対物レンズ１２の直下に照明用ミラー１１を配置すると、対物レンズ１２の瞳面１４から集光レンズ８までの光軸上の距離は約１５０ｍｍとなる。具体的には、瞳面１４から対物レンズ１２の取り付け面までが約１０ｍｍ、この取り付け面から照明用ミラー１１までが約１０ｍｍであり、この照明用ミラー１１から顕微鏡装置１００の側面（鏡筒の側面）までの約１００ｍｍの空間に第１及び第２ハービンググラス９，１０を配置することで、瞳面１４から鏡筒の側面までの距離が１２０ｍｍとなり、集光レンズ８を配置する空間を考慮すると、全体で、約１５０ｍｍとなる。なお、照明用ミラー１１への偏光照明光学系１３の配置を工夫することで、１５０ｍｍよりさらに短くすることも可能である。
【００２７】
上述のように、集光レンズ８で集光された光は、対物レンズ１２の瞳面１４に結像させることが必要であるため、上述の距離（３００ｍｍ及び１５０ｍｍ）は、この集光レンズ８の焦点距離となり、さらに、この距離は、対物レンズ１２の焦点距離が組み合わされて、標本１５上の照明範囲に関係する。すなわち、標本１５上の照明範囲の径（照明サイズ）φは、集光レンズ８に入射する光のビーム直径をφ０とし、対物レンズ１２の焦点距離をｆｏとし、集光レンズ８の焦点距離をｆｃとしたとき、次式（１）で表される。
【００２８】
φ ＝ φ０×（ｆｏ／ｆｃ） （１）
【００２９】
式（１）より、集光レンズ８に入射する光のビーム直径φ０が３ｍｍであって、１００倍の対物レンズ１２の焦点距離ｆｏが２ｍｍのとき、瞳面１４から３００ｍｍの位置に集光レンズ８を配置したときの照明サイズは、（ビーム直径３ｍｍ×（２ｍｍ／３００ｍｍ）＝）０．０２ｍｍとなり、１５０ｍｍの位置に集光レンズ８を配置値したときの照明サイズは、（ビーム直径３ｍｍ×（２ｍｍ／１５０ｍｍ）＝）０．０４ｍｍとなる。このような顕微鏡装置１００で細胞を観察する場合、この細胞の大きさは約０．０１ｍｍであるため、０．０２ｍｍの照明サイズは観察としては狭すぎる。
【００３０】
もちろん、照明側のビーム直径を大きくすることで、標本１５上の照明サイズを拡大することはできるが、そうすると、対物レンズ１２を通過するビーム直径が大きくなり、この光の偏光状態を変化させる作用が働いてしまい、標本１５に照射される光（照明光）の偏光度を低下させてしまう。具体的には、対物レンズ１２を含む偏光照明光学系１３を構成するレンズを偏光が通過することで、これらのレンズの影響により（特に、コーティングにより）位相変化（楕円化）と偏光方向の回転が発生する。この位相変化及び回転は、対物レンズ１２の瞳面１４において特定の分布を持つため面内で均一ではない。そのため、照明光の偏光度が低下し、ひいては、偏光画像のコントラストの低下を引き起こしてしまう。したがって、偏光度を考慮しながら、適当な照明範囲を得るためには、図１に示すように、対物レンズ１２の直下から照明することが望ましいということが判る。実際に、対物レンズ１２の瞳面１４の全体を透過して偏光照明した場合、偏光度は１００：１程度となるが、上述のように細いビーム直径とすることにより、数１０００：１以上の偏光度を達成することができる。また、上述のようにレーザーを偏光用光源１とする場合、そのビーム直径を大きくすることは困難であり、エクスパンダーレンズ５によるビーム径の拡大を考慮しても、ダイクロイックミラー１７を用いた照明光学系の構成では、標本１５上での十分な照明範囲を確保することは困難である。
【００３１】
また、アナライザ１６の位置は、一般の製品では、取り付け部位の関係から、バリアフィルタ１８の下方となっている。このような構成の場合、ダイクロイックミラー１７及びバリアフィルタ１８による偏光度の影響が避けられない。そのため、上述のように対物レンズ１２の直下に照明用ミラー１１を配置して照明光を入射させる構成が望ましい。
【００３２】
このように、レーザヘッド１から放射された光を偏光照明光学系１３により標本１５に照射するときに、照明用ミラー１１を用いて対物レンズ１２の直下（対物レンズ１２のネジ部から２０ｍｍ以内の空間、若しくは、対物レンズ１２と図示しないレボルバとの間の空間）に配置することで、従来のものよりも細いビーム径で、且つ、十分な照明領域を確保した照明を容易に実現することができる。
【００３３】
次に、図２及び図３を用いて、照明用ミラー１１を支持して顕微鏡装置１００に対して着脱自在に構成されたミラーユニット３０の構造を説明する。このミラーユニット３０は、顕微鏡装置１００の鏡筒に取り付けられるホルダ３１と、このホルダ３１に取り付けられ、照明用ミラー１１を支持する支持アーム３３とを有して構成される。顕微鏡装置１００の鏡筒の対物レンズ１２の直下には、微分干渉観察のときに用いられる対物レンズ用微分干渉プリズムを観察光学系２２の光路上に挿入するための取付孔（対物レンズ用微分干渉プリズム用スライダーを取り付けるためのスロットであるが、図１には図示していない）が形成されており、ホルダ３１はこのスロットに挿入可能な形状となっている。
【００３４】
支持アーム３３の先端部４０の下面には、この先端部４０から支持アーム３３の長手方向外方に突出するように支持板３２が接着固定されており、さらに突出した支持板３２の上面に、照明用ミラー１１が接着固定されている。また、支持アーム３３の先端部４０の上面には、この先端部４０から後端部３９側に向かって延びる板バネ３４が取り付けられており、この板バネ３４の先端側３４ａがビス３５により支持アーム３３に固定されている。また、この板バネ３４は、その後端側３４ｂが斜め上方に延びるように折り曲げられ、支持アーム３３の上面と間隔を空けて位置するように取り付けられている。
【００３５】
ホルダ３１が顕微鏡装置１００の鏡筒に設けられた対物レンズ用微分干渉プリズム用スライダーを取り付けるためのスロットに挿入されて取り付けられたときに、このホルダ３１と観察光学系２２を通る光束とが干渉しないように、ホルダ３１には上下に貫通する開口部３１ａが形成されている。そして、支持アーム３３は、照明用ミラー１１がこの開口部３１ａ内に位置するように、板バネ３４の後端側３４ｂを、ビス３６を用いてホルダ３１の下面に固定することにより取り付けられている。このとき、支持アーム３３は、板バネ３４により、ホルダ３１に対して、ビス３５，３６により弾性的に、且つ、ビス３５を中心に回転可能に支持されている。
【００３６】
また、支持アーム３３は、ホルダ３１に取り付けられたときにその後端部３９がホルダ３１の後端から外方に突出するように取り付けられている。そして、ホルダ３１の後部には、平面視において支持アーム３３と位置整合するように、あおりネジ３７が取り付けられている。このあおりネジ３７は、ホルダ３１の後部に上下に貫通したネジ孔に螺挿されており、下端部３７ａがホルダ３１の下面から下方に突出させることができる。そのため、このあおりネジ３７を平面視において時計回りに回転させて下方に移動させると、下端部３７ａに支持アーム３３の後端部３９が当接する。そして、さらにあおりネジ３７を下方に移動させると、板バネ３４の付勢力によりあおりネジ３７の下端部３７ａに支持アーム３３の後端部３９が付勢する。支持アーム３３の後端部３９があおりネジ３７により下方に押し出されると、板バネ３４を中心に先端部４０が上方に揺動する。このため、あおりネジ３７の位置を調整して支持アーム３３の後端部３９の押し出し量を調整することにより、照明用ミラー１１のあおり調整（対物レンズ１２の光軸方向の傾き角度の調整）が可能である。また、ホルダ３１の後端から外方に突出した支持アーム３３の後端部３９を平面視において左右に移動させると、ビス３５を中心にこの支持アーム３３が回転するため、平面視における開口部３１ａ内での照明用ミラー１１の位置（対物レンズ１２の光軸に略直交する面内での回転方位）を、調整することが可能である。
【００３７】
さらに、ホルダ３１の側部には、このホルダ３１が対物レンズ用微分干渉プリズム用スライダーを取り付けるためのスロットに取り付けられたときに、このスロットの壁（微分干渉プリズム取り付け側の壁）に対向するスライド用ネジ３８が設けられており、このスライド用ネジ３８の押し引きにより、照明用ミラー１１を対物レンズ１２の光軸に対して近づけたり引き離したりすることができるため、照明用ミラー１１の平面視における開口部３１ａ内の位置を調整することが可能である。
【００３８】
照明用ミラー１１を、以上のようなミラーユニット３０で支持することにより、顕微鏡装置１００の光路上において、この照明用ミラー１１の傾き角度の調整（あおり調整）と方位の回転を高精度に行うことができる。そのため、標本１５に照射される光（偏光照明光）の位置を高精度に調整することができる。また、ホルダ３１を微分観察用のプリズムを取り付けるスロットに装着可能に構成することにより、対物レンズ１２の直下にこの照明用ミラー１１を配置することができ、対物レンズ１２の瞳面１４と集光レンズ８との光軸上の距離を短くすることができる。そのため、上述のように、従来のものよりも細いビーム径で、且つ、十分な照明領域を確保した照明を容易に実現することができる。さらに、この照明用ミラー１１を取り付けるための特別のスライダーを顕微鏡装置１００の鏡筒に設ける必要がなく、安価に実現することができる。
【００３９】
ところで、この顕微鏡装置１００には、照明用ミラー１１を支持するミラーユニット３０（図１には図示せず）が鏡筒の対物レンズ用微分干渉プリズム用スライダーを取り付けるためのスロットに装着されたことを検出するセンサー３０１が設けられており、このセンサー３０１からの信号は、制御装置３００に入力される。また同様に、照明用ミラー１１の傾き角度および面内の位置を検出するセンサー３０２が設けられている。制御装置３００は、マイクロコンピュータから構成され、センサー３０１によりミラーユニット３０の装着が検出されていないときは、落射照明光学系２５の落射用光源２６を作動させて落射照明光学系２５により標本１５を照明する。一方、制御装置３００は、センサー３０１によりミラーユニット３０の装着が検出されているときは、落射用照明光源２６とは異なる光源、すなわち、落射照明光学系２５とは別の偏光照明光学系１３の偏光用光源（レーザヘッド）１を作動させてこの偏光照明光学系１３により標本１５を照明する。また制御装置３００は、センサー３０２により全反射照明状態か、斜光照明状態か、落射照明状態かを検出し、それに応じた照明系の切換えを行うことができる。なお、偏光照明光学系１３と落射照明光学系２５の切換えは、照明制御スイッチ３０３を操作することにより手動でも行うことができる。以下に、制御装置３００の照明系の切換えフローについて図４を用いて説明する。
【００４０】
制御装置３００は、まず、照明用ミラー１１が対物レンズ１２とダイクロイックミラー１７との照明光路中に挿入されているか否かをセンサー３０１の検出信号により検知し（ステップＳ１）、照明用ミラー１１が照明光路中に挿入されているときはステップＳ２に進む。照明用ミラー１１は、上述のように、対物レンズ１２の光軸方向の傾き角度と、その光軸と略直交する面内での位置と、を変更可能に構成されており、センサー３０２により照明用ミラー１１の傾き角度および面内の位置の変更を検出することにより、全反射照明状態か、斜光照明状態か、落射照明状態かを検出することができる。そのため、制御装置３００は、センサー３０２により、照明用ミラー１１が全反射照明状態あるいは斜光照明状態にあることを検知すると（ステップＳ２）、ステップＳ３へ進む。
【００４１】
制御装置３００は、ユーザ操作可能な照明制御スイッチ３０３により、偏光用光源１及び落射用光源２６が強制的にオンされているか否かを判定し（ステップＳ３）、強制的にオンされていなければ、落射用光源２６をオフし、全反射あるいは斜光照明のための偏光用光源１をオン可能な状態にする（ステップＳ４）。この状態において、ユーザが照明制御スイッチ３０３を操作することで、偏光用光源１をオンして全反射照明あるいは斜光照明を実行することができる。すなわち、この顕微鏡装置１００における全反射照明あるいは斜光照明での観察により、実験目的の細胞・組織の蛍光ラベルを観察、記録できる（偏光ＴＩＲＦも含む）。
【００４２】
一方、ステップＳ１において、照明用ミラー１１が照明光路中に挿入されていないと検知されると、制御装置３００は、落射用光源２６をオン可能な状態にし、全反射あるいは斜光照明のための偏光用光源１をオフする（ステップＳ５）。これにより、ユーザが照明制御スイッチ３０３を操作することで、落射用光源２６をオンして落射照明が実行できる。また、ステップＳ２において、照明用ミラー１１の照明光路内での位置が全反射照明あるいは斜光照明状態にないことが検知されると、制御装置３００は、落射用光源２６をオン可能な状態にし、また、照明用ミラー１１が落射照明状態に設定されていれば、偏光用光源１をオン可能な状態にする。これにより、ユーザが照明制御スイッチ３０３を操作することで、落射用光源２６あるいは偏光用光源１をオンして落射照明が実行できる。さらに、ステップＳ３において、照明制御スイッチ３０３により偏光用光源１及び落射用光源２６を強制的にオンする状態にあることが検知されると、偏光用光源１がオンされて全反射照明あるいは斜光照明が実行され、かつ同時に落射用光源２６がオンされて落射照明が実行される。このように同時照明が行われると、落射照明の特に蛍光観察と全反射照明（ＴＩＲＦ）の蛍光観察により、別々の蛍光ラベルをつけた細胞や組織、目的物質の蛍光観察が可能であり、その蛍光画像の記録が行われ細胞、組織の分析に寄与できる。例えば、上記目的の例として、細胞内部の微小管を落射照明の蛍光観察で、そして、微小管上を移動するモータータンパクを全反射照明による蛍光観察で確認することができる。
【００４３】
なお、上述した照明光源の切換えは、光源の電源のオンあるいはオフで制御する場合や、また照明光路中に遮光シャッターを配置し、その遮光シャッターの開閉で制御する場合など、照明光源により最適な制御形態が選択できることは言うまでもない。
【００４４】
（第２の実施形態）
第１の実施形態に係る顕微鏡装置１００においては、偏光用光源としてレーザヘッド１から放射された光を照明光学系１３により標本１５に照射するように構成した場合について説明したが、第２の実施形態として、シングルモードファイバー（偏波面保存タイプのファイバー）を用いて照明するように構成した場合について図５を用いて説明する。なお、第１の実施例と同じ構成部材については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。この図５に示す顕微鏡装置２００は、偏光用光源１１０から放射された光をシングルモードファイバー（光ファイバー）１０１に入射させ、このシングルモードファイバー１０１から放射された光を、対物レンズ１２を介して標本１５に照射する偏光照明光学系１０６と、第１の実施形態と同様の構成の観察光学系２２及び落射照明光学系２５と、を有している。偏光照明光学系１０６は、シングルモードファイバー１０１側から順に、コリメータレンズ１０２と、１／２波長板１０４と、ポラライザ１０５と、集光レンズ１０３と、照明用ミラー１１と、対物レンズ１２と、を有している。
【００４５】
シングルモードファイバー１０１から放射された光は、コリメータレンズ１０２により平行光に変換され、集光レンズ１０３により、対物レンズ１２の瞳面１４上に集光される。この偏光照明光学系１０６において、コリメータレンズ１０２と集光レンズ１０３との間に配置される１／２波長板１０４及びポラライザ１０５は、第１の実施形態と同様に、標本１５を偏光照明するために、レーザー光の偏光方向を変えるものであり、各々が光路から挿抜可能に構成されている。また、この１／２波長板１０４及びポラライザ１０５は、それぞれ独立に、回転及び角度の読み取りが可能に構成されている。
【００４６】
一般に、シングルモードファイバー１０１の射出の開口数（ＮＡ）は０．１１程度である。そのため、コリメータレンズ１０２の焦点距離を１５ｍｍとし、集光レンズ１０３の焦点距離を５０ｍｍとし、１００倍の対物レンズ１２の焦点距離を２ｍｍとすると、標本１５上の照明範囲は、０．１１×２×１５ｍｍ×（２ｍｍ／５０ｍｍ）＝０．１３２ｍｍとなる。これは、第１の実施形態で説明したように、標本観察に十分な値である。
【００４７】
このように光源としてシングルモードファイバー１０１を用いることにより、この第２の実施形態に係る顕微鏡装置２００の偏光照明光学系１０６の全長は、第１の実施形態に係る顕微鏡装置１００の偏光照明光学系１３の全長よりも短い光学系とすることができるので、この顕微鏡装置２００を小型化することができる。また、上述のようにその照明範囲も第１の実施形態の構成よりも広くすることができるため、好ましい。
【００４８】
なお、この顕微鏡装置２００には、標本１５を挟んで対物レンズ１２と反対側に、透過照明光学系４００が設けられている。この透過照明光学系４００は、透過照明光源４０１と、コリメータレンズ４０２と、集光レンズ４０３とから構成されている。そのため、この透過照明光学系４００により標本１５を透過照明し、標本１５を透過した光を観察光学系２２で集光して、この標本１５の像を観察することもできる。
【００４９】
この第２の実施形態に係る顕微鏡装置２００も、第１の実施形態に係る顕微鏡装置１００と同様に、観察光学系２２の光路上に照明用ミラー１１を挿入して偏光照明光学系１０６（１３）により標本１５に照明光を照射して観察を行う方法と、落射照明光学系２５により標本１５に照明光を照射して観察を行う方法とを利用可能である。そのため、この第２の実施形態に係る顕微鏡装置２００においても、図５に示すように制御装置３００が設けられ、これらの照明方法を切り替え可能に構成されている。
【００５０】
この顕微鏡装置２００には、上述の照明用ミラー１１を支持するミラーユニット３０（図５には図示せず）が鏡筒の対物レンズ用微分干渉プリズム用スライダーを取り付けるためのスロットに装着されたことを検出するセンサー３０１が設けられており、このセンサー３０１からの信号は、制御装置３００に入力される。制御装置３００は、センサー３０１によりミラーユニット３０の装着が検出されていないときは、落射照明光学系２５の光源２６を作動させて落射照明光学系２５により標本１５を照明する。一方、制御装置３００は、センサー３０１によりミラーユニット３０の装着が検出されているときは、落射用照明光源２６とは異なる光源、すなわち、落射照明光学系２５とは別の偏光照明光学系１０６の偏光用光源１１０を作動させて偏光照明光学系１０６により標本１５を照明する。また、偏光照明光学系１０６と落射照明光学系２５の切換えは、照明制御スイッチ３０３を操作することにより手動でも行うことができる。さらに制御装置３００は、センサー３０２により全反射照明状態か、斜光照明状態か、落射照明状態かを検出し、それに応じた照明系の切換えを行うことができる。ここで、制御装置３００による照明系の切換えフローは、第１の実施形態において図４を用いて説明したものと同様である。なお、図５に示すように、顕微鏡装置２００に透過照明光学系４００が設けられている場合には、上述のステップＳ７においては、透過照明光学系４００の透過照明光源４０１と落射照明光学系２５の落射用光源２６あるいは照明ミラー１１により落射照明状態にある偏光用光源１とを同時に作動させることになる。
【００５１】
このように、ミラーユニット３０の装着状態をセンサー３０１で検出して、制御装置３００により光源１１０，２６の作動を制御することにより、２つの照明光学系１３（１０６），２５の干渉を防止するとともに、観察者の利便性を向上させることができる。なお、ミラーユニット３０（照明用ミラー１１）を光路に対して挿抜するアクチュエータ３０４を設け、制御装置３００に設けられたスイッチ等（例えば、上述の照明制御スイッチ３０３）によりこのアクチュエータ３０４の作動を制御させるように構成することにより、さらに観察者の利便性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１，１１０ レーザヘッド（偏光用光源） ８，１０３ 集光レンズ
１１ 照明用ミラー １２ 対物レンズ
１３ 偏光照明光学系 １５ 標本
１７ ダイクロイックミラー １９ 第２対物レンズ（結像レンズ）
２２ 観察光学系 ２５ 落射照明光学系 ２６ 落射用光源
１００，２００ 顕微鏡装置
１０１ 光ファイバー（シングルモードファイバー）
１０２ コリメータレンズ ３００ 制御装置
３０１，３０２ センサー ４００ 透過照明光学系
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の顕微鏡装置においては、照明光学系と観察光学系とが略同軸上に配置された同軸落射照明や全反射照明が行われていた。光源から放射された光を観察光学系の光路上に導く場合、顕微鏡装置のスペースの関係から、バリアフィルタや励起フィルタが配置されている近傍にダイクロイックミラーが配置されて、このダイクロイックミラーを介して光源からの光が観察光学系（対物レンズ）に導かれる。このとき、照明光学系は、集光レンズにより光源からの光を一旦対物レンズの瞳面上に集光した後、標本を照明するように構成されている。すなわち、対物レンズの瞳面から集光レンズまでの光軸上の距離は、この集光レンズの焦点距離と略一致している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２３６２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、照明光が上述した励起フィルタなど蛍光フィルタを通過すると、偏光による全反射照明（ＴＩＲＦ照明）や落社照明の偏光度が低下してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、効率の良い偏光照明を実現した顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る顕微鏡装置は、対物レンズ、及び、標本から放射され、対物レンズで集光された標本からの光を結像する結像レンズを有する観察光学系と、この観察光学系の光路中に配置されるダイクロイックミラーを有し、落射用光源から放射された光をダイクロイックミラーで反射して対物レンズに導き、対物レンズを介して標本を照明する落射照明光学系と、落射用光源と異なる偏光用光源からの偏光照明光を対物レンズの瞳面上に集光する集光レンズ、及び、対物レンズとダイクロイックミラーとの間の光路中に挿抜可能に配置され、集光レンズから出射した偏光照明光を反射して対物レンズに導く照明用ミラーを有し、対物レンズを介して標本に照射する偏光照明光学系と、照明用ミラーが観察光学系の光路中に挿入されていることを検出するセンサーと、このセンサーにより、照明用ミラーが観察光学系の光路中に挿入されていることを検出したときは、偏光照明光学系により標本を照明する偏光用光源を作動させ、また、このセンサーにより、照明用ミラーが挿入されていないことを検出したときは、落射照明光学系により標本を照明する落射用光源を作動させる制御装置と、を有することを特徴とする。
【０００７】
このような顕微鏡装置において、照明用ミラーは、対物レンズの光軸方向の傾き角度と、光軸と略直交する面内での位置と、を変更可能に構成され、センサーは、照明用ミラーの傾き角度および面内の位置の変更により、全反射照明状態か、斜光照明状態か、落射照明状態かを検出することが好ましい。
【０００８】
このとき、センサーにより照明用ミラーが全反射照明状態か、あるいは斜光照明状態かを検出すると、制御装置は、落射照明光学系の落射用光源及び偏光照明光学系の偏光用光源を強制的に同時作動可能とすることが好ましい。
【０００９】
あるいは、このような顕微鏡装置は、透過照明光源から放射される光により標本に対して透過照明する透過照明光学系を更に有し、制御手段は、透過照明光学系の透過照明光源と落射照明光学系の落射用光源あるいは偏光照明光学系の偏光用光源とを同時に作動させることが好ましい。
【００１０】
また、このような顕微鏡装置は、偏光用光源からの光を偏光照明光学系に導く光ファイバーを有し、この偏光照明光学系は、光ファイバーの射出端から出射された光を略平行光に変換し、集光レンズに入射させるコリメータレンズを有することが好ましい。
【００１１】
このとき、光ファイバーの射出端を、コリメータレンズの光軸に略直交する方向に移動可能に構成することが好ましい。
【００１２】
また、光ファイバーは、偏波面保持タイプのファイバーであることが好ましい。
【００１３】
また、このような顕微鏡装置において、照明用ミラーは、対物レンズを保持する鏡筒に設けられた対物レンズ側微分干渉プリズムを取り付けるスライダー用のスロット内に配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る顕微鏡装置を以上のように構成すると、偏光全反射照明、偏光落射蛍光（斜光を含み）を効率良く実現でき、通常の落射照明観察や偏光全反射照明、偏光落射蛍光（斜光を含み）を切換えて所望の観察が容易に選択できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態に係る顕微鏡装置の構成を示す説明図である。
【図２】照明用ミラーを支持するミラーユニットを示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】上記ミラーユニットを構成する支持アームを示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図４】上記顕微鏡装置を構成する制御装置における照明系の切換えフローを説明するためのフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態に係る顕微鏡装置の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて、第１の実施の形態に係る顕微鏡装置１００の構成について説明する。この顕微鏡装置１００は、対物レンズ１２を含み、偏光用光源となるレーザヘッド１から放射された光を、対物レンズ１２を介して標本１５の所定の位置に照射する偏光照明光学系１３と、この偏光照明光学系１３と対物レンズ１２を共用し、標本１５から放射された光を集光してこの標本１５の像を結像する観察光学系２２と、を有して構成される。
【００１７】
偏光照明光学系１３は、レーザヘッド１側から順に、シャッター２と、第１のミラー３と、第２のミラー４と、エクスパンダーレンズ５と、１／２波長板６と、ポラライザ７と、集光レンズ８と、第１のハービンググラス９と、第２のハービンググラス１０と、照明用ミラー１１と、対物レンズ１２と、を有している。また、観察光学系２２は、標本１５側から順に、対物レンズ１２と、アナライザ１６と、ダイクロイックミラー１７と、バリアフィルタ１８と、第２対物レンズ（結像レンズ）１９と、ミラー２０と、を有している。
【００１８】
レーザヘッド１から放射された光は、シャッター２を通過して、第１のミラー３及び第２のミラー４で反射されて光路が折り曲げられ、エクスパンダーレンズ５に入射する。ここで、第１のミラー３及び第２のミラー４は、顕微鏡に対する光軸の調整（高さ及び水平方向の位置及び傾きの調整）を行うものである。エクスパンダーレンズ５に入射した光は、そのビーム直径が拡大される。一般にレーザーのビーム直径は０．３ｍｍ程度であり、エクスパンダーレンズ５で５〜１０倍に拡大される。なお、このエクスパンダ-レンズ５は、図示しない機構により、光軸に対する傾きや光軸に略直交する面内での位置調整が可能に構成されている。
【００１９】
レーザヘッド１から放射された光自体は偏光しているが、その方向を揃えるために、エクスパンダーレンズ５から出射した光を、１／２波長板６を通過させ、さらに、この光を所定の偏光度に高めるために、ポラライザ７を通過させる。なお、１／２波長板６及びポラライザ７は、各々、光軸に略直交する面内で回転可能に構成されており、通過した光の偏光方向を調整可能である。
【００２０】
このようにして偏光度が高められた光は、集光レンズ８により、対物レンズ１２の瞳面１４上に集光される。なお、この集光レンズ８は、図示しない機構により、光軸に対する傾きや光軸に略直交する面内での位置調整が可能に構成されている。ここで、集光レンズ８を出射した光は、第１のハービンググラス９及び第２のハービンググラス１０により、その位置が平行移動可能である。この位置調整により、対物レンズ１２の瞳面１４における位置調整が行え、落射照明、斜光照明、全反射照明の各照明状態に切り替えることが可能となっている。なお、第１及び第２ハービンググラス９，１０の代わりに、２つのミラーを組み合わせることで同様の作用を得ることができる。
【００２１】
第１及び第２ハービンググラス９，１０を通過して、観察光学系２２の側方から入射した光は、照明用ミラー１１により対物レンズ１２側に反射され、その光路が曲げられる。この照明用ミラー１１は、対物レンズ１２の照明、結像に関係する全光束の半分以下の範囲を覆うサイズとなっており、例えば、幅４ｍｍ、長さ６ｍｍ程度の大きさを有している。この照明用ミラー１１の表面は、クロム若しくは銀の蒸着が施され、高い反射率を有している。この照明用ミラー１１に関する位置調整等の詳細な説明は後述する。そして、対物レンズ１２の瞳面１４に結像した光は、平行光となってこの対物レンズ１２から出射して標本１５に照射されこの標本１５を照明する。
【００２２】
上述のように照明された標本１５からの光（蛍光、又は、反射光）は、再び対物レンズ１２を通過して略平行光束に変換され、アナライザ１６を通過する。このアナライザ１６は、光路から挿抜可能に構成されている。さらに、このアナライザ１６を、光軸に略直交する面内での回転と方位読み取りを可能とすることで標本１５からの光の状態（具体的には偏光の楕円状態）を知ることができる。アナライザ１６を通過した光は、さらに、ダイクロイックミラー１７及びバリアフィルタ１８を通過することで、蛍光が選択されて透過される。そしてこの光を第２対物レンズ１９で集光し、ミラー２０で側方に反射させて光路を折り曲げ、像面２１に標本１５の像が結像する。この像面２１には、例えば高感度のＣＣＤカメラを配置することにより、標本面像を捉えることができる。
【００２３】
なお、ダイクロイックミラー１７の側方には、落射照明光学系２５が設けられており、励起フィルタ２３により選択された所定の波長範囲の光をこのダイクロイックミラー１７で対物レンズ１２側に反射させて標本１５を照明することができる。ここでは、落射照明光学系２５は、落射用光源２６、リレーレンズ２４（その一部を図示している）及び励起フィルタ２３から構成されている。一般に、ダイクロイックミラー１７、バリアフィルタ１８及び励起フィルタ２３は、一つのカセットホルダに収められ、光路から挿抜可能に構成されている。
【００２４】
それでは、このような構成の顕微鏡装置１００において、偏光照明光学系１３を構成する照明用ミラー１１の位置について説明する。先に述べたように、レーザーのビーム直径は０．３ｍｍ程度であり、また、エクスパンダーレンズ５の拡大は１０倍程度となっている。そのため、集光レンズ８に入射する光のビーム直径は３ｍｍ程度となることがわかる。
【００２５】
ここで、集光レンズ８で集光した光を、上述の落射照明光学系２５と同様にダイクロイックミラー１７で反射させて対物レンズ１２の瞳面１４に結像するように、これらの光学系を配置したとき、一般の製品の場合、対物レンズ１２の瞳面１４からダイクロイックミラー１７で反射して顕微鏡装置１００の側面（鏡筒の側面）までの光軸上の距離は約３００ｍｍとなる。具体的には、瞳面１４から対物レンズ１２の取り付け面までが約１０ｍｍ、対物レンズ１２を支持しているレボルバの厚さが約４０ｍｍ、その下の空間が約１０ｍｍ、ダイクロイックミラー１７までが約４０ｍｍ、鏡筒の側面までが約１００ｍｍであり、さらに、ハービンググラスや集光レンズを配置する空間として約１００ｍｍ必要となり、合計で約３００ｍｍとなる。
【００２６】
一方、図１に示すように、対物レンズ１２の直下に照明用ミラー１１を配置すると、対物レンズ１２の瞳面１４から集光レンズ８までの光軸上の距離は約１５０ｍｍとなる。具体的には、瞳面１４から対物レンズ１２の取り付け面までが約１０ｍｍ、この取り付け面から照明用ミラー１１までが約１０ｍｍであり、この照明用ミラー１１から顕微鏡装置１００の側面（鏡筒の側面）までの約１００ｍｍの空間に第１及び第２ハービンググラス９，１０を配置することで、瞳面１４から鏡筒の側面までの距離が１２０ｍｍとなり、集光レンズ８を配置する空間を考慮すると、全体で、約１５０ｍｍとなる。なお、照明用ミラー１１への偏光照明光学系１３の配置を工夫することで、１５０ｍｍよりさらに短くすることも可能である。
【００２７】
上述のように、集光レンズ８で集光された光は、対物レンズ１２の瞳面１４に結像させることが必要であるため、上述の距離（３００ｍｍ及び１５０ｍｍ）は、この集光レンズ８の焦点距離となり、さらに、この距離は、対物レンズ１２の焦点距離が組み合わされて、標本１５上の照明範囲に関係する。すなわち、標本１５上の照明範囲の径（照明サイズ）φは、集光レンズ８に入射する光のビーム直径をφ０とし、対物レンズ１２の焦点距離をｆｏとし、集光レンズ８の焦点距離をｆｃとしたとき、次式（１）で表される。
【００２８】
φ ＝ φ０×（ｆｏ／ｆｃ） （１）
【００２９】
式（１）より、集光レンズ８に入射する光のビーム直径φ０が３ｍｍであって、１００倍の対物レンズ１２の焦点距離ｆｏが２ｍｍのとき、瞳面１４から３００ｍｍの位置に集光レンズ８を配置したときの照明サイズは、（ビーム直径３ｍｍ×（２ｍｍ／３００ｍｍ）＝）０．０２ｍｍとなり、１５０ｍｍの位置に集光レンズ８を配置値したときの照明サイズは、（ビーム直径３ｍｍ×（２ｍｍ／１５０ｍｍ）＝）０．０４ｍｍとなる。このような顕微鏡装置１００で細胞を観察する場合、この細胞の大きさは約０．０１ｍｍであるため、０．０２ｍｍの照明サイズは観察としては狭すぎる。
【００３０】
もちろん、照明側のビーム直径を大きくすることで、標本１５上の照明サイズを拡大することはできるが、そうすると、対物レンズ１２を通過するビーム直径が大きくなり、この光の偏光状態を変化させる作用が働いてしまい、標本１５に照射される光（照明光）の偏光度を低下させてしまう。具体的には、対物レンズ１２を含む偏光照明光学系１３を構成するレンズを偏光が通過することで、これらのレンズの影響により（特に、コーティングにより）位相変化（楕円化）と偏光方向の回転が発生する。この位相変化及び回転は、対物レンズ１２の瞳面１４において特定の分布を持つため面内で均一ではない。そのため、照明光の偏光度が低下し、ひいては、偏光画像のコントラストの低下を引き起こしてしまう。したがって、偏光度を考慮しながら、適当な照明範囲を得るためには、図１に示すように、対物レンズ１２の直下から照明することが望ましいということが判る。実際に、対物レンズ１２の瞳面１４の全体を透過して偏光照明した場合、偏光度は１００：１程度となるが、上述のように細いビーム直径とすることにより、数１０００：１以上の偏光度を達成することができる。また、上述のようにレーザーを偏光用光源１とする場合、そのビーム直径を大きくすることは困難であり、エクスパンダーレンズ５によるビーム径の拡大を考慮しても、ダイクロイックミラー１７を用いた照明光学系の構成では、標本１５上での十分な照明範囲を確保することは困難である。
【００３１】
また、アナライザ１６の位置は、一般の製品では、取り付け部位の関係から、バリアフィルタ１８の下方となっている。このような構成の場合、ダイクロイックミラー１７及びバリアフィルタ１８による偏光度の影響が避けられない。そのため、上述のように対物レンズ１２の直下に照明用ミラー１１を配置して照明光を入射させる構成が望ましい。
【００３２】
このように、レーザヘッド１から放射された光を偏光照明光学系１３により標本１５に照射するときに、照明用ミラー１１を用いて対物レンズ１２の直下（対物レンズ１２のネジ部から２０ｍｍ以内の空間、若しくは、対物レンズ１２と図示しないレボルバとの間の空間）に配置することで、従来のものよりも細いビーム径で、且つ、十分な照明領域を確保した照明を容易に実現することができる。
【００３３】
次に、図２及び図３を用いて、照明用ミラー１１を支持して顕微鏡装置１００に対して着脱自在に構成されたミラーユニット３０の構造を説明する。このミラーユニット３０は、顕微鏡装置１００の鏡筒に取り付けられるホルダ３１と、このホルダ３１に取り付けられ、照明用ミラー１１を支持する支持アーム３３とを有して構成される。顕微鏡装置１００の鏡筒の対物レンズ１２の直下には、微分干渉観察のときに用いられる対物レンズ用微分干渉プリズムを観察光学系２２の光路上に挿入するための取付孔（対物レンズ用微分干渉プリズム用スライダーを取り付けるためのスロットであるが、図１には図示していない）が形成されており、ホルダ３１はこのスロットに挿入可能な形状となっている。
【００３４】
支持アーム３３の先端部４０の下面には、この先端部４０から支持アーム３３の長手方向外方に突出するように支持板３２が接着固定されており、さらに突出した支持板３２の上面に、照明用ミラー１１が接着固定されている。また、支持アーム３３の先端部４０の上面には、この先端部４０から後端部３９側に向かって延びる板バネ３４が取り付けられており、この板バネ３４の先端側３４ａがビス３５により支持アーム３３に固定されている。また、この板バネ３４は、その後端側３４ｂが斜め上方に延びるように折り曲げられ、支持アーム３３の上面と間隔を空けて位置するように取り付けられている。
【００３５】
ホルダ３１が顕微鏡装置１００の鏡筒に設けられた対物レンズ用微分干渉プリズム用スライダーを取り付けるためのスロットに挿入されて取り付けられたときに、このホルダ３１と観察光学系２２を通る光束とが干渉しないように、ホルダ３１には上下に貫通する開口部３１ａが形成されている。そして、支持アーム３３は、照明用ミラー１１がこの開口部３１ａ内に位置するように、板バネ３４の後端側３４ｂを、ビス３６を用いてホルダ３１の下面に固定することにより取り付けられている。このとき、支持アーム３３は、板バネ３４により、ホルダ３１に対して、ビス３５，３６により弾性的に、且つ、ビス３５を中心に回転可能に支持されている。
【００３６】
また、支持アーム３３は、ホルダ３１に取り付けられたときにその後端部３９がホルダ３１の後端から外方に突出するように取り付けられている。そして、ホルダ３１の後部には、平面視において支持アーム３３と位置整合するように、あおりネジ３７が取り付けられている。このあおりネジ３７は、ホルダ３１の後部に上下に貫通したネジ孔に螺挿されており、下端部３７ａがホルダ３１の下面から下方に突出させることができる。そのため、このあおりネジ３７を平面視において時計回りに回転させて下方に移動させると、下端部３７ａに支持アーム３３の後端部３９が当接する。そして、さらにあおりネジ３７を下方に移動させると、板バネ３４の付勢力によりあおりネジ３７の下端部３７ａに支持アーム３３の後端部３９が付勢する。支持アーム３３の後端部３９があおりネジ３７により下方に押し出されると、板バネ３４を中心に先端部４０が上方に揺動する。このため、あおりネジ３７の位置を調整して支持アーム３３の後端部３９の押し出し量を調整することにより、照明用ミラー１１のあおり調整（対物レンズ１２の光軸方向の傾き角度の調整）が可能である。また、ホルダ３１の後端から外方に突出した支持アーム３３の後端部３９を平面視において左右に移動させると、ビス３５を中心にこの支持アーム３３が回転するため、平面視における開口部３１ａ内での照明用ミラー１１の位置（対物レンズ１２の光軸に略直交する面内での回転方位）を、調整することが可能である。
【００３７】
さらに、ホルダ３１の側部には、このホルダ３１が対物レンズ用微分干渉プリズム用スライダーを取り付けるためのスロットに取り付けられたときに、このスロットの壁（微分干渉プリズム取り付け側の壁）に対向するスライド用ネジ３８が設けられており、このスライド用ネジ３８の押し引きにより、照明用ミラー１１を対物レンズ１２の光軸に対して近づけたり引き離したりすることができるため、照明用ミラー１１の平面視における開口部３１ａ内の位置を調整することが可能である。
【００３８】
照明用ミラー１１を、以上のようなミラーユニット３０で支持することにより、顕微鏡装置１００の光路上において、この照明用ミラー１１の傾き角度の調整（あおり調整）と方位の回転を高精度に行うことができる。そのため、標本１５に照射される光（偏光照明光）の位置を高精度に調整することができる。また、ホルダ３１を微分観察用のプリズムを取り付けるスロットに装着可能に構成することにより、対物レンズ１２の直下にこの照明用ミラー１１を配置することができ、対物レンズ１２の瞳面１４と集光レンズ８との光軸上の距離を短くすることができる。そのため、上述のように、従来のものよりも細いビーム径で、且つ、十分な照明領域を確保した照明を容易に実現することができる。さらに、この照明用ミラー１１を取り付けるための特別のスライダーを顕微鏡装置１００の鏡筒に設ける必要がなく、安価に実現することができる。
【００３９】
ところで、この顕微鏡装置１００には、照明用ミラー１１を支持するミラーユニット３０（図１には図示せず）が鏡筒の対物レンズ用微分干渉プリズム用スライダーを取り付けるためのスロットに装着されたことを検出するセンサー３０１が設けられており、このセンサー３０１からの信号は、制御装置３００に入力される。また同様に、照明用ミラー１１の傾き角度および面内の位置を検出するセンサー３０２が設けられている。制御装置３００は、マイクロコンピュータから構成され、センサー３０１によりミラーユニット３０の装着が検出されていないときは、落射照明光学系２５の落射用光源２６を作動させて落射照明光学系２５により標本１５を照明する。一方、制御装置３００は、センサー３０１によりミラーユニット３０の装着が検出されているときは、落射用照明光源２６とは異なる光源、すなわち、落射照明光学系２５とは別の偏光照明光学系１３の偏光用光源（レーザヘッド）１を作動させてこの偏光照明光学系１３により標本１５を照明する。また制御装置３００は、センサー３０２により全反射照明状態か、斜光照明状態か、落射照明状態かを検出し、それに応じた照明系の切換えを行うことができる。なお、偏光照明光学系１３と落射照明光学系２５の切換えは、照明制御スイッチ３０３を操作することにより手動でも行うことができる。以下に、制御装置３００の照明系の切換えフローについて図４を用いて説明する。
【００４０】
制御装置３００は、まず、照明用ミラー１１が対物レンズ１２とダイクロイックミラー１７との照明光路中に挿入されているか否かをセンサー３０１の検出信号により検知し（ステップＳ１）、照明用ミラー１１が照明光路中に挿入されているときはステップＳ２に進む。照明用ミラー１１は、上述のように、対物レンズ１２の光軸方向の傾き角度と、その光軸と略直交する面内での位置と、を変更可能に構成されており、センサー３０２により照明用ミラー１１の傾き角度および面内の位置の変更を検出することにより、全反射照明状態か、斜光照明状態か、落射照明状態かを検出することができる。そのため、制御装置３００は、センサー３０２により、照明用ミラー１１が全反射照明状態あるいは斜光照明状態にあることを検知すると（ステップＳ２）、ステップＳ３へ進む。
【００４１】
制御装置３００は、ユーザ操作可能な照明制御スイッチ３０３により、偏光用光源１及び落射用光源２６が強制的にオンされているか否かを判定し（ステップＳ３）、強制的にオンされていなければ、落射用光源２６をオフし、全反射あるいは斜光照明のための偏光用光源１をオン可能な状態にする（ステップＳ４）。この状態において、ユーザが照明制御スイッチ３０３を操作することで、偏光用光源１をオンして全反射照明あるいは斜光照明を実行することができる。すなわち、この顕微鏡装置１００における全反射照明あるいは斜光照明での観察により、実験目的の細胞・組織の蛍光ラベルを観察、記録できる（偏光ＴＩＲＦも含む）。
【００４２】
一方、ステップＳ１において、照明用ミラー１１が照明光路中に挿入されていないと検知されると、制御装置３００は、落射用光源２６をオン可能な状態にし、全反射あるいは斜光照明のための偏光用光源１をオフする（ステップＳ５）。これにより、ユーザが照明制御スイッチ３０３を操作することで、落射用光源２６をオンして落射照明が実行できる。また、ステップＳ２において、照明用ミラー１１の照明光路内での位置が全反射照明あるいは斜光照明状態にないことが検知されると、制御装置３００は、落射用光源２６をオン可能な状態にし、また、照明用ミラー１１が落射照明状態に設定されていれば、偏光用光源１をオン可能な状態にする。これにより、ユーザが照明制御スイッチ３０３を操作することで、落射用光源２６あるいは偏光用光源１をオンして落射照明が実行できる。さらに、ステップＳ３において、照明制御スイッチ３０３により偏光用光源１及び落射用光源２６を強制的にオンする状態にあることが検知されると、偏光用光源１がオンされて全反射照明あるいは斜光照明が実行され、かつ同時に落射用光源２６がオンされて落射照明が実行される。このように同時照明が行われると、落射照明の特に蛍光観察と全反射照明（ＴＩＲＦ）の蛍光観察により、別々の蛍光ラベルをつけた細胞や組織、目的物質の蛍光観察が可能であり、その蛍光画像の記録が行われ細胞、組織の分析に寄与できる。例えば、上記目的の例として、細胞内部の微小管を落射照明の蛍光観察で、そして、微小管上を移動するモータータンパクを全反射照明による蛍光観察で確認することができる。
【００４３】
なお、上述した照明光源の切換えは、光源の電源のオンあるいはオフで制御する場合や、また照明光路中に遮光シャッターを配置し、その遮光シャッターの開閉で制御する場合など、照明光源により最適な制御形態が選択できることは言うまでもない。
【００４４】
（第２の実施形態）
第１の実施形態に係る顕微鏡装置１００においては、偏光用光源としてレーザヘッド１から放射された光を照明光学系１３により標本１５に照射するように構成した場合について説明したが、第２の実施形態として、シングルモードファイバー（偏波面保存タイプのファイバー）を用いて照明するように構成した場合について図５を用いて説明する。なお、第１の実施例と同じ構成部材については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。この図５に示す顕微鏡装置２００は、偏光用光源１１０から放射された光をシングルモードファイバー（光ファイバー）１０１に入射させ、このシングルモードファイバー１０１から放射された光を、対物レンズ１２を介して標本１５に照射する偏光照明光学系１０６と、第１の実施形態と同様の構成の観察光学系２２及び落射照明光学系２５と、を有している。偏光照明光学系１０６は、シングルモードファイバー１０１側から順に、コリメータレンズ１０２と、１／２波長板１０４と、ポラライザ１０５と、集光レンズ１０３と、照明用ミラー１１と、対物レンズ１２と、を有している。
【００４５】
シングルモードファイバー１０１から放射された光は、コリメータレンズ１０２により平行光に変換され、集光レンズ１０３により、対物レンズ１２の瞳面１４上に集光される。この偏光照明光学系１０６において、コリメータレンズ１０２と集光レンズ１０３との間に配置される１／２波長板１０４及びポラライザ１０５は、第１の実施形態と同様に、標本１５を偏光照明するために、レーザー光の偏光方向を変えるものであり、各々が光路から挿抜可能に構成されている。また、この１／２波長板１０４及びポラライザ１０５は、それぞれ独立に、回転及び角度の読み取りが可能に構成されている。
【００４６】
一般に、シングルモードファイバー１０１の射出の開口数（ＮＡ）は０．１１程度である。そのため、コリメータレンズ１０２の焦点距離を１５ｍｍとし、集光レンズ１０３の焦点距離を５０ｍｍとし、１００倍の対物レンズ１２の焦点距離を２ｍｍとすると、標本１５上の照明範囲は、０．１１×２×１５ｍｍ×（２ｍｍ／５０ｍｍ）＝０．１３２ｍｍとなる。これは、第１の実施形態で説明したように、標本観察に十分な値である。
【００４７】
このように光源としてシングルモードファイバー１０１を用いることにより、この第２の実施形態に係る顕微鏡装置２００の偏光照明光学系１０６の全長は、第１の実施形態に係る顕微鏡装置１００の偏光照明光学系１３の全長よりも短い光学系とすることができるので、この顕微鏡装置２００を小型化することができる。また、上述のようにその照明範囲も第１の実施形態の構成よりも広くすることができるため、好ましい。
【００４８】
なお、この顕微鏡装置２００には、標本１５を挟んで対物レンズ１２と反対側に、透過照明光学系４００が設けられている。この透過照明光学系４００は、透過照明光源４０１と、コリメータレンズ４０２と、集光レンズ４０３とから構成されている。そのため、この透過照明光学系４００により標本１５を透過照明し、標本１５を透過した光を観察光学系２２で集光して、この標本１５の像を観察することもできる。
【００４９】
この第２の実施形態に係る顕微鏡装置２００も、第１の実施形態に係る顕微鏡装置１００と同様に、観察光学系２２の光路上に照明用ミラー１１を挿入して偏光照明光学系１０６（１３）により標本１５に照明光を照射して観察を行う方法と、落射照明光学系２５により標本１５に照明光を照射して観察を行う方法とを利用可能である。そのため、この第２の実施形態に係る顕微鏡装置２００においても、図５に示すように制御装置３００が設けられ、これらの照明方法を切り替え可能に構成されている。
【００５０】
この顕微鏡装置２００には、上述の照明用ミラー１１を支持するミラーユニット３０（図５には図示せず）が鏡筒の対物レンズ用微分干渉プリズム用スライダーを取り付けるためのスロットに装着されたことを検出するセンサー３０１が設けられており、このセンサー３０１からの信号は、制御装置３００に入力される。制御装置３００は、センサー３０１によりミラーユニット３０の装着が検出されていないときは、落射照明光学系２５の光源２６を作動させて落射照明光学系２５により標本１５を照明する。一方、制御装置３００は、センサー３０１によりミラーユニット３０の装着が検出されているときは、落射用照明光源２６とは異なる光源、すなわち、落射照明光学系２５とは別の偏光照明光学系１０６の偏光用光源１１０を作動させて偏光照明光学系１０６により標本１５を照明する。また、偏光照明光学系１０６と落射照明光学系２５の切換えは、照明制御スイッチ３０３を操作することにより手動でも行うことができる。さらに制御装置３００は、センサー３０２により全反射照明状態か、斜光照明状態か、落射照明状態かを検出し、それに応じた照明系の切換えを行うことができる。ここで、制御装置３００による照明系の切換えフローは、第１の実施形態において図４を用いて説明したものと同様である。なお、図５に示すように、顕微鏡装置２００に透過照明光学系４００が設けられている場合には、上述のステップＳ７においては、透過照明光学系４００の透過照明光源４０１と落射照明光学系２５の落射用光源２６あるいは照明ミラー１１により落射照明状態にある偏光用光源１とを同時に作動させることになる。
【００５１】
このように、ミラーユニット３０の装着状態をセンサー３０１で検出して、制御装置３００により光源１１０，２６の作動を制御することにより、２つの照明光学系１３（１０６），２５の干渉を防止するとともに、観察者の利便性を向上させることができる。なお、ミラーユニット３０（照明用ミラー１１）を光路に対して挿抜するアクチュエータ３０４を設け、制御装置３００に設けられたスイッチ等（例えば、上述の照明制御スイッチ３０３）によりこのアクチュエータ３０４の作動を制御させるように構成することにより、さらに観察者の利便性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１，１１０ レーザヘッド（偏光用光源） ８，１０３ 集光レンズ
１１ 照明用ミラー １２ 対物レンズ
１３ 偏光照明光学系 １５ 標本
１７ ダイクロイックミラー １９ 第２対物レンズ（結像レンズ）
２２ 観察光学系 ２５ 落射照明光学系 ２６ 落射用光源
１００，２００ 顕微鏡装置
１０１ 光ファイバー（シングルモードファイバー）
１０２ コリメータレンズ ３００ 制御装置
３０１，３０２ センサー ４００ 透過照明光学系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズ、及び、標本から放射され、前記対物レンズで集光された前記標本からの光を結像する結像レンズを有する観察光学系と、
前記観察光学系の光路中に配置されるダイクロイックミラーを有し、落射用光源から放射された光を前記ダイクロイックミラーで反射して前記対物レンズに導き、前記対物レンズを介して前記標本を照明する落射照明光学系と、
前記落射用光源と異なる偏光用光源からの光を前記対物レンズの瞳面上に集光する集光レンズ、及び、前記対物レンズと前記ダイクロイックミラーとの間の光路中に挿抜可能に配置され、前記集光レンズから出射した前記光を反射して前記対物レンズに導く照明用ミラーを有し、前記対物レンズを介して前記標本に照射する偏光照明光学系と、
前記照明用ミラーが前記観察光学系の前記光路中に挿入されていることを検出するセンサーと、
前記センサーにより、前記照明用ミラーが前記観察光学系の前記光路中に挿入されていることを検出したときは、前記偏光照明光学系により前記標本を照明する前記偏光用光源を作動させ、また、前記センサーにより、前記照明用ミラーが挿入されていないことを検出したときは、前記落射照明光学系により前記標本を照明する前記落射用光源を作動させる制御装置と、を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
前記照明用ミラーは、前記対物レンズの光軸方向の傾き角度と、前記光軸と略直交する面内での位置と、を変更可能に構成され、
前記センサーは、前記照明用ミラーの傾き角度および面内の位置の変更により、全反射照明状態か、斜光照明状態か、落射照明状態かを検出することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
前記センサーにより前記照明用ミラーが全反射照明状態か、あるいは斜光照明状態かを検出すると、前記制御装置は、前記落射照明光学系の前記落射用光源及び前記偏光照明光学系の前記偏光用光源を強制的に同時作動可能とすることを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
透過照明光源から放射される光により前記標本に対して透過照明する透過照明光学系を更に有し、
前記制御手段は、前記透過照明光学系の前記透過照明光源と前記落射照明光学系の前記落射用光源あるいは前記偏光照明光学系の前記偏光用光源とを同時に作動させることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項５】
前記偏光用光源からの光を前記偏光照明光学系に導く光ファイバーを有し、
前記偏光照明光学系は、前記光ファイバーの射出端から出射された前記光を略平行光に変換し、前記集光レンズに入射させるコリメータレンズを有する請求項１〜４いずれか一項に記載の顕微鏡装置。
【請求項６】
前記光ファイバーの前記射出端を、前記コリメータレンズの光軸に略直交する方向に移動可能に構成された請求項５に記載の顕微鏡装置。
【請求項７】
前記光ファイバーは、偏波面保持タイプのファイバーである請求項５または６に記載の顕微鏡装置。
【請求項８】
前記照明用ミラーは、前記対物レンズを保持する鏡筒に設けられた対物レンズ側微分干渉プリズムを取り付けるスライダー用のスロット内に配置される請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項１】
対物レンズ、及び、標本から放射され、前記対物レンズで集光された前記標本からの光を結像する結像レンズを有する観察光学系と、
前記観察光学系の光路中に配置されるダイクロイックミラーを有し、落射用光源から放射された光を前記ダイクロイックミラーで反射して前記対物レンズに導き、前記対物レンズを介して前記標本を照明する落射照明光学系と、
前記落射用光源と異なる偏光用光源からの光を前記対物レンズの瞳面上に集光する集光レンズ、及び、前記対物レンズと前記ダイクロイックミラーとの間の光路中に挿抜可能に配置され、前記集光レンズから出射した前記光を反射して前記対物レンズに導く照明用ミラーを有し、前記対物レンズを介して前記標本に照射する偏光照明光学系と、
前記照明用ミラーが前記観察光学系の前記光路中に挿入されていることを検出するセンサーと、
前記センサーにより、前記照明用ミラーが前記観察光学系の前記光路中に挿入されていることを検出したときは、前記偏光照明光学系により前記標本を照明する前記偏光用光源を作動させ、また、前記センサーにより、前記照明用ミラーが挿入されていないことを検出したときは、前記落射照明光学系により前記標本を照明する前記落射用光源を作動させる制御装置と、を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
前記照明用ミラーは、前記対物レンズの光軸方向の傾き角度と、前記光軸と略直交する面内での位置と、を変更可能に構成され、
前記センサーは、前記照明用ミラーの傾き角度および面内の位置の変更により、全反射照明状態か、斜光照明状態か、落射照明状態かを検出することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
前記センサーにより前記照明用ミラーが全反射照明状態か、あるいは斜光照明状態かを検出すると、前記制御装置は、前記落射照明光学系の前記落射用光源及び前記偏光照明光学系の前記偏光用光源を強制的に同時作動可能とすることを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
透過照明光源から放射される光により前記標本に対して透過照明する透過照明光学系を更に有し、
前記制御手段は、前記透過照明光学系の前記透過照明光源と前記落射照明光学系の前記落射用光源あるいは前記偏光照明光学系の前記偏光用光源とを同時に作動させることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項５】
前記偏光用光源からの光を前記偏光照明光学系に導く光ファイバーを有し、
前記偏光照明光学系は、前記光ファイバーの射出端から出射された前記光を略平行光に変換し、前記集光レンズに入射させるコリメータレンズを有する請求項１〜４いずれか一項に記載の顕微鏡装置。
【請求項６】
前記光ファイバーの前記射出端を、前記コリメータレンズの光軸に略直交する方向に移動可能に構成された請求項５に記載の顕微鏡装置。
【請求項７】
前記光ファイバーは、偏波面保持タイプのファイバーである請求項５または６に記載の顕微鏡装置。
【請求項８】
前記照明用ミラーは、前記対物レンズを保持する鏡筒に設けられた対物レンズ側微分干渉プリズムを取り付けるスライダー用のスロット内に配置される請求項１に記載の顕微鏡装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１８１４４０（Ｐ２０１０−１８１４４０Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２２８１（Ｐ２００９−２２２８１）
【出願日】平成２１年２月３日（２００９．２．３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月３日（２００９．２．３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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