JP2011118371A - 顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】光量を低下させることなく、均一化された照明光を照射することができる顕微鏡を提供する。
【解決手段】インコヒーレント光Ｉを発するインコヒーレント光源３１と、インコヒーレント光Ｉを入射させ、入射させたインコヒーレント光Ｉを繰り返し全反射させて導光する光ファイバ３５と、導光されたインコヒーレント光Ｉを反射又は透過する微小可動ミラーが複数配列されたＤＭＤ３７と、ＤＭＤ３７により反射又は透過されたインコヒーレント光Ｉを標本１９に照射する一方、標本１９からの蛍光Ｆを集光する対物レンズ１８と、集光された標本１９からの蛍光Ｆとインコヒーレント光Ｉとを分岐するダイクロイックミラー１７と、ＤＭＤ３７と共役な位置に配置され、ダイクロイックミラー１７により分岐された標本１９からの蛍光Ｆを検出するＣＣＤカメラ１３とを備える顕微鏡１を採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡に関するものである。

従来、コヒーレント光またはインコヒーレント光を標本に照射する光源と、標本からの蛍光を検出する光検出器とを備え、光源と光検出器との間に、微小ミラーを複数備えたディジタルマイクロミラーデバイス（以降では「ＤＭＤ」と表記する。）が配置された顕微鏡が知られている（例えば、特許文献１から３参照）。

特許第３６３４３４３号公報 特許第４０８４３０３号公報 特開２００４−１０９３４８号公報

特許文献１に開示されている顕微鏡は、コヒーレント光（レーザ光）をＤＭＤに入射し、ＤＭＤで標本に投影するパターンを作成して標本に投影するというものである。しかしながら、このような顕微鏡によれば、コヒーレント光をＤＭＤに入射すると、ＤＭＤで回折現象が起こり、照明光に強弱のムラが出てしまうという不都合がある。

また、特許文献２に開示されている顕微鏡は、ＤＭＤで光パターン画像を生成し、顕微鏡に向けるというものであり、光源にはハロゲン光源、アーク光源、レーザ光源を採用している。しかしながら、このような顕微鏡によれば、照明を均一な状態にしてＤＭＤに入射する要素が無く、インコヒーレント光を均一にできないため、照明光にムラが出てしまうという不都合がある。

また、特許文献３に開示されている顕微鏡は、白色光源をとＤＭＤの間に拡散板を配置し、照明光のムラの低減を図っている。しかしながら、このような顕微鏡によれば、拡散板の透過率によって光量が低下してしまうという不都合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、光量を低下させることなく、均一化された照明光を照射することができる顕微鏡を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、インコヒーレント光を発するインコヒーレント光源と、該インコヒーレント光源からのインコヒーレント光を入射させ、入射させたインコヒーレント光を繰り返し全反射させて導光する導光部材と、該導光部材により導光されたインコヒーレント光を反射又は透過する微小素子が複数配列された微小素子アレイと、該微小素子アレイにより反射又は透過されたインコヒーレント光を標本に照射するパターン照明光学系と、前記標本からの光を集光する対物レンズと、前記微小素子アレイと共役な位置に配置され、前記対物レンズにより集光された標本からの光を検出する光検出器とを備える顕微鏡を採用する。

本発明によれば、インコヒーレント光源から射出されたインコヒーレント光が、導光部材に入射し、導光部材内において繰り返し全反射されることで均一化される。均一化されたインコヒーレント光は、微小素子アレイの微小素子によって反射又は透過され、対物レンズによって標本に照射される。これにより、例えば標本内に存在する蛍光物質が励起されて蛍光が発生し、発生した蛍光は、対物レンズによって集光され、光検出器によって検出される。

この際、微小素子アレイにおいて、反射又は透過を行う微小素子を切り替えることで、標本上におけるインコヒーレント光の照射領域を変化させ、任意の領域における標本の画像を取得することができる。ここで、標本に照射されるインコヒーレント光は、導光部材によって均一化されている。したがって、本発明によれば、光量を低下させることなく、均一的なインコヒーレント光を標本に照射することができ、ムラのない画像を取得することができる。

上記発明において、前記パターン照明光学系が前記対物レンズを含み、前記対物レンズにより集光された前記標本からの光を前記インコヒーレント光から分岐して前記光検出器に導く分岐部を備えることとしてもよい。
上記発明において、前記パターン照明光学系が、前記標本を挟んで前記対物レンズと対向する側に配置されたコンデンサレンズを含むこととしてもよい。

上記発明において、前記導光部材が、石英ファイバであることとしてもよい。
導光部材を石英ファイバとすることで、効率的にインコヒーレント光を均一化しつつ導光することができる。なお、石英ファイバは、可視光（４００ｎｍ〜６００ｎｍ）の透過率が高いため、導光部材として好適である。

上記発明において、前記導光部材により導光されたインコヒーレント光を前記微小素子アレイに照射する照射光学系を備え、前記照射光学系が、前記導光部材の出射面を前記微小素子アレイに投影することとしてもよい。
照射光学系によって導光部材の出射面を微小素子アレイに投影することで、効率的にインコヒーレント光を均一化することができる。なお、照射光学系を、例えばクリティカル光学系とすることで、インコヒーレント性を確保しつつ、均一的なインコヒーレント光を照射することができる。

上記発明において、前記照射光学系が、前記導光部材により導光されたインコヒーレント光を、前記微小素子アレイの微小素子が配列された領域よりも広い領域に照射することとしてもよい。
インコヒーレント光を微小素子が配列された領域よりも広い領域に照射（オーバーフィル）することで、標本上のインコヒーレント光の照射領域の周辺部における光量不足を抑制することができ、インコヒーレント光の均一性を向上することができる。なお、オーバーフィルのレベルは、導光部材の端面が均一でない分を照明することができればよく、例えば観察視野の１．２倍程度の領域を照明することが好適である。

上記発明において、前記導光部材と前記微小素子アレイとの間に、前記インコヒーレント光の焦点距離を変化させるズーム機構を備えることとしてもよい。
ズーム機構によってインコヒーレント光の焦点距離を変化させることで、微小素子アレイ上におけるインコヒーレント光の照射領域の面積を変化させることができる。よって、たとえば特定の領域（例えば微小素子アレイの中心付近）にインコヒーレント光を集光させることで、視野の中心をより強く照明して明るい画像を取得することができる。

上記発明において、前記ズーム機構と前記微小素子アレイとの間に、前記インコヒーレント光を光軸に直交する方向に移動させるシフト機構を備えることとしてもよい。
シフト機構によってインコヒーレント光を光軸に直交する方向に移動させることで、ズーム機構によって集光した照明領域を、任意の領域（例えば視野の周辺領域）に移動させることができる。これにより、任意の領域にインコヒーレント光を強く照明することができ、これら領域においても明るい画像を取得することができる。

上記発明において、前記インコヒーレント光源が独立して設けられ、前記インコヒーレント光源と前記微小素子アレイとの間に光ファイバを備えることとしてもよい。
このようにすることで、熱源・振動源となるインコヒーレント光源を顕微鏡本体から遠ざけることができ、照明の安定性を向上することができる。

上記発明において、前記インコヒーレント光と波長帯域が異なる照明光を発する照明光源と、前記微小素子アレイと前記対物レンズとの間に設けられ、前記照明光源からの照明光と前記インコヒーレント光源からのインコヒーレント光とを合成する合成手段とを備えることとしてもよい。
このようにすることで、微小素子アレイを介して選択的にインコヒーレント光を照射して標本に刺激を与えるとともに、インコヒーレント光と波長帯域が異なる照明光による標本の観察を行うことができる。なお、照明光源としては、例えば水銀照明が好適である。

上記発明において、前記照明光源と前記合成手段との間に、前記照明光源からの照明光を反射又は透過する微小素子が複数配列された第２の微小素子アレイを備えることとしてもよい。
このようにすることで、微小素子アレイを介して選択的に標本上にインコヒーレント光を照射するとともに、第２の微小素子アレイを介して選択的に標本上に照明光を照射することができ、インコヒーレント光と照明光を使い分けて標本を観察することができる。

上記発明において、前記インコヒーレント光源と前記導光部材との間に設けられ、前記インコヒーレント光源からのインコヒーレント光の一部を前記導光部材に入射する光路から分岐する分岐手段と、前記微小素子アレイと前記対物レンズとの間に設けられ、前記分岐手段により分岐されたインコヒーレント光と前記微小素子アレイからのインコヒーレント光とを合成する合成手段とを備えることとしてもよい。
このようにすることで、分岐手段によりインコヒーレント光源からのインコヒーレント光を２つの光路に分岐し、一方のインコヒーレント光によって微小素子アレイを介して選択的にインコヒーレント光を照射して標本に刺激を与えるとともに、他方のインコヒーレント光によって標本の観察を行うことができる。

上記発明において、前記分岐手段と前記合成手段との間に、前記分岐手段により分岐されたインコヒーレント光を反射又は透過する微小素子が複数配列された第２の微小素子アレイを備えることとしてもよい。
このようにすることで、分岐手段によりインコヒーレント光源からのインコヒーレント光を２つの光路に分岐し、一方のインコヒーレント光を微小素子アレイを介して選択的に標本上に照射するとともに、他方のインコヒーレント光を第２の微小素子アレイを介して選択的に標本上に照射することができ、一方のインコヒーレント光と他方のインコヒーレント光を使い分けて標本を観察することができる。

上記発明において、前記微小素子アレイは、前記微小素子が配列された面を横方または下方に向けて配置されていることとしてもよい。
このようにすることで、微小素子アレイの微小素子が配列された面、すなわち、インコヒーレント光を選択的に反射又は透過する面に、ゴミ等の異物が付着しにくいようにすることができ、インコヒーレント光の均一性の劣化を防止することができる。

上記発明において、前記インコヒーレント光と波長帯域が異なる照明光を発する照明光源を備え、前記光検出器が、前記照明光源からの照明光によって生じた標本からの光を検出することとしてもよい。

本発明によれば、光量を低下させることなく、均一化された照明光を照射することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る顕微鏡の概略構成図であり、（ａ）は照明ユニットの上視図、（ｂ）は検出光学系の側面図である。 図１のＤＭＤ上における照明領域を説明する図である。 図１のＤＭＤ上における照明領域を説明する図である。 第１の変形例に係る照明ユニットの上視図である。 図４のＤＭＤ上における照明領域を説明する図である。 第２の変形例に係る照明ユニットの上視図である。 図６のＤＭＤ上における照明領域を説明する図である。 第３の変形例に係る照明ユニットの上視図である。 第４の変形例に係る照明ユニットの上視図である。 図９の照明ユニットによる標本の観察状態を説明する図である。 第５の変形例に係る照明ユニットの上視図である。 第６の変形例に係る検出光学系の側面図である。 図１２の検出光学系による標本の観察状態を説明する図である。 第７の変形例に係る検出光学系の側面図である。

本発明の一実施形態に係る顕微鏡１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡１は、図１（ｂ）に示されるように、インコヒーレント光を照射する照明ユニット３０と、照明ユニット３０からのインコヒーレント光を標本１９に照射するとともに、標本１９上において発生した蛍光Ｆを検出する検出光学系１０と、照明ユニット３０と検出光学系１０とを光学的に接続する投光部１１とを備えている。

検出光学系１０は、図１（ｂ）に示されるように、標本１９を載置するステージ２０と、ステージ２０上の標本１９に対向して配置された対物レンズ１８と、照明ユニット３０および対物レンズ１８の光軸上に配置されたダイクロイックミラー（分岐手段）１７と、特定波長域の光のみを透過させるバリアフィルタ１６と、バリアフィルタ１６を透過した光を結像させる結像レンズ１５と、観察者が標本１９を観察するための接眼部１４と、結像レンズ１５により結像された光の一部を接眼部１４に向けて反射するプリズム１２と、プリズム１２を透過した光を検出するＣＣＤカメラ（光検出器）１３とを備えている。

対物レンズ１８は、照明ユニット３０からのインコヒーレント光Ｉをステージ２０上の標本１９に照射する一方、標本１９上において発生した蛍光Ｆを集光するようになっている。

ダイクロイックミラー１７は、照明ユニット３０からのインコヒーレント光Ｉを対物レンズ１８に向けて反射する一方、標本１９上からの蛍光Ｆを透過させるようになっている。このような特性を有することで、ダイクロイックミラー１７は、標本１９において発生して対物レンズ１８により集光された蛍光Ｆを、インコヒーレント光Ｉの光路から分岐するようになっている。

バリアフィルタ１６は、照明ユニット３０からのインコヒーレント光Ｉを遮断し、ダイクロイックミラー１７により分岐された標本１９からの蛍光Ｆのみを透過させるようになっている。
ＣＣＤカメラ１３は、後述するＤＭＤ３７と共役な位置に配置されており、ダイクロイックミラー１７により分岐された標本１９からの蛍光Ｆを検出するようになっている。

照明ユニット３０は、図１（ａ）に示されるように、インコヒーレント光Ｉを発するインコヒーレント光源３１と、インコヒーレント光源３１の光軸上に配置されたシャッタ３２と、特定波長域の成分のみを透過させる励起フィルタ３３と、励起フィルタ３３を透過したインコヒーレント光Ｉの強度を調節する調光機構３４と、調光機構３４により調光されたインコヒーレント光Ｉを導光する光ファイバ（導光部材）３５と、光ファイバ３５により導光されたインコヒーレント光ＩをＤＭＤ３７に向けて照射する照射光学系３６と、照射光学系３６により照射されたインコヒーレント光Ｉを選択的に反射するＤＭＤ（微小素子アレイ）３７と、ＤＭＤ３７により選択的に反射されたインコヒーレント光Ｉを投影する投影レンズ３９とを備えている。

シャッタ３２は、開閉動作を行うための駆動機構を有しており、シャッタ３２を閉じることでインコヒーレント光源３１から発せられたインコヒーレント光Ｉを遮断し、シャッタ３２を開くことでインコヒーレント光Ｉを通過させるようになっている。

励起フィルタ３３は、シャッタ３２を通過したインコヒーレント光Ｉの波長成分のうち、標本１９において蛍光物質の励起に必要な波長の光を透過させるようになっている。
なお、バリアフィルタ１６および励起フィルタ３３は、波長特性の異なる複数のフィルタと、これら複数のフィルタを切り替える切替機構とを備えており、フィルタを切り替えることで、インコヒーレント光Ｉの波長選択を行うことができるようになっている。

光ファイバ３５は、例えば石英ファイバであり、調光機構３４により調光されたインコヒーレント光Ｉを入射面３５ａに入射させ、入射させたインコヒーレント光Ｉを繰り返し全反射させて出射面３５ｂまで導光するようになっている。

照射光学系３６は、光ファイバ３５により導光されたインコヒーレント光Ｉを集光する集光レンズ４１と、集光レンズ４１とＤＭＤ３７との間に配置され、集光レンズ４１により集光されたインコヒーレント光ＩをＤＭＤ３７に向けて反射するミラー４２とを備えている。

集光レンズ４１は、光ファイバ３５の出射面３５ｂをＤＭＤ３７に投影するようになっている。また、集光レンズ４１は、図２に示されるように、光ファイバ３５により導光されたインコヒーレント光Ｉを、ＤＭＤ３７上において顕微鏡視野Ａよりも大きな照射領域Ｂに照射するようになっている。

ＤＭＤ３７には、照射光学系３６により照射されたインコヒーレント光Ｉを反射する図示しない微小可動ミラー（微小素子）が複数配列されている。このような構成を有することで、ＤＭＤ３７は、微小可動ミラーを動作（ＯＮ／ＯＦＦ）させることによって、照射光学系３６により照射されたインコヒーレント光Ｉの一部または全部を選択的に投影レンズ３９に向けて反射するようになっている。

上記構成を有する顕微鏡１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡１によれば、インコヒーレント光源３１から射出されたインコヒーレント光Ｉは、シャッタ３２および励起フィルタ３３を通過して調光機構３４により調光され、光ファイバ３５に入射する。光ファイバ３５に入射したインコヒーレント光Ｉは、光ファイバ３５内において繰り返し全反射されることで均一化される。均一化されたインコヒーレント光Ｉは、集光レンズ４１により集光され、ミラー４２によりＤＭＤ３７に向けて反射される。

ミラー４２により反射されたインコヒーレント光Ｉは、ＤＭＤ３７上に結像される。ＤＭＤ３７に結像されたインコヒーレント光Ｉのうち、ＯＮ状態となっているＤＭＤ３７の微小可動ミラーによって反射されたインコヒーレント光Ｉのみが、投影レンズ３９に向けて反射される。

投影レンズ３９により投影されたインコヒーレント光Ｉは、ダイクロイックミラー１７により反射され、対物レンズ１８によって標本１９上の焦点位置に集光される。
標本１９上の焦点位置においては、標本１９内の蛍光物質が励起されることにより蛍光Ｆが発生する。発生した蛍光Ｆは、対物レンズ１８により集光され、ダイクロイックミラー１７、バリアフィルタ１６、結像レンズ１５、プリズム１２の順に透過して、ＣＣＤカメラ１３により検出されることで蛍光画像が生成される。

この際、ＤＭＤ３７において、インコヒーレント光Ｉを反射する微小可動ミラーを切り替えることで、標本１９上におけるインコヒーレント光Ｉの照射領域を変化させ、任意の領域における標本１９の画像を取得することができる。ここで、標本１９に照射されるインコヒーレント光Ｉは、光ファイバ３５によって均一化されている。したがって、本実施形態に係る顕微鏡１によれば、光量を低下させることなく、均一的なインコヒーレント光Ｉを標本１９に照射することができ、ムラのない蛍光画像を取得することができる。

また、光ファイバ３５を石英ファイバとすることで、効率的にインコヒーレント光Ｉを均一化しつつ導光することができる。なお、石英ファイバは、可視光（４００ｎｍ〜６００ｎｍ）の透過率が高いため、光ファイバ３５として好適である。

ここで、インコヒーレント光Ｉを均一化する手段として、拡散板や、ファイバー・ロッドなどの光学素子や、ケーラー（テレセントリック）照明が考えられるが、インコヒーレント性を保持し、且つ効率よく均一化するには、本実施形態のように、ファイバー・ロッドなどの光学素子が最適である。
なお、光ファイバ３５としては、インコヒーレント光源３１のＮＡを満たす大口径ファイバが必要である。

また、照射光学系３６（集光レンズ４１）によって光ファイバ３５の出射面３５ｂをＤＭＤ３７に投影することで、効率的にインコヒーレント光Ｉを均一化することができる。 なお、照射光学系３６を、例えばクリティカル光学系とすることで、インコヒーレント性を確保しつつ、均一的なインコヒーレント光Ｉを照射することができる。

なお、ケーラー照明は、角度特性（配光特性）を有しているため、ムラが出るといった不都合がある。また、ケーラー照明で均一に照明するには、ＤＭＤ３７よりも広い範囲を照明する必要がある。さらに、インコヒーレント性を保存するにはクリティカル照明が有利である。したがって、照射光学系３６は、ケーラー光学系ではなく、クリティカル光学系が好適である。

なお、照射光学系３６は、図３に示されるように、光ファイバ３５により導光されたインコヒーレント光Ｉを、ＤＭＤ３７の微小可動ミラーが配列された領域よりも広い領域に照射することとしてもよい。

ここで、光ファイバは曲げると、光ファイバが有するＮＡが変化し、その影響によって照射領域の周辺部に光量のムラが発生することが知られている。また、この光量のムラは、光ファイバの製造過程におけるＮＡのバラつき等によっても発生する。

したがって、インコヒーレント光Ｉを微小可動ミラーが配列された領域よりも広い領域に照射（オーバーフィル）することで、標本１９上のインコヒーレント光Ｉの照射領域Ｂの周辺部における光量不足を抑制することができ、インコヒーレント光Ｉの均一性を向上することができる。なお、オーバーフィルのレベルは、光ファイバ３５の端面が均一でない分を照明することができればよく、例えば顕微鏡視野Ａの１．２倍程度の領域を照明することが好適である。

なお、ＤＭＤ３７は、微小可動ミラーが配列された面を垂直にして配置する、より好ましくは下方に向けて配置することが望ましい。
このようにすることで、ＤＭＤ３７の微小可動ミラーが配列された面、すなわち、インコヒーレント光Ｉを選択的に反射又は透過する面に、ゴミ等の異物が付着しにくいようにすることができ、インコヒーレント光Ｉの均一性の劣化を防止することができる。

〔第１の変形例〕
本実施形態に係る顕微鏡１の第１の変形例として、図４に示されるように、光ファイバ３５とＤＭＤ３７との間に、インコヒーレント光Ｉの焦点距離を変化させるズーム機構５１を備えることとしてもよい。

ズーム機構５１によってインコヒーレント光Ｉの焦点距離を変化させることで、標本１９上におけるインコヒーレント光Ｉの照射領域Ｂの面積を変化させることができ、標本１９の拡大または縮小画像を取得することができる。また、図５に示されるように、例えばＤＭＤ３７の中心付近にインコヒーレント光Ｉを集光させることで、顕微鏡視野Ａの中心をより強く照明して明るい画像を取得することができる。

〔第２の変形例〕
本実施形態に係る顕微鏡１の第２の変形例として、図６に示されるように、ズーム機構５１とＤＭＤ３７との間に、インコヒーレント光Ｉを光軸に直交する方向に移動させるシフト機構５２を備えることとしてもよい。

シフト機構５２によってインコヒーレント光Ｉを光軸に直交する方向に移動させることで、図７に示されるように、ズーム機構５１によって集光した照明領域Ｂを、任意の領域（例えば顕微鏡視野Ａの周辺領域）に移動させることができる。これにより、任意の領域にインコヒーレント光Ｉを強く照明することができ、これら領域においても明るい画像を取得することができる。

〔第３の変形例〕
本実施形態に係る顕微鏡１の第３の変形例として、図８に示されるように、インコヒーレント光源３１、シャッタ３２、励起フィルタ３３、および調光機構３４を備える光源ユニット４５と、ズーム機構５１、シフト機構５２、照射光学系３６、ＤＭＤ３７、および投影レンズ３９を備える光学ユニット４６とを分離させ、光源ユニット４５と光学ユニット４６とを光学的に接続する光ファイバ５３を設けることとしてもよい。

このようにすることで、熱源・振動源となるインコヒーレント光源３１を検出光学系１０から遠ざけることができ、照明の安定性を向上することができる。また、光ファイバ５３を長くすることで、効率的にインコヒーレント光Ｉを均一化することができ、ムラのない蛍光画像を取得することができる。

〔第４の変形例〕
本実施形態に係る顕微鏡１の第４の変形例として、図９に示されるように、インコヒーレント光Ｉと波長帯域が異なる照明光Ｌを発する光源ユニット６０を備え、投影レンズ３９とダイクロイックミラー１７との間に合成ダイクロイックミラー（合成手段）６５を設けることとしてもよい。

光源ユニット６０は、光源以外については前述の光源ユニット４５と同様の構成を有しており、例えば水銀照明等の照明光源６１と、シャッタ６２と、励起フィルタ６３と、調光機構６４とを備えている。

合成ダイクロイックミラー６５は、光源ユニット６０からの照明光Ｌをダイクロイックミラー１７に向けて反射する一方、ＤＭＤ３７により反射されたインコヒーレント光Ｉを透過させるようになっている。このような特性を有することで、合成ダイクロイックミラー６５は、照明光源６１からの照明光Ｌとインコヒーレント光源３１からのインコヒーレント光Ｉとを合成するようになっている。

本変形例に係る顕微鏡１によれば、図１０に示されるように、ＤＭＤ３７を介して選択的に標本１９上の領域Ｃにインコヒーレント光Ｉを照射して標本１９に刺激を与えるとともに、インコヒーレント光Ｉと波長帯域が異なる照明光Ｌによる標本１９の観察（観察領域Ｄ）を行うことができる。

なお、本変形例において、照明光源６１と合成ダイクロイックミラー６５との間に、照明光源６１からの照明光Ｌを反射する微小可動ミラーが複数配列された第２のＤＭＤ（図示略）を備えることとしてもよい。
このようにすることで、ＤＭＤ３７を介して選択的に標本１９上にインコヒーレント光Ｉを照射するとともに、第２のＤＭＤを介して選択的に標本１９上に照明光Ｌを照射することができ、インコヒーレント光Ｉと照明光Ｌとを使い分けて標本１９を観察することができる。

〔第５の変形例〕
本実施形態に係る顕微鏡１の第５の変形例として、図１１に示されるように、インコヒーレント光源３１からのインコヒーレント光Ｉを、インコヒーレント光Ｉ１，Ｉ２に分岐し、これらの光を標本１９に照射することとしてもよい。

本変形例に係る照明ユニット３０では、図１１に示されるように、インコヒーレント光源３１の光軸上に配置されたダイクロイックミラー（第２の分岐手段）７１が配置されている。ダイクロイックミラー７１は、インコヒーレント光源３１からのインコヒーレント光Ｉのうち、所定の波長成分（インコヒーレント光Ｉ１）を反射する一方、他の波長成分（インコヒーレント光Ｉ２）を透過させるようになっている。このような特性を有することで、ダイクロイックミラー７１は、インコヒーレント光源３１からのインコヒーレント光Ｉを、インコヒーレント光Ｉ１とインコヒーレント光Ｉ２とに分岐するようになっている。

インコヒーレント光Ｉ１の光路には、インコヒーレント光Ｉ１を偏向するミラー７８と、前述したシャッタ３２、励起フィルタ３３、調光機構３４、光ファイバ３５、ズーム機構５１、シフト機構５２、照射光学系３６、ＤＭＤ３７、投影レンズ３９、および後述するダイクロイックミラー（合成手段）７６とが備えられている。

インコヒーレント光Ｉ２の光路には、インコヒーレント光源３１の光軸上に配置されたシャッタ７２と、特定波長域の成分のみを透過させる励起フィルタ７３と、励起フィルタ７３を透過したインコヒーレント光Ｉ２の強度を調節する調光機構７４と、調光機構７４により調光されたインコヒーレント光Ｉ２を投影する投影レンズ７５と、ダイクロイックミラー７６が備えられている。ここで、投影レンズ７５は、例えばケーラ照明光学系であり、視野全体をムラなく照明できるようになっている。

ダイクロイックミラー７６は、ＤＭＤ３７により反射されたインコヒーレント光Ｉ１を反射する一方、ダイクロイックミラー７１を透過したインコヒーレント光Ｉ２を透過させるようになっている。このような特性を有することで、ダイクロイックミラー７６は、インコヒーレント光Ｉ１とインコヒーレント光Ｉ２とを合成するようになっている。

具体的には、ダイクロイックミラー７１は、例えば、４５０ｎｍよりも短波長成分を反射する一方、４５０ｎｍ以上の長波長成分を透過させるようになっている。これにより、反射光路を通るインコヒーレント光Ｉ１の中心波長は４０５ｎｍ、透過光路を通るインコヒーレント光Ｉ２の中心波長は４８８ｎｍ付近が選択される。このようにすることで、インコヒーレント光Ｉ２によって視野全体のＧＦＰを観察し、インコヒーレント光Ｉ１によって標本１９に刺激を与えることができる。

なお、ダイクロイックミラー７１およびダイクロイックミラー７６は、波長特性の異なる複数のフィルタと、これら複数のフィルタを切り替える切替機構とを備えており、フィルタを切り替えることで、インコヒーレント光Ｉ１およびインコヒーレント光Ｉ２の波長選択を行うことができるようになっている。

以上のように、本変形例に係る顕微鏡１によれば、光源を２つ用意することなく、インコヒーレント光源３１のみで前述の第４の変形例に係る顕微鏡１と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、本変形例に係る顕微鏡１によれば、図１０に示されるように、ＤＭＤ３７を介して選択的に標本１９上の領域Ｃにインコヒーレント光Ｉ１を照射して標本１９に刺激を与えるとともに、インコヒーレント光Ｉ１と波長帯域が異なるインコヒーレント光Ｉ２による標本１９の観察（観察領域Ｄ）を行うことができる。

なお、本変形例において、調光機構７４と投影レンズ７５との間に、インコヒーレント光Ｉ２を反射する微小可動ミラーが複数配列された第２のＤＭＤ（図示略）を備えることとしてもよい。
このようにすることで、ＤＭＤ３７を介して選択的に標本１９上にインコヒーレント光Ｉ１を照射するとともに、第２のＤＭＤを介して選択的に標本１９上にインコヒーレント光Ｉ２を照射することができ、インコヒーレント光Ｉ１とインコヒーレント光Ｉ２とを使い分けて標本１９を観察することができる。

〔第６の変形例〕
本実施形態に係る顕微鏡１の第６の変形例として、図１２に示されるように、ＣＣＤカメラ１３のマウントにＸＹ方向の位置調整機構（図示略）と光軸回りの回転角度調整機構（図示略）とを備えることとしてもよい。

このような構成とすることで、図１３に示されるように、位置調整機構を動作させて標本１９の任意の位置での観察を可能にするとともに、回転角度調整機構を動作させて標本１９を任意の角度で観察することができる。なお、位置調整機構および回転角度調整機構は、ＤＭＤ３７側に設けることとしてもよい。

〔第７の変形例〕
本実施形態に係る顕微鏡１の第７の変形例として、図１４に示されるように、インコヒーレント光Ｉを照射する照明ユニット３０を、標本１９を挟んで対物レンズ１８と対向する側に配置することとしてもよい。図１４において、符号８１は照明ユニット３０からのインコヒーレント光Ｉを標本１９に向けて反射するミラーを示し、符号８２はミラー８１により反射されたインコヒーレント光Ｉを標本１９に照射するコンデンサレンズを示している。

このような構成を有することで、分岐手段であるダイクロイックミラー１７（図１Ｂ参照）が不要となる。
なお、本変形例に使用する照明ユニット３０として、前述の実施形態および各変形例における照明ユニット３０のいずれを採用することとしてもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、各実施形態では、ＤＭＤ３７においてインコヒーレント光Ｉを選択的に反射させるとして説明したが、選択的に透過させることとしてもよい。

また、導光部材は、例えば石英ファイバ等の光ファイバであるとして説明したが、インコヒーレント光Ｉを全反射を繰り返して導光できればよく、例えば導光ロッドでもよい。
また、微小素子アレイとして、微小可動ミラーを複数備えるＤＭＤ３７を例に挙げて説明したが、ＤＭＤ３７に代えて、液晶素子を複数備える液晶アレイとしてもよい。

Ｉ インコヒーレント光
Ｌ 照明光
Ｆ 蛍光
１ 顕微鏡
１０ 検出光学系
１３ ＣＣＤカメラ（光検出器）
１７ ダイクロイックミラー（分岐手段）
１８ 対物レンズ
１９ 標本
３０ 照明ユニット
３１ インコヒーレント光源
３５ 光ファイバ（導光部材）
３６ 照射光学系
３７ ＤＭＤ（微小素子アレイ）
５１ ズーム機構
５２ シフト機構
５３ 光ファイバ
６１ 照明光源
６５ 合成ダイクロイックミラー（合成手段）
７１ ダイクロイックミラー（第２の分岐手段）
７６ ダイクロイックミラー（合成手段）

Claims (15)

1. インコヒーレント光を発するインコヒーレント光源と、
   該インコヒーレント光源からのインコヒーレント光を入射させ、入射させたインコヒーレント光を繰り返し全反射させて導光する導光部材と、
   該導光部材により導光されたインコヒーレント光を反射又は透過する微小素子が複数配列された微小素子アレイと、
   該微小素子アレイにより反射又は透過されたインコヒーレント光を標本に照射するパターン照明光学系と、
   前記標本からの光を集光する対物レンズと、
   前記微小素子アレイと共役な位置に配置され、前記対物レンズにより集光された標本からの光を検出する光検出器とを備える顕微鏡。
2. 前記パターン照明光学系が前記対物レンズを含み、
   前記対物レンズにより集光された前記標本からの光を前記インコヒーレント光から分岐して前記光検出器に導く分岐部を備える請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記パターン照明光学系が、前記標本を挟んで前記対物レンズと対向する側に配置されたコンデンサレンズを含む請求項１に記載の顕微鏡。
4. 前記導光部材が、石英ファイバである請求項１に記載の顕微鏡。
5. 前記導光部材により導光されたインコヒーレント光を前記微小素子アレイに照射する照射光学系を備え、
   前記照射光学系が、前記導光部材の出射面を前記微小素子アレイに投影する請求項１に記載の顕微鏡。
6. 前記照射光学系が、前記導光部材により導光されたインコヒーレント光を、前記微小素子アレイの微小素子が配列された領域よりも広い領域に照射する請求項５に記載の顕微鏡。
7. 前記導光部材と前記微小素子アレイとの間に、前記インコヒーレント光の焦点距離を変化させるズーム機構を備える請求項１に記載の顕微鏡。
8. 前記ズーム機構と前記微小素子アレイとの間に、前記インコヒーレント光を光軸に直交する方向に移動させるシフト機構を備える請求項７に記載の顕微鏡。
9. 前記インコヒーレント光源が独立して設けられ、前記インコヒーレント光源と前記微小素子アレイとの間に光ファイバを備える請求項１に記載の顕微鏡。
10. 前記インコヒーレント光と波長帯域が異なる照明光を発する照明光源と、
    前記微小素子アレイと前記対物レンズとの間に設けられ、前記照明光源からの照明光と前記インコヒーレント光源からのインコヒーレント光とを合成する合成手段とを備える請求項１に記載の顕微鏡。
11. 前記照明光源と前記合成手段との間に、前記照明光源からの照明光を反射又は透過する微小素子が複数配列された第２の微小素子アレイを備える請求項１０に記載の顕微鏡。
12. 前記インコヒーレント光源と前記導光部材との間に設けられ、前記インコヒーレント光源からのインコヒーレント光の一部を前記導光部材に入射する光路から分岐する分岐手段と、
    前記微小素子アレイと前記対物レンズとの間に設けられ、前記分岐手段により分岐されたインコヒーレント光と前記微小素子アレイからのインコヒーレント光とを合成する合成手段とを備える請求項１に記載の顕微鏡。
13. 前記第２の分岐手段と前記合成手段との間に、前記分岐手段により分岐されたインコヒーレント光を反射又は透過する微小素子が複数配列された第２の微小素子アレイを備える請求項１２に記載の顕微鏡。
14. 前記微小素子アレイは、前記微小素子が配列された面を横方または下方に向けて配置されている請求項１に記載の顕微鏡。
15. 前記インコヒーレント光と波長帯域が異なる照明光を発する照明光源を備え、
    前記光検出器が、前記照明光源からの照明光によって生じた標本からの光を検出する請求項１に記載の顕微鏡。

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