專(zhuān)利名稱(chēng)：微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)發(fā)出微弱光的標(biāo)本進(jìn)行攝像的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置，特別涉及在發(fā)出微弱熒光的標(biāo)本、進(jìn)行生物體發(fā)光的標(biāo)本等的具有微小發(fā)光源的標(biāo)本的攝像中適用的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)等研究領(lǐng)域，將綠色熒光蛋白質(zhì)(GFP，Green Fluorescent Protein)及作為生物發(fā)光酶的熒光素酶(Iuciferase)基因作為表達(dá)的報(bào)告物起作用，對(duì)細(xì)胞內(nèi)的特定部位及功能蛋白質(zhì)添加熒光標(biāo)識(shí)及發(fā)光標(biāo)識(shí)來(lái)觀察生物體細(xì)胞的必要性提高了。在使用GFP的觀察中，GFP是對(duì)應(yīng)于激勵(lì)光的照射而發(fā)出熒光的蛋白質(zhì)，由于對(duì)使 GFP作用的標(biāo)本照射大強(qiáng)度的激勵(lì)光而得到熒光，所以容易給標(biāo)本造成損傷，1 2小時(shí)程度的觀察是極限，但在使用熒光素酶的觀察中，由于熒光素酶是自發(fā)光酶，不需要對(duì)標(biāo)本造成損傷的激勵(lì)光，所以能夠進(jìn)行5天左右的觀察。另一方面，在使用GFP的觀察中，例如能夠通過(guò)共焦激光掃描顯微鏡將激勵(lì)光聚集在標(biāo)本的一點(diǎn)上而增大熒光的發(fā)光量，但在使用熒光素酶的觀察中，由于不能通過(guò)激勵(lì)光增大發(fā)光量，所以不得不利用來(lái)自熒光素酶的微弱光觀察標(biāo)本。一般，捕捉微弱光的用途較廣泛，并不限于使用熒光素酶的觀察，有在使用GFP的觀察中也減弱激勵(lì)光進(jìn)行觀測(cè)的情況、以及DNA芯片的熒光測(cè)光、微生物的鞭毛的暗視場(chǎng)觀察等。對(duì)于這樣的用途，正在進(jìn)行高靈敏度的冷卻CXD攝像機(jī)的開(kāi)發(fā)。此外，在捕捉微弱光的用途中，為了能夠從標(biāo)本聚集更多的光，以往在對(duì)標(biāo)本的像進(jìn)行成像的光學(xué)系統(tǒng)中使用了數(shù)值孔徑(NA=Numerical Aperture)較大的物鏡。另外，除了利用物鏡增大標(biāo)本側(cè)的NA的方法之外，還可以將具有縮小倍率的透鏡配置在顯微鏡的成像透鏡的像側(cè)來(lái)增大成像側(cè)的NA，但其目的是使通過(guò)目視觀察的視場(chǎng)與CCD拍攝的視場(chǎng)的大小一致，而不是為了進(jìn)行微弱光的觀察。圖觀表示配置了具有縮小倍率的透鏡的成像光學(xué)系統(tǒng)的一例。如圖觀所示，具有縮小倍率的透鏡104配置在由物鏡102及成像透鏡103構(gòu)成的成像光學(xué)系統(tǒng)的像空間、 即成像透鏡103與像面106之間的空間，作為整體在像側(cè)形成了遠(yuǎn)心的成像光學(xué)系統(tǒng)。在標(biāo)本101上，處于光軸0A3上的物點(diǎn)IOla和從光軸0A3偏離的物點(diǎn)101b，在沒(méi)有配置透鏡 104的情況下分別成像在像面106上的像點(diǎn)106a、10 上，但在配置有透鏡104的情況下， 分別成像在像面105上的像點(diǎn)105aU05b上。此外，在該例中，像點(diǎn)105b同像點(diǎn)106b相比成像為約1/2倍的高度。另外，被設(shè)定為，不論透鏡104的配置與否，成像光學(xué)系統(tǒng)的射出光瞳Pu的位置及口徑都不變化。
此外，在圖觀所示的在像側(cè)遠(yuǎn)心的成像光學(xué)系統(tǒng)，以往經(jīng)常利用于測(cè)長(zhǎng)顯微鏡等，近年來(lái)作為CCD攝像機(jī)用所必需的光學(xué)系統(tǒng)使用。所謂的在像側(cè)遠(yuǎn)心的成像光學(xué)系統(tǒng)， 是指射出光瞳位于無(wú)限遠(yuǎn)的光學(xué)系統(tǒng)，是從該光學(xué)系統(tǒng)射出并朝向各像點(diǎn)的主光線平行于光軸的光學(xué)系統(tǒng)。通常，在CCD攝像機(jī)中，隨著相對(duì)于攝像面的光的入射角變大而靈敏度降低，所以為了在整個(gè)攝像面進(jìn)行均勻且高靈敏度的攝像，需要使入射到CCD攝像機(jī)的各像素中的光的主光線垂直于攝像面，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，在像側(cè)遠(yuǎn)心的成像光學(xué)系統(tǒng)是必須的。此外，在像側(cè)遠(yuǎn)心的成像光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)常利用于顯微鏡等(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1、 2)。在專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)的顯微鏡中，通過(guò)配置根據(jù)隨物鏡更換而發(fā)生的射出光瞳位置的變化能夠更換的光學(xué)機(jī)構(gòu)，即使在更換了物鏡的情況下，也能夠?qū)⑾駛?cè)維持為遠(yuǎn)心。此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)的顯微鏡中，通過(guò)使CCD攝像機(jī)的攝像面相對(duì)于光軸稍稍?xún)A斜，即使在使用了激光光源的情況下也不會(huì)在攝像面上生成干涉條紋，能夠得到鮮明的觀察圖像。另外，在CCD攝像機(jī)中，除了高靈敏度化之外，還進(jìn)行高分辨力化的開(kāi)發(fā)，例如實(shí)現(xiàn)了像素尺寸為2 3 μ m、像素?cái)?shù)為500萬(wàn)個(gè)的高精度的CXD攝像機(jī)。并且，通過(guò)將這樣的高精度的CXD攝像機(jī)與顯微鏡組合，開(kāi)發(fā)出了稱(chēng)作虛擬幻燈機(jī)(Virtual Slide)的裝置。 在虛擬幻燈機(jī)中，使用倍率為20倍左右、將像面彎曲及變形抑制得很小的成像光學(xué)系統(tǒng)， 預(yù)先取得將顯微鏡用試片上的標(biāo)本分割為多個(gè)區(qū)域后拍攝的多個(gè)圖像，將取得的各圖像在圖像數(shù)據(jù)上接合之后，通過(guò)電子放大處理即電子縮放將5 100倍程度的任意倍率的圖像顯示在監(jiān)視器上。這樣，即使實(shí)際的顯微鏡和標(biāo)本不在現(xiàn)場(chǎng)，虛擬幻燈機(jī)也能夠?qū)⒏呔鹊臉?biāo)本圖像顯示在監(jiān)視器上，所以能夠作為醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生用的教材使用。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特許第四90871號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2000-235150號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)2004-191252號(hào)公報(bào)非專(zhuān)禾Ij 文獻(xiàn) 1 :David K. Welsh, Seung-Hee Yoo, Andrew C. Liu, Joseph S. Takahashi, and Steve A. Kay, "Bioluminescence Imaging ofIndividual Fibroblasts Reveals Persistent, Independently PhasedCircadian Rhythms of Clock Gene Expression”，Current Biology,2004, Vol. 14，p.2289—2295非專(zhuān)利文 M 2 :N. Takasuka, Μ. R. H. White, C. D. Wood. W. R. Robertson, and J. R. E. Davis, "Dynamic Changes in Prolactin PromoterActivation in Individual Living Lactotrophic Cells", Endocrinology,1998, Vol.139p. 1361-1368但是，將熒光素酶基因作為報(bào)告基因?qū)氲郊?xì)胞中，以熒光素酶活性所產(chǎn)生的來(lái)自細(xì)胞的發(fā)光量作為指標(biāo)來(lái)調(diào)查熒光素酶基因的表達(dá)強(qiáng)度時(shí)，通過(guò)將目的DNA片段連接到熒光素酶基因的上游或下游，能夠調(diào)查該DNA片段對(duì)熒光素酶基因的復(fù)制產(chǎn)生的影響。此外，通過(guò)將認(rèn)為會(huì)給熒光素酶基因的復(fù)制造成影響的復(fù)制因子等基因連接到表達(dá)遺傳媒介上而與熒光素酶基因一起表達(dá)，能夠調(diào)查該基因產(chǎn)物給熒光素酶基因的表達(dá)帶來(lái)的影響。在將熒光素酶基因等報(bào)告基因?qū)氲郊?xì)胞中的方法中，有磷酸鈣法、脂質(zhì)體 (Lipofectin)法及正電子法等，這些方法根據(jù)導(dǎo)入的目的及細(xì)胞的種類(lèi)而分開(kāi)使用。并且， 在熒光素酶活性所產(chǎn)生的來(lái)自細(xì)胞的發(fā)光量的測(cè)量中，在使細(xì)胞溶解液與含有熒光素酶、 ATP及鎂等的基質(zhì)溶液反應(yīng)后，通過(guò)使用了光電倍增管的光度計(jì)將發(fā)光量定量。在該測(cè)量中，在溶解了細(xì)胞之后測(cè)量發(fā)光量，所以能夠?qū)⒛硞€(gè)時(shí)刻的表達(dá)量作為細(xì)胞整體的平均值來(lái)測(cè)量。此外，為了捕捉基因的表達(dá)量的經(jīng)時(shí)變化，需要按時(shí)間序列測(cè)量來(lái)自活細(xì)胞的發(fā)光量。例如，對(duì)培養(yǎng)細(xì)胞的培養(yǎng)器設(shè)計(jì)光度計(jì)的功能，通過(guò)每隔一定時(shí)間測(cè)量從培養(yǎng)中的整個(gè)細(xì)胞集團(tuán)發(fā)出的光量，能夠測(cè)量具有一定周期性的表達(dá)節(jié)奏等。在此情況下，測(cè)量細(xì)胞全體的經(jīng)時(shí)的表達(dá)量的變化。另一方面，在基因的表達(dá)為一過(guò)性的情況下，各個(gè)細(xì)胞中的表達(dá)量產(chǎn)生較大的偏差。例如，即使是HeLa細(xì)胞等已克隆的培養(yǎng)細(xì)胞，通過(guò)細(xì)胞膜表面的受體做出的藥劑響應(yīng)在各個(gè)細(xì)胞中也有偏差。即，存在即使未檢測(cè)出作為細(xì)胞整體的響應(yīng)、但幾個(gè)細(xì)胞在響應(yīng)的情況。在該情況下，測(cè)量各個(gè)細(xì)胞中的表達(dá)量、而不是測(cè)量來(lái)自細(xì)胞整體的表達(dá)量，這是很重要的。但是，為了用顯微鏡等觀察各個(gè)細(xì)胞的發(fā)光，由于來(lái)自活細(xì)胞的發(fā)光量非常弱，所以存在必須使用例如光子計(jì)數(shù)CXD攝像機(jī)、_90°C左右的冷卻CXD攝像機(jī)等高靈敏度CXD攝像機(jī)進(jìn)行30分鐘左右的長(zhǎng)時(shí)間曝光的問(wèn)題(參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的，目的是提供一種微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置，即使是作為發(fā)光色素導(dǎo)入了熒光素酶基因的細(xì)胞那樣的發(fā)出微弱光的標(biāo)本，也能夠利用0°C左右的較高溫的冷卻CCD攝像機(jī)，不進(jìn)行光子計(jì)數(shù)而以較短的曝光時(shí)間拍攝標(biāo)本像。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像單元，具備成像光學(xué)系統(tǒng)，將具有發(fā)出微弱光的點(diǎn)光源的標(biāo)本的標(biāo)本像成像；攝像機(jī)構(gòu)，具有對(duì)入射的光進(jìn)行受光的多個(gè)像素，拍攝對(duì)應(yīng)于上述標(biāo)本像的圖像；而且，上述成像光學(xué)系統(tǒng)在該成像光學(xué)系統(tǒng)的標(biāo)本像側(cè)是遠(yuǎn)心的，并且將來(lái)自上述點(diǎn)光源的微弱光聚光，形成與上述像素大致相同的大小、或者比上述像素小的艾里斑。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像單元是，在上述發(fā)明中，上述成像光學(xué)系統(tǒng)具備 物鏡，在該成像光學(xué)系統(tǒng)的標(biāo)本側(cè)是遠(yuǎn)心的，并且將來(lái)自上述點(diǎn)光源的微弱光變換為平行光束；成像透鏡，將由上述物鏡變換的平行光束聚光，形成上述艾里斑。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像單元是，在上述發(fā)明中，上述物鏡配置成，能夠同焦距和標(biāo)本側(cè)數(shù)值孔徑中的至少一個(gè)與該物鏡不同的更換物鏡進(jìn)行更換。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像單元是，在上述發(fā)明中，上述物鏡具有作為配置該物鏡時(shí)的基準(zhǔn)的物方配置基準(zhǔn)面，并且該物鏡配置成，能夠同從該物方配置基準(zhǔn)面到標(biāo)本側(cè)焦點(diǎn)及射出光瞳的各距離與該物鏡大致相等的上述更換物鏡進(jìn)行更換。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像單元是，在上述發(fā)明中，其特征在于，上述物鏡具備開(kāi)口孔徑可變的可變亮度光闌(AS =ApertureStop)。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像單元是，在上述發(fā)明中，上述成像透鏡配置成，能夠同焦點(diǎn)距離及標(biāo)本像側(cè)數(shù)值孔徑中的至少一個(gè)與該成像透鏡不同的更換成像透鏡進(jìn)行更換。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像單元是，在上述發(fā)明中，上述成像透鏡具有作為配置該成像透鏡時(shí)的基準(zhǔn)的成像配置基準(zhǔn)面，并且該成像透鏡配置成，能夠同從該成像配置基準(zhǔn)面到標(biāo)本像側(cè)焦點(diǎn)及射出光瞳的各距離與該成像透鏡大致相等的上述更換成像透鏡進(jìn)行更換。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像單元是，在上述發(fā)明中，上述成像透鏡具有與上述物鏡的射出光瞳直徑同等或其以上的大小的入射瞳直徑。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像單元是，在上述發(fā)明中，上述攝像機(jī)構(gòu)配置成，能夠同規(guī)定的攝像特性與該攝像機(jī)構(gòu)不同的更換攝像機(jī)構(gòu)進(jìn)行更換。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像單元是，在上述發(fā)明中，上述成像光學(xué)系統(tǒng)的成像倍率為大致2倍以上、大致8倍以下。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像裝置，具備上述的微弱光標(biāo)本攝像單元；標(biāo)本保持機(jī)構(gòu)，保持上述標(biāo)本；照明機(jī)構(gòu)，對(duì)上述標(biāo)本進(jìn)行照明；以及焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使上述成像光學(xué)系統(tǒng)、上述攝像機(jī)構(gòu)及上述標(biāo)本保持機(jī)構(gòu)的至少1個(gè)沿上述微弱光標(biāo)本攝像單元的光軸方向移動(dòng)，進(jìn)行上述微弱光標(biāo)本攝像單元對(duì)于上述標(biāo)本的對(duì)焦；上述成像光學(xué)系統(tǒng)將由上述照明機(jī)構(gòu)照射的照射光、即透射或反射了上述標(biāo)本的照射光進(jìn)行聚光，使上述標(biāo)本的明視場(chǎng)標(biāo)本像成像；上述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行對(duì)焦，使上述明視場(chǎng)標(biāo)本像被鮮明地成像。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像裝置是，具備上述的微弱光標(biāo)本攝像單元；標(biāo)本保持機(jī)構(gòu)，保持上述標(biāo)本；照明機(jī)構(gòu)，對(duì)上述標(biāo)本進(jìn)行照明；以及焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使上述物鏡、上述成像透鏡、上述攝像機(jī)構(gòu)及上述標(biāo)本保持機(jī)構(gòu)的至少1個(gè)沿上述微弱光標(biāo)本攝像單元的光軸方向移動(dòng)，進(jìn)行上述微弱光標(biāo)本攝像單元對(duì)于上述標(biāo)本的對(duì)焦；上述成像光學(xué)系統(tǒng)將由上述照明機(jī)構(gòu)照射的照射光、即透射或反射了上述標(biāo)本的照射光進(jìn)行聚光，使上述標(biāo)本的明視場(chǎng)標(biāo)本像成像；上述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行對(duì)焦，使上述明視場(chǎng)標(biāo)本像被鮮明地成像。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像裝置是，在上述發(fā)明中，具備熒光單元，具有使激勵(lì)上述標(biāo)本的激勵(lì)光有選擇地透射的激勵(lì)光透射濾光器、使從由上述激勵(lì)光激勵(lì)的標(biāo)本發(fā)出的熒光有選擇地透射的熒光透射濾光器、以及反射上述激勵(lì)光而使上述熒光透射的分色鏡，熒光單元在上述物鏡與上述成像透鏡之間可插入脫離地配置；熒光照射機(jī)構(gòu)，具有發(fā)出上述激勵(lì)光的激勵(lì)光源，通過(guò)上述分色鏡反射從該激勵(lì)光源發(fā)出的激勵(lì)光并照射在上述標(biāo)本上；上述成像光學(xué)系統(tǒng)將上述熒光作為上述微弱光進(jìn)行聚光，形成上述艾里斑。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像裝置是，在上述發(fā)明中，具備熒光切換機(jī)構(gòu)，該熒光切換機(jī)構(gòu)保持對(duì)于上述激勵(lì)光及上述熒光的至少一方的光學(xué)特性相互不同的多個(gè)上述熒光單元，有選擇地將該保持的多個(gè)熒光單元中的1個(gè)熒光單元配置到上述物鏡與上述成像透鏡之間。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像裝置是，在上述發(fā)明中，上述熒光照射機(jī)構(gòu)使上述激勵(lì)光成為大致平行光束而照射在上述標(biāo)本上。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像裝置是，在上述發(fā)明中，具備可插入脫離地配置在上述物鏡與上述成像透鏡之間、從上述微弱光中提取規(guī)定波長(zhǎng)區(qū)域的光的波長(zhǎng)提取濾光器。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像裝置是，在上述發(fā)明中，具備濾光器切換機(jī)構(gòu)，該濾光器切換機(jī)構(gòu)保持提取的波長(zhǎng)區(qū)域相互不同的多個(gè)上述波長(zhǎng)提取濾光器，有選擇地將該保持的多個(gè)波長(zhǎng)提取濾光器中的至少1個(gè)波長(zhǎng)提取濾光器配置在上述物鏡與上述成像透鏡之間，其中包括不配置濾光器。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像裝置是，在上述發(fā)明中，具備分色鏡，可插入脫離地配置在上述物鏡與上述成像透鏡之間，使上述微弱光中的規(guī)定的第1波長(zhǎng)區(qū)域的光透射，并且將與該第1波長(zhǎng)區(qū)域不同的第2波長(zhǎng)區(qū)域的光反射；反射側(cè)成像透鏡，將由上述分色鏡反射的上述第2波長(zhǎng)區(qū)域的光聚光；以及反射側(cè)攝像機(jī)構(gòu)，具有多個(gè)像素，對(duì)由上述反射側(cè)成像透鏡聚光的上述第2波長(zhǎng)區(qū)域的光進(jìn)行受光；上述反射側(cè)成像透鏡形成與上述反射側(cè)攝像機(jī)構(gòu)所具有的像素內(nèi)的受光區(qū)域大致內(nèi)切的大小的艾里斑。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像裝置是，在上述發(fā)明中，具備分色鏡切換機(jī)構(gòu)，該分色鏡切換機(jī)構(gòu)保持上述第1波長(zhǎng)區(qū)域及上述第2波長(zhǎng)區(qū)域的至少一個(gè)相互不同的多個(gè)上述分色鏡，有選擇地將該保持的多個(gè)分色鏡中的1個(gè)分色鏡配置在上述物鏡與上述成像透鏡之間。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像裝置是，在上述發(fā)明中，具備透射側(cè)波長(zhǎng)提取濾光器，可插入脫離地配置在上述分色鏡與上述成像透鏡之間，從上述第1波長(zhǎng)區(qū)域的光中提取規(guī)定的第3波長(zhǎng)區(qū)域的光；以及反射側(cè)波長(zhǎng)提取濾光器，可插入脫離地配置在上述分色鏡與上述反射側(cè)成像透鏡之間，從上述第2波長(zhǎng)區(qū)域的光中提取規(guī)定的第4波長(zhǎng)區(qū)域的光。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像裝置是，在上述發(fā)明中，具備反射鏡，可插入脫離地配置在上述物鏡與上述成像透鏡之間，將透射上述標(biāo)本或反射的上述照明光反射；明視場(chǎng)成像透鏡，將由上述反射鏡反射的照射光進(jìn)行聚光，使上述標(biāo)本的明視場(chǎng)像成像；明視場(chǎng)攝像機(jī)構(gòu)，拍攝與由上述明視場(chǎng)成像透鏡成像的明視場(chǎng)像對(duì)應(yīng)的明視場(chǎng)圖像。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像裝置是，在上述發(fā)明中，具備位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)使上述成像光學(xué)系統(tǒng)或上述攝像機(jī)構(gòu)沿與上述微弱光標(biāo)本攝像單元的光軸大致正交的方向移動(dòng)，進(jìn)行上述攝像機(jī)構(gòu)與上述反射側(cè)攝像機(jī)構(gòu)或上述明視場(chǎng)攝像機(jī)構(gòu)的位置對(duì)準(zhǔn)。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像裝置是，在上述發(fā)明中，具備進(jìn)行上述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的對(duì)焦及上述位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位置對(duì)準(zhǔn)中的至少一個(gè)的自動(dòng)控制的調(diào)節(jié)控制機(jī)構(gòu)。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像裝置是，在上述發(fā)明中，上述標(biāo)本保持機(jī)構(gòu)具備 收容機(jī)構(gòu)，將上述標(biāo)本保持在內(nèi)部；環(huán)境調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)上述收容機(jī)構(gòu)內(nèi)部的環(huán)境條件。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像裝置是，在上述發(fā)明中，上述環(huán)境條件是與上述收容機(jī)構(gòu)內(nèi)部的溫度、濕度、氣壓及成分濃度中的至少1個(gè)相對(duì)應(yīng)的條件。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像裝置是，在上述發(fā)明中，該微弱光標(biāo)本攝像裝置配置在遮斷來(lái)自外部的光的遮光機(jī)構(gòu)內(nèi)。此外，本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像裝置是，在上述發(fā)明中，具備將上述攝像機(jī)構(gòu)拍攝的圖像、即與上述明視場(chǎng)標(biāo)本像和通過(guò)上述微弱光形成的上述標(biāo)本像分別對(duì)應(yīng)的圖像重合顯示的顯示機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置，即使是導(dǎo)入了熒光素酶作為發(fā)光色素的細(xì)胞這樣的發(fā)出微弱光的標(biāo)本，也可以通過(guò)0°c左右的比較高溫的冷卻 CCD攝像機(jī)不進(jìn)行光子計(jì)數(shù)而以較短的曝光時(shí)間對(duì)標(biāo)本像進(jìn)行攝像。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示由圖1所示的微弱光標(biāo)本攝像單元形成的艾里斑的圖。圖3-1是表示使艾里斑直徑與像素內(nèi)的受光區(qū)域的大小大致相等時(shí)的艾里斑的光量分布的圖。圖3-2是表示在艾里斑內(nèi)包含4個(gè)像素時(shí)的艾里斑的光量分布的圖。圖3-3是表示在1個(gè)像素的受光區(qū)域包含2個(gè)艾里斑時(shí)的艾里斑的光量分布的圖。圖4是表示成像側(cè)NA與艾里斑直徑的關(guān)系的圖。圖5是說(shuō)明光學(xué)低通濾光器的特性的圖。圖6是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖7-1是表示利用圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置拍攝了標(biāo)本的明視場(chǎng)像的圖像的圖。圖7-2是表示利用圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置將標(biāo)本的自發(fā)光所產(chǎn)生的像曝光1分鐘后拍攝的圖像的圖。圖7-3是表示利用圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置將標(biāo)本的自發(fā)光所產(chǎn)生的像曝光5分鐘后拍攝的圖像的圖。圖7-4是將圖7-1及圖7-3所示的圖像重疊顯示的圖像的圖。圖8-1是說(shuō)明利用圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置制作實(shí)驗(yàn)標(biāo)本的制作方法的圖。圖8-2是說(shuō)明利用圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置制作實(shí)驗(yàn)標(biāo)本的制作方法的圖。圖9-1是表示利用圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置拍攝了標(biāo)本的明視場(chǎng)像的圖像的圖。圖9-2是表示利用圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置將標(biāo)本的自發(fā)光所產(chǎn)生的像曝光1分鐘后拍攝的圖像的圖。圖9-3是將圖9-1及圖9-2所示的圖像重疊放大顯示的圖像的圖。圖10是表示測(cè)量了圖9-3所示圖像中的、從與規(guī)定區(qū)域相對(duì)應(yīng)的標(biāo)本來(lái)的發(fā)光強(qiáng)度的經(jīng)時(shí)變化的結(jié)果的圖。圖11是說(shuō)明利用圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像單元進(jìn)行的標(biāo)本的深度方向上的成像狀態(tài)的圖。圖12是表示相對(duì)于標(biāo)本深度的測(cè)光量變化的圖。圖13-1是表示利用綜合倍率設(shè)為2倍的微弱光標(biāo)本攝像單元拍攝了由微弱光生成的標(biāo)本像的圖像的圖。圖13-2是表示利用綜合倍率設(shè)為4倍的微弱光標(biāo)本攝像單元拍攝了由微弱光生成的標(biāo)本像的圖像的圖。圖13-3是表示利用綜合倍率設(shè)為8倍的微弱光標(biāo)本攝像單元拍攝了由微弱光生成的標(biāo)本像的圖像的圖。
圖14是表示按每個(gè)微弱光標(biāo)本攝像單元的綜合倍率考察了由微弱光生成的標(biāo)本像狀態(tài)的結(jié)果的圖。圖15是表示微弱光標(biāo)本攝像單元中的物鏡、綜合倍率、測(cè)光深度及焦點(diǎn)深度的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。圖16是表示與顯微鏡用物鏡的種類(lèi)相對(duì)應(yīng)的焦距及數(shù)值孔徑的圖。圖17是表示在圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像裝置中附加了反射熒光裝置時(shí)的主要部分結(jié)構(gòu)的圖。圖18是表示在圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像裝置中附加了平行光束照明用的反射熒光照明裝置時(shí)的主要部分結(jié)構(gòu)的圖。圖19是表示由圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像單元成像的DNA芯片與CXD攝像范圍的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。圖20是表示在圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像裝置中附加了濾光單元時(shí)的主要部分結(jié)構(gòu)的圖。圖21是表示多色熒光素酶基因的發(fā)光特性及圖20所示的波長(zhǎng)提取濾光器的透射率特性的圖。圖22是表示在圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像裝置中附加了分光單元時(shí)的主要部分結(jié)構(gòu)的圖。圖23是表示在圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像裝置中附加了反射鏡切換明視場(chǎng)攝像單元時(shí)的主要部分結(jié)構(gòu)的圖。圖M是表示將圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像裝置配置在遮光裝置內(nèi)并從外部進(jìn)行自動(dòng)控制時(shí)的結(jié)構(gòu)的圖。圖25是表示將圖6所示的標(biāo)本1保持在內(nèi)部且環(huán)境條件可改變的收容器結(jié)構(gòu)的圖。圖沈是系統(tǒng)地表示能夠應(yīng)用在圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置中的各部分結(jié)構(gòu)的圖。圖27是表示與能夠應(yīng)用在圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置中的物鏡相對(duì)應(yīng)的成像透鏡和其組合的性能規(guī)格的圖。圖觀是表示在配置了具有縮小倍率的透鏡的像側(cè)遠(yuǎn)心的成像光學(xué)系統(tǒng)的一例的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明涉及的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置的優(yōu)選實(shí)施方式。另外，本發(fā)明并不受該實(shí)施方式限制。此外，在附圖的記載中，對(duì)于相同部分賦予相同的附圖標(biāo)記。(第一實(shí)施方式)首先，對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖1所示，該第一實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元具備沿光軸OAl配置且發(fā)出微弱光的作為觀察對(duì)象的標(biāo)本1、作為成像光學(xué)系統(tǒng)的攝像鏡頭2、將紅外光遮光的紅外光截止濾光器4及作為攝像機(jī)構(gòu)的固體攝像元件即(XD3。攝像鏡頭2用數(shù)值孔徑NA。捕捉從在標(biāo)本1上處于規(guī)定視場(chǎng)內(nèi)的各點(diǎn)光源來(lái)的光， 將標(biāo)本1的像以數(shù)值孔徑NAi遠(yuǎn)心地成像在垂直于光軸OAl的(XD3的攝像面3a上。攝像鏡頭2例如將來(lái)自標(biāo)本1上的點(diǎn)光源ao、bo的光聚光，分別成像于攝像面3a上的像點(diǎn)ai、 bi。此時(shí)，成像在像點(diǎn)bi上的光的主光線CRl在攝像鏡頭2的作用下同光軸OAl平行，垂直地入射攝像面3a。同樣，在像點(diǎn)bi以外的攝像面3a上的各點(diǎn)上成像的光的主光線，也在攝像鏡頭2的作用下平行于光軸0A1，垂直地入射攝像面3a。另外，所謂的攝像鏡頭2作用下的遠(yuǎn)心成像，并不限于各主光線相對(duì)于光軸OAl嚴(yán)密平行的情況，也包括大致成為平行的情況。此外，攝像鏡頭2校正由紅外光截止濾光器4產(chǎn)生的球面像差、像散等。另外，數(shù)值孔徑NA。優(yōu)選為約0. 7以上，但并不需要限定解釋為0. 7以上，例如也可以使用0. 6。(XD3是高靈敏度的黑白(XD，由0°C左右的比較高溫的冷卻CXD實(shí)現(xiàn)。(XD3與紅外光截止濾光器4 一起被一體地保持在攝像機(jī)殼體5的內(nèi)部。攝像機(jī)殼體5具有對(duì)應(yīng)于 C-安裝規(guī)格的安裝螺釘如，保持著(XD3，將攝像面3a配設(shè)在距離端面fe的空氣換算長(zhǎng)度即鏡后距離為17. 3mm的位置上。這里，對(duì)攝像鏡頭2將標(biāo)本1上的點(diǎn)光源成像在攝像面3a上的條件進(jìn)行說(shuō)明。一般，通過(guò)透鏡系統(tǒng)成像的點(diǎn)光源的像，在單色光源的情況下形成明暗的輪帶狀的條紋圖形， 處于條紋圖形中心部的最亮的圓盤(pán)部稱(chēng)作艾里斑(airy disk)。攝像鏡頭2用數(shù)值孔徑ΝΑ。 捕捉來(lái)自標(biāo)本1上的點(diǎn)光源的光，例如圖2所示，在位于攝像面3a上的像素3Pn內(nèi)的受光區(qū)域形成大致內(nèi)切的大小的艾里斑AD，在像點(diǎn)ai上成像點(diǎn)光源ao的像。即，攝像鏡頭2形成點(diǎn)光源ao的像，使得艾里斑AD的直徑和像素3Pn內(nèi)的受光區(qū)域的大小大致相等。艾里斑AD內(nèi)的光量分布如圖3-1所示，由光量分布曲線ADl表示。成像在像點(diǎn)ai上的光量的約90%集中在艾里斑AD內(nèi)，該艾里斑AD內(nèi)的光都由像素3Pn受光。另外，為了避免復(fù)雜， 在圖2及圖3-1中，用相同的大小表示各像素與各像素內(nèi)的受光區(qū)域。接著，表示艾里斑直徑與數(shù)值孔徑等的關(guān)系式。一般，設(shè)成像的光的波長(zhǎng)為λ時(shí)， 用數(shù)值孔徑NAi成像而形成的艾里斑直徑Φφ可以用下式(1)表示。Φ Cli = 1. 22 · λ /NAi ......(1)在波長(zhǎng)λ =0.6μπι的情況下，由式(1)得到的艾里斑直徑Φ Cli與數(shù)值孔徑NAi 的關(guān)系如圖4所示。在此，由于攝像鏡頭2的倍率Mg用數(shù)值孔徑NA。、NAi由下式⑵表示，所以將式 ⑴變換為式⑶。Mg = NAtZNAi......(2)Φ Cli = 1. 22 · λ · Mg/NA0 ......(3)此外，由于攝像鏡頭2的標(biāo)本1上的分辨力ε基于雷利的分辨力基準(zhǔn)用下式(4) 表示，所以將式⑶變換為式(5)。ε = 0. 61 · λ /ΝΑ。......(4)Φ Cli = 2 · ε .Mg......(5)另一方面，攝像鏡頭2的攝像面3a上的分辨力L基于雷利的分辨力基準(zhǔn)而用下式 (6)表示。L = 0. 61 · λ /NAi ......(6)
利用式(2)及式(4)將式(6)變換為下式(7)。L= ε .Mg ......(7)進(jìn)而，利用式(5)將式(7)變換為式⑶。L= (1/2)· Φ Cli ......(8)一般，在通過(guò)CXD等攝像元件進(jìn)行攝像的情況下，為了不產(chǎn)生莫爾條紋而得到鮮明的圖像，根據(jù)取樣定理，在對(duì)應(yīng)于分辨力L的大小中至少需要兩個(gè)像素?；谠摋l件，設(shè) (XD3的各像素的大小為h、分辨力L = 2h，并代入到式(8)，則得到下式(9)。Φ Cli = 4 · h ......(9)由該式(9)可知，為了利用(XD3不產(chǎn)生莫爾條紋而得到鮮明的圖像，在艾里斑內(nèi)至少需要放入4個(gè)像素。但是，發(fā)出微弱光的標(biāo)本1例如是將熒光素酶基因作為發(fā)光色素導(dǎo)入的細(xì)胞，可考慮成點(diǎn)光源的程度較小發(fā)光源在黑暗的背景中星點(diǎn)分布，所以不需要考慮莫爾條紋的影響。因而，在該第一實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元中，不需要考慮式(9)所示的條件，如圖2及圖3-1所示，使艾里斑直徑與1個(gè)像素內(nèi)的受光區(qū)域的大小大致相等，降低了受光量的損失并提高CCD的S/N比，能夠高靈敏度地接收集中在艾里斑內(nèi)的來(lái)自點(diǎn)光源的微弱光。在滿足式(9)所示的條件的情況下，例如圖3-2所示，艾里斑直徑為的光量分布曲線AD2跨越5個(gè)像素3ρη_2 像素3pm。由此，將攝像鏡頭2會(huì)聚的光在攝像面3a 上用艾里斑內(nèi)的21個(gè)像素(5X5像素中的除了不受光的4角以外的像素)分開(kāi)受光。在此情況下，在各像素中產(chǎn)生一定的噪聲(暗電流)，來(lái)自攝像鏡頭2的光與暗電流的比即S/ N比，同使來(lái)自攝像鏡頭2的光集中在1個(gè)像素上的情況相比出現(xiàn)較大差別。在微弱光的測(cè)光中，提高S/N比就是制作明亮的圖像。暗電流是在CXD的受光部對(duì)于紅外光為高靈敏度、且驅(qū)動(dòng)CXD時(shí)，由于CXD自身接收因C⑶及C⑶驅(qū)動(dòng)電路的溫度上升而產(chǎn)生的紅外光而產(chǎn)生的電流。該暗電流能夠通過(guò)冷卻CXD來(lái)降低，一般，在室溫附近，使CXD的溫度每降低8°C就減少1/2。近年來(lái)，開(kāi)發(fā)出了冷卻到_140°C來(lái)顯著抑制紅外光及暗電流的產(chǎn)生的非常高靈敏度的CCD，但無(wú)法得到能夠以短時(shí)間鮮明地觀察熒光素酶基因等的微弱的發(fā)光色素的足夠的S/N比。相對(duì)于此，在該第一實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元中，通過(guò)使艾里斑直徑與1 個(gè)像素內(nèi)的受光區(qū)域的大小大致相等，增大1個(gè)像素的受光量及起動(dòng)電流，提高了 S/N比， 能夠高靈敏度地拍攝標(biāo)本1上的點(diǎn)光源。因此，對(duì)于熒光素酶基因等的微弱的發(fā)光色素，也能夠通過(guò)0°C左右的比較高溫的冷卻CCD不進(jìn)行光子計(jì)數(shù)就得到能夠以幾分鐘程度的較短曝光時(shí)間進(jìn)行攝像的足夠的靈敏度。另一方面，例如圖3-3所示，還可以使1個(gè)像素的受光區(qū)域中包含多個(gè)艾里斑，能夠進(jìn)一步增大每個(gè)像素的受光量及起動(dòng)電流。但是，在此情況下，不能識(shí)別對(duì)應(yīng)于各光量分布曲線AD3a、AD!3b的艾里斑。但是，本發(fā)明的本微弱光標(biāo)本攝像單元的目的不是例如將每個(gè)發(fā)光色素分離來(lái)測(cè)光，而是，在作為標(biāo)本1的細(xì)胞內(nèi)遠(yuǎn)比攝像鏡頭2的極限分辨力更大的密度接觸而無(wú)數(shù)分布的發(fā)光中的發(fā)光色素集團(tuán)不論處于細(xì)胞的哪個(gè)位置，只要大致都能夠觀察，就能夠充分地達(dá)到目的。極端地講，只要知道發(fā)光中的細(xì)胞的形狀(存在)，能夠測(cè)量該細(xì)胞的發(fā)光總量就可以。由此，對(duì)于艾里斑的CCD3的像素大小的規(guī)定是用于提高S/N的措施，而且是用于得到后述的測(cè)光深度的參數(shù)。
另外，如圖3-3所示，為了在1個(gè)像素的受光區(qū)域的寬度內(nèi)包含相鄰接的兩個(gè)艾里斑，由式( 可知，同艾里斑直徑與1個(gè)像素內(nèi)的受光區(qū)域大小相等的情況相比，使攝像鏡頭2的倍率Mg的大小成為1/2倍即可。如以上說(shuō)明，在該第一實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元中，利用在標(biāo)本側(cè)具有高 NA的攝像鏡頭2將來(lái)自標(biāo)本1上的各點(diǎn)光源的光遠(yuǎn)心地成像在(XD3上，形成與像素內(nèi)的受光區(qū)域大致內(nèi)切的大小的艾里斑，所以在像素內(nèi)使來(lái)自點(diǎn)光源的微弱光大致集中而能夠高靈敏度地受光，并且提高了 S/N比。由此，對(duì)于例如將熒光素酶基因作為發(fā)光色素導(dǎo)入的細(xì)胞那樣的發(fā)出微弱光的標(biāo)本1，也能夠利用0°C左右的比較高溫的冷卻CCD，不進(jìn)行光子計(jì)數(shù)，就能夠以幾分鐘左右的較短的曝光時(shí)間拍攝標(biāo)本像。另外，(XD3使用黑白CXD的理由是，在例如單板式的彩色CXD的情況下，由于在1 個(gè)像素中設(shè)有具有R、G、B的三原色的濾色器的受光區(qū)域，所以會(huì)發(fā)生受光量的損失和分辨力的降低。此外，在使用普通C⑶的情況，為了不產(chǎn)生莫爾條紋而在攝像面之前設(shè)置光學(xué)的低通濾光器，但在該第一實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元中不具備低通濾光器。這是因?yàn)椋?光學(xué)的低通濾光器例如圖5所示那樣由水晶濾光器LPF實(shí)現(xiàn)，從光軸OA分支出光軸OA’，生成從像IMo兩分割的像IMil、IMi2，所以會(huì)發(fā)生受光量的損失和分辨力的降低。此外，還有一個(gè)原因是，在該第一實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元中，如上所述地不需要考慮莫爾條紋的影響。(第二實(shí)施方式)接著，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在上述的第一實(shí)施方式中，通過(guò)一體的有限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)即攝像鏡頭2將標(biāo)本1的像成像在攝像面3a上，但在該第二實(shí)施方式中， 通過(guò)由物鏡與成像透鏡構(gòu)成的無(wú)限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)將標(biāo)本1的像成像。圖6是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖6所示，該第二實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元具備沿著光軸0A2 配置的作為成像光學(xué)系統(tǒng)的物鏡6及成像透鏡7、紅外光截止濾光器4、和(XD3。這里，對(duì)于與第一實(shí)施方式相同的構(gòu)成部分賦予相同的附圖標(biāo)記。物鏡6通過(guò)斂縫等被保持在鏡筒6a中，鏡筒6a通過(guò)螺釘嵌合安裝在鏡筒9的端面9a上，成像透鏡7通過(guò)斂縫等被保持在鏡筒7a中，鏡筒7a通過(guò)螺釘嵌合安裝在鏡筒9 的端面9a上。此外，具備(XD3、紅外光截止濾光器4及攝像機(jī)殼體5的攝像機(jī)Cl，通過(guò)螺釘嵌合安裝在連接鏡筒10的端面IOa上，連接鏡筒10通過(guò)螺釘嵌合安裝在鏡筒9的端面 9a上。這些鏡筒6a、鏡筒7a、連接鏡筒10及攝像機(jī)Cl分別可拆裝地安裝。另外，攝像機(jī) Cl對(duì)應(yīng)于C-安裝規(guī)格，(XD3的攝像面3a沿著光軸0A2配設(shè)在距端面IOa為17. 53mm的位置。此外，該第二實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像裝置具備保持微弱光標(biāo)本攝像單元的鏡筒9、沿著滑動(dòng)面Ila可移動(dòng)地保持鏡筒9的主體架臺(tái)11、保持主體架臺(tái)11的基座架臺(tái)12、 保持標(biāo)本1的試料臺(tái)、對(duì)照明標(biāo)本1的照明光進(jìn)行導(dǎo)光的作為照明機(jī)構(gòu)的照明光纖15、以及保持照明光纖15的照明架臺(tái)14。照明架臺(tái)14保持在試料臺(tái)13上，試料臺(tái)13保持在主體架臺(tái)11上。鏡筒9根據(jù)操作撥盤(pán)lib的旋轉(zhuǎn)操作而沿著大致平行于光軸0A2的滑動(dòng)面Ila在圖中上下方向上進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，由此進(jìn)行物鏡6對(duì)標(biāo)本1的對(duì)焦。此外，照明光纖15對(duì)從未圖示的白色光源等光源發(fā)出的照明光進(jìn)行導(dǎo)光，對(duì)標(biāo)本1進(jìn)行作為透射照明的明視場(chǎng)照明。另外，照明光纖15根據(jù)標(biāo)本的不同也可以進(jìn)行從光軸傾斜的角度的偏斜照明。這里，說(shuō)明由物鏡6及成像透鏡7構(gòu)成的成像光學(xué)系統(tǒng)。物鏡6是被校正為無(wú)限遠(yuǎn)的透鏡系統(tǒng)，用數(shù)值孔徑NA。遠(yuǎn)心地捕捉從對(duì)焦在該物鏡6的前側(cè)焦點(diǎn)位置上的標(biāo)本1上的各點(diǎn)光源發(fā)出的光，分別成為平行光束而射出。從物鏡6射出的各平行光束聚光在配設(shè)于物鏡6的后側(cè)焦點(diǎn)位置上的亮度光闌8上而形成射出光瞳。成像透鏡7配置成其前側(cè)焦點(diǎn)位置與亮度光闌8上的射出光瞳位置一致，將通過(guò)了亮度光闌8的各平行光束聚光，用數(shù)值孔徑NAi將標(biāo)本1的像遠(yuǎn)心地成像在垂直于光軸 0A2的(XD3的觀察面3a上。此時(shí)，成像透鏡7校正由紅外光截止濾光器4產(chǎn)生的球面像差、像散等并形成標(biāo)本1的像。物鏡6及成像透鏡7例如圖6所示，將來(lái)自標(biāo)本1上的點(diǎn)光源ao、bo的光聚光，分別成像在攝像面3a上的像點(diǎn)ai、bi上。此時(shí)，成像在像點(diǎn)bi上的光的主光線CR2在成像透鏡7的作用下平行于光軸0A2，垂直地入射攝像面3a。同樣，成像在像點(diǎn)bi以外的攝像面3a上的各點(diǎn)上的光的主光線，也在成像透鏡7的作用下平行于光軸0A2，垂直地入射攝像面3a。另外，通過(guò)物鏡6及成像透鏡7進(jìn)行的遠(yuǎn)心成像并不限定于各主光線相對(duì)于光軸 0A2嚴(yán)格平行的情況，也包括大致平行的情況。此外，成像透鏡7與第一實(shí)施方式的攝像鏡頭2同樣，形成與位于攝像面3a上的像素內(nèi)的受光區(qū)域內(nèi)切的大小的艾里斑。即，成像透鏡7將標(biāo)本1上的點(diǎn)光源的像成像在攝像面3a上，使得艾里斑直徑與像素內(nèi)的受光區(qū)域的大小大致相等。由此，在該第二實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元中，也增大1個(gè)像素的受光量及起動(dòng)電流，并提高S/N比，能夠高靈敏度地拍攝標(biāo)本1上的各點(diǎn)光源。另外，物鏡6的數(shù)值孔徑NA。優(yōu)選為約0. 7以上，但并不需要限定解釋為0. 7以上， 例如也可以設(shè)為0. 6。此外，成像透鏡7的數(shù)值孔徑NAi優(yōu)選為0. 1 0. 3左右，在此情況下，如果設(shè)波長(zhǎng)λ = 0.6 μ m，則如圖4所示，形成的艾里斑直徑為7.3 2. 4μπι程度。這里，成像透鏡7可以具有與物鏡6的射出光瞳直徑同等以上的大小的入射瞳直徑。此外，亮度光闌8通過(guò)未圖示的安裝部件安裝在鏡筒6a或鏡筒9上。這里，將亮度光闌8做成了開(kāi)口孔徑固定的固定光闌，但也可以做成開(kāi)口孔徑可變的可變光闌，來(lái)變更數(shù)值孔徑NA。、NAi。另外，亮度光闌8也可以包含在物鏡6的內(nèi)部。再者，對(duì)于由物鏡6和成像透鏡7構(gòu)成的成像光學(xué)系統(tǒng)，如果設(shè)倍率為Mg、標(biāo)本1 上的分辨力為ε、攝像面3a上的分辨力為L(zhǎng)、形成在攝像面3a上的艾里斑直徑為Ctdi，則與攝像鏡頭2同樣能夠適用式(1) (9)。此外，物鏡6通過(guò)鏡筒6a可拆裝地安裝在鏡筒9上，根據(jù)標(biāo)本1的觀察條件等，能夠更換為焦距及數(shù)值孔徑NAi的至少一個(gè)不同的更換用物鏡。在更換用物鏡中，為了與物鏡 6相互成為同焦點(diǎn)，使得與從作為物鏡6的配置基準(zhǔn)面的對(duì)接面6b到前側(cè)焦點(diǎn)位置的距離 Li、和從對(duì)接面6b到射出光瞳位置的距離L2相對(duì)應(yīng)的距離，分別與物鏡6大致相等。同樣，成像透鏡7通過(guò)鏡筒7a可拆裝地安裝在鏡筒9上，根據(jù)向攝像面3a上的成像條件等，能夠更換為焦距及數(shù)值孔徑NA。的至少一個(gè)不同的更換用成像透鏡。在更換用成像透鏡中，為了在安裝到鏡筒9上的情況下后側(cè)焦點(diǎn)位置與攝像面3a—致，使得與從作為成像透鏡7的配置基準(zhǔn)面的對(duì)接面7b到射出光瞳位置的距離L3、和從對(duì)接面7b到后側(cè)焦點(diǎn)位置的距離L4相對(duì)應(yīng)的距離，分別與成像透鏡7大致相等。再者，從鏡筒7a的端面7d到攝像面3a的距離L5設(shè)為17. 53mm以上，使得對(duì)應(yīng)于 C-安裝規(guī)格的攝像機(jī)Cl能夠容易地更換。即使在成像透鏡7被更換為更換用成像透鏡的情況下，該距離L5也被保持為大致固定。此外，物鏡6及成像透鏡7分別安裝在鏡筒9上時(shí)的鏡筒6a的端面6c與鏡筒7a 的端面7c之間的距離L6優(yōu)選設(shè)為約20mm以上，以便能夠在其間配置各種光學(xué)元件。此夕卜， 為了防止從標(biāo)本1到攝像面3a的距離LO變得過(guò)大而導(dǎo)致成像透鏡7變大、價(jià)格提高、且對(duì)配置帶來(lái)妨礙，優(yōu)選設(shè)為約70mm以下。即使在將物鏡6及成像透鏡7分別更換為更換用物鏡及更換用成像透鏡的情況下，該距離L6也大致保持為固定。另外，在不需要將光學(xué)元件配置在其間的情況下，距離L6也可以設(shè)為20mm以下。這樣，在該第二實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置中，不僅能夠?qū)?biāo)本1上的點(diǎn)光源的像成像在攝像面3a上，使得艾里斑直徑與像素內(nèi)的受光區(qū)域的大小大致相等，并且能夠高靈敏度地拍攝，而且通過(guò)由物鏡6與成像透鏡7構(gòu)成的無(wú)限遠(yuǎn)校正系統(tǒng)的成像光學(xué)系統(tǒng)將標(biāo)本1的像遠(yuǎn)心地成像在攝像面3a上，所以物鏡6及成像透鏡7 的至少一個(gè)能夠容易地更換，能夠容易地變更數(shù)值孔徑NA。、NAi、艾里斑直徑φφ、倍率&等的成像條件。此外，由于能夠通過(guò)照明光纖15對(duì)標(biāo)本1進(jìn)行透射照明，所以能夠觀察標(biāo)本 1的明視場(chǎng)像。另外，在圖6所示的微弱光標(biāo)本攝像裝置中，將鏡筒9沿著滑動(dòng)面Ila進(jìn)行位置調(diào)節(jié)而執(zhí)行對(duì)標(biāo)本1的對(duì)焦，但由于由物鏡6及成像透鏡7構(gòu)成的成像光學(xué)系統(tǒng)是無(wú)限遠(yuǎn)校正系統(tǒng)，即使物鏡6在光軸0A2方向上稍稍前進(jìn)后退也不會(huì)發(fā)生成像性能的劣化，所以也可以對(duì)物鏡6進(jìn)行位置調(diào)節(jié)來(lái)進(jìn)行對(duì)標(biāo)本1的對(duì)焦。接著，將由該第二實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置實(shí)際拍攝的圖像示于圖7-1 圖7-4。圖7-1 圖7-4所示圖像是將熒光素酶基因 "pGL3-controlvector( 口乂辦公司制)，，導(dǎo)入到來(lái)自人體的Hela細(xì)胞中，培養(yǎng)1天后，用漢克斯平衡鹽類(lèi)溶液進(jìn)行清洗，置換為含有ImM的熒光素酶的漢克斯鹽類(lèi)溶液，對(duì)這樣制作的標(biāo)本進(jìn)行攝像的圖像。作為物鏡6及成像透鏡7使用的透鏡分別是規(guī)格為“0il，40倍，NAl. 0”以及“5倍， ΝΑΟ. 13”的市場(chǎng)銷(xiāo)售的顯微鏡用物鏡，與成像光學(xué)系統(tǒng)的倍率Mg對(duì)應(yīng)的綜合倍率是8倍。作為攝像機(jī)Cl使用的攝像機(jī)是0°C冷卻的天體觀測(cè)用冷卻CCD攝像機(jī)(SBIG公司制)，作為 (XD3的CXD元件是2/3英寸型、像素?cái)?shù)765 X 510、像素尺寸9 μ m。圖7-1是拍攝了標(biāo)本的明視場(chǎng)像的圖像，圖7-2及圖7-3是拍攝了標(biāo)本的自己發(fā)光所形成的像的圖像，是分別曝光1分鐘及5分鐘后拍攝的圖像。圖7-4是使圖7-1及圖 7-3所示的兩個(gè)圖像重疊顯示的圖像。如圖7-2所示，根據(jù)該第二實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置，即使是0°C冷卻的比較高溫的冷卻CCD，也能夠不進(jìn)行光子計(jì)數(shù)，以1分鐘的較短的曝光時(shí)間拍攝熒光素酶基因發(fā)出的微弱光。此外，如圖7-3所示，通過(guò)曝光時(shí)間設(shè)為5分鐘，能夠拍攝發(fā)出更微弱的光的熒光素酶基因。再者，如圖7-1所示，能夠拍攝標(biāo)本的明視場(chǎng)像， 并且如圖7-4所示，通過(guò)將明視場(chǎng)像與自己發(fā)光的像重疊，能夠觀測(cè)發(fā)光的熒光素酶基因在標(biāo)本內(nèi)的位置，并且能夠確定包含有發(fā)光的熒光素酶基因的細(xì)胞。另外，在非專(zhuān)利文獻(xiàn)1 中，如該文獻(xiàn)中的圖2所示，以馬賽克狀拍攝標(biāo)本，要確定發(fā)光的細(xì)胞是非常困難的。進(jìn)一步，作為利用該第二實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的另一例，說(shuō)明單一細(xì)胞中的隨時(shí)間進(jìn)行的報(bào)告基因分析的例子。在該報(bào)告基因分析中，首先，使在恒常地表達(dá)四環(huán)素阻遏蛋白(TetR)的遺傳媒介 "pcDNA6/TR( 4 > 卜α ^ - >公司制)，，、和具有四環(huán)素操作子(Tet02)的表達(dá)遺傳媒介 "pcDNA4/T0( 4 > ii卜π夕工 > 公司制)”上連接了熒光素酶基因的質(zhì)粒，在HeLa細(xì)胞中一起表達(dá)而制作標(biāo)本。在該狀態(tài)下，如圖8-1所示，由于TetR同型二聚體結(jié)合在Tet02區(qū)域，所以熒光素酶基因的復(fù)制被抑制。接著，如圖2所示，通過(guò)在培養(yǎng)液中添加四環(huán)素而結(jié)合在1TetR同型二聚體上，使TetR同型二聚體的立體構(gòu)造變化，使TetR同型二聚體從I~et02 分離，誘導(dǎo)熒光素酶基因的復(fù)制。另外，培養(yǎng)液是含有IOmM的HEPES的D-MEM培養(yǎng)基，含有 ImM的熒光素酶。作為物鏡6及成像透鏡7使用的透鏡分別是規(guī)格為“Oil，20倍，ΝΑΟ. 8”以及“5 倍，ΝΑΟ. 13”的市場(chǎng)銷(xiāo)售的顯微鏡用物鏡，對(duì)應(yīng)于倍率Mg的綜合倍率是4倍(物鏡的執(zhí)行 NA0 = 0. 52)。作為攝像機(jī)Cl使用的攝像機(jī)是5°C冷卻的顯微鏡用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)“DP30BW(奧林巴斯公司制)”，作為(XD3的CXD元件是2/3英寸型、像素?cái)?shù)1360 X 1024、像素尺寸6 μ m。圖9-1是拍攝了添加四環(huán)素前的標(biāo)本的明視場(chǎng)像的圖像。圖9-2是將添加四環(huán)素9小時(shí)后的標(biāo)本的自發(fā)光所產(chǎn)生的圖像曝光1分鐘并拍攝的圖像。圖9-3是將圖9-1及圖9-2所示的兩個(gè)圖像重疊的圖像，是將一部分放大顯示的圖像。另外，這些觀察是在室溫 (25°C)下進(jìn)行的。在標(biāo)本被載置在培養(yǎng)器內(nèi)的情況下，或者在攝像單元或攝像裝置的一部分或全部也被收納在培養(yǎng)器內(nèi)的情況下，能夠在37°C的環(huán)境下觀察。如圖9-2所示，根據(jù)該第二實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置，通過(guò)5°C冷卻的冷卻CCD，不進(jìn)行光子計(jì)數(shù)，就能夠以1分鐘的較短曝光時(shí)間拍攝熒光素酶基因所發(fā)出的微弱光。此外，如圖9-3所示，通過(guò)將明視場(chǎng)像和自發(fā)光所產(chǎn)生的像重疊， 能夠以鮮明的圖像觀測(cè)發(fā)光的熒光素酶基因的位置，并且能夠容易地確定包含有該熒光素酶基因的細(xì)胞。由此，能夠測(cè)量每個(gè)細(xì)胞的發(fā)光量的經(jīng)時(shí)變化。圖10是表示對(duì)圖9-3所示的區(qū)域R0I-1、R0I-2測(cè)量了熒光素酶基因的發(fā)光強(qiáng)度的經(jīng)時(shí)變化的結(jié)果的圖。圖10表示從添加四環(huán)素的2小時(shí)后開(kāi)始捕捉發(fā)光，在6 7小時(shí)后達(dá)到穩(wěn)定水平的情況。這樣，根據(jù)該第二實(shí)施方式的微弱光標(biāo)本攝像單元及微弱光標(biāo)本攝像裝置，能夠確定發(fā)光的熒光素酶基因的位置并按時(shí)序追蹤，測(cè)量發(fā)光現(xiàn)象的經(jīng)時(shí)變化。接著，對(duì)由物鏡6與成像透鏡7構(gòu)成的成像光學(xué)系統(tǒng)的成像倍率與像的亮度之間關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。在原理上，成像光學(xué)系統(tǒng)中的物鏡6的聚光能力與標(biāo)本1側(cè)的數(shù)值孔徑NA。 的平方成正比。由于該光量用于成像，所以與成像有關(guān)的總光量LQ忽略成像光學(xué)系統(tǒng)的透射率等，用下式(10)表示。LQ NA02......(10)S卩，物鏡6的聚光量與NA。2成正比，NA。越大則越亮。另一方面，如果成像光學(xué)系統(tǒng)以倍率Mg使標(biāo)本1的標(biāo)本像成像，則標(biāo)本像的大小成為標(biāo)本1的Mg倍，標(biāo)本像的單位面積的亮度與(1/Mg2)成正比。由此，在標(biāo)本1內(nèi)的作為點(diǎn)光源的發(fā)光體的分布一樣時(shí)，標(biāo)本像的單位面積的光量A由下式(11)表示。
Q0 oc (i/Mg2)...... (11)由此，攝像面3a上的一像素的受光量A使用像素的一邊的長(zhǎng)度d、面積A表示，但由于面積A與d2成正比，所以用下式(12)表示。Qa oc d2 . (1/Mg2)...... (12)即，該像素的受光量與d2成正比，與Mg2成反比。此外，一般的光學(xué)系統(tǒng)具有稱(chēng)作焦點(diǎn)深度的概念。該概念指的是，從物鏡的焦點(diǎn)位置沿光軸方向離開(kāi)的物點(diǎn)，在像面上作為物體像同處于焦點(diǎn)上的物點(diǎn)大致同樣地成像，但這也是指能夠拾取來(lái)自離開(kāi)焦點(diǎn)位置的發(fā)光點(diǎn)的光。所以，為了使說(shuō)明變得容易理解，設(shè)標(biāo)本1的發(fā)光色素在厚度方向上也均勻地分布，研究在成像光學(xué)系統(tǒng)的像面上設(shè)置直徑Φ(1 的小孔PH進(jìn)行測(cè)光時(shí)的光量。如圖11所示，在本第二實(shí)施方式的成像光學(xué)系統(tǒng)中，使處于物鏡6的焦點(diǎn)位置的點(diǎn)光源成像在像面IM上。從物鏡6的焦點(diǎn)位置向遠(yuǎn)方離開(kāi)距離L。的點(diǎn)光源oc，成像在從像面IM向成像透鏡7側(cè)離開(kāi)距離Li的像點(diǎn)oci上。該成像光學(xué)系統(tǒng)的縱向倍率使用倍率皿8用< 表示，所以距離LiH用距離L°由下式(13)表示。Li = L0 · Mg2……(13)此外，成像透鏡7的射出側(cè)的數(shù)值孔徑NAi較微小，像點(diǎn)oci與像點(diǎn)ai的位置只稍微變化，所以數(shù)值孔徑NA”距離Li及小孔直徑(K具有由下式(14)表示的關(guān)系。
權(quán)利要求
1.一種微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于，包括微弱光標(biāo)本攝像單元，具備成像光學(xué)系統(tǒng)，將具有發(fā)出微弱光的點(diǎn)光源的標(biāo)本成像為標(biāo)本像；以及攝像機(jī)構(gòu)，具有對(duì)入射的光進(jìn)行受光的多個(gè)像素，拍攝對(duì)應(yīng)于上述標(biāo)本像的圖像；而且，上述成像光學(xué)系統(tǒng)在該成像光學(xué)系統(tǒng)的標(biāo)本像側(cè)是遠(yuǎn)心的，并且將來(lái)自上述點(diǎn)光源的微弱光聚光，形成與上述像素大致相同的大小、或者比上述像素小的艾里斑； 標(biāo)本保持機(jī)構(gòu)，保持上述標(biāo)本； 照明機(jī)構(gòu)，對(duì)上述標(biāo)本進(jìn)行照明；焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使上述成像光學(xué)系統(tǒng)、上述攝像機(jī)構(gòu)及上述標(biāo)本保持機(jī)構(gòu)的至少1個(gè)沿上述微弱光標(biāo)本攝像單元的光軸方向移動(dòng)，進(jìn)行上述微弱光標(biāo)本攝像單元對(duì)于上述標(biāo)本的對(duì)焦；以及顯示機(jī)構(gòu)；上述成像光學(xué)系統(tǒng)將由上述照明機(jī)構(gòu)照射并透射了上述標(biāo)本的照射光進(jìn)行聚光或?qū)⒂缮鲜稣彰鳈C(jī)構(gòu)照射并被上述標(biāo)本反射的照射光進(jìn)行聚光，使上述標(biāo)本的明視場(chǎng)成像為明視場(chǎng)標(biāo)本像；上述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行上述微弱光標(biāo)本攝像單元對(duì)于上述標(biāo)本的對(duì)焦，使上述明視場(chǎng)被鮮明地成像為明視場(chǎng)標(biāo)本像；上述顯示機(jī)構(gòu)將上述攝像機(jī)構(gòu)拍攝的、與上述明視場(chǎng)標(biāo)本像和通過(guò)上述微弱光形成的上述標(biāo)本像分別對(duì)應(yīng)的圖像重合顯示； 上述攝像機(jī)構(gòu)是0°c左右的冷卻CXD。
2.如權(quán)利要求1所述的微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于， 上述標(biāo)本保持機(jī)構(gòu)具備收容機(jī)構(gòu)，將上述標(biāo)本保持在內(nèi)部；環(huán)境調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)上述收容機(jī)構(gòu)內(nèi)部的環(huán)境條件。
3.如權(quán)利要求2所述的微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于，上述環(huán)境條件是與上述收容機(jī)構(gòu)內(nèi)部的溫度、濕度、氣壓及成分濃度中的至少1個(gè)相對(duì)應(yīng)的條件。
4.如權(quán)利要求1所述的微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于，該微弱光標(biāo)本攝像裝置配置在遮斷來(lái)自外部的光的遮光機(jī)構(gòu)內(nèi)。
5.一種微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于，包括微弱光標(biāo)本攝像單元，具備成像光學(xué)系統(tǒng)，將具有發(fā)出微弱光的點(diǎn)光源的標(biāo)本成像為標(biāo)本像；以及攝像機(jī)構(gòu)，具有對(duì)入射的光進(jìn)行受光的多個(gè)像素，拍攝對(duì)應(yīng)于上述標(biāo)本像的圖像；而且，上述成像光學(xué)系統(tǒng)在該成像光學(xué)系統(tǒng)的標(biāo)本像側(cè)是遠(yuǎn)心的，并且將來(lái)自上述點(diǎn)光源的微弱光聚光，形成與上述像素大致相同的大小、或者比上述像素小的艾里斑；此外，上述成像光學(xué)系統(tǒng)具備物鏡，在該成像光學(xué)系統(tǒng)的標(biāo)本側(cè)是遠(yuǎn)心的，并且將來(lái)自上述點(diǎn)光源的微弱光變換為平行光束；以及成像透鏡，將由上述物鏡變換的平行光束聚光，形成上述艾里斑；標(biāo)本保持機(jī)構(gòu)，保持上述標(biāo)本； 照明機(jī)構(gòu)，對(duì)上述標(biāo)本進(jìn)行照明；焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使上述物鏡、上述成像透鏡、上述攝像機(jī)構(gòu)及上述標(biāo)本保持機(jī)構(gòu)的至少 1個(gè)沿上述微弱光標(biāo)本攝像單元的光軸方向移動(dòng)，進(jìn)行上述微弱光標(biāo)本攝像單元對(duì)于上述標(biāo)本的對(duì)焦；以及顯示機(jī)構(gòu)；上述成像光學(xué)系統(tǒng)將由上述照明機(jī)構(gòu)照射并透射了上述標(biāo)本的照射光進(jìn)行聚光或?qū)⒂缮鲜稣彰鳈C(jī)構(gòu)照射并被上述標(biāo)本反射的照射光進(jìn)行聚光，使上述標(biāo)本的明視場(chǎng)成像為明視場(chǎng)標(biāo)本像；上述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行上述微弱光標(biāo)本攝像單元對(duì)于上述標(biāo)本的對(duì)焦，使上述明視場(chǎng)被鮮明地成像為明視場(chǎng)標(biāo)本像；上述顯示機(jī)構(gòu)將上述攝像機(jī)構(gòu)拍攝的、與上述明視場(chǎng)標(biāo)本像和通過(guò)上述微弱光形成的上述標(biāo)本像分別對(duì)應(yīng)的圖像重合顯示；上述攝像機(jī)構(gòu)是0°c左右的冷卻CXD。
6.如權(quán)利要求5所述的微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于，具備熒光單元，具有使激勵(lì)上述標(biāo)本的激勵(lì)光有選擇地透射的激勵(lì)光透射濾光器、使從由上述激勵(lì)光激勵(lì)的標(biāo)本發(fā)出的熒光有選擇地透射的熒光透射濾光器、以及反射上述激勵(lì)光而使上述熒光透射的分色鏡，該熒光單元在上述物鏡與上述成像透鏡之間可插入脫離地配置；熒光照射機(jī)構(gòu)，具有發(fā)出上述激勵(lì)光的激勵(lì)光源，通過(guò)上述分色鏡反射從該激勵(lì)光源發(fā)出的激勵(lì)光并照射在上述標(biāo)本上；上述成像光學(xué)系統(tǒng)將上述熒光作為上述微弱光進(jìn)行聚光，形成上述艾里斑。
7.如權(quán)利要求6所述的微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于，具備熒光切換機(jī)構(gòu)，該熒光切換機(jī)構(gòu)保持多個(gè)上述熒光單元，多個(gè)上述熒光單元對(duì)于上述激勵(lì)光及上述熒光的至少一方的光學(xué)特性相互不同，該熒光切換機(jī)構(gòu)有選擇地將該保持的多個(gè)熒光單元中的1個(gè)熒光單元配置到上述物鏡與上述成像透鏡之間。
8.如權(quán)利要求6或7所述的微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于，上述熒光照射機(jī)構(gòu)使上述激勵(lì)光成為大致平行光束而照射在上述標(biāo)本上。
9.如權(quán)利要求5所述的微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于，具備可插入脫離地配置在上述物鏡與上述成像透鏡之間、從上述微弱光中提取規(guī)定波長(zhǎng)區(qū)域的光的波長(zhǎng)提取濾光。
10.如權(quán)利要求9所述的微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于，具備濾光器切換機(jī)構(gòu)，該濾光器切換機(jī)構(gòu)保持提取的波長(zhǎng)區(qū)域相互不同的多個(gè)上述波長(zhǎng)提取濾光器，有選擇地將該保持的多個(gè)波長(zhǎng)提取濾光器中的至少1個(gè)波長(zhǎng)提取濾光器配置在上述物鏡與上述成像透鏡之間或者不配置該波長(zhǎng)提取濾光器。
11.如權(quán)利要求5所述的微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于，具備分色鏡，可插入脫離地配置在上述物鏡與上述成像透鏡之間，使上述微弱光中的規(guī)定的第1波長(zhǎng)區(qū)域的光透射，并且將與該第1波長(zhǎng)區(qū)域不同的第2波長(zhǎng)區(qū)域的光反射；反射側(cè)成像透鏡，將由上述分色鏡反射的上述第2波長(zhǎng)區(qū)域的光聚光；以及反射側(cè)攝像機(jī)構(gòu)，具有多個(gè)像素，對(duì)由上述反射側(cè)成像透鏡聚光的上述第2波長(zhǎng)區(qū)域的光進(jìn)行受光；上述反射側(cè)成像透鏡形成與上述反射側(cè)攝像機(jī)構(gòu)所具有的像素內(nèi)的受光區(qū)域大致內(nèi)切的大小的艾里斑。
12.如權(quán)利要求11所述的微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于，具備分色鏡切換機(jī)構(gòu)，該分色鏡切換機(jī)構(gòu)保持多個(gè)上述分色鏡，多個(gè)上述分色鏡的上述第1波長(zhǎng)區(qū)域及上述第2波長(zhǎng)區(qū)域的至少一方相互不同，該分色鏡切換機(jī)構(gòu)有選擇地將該保持的多個(gè)分色鏡中的1個(gè)分色鏡配置在上述物鏡與上述成像透鏡之間。
13.如權(quán)利要求11所述的微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于，具備透射側(cè)波長(zhǎng)提取濾光器，可插入脫離地配置在上述分色鏡與上述成像透鏡之間，從上述第1波長(zhǎng)區(qū)域的光中提取規(guī)定的第3波長(zhǎng)區(qū)域的光；以及反射側(cè)波長(zhǎng)提取濾光器，可插入脫離地配置在上述分色鏡與上述反射側(cè)成像透鏡之間，從上述第2波長(zhǎng)區(qū)域的光中提取規(guī)定的第4波長(zhǎng)區(qū)域的光。
14.如權(quán)利要求5所述的微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于，具備反射鏡，可插入脫離地配置在上述物鏡與上述成像透鏡之間，將透射了上述標(biāo)本或被上述標(biāo)本反射的照射光反射；明視場(chǎng)成像透鏡，將由上述反射鏡反射的照射光進(jìn)行聚光，使上述標(biāo)本的明視場(chǎng)成像；明視場(chǎng)攝像機(jī)構(gòu)，拍攝與由上述明視場(chǎng)成像透鏡成像的明視場(chǎng)像對(duì)應(yīng)的明視場(chǎng)圖像。
15.如權(quán)利要求11所述的微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于，具備位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)使上述成像光學(xué)系統(tǒng)或上述攝像機(jī)構(gòu)沿與上述微弱光標(biāo)本攝像單元的光軸大致正交的方向移動(dòng)，進(jìn)行上述攝像機(jī)構(gòu)與上述反射側(cè)攝像機(jī)構(gòu)的位置對(duì)準(zhǔn)。
16.如權(quán)利要求15所述的微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于，具備進(jìn)行上述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的對(duì)焦及上述位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位置對(duì)準(zhǔn)中的至少一個(gè)的自動(dòng)控制的調(diào)節(jié)控制機(jī)構(gòu)。
17.如權(quán)利要求5所述的微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于， 上述標(biāo)本保持機(jī)構(gòu)具備收容機(jī)構(gòu)，將上述標(biāo)本保持在內(nèi)部；環(huán)境調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)上述收容機(jī)構(gòu)內(nèi)部的環(huán)境條件。
18.如權(quán)利要求17所述的微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于，上述環(huán)境條件是與上述收容機(jī)構(gòu)內(nèi)部的溫度、濕度、氣壓及成分濃度中的至少1個(gè)相對(duì)應(yīng)的條件。
19.如權(quán)利要求5所述的微弱光標(biāo)本攝像裝置，其特征在于，該微弱光標(biāo)本攝像裝置配置在遮斷來(lái)自外部的光的遮光機(jī)構(gòu)內(nèi)。
全文摘要
為了能夠利用0℃左右的冷卻CCD以較短的曝光時(shí)間拍攝發(fā)出微弱光的標(biāo)本，提供一種微弱光標(biāo)本攝像單元，其具備成像光學(xué)系統(tǒng)，使具有發(fā)出微弱光的點(diǎn)光源的標(biāo)本的標(biāo)本像成像；攝像機(jī)構(gòu)，具有對(duì)入射的光進(jìn)行受光的多個(gè)像素，拍攝對(duì)應(yīng)于上述標(biāo)本像的圖像；上述成像光學(xué)系統(tǒng)在該成像光學(xué)系統(tǒng)的標(biāo)本像側(cè)是遠(yuǎn)心的，并且將來(lái)自上述點(diǎn)光源的微弱光進(jìn)行聚光，形成與上述像素大致相同的大小、或者比上述像素小的艾里斑。
文檔編號(hào)G02B21/36GK102156346SQ20111008940
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2006年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月21日
發(fā)明者土坂新一, 鈴木浩文 申請(qǐng)人:奧林巴斯株式會(huì)社