JP2007108224A - 全反射顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】観察条件などの変更の際の操作性を向上させた全反射顕微鏡を提供すること。
【解決手段】ランプ光源１からの照明光を開口絞り４を介して対物レンズ１１の瞳面１２に集光させる照明光学系を有し、前記集光された照明光を標本１４に全反射照明する全反射顕微鏡であって、前記開口絞り４は複数の開口４ａを有する全反射照明用の開口絞りを備え、前記全反射照明用の開口絞りの複数の開口の中から前記対物レンズ１１の倍率に対応した前記開口を選択する選択手段と、選択された前記開口の開口位置に前記ランプ光源の最も光量の高い部分を位置付けするための光路シフト手段２３とを含む全反射顕微鏡。
【選択図】図１

Description

本発明は、対物レンズを介して全反射照明を行う全反射顕微鏡に関する。

従来、ランプ光源（例えば、水銀ランプ、キセノンランプ等）を用いた全反射顕微鏡は、光源からの光を照明光学系内に配置されたリング状の開口に投射する構成であり、リング状の開口が照明光学系の光軸に着脱可能に構成されている。また、この種の全反射顕微鏡では、照明光の明るさを調整するための数種類の減光フィルタが顕微鏡本体に設けられて、観察光の明るさを観察条件に応じて調整している（特許文献１参照）。
特開２００４−３０２４２１号公報

しかしながら、従来の全反射顕微鏡では、標本を観察する際に用いる対物レンズの倍率又はＮＡによって全反射照明用の円弧状の開口絞りの開口の位置または形状を変える為に開口絞りを光軸から挿脱して再調整する必要があり操作が煩雑である。

本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、観察条件などの変更の際の操作性を向上させた全反射顕微鏡を提供することを目的とする。

上記課題を解決する為に、本発明は、ランプ光源からの照明光を開口絞りを介して対物レンズの瞳面に集光させる照明光学系を有し、前記集光された照明光を標本に全反射照明する全反射顕微鏡であって、前記開口絞りは複数の開口を有する全反射照明用の開口絞りを備え、前記全反射照明用の開口絞りの複数の開口の中から前記対物レンズの倍率に対応した前記開口を選択する選択手段と、選択された前記開口の開口位置に前記ランプ光源の最も光量の高い部分を位置付けするための光路シフト手段と、を含むことを特徴とする全反射顕微鏡を提供する。

また、本発明の全反射顕微鏡では、落射照明用の可変開口絞りを有し、前記可変開口絞りの前記ランプ光源側又は標本側に配置され前記可変開口絞りと一体で挿脱可能な減光フィルタを備えた絞り交換手段を有することが好ましい。

また、本発明の全反射顕微鏡では、前記絞り交換手段は、前記全反射照明用の開口絞りを前記照明光学系の光軸に略垂直な平面内で移動して前記対物レンズの瞳面上の集光位置を調整する位置調整手段を有することが好ましい。

また、本発明の全反射顕微鏡では、前記絞り交換手段は、前記落射反射照明用の可変開口絞りの開口径を調整する手段と、前記可変開口絞りの開口の中心を前記照明光学系の光軸に合わせる手段とを有することが好ましい。

また、本発明の全反射顕微鏡では、前記絞り交換手段は、前記照明光学系の光軸に対して略垂直な平面内をスライドさせるスライダであることが好ましい。

また、本発明の全反射顕微鏡では、前記光路シフト手段は、平行平面ガラスからなり、前記照明光学系の光軸に対する前記平行平面ガラスの傾きを前記対物レンズの倍率に対応して変更可能であることが好ましい。

また、本発明の全反射顕微鏡では、前記光路シフト手段は、前記対物レンズの第１の倍率に対応した第１の位置と、第２の倍率に対応した第２の位置に切替可能であることが好ましい。

また、本発明の全反射顕微鏡では、前記選択手段は、前記全反射照明用の開口絞りを前記照明光学系の光軸を中心として回転して前記対物レンズの倍率に応じた前記開口を選択することが好ましい。

本発明によれば、観察条件などの変更の際の操作性を向上させた全反射顕微鏡を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態に関し図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる全反射顕微鏡における全反射照明状態の概略構成図を示し、図２は、本実施の形態にかかる全反射顕微鏡における落射照明状態を示す。

図１において、ランプ光源１の光は、コレクタレンズ２で集光され、光量調整用の減光フィルタセット５０で光量が調整されて第１集光レンズ３によりスライダ３０に配設された全反射照明用の開口絞り４の円弧状の開口４ａに集光される。第１集光レンズ３と全反射照明用の開口絞り４の間で、スライダ３０内には照明光の光路をシフトさせるための平行平面ガラス２３が配置され、この平行平面ガラス２３を所定の角度傾けることで照明光の光路がシフトされて照明光学系の光軸Ｉからずらして配置された全反射照明用の開口絞り４の開口４ａに集光される。

開口４ａに集光された照明光は、コリメートレンズ５に入射し平行光になり、視野絞り６で照明範囲が制限され、折り曲げミラー７により進行方向が変えられて、第２集光レンズ８に入射する。第２集光レンズ８を通過した照明光は、蛍光用フィルタカセット２２内の励起フィルタ９を通過して励起波長が選択され、ダイクロイックミラー１０で反射されて、第２集光レンズ８により対物レンズ１１の瞳面１２の全反射照明範囲に集光され、対物レンズ１１から全反射照明光として標本１４に出射される。このようにして、照明光学系が構成されている。

不図示のステージ上にシャーレ１３が置かれ、その中に観察対象となる標本１４と標本１４の乾燥を防ぐための培養液１５が入っている。標本１４は、例えば、培養細胞や細胞組織の切片を蛍光色素で染色したものである。また、シャーレ１３の対物レンズ１１側にはカバーグラス１６が貼り付けられ、その上に標本１４が付着している。対物レンズ１１の先端とカバーガラス１６との間には、専用の油１７が満たされている。

全反射照明光によりカバーガラス１６の標本１４側の表面にエバネッセント波が発生し、標本１４に照射され、このエバネッセント波で励起されて標本１４から発生した蛍光は、対物レンズ１１で集光され、蛍光用フィルタカセット２２内のダイクロイックミラー１０を通過して、蛍光のみを透過するエミッションフィルタ１９を通過し、結像レンズ２０で結像面２１に結像され、結像面２１に配置された不図示のＣＣＤ等の撮像素子で撮像され不図示のモニター等で観察される。こうのようにして、全反射顕微鏡が構成されている。なお、励起フィルタ９、ダイクロイックミラー１０、及びエミッションフィルタ１９で構成された蛍光用フィルタカセット２２は、観察する蛍光の種類によって交換可能な構成となっている。

図１では、対物レンズ１１の光軸とランプ光源１から折り曲げミラー７までの光軸は略平行であるが、実際の配置は対物レンズ１１の光軸が鉛直に対して、ランプ光源１から折り曲げミラー７までの光軸は略水平となっている。

本実施の形態では、全反射照明状態を達成するために、全反射照明用の開口絞り４の開口４ａの位置は、光軸Ｉに垂直な平面内において、瞳面１２の全反射可能領域に照明光が集光するように照明光学系の光軸Ｉからずらして配置されている。また、ランプ光源１の光量最大の部分が開口４ａに照射されるように、平行平面ガラス２３の傾きが調整されると共に、開口４ａにランプ光源１の発光部が焦点を結ぶように構成されている。

本発明の全反射顕微鏡では、スライダ３０は、照明光学系の光軸Ｉに略垂直な平面内で光軸Ｉに挿脱可能に構成されている。また、スライダ３０は、後述するように落射照明の際に用いる円形状の可変開口絞り２５と可変開口絞り２５のランプ光源１側に光量調整用の減光フィルタ２７が一体で挿脱可能に設けられている。スライダ３０を光軸Ｉに垂直な平面内でスライドすることによって、全反射照明用の開口絞り４及び平行平面ガラス２３からなる光学部材と可変開口絞り２５及び減光フィルタ２７からなる光学部材の一方の光学部材を照明光学系の光軸Ｉに挿入することで、光軸Ｉに対し開口絞り４又は可変開口絞り２５に交換できる構成になっている。なお、開口絞り４又は可変開口絞り２５が不要の場合には、スライダ３０を照明光学系の光軸Ｉから取り外すことも可能である。また、他のフィルタなどを搭載した同型のスライダを照明光学系の光軸Ｉ中に挿入することもできる。

図２は、全反射照明状態から落射照明状態にスライダ３０を切替えた状態を示している。全反射照明状態から落射照明状態への切替は、スライダ３０を照明光学系の光軸Ｉに略垂直な平面内で円形状の可変開口絞り２５の中心が照明光学系の光軸Ｉに一致するように移動させる。このとき、挿脱可能に構成された減光フィルタ２７も同時に照明光学系の光軸Ｉに挿入され、開口絞りの交換による光量の変化を抑えることができるようにしている。その他の構成は図１の全反射照明状態と同様であり説明を省略する。

続いて、本実施の形態に用いられるスライダ３０に関して説明する。図３は、本実施の形態に用いられるスライダ３０の部分断面図を示している。図４は図３のＡ−Ａ線に沿った部分断面図を、図５は図３のＢ−Ｂ線に沿った部分断面図をそれぞれ示している。

図３から図５において、スライダ３０は、落射照明用の可変開口絞り２５及び挿脱可能な減光フィルタ２７（図１参照）と円弧状の開口４ａ、４ｂを有する全反射照明用の開口絞り４及び平行平面ガラス２３を有し、その側面外壁部分に位置決め用クリック溝６１及び６２が設けられている。照明光学系の光軸Ｉにスライドして挿入され、位置決めクリック溝６１及び６２でそれぞれの開口絞りの位置が概略設定される。

図１の場合、全反射照明用の開口絞り４が照明光学系の光軸Ｉに挿入され位置決めクリック溝６１で位置決めされる。図２の場合、落射照明用の可変開口絞り２５が照明光学系の光軸Ｉに挿入され位置決めクリック溝６２で位置決めされる。

落射照明用の可変開口絞り２５は、絞り径調整レバー６３の押し引きにより絞り径を調整することができると供に、操作ねじ６４ａ、６４ｂを操作することで照明光学系の光軸Ｉに円形状の開口の中心を正しく合わせることができる。

全反射照明用の開口絞り４は、顕微鏡に搭載される複数の対物レンズの倍率に対応した形状の円弧状の開口を有している。本実施の形態では、一例として６０倍の対物レンズ用の円弧状開口４ａと１００倍の対物レンズ用の円弧状開口４ｂの二種類を有している場合について説明するが、円弧状開口４ａ又は４ｂがこの二種類に限られるわけではないことは言うまでもない。また、円弧状の開口絞りは２個以上形成されていても良い。

全反射照明用の開口絞り４は、保持部品６５に対し照明光学系の光軸Ｉに垂直な平面内で回転可能に構成され、保持部品６５に形成された開口窓６５ａ位置に使用者が回転操作ねじ４ｃを操作することで上記二種類の開口４ａ，４ｂを選択して配置する。なお、図示しないクリック機構を設けて選択された開口の位置決めを行うようにしても良い。

保持部品６５は、保持部品６６との嵌合により図４の紙面における上下方向の動きが制限され、照明光学系の光軸方向については、スライダ３０の筐体ならびに制限板６７によって動きが制限されているので、スライダ３０の長手方向にのみ移動できる構成になっている。この長手方向への移動は、圧縮ばね６８で操作ねじ６９方向に押圧されているので、操作ねじ６９の操作で保持部品６５のスライダ３０の長手方向の位置を調整することができ、円弧状の開口４ａのスライダ３０の長手方向の位置を調整することができる。

保持部品６６は、スライダ３０の筐体及び制限板６７によって照明光学系の光軸方向の動きが制限され、回転軸７０を中心にスライダ３０の短手方向にのみ回転することが可能な構成となっている。また、保持部材６６は、圧縮ばね７１によってスライダ３０の筐体に対してスライダ３０の一方の長辺部方向に押圧されており、その力は保持部材６６に嵌合している操作ねじ６９を介して、スライダ３０の筐体にねじ嵌合している操作ねじ７２が押圧力を受けることで保持部品６６は停止した状態に保持される。操作ねじ７２を操作することで保持部品６６をスライダ３０の短手方向に移動することで選択された円弧状の開口４ａの図４の前記短手方向の位置調整を可能にしている。なお、円弧状の開口４ｂを選択した場合も同様である。

以上述べた構成によって、選択された円弧状の開口４ａ又は４ｂを照明光学系の光軸Ｉに垂直な平面内において、操作ねじ６９の操作で図４のスライダ３０の長手方向の位置調整を、操作ねじ７２の操作によって図４のスライダ３０の短手方向の位置調整を行うことができ、選択された円弧状の開口４ａ又は４ｂからの光を対物レンズ１１の瞳面１２の所定の位置に集光させることができる。

続いて、全反射照明を行う際にランプ光源１の最も光量の高い場所を選択された円弧状の開口４ａ（又は４ｂ）に位置付けする仕方について説明する。本実施の形態では、スライダ３０の全反射照明用の開口絞り４のランプ光源１側には、照明光学系の光軸Ｉから所定量光路をシフトするための平行平面ガラス２３が配設されている。

図５に示すように、平行平面ガラス２３は、保持部品７６に設けられた照明光学系の光軸に略垂直な回転軸７３によってスライダ３０の筐体に回転可能に支持されている。そして図３に示すように保持部品７６に取り付けられた操作レバー７４によって回転操作することができ、制限ピン７５ａ、７５ｂによって回転量が制限されると供に、制限ピン７５ａ、７５ｂに操作レバー７４を押し当てることで倍率の異なる対物レンズ１１に対応した円弧状の開口４ａ又は４ｂの開口位置にランプ光源１の最も光量の高い部分を位置付けすることができる。

例えば、倍率６０倍の対物レンズ１１の場合には円弧状の開口４ａが選択され開口窓６５ａに位置付けされ、平行平面ガラス２３の操作レバー７４を制限ピン７５ｂ側に位置付けすることで、ランプ光源１の最も光量の高い部分を円弧状の開口４ａに位置付けすることができる。その後、図４に示す操作ねじ６９、７２を操作して対物レンズ１１の瞳面１２の所定位置にランプ光源１からの光を集光して標本１４を全反射照明することが可能になる。また、倍率１００倍の対物レンズ１１に交換したときには、回転操作ねじ４ｃを操作して円弧状の開口４ｂを開口窓６５ａに配置すると供に、平行平面ガラス２３の操作レバー７４を制限ピン７５ａ側に位置付けすることで、ランプ光源１の最も光量の高い部分を円弧状の開口４ｂに位置付けすることができる。その後、操作ねじ６９、７２を操作して対物レンズ１１の瞳面１２の所定位置にランプ光源１からの光を集光して標本１４を全反射照明することが可能になる。

このように、本実施の形態では、標本の観察に使用する対物レンズの倍率に合わせて、開口窓６５ａ位置に円弧状の開口４ａ又は４ｂを切替えると供に操作レバー７４で平行平面ガラス２３を切替て、照明光の光路を所定量シフトさせ、円弧状の開口４ａ又は４ｂの位置の微調整を操作ねじ６９、７２で簡単に行うことができるので、容易に全反射照明状態を実現することができる。

また、操作ねじ６９を操作することで円弧状の開口４ａ又は４ｂを照明光学系の光軸Ｉに垂直な平面内で移動することができるため、全反射照明状態から照明光の入射角度を変えた斜光照明状態へと移行すること、及びその逆も容易に実行することができる。

また、スライダ３０をスライドさせて全反射照明状態から落射照明状態に切替たとき、落射照明用の可変開口絞り２５と第１集光レンズ３との間に挿脱可能に配置された減光フィルタ２７によって光量が調整されているため、全反射照明状態と落射照明状態の照明光の光量をほぼ同一にできる。このため、従来のように全反射照明状態から落射照明状態に切替えた時でも顕微鏡本体に設けられている減光フィルタセット３０の再調整を行うと言う面倒な操作を行う必要が無く、照明状態の切替による観察光学系の光量変動を抑えることができる。よって、観察条件の変更の際に開口絞りの交換、位置調整、及び光量調整が容易に行えるので全反射顕微鏡の操作性を向上させることができる。

なお、上記説明では可変開口絞りと円弧状の開口絞りの交換をスライダで行う場合について説明したが、スライダに限らず回転ターレット等で有っても良い。また、平行平面ガラスの光軸に対する傾け角度は上述の２ポイントに限らず、最大傾斜角度と傾斜角度ゼロ度の間の任意の角度で固定できるように構成しても良い。このように構成することで、円弧状の開口部にランプ光源の光量最大の部分をより良く合わせることができる。

なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。

本発明の実施形態にかかる全反射顕微鏡における全反射照明状態の概略構成図を示し、 本実施の形態における落射照明状態を示す。 本実施の形態に用いられる開口絞りを切替えるスライダーの部分断面図である。 図３のＡ−Ａ線に沿った部分断面図を示す。 図３のＢ−Ｂ線に沿った部分断面図を示す。

符号の説明

１ アーク光源
２ コレクタレンズ
３ 第１集光レンズ
４ 全反射照明用の開口絞り
５ コリメートレンズ
６ 視野絞り
７ 折り曲げミラー
８ 第２集光レンズ
９ 励起フィルタ
１０ ダイクロイックミラー
１１ 対物レンズ
１２ 瞳面
１３ シャーレ-
１４ 標本
１５ 培養液
１６ カバーガラス
１７ 油
１９ エミッションフィルタ
２０ 結像レンズ
２１ 結像面
２２ 蛍光用フィルターカセット
２３ 平行平面ガラス
２５ 落射照明用の可変開口絞り
２７ 減光フィルタ
３０ スライダ
５０ 減光フィルタセット
６１、６２ クリック溝
６３ 絞り径調整レバー
６４、６９、７２ 操作ねじ
６５，６６、７６ 保持部品
６７ 制限板
６８、７１ 圧縮ばね
７０、７３ 回転軸
７４ 操作レバー
７５ 制限ピン

Claims (8)

1. ランプ光源からの照明光を開口絞りを介して対物レンズの瞳面に集光させる照明光学系を有し、前記集光された照明光を標本に全反射照明する全反射顕微鏡であって、
   前記開口絞りは複数の開口を有する全反射照明用の開口絞りを備え、
   前記全反射照明用の開口絞りの複数の開口の中から前記対物レンズの倍率に対応した前記開口を選択する選択手段と、
   選択された前記開口の開口位置に前記ランプ光源の最も光量の高い部分を位置付けするための光路シフト手段と、
   を含むことを特徴とする全反射顕微鏡。
2. 落射照明用の可変開口絞りを有し、
   前記可変開口絞りの前記ランプ光源側又は標本側に配置され前記可変開口絞りと一体で挿脱可能な減光フィルタを備えた絞り交換手段を有することを特徴とする請求項１に記載の全反射顕微鏡。
3. 前記絞り交換手段は、前記全反射照明用の開口絞りを前記照明光学系の光軸に略垂直な平面内で移動して前記対物レンズの瞳面上の集光位置を調整する位置調整手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の全反射顕微鏡。
4. 前記絞り交換手段は、前記落射反射照明用の可変開口絞りの開口径を調整する手段と、前記可変開口絞りの開口の中心を前記照明光学系の光軸に合わせる手段とを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の全反射顕微鏡。
5. 前記絞り交換手段は、前記照明光学系の光軸に対して略垂直な平面内をスライドさせるスライダであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の全反射顕微鏡。
6. 前記光路シフト手段は、平行平面ガラスからなり、前記照明光学系の光軸に対する前記平行平面ガラスの傾きを前記対物レンズの倍率に対応して変更可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の全反射顕微鏡。
7. 前記光路シフト手段は、前記対物レンズの第１の倍率に対応した第１の位置と、第２の倍率に対応した第２の位置に切替可能であることを特徴とする請求項６に記載の全反射顕微鏡。
8. 前記選択手段は、前記全反射照明用の開口絞りを前記照明光学系の光軸を中心として回転して前記対物レンズの倍率に応じた前記開口を選択することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の全反射顕微鏡。

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