JPH06160725A - 鏡筒およびアダプター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】各画像出力ポート間での観察像の光学的補正が
容易に行なえる顕微鏡鏡筒部を提供する。 【構成】アダプター１００は、円筒状の下部本体１０２
と、円筒状の上部本体１０４と、カメラマウント１０６
とを有している。下部本体１０２の突出部１１０がハウ
ジング４０に設けた画像出力ポート４６に挿入され、ハ
ウジング４０に対して回転可能に支持される。また、下
部本体１０２は下端開口１１４よりも大きい径の内部空
間１１６を有し、その内部にレンズ１１８を保持したレ
ンズホルダー１２０が収容されている。レンズホルダー
１２０は断面が台形状になっていて、三方から延びるネ
ジ１２２により所定位置に固定される。一方、上部本体
１０４はネジ部１０８により下部本体１０２に連結して
いる。上部本体１０４にはカメラマウント１０６が固定
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、双眼観察部と複数の画
像出力ポートを有する顕微鏡、特にその鏡筒部分に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、異なる顕微鏡観察法から得られた
画像を重ね合わせる、いわゆる複合観察法が注目を集め
ている。このような観察を行なえる装置の一例を図９に
示す。

【０００３】蛍光色素で染色した細胞の核と細胞膜の輪
郭を観察する場合、一般に透過微分干渉観察と落射蛍光
観察とが併用される。透過微分干渉観察では、ランプ２
０２から射出された光が、コレクターレンズ２０４、集
光レンズ２０６、視野絞り２０８、集光レンズ２１０、
折り返しミラー２１２、窓レンズ２１４、ポラライザー
２１６、ノマルスキープリズム２１８、明るさ絞り２２
０、コンデンサーレンズ２２２を通過し、スライドガラ
ス２２４に載置した試料２２６（図１０参照）に集光さ
れる。試料を透過した光は対物レンズ２２８、ノマルス
キープリズム２３０、アナライザー２３２、結像レンズ
２３４を通過し、接眼レンズ２３６で観察される。落射
蛍光観察では、ランプ２３８から射出された励起光が、
コレクターレンズ２４０、集光レンズ２４２、明るさ絞
り２４４、視野絞り２４６、フィールドレンズ２４８、
励起フィルター２５０、ダイクロイックミラー２５２、
対物レンズ２２８を通過し、スライドガラス２２４上の
試料に照射される。試料からの蛍光は、対物レンズ２２
８、ダイクロイックミラー２５２、吸収フィルター２５
４、結像レンズ２３４を通過し、接眼レンズ２３６で観
察される。

【０００４】従来、透過微分干渉観察と落射蛍光観察の
像を重ね合わせた像は、スチルカメラを用いての二重露
光により得ていた。しかし最近では、ＴＶカメラの発達
により、顕微鏡の観察像を画像処理することによる定量
評価が重視されている。透過微分干渉観察では、試料の
微妙な凹凸が高いコントラストで得られるので、ＴＶカ
メラには高解像度のもの（例えば高解像ＣＣＤカメラ）
が使用され、落射蛍光観察では、暗い背景に試料の蛍光
が輝いて観察されるので、ＴＶカメラには高感度のもの
（例えばＳＩＴカメラ）が使用される。

【０００５】これらの種類の異なるカメラは図１１に示
すようにアダプター２６０に取り付けられ、このアダプ
ター２６０は丸アリ溝２６２を介して鏡筒（図９）の上
部に取り付けられる。アダプター２６０の内部には、像
の倍率を変えるための種々のレンズ２６４が軸Ａを中心
に回転するターレット機構２６６により回転可能に保持
され、光路中に配置するレンズ２６４を替えることによ
り所望の倍率の像が得られるようになっている。その上
方には、任意の波長あるいは任意の照度で光を二分割す
る種々のミラー２６８が同様のターレット機構２７０に
より回転可能に保持されていて、所望のミラー２６８を
光路中に配置できるようになっている。ミラー２６８か
らの一方の光は、ミラー２７２、リレーレンズ２７４、
ミラー２７６、カメラマウント２７８（例えばＣマウン
ト）を通過し、高感度ＴＶカメラ２８０に入射する。他
方の光は、リレーレンズ２８２、レンズ２８４、ミラー
２８６、レンズ２８８、カメラマウント２９０を通過
し、高解像度ＴＶカメラ２９２に入射する。ここで、レ
ンズ２８２はアダプターの外部から光軸に直交する面内
の方向に二次元的に移動でき、観察像を光軸に直交する
面内で移動させることができる。またレンズ２８８はア
ダプターの外部から光軸方向に移動でき、結像位置を調
整することができる。カメラマウント２７８、２９０は
アダプターに対して回転でき、光軸を中心にして観察像
を回転させることができる。異なるＴＶカメラ２８０と
２９２の二つの像を重ね合わせて観察する際、各ＴＶカ
メラ２８０、２９２の像はそれぞれＣＣＵ（カメラコン
トロールユニット）２９４、２９６を介してＩＰ（画像
処理装置）２９８に送られ、ここで一つの画像に合成さ
れた後、モニター３００に表示される。

【０００６】このようにして得られる二つのＴＶカメラ
の像は、アダプターを鏡筒に、またＴＶカメラをカメラ
マウントに取り付ける際に生じる顕微鏡の仮想光軸との
ずれ、レンズによる結像位置とＴＶカメラの撮像素子の
位置の差によるピンとのずれ、ＴＶカメラをカメラマウ
ントに取り付けた際に生じる像の回転ずれ等により、単
純に重ねただけでは一致しない。そこで、アダプター内
の各調整機構を用いてＴＶカメラ間の像の補正を行な
い、これにより二つの画像はある程度一致させることが
可能である。

【０００７】ところで、細胞のカルシウムイオンが生体
に与える影響を測定するため、落射蛍光観察を用いて細
胞を蛍光試薬（例えばｌｎｄｏ−１）で染色し、紫外光
（例えば波長３６０ｎｍの光）で励起し、試料の発する
蛍光をダイクロイックミラーで異なる二つの波長（例え
ば４０５ｎｍと４６５ｎｍ）に分離し、それぞれの強度
の比を算出することによりカルシウムイオンの濃度を調
べる測定が注目を集めている。この測定は、回転ターレ
ット機構にダイクロイックミラーを保持すると共に各カ
メラマウントに測光装置を取り付けることで、上述のア
ダプターを用いて行なうことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、カルシウ
ムイオンの濃度の測定は上述のアダプターを用いても可
能であるが、以下のような不都合がある。

【０００９】カルシウムイオンの濃度測定の場合、微弱
な蛍光像をダイクロイックミラーで任意の波長に分割
し、それぞれの測光装置に入射させるため、それぞれの
光は非常に微弱なものとなる。しかし上述のアダプター
は、ミラーやレンズ等の光学素子の点数が多いため、観
察光の強度の低下やフレアの増加を招き、これはカルシ
ウムイオンの濃度測定のＳ／Ｎ比の低下の原因となる。

【００１０】また、分割後の各光は、いくつかの異なる
レンズ系を通過するため、観察像の倍率に誤差が生じ
る。各ＴＶカメラの撮像素子の微妙な大きさの差によっ
ても観察像の倍率に誤差が生じる。このため、各ＴＶカ
メラの二つの像をモニター上で正確に重ね合わせること
は難しい。

【００１１】本発明は、光学系による観察光の損失が少
なく、双眼観察部と画像出力ポート間、各画像出力ポー
ト間での観察像の光学的補正が容易に行なえる、顕微鏡
鏡筒部を提供することを目的とする。さらに、双眼観察
部と画像出力ポート間、各画像出力ポート間での観察像
の倍率の補正が行なえる鏡筒部を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＴＶカメラや
測定器などの観察系を顕微鏡の鏡筒に取り付けるための
アダプターであって、観察系を鏡筒に回転可能に取り付
ける手段と、鏡筒からの光を観察系に導く手段と、鏡筒
から観察系までの光学的距離を変える手段と、観察系へ
の光の入射位置を変える手段とを備えている。

【００１３】また本発明は、接眼部と複数の観察系が取
り付けられる顕微鏡の鏡筒であって、試料からの光を取
り込むための入力ポートと、接眼部を取り付けるための
接眼部用出力ポートと、観察系を取り付けるための少な
くとも二つの観察系用出力ポートと、取り込んだ光を所
定の出力ポートに導く手段と、少なくとも一つの観察系
で結像される像の倍率を変える手段とを備えている。

【００１４】

【作用】本発明のアダプターは、観察系を回転可能に支
持し、鏡筒からの光を観察系に導く。これは例えば、ア
ダプターの本体を円筒形状とし、鏡筒との接触面が摺動
可能なように構成することにより達成される。さらにア
ダプターは、鏡筒から観察系までの光学的距離を変える
ことができ、観察系で得られる像のピントを調整するこ
とができる。これは例えば、円筒状本体を互いにネジに
より連結する少なくとも二つの部分を含むように構成す
ることで達成される。さらにアダプターは、観察系への
光の入射位置を変えることができ、観察系で得られる像
を移動させることができる。これは、円筒状本体の内部
にレンズを収容し、これをその軸に直交する面内で移動
させることにより達成される。あるいは、円筒状本体の
軸に直交する方向に相対的に移動できる少なくとも二つ
の部分を含むように本体を構成することにより達成でき
る。

【００１５】本発明の鏡筒は、入力ポートから入射した
光を分離あるいは偏向し、分離あるいは偏向した光を所
定の出力ポートから射出する。しかも、少なくとも１つ
の観察系で得られる画像の倍率を変えることができる。
これは例えば、分離した光の光路中にズームレンズ系を
設けることにより達成される。これにより、二つの観察
系で得られる像の大きさを一致させることができる。

【００１６】

【実施例】次に本発明による鏡筒部の実施例、すなわち
本発明の鏡筒と本発明のアダプターとを含む鏡筒周辺部
の実施例について図面を参照しながら説明しよう。

【００１７】図１に示すように、鏡筒１２は丸アリ構造
部１４を有し、これを介して顕微鏡本体１０の上に位置
決めされ固定される。丸アリ構造部１４の開口内には結
像レンズ１６がネジ止めされている。結像レンズ１６の
上方には、顕微鏡本体１０から入射した光を、選択的に
偏向または分離する切り換え部２０が設けられている。
切り換え部２０より右方に偏向された光の光路上には、
リレーレンズ５０、ズームレンズ系５２、ズームレンズ
系５２からの光を上方に偏向するプリズム７２が配置さ
れている。また、鏡筒１２のハウジング４０には、接眼
部４４を取り付けるための接眼部用出力ポート４２と、
ＴＶカメラ等を取り付けるための二つの画像出力ポート
４６と４８とが設けられている。一方の画像出力ポート
４６は切り換え部２０の上方に位置し、他方の画像出力
ポート４８はプリズム７２の上方に位置している。これ
らの画像出力ポート４６と４８にアダプター１００が挿
入され、その上に例えばＴＶカメラ７４と７６が取り付
けられる。

【００１８】ズームレンズ系５２は、レンズ５４と５６
を有している。レンズ５４と５６は円筒状のレンズホル
ダー５８と６０にそれぞれ収容されている。レンズホル
ダー５８と６０にはその外周面にカムピン６２と６４が
設けられている。レンズホルダー５８と６０は円筒状部
材６６の内部に収容されると共に、それらのカムピン６
２と６４が部材６６のカム溝に挿入されている。この円
筒状部材６６は、ハウジング４０に固定された部材６８
の内部に回転可能に収容されており、そのバンドル部７
０を回転させると、レンズホルダー５８と６０がカム溝
に従って所定の位置に移動する。これにより０．５倍〜
１．５倍の間で倍率を変えることができる。

【００１９】切り換え部２０は、図４に示すように、二
本の丸棒２４と２６によりスライド移動可能に支持され
たスライド部材２２を有している。スライド部材２２に
は三つの貫通穴２８が設けられており、中央の貫通孔の
上にはプリズム３０が固定されている。このプリズム３
０は、光路上に配置された際、試料からの光を接眼部用
出力ポートに向けて偏向する。また、一方の端の貫通孔
の上には光学素子３４が配置されている。この光学素子
３４は、スライド部材２２に固定した取付部材３２に係
合する溝を有していて、交換可能に保持されている。ス
ライド部材２２には、丸棒２４と２６に平行に延びる操
作棒３６が固定されており、その先端に操作つまみ３８
が設けられている。この操作つまみ３８は鏡筒の外部に
位置しており、これを操作してスライド部材２２を移動
させることができる。

【００２０】アダプター１００は、図２と図３に示すよ
うに、円筒状の下部本体１０２と、同じく円筒状の上部
本体１０４と、ＴＶカメラ７４（または７６）を取り付
けるためのカメラマウント１０６とを有している。下部
本体１０２は小径突出部１１０を有しており、この突出
部１１０がハウジング４０に設けた画像出力ポート４６
（または４８）に挿入され、段部底面１１２がハウジン
グ４０の上面に当たり、ハウジング４０に対して回転可
能に支持される。そして、イモビス１２６（図１では省
略した）を用いて小径突出部１１０の側面を締め付ける
ことによりハウジング４０に固定される。また、下部本
体１０２は下端開口１１４よりも大きい径の内部空間１
１６を有しており、その内部にレンズ１１８を保持した
レンズホルダー１２０が収容されている。レンズホルダ
ー１２０は断面が台形状になっていて、三方からネジ１
２２を締め付けることにより固定される。三本のネジ１
２２を調整することによりレンズホルダー１２０は内部
空間１１６の中を二次元的に移動でき、レンズ１１８を
その中心軸に垂直な平面に移動できる。一方、上部本体
１０４は内部にレンズ１２４を収容固定しており、下部
本体１０２とはネジ部１０８により連結している。ま
た、カメラマウント１０６は上部本体１０４に固定され
ている。

【００２１】鏡筒１２に入射した光は、図１に示すよう
に、レンズ１６を通過して切り換え部２０に入射する。
切り換え部２０において、光路上に光学素子を配置しな
かった場合、光は貫通孔２８を通って画像出力ポート４
６へ向かい、アダプター１００の内部を通ってＴＶカメ
ラ７４に入射する。また、切り換え部２０において、光
路上にプリズム３０を配置した場合、光は接眼部用出力
ポートへ向けて偏向される。切り換え部２０において、
例えば波長または照度で光を分離する光学素子３４を光
路上に配置した場合、光学素子３４を透過した光は画像
出力ポート４６へ向かい、アダプター１００の内部を通
ってＴＶカメラ７４に入射し、光学素子３４で反射され
た光はリレーレンズ５０、ズームレンズ系５２を通過
し、プリズム７２で反射され画像出力ポート４８に向か
い、アダプター１００の内部を通ってＴＶカメラ７６に
入射する。ＴＶカメラ７４で得られる画像とＴＶカメラ
７６で得られる画像との間に芯ずれ、回転ずれ、ピント
ずれがある場合は、アダプター１００において、ネジ１
２２を用いてレンズ１１８の位置を調整することにより
ＴＶカメラ７４（または７６）で得られる芯ずれを、ハ
ウジング４０に対して下部本体１０２を回転させること
により回転ずれを、下部本体１０２に対して上部本体１
０４を回転させることによりピントずれを補正すること
ができる。また、ＴＶカメラ７４で得られる画像とＴＶ
カメラ７６で得られる画像との間に倍率のずれがある場
合は、ズームレンズ系５２のバンドル部７０を回すこと
により補正することができる。

【００２２】切り換え部２０において、交換可能に取り
付ける光学素子３４としては、プリズム型のものやミラ
ー型のものが考えられる。そこで、光学系は光学素子３
４にプリズム型のものを想定して設計しておいた方が好
ましい。このように設計しておけば、光路長を補正する
ためのガラス等を付加することによりミラー型の光学素
子も使用できるからである。このような光学素子３４の
一例を図５に示す。光学素子３４は、スライド部材２２
に設けた取付部材３２に係合するホルダー部材７８を有
し、これにミラー型光学素子８０が所定の角度で取り付
けられている。さらに光路長を補正するためのガラス部
材８２と８４がホルダー部材７８にミラー型光学素子８
０からの光の光路上に設けられている。

【００２３】また、カルシウムイオンの濃度測定のよう
にレンズ等の光学素子によるＳ／Ｎ比の低下を避けたい
場合には、図６に示すように、一方のアダプター（例え
ばＴＶカメラ７４を取り付けるアダプター）を円筒状部
材で構成されたアダプター８６に変更してもよい。この
場合、二つのＴＶカメラで得られる画像のずれは、他方
のアダプター１００を用いて調整すればよい。また、測
光装置を２台用いるときはアダプター１００を２つ用い
てもよい。

【００２４】このように本実施例の鏡筒部によれば、二
つのＴＶカメラで得られる画像間の芯ずれ、回転ずれ、
ピントずれ、倍率ずれの補正が行なえ、二つの画像を正
確に重ねて表示することが可能になる。

【００２５】本発明による鏡筒部の別の実施例を図７と
図８に示す。図中、上述の実施例の部材と同等の部材は
同一の符号で示し、その説明は省略する。本実施例で
は、図７に示すように、図１のプリズム７２に代えて光
学素子９０が設けられているとともに、その後方に三番
目の画像出力ポート８８が設けられている。光学素子９
０は、貫通孔を有する三角柱状の保持部材９２と、その
斜面に取り付けられたミラー型分離光学素子９４とを有
している。この光学素子９０はスライドアリ溝機構を介
して支持部材９６に着脱可能に取り付けられている。こ
の支持部材９６はハウジング４０にネジ止めされてい
る。光学素子９０の交換は、支持部材９６をハウジング
４０から取り外して行なう。支持部材９６の取付部は、
切り換え部２０の取付部３２と同じ構造とし、光学素子
９０として切り換え部２０の光学素子３４が共通に使用
できるようにしておくことが好ましい。

【００２６】画像出力ポート４６、４８、８８にはアダ
プター１３０を介してそれぞれＴＶカメラ７４、７６、
９８が取り付けられている。このアダプター１３０は、
図８に示すように、円筒状の下部本体１３２と、円筒状
の中間本体１３４と、これにネジにより連結された上部
本体１３６と、これに固定されたカメラマウントとを備
えている。下部本体１３２は小径突出部１４０を有し、
これが画像出力ポート４６（または４８、８８）に挿入
され、ハウジング４０に対して回転可能に配置され、イ
モビス１２６により固定される。中間本体１３４はテー
パー状小径端部１４４を有し、これが下部本体１３２の
内部空間１４６に収容されると共に三方からネジ１４２
で締め付けられて下部本体１３２に固定されている。さ
らに三本のネジ１４２を調整することにより、中間本体
１３４は中心軸に直交する面内において下部本体１３２
に対して移動可能である。上部本体１３６はネジにより
中間本体１３４に連結されており、中間本体１３４に対
して上部本体１３６を回転させることによりアダプター
１３０の全長を変えることが可能である。また上部本体
１３６にはカメラマウント１３８が固定されており、こ
のカメラマウント１３８にＴＶカメラ７４（または７
６、９８）が取り付けられる。

【００２７】本実施例では、各ＴＶカメラ７４、７６、
９８で得られる画像間の芯ずれ、ピントずれ、回転ずれ
はアダプター１３０において補正することができる。す
なわち、芯ずれはネジ１４２を調整して下部本体１３２
に対して中間本体１３４を移動させることにより、ピン
トずれは中間本体１３４に対して上部本体１３６を回転
させて全長を変えることにより、回転ずれはハウジング
４０に対して下部本体１３２を回転させることにより補
正することができる。また、ＴＶカメラ７４で得られる
画像と、ＴＶカメラ７６または９８で得られる画像との
間の倍率のずれは、ズームレンズ系５２により補正する
ことができる。

【００２８】本実施例によれば上述の実施例と同様の効
果が得られる。また、三つのＴＶカメラで同時観察する
多重染色法（異なる数種類の蛍光色素で細胞を染色し、
異なる数種類の波長で同時観察する方法）において、光
学素子３４と光学素子９０が簡単に交換でき、光学素子
を入れ換えて観察するあらゆる多重染色法に簡単に対応
できる。また、アダプター１３０内にレンズ系を持たな
いので、カルシウム測光のようなレンズ系によるＳ／Ｎ
比が問題になる場合でも、別のアダプター８６と交換せ
ずに使用することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、二つのＴＶカメラで得
られる画像間の芯ずれ、ピントずれ、回転ずれ、ピント
ずれが補正でき、二つの画像を正確に重ねて表示するこ
とが可能になる。また、双眼観察部と画像出力ポートと
の間でも同様のことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による鏡筒部の実施例の全体を示す断面
図である。

【図２】図１中のアダプターを拡大して示す断面図であ
る。

【図３】図２のアダプターをＣ−Ｃ線で破断して矢印方
向から見たときの断面図である。

【図４】図１中の切り換え部の構成を示す斜視図であ
る。

【図５】ミラー型光学素子を備えた、切り換え部に取り
付ける光学素子の一例を示す。

【図６】円筒状部材からなるアダプターの断面図であ
る。

【図７】本発明による鏡筒部の別の実施例を示す断面図
である。

【図８】図７中のアダプターを拡大して示す断面図であ
る。

【図９】複合観察法を行なうための顕微鏡装置の一例の
構成を示す。

【図１０】スライドガラスに載せた試料を示す。

【図１１】カメラを鏡筒に取り付けるためのアダプター
を示す。

【符号の説明】

１０２…下部本体、１０４…上部本体、１０６…カメラ
マウント、１０８…ネジ部、１１８…レンズ、ネジ…１
２２。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＴＶカメラや測定器などの観察系を顕微
   鏡の鏡筒に取り付けるためのアダプターであって、 観察系を鏡筒に回転可能に取り付ける手段と、 鏡筒からの光を観察系に導く手段と、 鏡筒から観察系までの光学的距離を変える手段と、 観察系への光の入射位置を変える手段とを備えているア
   ダプター。
2. 【請求項２】 接眼部と複数の観察系が取り付けられる
   顕微鏡の鏡筒であって、 試料からの光を取り込むための入力ポートと、 接眼部を取り付けるための接眼部用出力ポートと、 観察系を取り付けるための少なくとも二つの観察系用出
   力ポートと、 取り込んだ光を所定の出力ポートに導く手段と、 少なくとも一つの観察系で結像される像の倍率を変える
   手段とを備えている顕微鏡の鏡筒。