JPH1020198A - 近赤外線顕微鏡及びこれを用いた顕微鏡観察システム - Google Patents
近赤外線顕微鏡及びこれを用いた顕微鏡観察システムInfo
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- JPH1020198A JPH1020198A JP17252996A JP17252996A JPH1020198A JP H1020198 A JPH1020198 A JP H1020198A JP 17252996 A JP17252996 A JP 17252996A JP 17252996 A JP17252996 A JP 17252996A JP H1020198 A JPH1020198 A JP H1020198A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 厚さが200〜300μmに及ぶ生物試料に
おいて、試料表面から100μm以上内部の細胞の観察
が可能であると同時に、可視光線領域の波長を想定した
色収差補正が行われる通常の対物レンズを近赤外線領域
で使用しても結像性能には影響を与えることのない近赤
外線顕微鏡及びこれを用いた顕微鏡観察システムを提供
する。 【解決手段】 本発明は、照明用光源であるハロゲンラ
ンプ1,近赤外線透過フィルタ2,高分子偏光フィルム
3,ハロゲンランプ1からの光を常光線と異常光線とに
分離する複屈折光学素子4,コンデンサレンズ5,試料
6aが載置されるステージ6,対物レンズユニット7,
分離された常光線と異常光線とを再合成する複屈折光学
素子8,及び高分子偏光フィルム9からなる近赤外線顕
微鏡10と、電子撮像素子11と、画像処理装置12
と、表示モニタ13とにより構成されている。
おいて、試料表面から100μm以上内部の細胞の観察
が可能であると同時に、可視光線領域の波長を想定した
色収差補正が行われる通常の対物レンズを近赤外線領域
で使用しても結像性能には影響を与えることのない近赤
外線顕微鏡及びこれを用いた顕微鏡観察システムを提供
する。 【解決手段】 本発明は、照明用光源であるハロゲンラ
ンプ1,近赤外線透過フィルタ2,高分子偏光フィルム
3,ハロゲンランプ1からの光を常光線と異常光線とに
分離する複屈折光学素子4,コンデンサレンズ5,試料
6aが載置されるステージ6,対物レンズユニット7,
分離された常光線と異常光線とを再合成する複屈折光学
素子8,及び高分子偏光フィルム9からなる近赤外線顕
微鏡10と、電子撮像素子11と、画像処理装置12
と、表示モニタ13とにより構成されている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、透明乃至ほぼ透明
な生物試料の内部観察,計測等に用いられる近赤外線顕
微鏡とこれを用いた顕微鏡観察システムに関する。
な生物試料の内部観察,計測等に用いられる近赤外線顕
微鏡とこれを用いた顕微鏡観察システムに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、生物学の研究分野においては、従
来の形態観察から細胞間の情報伝達機構を調べることに
主眼が移りつつある。これに伴い生物試料は可能な限り
生態内に近い状態を維持するために、従来よりも厚く
(例えば、200〜300nm以上)作製されることが
多くなってきている。ところが、試料として用いられる
表面付近の細胞は、生態から切り取られる作業時にダメ
ージを受けており、生態に近い状態とは云い難い。従っ
て、生態に近い状態の細胞を観察,計測するためには、
細胞の表面より約50nm以上下層の部分を観察しなけ
ればならない。しかし、透明乃至ほぼ透明な試料を可視
化するために広く用いられる位相差顕微鏡では、試料の
厚さが200〜300μmとなると、ハロと称される位
相差顕微鏡特有の現象が生じてしまい、細胞内部の微細
構造の観察は困難になる。このことは、「光学顕微鏡の
基礎と応用(3)」小松 啓,応用物理第60巻第10
号(1991),1030〜1034頁に記載されてい
る。又、微分干渉顕微鏡を用いても、試料の厚さによる
光の散乱の影響を強く受け、目視観察では細胞の表面よ
り20〜30μm程度までの内部観察が限界であった。
来の形態観察から細胞間の情報伝達機構を調べることに
主眼が移りつつある。これに伴い生物試料は可能な限り
生態内に近い状態を維持するために、従来よりも厚く
(例えば、200〜300nm以上)作製されることが
多くなってきている。ところが、試料として用いられる
表面付近の細胞は、生態から切り取られる作業時にダメ
ージを受けており、生態に近い状態とは云い難い。従っ
て、生態に近い状態の細胞を観察,計測するためには、
細胞の表面より約50nm以上下層の部分を観察しなけ
ればならない。しかし、透明乃至ほぼ透明な試料を可視
化するために広く用いられる位相差顕微鏡では、試料の
厚さが200〜300μmとなると、ハロと称される位
相差顕微鏡特有の現象が生じてしまい、細胞内部の微細
構造の観察は困難になる。このことは、「光学顕微鏡の
基礎と応用(3)」小松 啓,応用物理第60巻第10
号(1991),1030〜1034頁に記載されてい
る。又、微分干渉顕微鏡を用いても、試料の厚さによる
光の散乱の影響を強く受け、目視観察では細胞の表面よ
り20〜30μm程度までの内部観察が限界であった。
【0003】そこで、最近になって、散乱の影響の少な
い赤外線を微分干渉観察に用い、画像処理によるコント
ラスト増強とを組み合わせて厚い生物細胞の内部を観察
する手法が開発された。この技術内容の詳細は、次の各
文献に記載されている。 文献1:Bert Sakmann and Brwin Neher「Single-Chann
el Recording」Second Edition Plenum, New York,P202
-206 文献2:Kettenman H.,Grantyn R. 「Practical electr
ophysiologicalmethod」 Wiley-Liss,New York,P6-10
(Infrared video microscopyof living brain slices) 文献3:Dodt H.U.,Zieglgansberger W.「Visualizing
unstained neurons inliving brain slices by infrare
d DIC-videomicroscopy 」BrainRes 537 (1990), P333-
336 又、特に文献3では、厚さ300μmのラット脳スライ
スにおいて、この試料の表面より約50〜100μm内
部にある神経細胞が観察された旨記載されている。
い赤外線を微分干渉観察に用い、画像処理によるコント
ラスト増強とを組み合わせて厚い生物細胞の内部を観察
する手法が開発された。この技術内容の詳細は、次の各
文献に記載されている。 文献1:Bert Sakmann and Brwin Neher「Single-Chann
el Recording」Second Edition Plenum, New York,P202
-206 文献2:Kettenman H.,Grantyn R. 「Practical electr
ophysiologicalmethod」 Wiley-Liss,New York,P6-10
(Infrared video microscopyof living brain slices) 文献3:Dodt H.U.,Zieglgansberger W.「Visualizing
unstained neurons inliving brain slices by infrare
d DIC-videomicroscopy 」BrainRes 537 (1990), P333-
336 又、特に文献3では、厚さ300μmのラット脳スライ
スにおいて、この試料の表面より約50〜100μm内
部にある神経細胞が観察された旨記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】更に、上記の各文献に
おいて、例えば、文献1には、ドイツSchott社製
の色ガラスフィルタ(商品名:RG9、分光透過率特性
は図8に示したグラフの通りである)を近赤外線透過フ
ィルタとして用いて細胞の観察を行った結果が記載され
ている。又、文献2には、文献1と同様ドイツScho
tt社製のRG9若しくは透過率が最大となる波長が7
50nmである干渉フィルタにSchott社製の熱吸
収フィルタ(商品名:KG4、分光透過率特性は図9に
示したグラフの通りである)を組み合わせたものを近赤
外線透過フィルタとして用いて細胞の観察を行った結果
が記載されている。更に、文献3には、750〜105
0nmの領域の波長を透過し得る干渉フィルタを近赤外
線透過フィルタとして用いて細胞の観察を行った結果が
記載されている。しかし、これら各文献に記載されてい
る近赤外線透過フィルタは、透過する波長領域が概ね7
00〜1200nmに亘っており、次のような不具合を
含むものである。
おいて、例えば、文献1には、ドイツSchott社製
の色ガラスフィルタ(商品名:RG9、分光透過率特性
は図8に示したグラフの通りである)を近赤外線透過フ
ィルタとして用いて細胞の観察を行った結果が記載され
ている。又、文献2には、文献1と同様ドイツScho
tt社製のRG9若しくは透過率が最大となる波長が7
50nmである干渉フィルタにSchott社製の熱吸
収フィルタ(商品名:KG4、分光透過率特性は図9に
示したグラフの通りである)を組み合わせたものを近赤
外線透過フィルタとして用いて細胞の観察を行った結果
が記載されている。更に、文献3には、750〜105
0nmの領域の波長を透過し得る干渉フィルタを近赤外
線透過フィルタとして用いて細胞の観察を行った結果が
記載されている。しかし、これら各文献に記載されてい
る近赤外線透過フィルタは、透過する波長領域が概ね7
00〜1200nmに亘っており、次のような不具合を
含むものである。
【0005】まず、顕微鏡の結像光学系、特に対物レン
ズにより発生する色収差の問題がある。一般に、顕微鏡
の対物レンズにおいては、可視光線領域(450〜65
0nmの波長領域)の波長を想定した色収差の補正がな
される。尚、この色収差補正レベルは、アポクロマー
ト,アクロマートといった名称で示される。例えば、ア
ポクロマート対物レンズとしては、特開平6−1607
20号公報に開示されたものが知られている。アポクロ
マート,アクロマートレベルにかかわらず、これらのレ
ベルで色収差補正がなされる対物レンズを近赤外線領域
で使用すると、ある単一波長(例えば800nmの波
長)においては、結像位置を可視光線を用いた場合より
もずらしさえすれば良好な結像性能を維持し得るものも
あるが、700〜1200nmの領域の波長では、色収
差が大きく発生し、試料内部の結像性能の劣化を招く。
この結果、散乱の少ない近赤外線を使用しているにもか
かわらず、従来技術では、試料表面より約50〜100
μm程度の内部の細胞を観察できるにすぎなかった。
ズにより発生する色収差の問題がある。一般に、顕微鏡
の対物レンズにおいては、可視光線領域(450〜65
0nmの波長領域)の波長を想定した色収差の補正がな
される。尚、この色収差補正レベルは、アポクロマー
ト,アクロマートといった名称で示される。例えば、ア
ポクロマート対物レンズとしては、特開平6−1607
20号公報に開示されたものが知られている。アポクロ
マート,アクロマートレベルにかかわらず、これらのレ
ベルで色収差補正がなされる対物レンズを近赤外線領域
で使用すると、ある単一波長(例えば800nmの波
長)においては、結像位置を可視光線を用いた場合より
もずらしさえすれば良好な結像性能を維持し得るものも
あるが、700〜1200nmの領域の波長では、色収
差が大きく発生し、試料内部の結像性能の劣化を招く。
この結果、散乱の少ない近赤外線を使用しているにもか
かわらず、従来技術では、試料表面より約50〜100
μm程度の内部の細胞を観察できるにすぎなかった。
【0006】又、700〜1200nmの領域の波長を
用いると、顕微鏡本体の熱変形,試料の温度上昇を引き
起こす原因ともなり得る。具体的には、ハロゲンランプ
を照明用光源として使用することが多いが、このような
場合には、900〜1100nm付近の放射強度が最も
強くなる。ところで、近年、生物学の顕微鏡分野で広く
用いられているマニピュレータによって、直径数μm程
度の微小なガラス電極を細胞膜表面に密着させ、細胞膜
のCaイオンチャンネルの電気特性を調べる、所謂パッ
チクランプ法と呼ばれる手法が用いられている。しか
し、この場合、試料上に900〜1100nmの波長が
到達すると、その熱によって試料がダメージを受けた
り、試料を保存する溶液の状態が安定せず、細胞膜表面
にガラス電極を密着させることが難しくなるという不具
合を生じさせていた。
用いると、顕微鏡本体の熱変形,試料の温度上昇を引き
起こす原因ともなり得る。具体的には、ハロゲンランプ
を照明用光源として使用することが多いが、このような
場合には、900〜1100nm付近の放射強度が最も
強くなる。ところで、近年、生物学の顕微鏡分野で広く
用いられているマニピュレータによって、直径数μm程
度の微小なガラス電極を細胞膜表面に密着させ、細胞膜
のCaイオンチャンネルの電気特性を調べる、所謂パッ
チクランプ法と呼ばれる手法が用いられている。しか
し、この場合、試料上に900〜1100nmの波長が
到達すると、その熱によって試料がダメージを受けた
り、試料を保存する溶液の状態が安定せず、細胞膜表面
にガラス電極を密着させることが難しくなるという不具
合を生じさせていた。
【0007】そこで、本発明は上記のような従来技術の
問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、厚さが200〜300μmに及ぶ生物試料におい
て、試料表面から100μm以上内部の細胞の観察や細
胞に対する操作が安定して行えると同時に、可視光線領
域の波長を想定した色収差補正が行われる通常の対物レ
ンズを近赤外線領域で使用しても結像性能に影響を与え
ることのない近赤外線顕微鏡及びこれを用いた顕微鏡観
察システムを提供することである。
問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、厚さが200〜300μmに及ぶ生物試料におい
て、試料表面から100μm以上内部の細胞の観察や細
胞に対する操作が安定して行えると同時に、可視光線領
域の波長を想定した色収差補正が行われる通常の対物レ
ンズを近赤外線領域で使用しても結像性能に影響を与え
ることのない近赤外線顕微鏡及びこれを用いた顕微鏡観
察システムを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による近赤外線顕微鏡及びこれを用いた顕微
鏡観察システムは以下のような特徴を備えている。
に、本発明による近赤外線顕微鏡及びこれを用いた顕微
鏡観察システムは以下のような特徴を備えている。
【0009】請求項1にかかる発明は、少なくとも赤外
光を発生する光源を有し、この光源の照明によって試料
観察を行う顕微鏡において、前記光源と前記試料との間
に配置された600〜900nmの領域の波長のうち任
意の波長を透過し得る波長選択素子と、前記試料にコン
トラストを発生させるコントラスト発生光学系とが備え
られた近赤外線顕微鏡である。
光を発生する光源を有し、この光源の照明によって試料
観察を行う顕微鏡において、前記光源と前記試料との間
に配置された600〜900nmの領域の波長のうち任
意の波長を透過し得る波長選択素子と、前記試料にコン
トラストを発生させるコントラスト発生光学系とが備え
られた近赤外線顕微鏡である。
【0010】請求項2にかかる発明は、可視波長に適用
し得る対物レンズが備えられていることを特徴とする請
求項1に記載の近赤外線顕微鏡である。
し得る対物レンズが備えられていることを特徴とする請
求項1に記載の近赤外線顕微鏡である。
【0011】請求項3にかかる発明は、請求項1又は2
に記載の近赤外線顕微鏡と、この近赤外線顕微鏡による
前記試料の像を撮像する撮像手段と、この撮像手段から
の画像信号をコントラスト強調する画像処理手段を含む
画像処理装置と、画像表示装置とにより構成されている
顕微鏡観察システムである。
に記載の近赤外線顕微鏡と、この近赤外線顕微鏡による
前記試料の像を撮像する撮像手段と、この撮像手段から
の画像信号をコントラスト強調する画像処理手段を含む
画像処理装置と、画像表示装置とにより構成されている
顕微鏡観察システムである。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明では、透明乃至ほぼ透明な
試料にコントラストを発生させるコントラスト発生光学
系として、照明用光源からの波面を等位相の二波面に分
割する手段と、この分割手段により分割された波面を試
料に向けて照射するコンデンサレンズと、試料を透過た
後の前記分割された二波面を再合成し互いに干渉させる
波面合成手段とから構成されている干渉顕微鏡が用いら
れる。
試料にコントラストを発生させるコントラスト発生光学
系として、照明用光源からの波面を等位相の二波面に分
割する手段と、この分割手段により分割された波面を試
料に向けて照射するコンデンサレンズと、試料を透過た
後の前記分割された二波面を再合成し互いに干渉させる
波面合成手段とから構成されている干渉顕微鏡が用いら
れる。
【0013】或いは、このような干渉顕微鏡に代わっ
て、前記波面分割手段及び波面合成手段に代えて、前記
照明用光源と前記コンデンサレンズとの間に、矩形状の
スリット,半円形の開口,扇形の開口等を照明系の光軸
中心より偏心させて配置し所謂偏斜照明が可能なように
構成してもよい。更に、コンデンサレンズの前側焦点位
置に光軸中心より偏心させて配置した矩形状のスリット
と、対物レンズの後側焦点位置に配置した前記スリット
からの透過光の透過率を段階的に変化させ振幅変調を与
える変調素子とにより、透明試料にコントラストを発生
させるものである。干渉顕微鏡や偏斜照明を利用した顕
微鏡は、透明試料にコントラストを発生させる光学系と
して従来から用いられている位相差顕微鏡では、厚さ2
00〜300μmの試料に対して、前述の如く、位相差
顕微鏡特有のハロと称される現象が強く生じること、
又、観察試料内において多重回折が生じ、回折光の位相
が乱れて試料内部の観察が困難となるので、これらの不
具合を回避するためである。よって、前記コントラスト
発生光学系には、位相差顕微鏡に比べ、試料の厚さの影
響を受けにくい干渉顕微鏡や偏斜照明を用い、且つ、6
00〜900nmの波長で観察することで、厚い試料で
あっても深い部分までコントラストよく観察することが
できる。
て、前記波面分割手段及び波面合成手段に代えて、前記
照明用光源と前記コンデンサレンズとの間に、矩形状の
スリット,半円形の開口,扇形の開口等を照明系の光軸
中心より偏心させて配置し所謂偏斜照明が可能なように
構成してもよい。更に、コンデンサレンズの前側焦点位
置に光軸中心より偏心させて配置した矩形状のスリット
と、対物レンズの後側焦点位置に配置した前記スリット
からの透過光の透過率を段階的に変化させ振幅変調を与
える変調素子とにより、透明試料にコントラストを発生
させるものである。干渉顕微鏡や偏斜照明を利用した顕
微鏡は、透明試料にコントラストを発生させる光学系と
して従来から用いられている位相差顕微鏡では、厚さ2
00〜300μmの試料に対して、前述の如く、位相差
顕微鏡特有のハロと称される現象が強く生じること、
又、観察試料内において多重回折が生じ、回折光の位相
が乱れて試料内部の観察が困難となるので、これらの不
具合を回避するためである。よって、前記コントラスト
発生光学系には、位相差顕微鏡に比べ、試料の厚さの影
響を受けにくい干渉顕微鏡や偏斜照明を用い、且つ、6
00〜900nmの波長で観察することで、厚い試料で
あっても深い部分までコントラストよく観察することが
できる。
【0014】更に、本発明に用いられる干渉顕微鏡にお
いて、前記波面分割手段は、前記照明用光源からの光を
所定の方向に偏光させる第1の偏光手段と、これにより
偏光された光を互いに振動方向が直交する常光線と異常
光線とに分離する複屈折光学素子とにより構成されてい
る。又、前記波面合成手段は、前記常光線と異常光線と
を再合成する複屈折光学素子と、これにより合成された
二波面を互いに干渉させる第2の偏光手段とから構成さ
れている。即ち、本発明に用いられる干渉顕微鏡は所謂
ノマルスキー型微分干渉顕微鏡としての構成を有するも
のである。又、特に、前記第1及び第2の偏光手段は、
高分子フィルムに二色性染料を含有,配向させた偏光フ
ィルムにより構成されていることが、コスト,入手性の
観点より好ましい。尚、前述の文献2にも記載されてい
るように、偏光素子として、偏光特性に波長依存性のな
いグラントムソンプリズムを用いることも考えられる
が、前記偏光フィルムに比べてグラントムソンプリズム
は非常に高価であり、入手も困難であることから、現実
的な方法とは云えない。
いて、前記波面分割手段は、前記照明用光源からの光を
所定の方向に偏光させる第1の偏光手段と、これにより
偏光された光を互いに振動方向が直交する常光線と異常
光線とに分離する複屈折光学素子とにより構成されてい
る。又、前記波面合成手段は、前記常光線と異常光線と
を再合成する複屈折光学素子と、これにより合成された
二波面を互いに干渉させる第2の偏光手段とから構成さ
れている。即ち、本発明に用いられる干渉顕微鏡は所謂
ノマルスキー型微分干渉顕微鏡としての構成を有するも
のである。又、特に、前記第1及び第2の偏光手段は、
高分子フィルムに二色性染料を含有,配向させた偏光フ
ィルムにより構成されていることが、コスト,入手性の
観点より好ましい。尚、前述の文献2にも記載されてい
るように、偏光素子として、偏光特性に波長依存性のな
いグラントムソンプリズムを用いることも考えられる
が、前記偏光フィルムに比べてグラントムソンプリズム
は非常に高価であり、入手も困難であることから、現実
的な方法とは云えない。
【0015】一方、前記偏光フィルムは、一般的に、使
用される波長が800nmを越えると偏光特性が劣化し
はじめ、波長900nm以上ではもはや偏光素子として
の機能は失われてしまう。このため、700〜1200
nmの領域の波長を用いて微分干渉観察を行うと、90
0〜1200nmの波長領域では微分干渉の効果がみら
れず実質的には明視野観察となってしまううえ、700
〜900nmの領域の波長により形成された微分干渉像
にフレアとなって重なり、散乱の少ない波長を用いてい
るにもかかわらず、試料内の結像性能の劣化を招いてし
まう。従って、波長を600〜900nmに限定するこ
とによって、安価な偏光フィルムを使用しても偏光特性
が劣化しないので、コントラストのよい観察ができると
いう効果を奏する。
用される波長が800nmを越えると偏光特性が劣化し
はじめ、波長900nm以上ではもはや偏光素子として
の機能は失われてしまう。このため、700〜1200
nmの領域の波長を用いて微分干渉観察を行うと、90
0〜1200nmの波長領域では微分干渉の効果がみら
れず実質的には明視野観察となってしまううえ、700
〜900nmの領域の波長により形成された微分干渉像
にフレアとなって重なり、散乱の少ない波長を用いてい
るにもかかわらず、試料内の結像性能の劣化を招いてし
まう。従って、波長を600〜900nmに限定するこ
とによって、安価な偏光フィルムを使用しても偏光特性
が劣化しないので、コントラストのよい観察ができると
いう効果を奏する。
【0016】このような観点により、本発明において
は、近赤外線透過フィルタを前記照明用光源と前記試料
との間に配置し、而も、この近赤外線透過フィルタを、
600〜900nmの領域内の波長より観察に必要とさ
れる最小限の明るさが得られる波長域を任意に選択でき
るように構成した。又、このような近赤外線フィルタを
用いると、ハロゲンランプの放射強度が強い900〜1
100nm付近の波長を使用していないため、試料の温
度上昇を最小限に抑制できることは云うまでもない。
は、近赤外線透過フィルタを前記照明用光源と前記試料
との間に配置し、而も、この近赤外線透過フィルタを、
600〜900nmの領域内の波長より観察に必要とさ
れる最小限の明るさが得られる波長域を任意に選択でき
るように構成した。又、このような近赤外線フィルタを
用いると、ハロゲンランプの放射強度が強い900〜1
100nm付近の波長を使用していないため、試料の温
度上昇を最小限に抑制できることは云うまでもない。
【0017】更に、前記近赤外線透過フィルタは、70
0〜850nmの領域の波長を透過し、特に、750〜
800nmの領域の波長の平均透過率が80%以上とな
っていることが好ましい。この条件は、試料内部の観察
において、より一層良好な解像を得るために設けられる
条件である。近赤外線の透過波長領域が700〜850
nmから逸脱して広範囲に亘ると、偏光素子として前記
偏光フィルムが用いられているノマルスキー型微分干渉
顕微鏡においては、850nm以上の波長で前記偏光フ
ィルムの偏光特性劣化が目立ちはじめ、コントラストの
低下を招いてしまう。一方、750〜800nmの領域
の波長において、平均透過率が80%以下であると、得
られる像が暗くなり、例え画像処理装置によりコントラ
スト増強を行っても、試料内部の微細構造は電気ノイズ
に埋もれてしまい観察できなくなる。
0〜850nmの領域の波長を透過し、特に、750〜
800nmの領域の波長の平均透過率が80%以上とな
っていることが好ましい。この条件は、試料内部の観察
において、より一層良好な解像を得るために設けられる
条件である。近赤外線の透過波長領域が700〜850
nmから逸脱して広範囲に亘ると、偏光素子として前記
偏光フィルムが用いられているノマルスキー型微分干渉
顕微鏡においては、850nm以上の波長で前記偏光フ
ィルムの偏光特性劣化が目立ちはじめ、コントラストの
低下を招いてしまう。一方、750〜800nmの領域
の波長において、平均透過率が80%以下であると、得
られる像が暗くなり、例え画像処理装置によりコントラ
スト増強を行っても、試料内部の微細構造は電気ノイズ
に埋もれてしまい観察できなくなる。
【0018】更には、前記ノマルスキー型微分干渉顕微
鏡において、前記波面分割手段による常光線と異常光線
との分離量δが、対物レンズの分解能εに対して、以下
に示す条件式を満足していることが好ましい。 0.25ε<δ<0.7ε ・・・・(1) 但し、分解能εは、546.07nmの波長(e線)に
おける値である。
鏡において、前記波面分割手段による常光線と異常光線
との分離量δが、対物レンズの分解能εに対して、以下
に示す条件式を満足していることが好ましい。 0.25ε<δ<0.7ε ・・・・(1) 但し、分解能εは、546.07nmの波長(e線)に
おける値である。
【0019】条件式(1)は、厚い生物試料内部の観察
において、より一層良好な解像,立体感を得るために設
定されたものである。前記常光線と異常光線との分離量
δの大小により、微分干渉顕微鏡における解像,立体感
が相反する関係にあることは周知の通りであるが、前述
のように、厚さが200〜300μmの生物試料内部の
細胞に対して前記パッチクランプ法を行う際、細胞膜表
面の視認性のよさが成否の鍵を握っており、そのために
は、解像と立体感とのバランスを図ることが重要であ
る。条件式(1)において、分離量δが0.25ε以下
になると、試料の厚さによる錯乱の影響は低減され、
又、解像力も向上させることができるが、コントラスト
が低くなりすぎてしまう。これを画像処理装置によるコ
ントラスト増強で補うには、コントラスト増強の原理
上、S/N比を高めるために試料への入射光量を必要以
上に増加させねばならず、結果、顕微鏡本体の熱変形,
試料の温度上昇を招くことになり好ましくない。一方、
分離量δが0.7ε以上になると、解像力の低下を招く
ことは勿論、試料の厚さによる錯乱の影響を大きく受
け、本来ならば向上するはずの試料像の立体感まで低下
させてしまう。
において、より一層良好な解像,立体感を得るために設
定されたものである。前記常光線と異常光線との分離量
δの大小により、微分干渉顕微鏡における解像,立体感
が相反する関係にあることは周知の通りであるが、前述
のように、厚さが200〜300μmの生物試料内部の
細胞に対して前記パッチクランプ法を行う際、細胞膜表
面の視認性のよさが成否の鍵を握っており、そのために
は、解像と立体感とのバランスを図ることが重要であ
る。条件式(1)において、分離量δが0.25ε以下
になると、試料の厚さによる錯乱の影響は低減され、
又、解像力も向上させることができるが、コントラスト
が低くなりすぎてしまう。これを画像処理装置によるコ
ントラスト増強で補うには、コントラスト増強の原理
上、S/N比を高めるために試料への入射光量を必要以
上に増加させねばならず、結果、顕微鏡本体の熱変形,
試料の温度上昇を招くことになり好ましくない。一方、
分離量δが0.7ε以上になると、解像力の低下を招く
ことは勿論、試料の厚さによる錯乱の影響を大きく受
け、本来ならば向上するはずの試料像の立体感まで低下
させてしまう。
【0020】次に、本発明において用いられる対物レン
ズについて説明する。図10は前述の特開平6−160
720号公報に開示されているアポクロマート級顕微鏡
の対物レンズの構成を示す断面図、図11は図10に示
された対物レンズにおいて基準波長を587.56nm
(d線)とした場合の400〜700nmの領域の波長
に対する色収差を表すグラフ(縦軸は軸上波面収差の
値、横軸は波長を示している)である。又、図12は図
10に示された対物レンズにおいて基準波長を900n
mとした場合の700〜1200nmの領域の波長に対
する色収差を表すグラフ、図13は同様に前記対物レン
ズにおいて基準波長を750nmとした場合の700〜
900nmの領域の波長に対する色収差を表すグラフで
ある。無収差の目安として、Marechalの判定値
(約0.07波長)を考えると、図11に示されたグラ
フより、図10に示した対物レンズは可視光線領域では
確かにアポクロマート級の色収差補正を行っている。と
ころが、図12に示されたグラフから分かるように、基
準波長が900nmの場合、観察に用いる波長の領域が
700〜1200nmの広範囲に亘ると、アポクロマー
ト級の対物レンズとはいえ、色収差が大きく発生してい
る。そこで、図13に示すように、基準波長を750n
mとし、観察する波長の領域を600〜900nmに設
定すれば、色収差の発生が低く抑えられることが分か
る。
ズについて説明する。図10は前述の特開平6−160
720号公報に開示されているアポクロマート級顕微鏡
の対物レンズの構成を示す断面図、図11は図10に示
された対物レンズにおいて基準波長を587.56nm
(d線)とした場合の400〜700nmの領域の波長
に対する色収差を表すグラフ(縦軸は軸上波面収差の
値、横軸は波長を示している)である。又、図12は図
10に示された対物レンズにおいて基準波長を900n
mとした場合の700〜1200nmの領域の波長に対
する色収差を表すグラフ、図13は同様に前記対物レン
ズにおいて基準波長を750nmとした場合の700〜
900nmの領域の波長に対する色収差を表すグラフで
ある。無収差の目安として、Marechalの判定値
(約0.07波長)を考えると、図11に示されたグラ
フより、図10に示した対物レンズは可視光線領域では
確かにアポクロマート級の色収差補正を行っている。と
ころが、図12に示されたグラフから分かるように、基
準波長が900nmの場合、観察に用いる波長の領域が
700〜1200nmの広範囲に亘ると、アポクロマー
ト級の対物レンズとはいえ、色収差が大きく発生してい
る。そこで、図13に示すように、基準波長を750n
mとし、観察する波長の領域を600〜900nmに設
定すれば、色収差の発生が低く抑えられることが分か
る。
【0021】このように、観察に用いられる波長の領域
が700〜1200nmの広範囲に亘る場合には、前記
アポクロマート級の対物レンズでさえも色収差が大きく
発生する。しかしながら、本発明では、前述のように、
600〜900nmの波長を透過し得る近赤外線フィル
タを採用しているため、可視光線領域、即ち、約450
〜650nmの領域の波長において色収差補正がなされ
る通常の顕微鏡の対物レンズをそのまま使用しても色収
差の発生を最小限に抑制することができる。従って、本
発明では、実用上広く用いられているアクロマート級対
物レンズを用いることができるため、コスト面でも有利
である。
が700〜1200nmの広範囲に亘る場合には、前記
アポクロマート級の対物レンズでさえも色収差が大きく
発生する。しかしながら、本発明では、前述のように、
600〜900nmの波長を透過し得る近赤外線フィル
タを採用しているため、可視光線領域、即ち、約450
〜650nmの領域の波長において色収差補正がなされ
る通常の顕微鏡の対物レンズをそのまま使用しても色収
差の発生を最小限に抑制することができる。従って、本
発明では、実用上広く用いられているアクロマート級対
物レンズを用いることができるため、コスト面でも有利
である。
【0022】尚、ここで、可視光線領域から近赤外線領
域までの領域の波長に対して色収差の補正が可能な対物
レンズを新たに設計する方法もある。しかし、近年、生
物学の研究分野においては、Caイオン濃度等を計測す
るために、落射蛍光照明装置を用い、340〜380n
m付近の紫外線を試料に照射することが頻繁に行われて
いる。よって、対物レンズには紫外線透過率が高いもの
が要求されることになる。しかしながら、このような要
求を全て満たす対物レンズ、即ち、可視光線領域から近
赤外線領域までの領域の波長に対して色収差の補正が可
能で、且つ、紫外線透過率の高い対物レンズの設計,製
作は非常に困難である。又、大きなコスト増にもつなが
るため、適切な解決手段とは云えない。
域までの領域の波長に対して色収差の補正が可能な対物
レンズを新たに設計する方法もある。しかし、近年、生
物学の研究分野においては、Caイオン濃度等を計測す
るために、落射蛍光照明装置を用い、340〜380n
m付近の紫外線を試料に照射することが頻繁に行われて
いる。よって、対物レンズには紫外線透過率が高いもの
が要求されることになる。しかしながら、このような要
求を全て満たす対物レンズ、即ち、可視光線領域から近
赤外線領域までの領域の波長に対して色収差の補正が可
能で、且つ、紫外線透過率の高い対物レンズの設計,製
作は非常に困難である。又、大きなコスト増にもつなが
るため、適切な解決手段とは云えない。
【0023】以下、図示した実施例に基づき本発明を具
体的に説明する。
体的に説明する。
【0024】第1実施例 図1は、本実施例にかかる顕微鏡観察システムの構成を
示す図である。本実施例の顕微鏡観察システムに用いら
れる近赤外線顕微鏡10は、照明用光源であるハロゲン
ランプ1,近赤外線透過フィルタ2,高分子偏光フィル
ム3,ハロゲンランプ1からの光を常光線と異常光線と
に分離する複屈折光学素子4,コンデンサレンズ5,試
料6aが載置されるステージ6,対物レンズユニット
7,分離された常光線と異常光線とを再合成する複屈折
光学素子8,及び高分子偏光フィルム9により構成され
ている。
示す図である。本実施例の顕微鏡観察システムに用いら
れる近赤外線顕微鏡10は、照明用光源であるハロゲン
ランプ1,近赤外線透過フィルタ2,高分子偏光フィル
ム3,ハロゲンランプ1からの光を常光線と異常光線と
に分離する複屈折光学素子4,コンデンサレンズ5,試
料6aが載置されるステージ6,対物レンズユニット
7,分離された常光線と異常光線とを再合成する複屈折
光学素子8,及び高分子偏光フィルム9により構成され
ている。
【0025】この近赤外線顕微鏡10では、ハロゲンラ
ンプ1から射出された光が近赤外線透過フィルタ2を透
過し、高分子偏光フィルム3により直線偏光とされた
後、コンデンサレンズ5の前側焦点位置に常光と異常光
との分岐点が一致するように配置された複屈折光学素子
4によりコンデンサレンズ5を介して試料6a上で常光
と異常光とを分離量δだけ分離させている。そして、試
料6aを透過した常光と異常光は対物レンズユニット7
を透過した後、複屈折光学素子8により合波され、更に
高分子偏光フィルム9を透過する際に前記常光と異常光
とが互いに干渉し合い、近赤外線顕微鏡10の結像面に
試料6aの像を形成するようになっている。
ンプ1から射出された光が近赤外線透過フィルタ2を透
過し、高分子偏光フィルム3により直線偏光とされた
後、コンデンサレンズ5の前側焦点位置に常光と異常光
との分岐点が一致するように配置された複屈折光学素子
4によりコンデンサレンズ5を介して試料6a上で常光
と異常光とを分離量δだけ分離させている。そして、試
料6aを透過した常光と異常光は対物レンズユニット7
を透過した後、複屈折光学素子8により合波され、更に
高分子偏光フィルム9を透過する際に前記常光と異常光
とが互いに干渉し合い、近赤外線顕微鏡10の結像面に
試料6aの像を形成するようになっている。
【0026】ここで、近赤外線顕微鏡10に用いられて
いる近赤外線透過フィルタ2の分光透過率特性は、図2
に示すように、600〜900nmの領域の波長を透過
し得るものであり、対物レンズユニット7の倍率は水侵
40倍,開口数は0.7、常光線と異常光線との分離量
δは0.3μmである。更に、本実施例では、複屈折光
学素子4としてウオラストンプリズムを用い、又、複屈
折光学素子8としては対物レンズユニット7の後側焦点
位置が対物レンズユニット7内に存在しているため、ノ
マルスキープリズムと呼ばれる変形ウオラストンプリズ
ムを用いている。
いる近赤外線透過フィルタ2の分光透過率特性は、図2
に示すように、600〜900nmの領域の波長を透過
し得るものであり、対物レンズユニット7の倍率は水侵
40倍,開口数は0.7、常光線と異常光線との分離量
δは0.3μmである。更に、本実施例では、複屈折光
学素子4としてウオラストンプリズムを用い、又、複屈
折光学素子8としては対物レンズユニット7の後側焦点
位置が対物レンズユニット7内に存在しているため、ノ
マルスキープリズムと呼ばれる変形ウオラストンプリズ
ムを用いている。
【0027】更に、本実施例の顕微鏡観察システムで
は、近赤外線顕微鏡10の結像面上に電子撮像素子11
の受光面を配置し、この電子撮像素子11で近赤外線顕
微鏡10により得られた像を受像し、これを画像信号と
して画像処理装置12へ送信する。画像処理装置12に
は、前記画像信号のコントラスト増強を行う画像処理手
段が備えられており、ここでコントラスト増強がなされ
た画像信号は表示モニタ13へ送信される。
は、近赤外線顕微鏡10の結像面上に電子撮像素子11
の受光面を配置し、この電子撮像素子11で近赤外線顕
微鏡10により得られた像を受像し、これを画像信号と
して画像処理装置12へ送信する。画像処理装置12に
は、前記画像信号のコントラスト増強を行う画像処理手
段が備えられており、ここでコントラスト増強がなされ
た画像信号は表示モニタ13へ送信される。
【0028】第2実施例 本実施例にかかる顕微鏡観察システムの構成は図1に示
した第1実施例のものと同様であるため、図は省略す
る。尚、本実施例の顕微鏡観察システムにおいて、近赤
外線透過フィルタ2の分光透過率特性は、図3に示すよ
うに、700〜850nmの領域の波長を透過し得るも
のである。又、対物レンズユニット7の倍率は水浸60
倍,開口数は1.2、常光線と異常光線との分離量δは
0.08μmである。
した第1実施例のものと同様であるため、図は省略す
る。尚、本実施例の顕微鏡観察システムにおいて、近赤
外線透過フィルタ2の分光透過率特性は、図3に示すよ
うに、700〜850nmの領域の波長を透過し得るも
のである。又、対物レンズユニット7の倍率は水浸60
倍,開口数は1.2、常光線と異常光線との分離量δは
0.08μmである。
【0029】第3実施例 図4は、本実施例にかかる顕微鏡観察システムの構成を
示す図である。本実施例の顕微鏡観察システムに用いら
れる近赤外線顕微鏡20は、照明用光源であるハロゲン
ランプ1,近赤外線透過フィルタ14,照明系の光軸の
中心より偏心させて配置された矩形状のスリット15,
コンデンサレンズ16,試料17aを載置するステージ
17,対物レンズユニット18,及び矩形状のスリット
15を透過する光の透過率を段階的に変化させその透過
光に振幅変調を与える変調素子19により構成されてい
る。
示す図である。本実施例の顕微鏡観察システムに用いら
れる近赤外線顕微鏡20は、照明用光源であるハロゲン
ランプ1,近赤外線透過フィルタ14,照明系の光軸の
中心より偏心させて配置された矩形状のスリット15,
コンデンサレンズ16,試料17aを載置するステージ
17,対物レンズユニット18,及び矩形状のスリット
15を透過する光の透過率を段階的に変化させその透過
光に振幅変調を与える変調素子19により構成されてい
る。
【0030】この近赤外線顕微鏡20では、ハロゲンラ
ンプ1から射出された光が近赤外線透過フィルタ14を
透過し、矩形状のスリット15及びコンデンサレンズ1
6を経てステージ17上に載置されている試料17aに
入射する。この試料17aへ照明光が入射するまでの過
程において、変調素子19により矩形状のスリット15
を透過する光の透過率を段階的に変化させその透過光に
振幅変調を与えている。よって、試料17aに入射した
光は透明な試料17aにコントラストを発生させること
ができる。そして、試料17aを透過した光は対物レン
ズユニット18及び変調素子19を経て、近赤外線顕微
鏡20の結像面に試料17aの像を形成する。
ンプ1から射出された光が近赤外線透過フィルタ14を
透過し、矩形状のスリット15及びコンデンサレンズ1
6を経てステージ17上に載置されている試料17aに
入射する。この試料17aへ照明光が入射するまでの過
程において、変調素子19により矩形状のスリット15
を透過する光の透過率を段階的に変化させその透過光に
振幅変調を与えている。よって、試料17aに入射した
光は透明な試料17aにコントラストを発生させること
ができる。そして、試料17aを透過した光は対物レン
ズユニット18及び変調素子19を経て、近赤外線顕微
鏡20の結像面に試料17aの像を形成する。
【0031】ここで、近赤外線顕微鏡20に用いられる
近赤外線透過フィルタ14の分光透過率特性は、図2に
示すように、600〜900nmの領域の波長を透過し
得るるものである。対物レンズユニット18の倍率は水
浸40倍,開口数は0.7である。矩形状のスリット1
5はコンデンサレンズ16の前側焦点位置に、変調素子
19は対物レンズユニット18の後側焦点位置に夫々配
置されている。又、図5及び図6に、矩形状のスリット
15及び変調素子19を夫々上側から見た状態を示す。
尚、図6において、白色部分の光の透過率は約90%以
上、斜線部分の光の透過率は約15%、黒色部分の光の
透過率は0%である。
近赤外線透過フィルタ14の分光透過率特性は、図2に
示すように、600〜900nmの領域の波長を透過し
得るるものである。対物レンズユニット18の倍率は水
浸40倍,開口数は0.7である。矩形状のスリット1
5はコンデンサレンズ16の前側焦点位置に、変調素子
19は対物レンズユニット18の後側焦点位置に夫々配
置されている。又、図5及び図6に、矩形状のスリット
15及び変調素子19を夫々上側から見た状態を示す。
尚、図6において、白色部分の光の透過率は約90%以
上、斜線部分の光の透過率は約15%、黒色部分の光の
透過率は0%である。
【0032】更に、本実施例の顕微鏡観察システムにお
いても、第1実施例と同様に、近赤外線顕微鏡20の結
像面上に電子撮像素子11の受光面を配置し、この電子
撮像素子11で近赤外線顕微鏡20により得られた像を
受像し、これを画像信号として画像処理装置12へ送信
する。画像処理装置12には、前記画像信号のコントラ
スト増強を行う画像処理手段が備えられており、ここで
コントラスト増強がなされた画像信号は表示モニタ13
へ送信される。
いても、第1実施例と同様に、近赤外線顕微鏡20の結
像面上に電子撮像素子11の受光面を配置し、この電子
撮像素子11で近赤外線顕微鏡20により得られた像を
受像し、これを画像信号として画像処理装置12へ送信
する。画像処理装置12には、前記画像信号のコントラ
スト増強を行う画像処理手段が備えられており、ここで
コントラスト増強がなされた画像信号は表示モニタ13
へ送信される。
【0033】次に、第2実施例に示した顕微鏡観察シス
テムを用いた具体的な観察方法を示す。近赤外線顕微鏡
10として使用した微分干渉顕微鏡はオリンパス光学工
業(株)製BHWIで、照明光路中に図3に示したよう
な700〜850nmの領域の波長を透過し得る近赤外
線透過フィルタ2を配置し、試料6aにはラット脳スラ
イスの小脳部分を、対物レンズユニット7には水浸タイ
プのオリンパス光学工業(株)製WPlanFl40×
UV(開口数0.7)と2.5倍の拡大レンズとを組み
合わせたものを用いた。又、電子撮像素子11として
は、浜松ホトニクス(株)製の可視〜近赤外線用テレビ
カメラC2741−07ERを、画像処理装置12には
オリンパス光学工業(株)製の画像処理装置XL−10
を、表示モニタ13には浜松ホトニクス(株)製のテレ
ビモニタC1840−3を用いた。
テムを用いた具体的な観察方法を示す。近赤外線顕微鏡
10として使用した微分干渉顕微鏡はオリンパス光学工
業(株)製BHWIで、照明光路中に図3に示したよう
な700〜850nmの領域の波長を透過し得る近赤外
線透過フィルタ2を配置し、試料6aにはラット脳スラ
イスの小脳部分を、対物レンズユニット7には水浸タイ
プのオリンパス光学工業(株)製WPlanFl40×
UV(開口数0.7)と2.5倍の拡大レンズとを組み
合わせたものを用いた。又、電子撮像素子11として
は、浜松ホトニクス(株)製の可視〜近赤外線用テレビ
カメラC2741−07ERを、画像処理装置12には
オリンパス光学工業(株)製の画像処理装置XL−10
を、表示モニタ13には浜松ホトニクス(株)製のテレ
ビモニタC1840−3を用いた。
【0034】このようなシステムにより、前記対物レン
ズユニット7を介して電子撮像素子11に総合倍率10
0倍で試料6aの像を投影し、電子撮像素子11で生成
された画像信号は前記画像処理装置12を介して表示モ
ニタ13へ送信され、ここに画像を表示した。更に、こ
の表示モニタ13上に表示された画像を日立製作所
(株)製のビデオプリンタVY−100で画像出力した
図を図7に示す。図7は、従来の方法ではなし得なかっ
た試料表面より約150μm内部にある神経細胞を観察
できたことを示している。尚、ここに示した観察方法で
は、正立型の顕微鏡を用いているが、本発明ではこれに
限られるものではなく、倒立型の顕微鏡を用いても同様
の効果を得ることができる。
ズユニット7を介して電子撮像素子11に総合倍率10
0倍で試料6aの像を投影し、電子撮像素子11で生成
された画像信号は前記画像処理装置12を介して表示モ
ニタ13へ送信され、ここに画像を表示した。更に、こ
の表示モニタ13上に表示された画像を日立製作所
(株)製のビデオプリンタVY−100で画像出力した
図を図7に示す。図7は、従来の方法ではなし得なかっ
た試料表面より約150μm内部にある神経細胞を観察
できたことを示している。尚、ここに示した観察方法で
は、正立型の顕微鏡を用いているが、本発明ではこれに
限られるものではなく、倒立型の顕微鏡を用いても同様
の効果を得ることができる。
【0035】以上説明したように、本発明による近赤外
線顕微鏡及びこれを用いた顕微鏡観察システムは、特許
請求の範囲に記載された特徴と合わせ、以下の(1)〜
(6)に示された特徴も備えている。
線顕微鏡及びこれを用いた顕微鏡観察システムは、特許
請求の範囲に記載された特徴と合わせ、以下の(1)〜
(6)に示された特徴も備えている。
【0036】(1)照明光源と、この照明光源からの光
により透明乃至ほぼ透明な試料を照明するコンデンサレ
ンズと、前記試料の像を形成する対物レンズを含む結像
光学系と、前記試料の拡大像を撮像する撮像手段と、前
記照明用光源と前記撮像手段との間に配置される前記試
料にコントラストを発生させて可視化する手段と、前記
撮像手段からの画像信号を処理して前記試料像のコント
ラストを強調する画像処理手段とにより構成され、前記
撮像手段は前記結像光学系の結像面に配置された電子撮
像素子を有し、又、前記照明用光源と前記試料との間に
は600〜900nmの領域の波長のうち任意の波長を
透過し得る近赤外線透過フィルタが配置されていること
を特徴とする顕微鏡観察システム。
により透明乃至ほぼ透明な試料を照明するコンデンサレ
ンズと、前記試料の像を形成する対物レンズを含む結像
光学系と、前記試料の拡大像を撮像する撮像手段と、前
記照明用光源と前記撮像手段との間に配置される前記試
料にコントラストを発生させて可視化する手段と、前記
撮像手段からの画像信号を処理して前記試料像のコント
ラストを強調する画像処理手段とにより構成され、前記
撮像手段は前記結像光学系の結像面に配置された電子撮
像素子を有し、又、前記照明用光源と前記試料との間に
は600〜900nmの領域の波長のうち任意の波長を
透過し得る近赤外線透過フィルタが配置されていること
を特徴とする顕微鏡観察システム。
【0037】(2)前記透明乃至ほぼ透明な試料にコン
トラストを発生させる手段は、前記照明用光源からの波
面を等位相の二波面に分割する手段と、前記分割面にて
試料を照明するコンデンサレンズと、前記試料を透過し
た後の前記分割二波面を再合成し互いに干渉させる波面
合成手段とを備えた干渉顕微鏡で構成されていることを
特徴とする前記(1)に記載の顕微鏡観察システム。
トラストを発生させる手段は、前記照明用光源からの波
面を等位相の二波面に分割する手段と、前記分割面にて
試料を照明するコンデンサレンズと、前記試料を透過し
た後の前記分割二波面を再合成し互いに干渉させる波面
合成手段とを備えた干渉顕微鏡で構成されていることを
特徴とする前記(1)に記載の顕微鏡観察システム。
【0038】(3)前記透明乃至ほぼ透明な試料にコン
トラストを発生させて可視化する手段は、偏斜照明を用
いた手段であることを特徴とする前記(1)に記載の顕
微鏡観察システム。
トラストを発生させて可視化する手段は、偏斜照明を用
いた手段であることを特徴とする前記(1)に記載の顕
微鏡観察システム。
【0039】(4)前記波面分割手段は前記照明用光源
からの光を所定の方向に偏光させる第1の偏光手段とこ
れにより偏光された光を互いに振動方向が直交する常光
線と異常光線とに分離する複屈折光学素子とからなり、
又、前記波面合成手段は前記常光線と異常光線とを再合
成する複屈折光学素子とこれにより合成された光を互い
に干渉させる第2の偏光手段とからなっており、前記第
1及び第2の偏光手段は高分子フィルムに二色性染料を
含有,配向させた偏光フィルムで構成されていることを
特徴とする前記(2)に記載の顕微鏡観察システム。
からの光を所定の方向に偏光させる第1の偏光手段とこ
れにより偏光された光を互いに振動方向が直交する常光
線と異常光線とに分離する複屈折光学素子とからなり、
又、前記波面合成手段は前記常光線と異常光線とを再合
成する複屈折光学素子とこれにより合成された光を互い
に干渉させる第2の偏光手段とからなっており、前記第
1及び第2の偏光手段は高分子フィルムに二色性染料を
含有,配向させた偏光フィルムで構成されていることを
特徴とする前記(2)に記載の顕微鏡観察システム。
【0040】(5)前記近赤外線透過フィルタは、70
0〜850nmの領域の波長が透過し、且つ、750〜
800nmの領域の波長の平均透過率が80%以上であ
ることを特徴とする前記(1)又は(4)に記載の顕微
鏡観察システム。
0〜850nmの領域の波長が透過し、且つ、750〜
800nmの領域の波長の平均透過率が80%以上であ
ることを特徴とする前記(1)又は(4)に記載の顕微
鏡観察システム。
【0041】(6)前記波面分割手段による前記常光線
と異常光線との分離量δを、前記対物レンズの分解能ε
に対して以下に示す条件式を満足するようにしたことを
特徴とする前記(4)に記載の顕微鏡観察システム。 0.25ε<δ<0.7ε 但し、分解能εは、546.07nmの波長(e線)に
おける値である。
と異常光線との分離量δを、前記対物レンズの分解能ε
に対して以下に示す条件式を満足するようにしたことを
特徴とする前記(4)に記載の顕微鏡観察システム。 0.25ε<δ<0.7ε 但し、分解能εは、546.07nmの波長(e線)に
おける値である。
【0042】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、厚さが
200〜300μmの透明乃至ほぼ透明な生物試料にお
いて、その試料表面から100μm以上内部の細胞が観
察可能であると共に、可視光線領域の波長を想定した色
収差補正を行う通常の対物レンズを近赤外線領域で用い
ても結像性能に影響を及ぼすことのない近赤外線顕微鏡
及びこれを用いた顕微鏡観察システムを提供することが
できる。
200〜300μmの透明乃至ほぼ透明な生物試料にお
いて、その試料表面から100μm以上内部の細胞が観
察可能であると共に、可視光線領域の波長を想定した色
収差補正を行う通常の対物レンズを近赤外線領域で用い
ても結像性能に影響を及ぼすことのない近赤外線顕微鏡
及びこれを用いた顕微鏡観察システムを提供することが
できる。
【図1】第1実施例にかかる顕微鏡観察システムの構成
を示す図である。
を示す図である。
【図2】第1,第3実施例の顕微鏡観察システムに用い
られる近赤外線透過フィルタの分光透過率特性を示すグ
ラフである。
られる近赤外線透過フィルタの分光透過率特性を示すグ
ラフである。
【図3】第2実施例の顕微鏡観察システムに用いられる
近赤外線透過フィルタの分光透過率特性を示すグラフで
ある。
近赤外線透過フィルタの分光透過率特性を示すグラフで
ある。
【図4】第3実施例にかかる顕微鏡観察システムの構成
を示す図である。
を示す図である。
【図5】第3実施例の顕微鏡観察システムに用いられる
矩形状のスリット15の形状を示す図である。
矩形状のスリット15の形状を示す図である。
【図6】第3実施例の顕微鏡観察システムに用いられる
変調素子19の形状を示す図である。
変調素子19の形状を示す図である。
【図7】第2実施例の顕微鏡観察システムを用いて行っ
たラット脳スライス(小脳部分)の観察画像を示す図で
ある。
たラット脳スライス(小脳部分)の観察画像を示す図で
ある。
【図8】ドイツSchott社製の色ガラスフィルタR
G9の分光透過率特性を示すグラフである。
G9の分光透過率特性を示すグラフである。
【図9】ドイツSchott社製の熱吸収フィルタKG
4の分光透過率特性を示すグラフである。
4の分光透過率特性を示すグラフである。
【図10】特開平6−160720号公報に開示されて
いるアポクロマート級顕微鏡の対物レンズの構成を示す
断面図である。
いるアポクロマート級顕微鏡の対物レンズの構成を示す
断面図である。
【図11】図10に示された対物レンズにおいて、基準
波長を587.56nm(d線)とした場合の400〜
700nmの領域の波長に対する色収差を示すグラフで
ある。
波長を587.56nm(d線)とした場合の400〜
700nmの領域の波長に対する色収差を示すグラフで
ある。
【図12】図10に示された対物レンズにおいて、基準
波長を900nmとした場合の700〜1200nmの
領域の波長に対する色収差を示すグラフである。
波長を900nmとした場合の700〜1200nmの
領域の波長に対する色収差を示すグラフである。
【図13】図10に示された対物レンズにおいて、基準
波長を750nmとした場合の700〜900nmの領
域の波長に対する色収差を示すグラフである。
波長を750nmとした場合の700〜900nmの領
域の波長に対する色収差を示すグラフである。
1 ハロゲンランプ 2,14 近赤外線フィルタ 3,9 高分子偏光フィルム 4,8 複屈折光学素子 5,16 コンデンサレンズ 6,17 ステージ 6a,17a 試料 7,18 対物レンズユニット 10,20 近赤外線顕微鏡 11 電子撮像素子 12 画像処理装置 13 表示モニタ 15 矩形状のスリット 19 変調素子
Claims (3)
- 【請求項1】 少なくとも赤外光を発生する光源を有
し、該光源の照明によって試料観察を行う顕微鏡におい
て、 前記光源と前記試料との間に配置された600〜900
nmの領域の波長のうち任意の波長を透過し得る波長選
択素子と、前記試料にコントラストを発生させるコント
ラスト発生光学系とが備えられていることを特徴とする
近赤外線顕微鏡。 - 【請求項2】 可視波長に適用し得る対物レンズが備え
られていることを特徴とする請求項1に記載の近赤外線
顕微鏡。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の近赤外線顕微鏡
と、該近赤外線顕微鏡による前記試料の像を撮像する撮
像手段と、該撮像手段からの画像信号をコントラスト強
調する画像処理手段を含む画像処理装置と、画像表示装
置とにより構成されていることを特徴とする顕微鏡観察
システム。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17252996A JPH1020198A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | 近赤外線顕微鏡及びこれを用いた顕微鏡観察システム |
US08/886,441 US5966204A (en) | 1996-07-02 | 1997-07-01 | Near-infrared microscope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17252996A JPH1020198A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | 近赤外線顕微鏡及びこれを用いた顕微鏡観察システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1020198A true JPH1020198A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=15943615
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17252996A Pending JPH1020198A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | 近赤外線顕微鏡及びこれを用いた顕微鏡観察システム |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5966204A (ja) |
JP (1) | JPH1020198A (ja) |
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CN1320386C (zh) * | 1999-07-29 | 2007-06-06 | 奥林巴斯光学工业株式会社 | 中继透镜装置 |
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1996
- 1996-07-02 JP JP17252996A patent/JPH1020198A/ja active Pending
-
1997
- 1997-07-01 US US08/886,441 patent/US5966204A/en not_active Expired - Lifetime
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