(57)【要約】【課題】  本発明は、試料のコントラストを高めて観察する顕微鏡装置に関し、絞り部材とモジュレータとの位置関係を調整し良好なコントラストを得ることを目的とする。【解決手段】  透過照明用の光源からの光を試料に照射するコンデンサレンズと、前記コンデンサレンズの瞳位置に配置される絞り部材と、対物レンズの瞳面と共役な位置に配置され、位相の異なる位相膜と前記位相膜の位相境界部を跨ぐ減光部とを有するモジュレータと、前記絞り部材と前記モジュレータとを相対的に移動するコントラスト調整用の移動手段とを有することを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過照明用の光源からの光を試料に照射するコンデンサレンズと、
前記コンデンサレンズの瞳位置に配置される絞り部材と、
対物レンズの瞳面と共役な位置に配置され、位相の異なる位相膜と前記位相膜の位相境界部を跨ぐ減光部とを有するモジュレータと、
前記絞り部材と前記モジュレータとを相対的に移動するコントラスト調整用の移動手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
請求項１記載の顕微鏡装置において、
前記モジュレータの前記位相境界部は、前記位相の異なる位相膜の隣接部であり、前記減光部は、前記位相膜の前記隣接部を跨いで配置される減光膜であることを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の顕微鏡装置において、
前記絞り部材は、スリット状開口部を有し、前記モジュレータの前記減光部は、前記スリット状開口部に対応する形状をしていることを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項４】
請求項３記載の顕微鏡装置において、
前記移動手段は、前記絞り部材のスリット状開口部が長手方向と直角方向に移動するように前記絞り部材を移動可能とされていることを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項５】
請求項４記載の顕微鏡装置において、
前記移動手段は、前記スリット状開口部が前記減光部からはみ出さない範囲内で前記絞り部材を移動可能とされていることを特徴とする顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料のコントラストを高めて観察する顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、透明な生物細胞等の試料のコントラストを高めて観察する顕微鏡として、位相差顕微鏡等の顕微鏡が知られている。
【特許文献１】特開平９−１７９０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の位相差顕微鏡では、ウェルプレート等に収容された試料を観察する際に、培養液によるメニスカス効果で位相差観察を適切に行うことができない。
【０００４】
本発明は、かかる事情に対処してなされたもので、絞り部材とモジュレータとの位置関係を調整し良好なコントラストを得ることができる顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明の顕微鏡装置は、透過照明用の光源からの光を試料に照射するコンデンサレンズと、前記コンデンサレンズの瞳位置に配置される絞り部材と、対物レンズの瞳面と共役な位置に配置され、位相の異なる位相膜と前記位相膜の位相境界部を跨ぐ減光部とを有するモジュレータと、前記絞り部材と前記モジュレータとを相対的に移動するコントラスト調整用の移動手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
第２の発明の顕微鏡装置は、第１の発明の顕微鏡装置において、前記モジュレータの前記位相境界部は、前記位相の異なる位相膜の隣接部であり、前記減光部は、前記位相膜の前記隣接部を跨いで配置される減光膜であることを特徴とする。
【０００７】
第３の発明の顕微鏡装置は、第１または第２の発明の顕微鏡装置において、前記絞り部材は、スリット状開口部を有し、前記モジュレータの前記減光部は、前記スリット状開口部に対応する形状をしていることを特徴とする。
【０００８】
第４の発明の顕微鏡装置は、第３の発明の顕微鏡装置において、前記移動手段は、前記絞り部材のスリット状開口部が長手方向と直角方向に移動するように前記絞り部材を移動可能とされていることを特徴とする。
【０００９】
第５の発明の顕微鏡装置は、第４の発明の顕微鏡装置において、前記移動手段は、前記スリット状開口部が前記減光部からはみ出さない範囲内で前記絞り部材を移動可能とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の顕微鏡装置では、絞り部材とモジュレータとの位置関係を調整し良好なコントラストを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の顕微鏡装置の一実施形態を示している。
【００１３】
この顕微鏡装置は、新たな構造の顕微鏡装置であり、コンデンサレンズの瞳位置に配置される絞り部材と、対物レンズの瞳面に配置され、位相の異なる位相膜とその位相膜の位相境界部を跨ぐ減光部とを有するモジュレータを有している。そして、絞り部材の絞り開口をモジュレータの減光部からはみ出さないように位置させることで、コントラストを高めて観察することができる。以下、この顕微鏡を微分位相差顕微鏡という。
【００１４】
この顕微鏡装置は、顕微鏡本体１１、透過照明部１３、落射蛍光照明部１５を有している。この顕微鏡装置では、透過照明部１３の照明による微分位相差観察と落射蛍光照明部１５の照明による蛍光観察との同時観察が可能とされ、微分位相差観察像を背景とした蛍光観察が可能とされている。
【００１５】
顕微鏡本体１１の本体部１７の上方には、試料Ｓを載置するステージ１９が配置されている。ステージ１９の下方には、複数の対物レンズ２１が配置されている。複数の対物レンズ２１は、レボルバ２３により回転可能に支持されている。レボルバ２３を回転することにより対物レンズ２１を切り換えることができる。本体部１７には、レボルバ２３を介して対物レンズ２１を上下動する上下ハンドル２５が配置されている。上下ハンドル２５の操作によりピント合わせを行うことができる。本体部１７には、テレビカメラが取り付け可能な取付ポート２６が設けられている。
【００１６】
本体部１７から上方に突出して双眼部２７が配置されている。双眼部２７を両目で覗くことで肉眼観察を行うことができる。双眼部２７には、テレビカメラが取り付け可能な取付ポート２８が設けられている。取付ポート２８の下側には、外部瞳利用部３０が設けられている。
【００１７】
透過照明部１３は、ステージ１９の上方に配置されている。透過照明部１３は、支持部材２９を介して顕微鏡本体１１に固定されている。透過照明部１３には、ランプハウス３１、透過光シャッタ部３３、コンデンサ部３４が配置されている。光学系の詳細については後述する図２に示す。
【００１８】
ランプハウス３１内には、ハロゲンランプ、水銀ランプ等の光源が配置されている。透過光シャッタ部３３は、シャッタを閉じることにより光源の光を一時的に遮断する。コンデンサ部３４は、上下動ハンドル４１により上下動される支持部材４３に支持されている。
【００１９】
コンデンサ部３４には、コンデンサレンズ３９が配置されている。また、後述する種々の光学素子が装着可能とされている。コンデンサレンズ３９は、透過照明部１３の光源からの光を試料Ｓに照射する。
【００２０】
落射蛍光照明部１５は、ステージ１９の下側側方に配置されている。落射蛍光照明部１５は、ランプハウス４５、落射光シャッタ部４７を備えている。光学系の詳細については後述する図２に示す。ランプハウス４５内には、水銀ランプ、キセノンランプ等の光源が配置されている。落射光シャッタ部４７は、シャッタを閉じることにより光源の光を一時的に遮断する。詳細は後述する。
【００２１】
図２は、図１に示した微分位相差顕微鏡の光学系の詳細を示している。
【００２２】
透過照明部１３には、光源５１、コレクタレンズ５２、シャッタ５３、リレーレンズ５４、フィルタ５５、リレーレンズ５６、視野絞り５７、ミラー５８、フィールドレンズ５９、スリット状開口絞り６１、コンデンサレンズ３９が、光源５１側から順に配置されている。コレクタレンズ５２は光源５１からの光を集光する。フィルタ５５には、光量を制限するＮＤフィルタ、色温度を制御するＮＣＢフィルタ、波長を制限する干渉フィルタ等のフィルタが使用される。これ等のフィルタは、必要に応じて変更可能とされている。視野絞り５７は、試料Ｓの照明範囲を制限する。コンデンサレンズ３９の瞳位置にスリット状開口絞り６１が配置されている。試料Ｓの下方には、対物レンズ２１が配置されている。
【００２３】
落射蛍光照明部１５には、光源６５、コレクタレンズ６６、シャッタ６７、リレーレンズ６８、開口絞り６９、リレーレンズ７０、視野絞り７１、フィールドレンズ７２、蛍光用フィルタカセット７５が、光源６５側から順に配置されている。
【００２４】
蛍光用フィルタカセット７５は、励起フィルタ７６、ダイクロイックミラー７７、バリアフィルタ７８を有している。励起フィルタ７６は、光源６５の光から試料Ｓの照明に利用する波長を選択する。ダイクロイックミラー７７は、励起フィルタ７６で選択された波長の光を試料Ｓの方向に反射する。ダイクロイックミラー７７は、試料Ｓ中の蛍光物質が発した蛍光を像側に透過する性質を有している。バリアフィルタ７８は、蛍光の波長の光のみを双眼部２７に導く。
【００２５】
蛍光用フィルタカセット７５のダイクロイックミラー７７の像側には、第２の対物レンズ８０、ビームスプリッタ８１、リレーレンズ８２、ミラー８３、第２のリレーレンズ８４、モジュレータ８５、ミラー８６、結像レンズ８７、ミラー８８、接眼レンズ８９、第２の結像レンズ９０が配置されている。モジュレータ８５は、双眼部２７の外部瞳利用部３０に配置されている。そして、第２のリレーレンズ８４により形成される対物レンズ２１の瞳の共役面に位置されている。
【００２６】
第２の対物レンズ８０は対物レンズ２１からの光を結像する。第２の対物レンズ８０からの光は、ビームスプリッタ８１で反射され、リレーレンズ８２、ミラー８３、第２のリレーレンズ８４、モジュレータ８５、結像レンズ８７、ミラー８８、接眼レンズ８９を介して肉眼Ｉに導かれ肉眼観察が行われる。この時には、ミラー８６は光路外に位置されている。
【００２７】
一方、テレビカメラによる撮像は、第２の対物レンズ８０による直接像の位置に配置される結像部９１により行われる。なお、結像部９１の位置は、図２では本体部１７の底面の下となる。しかしながら、ビームスプリッタ８１の下にミラーを配置することで水平方向の取付ポート２６に導くことが可能になる。また、ビームスプリッタ８１の分割比は、ビームスプリッタ８１の反射／透過膜の特性を変えることで、各方向に５０％、あるいは、８０：２０、７０：３０等と設定することができる。
【００２８】
また、テレビカメラによる撮像は、ミラー８６、第２の結像レンズ９０により形成される結像部９２により行われる。結像部９２は、取付ポート２８に位置している。ミラー８６は全反射ミラーとされ、光路に挿脱可能とされている。なお、ミラー８６の替わりにダイクロイックミラーを設け波長分割しても良く、また、光量の分割比を変えたミラーを配置しても良い。
【００２９】
図３は、上述したスリット状開口絞り６１の詳細を示している。スリット状開口絞り６１には、矩形をしたスリット状の絞り開口６１ａが形成されている。
【００３０】
図４は、上述したモジュレータ８５の詳細を示している。モジュレータ８５は、本体部８５ａ、第１の位相膜８５ｂ、第２の位相膜８５ｃ、減光膜８５ｄを有している。本体部８５ａは円形状をしている。本体部８５ａの上面の片側には半円状の第１の位相膜８５ｂが形成され、他側には第２の位相膜８５ｃが形成されている。第１の位相膜８５ｂと第２の位相膜８５ｃの肉厚は異なっている。従って、第１の位相膜８５ｂと第２の位相膜８５ｃを通過する光には、波長に対応した位相差が生じる。第１の位相膜８５ｂと第２の位相膜８５ｃは本体部８５ａの中央で隣接しており、この隣接部が位相境界部８５ｅとされている。位相境界部８５ｅを跨いで減光膜８５ｄが配置され減光部８５ｆとされている。減光膜８５ｄは、スリット状開口絞り６１の絞り開口６１ａに対応したスリット状の形状をしている。なお、減光膜８５ｄのない状態のモジュレータ８５は、ヒルベルトのモジュレータ８５と呼ばれている。
【００３１】
上述した微分位相差顕微鏡では、図５の(ａ)および(ｂ)に示すように、スリット状開口絞り６１の絞り開口６１ａの投影像６１ｂをモジュレータ８５の減光膜８５ｄからはみ出さないように位置させることで、第１の位相膜８５ｂと第２の位相膜８５ｃとの方向に影が付いたように見え、コントラストのある立体感のある像を観察することができる。そして、通常、光学系の結像誤差を吸収するため、減光膜８５ｄの大きさが、絞り開口６１ａの投影像６１ｂより５〜１０％大きく形成されている。なお、これ以上の大きさの差がある場合には、コントラストが低下するが、位置合わせの許容量が増大することになる。そして、図５の(ａ)に示すように、絞り開口６１ａの投影像６１ｂが減光膜８５ｄに最も一致した位置が最大のコントラストになる。そして、その位置から、図５の(ｂ)に示すように、絞り開口６１ａの投影像６１ｂの位置をずらすと、コントラストを淡い方向に変化させることができる。従って、絞り開口６１ａと減光膜８５ｄの位置関係を調整することにより、観察者の望む最適なコントラストを得ることができる。なお、図５の(ｃ)に示すように、絞り開口６１ａの投影像６１ｂがモジュレータ８５の減光膜８５ｄからはみ出すと試料を観察することが困難になる。
【００３２】
図６は、コンデンサ部３４の詳細を示している。コンデンサ部３４には、スリット状開口絞り６１が配置されている。スリット状開口絞り６１は、モジュレータ８５の減光膜８５ｄに対して位置調整可能とされている。
【００３３】
コンデンサ部３４は、透過照明部１３の支持部材４３に支持されている。コンデンサ部３４は、支持環１０１、スライダ１０３、鏡筒１０５、コンデンサレンズ３９を有している。支持環１０１は、支持部材４３に回転と芯だし調整可能に支持されている。鏡筒１０５には、スライダ１０３およびコンデンサレンズ３９が配置されている。
【００３４】
スライダ１０３には、図７に示すように、スリット状開口絞り６１、幅の異なるスリット状開口絞り１０７、円形絞り１０９等が配置されている。スライダ１０３には、必要に応じて他の光学素子が配置される。スリット状開口絞り６１は、モジュレータ８５と同様に、対物レンズ２１の倍率、開口数に応じて複数用意され、対物レンズ２１に応じて交換可能とされている。
【００３５】
スライダ１０３は、図７の矢符Ａ方向にスライド可能とされている。そして、スリット状開口絞り６１等の光学素子を光軸上に位置決め可能とされている。また、スリット状開口絞り６１を、絞り開口６１ａの長手方向に直角な方向に位置調整可能とされている。スライダ１０３には、スライダ１０３をスライドする摘み部材１１１が配置されている。また、スライダ１０３の移動方向に間隔を置いてクリック溝１０３ａが形成されている。
【００３６】
図８および図９は、支持環１０１を回転、芯だし調整する機構を示している。支持部材４３には、２本の微調整ねじ１１３と、押圧機構１１５が配置され、支持環１０１のテーパ部１０１ａが支持されている。押圧機構１１５は、先端が半球形状をした押圧部１１７と、押圧部１１７を常に中心方向に押すコイルバネ１１９と、コイルバネ１１９の抜け止め１２１を有している。なお、押圧機構１１５を単なる微調整ねじ１１３にしても良い。微調整ねじ１１３を微調整することにより支持環１０１を芯だしすることができる。また、支持環１０１は、微調整ねじ１１３と押圧機構１１５の３点の接触部を滑らせるようにして回転可能とされている。
【００３７】
図１０は、スライダ１０３を位置決めする機構を示している。鏡筒１０５には、図１０の(ａ)に示すように、回転摘み１２３が配置されている。回転摘み１２３は、回転部１２５、軸部１２７、摘み部１２９を有している。回転部１２５には、押圧機構１３１が配置されている。押圧機構１３１は、回転摘み１２３から偏心した位置に配置されている。押圧機構１３１は、先端が半球形状をした押圧部１１７と、押圧部１１７を常に中心方向に押すコイルバネ１１９と、コイルバネ１１９の抜け止め１２１を有している。
【００３８】
スライダ１０３をスライドしてスライダ１０３のクリック溝１０３ａが、押圧機構１３１の位置に移動すると押圧部１１７がクリック溝１０３ａに入り込み、スライダ１０３がコイルバネ１１９の圧力で支持される。また、コイルバネ１１９の圧力を超える力でスライダ１０３をスライドさせ、押圧機構１３１をクリック溝１０３ａから外して更にスライドすることができる。
【００３９】
また、回転摘み１２３を回転すると、回転部１２５には軸部１２７から偏心した位置に押圧機構１３１が設けられているため、スライダ１０３のクリック溝１０３ａの位置を移動して、スライダ１０３の位置を微動調整することができる。移動の範囲は、図１０の(ｃ)に示すように、回転部１２５の一部が鏡筒１０５に形成される凹部１０５ａの側面１０５ｂに当たるまでの距離Ｌとなる。摘み部１２９と鏡筒１０５との間に摩擦部材１３３が配置されている。この摩擦部材１３３により、回転部１２５が自由に回転し、かつ、任意の位置から動かないように支持される。摩擦部材１３３は、板ばね、樹脂板等により構成される。
【００４０】
上述した微分位相差顕微鏡では、コンデンサレンズ３９の瞳位置に配置されるスリット状開口絞り６１を、絞り開口６１ａの長手方向と直角方向に移動可能に構成したので、観察者が像を観察しながらスリット状開口絞り６１を移動調整することで、観察者の望む最適なコントラストを得ることができる。
【００４１】
そして、上述した微分位相差顕微鏡では、透過照明部１３からの照明光を試料Ｓに照射して透過させ、同時に落射蛍光照明部１５からの照明光を試料Ｓに照射して反射させることにより、透過照明部１３からの照明光による微分位相差観察と落射蛍光照明部１５からの照明光による蛍光観察を同時に行うことができる。そして、これにより微分位相差観察像を背景とした蛍光観察を容易に行うことができる。
【００４２】
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。
【００４３】
(１)上述した実施形態では、絞り部材にスリット状開口絞り６１を用いた例について説明したが、例えば、円形の穴の形成される円形絞りを用いても良い。なお、この場合には、円形の穴に対応した形状の減光膜を有するモジュレータが使用される。
【００４４】
(２)上述した実施形態では、双眼部２７に外部瞳利用部３０を形成した例について説明したが、対物レンズ２１の瞳をリレーし共役面とした位置であれば良い。例えば、取付ポート２６にリレー光学系を設けても良い。また、落射蛍光照明部１５の替わりに結像光学系を設けその内部に設けても良い。
【００４５】
(３)上述した実施形態では、スリット状開口絞り６１側を移動してコントラストの調整を行った例について説明したが、モジュレータ８５側を移動してコントラストの調整を行っても良い。
【００４６】
(４)上述した実施形態では、スリット状開口絞り６１の絞り開口６１ａの幅を固定した例について説明したが、絞り開口６１ａの幅を可変にしても良い。
【００４７】
(５)上述した実施形態では、コンデンサ部３４のスライダ１０３にスリット状開口絞り６１を配置した例について説明したが、コンデンサ部３４にターレットを設け、このターレットにスリット状開口絞り６１を位置調整可能に設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の顕微鏡装置の一実施形態を示す外観図である。
【図２】図１の顕微鏡装置の光学系を示す説明図である。
【図３】図２のスリット状開口絞りを示す説明図である。
【図４】図２のモジュレータを示す説明図である。
【図５】スリット状開口絞りとモジュレータとの関係を示す説明図である。
【図６】コンデンサ部の詳細を示す説明図である。
【図７】スライダの詳細を示す説明図である。
【図８】支持環および支持機構の詳細を示す説明図である。
【図９】支持環および支持機構の詳細を示す説明図である。
【図１０】スライダの位置調整機構を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１３…透過照明部、１５…落射蛍光照明部、２１…対物レンズ、３９…コンデンサレンズ、５１…光源、６１…スリット状開口絞り、６１ａ…絞り開口、８５…モジュレータ、８５ｂ…第１の位相膜、８５ｃ…第２の位相膜、８５ｄ…減光膜、８５ｅ…位相境界部、８５ｆ…減光部、１０３…スライダ、Ｓ…試料。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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