(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、絞り部材の絞り開口の大きさを変更す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、対物レンズの瞳面または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、前記絞り部材の絞り開口の大きさを変更する変更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、
対物レンズの瞳面または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、
前記絞り部材の絞り開口の大きさを変更する変更手段と、
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、弾性部材の変形により絞り開口の大きさを変形可能とされ、前記変更手段は、前記弾性部材を変形する操作部材を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の顕微鏡装置において、
前記絞り開口は、スリット状をしており、前記減光部は、前記絞り開口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。
【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、絞り部材の絞り開口の大きさを変更す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、対物レンズの瞳面または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、前記絞り部材の絞り開口の大きさを変更する変更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、弾性部材の変形により絞り開口の大きさを変形可能とされ、前記変更手段は、前記弾性部材を変形する操作部材を有することを特徴とする。
【０００８】
第４の発明の顕微鏡装置は、第１ないし第３のいずれか１の発明の顕微鏡装置において、前記絞り開口は、スリット状をしており、前記減光部は、前記絞り開口に対応する形状をしていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の顕微鏡装置では、絞り部材の絞り開口の大きさを変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の顕微鏡装置の一実施形態を示している。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
コンデンサ部３４には、タレット３５、コンデンサレンズ３９が配置されている。タレット３５には、後述するスリット状開口絞りが配置されている。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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。また、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、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。
【００３０】
図６は、上述した微分位相差顕微鏡によりウェルプレート(マイクロプレート)ＷＰ内の試料を観察している状態を示している。ウェルプレートＷＰは、細胞を培養し、培養された細胞の形態を観察するために使用される。ウェルプレートＷＰは多数のウェル(穴)Ｗを有している。細胞の培養には、例えば、９６穴タイプのウェルプレートＷＰが使用され、ウェルＷの直径が６．４ｍｍとされる。ウェルＷ内には、細胞を培養するための培養液Ｌが入れられている。図６では、１つのウェルＷのみを示している。
【００３１】
ウェルＷ内の培養液Ｌは、表面張力により穴の縁近くの液面が盛り上がり、全体として凹面になり、顕微鏡の光学系に影響を与えている。ウェルＷの中央では、凹レンズとしての影響があり、縁に近い位置になると、光軸に対して非対称の凹レンズとしての影響がある。以下、これをメニスカス効果という。
【００３２】
このようなメニスカス効果により、スリット状開口絞り６１の絞り開口６１ａの投影像６１ｂの大きさ、形状、位置が変化すると、図７の(ａ)に示すように、絞り開口６１ａの投影像６１ｂが、モジュレータの減光膜８５ｄからはみ出しコントラストのある観察を行うことが困難になる。一方、図７の(ｂ)に示すように、スリット状開口絞り６１の絞り開口６１ａの幅を調整可能に構成し、絞り開口６１ａの幅を小さくすることで、絞り開口６１ａの投影像６１ｂがモジュレータの減光膜８５ｄからはみ出さないように調整することが可能になり、コントラストを高めて観察することができる。
【００３３】
図８は、コンデンサ部３４のタレット３５に配置される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は、光軸に対して心だしおよび回転可能に配置されている(詳細は省略する)。また、絞り開口６１ａの長手方向に直角な方向に、絞り開口６１ａの幅以上の距離を移動可能に配置されている(詳細は省略する)。
【００３４】
スリット状開口絞り６１は、円形バネ部１０１、第１の遮蔽部１０３、第２の遮蔽部１０５、取付部１０７を有している。円形バネ部１０１は、弾性を有する板材または線材により径方向に弾性変形可能とされている。第１の遮蔽部１０３および第２の遮蔽部１０５は、円形バネ部１０１に一体的に形成されている。第１の遮蔽部１０３および第２の遮蔽部１０５は、半円状とされ対向配置されている。第２の遮蔽部１０５の中央部は、第１の遮蔽部１０３の中央側を覆っている。第２の遮蔽部１０５の中央部には、矩形状の切欠溝１０５ａが形成されている。切欠溝１０５ａと第１の遮蔽部１０３の端縁により絞り開口６１ａが形成される。取付部１０７は、円形バネ部１０１に一体的に形成されている。取付部１０７は、タレット３５の所定の位置にビス１０９により固定されている。タレット３５には、調整螺子１１１が螺合されている。調整螺子１１１は、絞り開口６１ａの長手方向に直角に配置されている。
【００３５】
このスリット状開口絞り６１では、調整螺子１１１を回転して円形バネ部１０１を押圧すると、図９に示すように、円形バネ部１０１が弾性変形し、絞り開口６１ａの幅が小さくなる。従って、調整螺子１１１により絞り開口６１ａの幅を容易に調整することができる。なお、スリット状開口絞り６１は、絞り開口６１ａの投影像６１ｂの幅が、モジュレータの減光膜８５ｄの幅の７０％以下、望ましくは５０％以下になる幅に調整できることが望ましい。これによりメニスカス効果により投影像６１ｂが変形した場合にも、投影像６１ｂがモジュレータの減光膜８５ｄからはみ出さないように調整することが可能になり、コントラストのある観察を行うことができる。また、コントラストを調整する余裕量を充分に確保することができる。
【００３６】
上述した微分位相差顕微鏡では、スリット状開口絞り６１の絞り開口６１ａの大きさを調整可能にしたので、絞り開口６１ａの投影像６１ｂがモジュレータ８５の減光部８５ｆからはみ出さないように調整可能になり、コントラストを高めて観察することができる。特に、ウェルプレートＷＰ内の試料を観察する時に、培養液Ｌの表面による光学的影響を受けずに、正常なコントラストをつけた観察をすることができる。また、培養液Ｌが波立った状態でも観察をすることができる。さらに、試料の容器に蓋を付けた状態で観察する場合にも、蓋の影響を無くして観察することができる。また、スリット状開口絞り６１の絞り開口６１ａの大きさを調整できるため、１つのスリット状開口絞り６１を複数の対物レンズに対して用いることができる。
【００３７】
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。
【００３８】
(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。
【００３９】
(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。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。
【００４０】
(２)上述した実施形態では、対物レンズ２１の瞳をリレーした共役面にモジュレータ８５を配置した例について説明したが、対物レンズ２１の瞳位置にモジュレータを配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【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】ウェルプレート内の試料を観察している状態を示す説明図である。
【図７】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８】スリット状開口絞りの詳細を示す説明図である。
【図９】図８のスリット状開口絞りを変形した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
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、１０１…円形バネ部、１０３…第１の遮蔽部、１０５…第２の遮蔽部、１１１…調整螺子、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】
2010008793.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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