(57)【要約】【課題】照明光の光量を大幅に変化させることなく輪帯照明の大きさを変えることのできる顕微鏡を提供する。【解決手段】対物レンズ９を介して標本１１の落射照明を行う顕微鏡において、光源２からの光を集光して輪帯状の光源像を形成するためのトーリックレンズ１３と、円錐形状の凹面を備えた凹面アキシコンレンズ１４ａと、円錐形状の凸面を備えた凸面アキシコンレンズ１４ｂとを有する暗視野観察ユニット４と、光源２からの照明光を対物レンズ９へ導きかつ標本１１からの観察光を通過させる反射手段８と、を有しており、凹面アキシコンレンズ１４ａと凸面アキシコンレンズ１４ｂとの光軸上の間隔を変化させることにより、前記光源像の輪帯径を変更する。【選択図】図１
2007121749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズを介して標本の落射照明を行う顕微鏡において、
光源からの光を集光して輪帯状の光源像を形成するためのトーリックレンズと、円錐形状の凹面を備えた凹面アキシコンレンズと、円錐形状の凸面を備えた凸面アキシコンレンズとを有する暗視野観察ユニットと、
前記光源からの照明光を前記対物レンズへ導きかつ前記標本からの観察光を通過させる反射手段と、を有しており、
前記凹面アキシコンレンズと前記凸面アキシコンレンズとの光軸上の間隔を変化させることにより、前記光源像の輪帯径を変更することを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】
前記反射手段は、前記標本からの観察光を通過させるための開口部を備えた中空ミラーからなることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項３】
集光レンズを備えた明視野観察ユニットをさらに有し、前記暗視野観察ユニットと当該明視野観察ユニットは、選択的に光路内へ挿脱可能であって、
前記反射手段は、ハーフミラーからなることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項４】
ダイクロイックミラーを備えた蛍光観察用反射手段をさらに有し、前記反射手段と当該蛍光観察用反射手段は、選択的に光路内へ挿脱可能であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の顕微鏡。
【請求項５】
複数の対物レンズを保持し当該複数の対物レンズのうちの１つを選択的に光路内へ挿脱するためのレボルバと、
光路内に挿入されている対物レンズの瞳径を判別するための判別手段と、
前記判別手段によって判別された前記対物レンズの瞳径に応じて前記アキシコンレンズどうしの前記間隔を変更する駆動手段を有していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学顕微鏡の照明方法として中心部を遮光して、輪帯状に照明する輪帯照明が知られており、位相差観察や、暗視野照明の場合に使用されている。この輪帯照明の大きさは、対物レンズを交換するとその瞳径に応じて変えなければならず、大きさの異なる複数の輪帯状の絞りを交換したり、絞り羽根を可動させて輪帯の大きさを変化させている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特願平１１−３９２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、絞りを交換したり、絞り羽根を動かしたりして輪帯照明の大きさを変える場合、ただ単に遮光部分の大きさを変化させているだけであり、遮光した分、光量が減少してしまい試料を照明する照度が大幅に低下してしまうという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、照明光の光量を大幅に変化させることなく輪帯照明の大きさを変えることのできる顕微鏡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】
上記課題を解決するために本発明は、
対物レンズを介して標本の落射照明を行う顕微鏡において、
光源からの光を集光して輪帯状の光源像を形成するためのトーリックレンズと、円錐形状の凹面を備えた凹面アキシコンレンズと、円錐形状の凸面を備えた凸面アキシコンレンズとを有する暗視野観察ユニットと、
前記光源からの照明光を前記対物レンズへ導きかつ前記標本からの観察光を通過させる反射手段と、を有しており、
前記凹面アキシコンレンズと前記凸面アキシコンレンズとの光軸上の間隔を変化させることにより、前記光源像の輪帯径を変更することを特徴とする顕微鏡を提供する。
【０００６】
また本発明の顕微鏡は、
前記反射手段は、前記標本からの観察光を通過させるための開口部を備えた中空ミラーからなることが望ましい。
【０００７】
また本発明の顕微鏡は、
集光レンズを備えた明視野観察ユニットをさらに有し、前記暗視野観察ユニットと当該明視野観察ユニットは、選択的に光路内へ挿脱可能であって、
前記反射手段は、ハーフミラーからなることが望ましい。
【０００８】
また本発明の顕微鏡は、
ダイクロイックミラーを備えた蛍光観察用反射手段をさらに有し、前記反射手段と当該蛍光観察用反射手段は、選択的に光路内へ挿脱可能であることが望ましい。
【０００９】
また本発明の顕微鏡は、
複数の対物レンズを保持し当該複数の対物レンズのうちの１つを選択的に光路内へ挿脱するためのレボルバと、
光路内に挿入されている対物レンズの瞳径を判別するための判別手段と、
前記判別手段によって判別された前記対物レンズの瞳径に応じて前記アキシコンレンズどうしの前記間隔を変更する駆動手段を有していることが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、照明光の光量を大幅に変化させることなく輪帯照明の大きさを変えることのできる顕微鏡を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の各実施形態に係る顕微鏡を添付図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る顕微鏡の構成を示す図である。
図１に示すように顕微鏡１は、光源２と、該光源２側から順に、コレクタレンズ３、暗視野観察ユニット４、レンズ５、視野絞り６、レンズ７、中空ミラー８、該中空ミラー８の反射光路上に配置された対物レンズ９、さらに該対物レンズ９から見て中空ミラー８の透過光路上に配置された結像レンズ１０からなる。なお、図１において、対物レンズ９の下側には標本１１が配置され、結像レンズ１０の上側には撮像素子の撮像面１２が配置される。
【００１２】
暗視野観察ユニット４は、光源２側から順に、トーリックレンズ１３と、アキシコンレンズユニット１４とからなる。トーリックレンズ１３は、光源２からの照明光を結像して輪帯状の光源像を形成するためのドーナツ形状の集光レンズである。そしてこのトーリックレンズ１３の内側部分には、照明光束の中央部分を遮光するための円形の遮光部１３ａが設けられている。
【００１３】
アキシコンレンズユニット１４は、円錐形状の凸面を備えた平凸形状のアキシコンレンズ１４ａと、当該アキシコンレンズ１４ａの前記凸面と頂角が同じ、すなわち前記凸面と重ね合う円錐形状の凹面を備えた平凹形状のアキシコンレンズ１４ｂとからなる。また、これらのレンズ１４ａ，１４ｂを構成する材質の屈折率は同じであって、図１に示すようにアキシコンレンズ１４ａが光源側であってかつ円錐形状のレンズ面どうしが対向するように配置されている。
さらにアキシコンレンズユニット１４は、図１に示すようにアキシコンレンズ１４ｂを光軸方向へ移動させるための駆動部１４ｃを有しており、これによりアキシコンレンズ１４ａとアキシコンレンズ１４ｂとの光軸上の間隔を調整することができる。
【００１４】
中空ミラー８は、光源２からの光軸に対して４５度傾けて配置されており、光源２側及び対物レンズ９側から見て円形状となるように、正面から見て楕円形状の開口部８ａが形成されている全反射ミラーである。この開口部８ａが設けられていることで、標本１１からの観察光を通過させることができる。
【００１５】
斯かる構成の本顕微鏡１において、光源２から射出された照明光は、コレクタレンズ３によって平行光に変換されて、暗視野観察ユニット４におけるトーリックレンズ１３に入射する。トーリックレンズ１３に入射した照明光は、アキシコンレンズユニット１４を透過した後で輪帯状の光源像を形成するように当該トーリックレンズ１３によって集光される。ここで、トーリックレンズ１３の遮光部１３ａに入射した照明光の中央光束は、上述のように遮光部１３ａによって遮光される。
【００１６】
そして、トーリックレンズ１３によって集光された照明光は、レンズ５、視野絞り６、及びレンズ７を経て、中空ミラー８によって対物レンズ９側へ反射されて当該対物レンズ９の瞳面９ａ上に再び輪帯状の光源像を形成する。そして、この対物レンズ９に入射した照明光は、当該レンズ９の周縁部分を経て、円錐状で中空の照明光として標本１１を斜め方向から照明する。これにより、反射型の暗視野照明が達成される。
【００１７】
さらに、標本１１に入射した照明光の一部は、標本１１の微細な構造によって回折や散乱され、これが標本１１を観察するために必要な観察光となる。この観察光は、対物レンズ９の中央部分を経て、さらに中空ミラー８の開口部８ａを通過し、結像レンズ１０によって撮像素子の撮像面１２上に結像される。これにより、標本１１の暗視野像を得ることができ、本顕微鏡１によって標本１１の暗視野観察が可能となる。
【００１８】
なお、標本１１に入射した照明光の多くは、標本１１によって反射された後、観察に不要な光として再度対物レンズ９の周縁部分を通過し、瞳面９ａ内の周縁領域に達する。この光は、標本１１に入射した照明光と同様の輪帯状の光束であるため、中空ミラー９によって不要光として光源２側へ反射される。
【００１９】
また、上述のように本実施形態に係る顕微鏡１は、駆動部１４ｃによってアキシコンレンズ１４ａとアキシコンレンズ１４ｂとの光軸上の間隔を調整することができる。アキシコンレンズ１４ｂを中空ミラー８側へ移動させて光軸上の間隔を大きくした場合には、トーリックレンズ１３からの輪帯状の照明光は図２（ｂ）に示すようにその輪帯径が小さくなり、これにより対物レンズ９の瞳面９ａに形成される輪帯状の光源像の径も小さくなる。
【００２０】
反対に、アキシコンレンズ１４ｂを光源２側へ移動させて光軸上の間隔を小さくした場合には、輪帯状の照明光は輪帯径が大きくなり、瞳面９ａに形成される光源像の径も大きくなる。なお、アキシコンレンズ１４ｂを図２（ａ）に示すようにアキシコンレンズ１４ａへ重ね合わせて光軸上の間隔をゼロにした場合には、トーリックレンズ１３からの輪帯状の照明光は、輪帯径が変わることなくアキシコンレンズ１４ａ，１４ｂをそのまま透過し、瞳面９ａには最大径の光源像が形成されることとなる。
【００２１】
前述の構成により、例えば対物レンズ９を倍率の異なる他の対物レンズに交換すること等によって観察倍率が変化した場合や、標本１１を変更した場合でも、駆動部１４ｃによってアキシコンレンズどうしの光軸上の間隔を調整することで、瞳面９ａに形成される輪帯状の光源像の径を適切に調整することができる。
以上より、通常の対物レンズを用いて反射型の暗視野照明を行う構成の顕微鏡であって、観察倍率や標本に合わせた適切な暗視野照明が可能な顕微鏡を実現することができる。
また遮光絞りを使用するよりも光源からの光を効率良く標本に照射することができる。
【００２２】
また、本実施形態に係る顕微鏡１は、中空ミラー８を用いていることにより、不要な照明光を光源２側へ反射して排除することで不要な光が結像面１２へ進行することがなく観察光のみを結像面１２へ導くことができるため、よりコントラストの高い観察像を得ることができる。
また中空ミラー８を使用することによって、対物レンズを構成するレンズ等からの自家蛍光を防止することができるため、高Ｓ／Ｎ比の観察をすることができる。
【００２３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る顕微鏡は、暗視野観察、明視野観察、及び蛍光観察を切り換えて行うための顕微鏡であって、図３及び図４は、本発明の第２実施形態に係る顕微鏡の構成を示す図であり、それぞれ暗視野観察時（図３）及び蛍光観察時（図４）の構成を示している。なお、本実施形態に係る顕微鏡について、上記第１実施形態に係る顕微鏡と同様の構成である部分には同じ符号を付して説明を省略し、特徴的な部分について詳細に説明する。
【００２４】
図３に示すように、本実施形態に係る顕微鏡２０は、暗視野観察ユニット４の他に、集光レンズ２１からなる明視野観察を行うための明視野観察ユニット２２を有しており、これらのユニットは切換えて光路内へ挿脱可能に設けられている。より詳しくは、これらのユニットは例えば公知のスライド機構によって挿脱可能に設けることができ、観察方法に応じたユニットを選択して光路内へ挿入することができる。
【００２５】
また、本実施形態に係る顕微鏡２０は、第１実施形態における中空ミラー８にかえて、ハーフミラーユニット２３と、蛍光観察用の蛍光観察ユニット２４とを光路内へ選択的に挿脱可能に備えている。
ハーフミラーユニット２３は、光源２からの光軸に対して４５度傾けて配置されたハーフミラー２３ａのみからなる。
【００２６】
また、蛍光観察ユニット２４は、光源２からの光軸に対して４５度傾けて配置されたダイクロイックミラー２４ａと、ダイクロイックミラー２４ａの光源２側に配置された励起フィルタ２４ｂと、ダイクロイックミラー２４ａの結像レンズ１０側に配置された吸収フィルタ２４ｃとからなる。
なお、本顕微鏡２０の光源２には、ＬＥＤ等の半導体発光素子、水銀ランプ、ハロゲンランプ等を用いることが望ましい。
【００２７】
（暗視野観察時）
以上の構成の下、暗視野観察ユニット４及び中空ミラー８を光路内へ配置した場合（図３）、光源２からの照明光は上記第１実施形態と同様に輪帯状の照明光に変換されて、ハーフミラー２３ａへ入射する。ハーフミラー２３ａによって反射された照明光は、上記第１実施形態と同様に対物レンズ９を介して標本１１を照明する。これにより、反射型の暗視野照明が達成される。
そして、標本１１からの観察光は対物レンズ９を経てハーフミラー２３ａへ入射し、当該ハーフミラー２３ａを透過した観察光は、上記第１実施形態と同様に結像レンズ１０によって撮像素子の撮像面１２に結像される。これにより、標本１１の暗視野像を得ることができ、本顕微鏡２０によって標本１１の暗視野観察が可能となる。
【００２８】
（明視野観察時）
これに対して、明視野観察ユニット２２及びハーフミラーユニット２３を光路内へ配置した場合には、光源２から射出された照明光は、コレクタレンズ３によって平行光に変換されて、さらに集光レンズ２１によって集光されて通常のスポット状の光源像が形成される。そして集光レンズ２１によって集光された照明光は、レンズ５、視野絞り６、レンズ７を経て、ハーフミラー２３ａへ入射する。そして、ハーフミラー２３ａによって反射された照明光は、対物レンズ９の瞳面９ａ上に再び光源像を形成し、当該対物レンズ９を介して標本１１を照明する。これにより、反射型の明視野照明が達成される。
【００２９】
そして、標本１１で反射された照明光は、標本１１を観察するために必要な観察光として対物レンズ９を経て、ハーフミラー２３ａへ入射する。このハーフミラー２３ａを透過した観察光は、結像レンズ１０によって撮像素子の撮像面１２上に結像される。これにより、標本１１の明視野像を得ることができ、本顕微鏡２０によって標本１１の明視野観察（通常の落射照明観察）が可能となる。
【００３０】
（蛍光観察時）
またこれに対して、暗視野観察ユニット４及び蛍光観察ユニット２４を光路内へ配置した場合（図４）には、光源２からの照明光は上記第１実施形態と同様に輪帯状の照明光に変換されて、さらに励起フィルタ２４ｂによって励起光が抽出される。この励起光は、ダイクロイックミラー２４ａによって反射され、対物レンズ９を介して標本１１に照射される。これにより、蛍光照明が達成される。
そして、励起された標本１１から発生した蛍光は、観察光として対物レンズ９を経てダイクロイックミラー２４ａを透過し、吸収フィルタ２４ｃへ入射する。この観察光は、吸収フィルタ２４ｃによって蛍光以外の不要な光がカットされた後、上記第１実施形態と同様に結像レンズ１０によって撮像素子の撮像面１２に結像される。これにより、蛍光による標本像を得ることができ、本顕微鏡２０によって標本１１の蛍光観察が可能となる。
【００３１】
以上より本顕微鏡２０は、上記第１実施形態と同様に観察倍率や標本に合わせた適切な暗視野照明を行うことができる。そしてさらに、標本１１の暗視野観察に加えて、明視野観察と蛍光観察も切り換えて行うことができる。
【００３２】
以上、本発明の各実施形態によれば、照明光の光量を大幅に変化させることなく輪帯照明の大きさを変えることのできる顕微鏡を実現することができる。
なお、上記第１実施形態では、暗視野観察のみを行う顕微鏡を示しているが、本発明はこれに限られるものでなく、例えば中空ミラー８と切換可能に第２実施形態で述べた蛍光観察ユニット２４を備える構成とすることで、蛍光観察も行うことが可能な構成にすることもできる。
【００３３】
また、上記各実施形態の構成に加え、複数の対物レンズを保持するレボルバと、光路内の対物レンズの種類（詳しくは対物レンズの瞳径）を判別してアキシコンレンズユニットの駆動部を制御する制御部をさらに備える構成とすることもできる。これにより、対物レンズの切り換えに際して、照明光の輪帯径の調節を自動的に行う顕微鏡を実現することができる。
【００３４】
また、上記各実施形態では、トーリックレンズ１３によって対物レンズ９の瞳面９ａに輪帯状の光源像を形成することで、通常の対物レンズを用いた暗視野顕微鏡を構成し、さらに照明光の輪帯径の調節を行うためのアキシコンレンズユニット１４を備えた構成であるが、本発明はこれに限られるものでなく、従来の暗視野顕微鏡すなわち暗視野観察用の対物レンズを備えた顕微鏡にも当然適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る顕微鏡の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるアキシコンレンズユニット＊の構成を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る顕微鏡の暗視野観察時の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る顕微鏡の蛍光観察時の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１，２０      顕微鏡
２            光源
４            暗視野観察ユニット
９            対物レンズ
１０          結像レンズ
１１          標本
１２          撮像素子の撮像面
１３          トーリックレンズ
１４          アキシコンレンズユニット
２２          明視野観察ユニット
２３          ハーフミラーユニット
２４          蛍光観察用ユニット
【図１】
2007121749.tif 000003
【図２】
2007121749.tif 000004
【図３】
2007121749.tif 000005
【図４】
2007121749.tif 000006