JP6619026B2 - 観察装置 - Google Patents
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Description
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、装置を大型化させることなく、細胞等の被写体を標識せずに観察することができる観察装置を提供することを目的としている。
このようにすることで、試料の上方における照明光の反射位置が上下方向に変動しても、照明光の対物光学系への入射角度の変動を防止し、試料を高コントラストで観察することができる。
また、上記態様においては、前記照明光偏向素子が、前記コリメート光学系によって略平行光に変換された照明光を斜め上向きに偏向してもよい。
このようにすることで、照明光を射出する周方向位置を択一的に切り替えて、試料の像に形成される陰影の向きを偏向することができる。これにより、試料に応じた最適な照明を選択でき、試料の見易さを向上することができる。
このようにすることで、部品点数を削減して構造を簡易化することができる。また、共通のコリメート光学系の軸外に照明光を鉛直下方から入射させることにより、周方向の全ての位置において、光軸に近づくように斜め上向きに傾斜する照明光を容易に構成することができる。
このようにすることで、切欠内に対物光学系を収容することにより、省スペース化を図り、装置をさらに小型化することができる。
このようにすることで、共通の大きなコリメート光学系を用いずに済むので、装置を小型化することができる。
本実施形態に係る観察装置1は、図1および図2に示されるように、細胞等の試料Xを収容した容器2を載置するステージ3と、該ステージ3の下方に配置され、ステージ3を上方から透過して来る光を集光する対物レンズ5aを備え、試料Xを透過した光を撮影する対物光学系5と、ステージ3を透過して上方に照明光を射出する対物光学系5とは別経路の照明光学系6とを備えている。
容器2は、例えば、天板2aを有する細胞培養フラスコであり、全体的に光学的に透明な樹脂により構成されている。
ミラー6fは、水平方向に対して45°より小さい角度で傾斜して配置され、略水平方向から入射されてきた照明光を鉛直方向に対して傾斜した斜め上向きに偏向するようになっている。
照明光学系6のLED光源6aから発せられた照明光は照明マスク6cを通過することにより、所定の大きさを有する射出領域6eに制限された光束として略水平方向に向けて射出される。そして、ミラー6fによって斜め上方に偏向された後にコリメートレンズ6dを通過することによって略平行光に変換され、鉛直方向に配されている対物光学系5の光軸Aに向かって傾斜する光束Lとなる。
図5において、試料Xを通過しない光線a,eおよび試料Xの表面に直交して入射する光線cは屈折しないので、明るさ絞り5bの辺縁にかかることなく通過して明るい像を結ぶようになる。
さらに、図5において試料Xの右端を透過した光線dは、屈折させられて明るさ絞り5bの、より中心に近い領域を通過させられるので、明るい像を結ぶ。
コリメートレンズ8には、その中央から径方向一方向に切欠8aが設けられ、切欠8a内に対物光学系5が配置されている。コリメートレンズ8は対物光学系5と共通する光軸Aを有して同心に配置されており、対物光学系5の光軸Aと平行な光軸Bに沿ってミラー6fから入射された光を略平行光にするとともに、平行光束を光軸Aに向かう斜め上方に傾斜させて射出するようになっている。このようにすることで、部品点数を減らすことができる。
また、対物光学系5の瞳面には、図14に示されるように、瞳の辺縁よりも径方向の内側に離れ、該瞳面に投影されるスリット11aの像Dを含む位置に、他の部分より透過率が低い輪帯状の領域Cを有する瞳変調素子12を配置している。
この場合において、図13に示されるように、試料Xを透過しない光線a,eと試料Xの表面に直角に入射する光線cは、瞳変調素子12の低透過率領域Cを通過するので、光量が減衰させられて暗い像を結ぶ。
また、図13において試料Xの右側を透過した透過光dも試料xにおいて屈折させられて、瞳変調素子12の低透過率領域Cから外れた位置を通過させられる。したがって、瞳変調素子12によって光量は減衰されず、明るい像を結ぶことになる。
LED光源は、図11に示されるように、輪帯状のスリット11aの形状に合わせて、周方向に密着した輪帯状に配列してもよいし、周方向に間隔をあけて配置してもよい。
試料Xを通過する光線b,c,dは、試料X内の微細構造により回折する光線(破線)と回折しない光線(実線:0次回折光)とに分かれる。
回折された回折光は瞳変調素子12の低透過率領域C以外の透過率の高い領域を通過することにより、減衰せずかつ位相がπ/4だけ遅れて撮像素子5dに到達する。
これにより、試料Xにも明るさムラがなく、等方的な像による観察を行うことができるとともに、回折光を利用することにより、試料X内の微細構造まで観察することができるという利点がある。
このようにすることで、大型のコリメートレンズ8およびミラー9,10を使用せずに済み、コリメートレンズ13の焦点距離を短縮できる。したがって、観察装置1をさらに小型化することができるという利点がある。ミラー17とコリメートレンズ13の位置は入れ替えることにしてもよい。
また、図23に示されるように、4つの対角方向にそれぞれ照明光学系6を配置して、方向によらない均質な試料Xの像を得ることができるようにしてもよい。
また、上述した各実施形態においては、光源としてLED光源6aを例示したが、これに限定されるものではない。
5 対物光学系
5f プリズム(透過光偏向素子)
6 照明光学系
6a 光源
6c,11 照明マスク(マスク)
6d,8,13 コリメートレンズ(コリメート光学系)
6e 開口(射出領域)
6f,9,10,17 ミラー(照明光偏向素子)
8a 切欠
X 試料
Claims (10)
- 試料の下方から斜め上方に向けて照明光を射出する照明光学系と、
該照明光学系から射出された照明光が前記試料の上方で反射されて前記試料に対して斜め下向きに照射されることにより前記試料を透過した透過光を前記試料の下方において前記照明光学系とは別経路で撮影する対物光学系とを備え、
前記照明光学系が、略水平方向に照明光を射出する光源と、該光源からの照明光を特定の射出領域に制限するマスクと、前記光源からの照明光を上向きに偏向する照明光偏向素子とを備え、
前記対物光学系が、前記試料の下方に透過してきた透過光を略水平方向に偏向する透過光偏向素子を備える観察装置。 - 前記照明光学系が、前記照明光を略平行光に変換するコリメート光学系を備える請求項1に記載の観察装置。
- 前記コリメート光学系が、前記照明光偏向素子によって偏向された照明光を斜め上向きの略平行光に変換する請求項2に記載の観察装置。
- 前記照明光偏向素子が、前記コリメート光学系によって略平行光に変換された照明光を斜め上向きに偏向する請求項2に記載の観察装置。
- 前記照明光学系が、鉛直方向に延びる前記対物光学系の光軸回りの周方向の複数箇所から択一的に、前記光軸に向かって斜め上向きに照明光を射出する請求項1から請求項4のいずれかに記載の観察装置。
- 前記照明光学系が、鉛直方向に延びる前記対物光学系の光軸回りの周方向の複数箇所から択一的に、前記光軸に向かって斜め上向きに照明光を射出し、
前記複数箇所からの照明光が、前記対物光学系の光軸と同軸の共通の前記コリメート光学系によって略平行光に変換される請求項2に記載の観察装置。 - 前記コリメート光学系が、前記対物光学系を収容する切欠を備える請求項6に記載の観察装置。
- 前記照明光学系が、鉛直方向に延びる前記対物光学系の光軸回りの周方向の複数箇所から択一的に、前記光軸に向かって斜め上向きに照明光を射出し、
前記複数箇所からの照明光が、個別の前記コリメート光学系によって略平行光に変換される請求項2に記載の観察装置。 - 試料の下方から斜め上方に向けて照明光を射出する照明光学系と、
該照明光学系から射出された照明光が前記試料の上方で反射されて前記試料に対して斜め下向きに照射されることにより前記試料を透過した透過光を前記試料の下方において前記照明光学系とは別経路で撮影する対物光学系とを備え、
前記照明光学系が、照明光を射出する光源と、該光源からの照明光を特定の射出領域に制限するマスクとを備え、
前記対物光学系が、前記試料の下方に透過してきた透過光を略水平方向に偏向する透過光偏向素子を備える観察装置。 - 前記照明光学系が、鉛直方向に延びる前記対物光学系の光軸回りの周方向の複数箇所から択一的に、前記光軸に向かって斜め上向きに照明光を射出する請求項9に記載の観察装置。
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