JP2004302421A - 全反射顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型のランプ光源を用いて全反射照明が容易に行える全反射顕微鏡を提供すること。
【解決手段】 ランプ光源１からの照明光を開口絞り４を介して対物レンズ１１の瞳面１２上に集光させる照明光学系を有し、前記集光された前記照明光を標本１４に全反射照明する全反射顕微鏡において、前記開口絞り４は、円形開口絞りとリング開口絞りとを前記照明光学系の光軸に対して切替え可能であり、前記照明光学系は、前記開口絞り４の切替えに際して、前記ランプ光源の最も光量の高い部分を前記開口絞り４の開口に位置合わせされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、対物レンズを介して全反射照明を行う全反射顕微鏡に関する。

従来、ランプ光源（水銀ランプ、キセノンランク等のアーク光源）を用いた全反射顕微鏡は、光源からの光を照明光学系内に配置されたリング開口に投射する構成であり、リング開口が照明光学系の光軸に着脱可能に構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−２３６２５８号公報

しかし、ランプ光源を用いた全反射顕微鏡で、対物レンズを介して標本に全反射照明する際、リング開口絞りを対物レンズの瞳に合わせる位置調整が、瞳位置の最適な領域が小さいために位置あわせすることが困難であるという問題がある。また、ランプ光源を用いているために照明光の光量が不足するという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みて行われたものであり、ランプ光源を用いて全反射照明が容易に行える全反射顕微鏡を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明では、ランプ光源からの照明光を開口絞りを介して対物レンズの瞳面に集光させる照明光学系を有し、前記集光された前記照明光を標本に全反射照明する全反射顕微鏡において、前記開口絞りは、リング開口絞りであり、前記照明光学系は、前記ランプ光源の最も光量の高い部分を前記リング開口絞りの開口位置合わせされていることを特徴とする全反射顕微鏡を提供する。

また、本発明では、ランプ光源からの照明光を開口絞りを介して対物レンズの瞳面上に集光させる照明光学系を有し、前記集光された前記照明光を標本に全反射照明する全反射顕微鏡において、前記開口絞りは、円形開口絞りとリング開口絞りとを前記照明光学系の光軸に対して切替え可能に配置され、前記照明光学系は、前記開口絞りの切替えに際して、前記ランプ光源の最も光量の高い部分を前記開口絞りの開口に位置合わせされていることを特徴とする全反射顕微鏡を提供する。

また、本発明では、ランプ光源からの照明光を開口絞りを介して対物レンズの瞳面に集光させる照明光学系を有し、前記集光された前記照明光を標本に全反射照明する全反射顕微鏡において、前記開口絞りは、円形開口絞りとリング開口絞りとを前記照明光学系の光軸に対して切替え可能に配置され、かつ、前記円形開口絞りの開口面に対して前記リング開口絞りの開口面が前記対物レンズの瞳面の形状に対応して、前記照明光学系の光軸方向にずらして形成されており、前記照明光学系は、前記円形開口絞りが挿入された場合には、前記照明光を前記瞳面に集光して落射照明を行い、前記リング開口絞りが挿入された場合には、前記照明光を前記瞳面に集光して全反射照明を行い、前記ランプ光源の最も光量の高い部分を前記開口絞りの開口に位置合わせされていることを特徴とする全反射顕微鏡を提供する。

また、本発明の全反射顕微鏡では、前記リング開口絞りは、円弧部の開き角が１８０度以下の円弧状開口絞りであることが好ましい。

また、本発明の全反射顕微鏡では、前記リング開口絞りの開口長または円弧の開き角の角度を制限する絞りが、前記リング開口絞りの近傍に設けられていることが好ましい。

また、本発明の全反射顕微鏡では、前記円形開口絞りと前記リング状開口絞りとを切替える開口部を有する絞りが、前記開口絞りの近傍に設けられていることが好ましい。

また、本発明の全反射顕微鏡では、前記開口絞りは、前記照明光学系の光軸に略垂直な平面内を移動および回転可能であることが好ましい。

また、本発明の全反射顕微鏡では、前記ランプ光源は、前記照明光学系の光軸に略垂直な平面内を移動可能に配置され、前記状開口絞りの開口部に前記ランプ光源からの光を集光することが好ましい。

また、本発明の全反射顕微鏡では、前記ランプ光源と前記開口絞りとの間に設けられた前記照明光学系の光学部材が、前記照明光学系の光軸に略垂直な平面内を移動可能に配置され、前記状開口絞りの開口部に前記ランプ光源からの光を集光するが好ましい。

また、本発明の全反射顕微鏡では、前記ランプ光源と前記開口絞りとの間に前記照明光学系の光軸に対して平行平面ガラス部材を傾けて配置し、前記状開口絞りの開口部に前記ランプ光源からの光を集光することが好ましい。

また、本発明の全反射顕微鏡では、前記ランプ光源と前記開口絞りとの間に、前記照明光学系の光路に楔型ガラス部材を配置し、前記状開口絞りの開口部に前記ランプ光源からの光を集光することが好ましい。

上述のように、本発明では、ランプ光源を用いて全反射照明が容易に行える全反射顕微鏡を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

はじめに、レーザ光源を用いた全反射顕微鏡とランプ光源を用いた全反射顕微鏡の差異について簡単に説明する。

（ランプ光源を用いた全反射顕微鏡に関する簡単な説明）
一般に、対物レンズを介して全反射照明を行う全反射顕微鏡では、レーザ光源を使用している。全反射状態とするには対物レンズの瞳のうち、照明の開口数が１．３８より大きくなる範囲を照明する必要があり、かつそれ以上の照明開口数が０．０４（角度にして約２度）の範囲しか利用できないためである。瞳の微小な範囲の幅は、例えば倍率６０倍、ＮＡ＝１．４５の対物レンズを用いた場合、約０．２３ｍｍである。レーザ光源は、微小に光束を絞り小さい角度での照明が可能であることから、全反射照明に適した光源として良く用いられている。また、細胞の観察を行う際の照明強度は、標本位置で０．５ｍＷ以上が必要であるが、レーザ光源では、照明光学系の損失を考慮しても１ｍＷ程度の比較的低いパワーを有するレーザ光源で前述の標本位置で０．５ｍＷ以上の照明強度が得られる。

一方、ランプ光源（例えば、水銀ランプ等のアーク光源）を用いた場合、一般に用いられる１００Ｗの光源では、発光部の大きさが約０．６ｍｍ程度である。照明光学系において、コレクタレンズ等により集光して用いられるが、このコレクタレンズよって照明に利用できる開口数が決まり、一般的にはＮＡ＝０．５５程度（角度にして約３３度）である。

上述の水銀ランプを用いて、上記対物レンズの瞳位置に照明光を投射する場合、０．６ｍｍの発光部分を上述の０．２３ｍｍ以下に縮小すると光学計算上では、光源のＮＡは拡大投影されるため、利用できる面積比から対物レンズの瞳位置に照射される照明光の強度は、発光部分の照明強度の約１／５００以下となってしまう。

例えば、上述の１００Ｗの水銀ランプの青色光（波長４８８ｎｍ）で照明する場合、通常の落射照明光学系では約４０ｍＷの照明強度が得られるが、全反射照明光学系では、約１／５００以下の０．０８ｍＷ以下の照明強度になってしまい、全反射顕微鏡で必要な０．５ｍＷの照明強度を確保できない。

また、ランプ光源を用いた場合、対物レンズの瞳位置への集光状態が悪化しやすく、全反射しない角度成分を有する照明光が対物レンズから射出されてしまい標本の観察に悪影響を与える恐れがある。

ランプ光源の場合、集光状態を悪化させる要因として、アーク光源の発光部からの光を集光するコレクタレンズの色収差がある。色収差がある場合には、対物レンズの瞳の位置での集光位置がずれてしまい、全反射照明には不要な照明光が射出されてしまううことになるので、色収差による集光位置のずれは０．１ｍｍ以下に抑える必要のあることがレーザ光源を用いた測定から分かっている。

（第１実施形態）
次に、本発明にかかる全反射顕微鏡の第１実施形態について図を用いて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる全反射顕微鏡の概略構成図を示し、図２は、第１実施形態に用いられる開口絞りを切替えるスライダーの一例を示す図である。図３および図４は、アーク光源の集光位置の調整方法の例を示す図である。

図１において、ランプ光源（以後、アーク光源と記す）１の光は、コレクタレンズ２により集められ、第１集光レンズ３により開口絞り４の開口部に集光される。集光された光は、コリメートレンズ５に入射し平行光になり、視野絞り６で照明範囲が制限され、折り曲げミラー７により進行方向を変えられて、第２集光レンズ８により、励起フィルタ９を通過し、ダイクロイックミラー１０で反射して、対物レンズ１１の瞳面１２の全反射照明範囲に集光され、対物レンズ１１から全反射照明光として射出される。このようにして、照明光光学系が構成されている。

不図示のステージ上にシャーレ１３が置かれ、その中に観察対象となる標本１４と標本１４の乾燥を防ぐための培養液１５が入っている。標本１４は、例えば、培養細胞や細胞組織の切片を蛍光色素で染色したものである。また、シャーレ１３の対物レンズ１１側にはカバーグラス１６が貼り付けられ、その上に標本１４が付着している。対物レンズ１１は、開口数ＮＡ＝１．４０以上のレンズを使用するため、対物レンズ１１の先端とカバーガラス１６との間には、専用の油１７が満たされている。

全反射照明光によりカバーガラス１６の標本１４側の表面にエバネッセント波が発生し、標本１４に照射され、標本１４から発生した蛍光１８は、対物レンズ１１で集光され、ダイクロイックミラー１０を通過して、観察に必要な波長を選択するエミッションフィルタ１９を通過し、結像レンズ２０で結像面２１に結像され、結像面２１に配置された不図示のＣＣＤ等の撮像素子で撮像され不図示のモニター等で観察される。こうのようにして、全反射顕微鏡が構成されている。

なお、照明光学系の光路には不図示のＮＤフィルタを適宜挿入して、照明光の強度を調整しても良い。ＮＤフィルタを挿入する位置は、例えば、視野絞り６と第２集光レンズ８の間が望ましい。

図１では、対物レンズ１１の光軸とアーク光源１から折り曲げミラー７までの光軸は略平行であるが、実際の配置は対物レンズ１１の光軸が鉛直に対して、アーク光源１から折り曲げミラー７までの光軸は略水平となっている。

本第１実施形態では、全反射照明を達成するために、開口絞り４の開口の位置は、光軸に垂直な平面内において、瞳面１２の全反射可能領域に照明光が集光する位置に光軸中心からずらして配置されている。また、アーク光源１の光量最大の部分が開口絞り４の開口の一部に照射されるように、アーク光源１の位置が光軸に垂直な平面内においてずらしてあると共に、開口絞り４の開口部にアーク光源１の発光部が焦点を結ぶように光軸方向に位置が調整されている。

瞳面１２と共役な位置にある開口絞り４にはリング状または円形状の開口有する開口絞り４を配置する。図２は、第１実施形態に用いられる開口絞り４を切替えるスライダーの一例を示す図である。

図２において、スライダー２３には、円形開口絞り２４とリング開口絞り２５が形成され、スライダー２３を長手方向に移動して開口絞りを切替えたとき、各開口絞りの位置決めをするクリック溝２６、２７が各開口絞りに対応した位置に形成されている。右側の２箇所のくぼみ２８、２８はスライダー２３を照明光学系から挿脱するとき、指をかける部分である。円形開口絞り２４は、アーク光源１や光学系を調整するときに使用するものであり、リング開口絞り２５は全反射照明をするときに使用するものである。

本第１実施形態では、アーク光源１の陰極近く（以後、アークと記す）の光量が最も高い部分が円形開口絞り２４の開口部またはリング開口絞り２５の開口部の一部に投影されるように位置合わせして、高い光量を得ることができるように構成している。このようにして、高い照明光量を確保できる全反射顕微鏡が構成されている。

以下、簡単に本第１実施形態の全反射顕微鏡の照明光学系の調整方法について述べる。調整のときは、円形開口絞り２４を光路中に入れておく。

開口絞り４に対するアーク光源１の位置は、光軸に直角な方向では、アーク光源１自体をコレクタレンズ２に対して移動し、焦点方向はコレクタレンズ２を光軸方向に移動して調整する。調整の確認は、対物レンズ１１を標本１４のカバーガラス１６に対して密着している部分にピントを合わせた後、対物レンズ１１の瞳の位置１２を不図示のベルトランレンズや、視度望遠鏡により観察しながら行う。あるいは、対物レンズ１１の瞳の位置１２にマット面を持つ不図示の芯だし調整工具を対物レンズ１１の代わりに光路に入れ、アーク像のピント状態を観察しながら行っても良い。

開口絞り４のリング開口部もしくは円形開口部を対物レンズ１１の瞳面１２の位置に合わせるには、光軸に直角な方向については開口絞り４に芯だし機構を設けることで行う。光軸方向の調整は、まずコリメートレンズ５と開口絞り４の間隔を所定の精度でどちらかに移動して調整しておき、使用時に第２集光レンズ８を光軸方向に移動して調整する。

開口絞り４は、挿脱可能に設けられており、開口絞り４のリング開口絞り２５または円形開口絞り２４を光路から外すことで開口絞りのない落射照明とすることができる。また、開口絞り４を開口径の可変可能な絞りを入れることで開閉可能な絞りとして用いることもできる。また、開口絞り４は、光軸に対して垂直な方向に移動できるだけでなく、回転も可能とすることによって、開口部を対物レンズ１１の瞳面１２にさらに良く合わせることが可能となる。

また、励起フィルタ９、ダイクロイックミラー１０、およびエミッションフィルタ１９をセットとした蛍光用フィルターカセット２２を切替えて照明光の波長を変えた場合、各レンズに色収差があると瞳面１２に対する集光位置がずれてしまうため、各レンズの色収差を補正しておく必要がある。特にコレクタレンズ２、コリメートレンズ５、第２集光レンズ８は色収差の影響が大きいので、各レンズの色収差を補正することによって、波長による瞳面１２に対する集光位置の変化を許容値以内に抑えることが可能となる。

次に、全反射状態を実現する条件と、調整方法について説明する。

本実施形態において全反射状態となるのはＮＡ＝１．３８以上の照明光であり、その場合の対物レンズの瞳の大きさは、例えば、倍率６０倍の対物レンズの焦点距離が３．３３ｍｍ、開口数ＮＡ＝１．４５の場合、（瞳の大きさ＝対物レンズの焦点距離×ＮＡ）の関係から、最小半径が３．３３×１．３８＝４．６０ｍｍから、最大半径３．３３×１．４５＝４．８３ｍｍの幅０．２３ｍｍのリング状の範囲となる。開口絞り４を円形開口絞り２４からリング開口絞り２５に変えると対物レンズ１１の瞳面１２上で光軸の中心から、上述のリング状の範囲まで照明光の集光位置がずれ、照明光の光束の中心は、照明光学系の中心の光軸からずれることになる。それぞれの位置でのずれの方向を、矢印ａ、ｂ、およびｃで示している。開口絞り４の位置でのずれの方向を矢印ｂで示す。そして、アーク光源１のアーク近傍の光量が最も高い部分を開口絞り４のリング状開口部の一部または円形開口部に位置あわせしている。これにより、高い照明光量での全反射照明が可能となる。

次に、コレクタレンズ２、第１集光レンズ３とアークが開口絞り４に投影される倍率の関係の一例を以下に示す。

コレクタレンズ２の焦点距離ｆ２＝２５ｍｍ、第１集光レンズ３の焦点距離ｆ３＝２５０ｍｍとすると、開口絞り４に対するアークの倍率は、ｆ３／ｆ２＝１０倍となる。１００Ｗの水銀ランプを用いた場合、アークの大きさは略０．６ｍｍであり、開口絞り４の位置では略６ｍｍとなる。その内の陰極に近い、光量が最大となる部分を開口絞り４の開口部に合わせて照明に利用する。コリメートレンズ５と第２集光レンズ８の焦点距離は、ともに２００ｍｍとすると、この間の投影倍率は１倍であり、対物レンズ１１の瞳の位置１２に対するアークの総合倍率は１０倍となる。

また、投影倍率による光量損失は、アーク光源１のアークの大きさを対物レンズ１１の瞳の位置１２に合わせて、縮小もしくは拡大する場合、輝度一定の法則により輝度が決められる。例えば、今回と逆の０．６ｍｍのアークを瞳位置１２の必要幅０．２３ｍｍに合わせて縮小した場合、その倍率は０．６／０．２３＝２．６倍となる。この縮小でアークの全てが利用できるように思えるが、ＮＡに起因する、照明の角度成分の損失が起きてしまいアークの全てを利用することはできない。つまり、照明の角度は、像を縮小するのと同じ倍率で拡大されるため、一般に光源のＮＡはおよそ０．５５程度であり、それが０．５５×２．６＝１．４３となる。しかし、全反射照明の場合、照明として利用できるのは、ＮＡ＝０．０４程度であるため、角度成分の約３％（０．０４／１．４３＝０．０２８）となり、さらに、面積に換算するとその二乗となるため７／１００００程度と小さくなってしまう。

一方、上述の拡大率（１０倍）の場合、アークのサイズとしては、６ｍｍの内０．２３ｍｍ程度の利用となるが、アークの光量が最大の部分を利用しているので、利用率の低下に比べ光量の損失は小さく抑えられる。また、角度については、元のＮＡ０．５５／１０＝０．０５５となり、利用できるＮＡ０．０４に近い値となっている。上述の構成および調整により、本第１実施形態では、光量の損失を抑えた倍率を達成している。

なお、落射照明から全反射照明への切替は、円形開口絞り２４からリング開口絞り２５に変えることによって行っているが、これに限定されない。円形開口絞り２４を光軸と垂直な面内で光軸中心から周辺へ移動させると、瞳面１２を照明する位置が中心から周辺へ移動し、照明の開口数が１．３８を上回る領域になったときに全反射照明になる。このように円形開口絞り２４の位置を移動させて全反射照明を行っても構わない。

また、アーク光源１の集光位置調整を図１中の左右方向にずらしてアーク光源１の位置調整をする代わりに、図３に示すように、平行平面ガラス１００を第１集光レンズ３と開口絞り４との間の光路に配置し、光軸に対して平行平面ガラス１００を傾けることによって、開口絞り４の位置におけるアーク光源１の集光位置をずらすように構成しても良い。

また、光軸に対して、決められた傾きを有する平行平面ガラス１００を光路から出し入れする構成にすれば、開口絞り４位置におけるアークの集光位置を、光軸中心と偏心した位置との間を容易に切り換えることが可能となる。さらに、平行平面ガラス１００の不図示の回転機構に、位置読み取り機能と電動移動機能とを追加することによって、所定のずらし位置への移動を容易に行うことも可能となる。

また、図４に示すように、コレクタレンズ２と第１集光レンズ３との間の光路に楔形ガラス１１０を配置することによって、開口絞り４の位置におけるアーク光源１の集光位置をずらすように構成しても良い。楔形ガラス１１０の屈折率、楔の角度により、開口絞り４位置でのアークの集光位置を偏心させることが可能となる。

なお、開口絞り４の位置におけるアークの集光位置調整は、上述のほかに、例えば、アーク光源１とコレクタレンズ２と第１集光レンズ３とを一体として、光軸と略直角な方向に移動させても良いし、第１集光レンズ３のみを光軸と略直角な方向に移動しても良い。また、移動機構に、送りネジ、カム、ラックアンドピニオン機構等を用い、手動あるいは自動で移動させるようにしても良い。

以上述べたように、本第１実施形態の全反射顕微鏡では、アーク光源の光量の最も高い部分を、リング開口絞りまたは円形開口絞りの開口部の一部に投射させることによって、高い輝度の照明光を全反射照明光として使用できる全反射顕微鏡が達成できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施の形態に付いて説明する。

本第２実施形態では、図１に示す全反射顕微鏡において、開口絞りは、図５に示すような開口絞りを用いることを特徴としている。全反射顕微鏡の構成およびアーク位置の調整は第１実施形態と同様であり同じ符号を付し説明を省略する。

図５は、第２実施形態に用いられる開口絞り４を切替えるスライダーの一例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図５（ａ）において、スライダー３１には、円形開口絞り３２とリング開口絞り３３が形成され、スライダー３１を長手方向に移動して開口絞りを切替えたとき、各開口絞りを位置決めをするクリック溝３４、３５が各開口絞りに対応した位置に形成されている。右側の２箇所のくぼみ３６、３６はスライダーを照明光学系から挿脱するとき、指をかける部分である。

図５（ｂ）は、スライダー３１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。円形開口絞り３２とリング開口絞り３３の位置が、光軸方向で異なるように形成されている。両者の開口面の段差３７は、後述するように、全反射顕微鏡で使用する対物レンズ１１の瞳面１２の湾曲に合わせた量となっている。

対物レンズ１１の瞳面１２は、その中央部部分と周辺部分とでは光軸方向にずれている。特に開口数ＮＡの大きな対物レンズ１１で瞳面１２の位置が平面ではなく球面状になっている。このため、円形開口絞り３２とリング開口絞り３３の開口位置が光軸上で同じ位置にあると、例えば、円形開口絞り３２では瞳面１２の位置に集光するのに対して、リング開口絞り３３では瞳面１２が球面状になっているために瞳面１２から集光位置がずれてしまう。そこで、球面状の瞳面１２に合わせて、円形開口絞り３２とリング開口絞り３３の位置をずらしておくことによって、両方の開口絞り３２、３３が瞳面１２の位置に集光することが可能となる。このようにスライダー３１に円形開口絞り３２とリング開口絞り３３とを形成しておくことによって、円形開口絞り３２で対物レンズ１１の瞳面１２の位置に照明光の集光調整行えば、リング開口絞り３３に切替えたときも瞳面１２の位置に集光でき再度の調整が不要となる。

また、アーク光源１の光量の最も高いアーク位置を、リング開口絞り３３の開口部の一部に一致するようにアーク光源１の位置を調整しておくことで、円形開口絞り３２に切替えて落射照明が、リング開口絞り３３を使用して全反射照明が照明光学系の再調整なしで実現できる。エバネッセント波で標本を照明する全反射照明とは異なり、落射照明の場合には照明光が全て標本に照射されるため、アーク位置がずれていても光量不足となることはない。

なお、上述の説明では、リング状開口絞り３３は平面の場合について説明したが、球面状の瞳面の形状に合わせて、リング状開口絞り３３を球面状に形成しても良い。

上述のように、本第２実施形態の全反射顕微鏡では、全反射照明時に高い照明光量が得られると共に、落射照明と全反射照明との切替えに際して、開口絞りの位置を再調整する必要がなく、容易に落射照明と全反射照明とを切替えることができる全反射顕微鏡を達成することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施の形態に付いて説明する。

本第３実施形態は、図１に示す全反射顕微鏡において、図６に示すような開口絞りを用いることを特徴としている。全反射顕微鏡の構成およびアーク位置の調整は第１実施形態と同様であり同じ符号を付し説明を省略する。

図６は、第３実施形態に用いられる開口絞り４を切替えるスライダーの一例を示す図である。図７は、本第３実施形態でのアーク光源の集光位置と円弧状開口絞りとの位置関係を模式的に示す図であり、（ａ）は、円弧状開口絞り４５の円弧方向とアーク５１の長手方向（アーク方向）とが略同一方向にある場合を示し、（ｂ）は互いに略直交している場合をそれぞれ示している。

図６において、スライダー４３には、円形開口絞り４４と開き角が１８０度以下の開口部を有する円弧状開口絞り４５が形成され、スライダー４３を長手方向に移動して開口絞りを切替えたとき、各開口絞りの位置決めをするクリック溝４６、４７が各開口絞りに対応した位置に形成されている。右側の２箇所のくぼみ４８、４８はスライダー４３を照明光学系から挿脱するとき、指をかける部分である。円形開口絞り４４は、アーク光源１や光学系を調整するときに使用するものであり、円弧状開口絞り４５は全反射照明をするときに使用するものである。

図７は、アーク光源１のアーク５１と円弧状開口絞り４５を位置合わせする２つの状態を示している。

図７（ａ）に示すように、アーク５１の長手方向が円弧状開口絞り４５の円弧方向と略同一方向にあるときには、アーク５１全体が開口部に位置することから、最大の光量を得ることができる。

図７（ｂ）に示す配置の場合には、アーク光源１の陰極５２と陽極５３の間に発生しているアーク５１のうち、陰極５２側に近い部分が、他の部分に比べ輝度が高い。そこで、円弧状開口絞り４５の開口部を陰極５２の近傍に位置合わせすることによって、より明るい照明光を得ることが可能となる。

本第３実施形態では、アーク光源１の陰極近くの光量が最も高い部分が円形開口絞り４４の開口部または円弧状開口絞り４５の開口部の一部または略区全部に投影されるように位置合わせして、高い光量を得ることができるように構成している。このようにして、高い照明光量を確保できる全反射顕微鏡が構成されている。

また、円弧状開口絞り４５の円弧の開き角を１８０度以下とすることで、アーク５１からの直接光以外、例えば、アーク光源１内部の反射光等の不要な光をカットすることができるため、高いコントラストで全反射顕微鏡観察が可能となる。

（第４実施形態）
次に、本発明にかかる全反射顕微鏡の第４実施形態について図を用いて説明する。

図８は、本発明の第４実施形態にかかる全反射顕微鏡の概略構成図を示し、図９は、第４実施形態に用いられる絞りの例を示す図であり、（ａ）は可変開口絞りを、（ｂ）は楔型絞りを、（ｃ）は平板可変絞りをそれぞれ示している。本第４実施形態では、図１に示す全反射顕微鏡において、開口絞り４の近傍に円弧の角度若しくは長さを制限する絞りを配置することを特徴としている。全反射顕微鏡の概略構成およびアーク位置の調整は第１実施形態と同様であり同じ符号を付し説明を省略する。

図８に示す全反射顕微鏡において、上記第３実施形態で用いられた円弧状開口絞り４５を開口絞り４の位置に配置し、その近傍に図９（ａ）〜（ｃ）のいずれか１つの可変開口絞りを配置した状態を示している。

図９（ａ）に示すように、開口絞り４の位置に配置された円弧状開口絞り４５の開口部の近傍に、可変開口絞り５４を設けている。このように、可変開口絞り５４を配置することによって、円弧状開口絞り４５の対物レンズ１１の瞳の位置での開口の円弧の角度若しくは長さを制限することが可能となる。これにより、可変開口絞り５４の開口量を変更することにより、利用するアーク５１（図７参照）の長さを制限したり、円弧状開口絞り４５の不要な開口部からの光をカットすることができ、良好な全反射照明を行うことが可能となる。

図９（ｂ）に示す楔型絞り５５では、円弧状開口絞り４５の開口部と略直交するように楔形絞り５５の開口部を配置し、例えば、図中左右方向に移動させることによって、円弧状開口絞り４５の開口の長さを制限することが可能となり、良好な全反射照明を行うことが可能となる。

図９（ｃ）に示す平板可変絞り５８は、円弧状開口絞り４５の開口部と略直交するように２枚の平板部材５６，５７を開口部を設けて配置し、２枚の平板部材５６，５７を、例えば、図中上下方向に互いに逆方向に移動させることによって、開口部の幅を調整することができ、円弧状開口絞り４５の開口の長さを制限することが可能となり、良好な全反射照明を行うことが可能となる。

このように、本第３実施形態では、開口絞り４の位置の近傍に、可変開口絞り５４、５５、５８を配置することによって、開口絞り４の位置に配置されたリング状開口絞りや円弧状開口絞りの開口部の角度や長さを制限し調整することができ、試料に適した全反射照明が行えるようになる。

なお、図９（ａ）〜（ｃ）に示す絞りの位置は、円弧状開口絞り４５の位置に合わせて移動や回転可能に設けることによって、円弧状開口絞り４５の開口部を、例えば、９０度回転した位置に配置した場合でも、好適に開口部の長さや角度を制限することが可能となる。

（第５実施形態）
次に、本発明にかかる全反射顕微鏡の第５実施形態について図を用いて説明する。本第５実施形態と前記第４実施形態との差異は、円弧状開口絞り４５を円形開口絞りと円弧状開口絞りを一体化した絞り６５に交換し、円形開口絞りと円弧状開口絞りとを選択する開口部材６７を有する構成にある。第4実施形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。図１０は、本第５実施形態にかかる絞りを示す図である。１１図は絞りの選択状態を示す図であり、（ａ）は円形開口絞りを選択している状態を示し、（ｂ）は円弧状開口絞りを選択している状態をそれぞれ示している。全反射顕微鏡の概略構成およびアーク位置の調整は第４実施形態と同様であり説明を省略する。

図８に示す全反射顕微鏡において、開口絞りを配置する場所４に円形開口絞り６１と円弧状開口絞り６３とが1つの部材に形成された絞り６５と、その近傍に円形開口絞り６１と円弧状開口絞り６３を選択する移動可能な開口部材６７が配置されて構成されている。

絞り６５は、先に述べた円形開口絞りや円弧状開口絞りと同様に、光軸に垂直な面内で移動及び回転可能に構成されている。これにより、光軸に対する芯だし調整が可能となっている。

図１１（ａ）に示すように、絞り６５に形成された円形開口絞り６１と円弧状開口絞り６３は、絞り６５の近傍に設けられた開口部６９を有する開口部材６７を移動することによって選択される。

以下、照明系の調整に関し説明する。図１１（ａ）に示すように絞り６５の円形開口絞り６１が開口するように開口部材６７の開口部６９を円形開口絞り６１に合わせるように開口部材６７を図１１中左方向に移動する。そして図８に示すアーク光源１を移動して円形開口絞り６１に光源のアーク位置を合わせる。円形開口絞り６１からの光束を対物レンズ１１に入射し通過させ、透過光による円形開口絞り６１の像を観察して、絞り６５の芯だし調整と第２集光レンズ８の位置調整を行う。次に、絞り６５の円弧状開口絞り６３の位置にアーク光源１のアークが位置するようにアーク光源１を移動調整する。この後、図１１（ｂ）に示すように開口部材６７の開口部６９が円弧状開口絞り６３を開放し、円状開口絞り６１を遮蔽する位置に移動して（図１１中に右方向に移動）全反射照明状態にする。また、開口部材６７は、絞り６５の移動及び回転に合わせて移動及び回転可能に構成されている。

このように、円形開口絞り６１と円弧状開口絞り６３を開口部材６７の開口部６９により選択することが出来き、芯だし調整が容易に行えると共に良好な全反射照明を行うことが可能となる。また、円形開口絞り６１と円弧状開口絞り６３とが1つの絞り６５上に形成されているため、別部材に形成されているものに比べ両者の位置ずれ誤差を最小にすることが出来る。例えば、絞り６５を写真製版とエッチング加工により作成することによって、両者の芯ずれを０．０１ｍｍ以下とすることが出来、芯だし調整後の位置ずれをほとんど無視できるようにすることが可能となる。

なお、上記円弧状開口絞り６３をリング状開口絞りにし、円形開口絞りとリング状開口絞りを開閉する開口部を有する開口部材を設けても同様の効果を奏することが出来る。

なお、図１１（ａ）、（ｂ）に示す絞りの位置は、円弧状開口絞り６５の位置に合わせて移動や回転可能に設けることによって、円弧状開口絞り６５の開口部を、例えば、９０度回転した位置に配置した場合でも同様の効果を奏する。

なお、全ての実施形態において、開口絞りの形状はリング開口絞りや円形開口絞りに限定されず、矩形開口絞り等の目的に応じて適宜変形することが可能である。また、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。

本発明の第１実施形態にかかる全反射顕微鏡の概略構成図を示す。 第１実施形態に用いられる開口絞りを切替えるスライダーの一例を示す図である。 第１実施形態におけるアーク光源位置の調整方法の例を示す図である。 第１実施形態におけるアーク光源位置の調整方法の別の例を示す図である。 本発明の第２実施形態に用いられる開口絞りを切替えるスライダーの一例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明の第３実施形態に用いられる開口絞りを切替えるスライダーの一例を示す図である。 本第３実施形態でのアーク光源の集光位置と円弧状開口絞りとの位置関係を模式的に示す図である。 本発明の第４実施形態にかかる全反射顕微鏡の概略構成図を示しす図である。 第４実施形態に用いられる絞りの例を示す図であり、（ａ）は可変開口絞りを、（ｂ）は楔型絞りを、（ｃ）は平板可変絞りをそれぞれ示している。 本発明の第５実施形態にかかる絞りを示す図である。 第５実施形態に用いられる絞りの選択状態を示す図であり、（ａ）は円形開口絞り６１を選択している状態を示し、（ｂ）は円弧状開口絞り６３を選択している状態をそれぞれ示している。

符号の説明

１ アーク光源
２ コレクタレンズ
３ 第１集光レンズ
４ 開口絞り
５ コリメートレンズ
６ 視野絞り
７ 折り曲げミラー
８ 第２集光レンズ
９ 励起フィルタ
１０ ダイクロイックミラー
１１ 対物レンズ
１２ 瞳面
１３ シャーレ-
１４ 標本
１５ 培養液
１６ カバーガラス
１７ 油
１９ エミッションフィルタ
２０ 結像レンズ
２１ 結像面
２２ 蛍光用フィルターカセット
２３、３１、４３ スライダー
２４、３２、 円形開口絞り
２５、３３、４４ リング開口絞り
２６、２７、３４、３５、４６、４７ クリック溝
２８、３６、４８ 指かけ部
３７ 段差
４５ 円弧状開口絞り
５１ アーク
５２ 陰極
５３ 陽極
５４ 可変開口絞り
５５ 楔型絞り
５６ 平板可変絞り
６１ 円形開口絞り
６３ 円弧状開口絞り
６５ 絞り
６７ 開口部材
６９ 開口部
１００ 平行平面ガラス
１１０ 楔形ガラス

Claims (11)

1. ランプ光源からの照明光を開口絞りを介して対物レンズの瞳面に集光させる照明光学系を有し、前記集光された前記照明光を標本に全反射照明する全反射顕微鏡において、
   前記開口絞りは、リング開口絞りであり、
   前記照明光学系は、前記ランプ光源の最も光量の高い部分を前記リング開口絞りの開口に位置合わせされていることを特徴とする全反射顕微鏡。
2. ランプ光源からの照明光を開口絞りを介して対物レンズの瞳面に集光させる照明光学系を有し、前記集光された前記照明光を標本に全反射照明する全反射顕微鏡において、
   前記開口絞りは、円形開口絞りとリング開口絞りとを前記照明光学系の光軸に対して切替え可能に配置され、
   前記照明光学系は、前記開口絞りの切替えに際して、前記ランプ光源の最も光量の高い部分を前記開口絞りの開口に位置合わせされていることを特徴とする全反射顕微鏡。
3. ランプ光源からの照明光を開口絞りを介して対物レンズの瞳面に集光させる照明光学系を有し、前記集光された前記照明光を標本に全反射照明する全反射顕微鏡において、
   前記開口絞りは、円形開口絞りとリング開口絞りとを前記照明光学系の光軸に対して切替え可能に配置され、かつ、前記円形開口絞りの開口面に対して前記リング開口絞りの開口面が前記対物レンズの瞳面の形状に対応して、前記照明光学系の光軸方向にずらして形成されており、
   前記照明光学系は、前記円形開口絞りが挿入された場合には、前記照明光を前記瞳面に集光して落射照明を行い、
   前記リング開口絞りが挿入された場合には、前記照明光を前記瞳面に集光して全反射照明を行い、
   前記ランプ光源の最も光量の高い部分を前記開口絞りの開口に位置合わせされていることを特徴とする全反射顕微鏡。
4. 前記リング開口絞りは、円弧部の開き角が１８０度以下の円弧状開口絞りであることを特徴とする請求項１または２または３に記載の全反射顕微鏡。
5. 前記リング開口絞りの開口長または円弧の開き角の角度を制限する絞りが、前記リング開口絞りの近傍に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の全反射顕微鏡。
6. 前記円形開口絞りと前記リング状開口絞りとを切替える開口部を有する絞りが、前記開口絞りの近傍に設けられていることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の全反射顕微鏡。
7. 前記開口絞りは、前記照明光学系の光軸に略垂直な平面内を移動および回転可能であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の全反射顕微鏡。
8. 前記ランプ光源は、前記照明光学系の光軸に略垂直な平面内を移動可能に配置され、
   前記状開口絞りの開口部に前記ランプ光源からの光を集光することを特徴とする請求項１から７にいずれか１項に記載の全反射顕微鏡。
9. 前記ランプ光源と前記開口絞りとの間に設けられた前記照明光学系の光学部材が、前記照明光学系の光軸に略垂直な平面内を移動可能に配置され、
   前記状開口絞りの開口部に前記ランプ光源からの光を集光することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の全反射顕微鏡。
10. 前記ランプ光源と前記開口絞りとの間に、前記照明光学系の光路に平行平面ガラス部材を傾けて配置し、前記状開口絞りの開口部に前記ランプ光源からの光を集光することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の全反射顕微鏡。
11. 前記ランプ光源と前記開口絞りとの間に、前記照明光学系の光路に楔型ガラス部材を配置し、前記状開口絞りの開口部に前記ランプ光源からの光を集光することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の全反射顕微鏡。

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