JP2006065191A - 顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】 植物などの観察に最適な顕微鏡を提供する。
【解決手段】 重力方向とほぼ直交する方向に配置された支柱３に沿って移動可能に対物レンズ６を設け、重力方向とほぼ直交する方向の観察光軸ａを形成し、ステージホルダ１０により上下動される回転ステージ１１に観察試料７を載置し、焦準装置４により対物レンズ６を支柱３に沿って移動させ、観察試料７との相対位置を変化させて該観察試料７のピント合わせを行なう。
【選択図】 図１

Description

本発明は、植物などを観察するのに最適な顕微鏡に関するものである。

従来、植物の組織、細胞レベルでの観察、さらには遺伝子機能解析レベルでの観察には、顕微鏡として実体顕微鏡が多く用いられている。

そして、従来、この種の実体顕微鏡として、特許文献１に開示されるようなものが知られている。特許文献１は、対物レンズ、対物レンズ取付座、変倍筐体部、双眼鏡筒部、接眼レンズおよび架台部がそれぞれ着脱可能なユニットとして構成したもので、これらユニットを組み合わせることにより、観察標本を上方から観察する正立タイプのものと、観察標本を下方から観察する倒立タイプのものが選択的に得られことが開示されている。
特開昭６０−２２７２１４号公報

ところで、植物は、地球の重力方向に対し逆らうように上方に成長するのが一般的である。このため、このような性質を有する植物を上述した実体顕微鏡を用いて観察しようとすると、観察標本を上方から観察する正立タイプ又は観察標本を下方から観察する倒立タイプのいずれを選択しても、観察標本である植物を横に寝かせて観察するしかなかった。

しかしながら、植物を寝かせての観察は、上述したように植物の成長過程での本来の姿ではないため、不必要に植物にストレスを与えることがある。このことは、植物の組織、細胞レベルでの観察、さらには遺伝子機能解析レベルでの観察では、本来とは異なる観察結果が得られる可能性があり、精度の高い植物観察ができないという問題があった。また、植物は、光による影響を大きく受け、特に、青色の光に対しては感受性が強いことが知られている。このため、実体顕微鏡の光源として、一般的な白色照明を用いると、照明光中の青色光の影響を受けて、植物本来の性質が観察できないという問題もあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、植物などの観察に最適な顕微鏡を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、重力方向とほぼ直交する方向の観察光軸を有する顕微鏡本体と、前記重力方向に沿って配置される観察試料を載置した試料載置手段と、前記顕微鏡本体を移動可能に支持し、前記観察試料との相対位置を変化させて該観察試料のピント合わせを行なう焦準手段とを具備したことを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記顕微鏡本体は、前記重力方向とほぼ直交する方向に配置された支柱と、該支柱に沿って移動可能な対物レンズを有し、前記焦準手段は、前記対物レンズを前記支柱に沿って移動させ前記観察試料との相対位置を変化させて該観察試料のピント合わせを行なうことを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記顕微鏡本体は、前記重力方向に沿って配置された支柱と、該支柱に沿って移動可能な対物レンズと、該対物レンズの光軸を前記重力方向とほぼ直交する方向に偏向する偏向手段を有し、前記焦準手段は、前記対物レンズを前記支柱に沿って移動させ前記偏向手段を介した前記観察試料との相対位置を変化させて、該観察試料のピント合わせを行なうことを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記試料載置手段は、前記重力方向とほぼ直交する面内で回転可能な回転ステージと、該回転ステージを前記重力方向に移動可能に保持するステージ保持手段とを有することを特徴としている。

請求項５記載の発明は、重力方向とほぼ直交する方向の観察光軸を有する顕微鏡本体と、
前記重力方向に沿って配置される観察試料を載置した試料載置手段と、前記顕微鏡本体を移動可能に支持し、前記観察試料との相対位置を変化させて該観察試料のピント合わせを行なう焦準手段と、前記試料載置手段に設けられ、前記観察試料を覆う試料カバーと、
前記試料カバー内部の前記観察試料を照明する照明手段とを具備したことを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記照明手段は、光源と、該光源からの光のうち青色波長の光を遮断する特性を有するフィルタを有し、前記青色波長の光を除いた照明光を発生することを特徴としている。

本発明によれば、植物などの観察に最適な顕微鏡を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る実体顕微鏡の概略構成を示している。

図１において、１は水平なベースで、このベース１上には、直立した一対の支持台２ａ、２ｂが所定の間隔をおいて配置されている。これら支持台２ａ、２ｂの間には、支柱３が支持されている。この支柱３は、ベース１面に平行、つまり重力方向とほぼ直交する方向に配置されている。

支柱３には、焦準手段としての焦準装置４を介してズーム顕微鏡本体５が設けられている。焦準装置４は、不図示のピニオンとラックからなる移動機構を介して支柱３に設けられ、焦準ダイアル４ａの操作によりズーム顕微鏡本体５を支柱３に沿って水平方向に移動可能にしている。

ズーム顕微鏡本体５には、ねじ込み方式の対物レンズ６が装着されている。この対物レンズ６は、後述する観察試料７に対し重力方向とほぼ直交する方向の観察光軸ａを有し、焦準装置４の操作によるズーム顕微鏡本体５の水平方向の移動により、観察光軸ａ方向に移動し、観察試料７との相対距離を変化させることで、観察試料７の側方からピント合わせできるようになっている。また、ズーム顕微鏡本体５は、ズームハンドル５ａの操作により倍率を可変できるようになっている。

ズーム顕微鏡本体５には、鏡筒８が装着されている。鏡筒８は、着脱可能な接眼レンズ９を有し、観察試料７の観察像を対物レンズ６、ズーム顕微鏡本体５を介して接眼レンズ９に導入し観察者による目視観察を可能にしている。

一方、ベース１上の支持台２ａには、不図示のガイド機構を介してステージ保持手段としてのステージホルダ１０が設けられている。ステージホルダ１０は、ガイド機構により重力方向、つまり支持台２ａの直立（図示Ａ）方向に沿って上下動可能になっている。この場合、ステージホルダ１０には、固定ネジ１０ａが設けられている。この固定ネジ１０ａは、支持台２ａに沿って移動可能なステージホルダ１０を所定位置で固定できるようになっている。

ステージホルダ１０には、回転ステージ１１が設けられている。この回転ステージ１１は、観察試料７を載置するもので、重力方向とほぼ直交する面内で、回転軸１１ａを中心に３６０度回転可能になっている。この場合、観察試料７には、植物が用いられ、回転ステージ１１上に直立して（重力方向に沿って）載置されている。この場合、これらステージホルダ１０と回転ステージ１１は、試料載置手段を構成している。

次に、このように構成された実施の形態の作用を説明する。

まず、回転ステージ１１上に、植物である観察試料７を直立して載置する。そして、観察試料７に周囲の光が当たっている状態で、観察試料７の像は、対物レンズ６により取り込まれ、ズーム顕微鏡本体５により変倍され、鏡筒８を介して接眼レンズ９により観察される。

ここで、焦準装置４の焦準ダイアル４ａを操作すると、ズーム顕微鏡本体５とともに対物レンズ６が支柱３に沿って水平方向（観察光軸ａ方向）に移動し、観察試料７との相対距離を変化することにより、観察試料７の側方に対しピントを合わせることができる。また、回転ステージ１１を回転軸１１ａを中心に回転すると、観察試料７が回転することにより、観察試料７の周囲３６０度の水平方向に沿った像を対物レンズ６を介して接眼レンズ９により観察することができる。さらに、支持台２ａに沿ってステージホルダ１０を垂直方向に移動すると、観察試料７が上下動することにより、観察試料７の垂直方向に沿った像を対物レンズ６を介して接眼レンズ９により観察することができる。

従って、このようにすれば、回転ステージ１１とステージホルダ１０の操作により、観察試料７の周囲３６０度の水平方向に沿った像と、垂直方向に沿った像を接眼レンズ９により観察することができる。これにより、地球の重力方向に対し逆らうように上方に成長するような植物の観察については、植物を自然な状態のままで観察できるようになるため、不必要に植物にストレスをあたえることがなくなり、常に最適な条件の下で、植物の成長過程の組織、細胞レベルの観察、さらには遺伝子機能解析レベルでの観察を行なうことができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。

図２は、本発明の第２の実施の形態に係る実体顕微鏡の概略構成を示すもので、図１と同一部分には同符号を付している。

この場合、ベース１上の一対の支持台２ａ、２ｂのうち、支持台２ｂには、支柱２３が設けられている。この支柱２３は、ベース１面に垂直、つまり重力方向に沿った方向に配置されている。

支柱２３には、焦準手段としての焦準装置２４を介してズーム顕微鏡本体２５が設けられている。焦準装置２４は、不図示のピニオンとラックからなる昇降機構を介して支柱２３に設けられ、焦準ダイアル２４ａの操作によりズーム顕微鏡本体２５を支柱２３に沿って上下方向に移動可能にしている。

ズーム顕微鏡本体２５には、ねじ込み方式の対物レンズ２６が装着されている。この対物レンズ２６は、焦準装置２４の操作によるズーム顕微鏡本体２５の移動とともに上下動するようになっている。

支柱２３には、支持アーム２８を介して偏向手段として反射部材の反射ミラー２７が支持されている。この反射ミラー２７は、対物レンズ２６の光軸上に配置されるもので、この光軸を直角に偏向し、観察試料７に対し重力方向とほぼ直交する方向の観察光軸ａを形成するようにしている。

これにより、焦準装置２４の操作によりズーム顕微鏡本体２５とともに対物レンズ２６を上下動すると、反射ミラー２７を介して対物レンズ２６と観察試料７との相対距離が変化され、観察試料７の側方からのピント合わせができるようになっている。

なお、ズーム顕微鏡本体２５は、ズームハンドル２５ａの操作により倍率を可変できるようになっている。

その他は、図１と同様である。

次に、このように構成された実施の形態の作用を説明する。

この場合も、回転ステージ１１上に、植物である観察試料７を直立して載置する。そして、観察試料７に周囲の光が当たっている状態で、観察試料７の像は、反射ミラー２７を介して対物レンズ２６によって取り込まれ、ズーム顕微鏡本体２５により変倍され、鏡筒８を介して接眼レンズ９により観察される。

ここでも焦準装置２４の焦準ダイアル２４ａを操作すると、ズーム顕微鏡本体２５とともに対物レンズ２６が支柱２３に沿って上下方向に移動し、反射ミラー２７を介して観察試料７との相対距離を変化することにより、観察試料７の側方に対しピントを合わせることができる。また、回転ステージ１１を回転軸１１ａを中心に回転すると、観察試料７が回転することにより、観察試料７の周囲３６０度の水平方向に沿った像を反射ミラー２７と対物レンズ６を介して接眼レンズ９により観察することができる。さらに、支持台２ａに沿ってステージホルダ１０を垂直方向に移動すると、観察試料７が上下動することにより、観察試料７の垂直方向に沿った像を反射ミラー２７と対物レンズ６を介して接眼レンズ９により観察することができる。

従って、このようにしても、回転ステージ１１とステージホルダ１０の操作により、観察試料７の周囲３６０度の水平方向に沿った像と、垂直方向に沿った像を接眼レンズ９により観察することができる。これにより、地球の重力方向に対し逆らうように上方に成長するような植物の観察については、植物を自然な状態のままで観察できるようになるため、不必要に植物にストレスをあたえることがなくなり、常に最適な条件の下で、植物の成長過程の組織、細胞レベルの観察、さらには遺伝子機能解析レベルでの観察を行なうことができる。

さらに、通常の実体顕微鏡の構成に、反射ミラー２７、上下方向に移動可能なステージホルダ１０、ステージホルダ１０に回転可能に設けられる回転ステージ１１などの簡単な構成を付加する程度で実現できるので、価格的に安価で汎用性にも富んでいる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。

図３（ａ）（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る実体顕微鏡の概略構成を示すもので、図１と同一部分には同符号を付している。

この場合、ステージホルダ１０には、試料カバー３１が設けられている。この試料カバー３１は、回転ステージ１１とともに観察試料７の上面の他、対物レンズ６側を除く側面３方を覆っている。

試料カバー３１の上面には、開口部３１ａが形成されている。この開口部３１ａには、全体照明装置３２が設けられている。この全体照明装置３２は、点灯により、試料カバー３１の上方より観察試料７全体を照明するものである。

試料カバー３１の対物レンズ６側の側面には、固定壁３３が配置されている。この固定壁３３は、支持台２ａに固定されたもので、対物レンズ６に対応する位置に開口部３３ａが形成されている。この開口部３３ａは、対物レンズ６により試料観察を行うための光路を通すためのものである。

固定壁３３の開口部３３ａ近傍には、リング照明３４が配置されている。このリング照明３４は、対物レンズ６の周囲に配置されるもので、開口部３３ａを通して観察用の照明光を観察試料７に照射できるようにしている。

リング照明３４には、光ファイバのようなライトガイド３５を介して照明装置３６が接続されている。照明装置３６は、ハロゲンランプを用いた光源３７、集光レンズ３８およびブルーカットフィルタ３９を有したもので、光源３７からの光を集光レンズ３８およびブルーカットフィルタ３９を介してライトガイド３５に入射し、リング照明３４より観察用照明光として観察試料７に照射できるようにしている。ここで、ブルーカットフィルタ３９は、光源３７からの光のうち、青色波長の光を遮断するような特性を有するもので、リング照明３４より青色波長の光を除いた観察用照明光を出射させるようにしている。

次に、このように構成された実施の形態の作用を説明する。

この場合、観察試料７は、試料カバー３１、固定壁３３および回転ステージ１１により周囲を囲まれているため、基本的に外光から遮光されている。

この状態から、全体照明装置３２を点灯すると、試料カバー３１の上方より観察試料７全体に光が照射され、外光と同様な照明を行うことができる。これにより、全体照明装置３２をオンオフすれば、植物の育成に必要な照明状態をコントロールすることができる。

次に、観察試料７を観察する場合、照明装置３６の光源３７を点灯する。光源３７から発せられた光は、集光レンズ３８により集光され、ブルーカットフィルタ３９より青色波長の光をのみを遮断した後、ライトガイド３５端面に入射される。

ライトガイド３５を透過した光は、リング照明３４より出射し、対物レンズ６の周囲より観察用の照明光として観察試料７に照射される。観察試料７より反射した光は、対物レンズ６によって取り込まれ、ズーム顕微鏡本体５により変倍され、不図示の接眼レンズにより観察される。この場合、観察試料７に照射される観察照明光は、青色波長の光を取り除いたものが用いられ、、青色の光に対して感受性が強い植物の場合、照明光による影響を受けることがないようにできるので、植物本来の性質を維持した状態での観察が可能となり、植物の機能解析をより自由な状態で行うことができる。

一方、ステージホルダ１０を支持台２ａに沿って上下方向に移動すると、観察試料７も上下方向に移動する。例えば、図３（ａ）に示す状態から、同図（ｂ）に示すようにステージホルダ１０を下方向に移動すると、このステージホルダ１０の移動に伴い回転ステージ１１、観察試料７および試料カバー３１も下方向へ移動する。しかし、これらの下方向の移動に対し、対物レンズ６の観察光軸ａの位置は変化しないため、対物レンズ６の観察光軸ａ上に位置する観察試料７を観察することができる。この場合、試料カバー３１は、固定壁３３に沿って移動するため、外光に対する遮光性は保たれたままである。

従って、このようにすれば、観察試料７を試料カバー３１に収容した状態で、全体照明装置３２により照明を行うことができるので、植物への外光の影響を排除して、植物育成に必要な照明光をコントロールできる。また、観察試料７に照射される観察照明光として、青色波長の光を取り除いた光を用いることができるので、青色の光による影響を受けることがなくなり、植物本来の性質を維持した状態で、機能解析をより自由に行うことが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、鏡筒８に３眼鏡筒を用いＣＣＤカメラなどの撮像手段を装着すれば、観察試料７の観察像をＣＣＤカメラにより記録することができる。また、観察試料７を載置する回転ステージ１１に、さらにＸＹステージを組み合わせることもできる。こうすれば、観察試料７に対し、回転方向にさらにＸＹ方向の移動を組み合わせた複雑な動きを実現できる。さらに、上述した実体顕微鏡に蛍光顕微鏡の機能を組み合わせることも可能である。

さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。

本発明の第１の実施の形態に係る実体顕微鏡の概略構成を示す図。 本発明の第２の実施の形態に係る実体顕微鏡の概略構成を示す図。 本発明の第３の実施の形態に係る実体顕微鏡の概略構成を示す図。

符号の説明

１…ベース、２ａ．２ｂ…支持台
３…支柱、４…焦準装置、４ａ…焦準ダイアル
５…ズーム顕微鏡本体、５ａ…ズームハンドル
６…対物レンズ、７…観察試料、８…鏡筒
９…接眼レンズ、１０…ステージホルダ
１０ａ…固定ネジ、１１…回転ステージ
１１ａ…回転軸、２３…支柱、２４…焦準装置
２４ａ…焦準ダイアル、２５…ズーム顕微鏡本体
２５ａ…ズームハンドル、２６…対物レンズ
２７…反射ミラー、２８…支持アーム
３１…試料カバー、３１ａ…開口部
３２…全体照明装置、３３…固定壁、３３ａ…開口部
３４…リング照明、３５…ライトガイド
３６…照明装置、３７…光源
３８…集光レンズ、３９…ブルーカットフィルタ

Claims (6)

1. 重力方向とほぼ直交する方向の観察光軸を有する顕微鏡本体と、
   前記重力方向に沿って配置される観察試料を載置した試料載置手段と、
   前記顕微鏡本体を移動可能に支持し、前記観察試料との相対位置を変化させて該観察試料のピント合わせを行なう焦準手段と
   を具備したことを特徴とする顕微鏡。
2. 前記顕微鏡本体は、前記重力方向とほぼ直交する方向に配置された支柱と、該支柱に沿って移動可能な対物レンズを有し、
   前記焦準手段は、前記対物レンズを前記支柱に沿って移動させ前記観察試料との相対位置を変化させて該観察試料のピント合わせを行なうことを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
3. 前記顕微鏡本体は、前記重力方向に沿って配置された支柱と、該支柱に沿って移動可能な対物レンズと、該対物レンズの光軸を前記重力方向とほぼ直交する方向に偏向する偏向手段を有し、
   前記焦準手段は、前記対物レンズを前記支柱に沿って移動させ前記偏向手段を介した前記観察試料との相対位置を変化させて、該観察試料のピント合わせを行なうことを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
4. 前記試料載置手段は、前記重力方向とほぼ直交する面内で回転可能な回転ステージと、該回転ステージを前記重力方向に移動可能に保持するステージ保持手段とを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の顕微鏡。
5. 重力方向とほぼ直交する方向の観察光軸を有する顕微鏡本体と、
   前記重力方向に沿って配置される観察試料を載置した試料載置手段と、
   前記顕微鏡本体を移動可能に支持し、前記観察試料との相対位置を変化させて該観察試料のピント合わせを行なう焦準手段と、
   前記試料載置手段に設けられ、前記観察試料を覆う試料カバーと、
   前記試料カバー内部の前記観察試料を照明する照明手段と、
   を具備したことを特徴とする顕微鏡。
6. 前記照明手段は、光源と、該光源からの光のうち青色波長の光を遮断する特性を有するフィルタを有し、前記青色波長の光を除いた照明光を発生することを特徴とする請求項５記載の顕微鏡。

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