JP2006154237A - 顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】 他の観察機能の付加が簡単で、しかも小型化を可能にした顕微鏡を提供する。
【解決手段】 第１光源１１から発生される可視光により照明ユニット４を介して試料３を照明するとともに、対物レンズ９を介して試料３の拡大光学像を形成させる顕微鏡本体１に対し、光ファイバー４４を介して接続される第２光源３０からの紫外光により試料３を照明するとともに、試料３の拡大光学像を透過するダイクロイックミラー１４、ハーフミラー１５および照明レンズ１６を有する付加ユニット１３を装着可能とするとともに、この付加ユニット１３に試料３の拡大光学像をＴＶカメラ２６の撮像面２７に結像させる第２の結像光学系２４を装着可能にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、異なる波長域の光を用いた試料観察を可能とした顕微鏡に関するものである。

最近、顕微鏡の観察用途は、ますます広がっており、通常の可視域の波長の光を用いた観察に留まらず、他の波長帯域の光、例えば紫外波長域の光を使用することにより高解像度を実現した観察も行われるようになっている。

このような顕微鏡として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。つまり、特許文献１に開示される顕微鏡は、通常に使用される試料の可視光観察に加えて紫外域での観察を可能とした紫外線顕微鏡で、顕微鏡本体内に可視光源と紫外光源を併せ持ち、これら光源から結像光学系に至る光路を可視域から紫外域に亘る波長域の光を透過可能な光学材料で形成するようにしている。

図５は、文献１に開示される紫外線顕微鏡を説明するための図で、顕微鏡本体１０１には、ステージ１０２が設けられている。ステージ１０２は、試料１０３を保持した状態で光軸と直交する面内の移動により試料１０３の被観察箇所の位置出しを行ない、さらに光軸と平行に移動することによって試料１０３の焦点合わせを行なう。一方、顕微鏡本体１０１には、照明ユニット１０４が設けられている。照明ユニット１０４は、その内部に照明レンズ１０５、ハーフミラー１０６が設けられている。これら照明レンズ１０５とハーフミラー１０６は、照明光学系１０７を構成し、これらは、共に可視域から紫外域に亘る波長域の光を透過可能な光学材料で形成されている。

照明ユニット１０４には、レボルバ１０８が保持されている。このレボルバ１０８には、複数の対物レンズ１０９が装着されている。これら対物レンズ１０９は、可視光用対物レンズおよび紫外光用対物レンズなどを適宜組み合せてレボルバ１０８に装着され、レボルバ１０８の回転によって所望の対物レンズ１０９が光軸上に配置されるようになっている。

また、照明ユニット１０４には、光源取付け部１１０が設けられている。そして、この光源取付け部１１０を介して光源アダプター１１１が連結されている。

光源アダプター１１１には、光源取付け部１１３と光源取付け部１１５が設けられている。このうち光源取付け部１１３には、可視光用光源１１２が連結され、光源取付け部１１５には、紫外光用光源１１４が連結されている。この場合、可視光用光源１１２には、通常顕微鏡に適用されるハロゲンランプが用いられ、また紫外光用光源１１４には必要な紫外域の波長の光を発する水銀キセノンランプ等の放電ランプが用いられる。

光源アダプター１１１の内部には、紫外光観察に必要な波長域の光を反射し、不必要な光を透過する特性をもつダイクロイックミラー１１６及び１１７、紫外光観察に必要な波長の光のみを透過させるバンドパスフィルタ１１８、光源取付け部１１５付近に配置され、紫外光用光源１１４からの照明光を遮断するシャッター１１９およびシャッター１１９を駆動する駆動手段１２０が設けられている。

照明ユニット１０４には、開口部１２１が設けられ、この開口部１２１に結像レンズ系１２２が連結されている。結像レンズ系１２２は、可視域から紫外域に亘る波長域の光を透過可能な光学材料から形成される結像レンズ１２３を内蔵し、対物レンズ１０９と共に試料１０３の拡大光学像を結像させる像形成光学系１２４を構成している。

結像レンズ系１２２には、ＴＶカメラ１２５が設けられている。ＴＶカメラ１２５は、その撮像面１２６が像形成光学系１２４の結像面と同一面になるように配置されている。ＴＶカメラ１２５には、カメラコントローラ１２７が接続されている。そして、撮像面１２６で受光されたＴＶカメラ１２５の出力信号は、カメラコントローラ１２７で必要な信号処理を施された後、ＴＶモニタ１２８に観察画像として表示される。

なお、ＴＶカメラ１２５は、可視域から紫外域の光を入力して画像信号を出力することが可能であり、カメラコントローラ１２７はＴＶカメラ１２５の出力信号をもとに試料１０３の拡大光学像を可視像または紫外像としてＴＶモニタ１２８に表示する。

このような構成において、可視光観察を行なうときは、レボルバ１０８の回転操作により可視光用の対物レンズ１０９を光軸上に配置する。この状態で、可視光用光源１１２からの光は、ダイクロイックミラー１１７を透過して照明光学系１０７に入射する。このとき紫外光用光源１１４からの光は、シャッター１１９が駆動手段１２０によって駆動されることによって光源アダプター１１１内部への入射を遮断されている。

照明光学系１０７に入射した可視照明光は、照明レンズ１０５を透過し、ハーフミラー１０６で反射して方向を変えられ、可視光用対物レンズ１０９を通過して試料１０３を照明する。

試料１０３からの反射光は、再び可視光用対物レンズ１０９を通ってハーフミラー１０６を透過した後、結像レンズ１２３によって試料１０３の拡大光学像としてＴＶカメラ１２５の撮像面１２６に結像される。撮像面１２６で受光されたＴＶカメラ１２５の出力信号は、カメラコントローラ１２７で必要な信号処理を施された後、ＴＶモニタ１２８に可視光観察画像として表示される。

次に、紫外光観察を行なうときは、レボルバ１０８の回転操作により紫外光用の対物レンズ１０９が光軸上に配置する。また、駆動手段１２０によってシャッター１１９を開放し、紫外光用光源１１４からの光を光源アダプター１１１の内部に入射させる。このとき可視光用光源１１２への通電を止めて、可視光用光源１１２を消灯する。

光源アダプター１１１に入射した紫外光用光源１１４の光は、ダイクロイックミラー１１６により紫外光観察に必要な波長を含む波長域の光が反射し、その他の波長成分の光は透過する。ダイクロイックミラー１１６より反射した光は、バンドパスフィルタ１１８に入射し、紫外光観察に必要な波長のみが抽出される。また、バンドパスフィルタ１１８で抽出された光は、ダイクロイックミラー１１７で反射し、紫外照明光として照明光学系１０７に入射する。照明光学系１０７に入射した紫外照明光は、照明レンズ１０５を透過し、ハーフミラー１０６で反射して方向を変えられ、紫外光用対物レンズ１０９を通過して試料１０３を照明する。

試料１０３からの反射光は、再び紫外光用対物レンズ１０９を通ってハーフミラー１０６を透過した後、結像レンズ１２３によって試料１０３の拡大光学像としてＴＶカメラ１２５の撮像面１２６に結像される。撮像面１２６で受光されたＴＶカメラ１２５の出力信号は、カメラコントローラ１２７で必要な信号処理を施された後、ＴＶモニタ１２８に紫外光観察画像として表示される。

このようにして従来の紫外線顕微鏡では、可視光用光源からの光と紫外光用光源からの光を入射して紫外光または可視光を選択的に出射する光源アダプターからの光を、可視域から紫外域に亘る波長域の光を透過可能な材料からなる照明光学系に入射し、可視用対物レンズ及び紫外光用対物レンズで構成される対物レンズ系を含むとともに、可視域から紫外域に亘る波長域の光を透過可能な光学材料で形成された結像光学系とで構成される像形成光学系によって試料の拡大光学像をＴＶカメラの撮像面に結像し、カメラコントローラによる信号処理を経てＴＶモニタに可視光観察画像または紫外光観察画像として表示するような構成としている。
特開２００３−３２２８０１号公報

ところが、このような紫外線顕微鏡によると、照明光学系に可視波長域および紫外波長域の光を選択的に入射するようにしているため、照明光学系と結像光学系に用いられる光学部品の全てを可視域から紫外域にわたる波長域の光を透過可能な材料のもので構成しなければならない。このため、最初に可視光観察のみを行なう顕微鏡を購入してしまったユーザは、その後に、上述したような紫外観察まで可能にした紫外線顕微鏡を必要とする場合、別に紫外線顕微鏡のみを購入するか、既設のものに大掛かりな改造を施す必要が生じる。

また、上述の紫外線顕微鏡は、紫外線顕微鏡本体に対して、可視光用光源の他に、紫外光用光源が装着されるため、さらに装置が大型化し、特に、既設のものに紫外観察機能を付加しようとした場合、設置スペースが不足し、改造そのものが困難になるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、他の波長域による観察機能の付加が簡単で、しかも小型化を可能とした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、第１の波長帯域の光を発生する第１の光源と、該第１の光源からの光により試料を照明する照明光学系と、対物レンズを含み前記試料の拡大光学像を形成させる像形成光学系とを有する顕微鏡本体と、第２の波長帯域の光を発生する第２の光源と、前記顕微鏡本体に装着され、前記第２の光源からの光により前記試料を照明するとともに、前記像形成光学系からの拡大光学像を通過させる照明・観察光学系を有する付加ユニットと、前記付加ユニットに装着され、前記照明・観察光学系を通過する前記第２の波長帯域の光による拡大光学像を結像させる第２の波長帯域用結像光学系と、前記第２の光源からの光を前記付加ユニットの照明・観察光学系に導く光伝達手段と、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、前記付加ユニットは、前記照明・観察光学系を通過する前記第１の波長帯域の光による拡大光学像を結像させる第１の波長帯域用結像光学系を有する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、前記付加ユニットの前記照明・観察光学系は、前記像形成光学系からの拡大光学像を前記第１の波長帯域の光による光学像と、前記第２の波長帯域の光による光学像に分離する光分離手段を備えたことを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記第１の波長帯域用結像光学系は、前記付加ユニット又は前記顕微鏡本体への着脱と交換が可能であることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記第２の波長帯域用結像光学系は、前記付加ユニットへの着脱と交換が可能であることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記第１の波長帯域用結像光学系は、前記第１の波長帯域の光による拡大光学像を目視観察する接眼レンズを有し、前記第２の波長帯域用結像光学系は、前記第２の波長帯域の光による拡大光学像を撮像する撮像手段を有することを特徴としている。

請求項７記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記第１の波長帯域用結像光学系は、前記第１の波長帯域の光による拡大光学像を撮像する撮像手段を有し、前記第２の波長帯域用結像光学系は、前記第２の波長帯域の光による拡大光学像を撮像する撮像手段を有することを特徴としている。

請求項８記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第２の光源は、前記第２の波長帯域の光を含む光を発する光源本体を有するランプハウスと、該ランプハウスの光源本体から発した光から第２の波長帯域の光を選別して前記光伝達手段に入射させる光源アダプターとを有することを特徴としている。

請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記光源アダプターは、前記光源本体から発した光を第２の波長領域の光と、該第２の波長帯域以外の光とに分離する光分離手段と、該光分離手段で分離された前記第２の波長領域の光の光量を調整する調光手段と、前記光分離手段で分離された前記第２の波長帯域以外の光を用いて前記光源本体の光源像の位置を検出する検出手段とを有することを特徴としている。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記調光手段は、前記第２の波長領域の光を遮断する機能を有することを特徴としている。

請求項１１記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記ランプハウスは、前記検出手段で検出される光源像の位置に応じて前記光源本体の位置調整を可能とする位置調整手段を有することを特徴としている。

請求項１２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記光伝達手段は、光ファイバーであることを特徴としている。

本発明によれば、例えば紫外光観察や赤外光観察などの他の観察機能の付加が簡単で、しかも小型化を可能とした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の実施の形態にかかる顕微鏡の概略構成を示している。

図１において、１は顕微鏡本体で、この顕微鏡本体１は、水平に配置されたベース１ａが設けられ、このベース１ａには、直立した胴部１ｂが設けられている。また、この直立した胴部１ｂには、図示しない焦準機構を介してステージ２が設けられている。

ステージ２は、試料３を載置するもので、後述する光軸ａと直交する面内での移動により試料３の被観察箇所の位置出しを可能とし、さらに、直立した胴部１ｂに沿って、つまり、光軸ａに沿って移動可能とすることで、試料３の焦点合わせができるようになっている。

顕微鏡本体１の胴部１ｂ先端には、ベース１ａと平行な方向に照明ユニット４が設けられている。照明ユニット４の内部には、照明レンズ５およびハーフミラー６が設けられている。これら照明レンズ５とハーフミラー６は、第１の波長帯域の光として可視光の照明光学系７を構成するもので、このうちの照明レンズ５は、可視光が透過可能な材料で形成され、また、ハーフミラー６は、可視光および第２の波長帯域の光として紫外光を透過可能な材料で形成されている。

なお、ハーフミラー６は、図示しない機構によって光路外に移動できるようにしてもよい。この場合は、可視光だけが透過可能な材料で形成したものを使用できる。

照明ユニット４の先端部下方には、ステージ２に対向させてレンズレボルバ８が設けられている。レンズレボルバ８には、複数の対物レンズ９が装着されている。この場合、レンズレボルバ８に装着される対物レンズ９は、可視光用対物レンズおよび紫外光用対物レンズがそれぞれ一本または複数組み合わされており、レンズレボルバ８の回転によって所望の対物レンズ９が光軸ａ上に配置されるようになっている。この場合、これら対物レンズ９は、不図示の光学部材とともに、試料３の拡大光学像を形成させる像形成光学系を構成している。

照明ユニット４の基端部には、光源取付け部１０が設けられている。光源取付け部１０には、第１の光源として第１光源１１が連結されている。この第１光源１１は、第１の波長帯域の光、ここでは可視光を発生するもので、通常の顕微鏡に適用されるハロゲンランプが用いられている。

照明ユニット４の先端部上方には、ユニット取付け部１２が設けられている。このユニット取付け部１２には、付加ユニット１３が連結されている。この場合、付加ユニット１３は、照明ユニット４と平行な方向に配置されている。

付加ユニット１３の内部には、後述する第２光源３０からの第２の波長帯域である紫外光により試料３を照明する照明光学系と、対物レンズ９を含む像形成光学系からの拡大光学像を透過する観察光学系とを兼ね備えた照明・観察光学系としてダイクロイックミラー１４、ハーフミラー１５および照明レンズ１６が設けられている。ダイクロイックミラー１４は、光分離手段をなすもので、第２の波長帯域の光、ここでは紫外光を反射し、可視光を透過させる特性を有している。また、ハーフミラー１５および照明レンズ１６は、紫外光を透過可能な材料で形成されている。

付加ユニット１３の上方には、第１の結像ユニット取付け部１８および第２の結像ユニット取付け部１９が並べて設けられている。この場合、第１の結像ユニット取付け部１８は、上述のハーフミラー６およびダイクロイックミラー１４を透過される試料３からの戻り光の光路上に配置され、第２の結像ユニット取付け部１９は、ハーフミラー６を透過し、ダイクロイックミラー１４で反射し、さらにハーフミラー１５で反射される試料３からの戻り光の光路上に配置されている。

第１の結像ユニット取付け部１８には、第１の波長帯域用結像光学系として、第１の波長帯域である可視光用の第１の結像光学系２０が着脱と交換が可能に装着されている。この第１の結像光学系２０は、結像レンズ２１を有する接眼鏡筒２２と接眼レンズ２３とで構成され、ダイクロイックミラー１４を透過される試料３からの戻り光を結像レンズ２１を介して接眼レンズ２３により試料像として目視観察可能にしている。

また、第２の結像ユニット取付け部１９には、第２の波長帯域用結像光学系として、第２の波長帯域である紫外光用の第２の結像光学系２４が着脱と交換が可能に装着されている。この第２の結像光学系２４には、結像レンズ２５が設けられるとともに、撮像手段としてのＴＶカメラ２６が設けられている。結像レンズ２５は、紫外光を透過可能な材料で形成されたもので、その結像面をＴＶカメラ２６の撮像面２７と同一になるように配置され、上述のハーフミラー１５で反射される試料３からの戻り光をＴＶカメラ２６の撮像面２７に結像するようにしている。ＴＶカメラ２６には、カメラコントローラ２８が接続されている。カメラコントローラ２８は、ＴＶカメラ２６からの出力信号を信号処理し、ＴＶモニタ２９に観察画像として表示させるようにしている。ＴＶカメラ２６は、紫外域の光を入力して画像信号を出力することが可能なタイプのものが用いられている。

なお、ここまでの説明で述べたユニット取付け部１２、第１及び第２の結像ユニット取付け部１８、１９は、例えば、丸アリなどの連結手段からなるもので、それぞれ同一形状をなし、各ユニットの取付け互換性を備えている。

付加ユニット１３の端部には、照明光入射部１７が設けられている。この照明光入射部１７には、次に述べる第２光源３０からの光が入射される。

第２光源３０は、第２の波長帯域の光、ここでは紫外光を発生するもので、顕微鏡本体１とは分離して配置されている。第２光源３０は、ランプハウス３１と光源アダプター３２を一体的に組み合わせて構成されている。ランプハウス３１は、光源本体として可視から紫外域の波長の光を発する水銀キセノンランプ等からなる放電ランプ３１ａが収容されている。この場合、放電ランプ３１ａは、ランプハウス３１に設けられた図示しない位置調整機構により、放電ランプ３１ａから発せられる光の光路に垂直な面に沿ったＸＹ方向と、光路に沿ったＺ方向の位置調整を可能にしている。

ランプハウス３１は、光源アダプター３２に設けられた光源取付け部３３に連結されている。光源アダプター３２には、放電ランプ３１ａからの光の光路に光分離手段としてのダイクロイックミラー３４が設けられている。このダイクロイックミラー３４は、紫外光を反射し、可視光を透過させるような特性をもつものである。

なお、ここでは、光分離手段としてダイクロイックミラー３４を用いているが、例えばダイクロイックミラー３４の位置にハーフミラーを設け、このハーフミラーの反射光路上に紫外光を含む光を透過させる干渉フィルターを設けるような構成であってもよい。

ダイクロイックミラー３４によって反射される光の光路上には、バンドパスフィルタ３５、集光レンズ３６および調光手段３７が配置されている。バンドパスフィルタ３５は、必要な波長域の光のみを透過させるものである。集光レンズ３６は、バンドパスフィルタ３５を透過した光を集光させるものである。調光手段３７は、光の遮断および透過光量の可変機能を備えるものである。なお、これら集光レンズ３６および調光手段３７は、紫外域の光を透過可能な材料で形成されている。

調光手段３７は、図２に示すように、円板状をした回転体３７ａの円周方向に沿って所定の間隔で透過光量の異なる複数の領域３７ｂ、３７ｃ、…をコーティング処理により形成している。この場合、これらコーティング処理した領域の一部に透過光量がゼロとなる領域（符号３７ｄで示す）が含まれるようにし、この領域３７ｄがシャッターの役割を担うようにしている。このようにした調光手段３７は、駆動手段３８により回転体３７ａが回転駆動され、所望の透過光量の領域３７ｂ、３７ｃ、…が光路上に位置するように制御される。

なお、調光手段３７は、必ずしもコーティング処理を施したものに限定されず、例えば、円板状をした回転体の円周方向に任意の間隔で通過光量が変化するように密度または大きさを変えた多数の穴を形成するようにしたものでもよい。また、調光手段３７は、図示例では、集光レンズ３６の出射側光路に配置されているが、ダイクロイックミラー３４と集光レンズ３６との間の光路に配置するようにしてもよい。

光源アダプター３２には、照明光出射部３９が設けられている。この照明光出射部３９は、集光レンズ３６の集光位置に配置され、第２光源３０の光を外部に出射する。

一方、ダイクロイックミラー３４を透過する光の光路上には、集光レンズ４０が配置されている。集光レンズ４０の集光位置には、放電ランプ３１ａの光源像の位置を検出する検出手段としてターゲットスクリーン４１が配置されている。このターゲットスクリーン４１は、光源アダプター３２に設けられた開口部４２に保持されている。ターゲットスクリーン４１は、半透明透光性の材料で形成されるとともに、表面に可視光により発光する蛍光塗料が塗布されている。

また、ターゲットスクリーン４１の表面には、図３に示すような指標としての交点４３ａを有する十字クロス４３が設けられている。この場合、十字クロス４３が設けられるターゲットスクリーン４１面は、上述した集光レンズ３６による照明光出射部３９上での集光位置と共役な関係となるように位置調整がなされている。

照明光出射部３９には、光伝達手段としての十分な長さを有する光ファイバー４４の入射端が装着されている。この光ファイバー４４は、出射端を付加ユニット１３の照明光入射部１７に装着し、第２光源３０からの第２の波長帯域の光である紫外光を顕微鏡本体１に導光するようにしている。

なお、ここでは、光伝達手段として光ファイバー４４を用いているが、他の光学部材をもちいたものでもよい。

次に、このように構成した実施の形態の作用を説明する。

まず、第１の波長帯域の光である可視光により可視光観察を行う場合、レンズレボルバ８の回転操作により可視光用の対物レンズ９が光軸上に配置する。この状態で、第１光源１１からの光は、光源取付け部１０を通過し、照明ユニット４の照明光学系７に入射する。このとき、第２光源３０からの光は、光源アダプター３２に設けられた調光手段３７により付加ユニット１３内部への入射を遮断されている。

この場合、調光手段３７は、駆動手段３８により透過光量がゼロとなる領域３７ｄを光路上に位置させることで、光の透過を遮断するようにしている。このようにするのは、紫外域用光源として用いられる水銀キセノンランプ等の放電ランプ３１ａは、その原理上、点灯状態が安定するまでに時間がかかるなどの問題があり、照明光切換えのたびに点灯と消灯を繰り返すよりもシャッター機能をもつ調光手段３７によって付加ユニット１３への入射を制限するほうが好都合だからである。

なお、レンズレボルバ８の回転操作と調光手段３７の駆動は、それぞれ単独に行ってもよいが、例えば、レンズレボルバ８が電動式の場合は、レンズレボルバ８の電動操作に連動して不図示の制御手段により調光手段３７の駆動手段３８を制御するような構成としてもよい。

照明光学系７に入射した可視域の照明光は、照明レンズ５を透過し、ハーフミラー６で反射して方向を変えられ、可視光用対物レンズ９を透過して試料３を照明する。

試料３からの戻り光は、再び可視光用対物レンズ９を通ってハーフミラー６を透過した後、ユニット取付け部１２を通過して付加ユニット１３に入射し、さらに光分離手段であるダイクロイックミラー１４を透過した後、第１の結像ユニット取付け部１８を通過して第１の結像光学系２０に入射する。第１の結像光学系２０に入射した光は、第１の結像光学系２０の結像レンズ２１を透過して接眼レンズ２３に入射し、目視観察可能に結像される。このようにして第１の波長帯域である可視光による試料３の目視観察が行われる。

次に、第２の波長帯域の光である紫外光により観察を行う場合、レンズレボルバ８の回転操作により紫外光用の対物レンズ９を光軸上に配置する。次に、駆動手段３８によって調光手段３７を駆動し、透過光量がゼロ以外の領域３７ｂ、３７ｃ、…を光路上に位置させる。

この状態で、第２光源３０からの照明光が光ファイバー４４を介して付加ユニット１３の照明光入射部１７に入射される。このとき第１光源１１への通電を止めて、第１光源１１を消灯する。

なお、レンズレボルバ８の回転操作と調光手段３７の駆動と第１光源１１の消灯操作は、それぞれ単独に行ってもよいが、例えば、レンズレボルバ８が電動式の場合は、レンズレボルバ８の電動操作に連動して不図示の制御手段により調光手段３７の駆動手段３８とともに、第１光源１１の通電を制御するような構成としてもよい。

ここで、第２光源３０は、ランプハウス３１の放電ランプ３１ａから光が発せられると、この光は、光源取付け部３３を介して光源アダプター３２のダイクロイックミラー３４に入射する。この場合の放電ランプ３１ａからの光は、可視から紫外域の波長を含むものである。ダイクロイックミラー３４は、紫外光観察に必要な波長を含む波長域の光を反射し、その他の可視域を含む波長成分の光を透過する。

ダイクロイックミラー３４で反射した紫外光観察に必要な波長を含む波長域の光は、バンドパスフィルタ３５に入射し、さらに紫外光観察に必要な波長のみが抽出される。そして、集光レンズ３６を透過して調光手段３７に入射し、所望の光量に調光された後、照明光出射部３９に集光される。

一方、ダイクロイックミラー３４を透過した可視域を含む波長成分の光は、集光レンズ４０を透過し、ターゲットスクリーン４１に集光される。このターゲットスクリーン４１に集光された光は、蛍光塗料の発光によりランプハウス３１の放電ランプ３１ａの光源像として表示される。観察者は、光源アダプター３２に対し図示Ａ方向から、ターゲットスクリーン４１上に表示された光源像を観察しながら、この光源像の最も明るく光る位置が十字クロス４３の交点４３ａにくるように放電ランプ３１ａの位置を調整する。

この場合、ランプハウス３１に設けられた図示しない位置調整機構により、放電ランプ３１ａを光路に垂直な面に沿ったＸＹ方向に移動させて、光源像が十字クロス４３の交点４３ａに配置されるように位置調整を行ない、さらに光路に沿ったＺ方向に移動させて交点４３ａ上の光源像が最もコントラストがよくなるように位置調整を行う。このようなターゲットスクリーン４１の十字クロス４３上での光源像の位置調整は、ターゲットスクリーン４１が集光レンズ３６の集光位置と共役な位置に配置されているので、ダイクロイックミラー３４によって反射された紫外域の波長の光についても、集光レンズ３６の集光位置に結像される光源像の位置調整が行われたことになる。これにより、集光レンズ３６の集光位置に設けられた照明光出射部３９に入射端が装着された光ファイバー４４には、十分に位置調整された照明光が入射される。

光ファイバー４４に入射された光は、出射端より付加ユニット１３の照明光入射部１７に入射する。照明光入射部１７に入射した光は、照明レンズ１６およびハーフミラー１５を透過し、光分離手段であるダイクロイックミラー１４で反射して方向を変えられ、照明ユニット４のユニット取付け部１２を通過して紫外光用対物レンズ９に向かう。このとき、照明ユニット４に設けられたハーフミラー６は、可視域から紫外域にわたる波長の光を透過可能な材料で形成されているか、または図示しない機構によって光路外に移動することにより、照明光の通過を妨げることがない。こうして紫外光用対物レンズ９を通過した照明光は、試料３を照明する。

試料３からの戻り光は、再び紫外光用対物レンズ９を通ってハーフミラー６（光路外に移動されていることもある。）を透過した後、ユニット取付け部１２を通過して付加ユニット１３に入射する。そして、ダイクロイックミラー１４で反射し、さらにハーフミラー１５で反射した後、結像ユニット取付け部１９を通過して第２の結像光学系２４に入射する。第２の結像光学系２４に入射した光は、結像レンズ２５によってＴＶカメラ２６の撮像面２７に結像される。撮像面２７で受光されたＴＶカメラ２６の出力信号は、カメラコントローラ２８で必要な信号処理を施された後、ＴＶモニタ２９に紫外光観察像として表示される。このようにして第２の波長帯域である紫外光による試料３の観察が行われる。

従って、このようにすれば、第１の波長帯域の光である可視光による試料の観察機能を備えた顕微鏡本体に対し、第２の波長帯域の光である紫外光による試料の観察機能を容易に付加することができる。つまり、図１に示す照明ユニット４のユニット取付け部１２に連結される付加ユニット１３を取り外し、ユニット取付け部１２に直接第１の結像光学系２０を装着した状態を想定すると、通常の可視光観察専用の顕微鏡構成を得られる。そして、このような構成の顕微鏡に対し、改めて、第２の波長帯域の光である紫外光による試料の観察機能を付加したいときには、ユニット取付け部１２に付加ユニット１３を連結し、この付加ユニット１３の第１の結像ユニット取付け部１８に第１の結像光学系２０を連結するとともに、第２の結像ユニット取付け部１９に第２の結像光学系２４を連結し、さらに付加ユニット１３の照明光入射部１７に第２光源３０に接続された光ファイバー４４の出射端を接続し、第２光源３０から第２の波長帯域である紫外光を光ファイバー４４を介して付加ユニット１３に導光することで、図１に示す構成が復元され、第２の波長帯域である紫外光による試料の観察機能を付加することができる。この場合、第１の結像ユニット取付け部１８、第２の結像ユニット取付け部１９および照明ユニット４のユニット取付け部１２は、それぞれ同一形状をなし、各ユニットの取付け互換性を備えているので、付加ユニット１３を始め、第１の結像光学系２０、第２の結像光学系２４の着脱操作を容易に行うことができ、他の観察機能の付加を簡単に行なうことができる。

また、第２の波長帯域である紫外光を発生する第２光源３０を顕微鏡本体１から分離して配置し、これらの間を光ファイバー４４で接続して、第２光源３０からの照明光を付加ユニット１３に入射させる構成としているため、顕微鏡本体１には、付加ユニット１３、第１の結像光学系２０および第２の結像光学系２４のみ装着すればよく、顕微鏡本体１側に紫外光を発生する光源を装着する必要がないので、顕微鏡側をコンパクトで、小型にできる。これにより、紫外観察機能を付加したために、設置スペースが大きくなり過ぎ、改造そのものが困難になるという問題も解消できる。

さらに、第２光源３０を構成する光源アダプター３２には、放電ランプ３１ａから発せられる光より必要な波長の光を選択抽出する機能を始めとして、シャッター機能を備えた調光手段３７、放電ランプ３１ａが最適位置に調整されているかどうかを確認するための機能などを設けているため、照明光出射部３９に装着された光ファイバー４４の入射端に最適な状態の照明光を入射させることができる。また、光源アダプター３２における、このような機能により、付加ユニット１３は、光ファイバー４４を介して入射した光に対して、波長選択の機能を始め、位置調整、光量調整等が不要であり、必要最小限の部品で構成することができる。

さらに、光ファイバー４４の長さの範囲内で第２光源３０を任意の場所および姿勢での配置が可能になるため、装置全体のレイアウトの自由度を高めることができる。第２光源３０は、顕微鏡本体１から分離して任意の箇所に配置できることから、ターゲットスクリーン４１を用いた放電ランプ３１ａの位置調整の操作を行ない易い場所に配置することもでき、放電ランプ３１ａの位置調整のための作業性がさらに向上する。

さらに、付加ユニット１３は、第１の波長帯域である可視光と第２の波長帯域である紫外光を分離する光分離手段としてのダイクロイックミラー１４が設けられ、これら可視光と紫外光を異なる光路に分離できるので、付加ユニット１３に対して可視光用の第１の結像光学系２０と紫外光用の第２の結像光学系２４を簡単に装着できる。また、第１の結像光学系２０と第２の結像光学系２４の付加ユニット１３への装着を簡単にできるので、これら第１の結像光学系２０と第２の結像光学系２４に用いられる結像レンズなどの光学部材について、仕様の異なるものを自由に選択して使用することができる。

なお、上述した第１の実施の形態では、第２の結像光学系２４は、第２の結像ユニット取付け部１９で着脱可能であるため、異なる仕様のものに交換することが可能である。例えば、結像レンズ２５に倍率の異なる結像レンズを内蔵した第２の結像光学系２４を複数用意し、これらを適宜交換することによって、第２の波長帯域での観察機能を所望の仕様で構成することができる。また、第２の結像光学系２４は、付加ユニット１３に着脱可能としているが、付加ユニット１３内に設けるような構成としてもよい。こうすれば、第２の結像光学系２４が付加ユニット１３に内蔵されることにより、装置の大型化防止に、さらなる効果を与えることができる。

(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４は、本発明の第２の実施の形態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、付加ユニット１３に設けられる第１の結像ユニット取付け部１８には、第１の結像光学系２０に代えて、撮像ユニット４５が連結されている。この撮像ユニット４５は、結像レンズ４６が設けられるとともに、撮像手段としてのＴＶカメラ４７が設けられている。結像レンズ４６は、通常の可視光を透過可能な材料で形成されたもので、その結像面をＴＶカメラ４７の撮像面４８と同一になるように配置され、上述のダイクロイックミラー１４を透過される試料３からの戻り光をＴＶカメラ４７の撮像面４８に結像するようにしている。ＴＶカメラ４７には、カメラコントローラ４９が接続されている。カメラコントローラ４９は、ＴＶカメラ４７からの出力信号を信号処理し、ＴＶモニタ５０に観察画像として表示させるようにしている。この場合、ＴＶカメラ４７は、通常の可視光を入力して画像信号を出力することが可能なタイプのものが用いられている。

このような構成において、第１の波長帯域の光である可視光により可視光観察を行う場合、レンズレボルバ８の回転操作により可視光用の対物レンズ９が光軸上に配置する。この状態で、第１光源１１からの光は、光源取付け部１０を通過し、照明ユニット４の照明光学系７の照明レンズ５を透過し、ハーフミラー６で反射して方向を変えられ、可視光用対物レンズ９を透過して試料３を照明する。

試料３からの戻り光は、再び可視光用対物レンズ９を通ってハーフミラー６を透過した後、ユニット取付け部１２を通過して付加ユニット１３に入射し、さらにダイクロイックミラー１４を透過した後、第１の結像ユニット取付け部１８を通過して撮像ユニット４５に入射する。撮像ユニット４５に入射した光は、結像レンズ４６によってＴＶカメラ４７の撮像面４８に結像される。撮像面４８で受光されたＴＶカメラ４７の出力信号は、カメラコントローラ４９で必要な信号処理を施された後、ＴＶモニタ５０に可視光観察像として表示される。このようにして第１の波長帯域の可視光における試料３の観察が行われる。

なお、第２の波長帯域の紫外光による試料観察については、上述した第１の実施の形態と同様なので、ここでの説明は省略する。

従って、このようにすれば、試料像の観察手段として、紫外観察用の第２の結像光学系２４の他に、可視光観察用の撮像ユニット４５を装着し、この撮像ユニット４５のＴＶカメラ４７からの撮像画像をＴＶモニタ５０に表示できるようにしているので、例えば顕微鏡と観察者の距離が離れていて、接眼レンズによる目視観察が困難なような場合でも、試料像を目視観察するのと同じに観察することができる。

なお、上述した第２の実施の形態では、紫外観察用のＴＶモニタ２９と可視光観察用のＴＶモニタ５０をそれぞれに独立して設けられているが、例えば、カメラコントローラ２８、４９からの出力信号を一つのＴＶモニタに入力し、それぞれの観察像を同一画面上に分割して表示したり、適宜切換えて表示するようにしてもよい。

その他、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、上述では、第２の波長帯域の光として、紫外光について述べたが、第２の波長帯域の光は、赤外光であってもよい。

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の実施の形態にかかる顕微鏡の概略構成を示す図。 第１の実施の形態に用いられる調光手段の概略構成を示す図。 第１の実施の形態に用いられるターゲットスクリーン上の十字クロスを示す図。 本発明の第２の実施の形態にかかる顕微鏡の概略構成を示す図。 従来の顕微鏡の一例の概略構成を示す図。

符号の説明

１…顕微鏡本体、１ａ…ベース、１ｂ…胴部
２…ステージ、３…試料、４…照明ユニット
５…照明レンズ、６…ハーフミラー
７…照明光学系、８…レンズレボルバ
９…対物レンズ、１０…光源取付け部
１１…第１光源、１２…ユニット取付け部
１３…付加ユニット、１４…ダイクロイックミラー
１５…ハーフミラー、１６…照明レンズ
１７…照明光入射部、１８…第１の結像ユニット取付け部
１９…第２の結像ユニット取付け部、２０…第１の結像光学系
２１…結像レンズ、２２…接眼鏡筒
２３…接眼レンズ、２４…第２の結像光学系
２５…結像レンズ、２６…ＴＶカメラ
２７…撮像面、２８…カメラコントローラ
２９…ＴＶモニタ、３０…第２光源
３１…ランプハウス、３１ａ…放電ランプ
３２…光源アダプター、３３…光源取付け部
３４…ダイクロイックミラー、３５…バンドパスフィルタ
３６…集光レンズ、３７…調光手段、３７ａ…回転体
３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ…領域、３８…駆動手段
３９…照明光出射部、４０…集光レンズ
４１…ターゲットスクリーン、４２…開口部
４３ａ…交点、４３…十字クロス
４４…光ファイバー、４５…撮像ユニット
４６…結像レンズ、４７…ＴＶカメラ、４８…撮像面
４９…カメラコントローラ、５０…ＴＶモニタ

Claims (12)

1. 第１の波長帯域の光を発生する第１の光源と、該第１の光源からの光により試料を照明する照明光学系と、対物レンズを含み前記試料の拡大光学像を形成させる像形成光学系とを有する顕微鏡本体と、
   第２の波長帯域の光を発生する第２の光源と、
   前記顕微鏡本体に装着され、前記第２の光源からの光により前記試料を照明するとともに、前記像形成光学系からの拡大光学像を通過させる照明・観察光学系を有する付加ユニットと、
   前記付加ユニットに装着され、前記照明・観察光学系を通過する前記第２の波長帯域の光による拡大光学像を結像させる第２の波長帯域用結像光学系と、
   前記第２の光源からの光を前記付加ユニットの照明・観察光学系に導く光伝達手段と、
   を具備したことを特徴とする顕微鏡。
2. 前記付加ユニットは、前記照明・観察光学系を通過する前記第１の波長帯域の光による拡大光学像を結像させる第１の波長帯域用結像光学系を有することを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
3. 前記付加ユニットの前記照明・観察光学系は、前記像形成光学系からの拡大光学像を前記第１の波長帯域の光による光学像と、前記第２の波長帯域の光による光学像に分離する光分離手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
4. 前記第１の波長帯域用結像光学系は、前記付加ユニット又は前記顕微鏡本体への着脱と交換が可能であることを特徴とする請求項２記載の顕微鏡。
5. 前記第２の波長帯域用結像光学系は、前記付加ユニットへの着脱と交換が可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の顕微鏡。
6. 前記第１の波長帯域用結像光学系は、前記第１の波長帯域の光による拡大光学像を目視観察する接眼レンズを有し、前記第２の波長帯域用結像光学系は、前記第２の波長帯域の光による拡大光学像を撮像する撮像手段を有することを特徴とする請求項２記載の顕微鏡。
7. 前記第１の波長帯域用結像光学系は、前記第１の波長帯域の光による拡大光学像を撮像する撮像手段を有し、前記第２の波長帯域用結像光学系は、前記第２の波長帯域の光による拡大光学像を撮像する撮像手段を有することを特徴とする請求項２記載の顕微鏡。
8. 前記第２の光源は、前記第２の波長帯域の光を含む光を発する光源本体を有するランプハウスと、該ランプハウスの光源本体から発した光から第２の波長帯域の光を選別して前記光伝達手段に入射させる光源アダプターとを有することを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
9. 前記光源アダプターは、前記光源本体から発した光を第２の波長領域の光と、該第２の波長帯域以外の光とに分離する光分離手段と、該光分離手段で分離された前記第２の波長領域の光の光量を調整する調光手段と、前記光分離手段で分離された前記第２の波長帯域以外の光を用いて前記光源本体の光源像の位置を検出する検出手段とを有することを特徴とする請求項８記載の顕微鏡。
10. 前記調光手段は、前記第２の波長領域の光を遮断する機能を有することを特徴とする請求項９記載の顕微鏡。
11. 前記ランプハウスは、前記検出手段で検出される光源像の位置に応じて前記光源本体の位置調整を可能とする位置調整手段を有することを特徴とする請求項９記載の顕微鏡。
12. 前記光伝達手段は、光ファイバーであることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。

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