JP2006209035A - 生物顕微鏡及びそれに用いる暗視野照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低倍率から高倍率の生物顕微鏡であって、広い視野範囲と十分な明るさで明視野観察と暗視野観察を行うことができる生物顕微鏡及びそれに用いる暗視野照明装置を提供する。
【解決手段】ベース８に螺合して装着された中空の輪状枠９の内側に同心円上に配置された複数の発光ダイオード１０から試料５に向けて発せられる光束の照射角度を、輪状枠９を回転させることによって光照射角度を変化させる光照射角度可変手段を有する生物顕微鏡及びそれに用いる暗視野照明装置であって、観察の必要に応じて、低倍率から高倍率まで、全視野範囲にわたって暗視野照明が可能であり、明視野照明、暗視野照明、及び明視野照明と暗視野照明の両方の照明が可能なように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、低倍率から高倍率の生物顕微鏡であって、広い視野範囲と十分な明るさで明視野観察と暗視野観察を行うことができる生物顕微鏡及びそれに用いる暗視野照明装置に関する。

医学、生物学、工学分野では、生物顕微鏡を暗視野状態にして細胞などの試料を観察することが行われている。従来の生物顕微鏡の構造図を図２１に示す。その光源１はタングステン電球やハロゲン電球を用いるものが大半であったが、高輝度の発光ダイオードを複数個、平面に配列して光源に用いる生物顕微鏡も市販されるようになってきている。この生物顕微鏡で用いる暗視野照明装置としては、図２２に示すように、生物顕微鏡に内蔵された光源１から照射される光束を集光レンズ２で集光し、集光された光束を反射鏡３で方向を転じて、その光束の中心部を暗視野コンデンサＡＬの円板状の遮蔽物ＭＳで遮光、周辺部の円筒状の光束を特殊な形状をしたミラーＭＬでさらに集光してロート状の光束を作り、試料を暗視野照明するものである。ロート状の光束にすることにより照射角度や照射面積が一義的に制限され、広い範囲の暗視野照明を得ることは困難であった。

例えば、図２３は、従来の市販の生物顕微鏡の暗視野照明装置を用いて動物の脳組織の暗視野像を撮影した顕微鏡写真である。図２３のＡ〜Ｄの顕微鏡写真は、対物レンズ６の倍率を２０倍、１０倍、４倍、２倍と順次低倍率のものに変えて、それぞれ撮影したものである。倍率２０倍のＡでは視野全体を暗視野で観察できるが、倍率１０倍のＢは、周囲が光量不足で暗く見えない。この１０倍倍率のＢに対し、４倍の倍率のＣと２倍倍率のＤを比較すると、低倍率になるほど照明範囲が一層狭くなり光量もさらに悪化しており、どちらも中央部しか照明されないことが判る。図２３のＥおよびＦは、対物レンズの倍率を１０倍倍率と４倍倍率に変えコンデンサーレンズを上下して照射範囲を広げようとしたものであるが、どちらも中心が陰ってしまう状態を示している。いずれにしても倍率１０倍以下では、暗視野照明が不十分であることを示している。なお、顕微鏡接眼レンズ７から肉眼で見た視野は円形であるが、図２３のいずれも、カメラ撮影系の制約条件から上下の欠けた像になっているが、評価に影響を与えてはいない。

その他の従来技術として、図２４に示すような実体顕微鏡の台に組み込んだ電球とミラーを使った暗視野照明装置や特開２００３−７５７２５（特許文献１参照）に開示されている発光ダイオードを透過照明架台の中に組み込み、暗視野観察を可能にした実体顕微鏡があるが、試料の移動のためのステージ機構が無く、観察倍率も低く画質も劣るので、これを生物顕微鏡に用いることは出来ない。
特開２００３−７５７２５号公報

実体顕微鏡は、対物レンズの倍率が０．５−５倍程度で対物レンズから試料までの距離も生物顕微鏡に比してはるかに長い。つまり、開口数Ｎ.Ａ（対物レンズと被検体との間にある媒質の屈折率に開角（対物レンズの有効直径が対物レンズの光軸上の物体焦点において挟む角）の半分の正弦を乗じた値）も生物顕微鏡より小さく、倍率が同一の場合、解像力や焦点深度はまったく異なる。したがって、この実体顕微鏡の暗視野照明装置を生物顕微鏡の分野へ適用しようとしても、構造上適用できないことは明白である。

特開２００３−７５７２５号公報で開示された技術は、公開特許公報にＮＡより大きい角やＮＡより小さい角と記載されてあるが、これは間違った記載であり、公報記載の「ＮＡ」でなく、正しくは「ＮＡを規定する開角」と解釈しないと論理的に合わない。このように論理的な間違いに気づかず装置を組み立てると、照射角度の相違から、暗視を必要とする領域以外を照明することになり、観察のために何ら役に立たないことになる。したがって、解像力や焦点深度を厳密に規定して暗視野照明するという考え無くして、この実体顕微鏡の技術を生物顕微鏡用暗視野装置として適用させることはできない。

また、実体顕微鏡では、図２４に示すように試料を定位させるための試料台にガラス板を配置しているので、透過照明や暗視野照明では光源１と試料５の間に試料用のガラス板、試料載置用のガラス板の表面が二枚存在することになる。暗視野照明の場合、このガラス板の表面に静電気などで付着した塵やゴミが強調され、観察の障害や画像の低下をきたす。実体顕微鏡は焦点深度が深いのでこれらのゴミやガラス板の傷などにもピントが合ってしまう。図２５は、実体顕微鏡の暗視野照明下での観察像を示す。図２５のＡは標本としての試料があり。図２５のＢは試料を退けた状態で、試料を乗せるガラス板の内外の表面にゴミがたくさん光っており観察の妨げになっている。

さらに、実体顕微鏡では、対物レンズから観察試料までの距離（ＷＤ）が数センチから十数センチと生物顕微鏡に比べて遙かに長い。逆に、このＷＤに対する対物レンズの口径は生物顕微鏡のそれと比べて概ね小さい。従って、暗視野照明に必要な斜光照明の角度も対物レンズの光軸に対し小さいが、生物顕微鏡の低倍の対物レンズは、必要な視野数（目に見える中間像の直径をミリメーター表示した数；通常は２０ないし２５）を得るために、対物レンズの口径を大きくして、そのレンズの開口数を規定する開口角よりも大きい角度で斜光照明しても、レンズに光が当たってしまうことがあり、単純にＮＡを規定する角度より大きい角度で照明するだけでは、きれいな暗視野照明は得られない。

例えば、図２６に示すような生物顕微鏡の対物レンズは、ＷＤが３．２ミリで、口径が２０ミリ、ＮＡは０．０４となっている。このレンズのＮＡを規定する角度は、２．２９度であるのに対し、レンズの口径が作る開角の半分は７２．２度となる。これを実体顕微鏡の暗視野照明と同様の角度で試料に照射したときの光は、ＮＡを規定する角度がより大きいにもかかわらず、右側に示すように、対物レンズ内部に入ってフレアを発生したり、レンズ表面や内部で反射した光が試料（プレパラート）のガラスに反射して再びレンズに入りやすい。以上のことから、単純に、実体顕微鏡の暗視野照明装置をそのまま生物顕微鏡に組み込んでも、暗視野装置として役割を果たすことは出来ない。

図２７は、生物顕微鏡及び実体顕微鏡について、対物レンズの倍率を変化させた場合、接眼レンズから観察できる全視野範囲に対して暗視野照明範囲がどのように変化するか、両者の特性の変化を対比して模式化した図である。従来の生物顕微鏡及び実体顕微鏡の暗視野照明範囲は、図中の斜線を施した領域である。倍率１倍から倍率４０までの範囲において、生物顕微鏡では全範囲を暗視野照明可能な倍率は、２０倍から４０倍で、低倍率になると照明範囲が狭くなっている。これに対し、実体顕微鏡では暗視野照明範囲が、倍率約１倍から倍率約４倍まで全視野範囲とほぼ一致しカバーしているが、倍率範囲は約１倍から約４倍迄をカバーしているに過ぎず、倍率４倍から倍率１０倍のところは、生物顕微鏡、実体顕微鏡いずれによっても全視野範囲を暗視野照明してカバーするようにはなっていない。

これまでの生物顕微鏡は、顕微鏡に内蔵されている明視野用光源を利用したものが殆どで、十分な明るさで対物レンズの倍率が、１０倍、４倍、２倍といった低倍率での広い視野範囲を暗視野照明することができず、高倍率から低倍率に到るまで全視野にわたって暗視野照明で観察することができなかった。また、従来の生物顕微鏡の暗視野照明装置は、暗視野コンデンサーレンズを用いているため、長時間照明すると暗視野コンデンサーレンズにより光熱を集中させられた試料が熱せられるため、温度上昇を嫌う培養細胞の暗視野照明を行うことができなかった。

また、実体顕微鏡は、低倍率で暗視野照明が可能であるが、図２７に示すように、その暗視野照明範囲は限られた倍率までであって、高倍率での暗視野照明による観察は出来なかった。つまり、実体顕微鏡では倍率１倍から４倍をカバーするにすぎず、生物顕微鏡では全範囲を暗視野照明可能な倍率は、２０倍から４０倍で、低倍率になると照明範囲が狭くなっており、どちらも一長、一短あり、低倍率から高倍率の範囲を連続的に暗視野照明で観察することはできなかった。生物顕微鏡と実体顕微鏡とを交換して観察することは、セッテング時間もかかり、煩わしく、研究観察を進行を妨げ、作業性が悪かった。

さらに、従来の生物顕微鏡では、普通の明視野観察をしながら、瞬時に暗視野観察に切り替えたり、明視野と暗視野照明を同時使用することもできなかった。細胞の構造を観察する場合、光が乱反射しやすい構造物、顆粒状のラベルされた物質、膜、血管壁、染色の状態によって、光の透過率が違い、明視野照明と暗視野照明とを使い分ける必要があったが、従来の生物顕微鏡では、明暗視野コンデンサーレンズと暗視野コンデンサーレンズとは、見る観察する際の高さ位置が異なるのでこれを取り外し交換する場合、一々、ネジを外したり、ネジを締めたり、高さ位置を調整する必要が有り、その都度、分単位の時間を要し観察の流れを妨げていた。

本発明は、このような従来の生物顕微鏡の問題点に鑑み、低倍率から高倍率にわたって全視野範囲を暗視野照明することができ、観察状況に応じて、明視野照明だけ、暗視野照明だけ、明視野照明と暗視野照明の両方を同時に行うように切り換えることが可能で、しかも、観察対象物に応じて、透過型暗視野照明にしたり、落射暗視野照明にすることも容易に切り替えることが可能な生物顕微鏡及びそれに用いる暗視野照明装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、同心円上に配置された複数の半導体光源から発せられる光束を、観察光の光軸と直交して置かれる試料面に照射して、当該試料の明視野観察と暗視野観察とを可能にする生物顕微鏡であって、中空のベースと、ベースと螺合して設けられた中空の輪状枠と、輪状枠又はベースの内壁に沿って同心上に配置され、光軸と直交して置かれる試料面に向けて照射する光束をそれぞれ発生する複数の半導体光源と、試料面に向けて照射する光束の照射角度を可変にするための光照射角度可変手段とを含む暗視野装置を備えた生物顕微鏡である。

請求項２記載の発明は、ベースと当接して設けられた中空の輪状枠と、この輪状枠に沿って間隔を置いて同心上に配置され、観察光軸と直交して置かれる試料面に向けて照射する光束をそれぞれ発生する複数の半導体光源と、試料面に向けて照射する光束の照射角度を可変にするための光照射角度可変手段とを備えた暗視野照明装置である。

請求項３記載の発明は、複数の半導体光源のそれぞれが、輪状枠に沿って間隔を置いて千鳥状に配置されていることを特徴とする暗視野照明装置である。

請求項４の発明は、半導体光源から照射される光束を一方方向へ案内する筒状の遮光カバーを備えられていることを特徴とする暗視野照明装置である。

請求項５記載の発明は、複数の半導体光源それぞれが回転座金上に備えられ、輪状枠の回転に伴って回転座金が回転して照射される光束の向きが転じられることを特徴とする暗視野照明装置である。

請求項６記載の発明は、半導体光源から照射される光束の向きを転じるための反射面が輪状枠の内側に備えられていることを特徴とする暗視野照明装置である。

本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。

観察光軸の斜め方向から当該試料に向けて照射する光束の照射角度を可変にする光照射角度可変手段を有する暗視野照明装置を備えた生物顕微鏡及び暗視野照明装置なので、従来の生物顕微鏡では観察できなかった広い範囲の領域を、低倍率から高倍率まで全視野範囲観察可能である。暗視野観察においては、照射光束の照射角度を微細に変化させることができるので、視野内に光源そのものやフレアが映り込まない位置に調整が可能となり適切な暗視野照明効果が得ることができる。しかも、観察の必要に応じて、明視野照明だけ、暗視野照明だけにしたり、両方を適宜切り換えたり、戻したり、或いは、明視野照明と暗視野照明の両方とも同時に行う観察が可能になる。

また、半導体光源を用いることによって、長時間照明下においても試料の下から光熱を集中させる暗視野コンデンサーを置く従来の生物顕微鏡と異なり、熱源とならないので、試料の温度上昇が防げ、培養細胞にも適している。さらに、ベース及び輪状枠が中空であり、対物レンズをこの中空部分に配置が可能なので、観察対象物に応じて落射暗視野照明も可能である。

暗視野照明装置が、中空のベースと当接して設けられた中空の輪状枠に沿って間隔を置いて同心上に配置され、観察光軸と直交して置かれる試料面に向けて照射する光束をそれぞれ発生する複数の半導体光源からの試料に照射される光束の照射角度が、ベースに対して螺合している輪状枠を回転させることで変化する構成なので、機構が簡単であり、試料面に向けて照射する光束の照射角度、照射範囲を滑らかに微細に可変出来、接眼レンズから試料を観察しながら、片手で輪状枠を回転させるという簡単な操作で、暗視野照明の範囲を最適状態に調整できる。

複数の半導体光源が輪状枠又はベースの内壁に沿って千鳥状に同心上に配置された暗視野照明装置にあっては、広範囲にわたって滑らかに試料に光を照射することができ試料の状況に応じて半導体光源を選択的に点灯、消灯させて、光束の照射領域を変化させることが可能である。

半導体光源から照射される光束を一方方向へ案内する筒状の遮光カバーを備えられた暗視野照明装置にあっては、外部からの余計な光が対物レンズに入るのを防ぎ、観察像のフレアの発生が減少する。

複数の半導体光源それぞれが回転座金上に備えられ、輪状枠の回転に伴って回転座金が回転して照射される光束の向きが転じられる暗視野照明装置にあっては、既存の生物顕微鏡の寸法形状によって輪状枠の径が固定されていても、回転座金を回転させることによって、輪状枠に装着される半導体光源から照射される光束によって形成される照明領域の径を自由に変更でき、照射領域を広くしたり、狭くしたり、試料に合わせて最適な位置となるように調整することが可能である。

複数の半導体光源から照射される光束の向きを転じるための反射面が輪状枠の内側に備えられている暗視野照明装置にあっては、半導体光源への配線の途上に可動部分を有しないので、信頼性に富み、長寿命化が計れる。

本発明の実施の形態を実施例に基き図面を参照して説明する。
生物顕微鏡の要部外観を図１に示す。図１は、既存の生物顕微鏡の暗視野コンデンサーレンズＡＬが設けられている位置近傍に、暗視野コンデンサーレンズＡＬに代えて、本発明の暗視野照明装置を設けた模式図を示し、図示しない試料台上に載置される試料５を照明するため、観察光軸Ｌと直交して試料５が配置されている状態を表している。生物顕微鏡全体の構造は、図２１及び図２２で示す従来の生物顕微鏡と同じであるので説明を省略し、同一の部材については、以降の説明においても同一の番号を用いて説明し、異なる構成の暗視野照明装置に関して以下詳細に説明する。

本発明による暗視装置は、生物顕微鏡の暗視野コンデンサーレンズＡＬの取り付け位置相当個所に中空の輪状のベース８が固定される。このベース８は、図２のＡに示すような形状をしており、図２のＢのような断面形状をしている。ベース８には、輪状枠９が装着される。輪状枠９には、半導体光源となる発光ダイオード１０が一定間隔毎に輪状に配置される。すなわち、それぞれの発光ダイオード１０は、四角い小さなプリント板からなる小片１１に立設されており、この小片１１は、輪状枠９の内側上方位置を支点として回転可能となるように上端側に支軸１２を有し、輪状枠９の中央下方に向かって延びている。各小片１１それぞれは、観察光学系の中心軸Lと発光ダイオード１０の光軸を含む平面に垂直な支軸１２を支点として回転して、各発光ダイオード１０から輪状枠９の中心へ向かって照射する光束（光軸）の角度を変化可能に取り付けられている。

輪状枠９の内壁面下方には雌ネジ１４が切ってあり、この雌ネジ１４をベース８の雄ネジ１３と螺合させ、輪状枠９を回転させると輪状枠９とベース８との軸方向相対位置が変化する。各発光ダイオード１０が取り付けられている各小片１１の下端はベース８の上面に接しているので、輪状枠９を回転させると、この下端の接線を作用点、小片１１の上端側の支軸１２を支点として、それぞれの小片１１が回転し発光ダイオード１０の仰角が滑らかに変化し、これに伴って照射範囲が徐々に滑らかに変化する。したがって、接眼レンズ７から試料５を見ながら、輪状枠９を回転させることによってマイクロメーター、ミリメーター単位で微細に暗視野状態を変化させ、観察する試料５を最適な画質で観察したり、撮影することが可能である。

なお、暗視野照明装置の発光ダイオード１０は、輪状枠９内部に収容される図示しない電池によって給電され、図示しないスイッチによって、点灯、消灯が制御される。電池を輪状枠９内部に収容しない場合は、電線や電磁結合などの適当な手段によって給電すればよい。

本発明による暗視野照明装置とこれまでの暗視野コンデンサーを用いた試料の観察像とを比較した顕微鏡写真を図３に示す。図３のＡのように、本発明による暗視野照明装置によれば、対物レンズ２で暗視野観察しても、視野全域にわたって暗視野照明可能となり、全領域観察可能となる。３眼鏡筒からの写真撮影ならば撮影範囲が小さくなるので、対物レンズ１倍からの使用も可能である。これに対し、図３のＢに示すように、従来の暗視野コンデンサーを用いた生物顕微鏡では、対物レンズ１倍から２倍の暗視野観察の場合、中央部分のみしか観察できず、周囲は暗くて見えない。この図３の顕微鏡写真は、図２７の倍率と暗視野照明範囲の関係を示した図と対応している。

図２では、複数の発光ダイオード１０が、中空の輪状枠９の内側のほぼ同じ高さ位置に配置され、その場で、照射角度が変わるように構成されている。図４の実施例１は、広範囲に亘ってムラなく光を照射するため、半導体光源である超高輝度の発光ダイオード１０ａ、１０ｂを千鳥状に、一定間隔を置いて輪状枠９の内側に配置した例である。発光ダイオード１０ａは、専ら観察視野の中心部を照明するものであり、発光ダイオード１０ｂは、専ら周辺部を照明するものである。このように互い違いに配置することによって、図５の模式図でシャドーを付けた部分に示すように、広範囲を斜めから照射することが出来る。この場合、発光ダイオード１０ａを点灯したり、発光ダイオード１０ｂを点灯することを図示しないスイッチによって切り換えることにより、観察光軸の斜め方向から試料に向けて照射する光束の照射角度を大きく変化させることができ、照射光角度可変手段の機能を果たす。この場合、輪状枠９の回転による輪状枠９の上下動によって、照射光角度を微小に変化させることになる。発光ダイオード１０ａ、１０ｂを２層のみならず、多層、多重に配列したり、密集させたり、選択的に点灯させることによって実質的に光束の照射角度を変化させることも可能である。

図６は、半導体光源としての高輝度の発光ダイオード１０が、千鳥状に配置され、且つ輪状枠９の回転に伴って、発光ダイオード１０から照射される光束の照射角度が微細に変化する例である。観察光学系の中心軸Lと発光ダイオード１０の光軸を含む平面に垂直な支軸１２をもつ四角い小片１１ａ、１１ｂに、発光ダイオード１０ａ、１０ｂがそれぞれ
取り付けられている実施例である。小片１１ａ及び小片１１ｂは、支軸１２を中心に回動するように輪状枠９の内壁の窪みにはめ込まれている。小片１１ａ及び小片１１ｂの表面には、光軸が垂直になるように発光ダイオード１０ａ、１０ｂが設けられている。小片１１ａと小片１１ｂとの違いは、輪状枠９の内側に発光ダイオード１０ａ、１０ｂを千鳥状に配置させるため、小片１１ａの発光ダイオード１０ａの取り付け位置と、小片１１ｂの発光ダイオード１０ｂの取り付け位置とを若干位置を異ならせてある点である。

輪状枠９の発光ダイオードから照射される光束の照射角度は、輪状枠９を回転させることにより任意の角度に調整可能である。輪状枠９の下側内周面には雌ネジ１４が切ってあり、この雌ネジ１４をベース８の雄ネジ１３に螺合させ輪状枠９を回転させると、輪状枠９は軸方向に位置が微細に滑らかに変化し、光束の照射角度が最適になるように移動させることができる。輪状枠９を回転させながらベース８に対し、軸方向に移動させることで、ベース８の上面に接する小片１１ａや小片１１ｂの角度が相対的に変わり、接触している接線を作用点として小片１１ａ、１１ｂが回転し、発光ダイオード１０ａ、１０ｂの仰角が微細に変化し照射範囲が変化する。

図７の実施例は、図１の実施例、或いは実施例２における暗視野照明に邪魔な外部からの散乱光を遮断するように、砲弾型の発光ダイオード１０に円筒状の遮光カバー１５を設けたものである。これにより余計な光が対物レンズ６に入るのを防ぎ、観察像のフレアの発生が減少する。

図７の実施例３では、砲弾型の発光ダイオード１０から照射される光束を直接、暗視野照明に用いていたが、図８の実施例４では、各発光ダイオード１０に反射板１６を取付け、発光ダイオード１０からの光路中に反射板１６を置いて光軸を屈曲させるようにしてある。こうすることによって、暗視野照明のための装置中心から光源部分までの距離を短くし、装置の外周をコンパクトにするとともに、この反射板１６により照射光の増加と不要な部分への光の拡散を防ぐことができる。

図９の実施例５は、砲弾型の発光ダイオード１０を用いる代わりに、表面実装型の発光ダイオード１７を用いた実施例である。この実施例５では、内側に輪状の溝が形成された輪状枠９の溝内側に小片１１の一端側が当接し、発光ダイオード１７から発せられる光束が小片１１の板面に平行になるように配置される。ベース８に小片１１の他端側が当接して掛け渡されている。輪状枠９の回転によって、ベース８と輪状枠９との相対位置が変化して、発光ダイオード１０から照射される光の範囲がスムーズに変化する。このようか構成にすると小型化が可能である。また、輪状枠９の上部を内側に突出させ、内面を光が反射するように加工してつば部１８とすることにより、実施例３の砲弾型の発光ダイオード１０のように遮光カバー１５がなくても、外部光の影響を受けにくい暗視野装置を実現できる。このように構成すると、明視野コンデンサーと顕微鏡ステージの間隙にもセットできるようにコンパクトにすることが可能となる。

加工、配線の効率化のためにフレキシブル基板１９を用いた例を図１０以降に示す。図１０は、千鳥状に発光ダイオード１０ａ、１０ｂを配置させた実施例である。帯状のフレキシブル基板１９を点線の位置で折り曲げ、図１１のように、この基板を円筒状にする。円筒状になったフレキシブル基板１９を輪状枠９にはめ込む。輪状枠９を回転させると輪状枠９とベース８との相対位置は移動し、輪状枠９の内側上端部で折り曲げた部分が、フレキシブル基板１９を押す。この折り曲げ部分は閉じようとする弾性を持たせてあるので、両者の相対位置変化により、図１２、図１３のように、輪状枠９の端面で押されてフレキシブル基板１９の折り曲げ角が変わり、光源の照射角度が変わる。

実施例７は、図１４に示すように、円盤状フレキシブル基板２０を用いた実施例を示している。図１４に示すように発光ダイオード１０ａ、１０ｂを放射状に配置する。これらの発光ダイオード１０ａ、１０ｂは、印刷配線によって円の周囲に配線され、歯車状の歯の付け根部分で開く方向に弾性を持つように点線の位置で折り曲げられる。この折り曲げられた円盤状フレキシブル基板２０をベース８と螺合する輪状枠９に、図２０に示すように装着する。輪状枠９を回転させると、ベース８に対して輪状枠９が回転し、軸方向の位置が相対的に変化する。この変化に対応して、円盤状フレキシブル基板２０の折り曲げた部分を支点として、ベース８との接点が輪状枠９の移動によって変わることで、発光ダイオード１０ａ、１０ｂすなわち光源からの光束の照射角度が変わる。

実施例８は、図１７のＡで示されるように、輪状枠９に装着される発光ダイオード１０から照射される光束によって形成される照明領域の径を複数の回転座金２１の回転により自由に変更できるようにしたものである。輪状枠９の径が固定されていても、図１７のＢ、図１７のＣで示すように、発光ダイオード１０の配置位置を変更することにより、照明領域の径を実質的に可変とした暗視野照明装置の例である。組み合わされて内外二重になったベース８と輪状枠９それぞれに次のような処置を施す。ベース８には固定ピン２２が立設され、輪状枠９の上面には固定ピン２３が立設される。回転座金２１の一端側には、固定ピン２２が入る止め穴２４が設けられ、中央にはノの字状の長穴２５が設けられている。回転座金２１の他端側には、発光ダイオード１０が回転座金２１とは電気的に絶縁された状態で立設されている。発光ダイオード１０には、実施例３同様の筒状の遮光カバー１５を設け、照射光束の指向性を高める。図１７のＢで示すように、固定ピン２２を支点に回転座金２１を回転させようとする力が働き、図１７のＣで示すように、長孔２５の遊び分だけ回転し、発光ダイオード１０による全体の照射領域が広くなったり、狭くなったりするので、試料５に合わせて最適な位置となるように調整できる。

実施例９は、図１８で示されるように、発光ダイオード１０が、輪状ベース８の上端に固定されてあり、ベース８の外周に刻まれた雄ネジ１３と螺合する雌ネジ１４が刻まれている輪状枠９は、発光ダイオード１０に機械的に接触しない構成となっている。すなわち、発光ダイオード１０から照射された光束は、輪状枠９の内側上方に設けられた反射面２６で反射され、この暗視野照明装置の中央に向かって光の進行方向を転じられ、試料を斜め下方から照明するように構成されている。発光ダイオード１０に対する電流供給回路が機械的に損傷するものがないので、観察のため、輪状枠９を幾ら回転させても、発光ダイオード１０の配線が断線するというようなことは起きなかった。

前記の各実施例は、観察する試料面の観察光学系と反対側に暗視照明装置がある例を挙げたが、本発明による暗視野装置は、中央部分が中空であるので、図１９に示すように、輪状枠４１の中空部分４１Ａの所に明視野照明系を組入れて、落射照明を可能にしたり、明視野照明と暗視野照明を交互に切り替えたり、明視野照明と暗視野照明とを同時に行ったりすることもできる。図２０は、動物の脳細胞をニュートラルレッドやＤＡＢで染色した細胞を観察した顕微鏡写真である。図２０のＡは、試料に対し明視野照明のみで観察した顕微鏡写真を示し、白く抜けている穴は血管を示し、黒の粒粒は神経細胞を示す。図２０のＢは、同一試料に対し明視野照明と暗視野照明とを同時に行った顕微鏡写真を示す。図２０のＣは、同一試料に対し暗視野照明のみで観察した顕微鏡写真であり、明視野照明で白抜きに観察できた血管が、逆に、黒く抜けて観察され、神経細胞は白い粒粒に抜けている。

明視野照明の場合は、光の透過率の違いが明瞭に観察でき、染色による細胞の染まり具合で細胞の種別を区別することができる。暗視野照明の場合は、光の乱反射しやすい構造物、顆粒状のラベル、膜、血管壁など細胞の構造がわかる。明視野照明と暗視野照明とを同時に行った場合は、両者の中間的な画像を得ることができる。なお、対物レンズ４倍以下の明視野観察の場合コンデンサーレンズをはずして内蔵光源だけでも充分な明視野照明が可能なうえ、対物１倍の観察では，コンデンサーレンズをはずさないと視野全体が照明されないので、明視野と暗視野の併用にはかえって都合がよい。

したがって、３種類の状態の照明を可能にすることによって、暗視野照明で観察して明瞭にわからなかったものが明視野照明で明らかになったり、組織構造上の相対位置関係が明瞭に判るようになるなどの利点があり、医療分野、バイオ分野の研究進展に貢献する。

本装置は光源が輪状に配置した個別の光源からなるのでその一部を点灯させることで照明方向に偏りを持たせることができる。さらに異なった波長を有する光源を配置し、その波長の種類ごとに光源を点灯させることも可能である。本装置は厚みの少ないリング状であるので簡単なアタッチメントで各種メーカーの様々なタイプの生物顕微鏡に取り付けることが可能である。

本発明による暗視野照明装置の断面概念図。 本発明による暗視野照明装置斜視図。Ａは、その概念斜視図。Ｂは、可変機構の一部を示した断面概念図である。 本発明による暗視野照明装置を用いて照明し撮影した場合Ａと、暗視野コンデンサーによる照明し撮影した場合Ｂとの両方を比較した顕微鏡写真。 千鳥状に光源を配置した本発明による暗視野照明装置の斜視図。 図４に示す暗視野照明装置の照射範囲の概念図。 半導体光源を千鳥状に配置した本発明による暗視野照明装置の斜視図Ａ、その一部断面概念図Ｂ。 本発明による光源に遮光チューブを被せた暗視野照明装置の斜視図Ａ、その一部断面概念図Ｂ。 本発明による光源近傍に反射板を備えた暗視野照明装置の斜視図Ａ、その一部断面概念図Ｂ。 本発明による表面実装型で側方照射型の発光ダイオードを用いた暗視野照明装置の斜視図Ａ、その一部断面概念図Ｂ。 帯状のフレキシブル基板の平面図。 帯状のフレキシブル基板の組立斜視図。 図１１のフレキシブル基板を装着した輪状枠の斜視図。 図１２の要部断面図。 歯車状のフレキシブル基板の平面図。 図１４のフレキシブル基板を組立て輪状枠に装着した斜視図。 図１５の要部断面図。 Ａは回転座金を用いた本発明の暗視野照明装置の斜視図、Ｂは図１７の要部斜視図、Ｃは図１７のＢの要部断面図。 光源を輪状ベースに設けたＡは本発明の暗視野照明装置の斜視図。Ｂはその要部断面図。 本発明による暗視野照明装置を落射照明装置として用いる場合の概略断面図。 明視野照明Ａ、明視野照明及び暗視野照明Ｂ及び暗視野照明Ｃ、それぞれによる動物の脳細胞の顕微鏡写真。 従来の生物顕微鏡の照明光路の概念図。 従来の生物顕微鏡の暗視野コンデンサーレンズの概念図。 従来の暗視野コンデンサーレンズで得られる低倍の時の暗視野像。 実体顕微鏡の暗視野照明系の概念図。 実体顕微鏡の１倍の対物レンズにおける暗視野照明の顕微鏡写真。Ａは標本がある状態。Ｂは標本をどけた状態。 市販の１倍の対物レンズの暗視野照明のフレアを出した生物顕微鏡写真。 生物顕微鏡及び実体顕微鏡の対物レンズ倍率と暗視野照明範囲との関係を示す従来と本発明とを比較した構成図。

符号の説明

１……光源、２、４……集光レンズ、３……反射鏡、ＡＬ……暗視野コンデンサーレンズ、ＭＬ……ミラー、ＳＴ……ステージ、５……試料、６……対物レンズ、７……接眼レンズ、８……ベース、９……
輪状枠、１０、１７…… 発光ダイオード、１１……小片、１２……支軸、１３……雄ネジ、１４……雌ネジ、１５……遮光カバー、１６……反射板、１８……つば部、１９、２０……フレキシブル基板、２１……回転座金、２２、２３……固定ピン、２４……止め穴、２５……長穴、２６……反射面、

Claims (6)

1. 同心円上に配置された複数の半導体光源から発せられる光束を、観察光の光軸と直交して置かれる試料面に照射して、当該試料の明視野観察と暗視野観察とを可能にする生物顕微鏡であって、中空のベースと、該ベースと螺合して設けられた中空の輪状枠と、該輪状枠又は前記ベースの内壁に沿って同心上に配置され、光軸と直交して置かれる試料面に向けて照射する光束をそれぞれ発生する複数の半導体光源と、前記試料面に向けて照射する光束の照射角度を前記可変にするための光照射角度可変手段とを含む暗視野装置を備えた生物顕微鏡。
2. 中空のベースと、該ベースと螺合して設けられた中空の輪状枠と、該輪状枠に内壁に沿って同心上に配置され、光軸と直交して置かれる試料面に向けて照射する光束をそれぞれ発生する複数の半導体光源と、前記試料面に向けて照射する光束の照射角度を可変にするための光照射角度可変手段とを備えた暗視野照明装置。
3. 前記複数の半導体光源が千鳥状に配列されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の暗視野照明装置。
4. 前記半導体光源から照射される光束を一方方向へ案内する筒状の遮光カバーを備えられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の暗視野照明装置。
5. 前記複数の半導体光源それぞれが回転座金上に備えられ、前記輪状枠の回転に伴って該回転座金が回転して照射される光束の向きが転じられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の暗視野照明装置。
6. 前記半導体光源から照射される光束の向きを転じるための反射面が前記輪状枠の内側に備えられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の暗視野照明装置。

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