JP2008139613A - Optical microscope - Google Patents
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Description
本発明は、光学顕微鏡に係り、さらに詳しくは、被観察物に向けて光を照射し、被観察物からの透過光の位相差を変化させることにより位相差観察を行うことができる光学顕微鏡に関する。 The present invention relates to an optical microscope, and more particularly to an optical microscope capable of performing phase difference observation by irradiating light toward an object to be observed and changing the phase difference of transmitted light from the object to be observed. .
光学顕微鏡を用いた観察方法の一例として、生体細胞や細菌などの被観察物に対して光を照射し、被観察物において回折する回折光及び回折せずに直進する直接光の位相を異ならせることにより、無色透明な被観察物を可視化して観察する位相差観察が知られている。この位相差観察を用いれば、被観察物を可視化するために染色する必要がないので、被観察物の損傷を抑えることができる。 As an example of an observation method using an optical microscope, light is irradiated to an object to be observed such as a living cell or bacteria, and the phase of diffracted light diffracted by the object to be observed and direct light that goes straight without diffraction are different. Thus, phase difference observation is known in which a colorless and transparent object to be observed is visualized and observed. If this phase difference observation is used, since it is not necessary to stain the object to be visualized, damage to the object can be suppressed.
この種の光学顕微鏡には、倍率の異なる複数の対物レンズと、各対物レンズに対応付けられた位相板とが備えられている。ユーザは、いずれかの対物レンズを選択し、被観察物からの透過光の光路上に配置させることにより、その対物レンズに応じた倍率で被観察物を拡大して観察することができる。各対物レンズに対応付けられた位相板は、対物レンズからの透過光の一部に位相差を付与するためのものであり、例えば、被観察物において回折した回折光には位相差を付与せず、直接光にのみ位相差を付与する。このようにして、回折光と直接光とで位相を異ならせることにより、被観察物の輪郭部分などにコントラストを付与し、被観察物を可視化することができる。 This type of optical microscope includes a plurality of objective lenses having different magnifications and a phase plate associated with each objective lens. The user can select one of the objective lenses and arrange it on the optical path of the transmitted light from the observation object, thereby magnifying and observing the observation object at a magnification corresponding to the objective lens. The phase plate associated with each objective lens is for giving a phase difference to a part of the transmitted light from the objective lens.For example, a phase difference is given to the diffracted light diffracted by the object to be observed. Instead, the phase difference is given only to the direct light. In this way, by making the phase different between the diffracted light and the direct light, it is possible to give contrast to the contour portion of the object to be observed and visualize the object to be observed.
通常、位相板は円板状に形成され、その中央部に位相を変化させるための円環状の位相差領域が形成されている。したがって、被観察物からの直接光が位相差領域を通過し、回折光が位相差領域以外の領域を通過するように位相板を配置することにより、回折光と直接光とで位相を異ならせることができる。このように、被観察物からの直接光が位相差領域を通過し、回折光が位相差領域以外の領域を通過するようにするためには、位相板と共役の位置に絞りを設ける必要がある。そこで、位相板と共役の位置に円環状又は円弧状のスリットが形成されたスリット板を設けることにより、スリットを通過させて被観察物に光を照射するような構成が一般的に用いられている(例えば、特許文献1〜3)。
Usually, the phase plate is formed in a disc shape, and an annular phase difference region for changing the phase is formed at the center thereof. Therefore, by arranging the phase plate so that the direct light from the object to be observed passes through the phase difference region and the diffracted light passes through a region other than the phase difference region, the phase is different between the diffracted light and the direct light. be able to. Thus, in order to allow direct light from the object to pass through the phase difference region and diffracted light to pass through regions other than the phase difference region, it is necessary to provide a stop at a position conjugate with the phase plate. is there. Therefore, a configuration is generally used in which a slit plate in which an annular or arcuate slit is formed at a position conjugate with the phase plate is used to irradiate the object to be observed through the slit. (For example,
図24は、従来の光学顕微鏡におけるスリット板151の一例を示した図である。この例では、スリット板151は長方形状に形成され、その長手方向に第1スリット155、第2スリット156及び第3スリット157が並べて形成されている。第1スリット155は、それぞれ同一の曲率半径を有する円弧状の開口が同心円上に配置されることにより、ほぼ円環状に形成されている。同様に、第2スリット156及び第3スリット157も、各スリットにおいて同一の曲率半径を有する円弧状の開口が同心円上に配置されることにより、ほぼ円環状に形成されている。第1〜第3スリット155〜157をそれぞれ構成している開口は、互いに異なる曲率半径を有しており、第2スリット156を構成している各開口は、第1スリット155を構成している各開口よりも大きく、第3スリット157を構成している各開口よりも小さい曲率半径を有している。
FIG. 24 is a diagram showing an example of a
スリット板151は、その長手方向に沿ってスライド可能に設けられており、スリット板151をスライドさせることにより、被観察物への照射光の光路上に第1〜第3スリット155〜157のいずれかを配置することができるようになっている。この例では、被観察物への照射光の光路上には、円形の開口部146を有する開口絞り機構113が固定配置されている。この開口絞り機構113は、複数の羽根141からなる絞り142を開閉することにより開口部146の径を調整し、その開口部146に照射光を通過させる。
The
この光学顕微鏡では、位相差観察だけでなく、染色した被観察物に光を照射して観察する明視野観察も行うことができるようになっている。明視野観察時には、図24(a)に示すように、照射光の光路上からスリット板151を退避させ、絞り142の開口部146にスリット板151が対向しない状態とされる。この状態で、絞り142の開口部146の径を調整することにより、所望のコントラストで明視野観察を行うことができる。
This optical microscope can perform not only phase difference observation but also bright field observation in which a stained object to be observed is irradiated with light. At the time of bright field observation, as shown in FIG. 24A, the
一方、位相差観察時には、スリット板151がスライドされることにより、図24(b)に示すようにスリット板151が照射光の光路上で開口部146に対向する。この例では、第1スリット155が開口部146に対向している。位相差観察時には、絞り142の開口部146が、最も曲率半径の大きい第3スリット157よりも半径が大きい開放状態とされる。したがって、図24(b)の例では、開放状態の開口部146を通過した照射光がスリット板151により遮られ、その一部が第1スリット155を通過して被観察物へ照射される。
On the other hand, when the phase difference is observed, the
図24に示すように、第1〜第3スリット155〜157は、各スリットの曲率中心に対して隣接するスリットの距離が、開放状態における開口部146の半径よりも大きくなるように形成されている。したがって、第1〜第3スリット155〜157のいずれを開口部146の中心に対向させた場合であっても、他のスリットが開口部146に対向することがなく、照射光が他のスリットを通過するのを防止できる。
As shown in FIG. 24, the first to
図25は、従来の光学顕微鏡におけるスリット板151の他の例を示した図である。この例では、スリット板151は、回転軸154を中心に回転可能な扇形形状に形成され、回転軸154を中心にして第1スリット155、第2スリット156及び第3スリット157が円弧状に並べて形成されている。これらの第1〜第3スリット155〜157は、図24の例と同様の構成を有しているので、図に同一符号を付して説明を省略することとする。
FIG. 25 is a diagram showing another example of the
この例では、スリット板151を回転させることにより、被観察物への照射光の光路上に第1〜第3スリット155〜157のいずれかを配置することができるようになっている。被観察物への照射光の光路上には、図24の例と同様に開口絞り機構113が固定配置されている。明視野観察時には、図25(a)に示すように、照射光の光路上からスリット板151を退避させ、絞り142の開口部146にスリット板151が対向しない状態とされる。この状態で、絞り142の開口部146の径を調整することにより、所望のコントラストで明視野観察を行うことができる。
In this example, by rotating the
一方、位相差観察時には、スリット板151が回転されることにより、図25(b)に示すようにスリット板151が照射光の光路上で開口部146に対向する。この例では、第1スリット155が開口部146に対向している。位相差観察時には、絞り142の開口部146が、最も曲率半径の大きい第3スリット157よりも半径が大きい開放状態とされる。したがって、図25(b)の例では、開放状態の開口部146を通過した照射光がスリット板151により遮られ、その一部が第1スリット155を通過して被観察物へ照射される。
しかし、上記の図24及び図25に示すような従来例では、各スリット155〜157の曲率中心に対して隣接するスリットの距離が、開放状態における開口部146の半径よりも大きくなるように形成されているため、スリット板151の形状が大きくなり、装置が大型化してしまうといった問題がある。
However, in the conventional example as shown in FIG. 24 and FIG. 25 described above, the distance between the
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、より小型化された光学顕微鏡を提供することを目的とする。また、本発明は、既存の機構を用いた簡単な構成で小型化が可能な光学顕微鏡を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a more compact optical microscope. Another object of the present invention is to provide an optical microscope that can be miniaturized with a simple configuration using an existing mechanism.
第1の本発明による光学顕微鏡は、被観察物に向けて光を照射する光源と、被観察物からの透過光を異なる倍率で拡大させる複数の対物レンズと、上記光源からの照射光が通過する円形の開口部を有し、上記開口部の半径を調整可能な開口絞り機構と、上記複数の対物レンズにそれぞれ対応付けられた曲率半径の異なる円環状又は円弧状の複数のスリットを有し、上記複数のスリットのいずれかを上記開口部に対向させて上記光源からの照射光を通過させる位相差絞り機構と、上記開口絞り機構及び上記位相差絞り機構を連動させる連動機構とを備え、上記連動機構が、上記開口部の半径を、当該開口部に対向する上記スリットの曲率半径と同一又はそれ以上であって選択した当該スリット以外のスリットに上記開口部が対向しない半径とするように構成される。 An optical microscope according to a first aspect of the present invention includes a light source that irradiates light toward an object to be observed, a plurality of objective lenses that enlarge transmitted light from the object to be observed at different magnifications, and light irradiated from the light source passes through the optical microscope. An aperture stop mechanism that can adjust the radius of the opening, and a plurality of annular or arc-shaped slits having different curvature radii respectively associated with the plurality of objective lenses. A phase difference diaphragm mechanism that allows any one of the plurality of slits to face the opening to allow irradiation light from the light source to pass therethrough, and an interlock mechanism that interlocks the aperture diaphragm mechanism and the phase difference diaphragm mechanism, The interlocking mechanism sets the radius of the opening to a radius that is equal to or greater than the radius of curvature of the slit facing the opening and does not face the slit other than the selected slit. Configured.
このような構成によれば、透過光の光路上に配置された対物レンズに対応するスリットを開口部に対向させ、これらの開口部及びスリットを通過させて照射光を照射することができる。このとき、開口部の半径が、その開口部に対向するスリットの曲率半径と同一又はそれ以上であって選択した当該スリット以外のスリットに対向しない半径とされるので、他のスリットを通過して照射光が照射されるのを防止できる。 According to such a configuration, the slit corresponding to the objective lens arranged on the optical path of the transmitted light can be opposed to the opening, and the irradiation light can be irradiated through the opening and the slit. At this time, since the radius of the opening is equal to or larger than the radius of curvature of the slit facing the opening and is not opposed to the slit other than the selected slit, it passes through the other slits. It is possible to prevent the irradiation light from being irradiated.
したがって、隣接するスリット間の距離を短くした場合であっても、開口部の半径を調整することにより、開口部に対向するスリット以外のスリットを照射光が通過するのを防止できるので、装置をより小型化することができる。また、光学顕微鏡に一般的に備えられている開口絞り機構を用いて開口部の半径を調整することにより、開口部に対向するスリット以外のスリットを照射光が通過するのを防止できるので、新たな機構を追加することなく、既存の機構を用いた簡単な構成で小型化が可能である。 Therefore, even when the distance between adjacent slits is shortened, the irradiation light can be prevented from passing through slits other than the slit facing the opening by adjusting the radius of the opening. It can be made smaller. In addition, by adjusting the radius of the opening using an aperture stop mechanism generally provided in an optical microscope, it is possible to prevent the irradiation light from passing through slits other than the slit facing the opening. It is possible to reduce the size with a simple configuration using an existing mechanism without adding an additional mechanism.
第2の本発明による光学顕微鏡は、上記構成に加えて、上記開口絞り機構が、上記開口部を上記複数のスリットのうち最も大きい曲率半径を有するスリットよりも半径が大きい開放状態とすることができ、上記複数のスリットが、各スリットの曲率中心から隣接するスリットまでの距離が上記開放状態における上記開口部の半径よりも小さくなるように形成されて構成される。 In the optical microscope according to the second aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the aperture stop mechanism may make the opening portion in an open state in which the radius is larger than a slit having the largest radius of curvature among the plurality of slits. The plurality of slits are formed and configured such that the distance from the center of curvature of each slit to the adjacent slit is smaller than the radius of the opening in the open state.
このような構成によれば、各スリットの曲率中心から隣接するスリットまでの距離が、開放状態における開口部の半径よりも小さくなるように形成することにより、装置をより小型化することができる。各スリットの曲率中心から隣接するスリットまでの距離が、開放状態における開口部の半径よりも小さい場合、仮に開口部を開放状態とすれば、開口部の中心に対向するスリット以外のスリットを照射光が通過してしまう。そこで、本発明のように、開口部の半径をその中心に対向するスリット以外のスリットに対向しない半径とすることにより、装置をより小型化しつつ、開口部の中心に対向するスリット以外のスリットを照射光が通過するのを確実に防止できる。 According to such a configuration, the apparatus can be further miniaturized by forming the distance from the center of curvature of each slit to the adjacent slit to be smaller than the radius of the opening in the open state. When the distance from the center of curvature of each slit to the adjacent slit is smaller than the radius of the opening in the open state, if the opening is in the open state, the light other than the slit facing the center of the opening is irradiated. Will pass. Therefore, as in the present invention, by setting the radius of the opening to a radius that does not face the slit other than the slit facing the center, the apparatus is further downsized, and the slits other than the slit facing the center of the opening are reduced. It is possible to reliably prevent the irradiation light from passing.
第3の本発明による光学顕微鏡は、上記構成に加えて、上記透過光の光路上に上記複数の対物レンズのいずれかを配置させるレンズ切替機構と、上記複数の対物レンズにそれぞれ対応付けて、上記開口絞り機構及び上記位相差絞り機構の位置情報を記憶している位置情報記憶手段を備え、上記連動機構が、上記レンズ切替機構により上記対物レンズが切り替えられたときに、上記位置情報記憶手段に記憶されている位置情報に基づいて、上記透過光の光路上に配置された上記対物レンズに対応する上記スリットの曲率中心を上記開口部の中心に対向させるとともに、上記開口部の半径を当該スリットの曲率半径と同一又はそれ以上であって当該スリット以外のスリットに上記開口部が対向しない半径とするように構成される。 In addition to the above configuration, the optical microscope according to the third aspect of the present invention is associated with the lens switching mechanism that arranges any of the plurality of objective lenses on the optical path of the transmitted light, and the plurality of objective lenses, Position information storage means for storing position information of the aperture stop mechanism and the phase difference stop mechanism, and when the objective lens is switched by the lens switching mechanism, the position information storage means And the center of curvature of the slit corresponding to the objective lens arranged on the optical path of the transmitted light is opposed to the center of the opening, and the radius of the opening is The radius of curvature is equal to or greater than the radius of curvature of the slit, and the radius is such that the opening does not face any slit other than the slit.
このような構成によれば、対物レンズが切り替えられたときに、位置情報記憶手段に記憶されている位置情報に基づいて開口絞り機構及び位相差絞り機構を連動させ、透過光の光路上に配置された対物レンズに対応するスリットの曲率中心を開口部の中心に対向させるとともに、開口部の半径を当該スリットの曲率半径と同一又はそれ以上であって当該スリット以外のスリットに開口部が対向しない半径とすることができる。したがって、位置情報記憶手段に記憶されている位置情報に基づいて、開口部の中心に対向するスリット以外のスリットを照射光が通過するのを確実に防止できるとともに、位置情報記憶手段に記憶されている位置情報を変更することにより、開口絞り機構及び位相差絞り機構の動作態様を容易に変更することができる。 According to such a configuration, when the objective lens is switched, the aperture stop mechanism and the phase difference stop mechanism are interlocked on the basis of the position information stored in the position information storage means, and arranged on the optical path of the transmitted light. The center of curvature of the slit corresponding to the objective lens made is opposed to the center of the opening, and the radius of the opening is equal to or greater than the radius of curvature of the slit, and the opening does not face any other slit. It can be a radius. Therefore, the irradiation light can be reliably prevented from passing through slits other than the slit facing the center of the opening based on the position information stored in the position information storage means, and is stored in the position information storage means. By changing the position information, the operation modes of the aperture stop mechanism and the phase difference stop mechanism can be easily changed.
第4の本発明による光学顕微鏡は、上記構成に加えて、ユーザ操作に基づいて上記開口絞り機構を動作させ、上記開口部の半径を変化させる開口絞り制御手段を備えて構成される。このような構成によれば、ユーザ操作により開口絞り機構を動作させて、開口部の半径を調整することができる。したがって、位置情報記憶手段に予め記憶されている位置情報に基づく開口部の半径が適切でない場合であっても、ユーザが開口部の半径を調整することができるので、より良好に観察を行うことができる。 An optical microscope according to a fourth aspect of the present invention includes an aperture stop control unit that operates the aperture stop mechanism based on a user operation and changes the radius of the opening in addition to the above configuration. According to such a configuration, the radius of the opening can be adjusted by operating the aperture stop mechanism by a user operation. Accordingly, even when the radius of the opening based on the position information stored in advance in the position information storage means is not appropriate, the user can adjust the radius of the opening, so that the observation can be performed better. Can do.
第5の本発明による光学顕微鏡は、上記構成に加えて、上記開口絞り制御手段により動作された上記開口絞り機構の位置情報を記憶する調整位置情報記憶手段を備え、上記連動機構が、上記レンズ切替機構により上記対物レンズが切り替えられたときに、上記開口部の半径を上記調整位置情報記憶手段に記憶されている位置情報に基づく半径とするように構成される。 An optical microscope according to a fifth aspect of the present invention includes, in addition to the above configuration, adjustment position information storage means for storing position information of the aperture stop mechanism operated by the aperture stop control means, and the interlocking mechanism includes the lens. When the objective lens is switched by the switching mechanism, the radius of the opening is configured to be a radius based on the position information stored in the adjustment position information storage unit.
このような構成によれば、調整後の開口絞り機構の位置情報を調整位置情報記憶手段に記憶し、その後に対物レンズが切り替えられたときには、開口部の半径を調整位置情報記憶手段に記憶されている位置情報に基づく半径とすることができる。したがって、開口部の半径を一度調整すれば、その後は開口部の半径を自動的に調整後の位置情報に基づく半径とすることができるので、利便性が向上する。 According to such a configuration, the position information of the aperture stop mechanism after adjustment is stored in the adjustment position information storage unit, and when the objective lens is subsequently switched, the radius of the opening is stored in the adjustment position information storage unit. The radius may be based on the position information. Therefore, once the radius of the opening is adjusted, the radius of the opening can be automatically set based on the position information after adjustment, thereby improving convenience.
第6の本発明による光学顕微鏡は、上記構成に加えて、上記位相差絞り機構には、一直線状にスライド可能なスライド板が備えられ、上記複数のスリットが、上記スライド板に対してスライド方向に並べて形成されて構成される。 In the optical microscope according to a sixth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the phase difference diaphragm mechanism includes a slide plate that can slide linearly, and the plurality of slits slide in the slide direction with respect to the slide plate. Are formed side by side.
このような構成によれば、一直線状にスライド可能なスライド板に対して、そのスライド方向に並べて複数のスリットを形成することにより、スライド板をスライドさせていずれかのスリットを開口部の中心に対向させることができる。このとき、スライド板のスライド方向に隣接するスリット間の距離を短くした場合であっても、開口部の半径を調整することにより、開口部の中心に対向するスリット以外のスリットを照射光が通過するのを防止できるので、装置をより小型化することができる。 According to such a configuration, with respect to the slide plate that can slide in a straight line, a plurality of slits are formed side by side in the slide direction, and the slide plate is slid so that one of the slits is at the center of the opening. Can be opposed. At this time, even if the distance between adjacent slits in the sliding direction of the slide plate is shortened, the irradiation light passes through slits other than the slit facing the center of the opening by adjusting the radius of the opening. Therefore, the apparatus can be further downsized.
第7の本発明による光学顕微鏡は、上記構成に加えて、上記位相差絞り機構には、回転軸を中心に回転可能な回転板が備えられ、上記複数のスリットが、上記回転板の回転に伴って各スリットの曲率中心が同一軌跡上を移動するように、上記回転板に対して上記回転軸を中心に円弧状に並べて形成されて構成される。 In the optical microscope according to a seventh aspect of the present invention, in addition to the above-described configuration, the phase difference diaphragm mechanism includes a rotating plate that can rotate about a rotation axis, and the plurality of slits rotate the rotating plate. Accordingly, the center of curvature of each slit is configured to be arranged in an arc shape around the rotation axis with respect to the rotation plate so that the center of curvature moves on the same locus.
このような構成によれば、回転軸を中心に回転可能な回転板に対して、その回転軸を中心に複数のスリットを円弧状に並べて形成することにより、回転板を回転させていずれかのスリットを開口部の中心に対向させることができる。このとき、回転板の回転方向に隣接するスリット間の距離を短くした場合であっても、開口部の半径を調整することにより、開口部の中心に対向するスリット以外のスリットを照射光が通過するのを防止できるので、装置をより小型化することができる。 According to such a configuration, with respect to the rotating plate that can rotate around the rotation axis, a plurality of slits are arranged in an arc shape around the rotation axis, thereby rotating the rotating plate to The slit can be opposed to the center of the opening. At this time, even if the distance between adjacent slits in the rotation direction of the rotating plate is shortened, the irradiation light passes through slits other than the slit facing the center of the opening by adjusting the radius of the opening. Therefore, the apparatus can be further downsized.
第8の本発明による光学顕微鏡は、上記構成に加えて、上記位相差絞り機構には、同一の回転軸を中心に回転可能な複数の回転板が備えられ、上記複数のスリットが、上記複数の回転板の回転に伴って各スリットの曲率中心が同一軌跡上を移動するように、それぞれ異なる上記回転板に形成されて構成される。 In an optical microscope according to an eighth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the phase difference diaphragm mechanism includes a plurality of rotating plates that can rotate around the same rotation axis, and the plurality of slits include the plurality of slits. The center of curvature of each slit moves along the same trajectory with the rotation of the rotating plate.
このような構成によれば、回転軸を中心に回転可能な複数の回転板にそれぞれ異なるスリットを形成することにより、いずれかの回転板を回転させて、その回転板に形成されているスリットを開口部の中心に対向させることができる。このとき、開口部の中心に対向するスリット以外のスリットが形成されている複数の回転板を、互いに重ね合わせた状態としておくことにより、複数の回転板をコンパクトに収容することができるので、装置をより小型化することができる。 According to such a configuration, by forming different slits on the plurality of rotating plates that can rotate around the rotation axis, one of the rotating plates is rotated, and the slit formed on the rotating plate is changed. It can be made to oppose the center of an opening part. At this time, since the plurality of rotating plates in which the slits other than the slit facing the center of the opening are formed are overlapped with each other, the plurality of rotating plates can be compactly accommodated. Can be further reduced in size.
第9の本発明による光学顕微鏡は、上記構成に加えて、上記開口部に対向する上記スリットと共役の位置に配置され、被観察物からの透過光に位相差を付与するための位相板を備え、上記開口絞り機構が、上記位相差絞り機構の近傍に配置されて構成される。 An optical microscope according to a ninth aspect of the present invention includes, in addition to the above configuration, a phase plate that is disposed at a position conjugate with the slit facing the opening, and that imparts a phase difference to transmitted light from the object to be observed. The aperture stop mechanism is arranged in the vicinity of the phase difference stop mechanism.
このような構成によれば、開口部に対向するスリットと位相板とを共役の位置に配置することにより、位相差観察をより精度よく行うことができる。開口絞り機構の開口部と位相差絞り機構のスリットとを双方とも位相板と共役の位置に配置することは比較的困難であるため、位相差絞り機構のスリットを位相板と共役の位置に配置し、開口絞り機構を位相差絞り機構の近傍に配置することにより、位相差観察を明視野観察よりも精度よく行うことができる。 According to such a configuration, the phase difference observation can be performed with higher accuracy by arranging the slit facing the opening and the phase plate at a conjugate position. Since it is relatively difficult to place both the aperture of the aperture diaphragm mechanism and the slit of the phase difference diaphragm mechanism at a position conjugate with the phase plate, the slit of the phase difference diaphragm mechanism is disposed at a position conjugate with the phase plate. By arranging the aperture stop mechanism in the vicinity of the phase difference stop mechanism, phase difference observation can be performed with higher accuracy than bright field observation.
本発明によれば、隣接するスリット間の距離を短くした場合であっても、開口部の半径を調整することにより、開口部に対向するスリット以外のスリットを照射光が通過するのを防止できるので、装置をより小型化することができる。また、光学顕微鏡に一般的に備えられている開口絞り機構を用いて開口部の半径を調整することにより、開口部に対向するスリット以外のスリットを照射光が通過するのを防止できるので、新たな機構を追加することなく、既存の機構を用いた簡単な構成で小型化が可能である。 According to the present invention, even when the distance between adjacent slits is shortened, the irradiation light can be prevented from passing through slits other than the slit facing the opening by adjusting the radius of the opening. Therefore, the apparatus can be further downsized. In addition, by adjusting the radius of the opening using an aperture stop mechanism generally provided in an optical microscope, it is possible to prevent the irradiation light from passing through slits other than the slit facing the opening. It is possible to reduce the size with a simple configuration using an existing mechanism without adding an additional mechanism.
実施の形態1.
図1〜図7は、本発明の実施の形態1による光学顕微鏡1の外観図であり、図1は斜視図、図2は正面図、図3は背面図、図4は左側面図、図5は右側面図、図6は平面図、図7は底面図を示している。以下の説明では、図2における左側を左方、右側を右方、上側を上方、下側を下方とし、図4における右側を前方、左側を後方として説明する。
1 to 7 are external views of an
この光学顕微鏡1は、樹脂製の筐体2内に多数の光学部品が収容されて形成されている。筐体2は、ほぼ直方体形状に形成されており、その前面側の一部が前後方向にスライド可能な開閉部3を形成している。図1〜図7には、開閉部3が閉じられた状態の光学顕微鏡1が示されている。この状態から開閉部3を前方へスライドさせることにより、筐体2内を開放し、生体細胞や細菌などの被観察物を筐体2内にセットしたり、光学部品の調整及び交換を行ったりすることができる。
The
この光学顕微鏡1には、ケーブルを介してモニタを接続することができるようになっており、筐体2内に備えられたCCD(Charge Coupled Device)カメラで撮影した被観察物の画像をモニタに表示させることができる。モニタは、光学顕微鏡1に対して直接接続されるような構成であってもよいし、パーソナルコンピュータなどの他の装置を介して接続されるような構成であってもよい。また、モニタが光学顕微鏡1に備えられた構成であってもよい。
A monitor can be connected to the
この光学顕微鏡1では、いわゆる明視野観察、位相差観察及び蛍光観察を行うことができる。明視野観察は、染色された被観察物に光を照射し、その透過光をCCDカメラへ入射させることにより行われる。一方、位相差観察は、被観察物において回折する回折光及び回折せずに直進する直接光の位相を異ならせることにより、無色透明な被観察物を可視化して観察する。したがって、位相差観察では、明視野観察のように被観察物を染色する必要がなく、被観察物の損傷を抑えることができる。また、蛍光観察は、特定波長の励起光を被観察物に照射することにより蛍光させ、その光をCCDカメラへ入射させることにより行われる。
The
図8は、この光学顕微鏡1の設置態様について説明するための概略図である。この光学顕微鏡1には、ケーブルを介してパーソナルコンピュータ80が接続され、当該パーソナルコンピュータ80に接続されたモニタ81にCCDカメラで撮影した画像を表示させることができる。また、パーソナルコンピュータ80に接続されているキーボード82やマウス83などの入力装置を操作することにより、観察を行う際の光学顕微鏡1の動作設定を行うことができる。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining an installation mode of the
図8では、パーソナルコンピュータ80を介して光学顕微鏡1にモニタ81が接続された構成が示されているが、このような構成に限らず、他の装置を介して光学顕微鏡1にモニタが接続された構成であってもよいし、光学顕微鏡1にモニタを直接接続することができるような構成であってもよい。
Although FIG. 8 shows a configuration in which the
図9は、筐体2内に備えられた光学部品の構成を示した光路図である。図10は、筐体2内に備えられた光学部品の構成を示した概略斜視図である。図11は、筐体2を取り外した状態の光学顕微鏡1の斜視図である。図12は、図11の光学顕微鏡1における基台7を省略した状態を示した斜視図である。この光学顕微鏡1に備えられた各種部品は、基台7により保持され、この基台7の外側が筐体2で覆われることにより、図1〜図7に示したような外観が形成されている。基台7の上側後端部にはファン8が取り付けられており、このファン8を回転駆動させることにより、筐体2内に外気を循環させ、筐体2内の部品を冷却することができる。
FIG. 9 is an optical path diagram showing the configuration of optical components provided in the
この光学顕微鏡1を用いて被観察物を観察する際には、試料面10上に被観察物を配置し、光源としてのハロゲンランプ11から被観察物に向けて光を照射する。ハロゲンランプ11と試料面10との間には、透過集光レンズ12、開口絞り機構13、位相差絞り機構14、反射ミラー15及びコンデンサレンズ16が、この順序でハロゲンランプ11からの光路L上に配置されている。これらの光学部品11〜16は、被観察物に光を照射し、その透過光を用いて明視野観察や位相差観察を行うための透過照明ユニット17を構成している。
When observing an object to be observed using the
ハロゲンランプ11から前方に向かって照射された光は、透過集光レンズ12により集光され、開口絞り機構13を通過する。開口絞り機構13には、照射光が通過する円形の開口部が形成されており、当該開口部の径を変化させることにより、被観察物に対する照射光の角度を調整することができるようになっている。位相差絞り機構14は、照射光が通過する円環状又は円弧状のスリットを有しており、位相差観察を行う際に光路L上に配置されて使用される。
The light emitted forward from the
これらの光学部品を通過した照射光は、反射ミラー15により90°反射されて下方に向かい、コンデンサレンズ16に入射する。コンデンサレンズ16は、照射光の光路L上に並ぶ複数のレンズからなり、解像力、コントラスト及び被写界深度等の結像特性を変化させる。試料面10の下方には対物レンズ18が配置されており、コンデンサレンズ16を通過した照射光は、試料面10上の被観察物に照射され、被観察物を透過した光が対物レンズ18に入射する。
The irradiation light that has passed through these optical components is reflected by 90 ° by the
この光学顕微鏡1には、被観察物からの透過光を異なる倍率で拡大させる複数の対物レンズ18が備えられており、いずれかの対物レンズ18を透過光の光路L上に配置させることができるようになっている。より具体的には、各対物レンズ18は、筒状のレンズ保持体19により保持されており、これらのレンズ保持体19がレボルバ20に対して着脱可能に構成されている。レボルバ20は、回転軸を中心に回転可能に設けられるとともに、当該回転軸を中心に複数のレンズ保持体19を円弧状に並べて保持することができるようになっており、回転軸を中心に回転されることによって透過光の光路L上にいずれかの対物レンズ18を配置させるレンズ切替機構を構成している。
The
各レンズ保持体19には、対物レンズ18とともに、その対物レンズ18に対応する位相板21が保持されている。この位相板21は、位相差観察を行う際に対物レンズ18からの透過光が通過するフィルタであり、通過する透過光の一部の位相を変化させることにより位相差を付与するためのものである。レンズ保持体19内を通過した被観察物からの透過光は、ダイクロイックミラー22、吸収フィルタ23及び励起フィルタ24を一体的に保持するキューブフィルタ25に入射し、このキューブフィルタ25を通過することにより特定波長域の光だけがシャープに透過される。
Each
ダイクロイックミラー22は、被観察物からの透過光の光軸に対して90°傾斜した状態で配置されており、被観察物からの透過光のうち特定波長域の透過光だけが、ダイクロイックミラー22及び吸収フィルタ23を透過して結像レンズ26に入射する。この光学顕微鏡1には複数種類の吸収フィルタ23が備えられており、フィルタ切替機構37(図11及び図12参照)によって光路L上に配置する吸収フィルタ23を切り替えることができるようになっている。
The
結像レンズ26に入射した透過光は、当該結像レンズ26により集光された後、反射ミラー27で90°反射されて後方へ向かい、液晶RGBフィルタ28及び防塵ガラス29を通ってCCDカメラ30に入射する。そして、液晶RGBフィルタ28を通過した光に基づいて、R(レッド)、G(グリーン)及びB(ブルー)の三原色の各濃度値を表す電気信号がCCDカメラ30から出力されることにより、被観察物のカラー画像がモニタに表示される。
The transmitted light that has entered the
このような構成により、明視野観察や位相差観察を行う際には、透過照明ユニット17から被観察物へ照射した光の透過光をCCDカメラ30に入射させて観察を行うことができる。一方、蛍光観察を行う際には、試料面10よりも下方に配置されている落射照明ユニット31から被観察物へ光を照射し、蛍光した被観察物からの光をCCDカメラ30に入射させて観察を行うことができるようになっている。
With such a configuration, when performing bright field observation or phase difference observation, it is possible to perform observation by causing the transmitted light of the light irradiated from the
落射照明ユニット31には、水銀ランプ32、落射レンズ33及びシャッター34が備えられている。水銀ランプ32から前方に向かって照射された光は、落射レンズ33により集光され、キューブフィルタ25に入射する。水銀ランプ32は一定の光量で光を照射するようになっており、複数の減光フィルタ38(図12参照)のいずれかを通過させることにより、照射光の光量を調整することができるようになっている。シャッター34は、水銀ランプ32からの照射光の光路に対して進退可能に設けられており、水銀ランプ32から被観察物への光の照射及び非照射を切り替える。
The epi-
落射照明ユニット31からキューブフィルタ25に入射した光は、励起フィルタ24を通過することにより励起された後、ダイクロイックミラー22により90°反射されて上方へ向かい、対物レンズ18を通って試料面10上の被観察物に照射される。被観察物は、特定波長域に励起された光が照射されることにより蛍光し、その光が対物レンズ18を通ってキューブフィルタ25に再び入射する。キューブフィルタ25に入射した被観察物からの光は、上述の明視野観察や位相差観察の場合と同様に、ダイクロイックミラー22及び吸収フィルタ23を透過して結像レンズ26に入射し、結像レンズ26により集光された透過光が、反射ミラー27、液晶RGBフィルタ28及び防塵ガラス29を介してCCDカメラ30に入射する。
The light that has entered the
図13は、透過照明ユニット17の構成を示した分解斜視図である。この例では、透過照明ユニット17には2つの透過集光レンズ12が備えられ、これらの透過集光レンズ12が共通の枠35に取り付けられることにより一体的に保持される。また、コンデンサレンズ16は2つのレンズからなり、これらのレンズが共通の枠36に取り付けられることにより一体的に保持される。開口絞り機構13は、複数の羽根41を有する絞り42と、絞り42を開閉させるために駆動される開口絞り用モータ43と、絞り42及び開口絞り用モータ43を連結する複数のギア44とを備えている。
FIG. 13 is an exploded perspective view showing the configuration of the
図14は、絞り42の構成を示した斜視図であり、(a)は開放状態、(b)は絞り状態を示している。絞り42は、円環状の回転部45と、回転部45の一端面に互いに重なり合うように回動可能に取り付けられた複数の羽根41とを備えている。複数の羽根41は、回転部45が回転されるのに連動して、その回転量に応じた量だけ回動するようになっている。
14A and 14B are perspective views showing the configuration of the
この絞り42には、互いに重なり合った複数の羽根41により開口部46が形成されており、これらの羽根41を回動させることにより、中心位置を保ったまま開口部46の径を変化させることができる。すなわち、図14(a)に示すような開放状態から開口絞り用モータ43を駆動させ、回転部45を回転させることにより、複数の羽根41を回動させて、図14(b)に示すように開口部46の径が開放状態よりも小さい絞り状態とすることができる。絞り42は、開口部46の中心が照射光の光軸上に位置するように配置される。
An
図15は、開口絞り機構13及び位相差絞り機構14の構成を示した斜視図であり、スリット板51が照射光の光路L上から退避した状態を示している。位相差絞り機構14は、複数のスリットが形成されたスリット板51と、スリット板51を回動させるために駆動される位相差絞り用モータ52と、スリット板51及び位相差絞り用モータ52を連結する複数のギア53とを備えている。スリット板51は、回転軸54を中心に回転可能な扇形形状に形成され、回転軸54を中心にして第1スリット55、第2スリット56及び第3スリット57が円弧状に並べて形成されている。
FIG. 15 is a perspective view showing the configuration of the
これにより、スリット板51の回転に伴って、第1〜第3スリット55〜57の曲率中心が同一軌跡上を移動するようになっており、この例では、第1〜第3スリット55〜57の曲率中心の軌跡が照射光の光軸を通るように位相差絞り機構14が配置されている。したがって、位相差絞り用モータ52を駆動させてスリット板51を回転させることにより、図13に示すようにスリット板51を照射光の光路L上に配置させ、第1〜第3スリット55〜57のいずれかを開口絞り機構13の開口部46に対向させて照射光を通過させたり、図15に示すようにスリット板51を照射光の光路L上から退避させたりすることができる。スリット板51は、図1に示すように、筐体2の前側上部に突出形成されたスリット板収容部4内に配置され、このスリット板収容部4内で回転可能となっている。
Thereby, with the rotation of the
第1スリット55は、それぞれ同一の曲率半径を有する円弧状の開口が同心円上に配置されることにより、ほぼ円環状に形成されている。同様に、第2スリット56及び第3スリット57も、各スリットにおいて同一の曲率半径を有する円弧状の開口が同心円上に配置されることにより、ほぼ円環状に形成されている。第1〜第3スリット55〜57をそれぞれ構成している開口は、互いに異なる曲率半径を有しており、第2スリット56を構成している各開口は、第1スリット55を構成している各開口よりも大きく、第3スリット57を構成している各開口よりも小さい曲率半径を有している。ただし、第1〜第3スリット55〜57は、それぞれ円弧状の開口により形成されるものに限らず、円環状の開口により形成されていてもよい。
The first slits 55 are formed in a substantially annular shape by arranging arc-shaped openings having the same radius of curvature on concentric circles. Similarly, the
スリット板51に形成されている第1〜第3スリット55〜57は、各対物レンズ18と一体的に保持されている各位相板21に対応している。すなわち、各位相板21と第1〜第3スリット55〜57との対応関係は予め定められており、透過光の光路L上に配置される対物レンズ18に応じて、その対物レンズ18と一体的に保持されている位相板21に対応するスリットが開口部46に対向するようにスリット板51が回転されることにより、位相板21と共役の位置に対応するスリットが配置されるようになっている。
The first to
この際、本来ならば開口絞り機構13と位相差絞り機構14は、双方とも位相板21と共役の位置に配置することが好ましい。しかし、開口絞り機構13と位相差絞り機構14を光学的に同一の位置に配置することは困難である。そのため、本願発明においては、位相差観察を明視野観察よりも精度よく行うことができるようにするという目的のため、位相差絞り機構14を位相板21に対して共役の位置に配置し、開口絞り機構13をその近傍に配置している。もちろん、明視野観察を位相差観察よりも精度よく行いたい場合には、開口絞り機構13を位相板21に対して共役の位置に配置すべきである。なお、開口絞り機構13と位相差絞り機構14を同一の機構で作成することは可能であるが、その場合には従来のようにその機構自体が大型化してしまい、本願発明で目的としている絞り機構の小型化という課題を解決できない。
At this time, normally, it is preferable that both the
図16は、位相板21の構成例を示した概略図である。位相板21は円板状に形成され、その中央部には、図16においてハッチングで示すように、透過する光の位相を変化させるための円環状の位相差領域21aが形成されている。したがって、被観察物において回折する回折光が位相差領域21a以外の領域21bを通過し、被観察物において回折せずに直進する直接光が位相差領域21aを通過するように位相板21を配置することにより、回折光と直接光とで位相を異ならせることができる。
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the
上述のように各位相板21と共役の位置に対応するスリットを配置させることにより、被観察物からの直接光及び回折光を、位相差領域21a及びそれ以外の領域21bにそれぞれ良好に通過させることができる。このようにして、回折光と直接光とで位相を異ならせることにより、被観察物の輪郭部分などにコントラストを付与し、無色透明な被観察物を可視化することができる。
By arranging the slits corresponding to the positions conjugate with the
図15に示すように、スリット板51の円弧状の周縁部には、間隔を空けて2つの凹部58が形成されている。スリット板51の回転に伴う上記凹部58の軌跡上には、それぞれ球体(図示せず)を保持する2つのストッパ59が形成されており、スリット板51の回転に伴って少なくとも一方のストッパ59の球体がいずれかの凹部58に係合することにより、スリット板51を係止させることができるようになっている。この例では、2つのストッパ59と2つの凹部58との係合の組み合わせによって、第2スリット56の曲率中心が照射光の光軸上に位置する状態と、第3スリット57の曲率中心が照射光の光軸上に位置する状態とで、スリット板51を係止させることができる。また、スリット板51に形成されているストッパ59とは異なるストッパを用いて、第1スリット55の曲率中心が照射光の光軸上に位置する状態と、図15に示したようにスリット板51が照射光の光路L上から退避した状態とで、スリット板51を係止させることができるようになっている。このように、スリット板51を係止させるための機構としては、ストッパ59以外に各種の構成を採用することができる。
As shown in FIG. 15, two
図17は、スリット板51の回転に伴う絞り42との対応関係を示した正面図であり、(a)は明視野観察時、(b)は位相差観察時を示している。明視野観察時には、図17(a)に示すように、照射光の光路L上からスリット板51を退避させ、絞り42の開口部46にスリット板51が対向しない状態とされる。この状態で、絞り42の開口部46の径を調整することにより、所望のコントラストで明視野観察を行うことができる。
FIGS. 17A and 17B are front views showing the correspondence with the
一方、位相差観察時には、スリット板51が回転されることにより、図17(b)に示すようにスリット板51が照射光の光路L上で開口部46に対向する。この例では、第1スリット55が開口部46に対向している。本実施の形態では、位相差観察時に、レボルバ20を回転させることにより対物レンズ18が切り替えられるのに基づいて、開口絞り機構13及び位相差絞り機構14が連動するようになっている。より具体的には、対物レンズ18の切替に基づいて、透過光の光路L上に配置された対物レンズ18に対応するスリットの曲率中心が開口部46の中心に対向するようにスリット板51が回転されるとともに、絞り42の羽根41が変位されることにより開口部46が当該スリットの曲率半径と同一の半径とされる。
On the other hand, when the phase difference is observed, the
図14(a)に示した開放状態では、絞り42の開口部46の半径が、スリット板51に形成されている最も曲率半径の大きい第3スリット57よりも大きくなる。ここで、図17(b)に示すように、第1スリット55の曲率中心から隣接する第2スリット56までの距離は、開放状態における開口部46の半径よりも小さくなるように形成されている。同様に、第2スリット56の曲率中心から隣接する第1スリット55及び第3スリット57までの距離、並びに、第3スリット57の曲率中心から隣接する第2スリット56までの距離も、開放状態における開口部46の半径よりも小さくなるように形成されている。
In the open state shown in FIG. 14A, the radius of the
図18は、この光学顕微鏡1の電気的構成を示したブロック図である。この光学顕微鏡1には、上述したハロゲンランプ11、水銀ランプ32、開口絞り用モータ43、位相差絞り用モータ52及びCCDカメラ30に加えて、開口絞り用センサ61、位相差絞り用センサ62、対物レンズ切替センサ63、デフォルト位置情報記憶部6及び調整位置情報記憶部9を備え、これらの動作が、プロセッサからなる制御部5により制御されるようになっている。デフォルト位置情報記憶部6及び調整位置情報記憶部9は、RAM(Random Access Memory)又はROM(Read Only Memory)により構成されている。
FIG. 18 is a block diagram showing the electrical configuration of the
開口絞り用センサ61は、フォトセンサからなり、開口絞り機構13の回転部45の外周面に形成されている遮蔽板64(図13参照)による光の遮蔽の有無に基づいて、回転部45の回転位置又はそれに応じた開口部46の径を検出する。位相差絞り用センサ62も開口絞り用センサ61と同様にフォトセンサからなり、スリット板51と位相差絞り用モータ52とを連結するギア53の一部に形成されている遮蔽板65(図13参照)による光の遮蔽の有無に基づいて、スリット板51の回転位置又はそれに応じた第1〜第3スリット55〜57の位置を検出する。対物レンズ切替センサ63は、レボルバ20が回転されることにより、透過光の光路L上に位置する対物レンズ18が切り替えられたことを検出する。
The
デフォルト位置情報記憶部6には、各対物レンズ18に対応付けて、開口絞り機構13及び位相差絞り機構14の位置情報が記憶されている。すなわち、各対物レンズ18が透過光の光路L上に配置されたときに、その対物レンズ18を用いて位相差観察を行う際の開口部46の径に対応する絞り42の開閉位置に関する情報、及び、開口部46に対向させるスリットに対応するスリット板51の回転位置に関する情報がデフォルト位置情報記憶部6に記憶されている。このデフォルト位置情報記憶部6に記憶されている各対物レンズ18に対応する開口絞り機構13及び位相差絞り機構14の位置情報は、書き換え可能となっており、レボルバ20に取り付ける対物レンズ18を変更する際には、その対物レンズ18に対応する位置情報をデフォルト位置情報記憶部6に記憶させることにより、開口絞り機構13及び位相差絞り機構14の動作態様を容易に変更することができる。
In the default position information storage unit 6, position information of the
制御部5は、対物レンズ切替センサ63が対物レンズ18の切替を検出した場合に、デフォルト位置情報記憶部6から対応する位置情報を読み出し、その位置情報に基づいて開口絞り用センサ61及び位相差絞り用センサ62による検出を行いつつ開口絞り用モータ43及び位相差絞り用モータ52を駆動させる。すなわち、制御部5、デフォルト位置情報記憶部6、開口絞り用モータ43、位相差絞り用モータ52、開口絞り用センサ61、位相差絞り用センサ62及び対物レンズ切替センサ63は、対物レンズ18の切替に基づいて開口絞り機構13及び位相差絞り機構14を連動させる連動機構を構成している。
When the objective
調整位置情報記憶部9には、デフォルト位置情報記憶部6に記憶されている位置情報に付加するための位置情報(以下、「調整位置情報」と呼ぶ。)を記憶することができる。本実施の形態では、スリット板51のいずれかのスリットが開口部46に対向した状態で、ユーザがキーボード82又はマウス83などの入力装置を操作することにより、開口絞り機構13の開口部46の径を変化させることができるようになっている。このとき、制御部5は、ユーザ操作に基づいて開口絞り機構13を動作させる開口絞り制御手段として機能する。
The adjustment position
したがって、デフォルト位置情報記憶部6に予め記憶されている位置情報に基づく開口部46の径が適切でない場合であっても、ユーザが開口部46の径を調整することができるので、より良好に観察を行うことができる。また、調整後の開口絞り機構13の位置情報は、調整位置情報として調整位置情報記憶部9に記憶され、その後に対物レンズ18が切り替えられたときには、開口部46の径が調整位置情報記憶部9に記憶されている調整位置情報に基づく径とされる。これにより、開口部46の径を一度調整すれば、その後は開口部46の径を自動的に調整後の位置情報に基づく径とすることができるので、利便性が向上する。
Therefore, even when the diameter of the
図19は、開口絞り機構13の調整を行う際にモニタ81に表示される画面の一例を示した図である。この例では、パーソナルコンピュータ80を用いて開口絞り機構13の調整を行う場合について説明するが、光学顕微鏡1をユーザが手動で操作することにより開口絞り機構13の調整を行うことができるような構成であってもよい。図19に示したモニタ81の表示画面には、CCDカメラ30で撮影した画像を表示する画像表示領域84と、ユーザが設定操作を行うための設定操作領域85とが含まれている。
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a screen displayed on the
開口絞り機構13の調整を行う際には、図9に示すように、キューブフィルタ25の代わりに焦点位置変更レンズ39が光路L上に配置される。これにより、キューブフィルタ25が光路L上に配置されているときには試料面10上にあったCCDカメラ30の焦点位置が、位相差絞り機構14のスリット板51上における開口絞り機構13の開口部46に対向する部分に移動する。したがって、開口部46を通過し、第1〜第3スリット55〜57のうち開口部46に対向するスリットを通過した光の像がCCDカメラ30により撮像され、その画像が画像表示領域84に表示される。
When adjusting the
このとき、画像表示領域84には、開口絞り機構13の開口部46の周縁に対応する位置に、開口絞り機構13の絞り量に応じて径が変化する円形の開口境界線86が表示される。また、画像表示領域84には、開口境界線86と同心円上に、一定の径からなる円形の基準線87が表示される。ユーザは、画像表示領域84内の画像を見ながらキーボード82又はマウス83を操作することにより、設定操作領域85に対する入力操作を行うことができる。
At this time, in the
設定操作領域85には、開口絞り機構13の絞り量を設定するための絞り量設定領域88が含まれている。ユーザは、絞り量設定領域88内の数値入力領域881に絞り量を数値入力することもできるし、絞り量設定領域88内のカーソル882を移動させることにより絞り量を設定することもできる。このようにして絞り量を設定することにより、開口部46の径が設定された絞り量に対応する径となるように開口絞り機構13が動作するとともに、その開口部46の径に対応する位置に画像表示領域84内の開口境界線86が移動する。
The setting
開口絞り機構13の絞り量が多すぎる場合、すなわち開口部46の径が小さすぎる場合には、開口境界線86がスリット55〜57上又は当該スリットよりも内側まで移動し、スリットを通過する光の一部又は全部が遮られてしまう。一方、開口絞り機構13の絞り量が少なすぎる場合、すなわち開口部46の径が大きすぎる場合には、開口境界線86が、開口部46に対向するスリットに隣接する他のスリットに干渉し、当該他のスリットを通過する光までもがスリット板51を通過してしまう。したがって、ユーザは、画像表示領域84内の画像を見ながら絞り量設定領域88に対する入力操作を行うことにより、開口境界線86が開口部46に対向するスリットよりも外側であって、そのスリットに隣接する他のスリットに干渉しない範囲で、開口絞り機構13の絞り量を適切な値に調整することができる。
When the aperture amount of the
そして、開口絞り機構13の絞り量を調整した後、設定操作領域85内のOKキー89を選択することにより、調整後の絞り量に対応する開口絞り機構13の位置情報が調整位置情報として調整位置情報記憶部9に記憶される。このようにして開口絞り機構13の調整が終了すると、キューブフィルタ25が元の位置に戻され、その後に対物レンズ18が切り替えられたときには、開口部46の半径が調整位置情報記憶部9に記憶されている調整位置情報に基づく半径とされる。なお、開口絞り機構13の調整中に、設定操作領域85内のキャンセルキー90を選択すれば、開口絞り機構13の調整を中止することができる。
Then, after adjusting the aperture amount of the
ここで、図19に示した例における設定操作領域85には、開口部46に対するスリット55〜57の相対位置を設定するためのスリット位置設定領域91が含まれている。図14に示したような本実施の形態の機構を例にとれば、スリット位置設定領域91に対する入力操作を行うことにより、回転軸54を中心にスリット板51を回転させて、開口部46に対するスリット55〜57の位置を光路Lに直交する面内で平行移動させることができる。このとき、ユーザは、画像表示領域84内の画像を見ながら、開口部46に対向するスリットを通過する光の像が開口境界線86又は基準線87と同心円上になるように当該スリットの位置を調整すればよい。また、スリット位置設定領域91に含まれるセンターキー92を選択すれば、開口部46に対するスリット55〜57の位置を予め定められた位置に戻すことができる。
Here, the setting
このようにして開口部46に対するスリット55〜57の位置が設定された後、設定操作領域85内のOKキー89が選択された場合には、その位置情報も調整位置情報として調整位置情報記憶部9に記憶されるようになっていてもよい。そして、その後に対物レンズ18が切り替えられたときには、開口部46に対するスリット55〜57の位置が調整位置情報記憶部9に記憶されている調整位置情報に基づく位置とされるようになっていてもよい。
After the positions of the
上記実施の形態では、スリット板51が回転軸54を中心に回転したときにのみ開口部46に対するスリット55〜57の位置が変化するような構成について説明した。しかし、このような構成に限らず、光路Lに直交する面内で、開口絞り機構13に対して位相差絞り機構14を任意に平行移動できるような機構を採用してもよい。また、光路Lに直交する面内で、位相差絞り機構14に対して開口絞り機構13を平行移動できるような機構を採用することも可能である。
In the above-described embodiment, the configuration in which the positions of the
図20は、対物レンズ18の切替に基づいて開口絞り機構13及び位相差絞り機構14を連動させるときの制御部5による処理の一例を示したフローチャートである。位相差観察を行う際、ユーザがレボルバ20を回転させることにより対物レンズ18が切り替えられた場合には(ステップS101でYes)、透過光の光路L上に配置された対物レンズ18に対応する開口絞り機構13及び位相差絞り機構14の位置情報が読み出される(ステップS102)。
FIG. 20 is a flowchart showing an example of processing by the control unit 5 when the
このとき、調整位置情報記憶部9に調整位置情報が記憶されていなければ、デフォルト位置情報記憶部6から予め記憶されている位置情報が読み出され、調整位置情報記憶部9に調整位置情報が記憶されていれば、その調整位置情報がデフォルト位置情報記憶部6に記憶されている位置情報とともに読み出される。ただし、図19で説明したような調整作業が行われた場合に、調整位置情報が調整位置情報記憶部9に記憶され、その調整記憶情報とデフォルト位置情報記憶部6に記憶されている位置情報とが読み出されるような構成に限らず、デフォルト位置情報記憶部6と調整位置情報記憶部9とを共通の位置情報記憶手段として構成し、予め記憶されている位置情報が調整後の位置情報に書き換えられるような構成であってもよい。
At this time, if the adjustment position information is not stored in the adjustment position
そして、読み出された開口絞り機構13の位置情報に基づいて、開口絞り用センサ61による検出を行いつつ開口絞り用モータ43を駆動させることにより、絞り42の開閉位置が調整され、開口部46の径が透過光の光路L上に配置された対物レンズ18に対応する径とされる(ステップS103)。また、読み出された位相差絞り機構14の位置情報に基づいて、位相差絞り用センサ62による検出を行いつつ位相差絞り用モータ52を駆動させることにより、スリット板51の回転位置が調整され、透過光の光路L上に配置された対物レンズ18に対応するスリットが開口部46に対向する(ステップS104)。
Based on the read position information of the
本実施の形態では、対物レンズ18の切替に基づいて、第1〜第3スリット55〜57のうち、透過光の光路L上に配置された対物レンズ18に対応するスリットの曲率中心を開口部46の中心に対向させ、これらの開口部46及びスリットを通過させて照射光を照射することができる。このとき、開口部46の半径が、その中心に対向するスリットの曲率半径と同一であって当該スリット以外のスリットに対向しない半径とされるので、他のスリットを通過して照射光が照射されるのを防止できる。
In the present embodiment, based on switching of the
したがって、隣接するスリット55〜57間の距離を短くした場合であっても、開口部46の半径を調整することにより、開口部46の中心に対向するスリット以外のスリットを照射光が通過するのを防止できるので、装置をより小型化することができる。また、光学顕微鏡1に一般的に備えられている開口絞り機構13を用いて開口部46の半径を調整することにより、開口部46の中心に対向するスリット以外のスリットを照射光が通過するのを防止できるので、新たな機構を追加することなく、既存の機構を用いた簡単な構成で小型化が可能である。
Therefore, even when the distance between the
また、本実施の形態では、各スリット55〜57の曲率中心から隣接するスリットまでの距離が、開放状態における開口部46の半径よりも小さくなるように形成されている。この場合、仮に開口部46を開放状態とすれば、開口部46の中心に対向するスリット以外のスリットを照射光が通過してしまう。そこで、開口部46の半径をその中心に対向するスリット以外のスリットに対向しない半径とすることにより、装置をより小型化しつつ、開口部46の中心に対向するスリット以外のスリットを照射光が通過するのを確実に防止できる。
Moreover, in this Embodiment, it forms so that the distance from the curvature center of each slit 55-57 to the adjacent slit may become smaller than the radius of the
上記実施の形態では、開口部46の半径が、その中心に対向するスリットの曲率半径と同一になるように調整する構成について説明したが、当該スリット以外のスリットに開口部46が対向しないように開口部46の半径を調整するような構成であれば、開口部46の半径が、その中心に対向するスリットの曲率半径よりも大きくなるように調整する構成であってもよい。
In the above-described embodiment, the configuration in which the radius of the
実施の形態2.
実施の形態1では、デフォルト位置情報記憶部6又は調整位置情報記憶部9に記憶されている位置情報を読み出して、制御部5が開口絞り用モータ43及び位相差絞り用モータ52を駆動させることにより、対物レンズ18の切替に基づいて開口絞り機構13及び位相差絞り機構14を連動させるような構成について説明した。これに対して、実施の形態2では、開口絞り機構13と位相差絞り機構14とが機械的に連結されることにより連動するようになっている点が異なっている。
In the first embodiment, the position information stored in the default position information storage unit 6 or the adjustment position
図21は、本発明の実施の形態2による光学顕微鏡1の開口絞り機構13及び位相差絞り機構14の構成を示した概略正面図であり、(a)は明視野観察時、(b)は位相差観察時を示している。本実施の形態では、スリット板51に連結されている複数のギア53の中に、開口絞り機構13に対して連結状態及び非連結状態に変位可能なアイドラギア60が含まれている。明視野観察時には、図21(a)に示すように、照射光の光路L上からスリット板51が退避され、アイドラギア60が開口絞り機構13に対して非連結状態となる。この状態では、絞り42の回転部46を任意に回転させて、開口部46を所望の径に調整することができる。
FIG. 21 is a schematic front view showing the configuration of the
一方、位相差観察時には、図21(b)に示すように、スリット板51が照射光の光路L上で開口部46に対向するようにスリット板51が回転されるのに伴って、アイドラギア60が開口絞り機構13に対して連結状態となる。この状態では、アイドラギア60が絞り42の回転部45に連結されることにより、スリット板51の回転に伴って回転部45が連動し、開口部46の径が変化するようになっている。これにより、透過光の光路L上に配置された対物レンズ18に対応するスリットを開口部46に対向させたときに、開口部46の半径を当該スリットの曲率半径と同一又はそれ以上であって当該スリット以外のスリットに対向しない半径とすることができるので、他のスリットを通過して照射光が照射されるのを防止できる。
On the other hand, at the time of phase difference observation, as shown in FIG. 21B, as the
なお、スリット板51は、手動で回転されるような構成であってもよいし、レボルバ20を回転させることにより対物レンズ18が切り替えられるのに基づいて、スリット板51が自動で回転し、透過光の光路L上に配置された対物レンズ18に対応するスリットの曲率中心が開口部46の中心に対向するような構成であってもよい。
The
実施の形態3.
実施の形態1及び2では、スリット板51が回転軸54を中心に回転可能な構成について説明した。これに対して、実施の形態3では、スリット板51が一直線状にスライド可能な構成となっている点が異なっている。
In the first and second embodiments, the configuration in which the
図22は、本発明の実施の形態3による光学顕微鏡1の開口絞り機構13及び位相差絞り機構14の構成を示した概略正面図であり、(a)は明視野観察時、(b)は位相差観察時を示している。本実施の形態では、長方形状に形成されたスリット板51が位相差絞り機構14を構成しており、このスリット板51が長手方向にスライドすることにより、絞り42の開口部46に対して進退可能となっている。
22A and 22B are schematic front views showing the configurations of the
スリット板51には、そのスライド方向に並べて複数のスリットが形成されている。この例では、実施の形態1及び2の場合と同様に、第1スリット55、第2スリット56及び第3スリット57がスリット板51に形成されている。したがって、位相差観察時には、図22(a)の状態から図22(b)の状態へスライド板51をスライドさせることにより、第1〜第3スリット55〜57のいずれかを開口部46の中心に対向させることができる。このとき、スリット板51のスライド方向に隣接するスリット間の距離を短くした場合であっても、実施の形態1及び2の場合と同様に開口部46の半径を調整すれば、開口部46の中心に対向するスリット以外のスリットを照射光が通過するのを防止できるので、装置をより小型化することができる。
The
ただし、本実施の形態では、スリット板51が左右方向にスライド可能な構成を示しているが、このような構成に限らず、他の方向、例えば上下方向にスリット板51がスライド可能な構成であってもよい。
However, in the present embodiment, a configuration is shown in which the
実施の形態4.
実施の形態1〜3では、1つのスリット板51に複数のスリットが形成されている構成について説明した。これに対して、実施の形態4では、同一の回転軸54を中心に回転可能な複数のスリット板51が備えられ、各スリット板51に曲率半径の異なるスリットが形成された構成となっている点が異なっている。
In the first to third embodiments, the configuration in which a plurality of slits are formed in one
図23は、本発明の実施の形態4による光学顕微鏡1の開口絞り機構13及び位相差絞り機構14の構成を示した概略正面図であり、(a)は明視野観察時、(b)は位相差観察時を示している。本実施の形態では、扇形形状に形成された複数のスリット板51が位相差絞り機構14を構成しており、これらのスリット板51が同一の回転軸54を中心に回転することにより、いずれかのスリット板51を絞り42の開口部46に対向させることができるようになっている。
FIG. 23 is a schematic front view showing the configuration of the
各スリット板51には、それぞれ曲率半径の異なるスリットが、各曲率中心と回転軸54との距離が同一になるように形成され、これにより、スリット板51の回転に伴って各曲率中心が同一軌跡上を移動するようになっている。これらの複数のスリット板51は、互いに重ね合わせた状態とすることができるようになっており、全てのスリット板51を重ね合わせた状態では、図23(a)に示すように、各スリット板51に形成されているスリットが同一軸線上に並んだ状態となる。この例では、実施の形態1及び2の場合と同様の構成を有する第1スリット55、第2スリット56及び第3スリット57が、それぞれ異なるスリット板51に形成されている。
In each
位相差観察時には、図23(a)の状態からいずれかのスリット板51を回転させることにより、図23(b)に示すように、第1〜第3スリット55〜57のいずれかを開口部46の中心に対向させることができる。このとき、開口部46の中心に対向するスリット以外のスリットが形成されている複数のスリット板51を、互いに重ね合わせた状態としておくことにより、複数のスリット板51をコンパクトに収容することができるので、装置をより小型化することができる。
At the time of phase difference observation, any one of the first to
以上の実施の形態では、蛍光観察を行うことができる光学顕微鏡1の構成について説明した。しかし、本発明は、蛍光観察を行うことができないような光学顕微鏡にも適用可能である。
In the above embodiment, the configuration of the
1 光学顕微鏡
5 制御部
6 デフォルト位置情報記憶部
9 調整位置情報記憶部
11 ハロゲンランプ
13 開口絞り機構
14 位相差絞り機構
18 対物レンズ
21 位相板
41 羽根
42 絞り
43 開口絞り用モータ
46 開口部
51 スリット板
52 位相差絞り用モータ
55 第1スリット
56 第2スリット
57 第3スリット
61 開口絞り用センサ
62 位相差絞り用センサ
63 対物レンズ切替センサ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
被観察物からの透過光を異なる倍率で拡大させる複数の対物レンズと、
上記光源からの照射光が通過する円形の開口部を有し、上記開口部の半径を調整可能な開口絞り機構と、
上記複数の対物レンズにそれぞれ対応付けられた曲率半径の異なる円環状又は円弧状の複数のスリットを有し、上記複数のスリットのいずれかを上記開口部に対向させて上記光源からの照射光を通過させる位相差絞り機構と、
上記開口絞り機構及び上記位相差絞り機構を連動させる連動機構とを備え、
上記連動機構は、上記開口部の半径を、当該開口部に対向する上記スリットの曲率半径と同一又はそれ以上であって選択した当該スリット以外のスリットに上記開口部が対向しない半径とすることを特徴とする光学顕微鏡。 A light source that emits light toward the object to be observed;
A plurality of objective lenses for enlarging the transmitted light from the object under observation at different magnifications;
An aperture stop mechanism having a circular opening through which the irradiation light from the light source passes, and capable of adjusting the radius of the opening;
A plurality of annular or arc-shaped slits having different curvature radii respectively associated with the plurality of objective lenses, and irradiating light from the light source with either of the plurality of slits facing the opening. A phase difference diaphragm mechanism for passing,
An interlocking mechanism that interlocks the aperture stop mechanism and the phase difference stop mechanism;
In the interlocking mechanism, the radius of the opening is set to be equal to or greater than the radius of curvature of the slit facing the opening and the opening does not face a slit other than the selected slit. A characteristic optical microscope.
上記複数のスリットは、各スリットの曲率中心から隣接するスリットまでの距離が上記開放状態における上記開口部の半径よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学顕微鏡。 The aperture stop mechanism can open the aperture with a larger radius than the slit having the largest radius of curvature among the plurality of slits,
2. The optical device according to claim 1, wherein the plurality of slits are formed such that a distance from a center of curvature of each slit to an adjacent slit is smaller than a radius of the opening in the open state. microscope.
上記複数の対物レンズにそれぞれ対応付けて、上記開口絞り機構及び上記位相差絞り機構の位置情報を記憶している位置情報記憶手段を備え、
上記連動機構は、上記レンズ切替機構により上記対物レンズが切り替えられたときに、上記位置情報記憶手段に記憶されている位置情報に基づいて、上記透過光の光路上に配置された上記対物レンズに対応する上記スリットの曲率中心を上記開口部の中心に対向させるとともに、上記開口部の半径を当該スリットの曲率半径と同一又はそれ以上であって当該スリット以外のスリットに上記開口部が対向しない半径とすることを特徴とする請求項1に記載の光学顕微鏡。 A lens switching mechanism for disposing any of the plurality of objective lenses on the optical path of the transmitted light;
In correspondence with each of the plurality of objective lenses, there is provided position information storage means for storing position information of the aperture stop mechanism and the phase difference stop mechanism,
When the objective lens is switched by the lens switching mechanism, the interlock mechanism is arranged on the objective lens arranged on the optical path of the transmitted light based on the position information stored in the position information storage unit. The radius of curvature of the corresponding slit is opposed to the center of the opening, and the radius of the opening is equal to or greater than the radius of curvature of the slit, and the opening does not face any other slit. The optical microscope according to claim 1, wherein:
上記連動機構は、上記レンズ切替機構により上記対物レンズが切り替えられたときに、上記開口部の半径を上記調整位置情報記憶手段に記憶されている位置情報に基づく半径とすることを特徴とする請求項4に記載の光学顕微鏡。 Adjusting position information storage means for storing position information of the aperture stop mechanism operated by the aperture stop control means;
The interlocking mechanism is characterized in that when the objective lens is switched by the lens switching mechanism, the radius of the opening is a radius based on position information stored in the adjustment position information storage means. Item 5. The optical microscope according to Item 4.
上記複数のスリットは、上記スライド板に対してスライド方向に並べて形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学顕微鏡。 The phase difference diaphragm mechanism includes a slide plate that can slide in a straight line.
The optical microscope according to claim 1, wherein the plurality of slits are formed side by side in a sliding direction with respect to the slide plate.
上記複数のスリットは、上記回転板の回転に伴って各スリットの曲率中心が同一軌跡上を移動するように、上記回転板に対して上記回転軸を中心に円弧状に並べて形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学顕微鏡。 The phase difference diaphragm mechanism includes a rotating plate that can rotate around a rotation axis,
The plurality of slits are formed in a circular arc with respect to the rotating plate so that the center of curvature of each slit moves on the same locus as the rotating plate rotates. The optical microscope according to claim 1.
上記複数のスリットは、上記複数の回転板の回転に伴って各スリットの曲率中心が同一軌跡上を移動するように、それぞれ異なる上記回転板に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学顕微鏡。 The phase difference diaphragm mechanism includes a plurality of rotating plates that can rotate around the same rotation axis,
The plurality of slits are formed in different rotary plates so that the centers of curvature of the slits move on the same locus as the plurality of rotary plates rotate. The optical microscope described.
上記開口絞り機構は、上記位相差絞り機構の近傍に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光学顕微鏡。 It is disposed at a position conjugate with the slit facing the opening, and includes a phase plate for imparting a phase difference to transmitted light from the observation object,
The optical microscope according to claim 1, wherein the aperture stop mechanism is disposed in the vicinity of the phase difference stop mechanism.
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