JP2009036846A - 顕微鏡システム、照明装置、および照明光拡散筒 - Google Patents

Abstract

【課題】試料表面の光の反射率が一様ではない試料を観察する際、反射率の違いが極端な明るさの違いとして観察されることを抑止する。
【解決手段】光源装置によって発生された照明光はライトガイドを介して照明光射出部６４の光ファイバ６５から射出され、照明光拡散筒６６によって拡散されて試料１を全周方向から照射することになる。したがって、試料１を指向性なく照明することになるので、試料１の表面の光の反射率が一様ではなくとも、その反射率の違いが極端な明るさの違いとして観察されることを抑止することができる。本発明は、顕微鏡に適用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡システム、照明装置、および照明光拡散筒に関する。

一般に、顕微鏡を用いて試料を観察する場合、光源装置によって発生された照明光を試料に照射されることが行われている（例えば、特許文献１参照）。

従来存在する顕微鏡システムは、実体顕微鏡の対物光学系の外周下端に照明光射出部が設けられている。

照明光射出部は環形に形成され、対物光学系の外周であって、対物光学系の対物レンズの鏡体中心と同心円上に配置されている。さらに照明光射出部の当該同心円上には、光源が所定の角度で埋設されている。したがって、光源からの照明光は試料の全周方向から試料を照射するようになされている。

近年、顕微鏡による観察像を電気的に撮影し、その結果得られる観察画像に基づいて３次元立体画像を生成する技術がある。この３次元立体画像生成技術においては、対物光学系の焦点距離を上下方向に徐々にずらして複数の観察画像を撮影し、各観察画像において所定の閾値以上の明るさを有する部分を合焦している部分と判断し、合焦している部分だけを切り出して合成することにより３次元立体画像を生成している。

特開平７−２１８９９１号公報

しかしながら、試料の表面の光の反射率が一様ではない場合、試料の表面のうちの反射率が高い部分が他の部分に比較して明るく、その部分が合焦している部分と判断されてしまい、試料の実際の形状とは異なる３次元立体画像が生成されてしまうことが発生し得る。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、照明光の指向性をなくすことにより、試料表面の光の反射率が一様ではない場合においても、この反射率の違いが極端な明るさの違いとして観察されることを抑止できるようにするものである。

本発明の第１の側面である顕微鏡システムは、顕微鏡と、前記顕微鏡の対物光学系の外周部に配置された照明光の照射部を有する照明装置とを備える顕微鏡システムにおいて、前記照明装置の先端には前記対物光学系の中心を同心として設置され、観察位置に配置されたとき、光軸方向の壁部が前記試料の近傍まで達するように延設されており、前記照明装置から外周面に照射された照明光を内側に透過、拡散させる円筒の照明光拡散筒を備えることを特徴とする。

本発明の第２の側面である照明装置は、顕微鏡の対物光学系の外周部に配置された照明光の照射部を有する照明装置において、前記照明装置の先端には前記対物光学系の中心を同心として設置され、観察位置に配置されたとき、光軸方向の壁部が前記試料の近傍まで達するように延設されており、前記照明装置から外周面に照射された照明光を内側に透過、拡散させる円筒の照明光拡散筒を備えることを特徴とする。

本発明の第３の側面である照明光拡散筒は、顕微鏡の対物光学系の外周部に配置された照明光の照射部を有する照明装置の先端に前記対物光学系の中心を同心として設置され、観察位置に配置されたとき、光軸方向の壁部が前記試料の近傍まで達するように延設されており、前記照明装置から外周面に照射された照明光を内側に透過、拡散させ、円筒であることを特徴とする。

本発明によれば、試料表面の光の反射率が一様ではない場合においても、この反射率の違いが極端な明るさの違いとして観察されることを抑止することができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明を適用した顕微鏡と光源装置からなる顕微鏡システムの第１の構成例のうち、顕微鏡の対物光学系６１と照明光射出部６４の周辺の断面を示している。

当該第１の構成例においては、従来の顕微鏡システムと同様、照明光射出部６４は環形をなしており、対物光学系６１の対物レンズ６２の光軸６３と同心円上に配置されている。照明光射出部６４の当該同心円上には、ライトガイドを介して光源装置（いずれも不図示）と接続された光ファイバ６５が所定の角度で埋設されている。

なお、上述した構成の他、光ファイバ６５に代えてLEDを用いてもよい。この場合、ライドガイドは不要である。

ただし、従来の顕微鏡システムでは対物レンズが２つ設けられた実体顕微鏡であったが、当該第１の構成例では、対物レンズが単数設けられているマクロズーム顕微鏡である点が異なる。

さらに、照明光射出部６４の内径側には、光軸６３を中心とする円筒状の照明光拡散筒６６が着脱自在に螺設されている。この照明光拡散筒６６は、照明光を拡散して試料１を全周方向から照射する目的で設けられている。

照明光拡散筒６６は、その内径が当該顕微鏡の実視野よりもわずかに広く形成されており、照明光拡散筒６６を顕微鏡に取り付けた際、対物レンズ６２の光軸方向の壁部が、想定される観測位置に達するように延設されており、その先端が試料１の近傍であって試料１に接触しない程度に形成されている。

照明光拡散筒６６は、照明光を拡散する目的のため、例えば、透明樹脂を素材として、その内径側に微細な凹凸が形成されている。なお、凹凸は外径側に形成してもよい。

あるいは、照明光拡散筒６６を、すりガラス、オパールガラス、乳白色の樹脂、和紙などを素材として形成したりしてもよい。なお、すりガラス、オパールガラス、乳白色の樹脂、和紙などを素材とした場合、素材自身が光の拡散性を有するので、内径側の凹凸の形成は不要である。

以上のように構成された第１の構成例では、光源装置によって発生された照明光はライトガイドを介して照明光射出部６４の光ファイバ６５から射出され、照明光拡散筒６６の外側から照明光拡散筒６６を照射し、照明光拡散筒６６によって照明光拡散筒６６の内側に拡散されて試料１を全周方向から照射することになる。

したがって、試料１を指向性なく照明することになるので、試料１の表面の光の反射率が一様ではなくとも、その反射率の違いが極端な明るさの違いとして観察されることを抑止することができる。

よって、当該第１の構成例によって観察された画像に基づいて３次元立体画像を生成した場合、試料１の実際の形状を誤差なく正確に再現することができる。

次に、図２は、本発明を適用した顕微鏡と光源装置からなる顕微鏡システムの第２の構成例のうち、顕微鏡の対物光学系６１と照明光射出部６４の周辺の断面を示している。

当該第２の構成例においては、図１の第１の構成例と同様、照明光射出部６４は環形をなしており、対物光学系６１の対物レンズ６２の光軸６３と同心円上に配置されている。照明光射出部６４の当該同心円上には、ライトガイドを介して光源装置（いずれも不図示）と接続された光ファイバ６５が所定の角度で埋設されている。

さらに、照明光射出部６４の内径側には、光軸６３を中心とする円筒状の照明光拡散筒７１が着脱自在に螺設されている。照明光拡散筒７１は、図１の照明光拡散筒６６に比較して、その壁部の長さが短く形成されているが、それを補うために筒延伸部７２が照明光拡散筒７１の外径側に嵌合されている。なお、筒延伸部７２は、クランプネジ７３により照明光拡散筒７１に対して固定されており、クランプネジ７３を緩めることにより、試料１の高さに応じてユーザが筒の長さを調整することができるようになされている。

なお、照明光拡散筒７１の目的、素材については照明光拡散筒６６と同様であるので、その説明は省略する。

以上のように構成された第２の構成例では、光源装置によって発生された照明光はライトガイドを介して照明光射出部６４の光ファイバ６５から射出され、照明光拡散筒７１の外側から照明光拡散筒７１または筒延伸部７２を照射し、照明光拡散筒７１または筒延伸部７２によって照明光拡散筒７１または筒延伸部７２の内側に拡散されて試料１を全周方向から照射することになる。

したがって、試料１を指向性なく照明することになるので、試料１の表面の光の反射率が一様ではなくとも、その反射率の違いが極端な明るさの違いとして観察されることを抑止することができる。

よって、当該第２の構成例によって観察された画像に基づいて３次元立体画像を生成した場合、試料１の実際の形状を誤差なく正確に再現することができる。

次に、図３は、本発明を適用した顕微鏡と光源装置からなる顕微鏡システムの第３の構成例のうち、顕微鏡の対物光学系６１と照明光射出部６４の周辺の断面を示している。

当該第３の構成例と、図１の第１の構成例との相違点は、照明光拡散筒６６の取り付け位置である。すなわち、図１の第１の構成例では、照明光拡散筒６６が照明光射出部６４に螺設されていたことに対し、図３の当該第３の構成例では、照明光拡散筒６６が対物光学系６１の内径側に着脱自在に螺設されている。その他の構成および効果については、図１の第１の構成例と同様であるので、その説明は省略する。

なお、当該第３の構成例のように、照明光拡散筒６６を対物光学系６１に螺設する場合においても、図２の第２の構成例と同様、照明光拡散筒の壁部の長さを短くし、それを補うために筒延伸部を設けるようにしてもよい。

次に、図４は、本発明を適用した顕微鏡と光源装置からなる顕微鏡システムの第４の構成例のうち、顕微鏡の対物光学系９１と照明光射出部９４の周辺の断面を示している。

当該第４の構成例は、本発明を実体顕微鏡に適用した例である。当該第４の構成例の場合、照明光射出部９４および照明光拡散筒９６は、対物光学系９１の対物レンズ９２−１，９２−２の鏡体中心９３と同心円上に配置されている。その他の構成および効果については、上述した第１乃至４の構成例と同様であるので、その説明は省略する。

なお、本実施の形態における照明拡散筒は、照明光のほとんどの部分が照射される領域を有することが好ましく、観察時の配置において、照明光が試料に直接照射されないように、その光軸方向の壁部の長さが延設されていることが好ましい。

以上説明したように、本発明を適用した顕微鏡システムの第１乃至４の構成例によれば、照明光を照明光拡散筒によって拡散し、試料１を拡散光により全周方向から照射することになる。したがって、試料１を指向性なく照明することになるので、試料１の表面の光の反射率が一様ではなくとも、その反射率の違いが極端な明るさの違いとして観察されることを抑止することができる。よって、観察された画像データに基づいて３次元立体画像を生成した場合、試料１の実際の形状を誤差なく正確に再現することが可能となる。

なお、本発明は、上述した実施の形態の他、定倍率であって差動距離が比較的長い対物レンズを備えた顕微鏡にも適用することができる。

本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

本発明を適用した顕微鏡システムの第１の構成例に対応する断面図である。 本発明を適用した顕微鏡システムの第２の構成例に対応する断面図である。 本発明を適用した顕微鏡システムの第３の構成例に対応する断面図である。 本発明を適用した顕微鏡システムの第４の構成例に対応する断面図である。

符号の説明

１ 試料
６１ 対物光学系
６２ 対物レンズ
６３ 光軸
６４ 照明光射出部
６６ 照明光拡散筒
７１ 照明光拡散筒
７２ 筒延伸部
９１ 対物光学系
９２ 対物レンズ
９３ 鏡体中心
９４ 照明光射出部
９６ 照明光拡散筒

Claims (11)

1. 顕微鏡と、前記顕微鏡の対物光学系の外周部に配置された照明光の照射部を有する照明装置とを備える顕微鏡システムにおいて、
   前記照明装置の先端には前記対物光学系の中心を同心として設置され、観察位置に配置されたとき、光軸方向の壁部が前記試料の近傍まで達するように延設されており、前記照明装置から外周面に照射された照明光を内側に透過、拡散させる円筒の照明光拡散筒を
   備えることを特徴とする顕微鏡システム。
2. 前記対物光学系の中心は、前記対物光学系に含まれる対物レンズの光軸、または前記対物光学系に含まれる対物レンズ対を保持する鏡筒の光軸鏡体中心である
   ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
3. 前記照明光拡散筒は、前記対物光学系または前記照明装置に着脱可能である
   ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
4. 前記照明光拡散筒は、内径が少なくとも前記顕微鏡の観察実視野よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
5. 前記観察位置は、合焦時の位置である
   ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
6. 前記照明光拡散筒は、長さが伸縮可能である
   ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
7. 前記照明光拡散筒は、内径表面側または外径表面側が微小な凹凸に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
8. 前記照明光拡散筒は、素材が半透明樹脂、乳白色樹脂、すりガラス、またはオパールガラスである
   ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
9. 前記照明装置は、前記顕微鏡の試料に対して前記顕微鏡の対物光学系の外周の全周方向から照明光を照射する
   ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
10. 顕微鏡の対物光学系の外周部に配置された照明光の照射部を有する照明装置において、
    前記照明装置の先端には前記対物光学系の中心を同心として設置され、観察位置に配置されたとき、光軸方向の壁部が前記試料の近傍まで達するように延設されており、前記照明装置から外周面に照射された照明光を内側に透過、拡散させる円筒の照明光拡散筒を
    備えることを特徴とする照明装置。
11. 顕微鏡の対物光学系の外周部に配置された照明光の照射部を有する照明装置の先端に前記対物光学系の中心を同心として設置され、観察位置に配置されたとき、光軸方向の壁部が前記試料の近傍まで達するように延設されており、前記照明装置から外周面に照射された照明光を内側に透過、拡散させ、円筒である
    ことを特徴とする照明光拡散筒。

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