JP2009288528A

JP2009288528A - 微分干渉顕微鏡装置

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Publication number: JP2009288528A
Application number: JP2008141120A
Authority: JP
Inventors: Kunio Toshimitsu; 邦夫利光
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2009-12-10

Abstract

【課題】本発明は、試料のコントラストを高めて観察する微分干渉顕微鏡装置に関し、コンデンサレンズ側にスリットを設けた場合にも対物レンズの像側から落射照明を行うことができる微分干渉顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【解決手段】透過照明用の光源からの光を試料に照射するコンデンサレンズと、前記光源と試料との間に配置される第１の偏光子と、前記コンデンサレンズの瞳位置に配置されるスリット状開口部と、対物レンズの像側に配置されるシアリング干渉計と、前記シアリング干渉計の像側に配置される第２の偏光子と、前記第２の偏光子と前記シアリング干渉計との間に配置される落射照明用の光学部品とを有することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、試料のコントラストを高めて観察する微分干渉顕微鏡装置に関する。

従来、微分干渉顕微鏡として、コンデンサレンズ側にスリットを設け、対物レンズの像側に、第１の偏光子、シアリング干渉計、第２の偏光子を設けたものが知られている。

この微分干渉顕微鏡では、コンデンサレンズ側にスリットを設けたので、通常、２個使用される高価なシアリング干渉計(微分干渉用プリズム)を１個にすることが可能になり、装置を安価にすることができる。
特開２００３−３２２７９８号公報

しかしながら、上述した微分干渉顕微鏡では、対物レンズの像側に第１の偏光子、シアリング干渉計、第２の偏光子を配置しているため、微分干渉による観察と同時に、落射蛍光照明による観察を行うことが困難であるという問題があった。

すなわち、落射蛍光照明による観察を行うためには、対物レンズの像側から蛍光用の照明光を照射する必要があるが、対物レンズの近傍に第１の偏光子と第２の偏光子が偏光方向を直交した状態で置かれているため、蛍光用の照明光を対物レンズ側に通過させることが殆どできなくなる。

本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、コンデンサレンズ側にスリットを設けた場合にも対物レンズの像側から落射照明を行うことができる微分干渉顕微鏡装置を提供することを目的とする。

第１の発明の微分干渉顕微鏡装置は、透過照明用の光源からの光を試料に照射するコンデンサレンズと、前記光源と試料との間に配置される第１の偏光子と、前記コンデンサレンズの瞳位置に配置されるスリット状開口部と、対物レンズの像側に配置されるシアリング干渉計と、前記シアリング干渉計の像側に配置される第２の偏光子と、前記第２の偏光子と前記シアリング干渉計との間に配置される落射照明用の光学部品とを有することを特徴とする。

第２の発明の微分干渉顕微鏡装置は、第１の発明の微分干渉顕微鏡装置において、前記落射照明用の光学部品は、落射蛍光用光源の照明光を導く落射蛍光照明用のフィルタカセットであることを特徴とする。

第３の発明の微分干渉顕微鏡装置は、第１または第２の発明の微分干渉顕微鏡装置において、前記スリット状開口部が、スリットの長手方向に直角方向に位置調整可能とされていることを特徴とする。

第４の発明の微分干渉顕微鏡装置は、第１ないし第３のいずれか１の発明の微分干渉顕微鏡装置において、前記スリット状開口部が、第２のシアリング干渉計と交換可能に配置されていることを特徴とする。

本発明の微分干渉顕微鏡装置では、コンデンサレンズ側にスリットを設けた場合にも対物レンズの像側から落射照明を行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の微分干渉顕微鏡装置の一実施形態を示している。

この微分干渉顕微鏡装置は、顕微鏡本体１１、透過照明部１３、落射蛍光照明部１５を有している。この微分干渉顕微鏡装置では、透過照明部１３の照明による微分干渉観察と落射蛍光照明部１５の照明による蛍光観察との同時観察が可能とされ、微分干渉観察像を背景とした蛍光観察が可能とされている。

顕微鏡本体１１の本体部１７の上方には、試料Ｓを載置するステージ１９が配置されている。ステージ１９の下方には、複数の対物レンズ２１が配置されている。複数の対物レンズ２１は、レボルバ２３により回転可能に支持されている。レボルバ２３を回転することにより対物レンズ２１を切り換えることができる。本体部１７には、レボルバ２３を介して対物レンズ２１を上下動する上下ハンドル２５が配置されている。上下ハンドル２５の操作によりピント合わせを行うことができる。本体部１７から上方に突出して双眼部２７が配置されている。双眼部２７を両目で覗くことで肉眼観察を行うことができる。顕微鏡本体１１には、テレビカメラが取り付けられるポートが設けられている。対物レンズ２１の直下には、後述するシアリング干渉計が配置されている。

透過照明部１３は、ステージ１９の上方に配置されている。透過照明部１３は、支持部材２９を介して顕微鏡本体１１に固定されている。透過照明部１３には、ランプハウス３１、透過光シャッタ部３３、第１の偏光子３５、ターレット３７、コンデンサレンズ３９が配置されている。光学系の詳細については後述する図２に示す。

ランプハウス３１内には、ハロゲンランプ、水銀ランプ等の光源(図２に示す)が配置されている。透過光シャッタ部３３は、シャッタ(不図示)を閉じることにより光源の光を一時的に遮断する。第１の偏光子３５(ポラライザ)は、上下動ハンドル４１により上下動される支持部材４３に支持されている。第１の偏光子３５は、光源からの光を単一の振動面を持つ偏光へと変換する。第１の偏光子３５は、光軸に直角な面において回転可能とされている。これにより、後述する第２の偏光子との方位調整ができる。詳細は後述する。

コンデンサレンズ３９は、ターレット３７を介して支持部材４３に支持されている。コンデンサレンズ３９は、透過照明部１３の光源からの光を試料Ｓに照射する。ターレット３７には、スリット状開口部が形成されるスリット状開口絞り６１(図２に示す)、シアリング干渉計６２等の光学素子が挿入可能とされている。

落射蛍光照明部１５は、ステージ１９の下側側方に配置されている。落射蛍光照明部１５は、ランプハウス４５、落射光シャッタ部４７を備えている。光学系の詳細については後述する図２に示す。ランプハウス４５内には、水銀ランプ、キセノンランプ等の光源(図２に示す)が配置されている。落射光シャッタ部４７は、シャッタ(不図示)を閉じることにより光源の光を一時的に遮断する。顕微鏡本体１１の落射蛍光照明部１５の下には、第２の偏光子(アナライザ)４９が配置されている。詳細は後述する。

図２は、図１に示した微分干渉顕微鏡装置の光学系の詳細を示している。

透過照明部１３には、光源５１、コレクタレンズ５２、シャッタ５３、リレーレンズ５４、フィルタ５５、リレーレンズ５６、視野絞り５７、ミラー５８、フィールドレンズ５９、第１の偏光子３５、スリット状開口絞り６１、コンデンサレンズ３９が、光源５１側から順に配置されている。コレクタレンズ５２は光源５１からの光を集光する。フィルタ５５には、光量を制限するＮＤフィルタ、色温度を制御するＮＣＢフィルタ、波長を制限する干渉フィルタ等のフィルタが使用される。これ等のフィルタは、必要に応じて変更可能とされている。視野絞り５７は、試料Ｓの照明範囲を制限する。スリット状開口絞り６１の光源５１側に第１の偏光子３５が配置されている。また、コンデンサレンズ３９の瞳位置にスリット状開口絞り６１が配置されている。ターレット３７によりスリット状開口絞り６１は、シアリング干渉計６２と交換可能に構成されている。

そして、試料Ｓの下方に対物レンズ２１が配置され、対物レンズ２１の直下にシアリング干渉計６３が配置されている。シアリング干渉計６３には、ジャマン・レベデッフ式干渉計、スミス式またはノマルスキー式のウォラストンプリズム等が使用される。

落射蛍光照明部１５には、光源６５、コレクタレンズ６６、シャッタ６７、リレーレンズ６８、開口絞り６９、リレーレンズ７０、視野絞り７１、フィールドレンズ７２、蛍光用フィルタカセット７５が、光源６５側から順に配置されている。

蛍光用フィルタカセット７５は、励起フィルタ７６、ダイクロイックミラー７７、バリアフィルタ７８を有している。励起フィルタ７６は、光源６５の光から試料Ｓの照明に利用する波長を選択する。ダイクロイックミラー７７は、励起フィルタ７６で選択された波長の光を試料Ｓの方向に反射する。ダイクロイックミラー７７は、試料Ｓ中の蛍光物質が発した蛍光を像側に透過する性質を有している。バリアフィルタ７８は、蛍光の波長の光のみを双眼部２７に導く。

蛍光用フィルタカセット７５のダイクロイックミラー７７の像側には、第２の偏光子４９、第２の対物レンズ８０、ビームスプリッタ８１、リレーレンズ８２、ミラー８３、第２のリレーレンズ８４、ミラー８５、接眼レンズ８６が配置されている。

第２の偏光子４９は、バリアフィルタ７８からの光を偏光する。詳細は後述する。第２の対物レンズ８０は対物レンズ２１からの光を結像する。第２の対物レンズ８０からの光は、ビームスプリッタ８１で反射され、リレーレンズ８２、ミラー８３、第２のリレーレンズ８４、ミラー８５、接眼レンズ８６を介して肉眼Ｉに導かれ肉眼観察が行われる。一方、テレビカメラによる撮像は、第２の対物レンズ８０による直接像の位置に配置される撮像部８７により行われる。

上述した微分干渉顕微鏡装置では、透過照明部１３からの照明光を試料Ｓに照射して透過させ、同時に落射蛍光照明部からの照明光を試料Ｓに照射して反射させることにより、透過照明部１３からの照明光による微分干渉観察と落射蛍光照明部１５からの照明光による蛍光観察を同時に行うことができる。そして、これにより微分干渉観察像を背景とした蛍光観察を容易に行うことができる。

図３は、上述した微分干渉顕微鏡装置における微分干渉用の光学系を拡大して示している。微分干渉用の光学系により観察画像にコントラストを形成することができる。

図３に示すように、透過照明部１３の光源５１に近い位置から順に、第１の偏光子３５、スリット状開口絞り６１、コンデンサレンズ３９、試料Ｓ、対物レンズ２１、シアリング干渉計６３、落射蛍光照明用のフィルタカセット７５、第２の偏光子４９が配置されている。第１の偏光子３５は、試料Ｓより光源６５側に配置されており、コンデンサレンズ３９の焦点面(瞳位置)より光源６５側に例えば１０ｍｍ以上離れた結像に関係ない位置に配置するのが望ましい。

図３の右側には、第１の偏光子３５、スリット状開口絞り６１、シアリング干渉計６３、第２の偏光子４９の光軸方向から見た図が示されている。スリット状開口絞り６１のスリット状開口部６１ａの長手方向と、シアリング干渉計６３の干渉縞Ｋとが平行になっている。スリット状開口部６１ａは、干渉縞Ｋの０次光の位置と一致していることが望ましい。スリット状開口絞り６１のスリット状開口部６１ａの長手方向に対して第１の偏光子３５が４５度の角度で位置されている。また、第２の偏光子４９が第１の偏光子３５に対して直角に位置されている。

この微分干渉用の光学系では、シアリング干渉計６３が紙面の左右方向に移動可能に配置されている。シアリング干渉計６３の位置を調整することで、観察画像のコントラストを調整することができる。また、スリット状開口絞り６１が紙面の左右方向、すなわち、スリット状開口部６１ａの長手方向に直角方向に移動可能に配置されている。スリット状開口絞り６１の位置を調整することで、観察画像のコントラストを調整することができる。

また、スリット状開口絞り６１が図示しない第２のシアリング干渉計と交換可能に配置されている。スリット状開口絞り６１を第２のシアリング干渉計に交換することで、より鮮明な観察を行うことができる。なお、シアリング干渉計は、高価なため必ずしも備品として購入する必要はない。

上述した微分干渉顕微鏡装置では、透過照明部１３のコンデンサレンズ３９側に第１の偏光子３５を配置し、対物レンズ２１の像側に配置されるシアリング干渉計６３の像側に第２の偏光子４９を配置し、第２の偏光子４９とシアリング干渉計６３との間に落射蛍光照明用のフィルタカセット７５を配置したので、落射蛍光照明用の照明光が、第１の偏光子３５および第２の偏光子４９により阻まれることがなくなり、対物レンズ２１の像側から落射蛍光照明を行うことができる。従って、透過照明による微分干渉観察と落射蛍光照明による蛍光観察との同時観察が可能になり、微分干渉観察像を背景とした蛍光観察が可能となる。そして、コンデンサレンズ３９側にスリット状開口絞り６１を設けたので、通常、２個使用される高価なシアリング干渉計を１個にすることが可能になり、装置を安価にすることができる。

また、第１の偏光子３５および第２の偏光子４９の厚さを光学性能を充分に確保できる厚さにすることができる。すなわち、従来、対物レンズ２１の近傍のシアリング干渉計６３の前後の狭い空間に第１の偏光子３５および第２の偏光子４９を配置していたので、第１の偏光子３５および第２の偏光子４９の厚さが制限されていた。しかしながら、この制限がなくなり、第１の偏光子３５および第２の偏光子４９の厚さを、平面精度を充分に確保できる厚さにすることが可能になる。従って、必要な光学性能を確保することが容易に可能になる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。

(１)上述した実施形態では、第２の偏光子４９とシアリング干渉計６３との間に落射蛍光照明用のフィルタカセット７５を配置した例について説明したが、例えば、レーザ光源からの光を対物レンズ２１側に導く光学部品等を配置しても良い。

(２)上述した実施形態において、透過照明部１３のシャッタ５３と落射蛍光照明部１５のシャッタ６７を切り換えることで、微分干渉観察と蛍光観察との同時観察、微分干渉観察または蛍光観察を行うことができる。そして、第２の偏光子４９を観察光路から外れるように構成し、蛍光観察時に観察光路から外すことにより、より明るい蛍光画像を得ることができる。

(３)上述した実施形態において、第１の偏光子３５、コンデンサレンズ３９、スリット状開口絞り６１、シアリング干渉計６３、第２の偏光子４９を同期して同時駆動可能に構成することにより、コントラストを強調する方向を試料Ｓの特徴にあわせて自由に変えることが可能になる。

(４)上述した実施形態において、第１の偏光子３５とスリット状開口絞り６１との間、あるいは、シアリング干渉計６３と第２の偏光子４９との間に１／４波長板を配置し、これを移動することによりコントラストの調整を行うようにしても良い。

本発明の微分干渉顕微鏡装置の一実施形態を示す外観図である。図１の微分干渉顕微鏡装置の光学系を示す説明図である。図２の光学系のうち微分干渉用の光学系を拡大して示す説明図である。

符号の説明

１３…透過照明部、１５…落射蛍光照明部、２１…対物レンズ、３５…第１の偏光子、３９…コンデンサレンズ、４９…第２の偏光子、５１…光源、６１…スリット状開口絞り、６１ａ…スリット状開口部、６３…シアリング干渉計、７５…フィルタカセット、Ｓ…試料。

Claims

透過照明用の光源からの光を試料に照射するコンデンサレンズと、
前記光源と試料との間に配置される第１の偏光子と、
前記コンデンサレンズの瞳位置に配置されるスリット状開口部と、
対物レンズの像側に配置されるシアリング干渉計と、
前記シアリング干渉計の像側に配置される第２の偏光子と、
前記第２の偏光子と前記シアリング干渉計との間に配置される落射照明用の光学部品と、
を有することを特徴とする微分干渉顕微鏡装置。
請求項１記載の微分干渉顕微鏡装置において、
前記落射照明用の光学部品は、落射蛍光用光源の照明光を導く落射蛍光照明用のフィルタカセットであることを特徴とする微分干渉顕微鏡装置。
請求項１または請求項２記載の微分干渉顕微鏡装置において、
前記スリット状開口部が、スリットの長手方向に直角方向に位置調整可能とされていることを特徴とする微分干渉顕微鏡装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の微分干渉顕微鏡装置において、
前記スリット状開口部が、第２のシアリング干渉計と交換可能に配置されていることを特徴とする微分干渉顕微鏡装置。