JP2014002219A - 照明ユニットおよび倒立顕微鏡 - Google Patents

照明ユニットおよび倒立顕微鏡 Download PDF

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Abstract

【課題】コンデンサレンズの心出し調整を行った後に生じうる照明性能の劣化を防止することができる照明ユニットおよび倒立顕微鏡を提供する。
【解決手段】観察対象の試料の像を結像する顕微鏡の一部をなし、前記試料を載置するステージの上方に配置されて前記試料に透過照明光を照射する照明ユニットは、透過照明光を発生する光源を有する光源ユニットと、光源ユニットが出射した前記透過照明光を集光して前記試料へ照射するコンデンサレンズを有し、光源ユニットに連結されるコンデンサユニットと、を備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、観察対象である試料の像を結像する顕微鏡に対して透過照明を行う照明ユニットおよび該照明ユニットを備えた倒立顕微鏡に関する。
従来、ステージ上に載置した試料をステージの下側から観察する倒立顕微鏡として、透過照明用の光源をステージの上方に配置するとともに、光源とステージとの間の光源の光路上にコンデンサレンズを配置した構成を有するものが知られている(例えば、特許文献1を参照)。この倒立顕微鏡は、光源およびコンデンサレンズが固定されているため、様々な厚さの試料に対応させることが難しい上、システムの拡張性を高めることが困難であった。加えて、試料の交換やマニピュレータのセッティングを行う際にコンデンサレンズが障害となって作業効率が落ちてしまうという問題もあった。
このような問題を解決するための技術として、コンデンサレンズを着脱自在に保持するとともに、そのコンデンサレンズを透過照明光の光路から外れる方向に回動可能に保持するコンデンサホルダを備えた倒立顕微鏡も知られている(例えば、特許文献2を参照)。
特開2004−109919号公報 特公平6−17939号公報
しかしながら、上記特許文献2に記載の従来技術では、コンデンサレンズの心出し調整を行う際に、光源および視野絞りとは独立にコンデンサレンズを移動させるため、コンデンサレンズの心が光源および視野絞りの心からずれてしまい、照明性能が劣化してしまうおそれがあった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コンデンサレンズの心出し調整を行った後に生じうる照明性能の劣化を防止することができる照明ユニットおよび倒立顕微鏡を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る照明ユニットは、観察対象の試料の像を結像する顕微鏡の一部をなし、前記試料を載置するステージの上方に配置されて前記試料に透過照明光を照射する照明ユニットであって、前記透過照明光を発生する光源を有する光源ユニットと、前記光源ユニットが出射した前記透過照明光を集光して前記試料へ照射するコンデンサレンズを有し、前記光源ユニットに着脱可能に連結されるコンデンサユニットと、を備えたことを特徴とする。
本発明に係る照明ユニットは、上記発明において、前記コンデンサユニットは、前記コンデンサレンズよりも前記光源ユニットとの連結位置の近くに配置される視野絞りを有することを特徴とする。
本発明に係る照明ユニットは、上記発明において、前記光源ユニットは、前記光源よりも前記コンデンサユニットとの連結位置の近くに配置される視野絞りを有することを特徴とする。
本発明に係る照明ユニットは、上記発明において、前記光源ユニットと前記コンデンサユニットとの間に介在して前記光源ユニットおよび前記コンデンサユニットにそれぞれ着脱可能に連結され、視野絞りを有する視野絞りユニットをさらに備えたことを特徴とする。
本発明に係る照明ユニットは、上記発明において、前記光源は、LEDであることを特徴とする。
本発明に係る倒立顕微鏡は、上記いずれかに記載の照明ユニットと、前記照明ユニットを着脱可能に保持するとともに前記試料に対して上下に移動可能なユニットホルダと、を備えたことを特徴とする。
本発明に係る倒立顕微鏡は、上記発明において、前記ユニットホルダは、前記光源ユニットを着脱可能に保持することを特徴とする。
本発明に係る倒立顕微鏡は、上記発明において、前記ユニットホルダは、前記コンデンサユニットを着脱可能に保持することを特徴とする。
本発明に係る倒立顕微鏡は、上記発明に記載の照明ユニットと、前記試料に対して上下に移動可能であり、前記視野絞りユニットを着脱可能に保持するユニットホルダと、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、透過照明光を発生する光源を有する光源ユニットと、光源ユニットが出射した透過照明光を集光して試料へ照射するコンデンサレンズを有し、光源ユニットに着脱可能に連結されるコンデンサユニットと、を備えているため、光源ユニットおよびコンデンサユニットを一体的に焦準および心出し調整可能である。したがって、コンデンサレンズの心出し調整を行った後に生じうる照明性能の劣化を防止することができる。
図1は、本発明の実施の形態1に係る倒立顕微鏡の全体構成を模式的に示す図である。 図2は、本発明の実施の形態1に係る照明ユニットの構成を模式的に示す図である。 図3は、本発明の実施の形態1に係る照明ユニットおよびユニットホルダの構成ならびに照明ユニットのユニットホルダへの組み付けの概要を示す図である。 図4は、本発明の実施の形態1に係る倒立顕微鏡が備えるユニットホルダの構成を示す上面図である。 図5は、本発明の実施の形態2に係る照明ユニットの構成および照明ユニットのユニットホルダへの組み付けの概要を示す図である。 図6は、本発明の実施の形態3に係る照明ユニットの構成および照明ユニットのユニットホルダへの組み付けの概要を示す図である。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)を説明する。なお、以下の説明で参照する図面は模式的なものであって、同じ物体を異なる図面で示す場合には、寸法や縮尺等が異なる場合もある。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る倒立顕微鏡の全体構成を模式的に示す図である。同図に示す倒立顕微鏡1は、土台をなす本体部2と、本体部2の上面に取り付けられて試料Spを載置するステージ3と、本体部2の上方に位置し、ステージ3に載置された試料Spに対して透過照明を照射する透過照明部4と、を備える。試料Spは、ディッシュ、スライドガラスまたはビーカなどによって保持されている。
本体部2は、ステージ3および透過照明部4を支持する筐体部5と、筐体部5の側面のうち、倒立顕微鏡1のユーザと対向する側面である前面側(図1の左側面側)に設けられる鏡筒部6とを有する。
筐体部5は、対物レンズ7を交換可能に保持する保持台8と、保持台8を上下動させることによって対物レンズ7の焦点位置を試料Spに合わせる焦準操作を手動または電動で行う焦準操作部9と、試料Spを通過する光軸を有する対物レンズ7を介して入射してくる試料Spの観察光を結像する結像レンズ10と、結像レンズ10が結像した観察光を反射するミラー11と、ミラー11が反射した観察光をリレーするリレーレンズ12と、を有する。
鏡筒部6は、リレーレンズ12を通過した光の光路を変更するプリズム13と、プリズム13によって光路が変更された光を集光する接眼レンズ14と、を有する。
次に、透過照明部4の構成を説明する。透過照明部4は、本体部2に取り付けられて上方へ延びる透過照明支柱15と、透過照明光を発生して試料Spに結像する照明ユニット16と、透過照明支柱15に設けられ、照明ユニット16を着脱可能に保持するユニットホルダ17と、ユニットホルダ17を上下に移動させる移動部18と、移動部18を操作する操作部19と、を有する。移動部18は、例えばラック&ピニオンからなる。この場合のピニオンの軸は、操作部19の回転軸と一致する。
図2は、照明ユニット16の構成を示す図である。図3は、照明ユニット16およびユニットホルダ17の構成ならびに照明ユニット16のユニットホルダ17への組み付けの概要を示す図である。図4は、ユニットホルダ17の構成を示す上面図である。なお、図3に示すユニットホルダ17は、図4のA−A線断面図に相当する。以下、図2〜図4を参照して、照明ユニット16およびユニットホルダ17の構成を説明する。
まず、照明ユニット16の構成を説明する。照明ユニット16は、透過照明光を発生して出射する光源ユニット20と、光源ユニット20と着脱可能に連結し、光源ユニット20から出射された透過照明光を集光して試料Spに結像させるコンデンサユニット21と、を有する。光源ユニット20とコンデンサユニット21は、図示しない固定用ビスによって固定されている。
光源ユニット20の下端部には、図3に示すように、コンデンサユニット21に嵌合される凸部201が形成されている。光源22は、例えばLED(Light Emitting Diode)である。
コンデンサユニット21は、光源ユニット20から出射された透過照明光の光量を調節可能な視野絞り24と、視野絞り24の径を変化させる視野絞り操作部25と、視野絞り24の下方に設けられ、複数の光学素子を切替可能に保持する光学素子ターレット26と、光学素子ターレット26を通過した透過照明光を集光し、試料Spを含む領域に対して均一に照射するコンデンサレンズ27と、を有する。光学素子ターレット26は、透過照明光の光路を通過する光学素子がコンデンサレンズ27の瞳と共役な位置に来るように位置決めされている。
コンデンサユニット21の上端部には、光源ユニット20の凸部201を嵌合して保持する凹部211が形成されている。また、コンデンサユニット21の視野絞り24の下方の側面には、ユニットホルダ17と嵌合可能な形状をなすオスアリ溝212が形成されている。
光源ユニット20とコンデンサユニット21は、凸部201と凹部211とを嵌合させ、光源ユニット20とコンデンサユニット21の所定の当て付け面同士を当接させることによって照明ユニット16の光軸方向の位置決めがなされる。
次に、ユニットホルダ17の構成を説明する。ユニットホルダ17は、移動部18に連結するホルダ本体部28と、ホルダ本体部28に固定され、U字状をなし、コンデンサユニット21のオスアリ溝212と嵌合可能なメスアリ溝291がU字の内周部分に形成されたU字状部材29と、ホルダ本体部28に取り付けられてU字状部材29を透過照明支柱15から遠ざかる方向へ付勢する板ばね30と、ホルダ本体部28に螺合され、板ばね30の付勢力に抗してU字状部材29を押圧し、U字状部材29のホルダ本体部28に対する位置を調節して心出しを行うために設けられる一対の心出しビス31と、ホルダ本体部28に螺合され、U字状部材29に嵌合されたユニットホルダ17を固定するサイドセットビス32と、を有する。
ホルダ本体部28は、移動部18と連結する基端部281と、基端部281の先端からU字状に広がってU字状部材29を保持する保持部282とを有する。保持部282には、板ばね30の両端をそれぞれ掛止するための棒状部材が設けられている(図示せず)。
板ばね30は、U字状部材29におけるU字の下端部の外周側に当接してU字状部材29を付勢する。また、一対の心出しビス31は、U字状部材29におけるU字の上端部の外周側に当接するように保持部282に螺合される。このように、U字状部材29は、板ばね30と一対の心出しビス31によって3箇所で支持されている。
以上の構成を有する照明ユニット16を組み立てる際には、まずコンデンサユニット21のオスアリ溝212をユニットホルダ17のメスアリ溝291に嵌合させて装着し、サイドセットビス32をホルダ本体部28に螺合することによってコンデンサユニット21をユニットホルダ17に固定する。その後、コンデンサユニット21の凹部211に光源ユニット20の凸部201を嵌合させた後、固定用ビスを用いて光源ユニット20をコンデンサユニット21へ連結固定する。
次に、倒立顕微鏡1におけるコンデンサユニット21の心出しについて説明する。まず、コンデンサユニット21をユニットホルダ17に取り付ける。その後、光学素子ターレット26を回して光学素子が透過照明光の光路上にない状態にする。続いて、視野絞り操作部25を操作して視野絞り24の径を適度に小さくした後、操作部19を回転操作してユニットホルダ17を移動させる。ピントが視野絞り24の位置に合うように照明ユニット16の高さを調整した後、視野絞り操作部25を操作し、視野絞り24の像が視野に入る程度に絞り込み調整を行う。その後、心出しビス31を操作して、視野絞り24の像を視野の中心に移動する。そして、視野絞り24を徐々に開いていき、その像が視野に外接する状態にする。
倒立顕微鏡1では、光源22、視野絞り24およびコンデンサレンズ27が予め位置決めされて一体化されているため、光源ユニット20およびコンデンサユニット21を一括して心調整することができる。したがって、光源22、視野絞り24およびコンデンサレンズ27の間で心ずれが起こらない。
以上説明した本発明の実施の形態1によれば、透過照明光を発生する光源を有する光源ユニットと、透過照明光の光量を調節可能な視野絞りおよび光源ユニットが出射した透過照明光を集光して試料へ照射するコンデンサレンズを有し、光源ユニットに着脱可能に連結されるコンデンサユニットと、を備えているため、予め位置決めされた光源ユニット、視野絞りおよびコンデンサの位置関係を動かすことなく、光源ユニット、視野絞りおよびコンデンサユニットを一体的に焦準および心出し調整可能である。したがって、コンデンサレンズの心出し調整を行った後に生じうる照明性能の劣化を防止することができる。
また、本実施の形態1によれば、コンデンサに備えられた視野絞り、開口絞り、レンズなどの光学系に適した光学設計の光源ユニットが複数ある場合には、光源ユニット毎に視野絞りを設ける必要がなく、倒立顕微鏡のシステムを安価に提供可能である。
また、本実施の形態1によれば、コンデンサユニットが視野絞りを有しているため、光源ユニットごとに視野絞りを用意する必要がない。
また、本実施の形態1によれば、光源がLEDであるため、光源ユニットを小型化することが可能となる。
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2に係る照明ユニットおよびユニットホルダの構成ならびに照明ユニットのユニットホルダへの組み付けの概要を示す図である。同図に示す照明ユニット41は、光源ユニット42と、コンデンサユニット43とを備える。照明ユニット41は、上述した倒立顕微鏡1が備えるユニットホルダ17に着脱可能に取り付けられる。したがって、本実施の形態2に係る倒立顕微鏡は、倒立顕微鏡1における照明ユニット16を照明ユニット41に替えたものに他ならない。
光源ユニット42は、光源22と、コレクタレンズ23と、視野絞り24と、視野絞り操作部25とを有する。光源ユニット42の下端部には、コンデンサユニット43に嵌合される凸部421が形成されている。また、凸部421の上方には、ユニットホルダ17が有するU字状部材29のメスアリ溝291と嵌合可能な形状をなすオスアリ溝422が形成されている。
コンデンサユニット43は、光学素子ターレット26と、コンデンサレンズ27とを有する。コンデンサユニット43の上端部には、光源ユニット42の凸部421を嵌合して保持する凹部431が形成されている。
光源ユニット42とコンデンサユニット43は、凸部421と凹部431とを嵌合させ、光源ユニット42とコンデンサユニット43の所定の当て付け面同士を当接させることによって照明ユニット41の光軸方向の位置決めがなされる。光源ユニット42とコンデンサユニット43は、位置決めされた後、図示しない固定用ビスによって互いに固定される。
以上の構成を有する照明ユニット41を組み立てる際には、まず光源ユニット42のオスアリ溝422をユニットホルダ17のメスアリ溝291に嵌合させて装着し、サイドセットビス32をホルダ本体部28に螺合することによって光源ユニット42をユニットホルダ17に固定する。その後、コンデンサユニット43の凹部431を光源ユニット42の凸部421と嵌合させた後、固定用ビスを用いてコンデンサユニット43を光源ユニット42へ連結固定する。
以上説明した本発明の実施の形態2によれば、透過照明光を発生する光源および透過照明光の光量を調節可能な視野絞りを有する光源ユニットと、光源ユニットが出射した透過照明光を集光して試料へ照射するコンデンサレンズを有し、光源ユニットに着脱可能に連結されるコンデンサユニットと、を備えているため、予め位置決めされた光源ユニット、視野絞りおよびコンデンサの位置関係を動かすことなく、光源ユニット、視野絞りおよびコンデンサユニットを一体的に焦準および心出し調整可能である。したがって、コンデンサレンズの心出し調整を行った後に生じうる照明性能の劣化を防止することができる。
また、本実施の形態2によれば、光源ユニットが視野絞りを有しているため、コンデンサユニットごとに視野絞りを用意する必要がない。
また、本実施の形態2によれば、光源ユニットに適合するように光学設計されたコンデンサユニットが複数ある場合には、コンデンサユニットごとに視野絞りを設ける必要がない。この結果、倒立顕微鏡のシステムを安価に提供することが可能である。
(実施の形態3)
図6は、本発明の実施の形態3に係る照明ユニットおよびユニットホルダの構成ならびに照明ユニットのユニットホルダへの組み付けの概要を示す図である。同図に示す照明ユニット51は、光源ユニット52と、視野絞りユニット53と、コンデンサユニット54とを備える。照明ユニット51は、上述した倒立顕微鏡1が備えるユニットホルダ17に着脱可能に取り付けられる。したがって、本実施の形態3に係る倒立顕微鏡は、倒立顕微鏡1における照明ユニット16を照明ユニット51に替えたものに他ならない。
光源ユニット52は、光源22と、コレクタレンズ23とを有する。光源ユニット52の下端部には、視野絞りユニット53に嵌合される凸部521が形成されている。
視野絞りユニット53は、視野絞り24と、視野絞り操作部25とを有する。視野絞りユニット53の上端部には、光源ユニット52の凸部521を嵌合して保持する凹部531が形成されている。また、視野絞りユニット53の下端部には、コンデンサユニット54に嵌合される凸部532が形成されている。凸部532の上方には、ユニットホルダ17が有するU字状部材29のメスアリ溝291と嵌合可能な形状をなすオスアリ溝533が形成されている。
コンデンサユニット54は、光学素子ターレット26と、コンデンサレンズ27とを有する。コンデンサユニット54の上端部には、視野絞りユニット53の凸部532を嵌合して保持する凹部541が形成されている。
光源ユニット52と視野絞りユニット53は、凸部521と凹部531とを嵌合させ、光源ユニット52と視野絞りユニット53の所定の当て付け面同士を当接させることによって照明ユニット51の光軸方向の位置決めがなされる。同様に、視野絞りユニット53とコンデンサユニット54は、凸部532と凹部541とを嵌合させ、視野絞りユニット53とコンデンサユニット54の所定の当て付け面同士を当接させることによって照明ユニット51の光軸方向の位置決めがなされる。光源ユニット52と視野絞りユニット53、および視野絞りユニット53とコンデンサユニット54は、位置決めされた後、図示しない固定用ビスによってそれぞれ固定される。
以上の構成を有する照明ユニット51を組み立てる際には、まず視野絞りユニット53のオスアリ溝533をU字状部材29のメスアリ溝291に嵌合させて装着し、サイドセットビス32をホルダ本体部28に螺合することによって固定する。その後、視野絞りユニット53の凹部531に光源ユニット52の凸部521を嵌合させて装着し、固定用ビスを用いて光源ユニット52を視野絞りユニット53に連結固定する。また、視野絞りユニット53の凸部532にコンデンサユニット54の凹部541を嵌合させて装着し、固定用ビスを用いてコンデンサユニット54を視野絞りユニット53へ連結固定する。光源ユニット52とコンデンサユニット54の視野絞りユニット53への連結順は任意である。
以上説明した本発明の実施の形態3によれば、透過照明光を発生する光源を有する光源ユニットと、光源ユニットが出射した透過照明光を集光して試料へ照射するコンデンサレンズを有するコンデンサユニットと、透過照明光の光量を調節可能な視野絞りを有し、光源ユニットおよびコンデンサユニットの間に位置し、両ユニットと着脱可能に連結される視野絞りユニットと、を備えているため、予め位置決めされた光源ユニット、視野絞りおよびコンデンサの位置関係を動かすことなく、光源ユニット、視野絞りおよびコンデンサユニットを一体的に焦準および心出し調整可能である。したがって、コンデンサレンズの心出し調整を行った後に生じうる照明性能の劣化を防止することができる。
また、本実施の形態3によれば、視野絞りが光源やコンデンサと独立したユニットに設けられているため、様々な種類の光源ユニットやコンデンサユニットと組み合わせて使用することができ、システムの拡張性を一段と向上させることができる。
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態1〜3によってのみ限定されるべきものではない。
例えば、本発明において、光源、視野絞り、およびコンデンサレンズを一体化した照明ユニットを構成することも可能である。
また、本発明においてオスアリ溝の位置は絞りの上でも下でもよい。
また、本発明において、オスアリ溝をユニットホルダ側に形成し、メスアリ溝をユニット側に形成してもよい。
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更等を行うことが可能である。
1 倒立顕微鏡
2 本体部
3 ステージ
4 透過照明部
5 筐体部
6 鏡筒部
7 対物レンズ
8 保持台
9 焦準操作部
10 結像レンズ
11 ミラー
12 リレーレンズ
13 プリズム
14 接眼レンズ
15 透過照明支柱
16、41、51 照明ユニット
17 ユニットホルダ
18 移動部
19 操作部
20、42、52 光源ユニット
21、54 コンデンサユニット
22 光源
23 コレクタレンズ
24 視野絞り
25 視野絞り操作部
26 光学素子ターレット
27 コンデンサレンズ
28 ホルダ本体部
29 U字状部材
30 板ばね
31 心出しビス
32 サイドセットビス
53 視野絞りユニット
201、421、521、532 凸部
211、431、531、541 凹部
212、422、533 オスアリ溝
281 基端部
282 保持部
291 メスアリ溝

Claims (9)

  1. 観察対象の試料の像を結像する顕微鏡の一部をなし、前記試料を載置するステージの上方に配置されて前記試料に透過照明光を照射する照明ユニットであって、
    前記透過照明光を発生する光源を有する光源ユニットと、
    前記光源ユニットが出射した前記透過照明光を集光して前記試料へ照射するコンデンサレンズを有し、前記光源ユニットに着脱可能に連結されるコンデンサユニットと、
    を備えたことを特徴とする照明ユニット。
  2. 前記コンデンサユニットは、
    前記コンデンサレンズよりも前記光源ユニットとの連結位置の近くに配置される視野絞りを有することを特徴とする請求項1に記載の照明ユニット。
  3. 前記光源ユニットは、
    前記光源よりも前記コンデンサユニットとの連結位置の近くに配置される視野絞りを有することを特徴とする請求項1に記載の照明ユニット。
  4. 前記光源ユニットと前記コンデンサユニットとの間に介在して前記光源ユニットおよび前記コンデンサユニットにそれぞれ着脱可能に連結され、視野絞りを有する視野絞りユニットをさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の照明ユニット。
  5. 前記光源は、LEDであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の照明ユニット。
  6. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の照明ユニットと、
    前記照明ユニットを着脱可能に保持するとともに前記試料に対して上下に移動可能なユニットホルダと、
    を備えたことを特徴とする倒立顕微鏡。
  7. 前記ユニットホルダは、
    前記光源ユニットを着脱可能に保持することを特徴とする請求項6に記載の倒立顕微鏡。
  8. 前記ユニットホルダは、
    前記コンデンサユニットを着脱可能に保持することを特徴とする請求項6に記載の倒立顕微鏡。
  9. 請求項4に記載の照明ユニットと、
    前記試料に対して上下に移動可能であり、前記視野絞りユニットを着脱可能に保持するユニットホルダと、
    を備えたことを特徴とする倒立顕微鏡。
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