JP2014209088A - 顕微鏡用放射照度測定器、及び、それを備えた顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】標本面における放射照度を精度良く測定するための顕微鏡用放射照度測定器を提供することを課題とする。
【解決手段】顕微鏡１の対物レンズ７から出射した光の放射照度を測定するための放射照度測定器１０は、対物レンズ７から出射した光が進む順に、対物レンズ７側に略平面を向けた正のパワーを有する単レンズを含むレンズ部２０と、略平面における光の放射照度を測定するために光を検出する光検出器３０と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡用放射照度測定器、及び、それを備えた顕微鏡に関する。

GFP(Green Fluorescent Protein）やYFP(Yellow Fluorescent Protein)などの蛍光蛋白質の実用化による観察対象の広がりもあり、蛍光顕微鏡は、現在、生物研究市場において幅広く用いられるに至っている。

ところで、実験結果を論文等で発表する際には、他の研究者が実験を再現できるように、実験結果とともに実験条件を開示するのが通常である。しかしながら、蛍光顕微鏡による実験における励起光の放射照度については、蛍光観察における重要な実験条件の一つであるにも関わらず、開示されることは稀である。

これは、現時点において、放射照度を測定するための手段が研究者に十分に提供されておらず、その結果、放射照度の測定が必ずしも行われていないことが原因であると考えられる。

なお、励起光の強度を測定する技術は、例えば、特許文献１、特許文献２に開示されている。特許文献１には、顕微鏡のステージに固定された受光部を備えた顕微鏡照明強度測定装置が開示されている。また、特許文献２には、対物レンズの代わりにレボルバに装着される光強度測定ユニットが開示されている。

特開２００５−３５２１４６号公報 特開２０１２−１１３１８８号公報

蛍光顕微鏡による実験を再現するためには、標本面に照射された全量の光量ではなく、標本面に照射された単面積あたりの光量が重要である。しかしながら、特許文献１に開示される顕微鏡照明強度測定装置は、単面積あたりの放射束（Radiant Flux）である放射照度（Irradiance）を測定する装置ではない。このため、放射照度を正確に測定することは困難である。また、特許文献２に開示される光強度測定ユニットは、対物レンズを通過した光を測定対象としていない。このため、測定結果から標本面における正確な放射照度を正確に算出するためには、光強度測定ユニットの透過率データに加えて観察で使用する対物レンズの透過率データが別途必要である。対物レンズの透過率データを入手することが必ずしも容易ではないことを考慮すると、このような要求は光強度測定ユニットの利用を制限する要因となり得る。

また、特許文献１に開示される装置と特許文献２に開示される装置では、パワーメータ（特許文献１の受光部、特許文献２の光検出器）の入射角度特性が考慮されていない。パワーメータは、一般に、垂直に入射した光に対する検出効率に比べて、大きな入射角で入射した光に対して低い検出効率を示す。このため、特許文献１及び特許文献２に開示される装置では、蛍光顕微鏡で頻繁に使用される大きな開口数（以降、ＮＡと記す）を有する対物レンズを用いた観察における放射照度を正確に測定することは困難である。さらに、特許文献１に開示される装置の場合には、受光面をオイル等の浸液に浸して使用することができないため、液浸対物レンズを用いた環境には対応できない。
以上のような実情を踏まえ、本発明は、標本面における放射照度を精度良く測定するための顕微鏡用放射照度測定器を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、顕微鏡の対物レンズから出射した光の放射照度を測定するための顕微鏡用放射照度測定器であって、前記対物レンズから出射した光が進む順に、前記対物レンズ側に略平面を向けた正のパワーを有する単レンズを含む光学系と、前記略平面における前記光の放射照度を測定するために前記光を検出する光検出器と、を含む顕微鏡用放射照度測定器を提供する。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の顕微鏡用放射照度測定器において、前記単レンズは、最も前記対物レンズ側に配置されている顕微鏡用放射照度測定器を提供する。

本発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様に記載の顕微鏡用放射照度測定器において、前記単レンズは、ボールレンズの一部を平面により切断してなる球欠形状を有するレンズである顕微鏡用放射照度測定器を提供する。

本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の顕微鏡用放射照度測定器において、前記単レンズの球欠高さが前記ボールレンズの半径よりも大きい顕微鏡用放射照度測定器を提供する。

本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様のいずれか１つに記載の顕微鏡用放射照度測定器において、前記光学系は、前記対物レンズから出射した光が進む順に、前記対物レンズ側に略平面を向けた正のパワーを有する前記単レンズと、正のパワーを有する第２の単レンズと、を含む顕微鏡用放射照度測定器を提供する。

本発明の第６の態様は、第４の態様または第５の態様に記載の顕微鏡用放射照度測定器において、前記光学系の焦点距離をｆとし、前記光検出器の受光面の短辺の長さをＤとするとき、以下の条件式を満たす顕微鏡用放射照度測定器を提供する。
Ｄ／（２×ｆ） ＞ １．３

本発明の第７の態様は、第１の態様乃至第６の態様のいずれか１つに記載の顕微鏡用放射照度測定器において、前記光学系の焦点距離をｆとし、前記顕微鏡の一次像の大きさをＩＭとするとき、以下の条件式を満たす顕微鏡用放射照度測定器を提供する。
ＩＭ／（２０×ｆ） ＜ ０．３６

本発明の第８の態様は、第１の態様乃至第７の態様のいずれか１つに記載の顕微鏡用放射照度測定器において、さらに、前記単レンズの前記略平面側に、前記対物レンズの光軸に対して前記顕微鏡用放射照度測定器を所定の位置に配置するための指標手段を含む顕微鏡用放射照度測定器を提供する。

本発明の第９の態様は、第１の態様乃至第８の態様のいずれか１つに記載の顕微鏡用放射照度測定器において、前記顕微鏡用放射照度測定器は、倒立顕微鏡のステージ上に配置可能な厚さに構成される顕微鏡用放射照度測定器を提供する。

本発明の第１０の態様は、第１の態様乃至第９の態様のいずれか１つに記載の顕微鏡用放射照度測定器を備える顕微鏡を提供する。

本発明によれば、標本面における放射照度を精度良く測定するための顕微鏡用放射照度測定器を提供することができる。

本発明の一実施例に係る放射照度測定に用いられる装置の構成を示す概略図である。 本発明の実施例１に係る顕微鏡用放射照度測定器に含まれる光学系の断面図である。 本発明の実施例２に係る顕微鏡用放射照度測定器に含まれる光学系の断面図である。 本発明の実施例３に係る顕微鏡用放射照度測定器に含まれる光学系の断面図である。 本発明の実施例４に係る顕微鏡用放射照度測定器に含まれる光学系の断面図である。

各実施例について説明する前に、各実施例に共通する放射照度測定に用いられる装置について説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る放射照度測定に用いられる装置の構成を示す概略図である。図１（ａ）に示す装置１００は、顕微鏡１によって標本面に照射される光の放射照度を測定するための装置であり、顕微鏡１と、顕微鏡１のステージ８に配置された放射照度測定器１０と、パワーメータ本体４０と、コンピュータ６０と、モニタ７０と、入力装置８０とを備えている。なお、ケーブル５１で接続された放射照度測定器１０に含まれるセンサ部３０とパワーメータ本体４０とは、パワーメータ５０を構成している。

顕微鏡１は、ステージ８に設けられた開口に下方から挿入されて先端がステージ８の上面付近に位置するように配置された対物レンズ７を備える倒立顕微鏡であり、蛍光顕微鏡として構成されている。ここでは、放射照度が特に重要な実験条件である蛍光観察に用いられる蛍光顕微鏡を例示したが、放射照度測定器１０を含む装置１００は、蛍光顕微鏡に限られず、任意の顕微鏡によって標本面に照射される光の放射照度を測定することができる。また、倒立顕微鏡の代わりに正立顕微鏡を用いても、同様に放射照度を測定することができる。

顕微鏡１は、図１（ａ）に示すように、光源２と、コレクタレンズ３と、ステージ８の上面（つまり、ステージ８に標本が配置された場合における標本面）と光学的に共役な位置に配置された視野絞り４と、照明レンズ５と、蛍光用フィルタブロック６と、対物レンズ７と、放射照度測定器１０を配置するステージ８と、一次像面ＩＰに標本の一次像を形成する結像レンズ９と、図示しない観察手段を備えている。さらに、ステージ８に配置される放射照度測定器１０を顕微鏡１の一構成要素とみなしても良い。
なお、図示しないが透過照明装置が放射照度測定器１０の上方に配置されていても良い。

蛍光用フィルタブロック６は、光源２からの光を反射させて蛍光を透過させるダイクロイックミラー６ａと、光源２からの光のうち蛍光物質の励起に適した波長の光を透過させる励起フィルタ６ｂと、光源２からの光を遮断するバリアフィルタ６ｃから構成されている。

対物レンズ７は、図示しないレボルバに装着されていて、必要に応じて異なる仕様の対物レンズと切り換えて使用される。対物レンズ７が液浸対物レンズである場合には、対物レンズ７と放射照度測定器１０の間にオイルなどの浸液を満たした状態で放射照度の測定が行われる。

放射照度を測定する際には、図１（ａ）に示すように、ステージ８上に放射照度測定器１０が配置されるが、顕微鏡で標本を観察する際には、ステージ８上に標本が配置される。標本は、シャーレやスライドガラスなどの標本保持部材に保持された状態でステージ８に配置される。

放射照度測定器１０は、ステージ８上に配置して使用する顕微鏡用の放射照度測定器であり、顕微鏡１の対物レンズ７から出射した光の放射照度を測定するためのものである。放射照度測定器１０は、図１（ａ）に示すように、ステージ８上に配置されたときに、ステージ８側から順に（つまり、対物レンズ７から出射した光の進む順に）、レンズ部２０とセンサ部３０を備えている。

レンズ部２０とセンサ部３０を含む放射照度測定器１０は、さらに、レンズ部２０に含まれている単レンズの略平面側に接着された、対物レンズ７の光軸に対して放射照度測定器１０を所定の位置に配置するための指標手段が含まれている。この指標手段は、レンズ部２０に含まれる単レンズの略平面に設けられた円形の穴の開いた金属薄板２０ａである。この金属薄板２０ａの縁にフォーカスを合わせることにより、放射照度測定器１０に対して対物レンズ７の光軸方向を調整することができる。さらに、そこからステージ８を水平方向に動かすことにより、放射照度測定器１０を光軸と直交方向に位置調整することができる。また、図１（ｂ）に示されるように、指標手段は単レンズの略平面や金属薄板２０ａに設けられた十字線２０ｂや目盛りなどであってもよい。なお、図１（ｂ）は、対物レンズ７側から見た放射照度測定器１０の平面図である。

レンズ部２０は、対物レンズ７側に略平面を向けた正のパワーを有する単レンズを含む光学系である。レンズ部２０は、高い開口数を有する対物レンズ７からの光をセンサ部３０に小さな入射角で入射させる役割を担っている。なお、レンズ部２０は、上述した単レンズのみで構成されていても良い。また、レンズ部２０は、放射照度測定器１０が顕微鏡１のステージ８上に配置可能な厚さに構成される限り、複数の正のパワーを有する単レンズから構成されていても良い。

単レンズの対物レンズ７側の面が強い凸形状を有している場合には浸液の保持が困難となる。また、単レンズの対物レンズ７側の面が強い凹形状を有している場合には凹面に気泡が溜まりやすくなる。このため、単レンズの対物レンズ７側の面は略平面であることが望ましい。従って、単レンズの略平面とは、対物レンズ７との間に良好に浸液を保持し得る程度の平坦性のある面のことである。なお、単レンズの略平面が浸液と接触する面として機能するのであるから、単レンズは、レンズ部２０内で最も対物レンズ７側に配置されていることが望ましい。

対物レンズ７側に略平面を向けた単レンズは、ボールレンズの一部を平面により切断してなる球欠形状を有するレンズであることが望ましい。ボールレンズは一度に大量に製造することができるため、単レンズがボールレンズを研磨してなるレンズまたは、２つのガラス部材を接合したものをボールレンズに加工した上で分離してなるレンズであれば、レンズ部２０の製造コストを抑制することができるからである。また、蛍光観察などで用いられる高いＮＡを有する対物レンズ７からの光を小さな入射角でセンサ部３０に入射させるために、単レンズは強い正のパワーを有することが望ましい。このため、単レンズの球欠高さはボールレンズの半径よりも大きいことがより望ましい。なお、ここで、ボールレンズとは、球形状のレンズをいい、単レンズの球欠高さとは、球欠形状を有する単レンズの光軸上でのレンズ面間の距離をいう。従って、ボールレンズの一部を平面により切断してなる球欠形状を有するレンズには、通常の凸レンズに存在するふち肉部分が存在しない。

センサ部３０は、レンズ部２０を介して入射する光を検出し電気信号に変換する光検出器である。センサ部３０から出力される電気信号は、単レンズの略平面における光の放射照度を測定するために使用される。換言すると、センサ部３０は、単レンズの略平面、即ち、標本面における光の放射照度を測定するために光を検出する。

パワーメータ本体４０は、ケーブル５１で接続された放射照度測定器１０に含まれるセンサ部３０とともにパワーメータ５０を構成している。

コンピュータ６０は、ハードディスク装置などからなる記憶部６２に加えて、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）などである制御部と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ部を備えている。記憶部６２には、レンズ部２０の波長毎の透過率データが記憶されている。また、記憶部６２には、視野絞り４から標本面への投影倍率が記憶されていてもよい。

以上のように構成された装置１００では、光源２から出射した光は、コレクタレンズ３で略平行光に変換されて視野絞り４に入射する。視野絞り４は、標本面と光学的に共役な位置に配置されている。このため、視野絞り４の径を調整することで標本面のうちの光が照射される部分である照野の面積を変更することができる。視野絞り４を通過した光は照明レンズ５で対物レンズ７の瞳位置に集光する収束光に変換されて、蛍光用フィルタブロック６に入射する。蛍光用フィルタブロック６に入射した光は、まず励起フィルタ６ｂに入射し、励起に適した波長の光のみが励起フィルタ６ｂを選択的に透過する。励起フィルタ６ｂを透過した光はダイクロイックミラー６ａで反射し、対物レンズ７を介して、レンズ部２０に含まれる単レンズの略平面から放射照度測定器１０に入射する。

高いＮＡを有する対物レンズからの光は単レンズの略平面に大きな入射角で入射するが、正のパワーを有するレンズ部２０で屈折することで、センサ部３０の受光面に小さな入射角で入射する。光が入射したセンサ部３０は、光電変換により得られる電気信号をケーブル５１で接続されたパワーメータ本体４０に送信する。パワーメータ本体４０は、放射照度測定器１０からの電気信号であるアナログ信号を、センサ部３０が受光した光の放射束（Ｗ）を示すデジタル信号に変換して、ケーブル６１で接続されたコンピュータ６０に出力する。

コンピュータ６０は、パワーメータ５０からのデジタル信号を受信して、顕微鏡１の対物レンズ７から出射した光の放射照度を測定する。具体的には、まず、記憶部６２から励起フィルタ６ｂの透過率分布の中心波長に対応する透過率データと、視野絞り４から標本面への投影倍率を取得する。そして、取得した透過率データを用いてレンズ部２０に含まれる単レンズの略平面（標本面）における光の放射束を以下の式から算出する。
ＲＦ＝（ＰＯＵＴ／Ｔ）×１００

ここで、ＲＦは標本面における光の放射束（Ｗ）であり、ＰＯＵＴはパワーメータ５０からのデジタル信号が示すセンサ部３０の受光面における光の放射束（Ｗ）であり、Ｔはレンズ部２０の透過率（％）である。

そして、コンピュータ６０は、上式で得られた放射束ＲＦを照野（標本面における光が照射される部分）の面積で割ることで、標本面における放射照度（Ｗ／ｍ^２）を算出する。照野の面積は、例えば、視野絞り４から標本面への投影倍率と視野絞り４の視野径とから算出される。視野絞り４の視野径は、モニタ７０に表示されるＧＵＩ画面を参照しながら入力装置８０を用いて利用者がコンピュータ６０に手動で入力してもよく、または、コンピュータ６０が顕微鏡１の設定から自動的に取得しても良い。算出された放射束や放射照度などの情報は、モニタ７０に表示されて、装置１００の利用者に提供される。

以上のように、放射照度測定器１０及び装置１００では、レンズ部２０の作用により小さな入射角でセンサ部３０に光が入射するため、センサ部３０の検出効率の劣化に伴う検出誤差を抑制することができる。従って、高い精度で放射照度を測定することができる。

また、標本面とセンサ部３０の間にレンズ部２０が配置されていることから、センサ部３０が浸液に接触することがないため、浸液を使用した測定にも対応することができる。従って、実際に使用される観察条件で放射照度を測定することができる。

また、センサ部３０への入射角を抑制することができること、及び、浸液を使用した測定にも対応することができることから、放射照度測定器１０及び装置１００によれば、高いＮＡを有する対物レンズを用いた測定でも、高い精度で放射照度を測定することができる。

また、本実施例に係る放射照度測定器１０のセンサ部３０は、パワーメータ本体４０とは分離されているため、放射照度測定器１０は装置を小型化して厚さを薄くすることができる。このため、放射照度測定器１０はステージ８上の限られたスペースに配置することができる。

また、本実施例に係る放射照度測定器１０及び装置１００によれば、放射照度の測定で対物レンズのデータを必要としない。このため、任意の対物レンズで放射照度を測定することができる。
なお、顕微鏡１が放射照度測定器１０を備える場合には、顕微鏡１も放射照度測定器１０と同様の効果を有する。

放射照度をさらに精度良く測定するためには、照野の面積をより正確に把握することが望ましい。このため、通常の視野絞り４の代わりに、予め正確な面積を把握している円形の開口が形成された専用の絞りを視野絞り４が配置されている標本面と共役な位置に配置しても良い。これにより、より正確な照野の面積を把握することができる。また、視野絞り４とは別の手段により照野の面積を決定してもよい。例えば、レンズ部２０に含まれる最も対物レンズ側の単レンズの略平面にピンホールを形成して、ピンホールの面積により照野（より正確には、センサ部３０で検出される光が照射される標本面の部分）の面積を決定しても良い。具体的には、略平面の中心部分を除いて遮光コーティングし、中心部分をピンホールとして機能させてもよい。ピンホールとして機能する中心部分の面積を正確に把握することで、放射照度を精度良く測定することができる。

また、放射照度測定器１０は、以下の式（１）、式（２）を満たすことが望ましい。
Ｄ／（２×ｆ） ＞ １．３ ・・・（１）
ＩＭ／（２０×ｆ） ＜ ０．３６ ・・・（２）
ここで、Ｄはセンサ部３０の受光面の短辺の長さであり、ｆはレンズ部２０の焦点距離である。また、ＩＭは顕微鏡１の一次像の大きさである。

条件式（１）はセンサ部３０の受光面の短辺の長さとレンズ部２０の焦点距離との関係を示すものであり、条件式（１）の左辺は、センサ部３０に光が垂直に入射すると仮定した場合における開口数を示している。条件式（１）を満たすことで、開口数が１．３以上も大きな対物レンズからの光を略垂直にセンサ部３０に入射させることができるため、放射照度を正確に測定することができる。

条件式（２）は、レンズ部２０の焦点距離と顕微鏡１の一次像の大きさとの関係を示すものであり、条件式（２）の左辺はレンズ部２０から出射する主光線の角度の正弦値を示している。条件式（２）を満たすことで、蛍光観察において頻繁に使用される１０倍以上の対物レンズで、主光線を３０度以内の入射角でセンサ部３０に入射させることができる。例えば、２０倍の対物レンズであれば、主光線を１７度以内の入射角でセンサ部３０に入射させることができる。なお、センサ部３０の検出効率の分布は、一般に、０度を中心として±２０度から±３０度くらいまではおよそ平坦であるが、±４０度を超えると大きく劣化する特性を有している。従って、条件式（２）を満たすことで、蛍光観察で一般に使用される倍率の対物レンズにおいて精度良く放射照度を測定することができる。

図２は本実施例に係る顕微鏡用放射照度測定器に含まれる光学系の断面図である。本実施例に係る放射照度測定器は、レンズ部２０として図２に示すレンズ部２１を含んでいる。その他の点は、図１に示す放射照度測定器１０と同様である。なお、図２では図示していないが、対物レンズ７は図面の左側に配置されている。

レンズ部２１は、図２に示されるように、対物レンズ７から出射した光が進む順に、対物レンズ７側に平面を向けた正のパワーを有する単レンズであるレンズＬ１と、正のパワーを有する第２の単レンズであるレンズＬ２と、を含んでいる。レンズＬ１は、ボールレンズの一部を平面により切断してなる球欠形状を有するレンズであり、切断前のボールレンズの半径よりも大きい球欠高さを有している。レンズＬ２は、対物レンズ７側に凹面を向けたメニスカスレンズである。なお、レンズＬ１の平面と図示しない対物レンズ７との間には、浸液としてオイルが満たされている。

レンズ部２１の焦点距離ｆと開口数ＮＡは以下のとおりである。
ｆ＝２．８５ｍｍ、ＮＡ＝１．４
レンズＬ１と対物レンズ７の間に満たされているオイルのｄ線に対する屈折率Ｎ及びアッベ数Ｖは以下のとおりである。
Ｎ＝１．５１５４８、Ｖ＝４３．１

レンズ部２１のレンズデータは、以下のとおりである。
レンズ部２１
s r d nd vd
1 INF 4.0000 1.77250 49.60
2 -2.4610 0.1500
3 -13.6110 1.7100 1.77250 49.60
4 -5.9940 2.5000
5 INF

ここで、ｓは面番号を、ｒは曲率半径（ｍｍ）を、ｄは面間隔（ｍｍ）を、ｎｄはｄ線に対する屈折率を、ｖｄはアッベ数を示す。なお、面番号ｓ１は、レンズＬ１の対物レンズ７側の面を示し、面番号ｓ５は、センサ部３０の受光面を示している。

レンズ部２１は、以下の式（Ａ１）と式（Ａ２）で示されるように、式（１）と式（２）を満たしている。なお、ここで、センサ部３０の受光面の短辺の長さＤは約９．６ｍｍ、顕微鏡１の１次像の大きさＩＭは約１１ｍｍと仮定している。
Ｄ／（２×ｆ） ＝ １．６８ ・・・（Ａ１）
ＩＭ／（２０×ｆ） ＝ ０．１９ ・・・（Ａ２）

レンズ部２１は、正のパワーを有する２枚のレンズから構成されているため、レンズＬ１に過度に強いパワーが要求されない。なお、レンズＬ１単体でより強いパワーを得るためには、面番号ｓ２が示す面の曲率半径の絶対値を小さくするか、レンズＬ１の屈折率を高くする必要がある。曲率半径を小さくしすぎると、レンズ部２１の光軸が対物レンズの光軸からずれた位置に放射照度測定器が配置された場合に、面番号ｓ２が示す面で全反射が起こる可能性がある。また、レンズＬ１に屈折率の高い材料を用いると、紫外線の透過率が劣化してしまう。このため、レンズＬ１とレンズＬ２により必要な正のパワーを得るレンズ部２１を備えた放射照度測定器によれば、蛍光観察で頻繁に使用される紫外線の透過率を確保しながら精度よく放射照度を測定することができる。

図３は本実施例に係る顕微鏡用放射照度測定器に含まれる光学系の断面図である。本実施例に係る放射照度測定器は、レンズ部２０として図３に示すレンズ部２２を含んでいる。その他の点は、図１に示す放射照度測定器１０と同様である。なお、図３では図示していないが、対物レンズ７は図面の左側に配置されている。

レンズ部２２は、図３に示されるように、対物レンズ７から出射した光が進む順に、対物レンズ７側に平面を向けた正のパワーを有する単レンズであるレンズＬ１と、正のパワーを有する第２の単レンズであるレンズＬ２と、を含んでいる。レンズＬ１は、ボールレンズの一部を平面により切断してなる球欠形状を有するレンズであり、切断前のボールレンズの半径よりも大きい球欠高さを有している。レンズＬ２は、対物レンズ７側に凹面を向けたメニスカスレンズである。なお、レンズＬ１の平面と図示しない対物レンズ７との間には、浸液としてオイルが満たされている。

レンズ部２２の焦点距離ｆと開口数ＮＡは以下のとおりである。
ｆ＝１．８１ｍｍ、ＮＡ＝１．４９
レンズＬ１と対物レンズ７の間に満たされているオイルのｄ線に対する屈折率Ｎ及びアッベ数Ｖは、実施例１と同様である。

レンズ部２２のレンズデータは、以下のとおりである。
レンズ部２２
s r d nd vd
1 INF 2.4000 1.88300 40.76
2 -1.6000 0.2000
3 -13.6110 1.7100 1.77250 49.60
4 -5.9940 2.0400
5 INF

ここで、ｓは面番号を、ｒは曲率半径（ｍｍ）を、ｄは面間隔（ｍｍ）を、ｎｄはｄ線に対する屈折率を、ｖｄはアッベ数を示す。なお、面番号ｓ１は、レンズＬ１の対物レンズ７側の面を示し、面番号ｓ５は、センサ部３０の受光面を示している。

レンズ部２２は、以下の式（Ｂ１）と式（Ｂ２）で示されるように、式（１）と式（２）を満たしている。なお、ここで、センサ部３０の受光面の短辺の長さＤは約９．６ｍｍ、顕微鏡１の１次像の大きさＩＭは約１１ｍｍと仮定している。
Ｄ／（２×ｆ） ＝ ２．６６ ・・・（Ｂ１）
ＩＭ／（２０×ｆ） ＝ ０．３ ・・・（Ｂ２）

レンズ部２２は、実施例１のレンズ部２１と同様に、正のパワーを有する２枚のレンズから構成されているため、レンズＬ１に過度に強いパワーが要求されない。このため、レンズＬ１とレンズＬ２により必要な正のパワーを得るレンズ部２２を備えた放射照度測定器によれば、蛍光観察で頻繁に使用される紫外線の透過率を確保しながら精度よく放射照度を測定することができる。

図４は本実施例に係る顕微鏡用放射照度測定器に含まれる光学系の断面図である。本実施例に係る放射照度測定器は、レンズ部２０として図４に示すレンズ部２３を含んでいる。その他の点は、図１に示す放射照度測定器１０と同様である。なお、図４では図示していないが、対物レンズ７は図面の左側に配置されている。

レンズ部２３は、図４に示されるように、対物レンズ７から出射した光が進む順に、対物レンズ７側に平面を向けた正のパワーを有する単レンズであるレンズＬ１と、正のパワーを有する第２の単レンズであるレンズＬ２と、を含んでいる。レンズＬ１は、対物レンズ７に平面を向けた平凸レンズであり、レンズＬ２は、対物レンズ７側に凹面を向けたメニスカスレンズである。なお、レンズＬ１の平面と図示しない対物レンズ７との間には、浸液としてオイルが満たされている。

レンズ部２３の焦点距離ｆと開口数ＮＡは以下のとおりである。
ｆ＝２．１１ｍｍ、ＮＡ＝１．３
レンズＬ１と対物レンズ７の間に満たされているオイルのｄ線に対する屈折率Ｎ及びアッベ数Ｖは、実施例１と同様である。

レンズ部２３のレンズデータは、以下のとおりである。
レンズ部２３
s r d nd vd
1 INF 1.5000 1.77250 49.60
2 -2.0000 0.1500
3 -10.0000 1.7100 1.77250 49.60
4 -3.1000 2.5000
5 INF

ここで、ｓは面番号を、ｒは曲率半径（ｍｍ）を、ｄは面間隔（ｍｍ）を、ｎｄはｄ線に対する屈折率を、ｖｄはアッベ数を示す。なお、面番号ｓ１は、レンズＬ１の対物レンズ７側の面を示し、面番号ｓ５は、センサ部３０の受光面を示している。

レンズ部２３は、以下の式（Ｃ１）と式（Ｃ２）で示されるように、式（１）と式（２）を満たしている。なお、ここで、センサ部３０の受光面の短辺の長さＤは約９．６ｍｍ、顕微鏡１の１次像の大きさＩＭは約１１ｍｍと仮定している。
Ｄ／（２×ｆ） ＝ ２．２７ ・・・（Ｃ１）
ＩＭ／（２０×ｆ） ＝ ０．２６ ・・・（Ｃ２）

レンズ部２３は、実施例１のレンズ部２１と同様に、正のパワーを有する２枚のレンズから構成されているため、レンズＬ１に過度に強いパワーが要求されない。このため、レンズＬ１とレンズＬ２により必要な正のパワーを得るレンズ部２３を備えた放射照度測定器によれば、蛍光観察で頻繁に使用される紫外線の透過率を確保しながら精度よく放射照度を測定することができる。

図５は本実施例に係る顕微鏡用放射照度測定器に含まれる光学系の断面図である。本実施例に係る放射照度測定器は、レンズ部２０として図５に示すレンズ部２４を含んでいる。その他の点は、図１に示す放射照度測定器１０と同様である。なお、図５では図示していないが、対物レンズ７は図面の左側に配置されている。

レンズ部２４は、図５に示されるように、対物レンズ７側に平面を向けた正のパワーを有する単レンズであるレンズＬ１からなる。レンズＬ１は、ボールレンズの一部を平面により切断してなる球欠形状を有するレンズであり、切断前のボールレンズの半径よりも大きい球欠高さを有している。なお、レンズＬ１の平面と図示しない対物レンズ７との間には、浸液としてオイルが満たされている。

レンズ部２４の焦点距離ｆと開口数ＮＡは以下のとおりである。
ｆ＝２．０４ｍｍ、ＮＡ＝１．３５
レンズＬ１と対物レンズ７の間に満たされているオイルのｄ線に対する屈折率Ｎ及びアッベ数Ｖは、実施例１と同様である。

レンズ部２４のレンズデータは、以下のとおりである。
レンズ部２４
s r d nd vd
1 INF 2.7000 1.88300 40.76
2 -1.8000 2.0000
3 INF

ここで、ｓは面番号を、ｒは曲率半径（ｍｍ）を、ｄは面間隔（ｍｍ）を、ｎｄはｄ線に対する屈折率を、ｖｄはアッベ数を示す。なお、面番号ｓ１は、レンズＬ１の対物レンズ７側の面を示し、面番号ｓ３は、センサ部３０の受光面を示している。

レンズ部２４は、以下の式（Ｄ１）と式（Ｄ２）で示されるように、式（１）と式（２）を満たしている。なお、ここで、センサ部３０の受光面の短辺の長さＤは約９．６ｍｍ、顕微鏡１の１次像の大きさＩＭは約１１ｍｍと仮定している。
Ｄ／（２×ｆ） ＝ ２．３５ ・・・（Ｄ１）
ＩＭ／（２０×ｆ） ＝ ０．２７ ・・・（Ｄ２）

レンズ部２４は、他の実施例のレンズ部とは異なり、単レンズ１枚から構成されているため、レンズ部２４の厚さを薄くすることができる。従って、レンズＬ１からなるレンズ部２４を備えた放射照度測定器によれば、精度よく放射照度を測定することができるとともに、他の実施例に係る放射照度測定器に比べてさらに小型化することができる。

なお、実施例１から実施例４では、放射照度測定器が特定のレンズ部を含む例を示したが、放射照度測定器のレンズ部は、交換可能であってもよく、例えば、実施例１から実施例４のレンズ部（レンズ部２１、レンズ部２２、レンズ部２３、レンズ部２４）から任意のレンズ部を選択して装着してもよい。例えば、小さなＮＡを有する対物レンズを使用して測定する場合には、厚さが薄いレンズ部を使用し、大きなＮＡを有する対物レンズを使用して測定する場合には、厚さが厚いレンズ部を使用するといった使い分けが可能である。厚さが薄いレンズ部を使用することで、図１では図示しない落射照明用のコンデンサとステージとの間のスペースを確保することができるため、種々の作業を行う上で有利である。また、ＵＶ光を通過させるレンズ部とＩＲ光の波長域まで透過率を有するレンズ部とを設けて、測定する光の波長に応じて切り替えて使用してもよい。

上述した各実施例は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各実施例に係る放射照度測定器及び顕微鏡は、特許請求の範囲により規定される本発明の思想を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。

１ 顕微鏡
２ 光源
３ コレクタレンズ
４ 視野絞り
５ 照明レンズ
６ 蛍光用フィルタブロック
６ａ ダイクロイックミラー
６ｂ 励起フィルタ
６ｃ バリアフィルタ
７ 対物レンズ
８ ステージ
９ 結像レンズ
１０ 放射照度測定器
２０、２１、２２、２３、２４ レンズ部
２０ａ 金属薄板
２０ｂ 十字線
３０ センサ部
４０ パワーメータ本体
５０ パワーメータ
５１、６１ ケーブル
６０ コンピュータ
６２ 記憶部
７０ モニタ
８０ 入力装置
１００ 装置
Ｌ１、Ｌ２ レンズ
ＩＰ 一次像面

Claims (10)

1. 顕微鏡の対物レンズから出射した光の放射照度を測定するための顕微鏡用放射照度測定器であって、前記対物レンズから出射した光が進む順に、
   前記対物レンズ側に略平面を向けた正のパワーを有する単レンズを含む光学系と、
   前記略平面における前記光の放射照度を測定するために前記光を検出する光検出器と、を含む
   ことを特徴とする顕微鏡用放射照度測定器。
2. 請求項１に記載の顕微鏡用放射照度測定器において、
   前記単レンズは、最も前記対物レンズ側に配置されている
   ことを特徴とする顕微鏡用放射照度測定器。
3. 請求項１または請求項２に記載の顕微鏡用放射照度測定器において、
   前記単レンズは、ボールレンズの一部を平面により切断してなる球欠形状を有するレンズである
   ことを特徴とする顕微鏡用放射照度測定器。
4. 請求項３に記載の顕微鏡用放射照度測定器において、
   前記単レンズの球欠高さが前記ボールレンズの半径よりも大きい
   ことを特徴とする顕微鏡用放射照度測定器。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の顕微鏡用放射照度測定器において、
   前記光学系は、前記対物レンズから出射した光が進む順に、
   前記対物レンズ側に略平面を向けた正のパワーを有する前記単レンズと、
   正のパワーを有する第２の単レンズと、を含む
   ことを特徴とする顕微鏡用放射照度測定器。
6. 請求項４または請求項５に記載の顕微鏡用放射照度測定器において、
   前記光学系の焦点距離をｆとし、前記光検出器の受光面の短辺の長さをＤとするとき、以下の条件式
   Ｄ／（２×ｆ） ＞ １．３
   を満たすことを特徴とする顕微鏡用放射照度測定器。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の顕微鏡用放射照度測定器において、
   前記光学系の焦点距離をｆとし、前記顕微鏡の一次像の大きさをＩＭとするとき、以下の条件式
   ＩＭ／（２０×ｆ） ＜ ０．３６
   を満たすことを特徴とする顕微鏡用放射照度測定器。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の顕微鏡用放射照度測定器において、さらに、
   前記単レンズの前記略平面側に、前記対物レンズの光軸に対して前記顕微鏡用放射照度測定器を所定の位置に配置するための指標手段を含む
   ことを特徴とする顕微鏡用放射照度測定器。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の顕微鏡用放射照度測定器において、
   前記顕微鏡用放射照度測定器は、倒立顕微鏡のステージ上に配置可能な厚さに構成される
   ことを特徴とする顕微鏡用放射照度測定器。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の顕微鏡用放射照度測定器を備える
    ことを特徴とする顕微鏡。

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