JP2018205373A - 顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】細胞診において良好な画像を得ることができる顕微鏡を提供する。【解決手段】顕微鏡１は、透過型正立顕微鏡である。顕微鏡１は、標本を照明する照明光学系３と、標本からの光を取り込む、補正環５ａ付きの対物レンズ５と、照明光学系３と対物レンズ５の間に設けられた、標本を置載するステージ４と、を備える。顕微鏡１は、対物レンズ５の焦点距離をＦとし、ｄ線に対して屈折率１．５を有する媒質における対物レンズ５の球面収差補正範囲の幅をｄ３とするとき、以下の条件式を満たす。０．１ ≦ ｄ３／Ｆ ≦ ０．６ （１）【選択図】図１

Description

本明細書の開示は、顕微鏡に関する。

カバーガラスの厚さに起因する球面収差を補正する補正環付きの対物レンズが知られている。補正環付きの対物レンズは、従来は、カバーガラスの厚さに起因する球面収差を補正する目的で使用されてきたが、近年では、観察対象面の深さに応じて変化する球面収差を補正する目的でも使用されている。

このような補正環付きの対物レンズを備えた顕微鏡は、例えば、特許文献１に記載されている。

特開２００５−４３６２４号公報

ところで、顕微鏡の用途の一つとして病理検査がある。病理検査は、組織診と細胞診に大別されるが、どちらの場合も、透過型正立顕微鏡を用いた明視野観察法により観察が行われるのが一般的である。

組織診の標本は、被検者から採取した組織をスライスし、スライドガラスに貼り付け、染色したものである。一方、細胞診の標本は、被検者から採取した細胞をスライスすることなしに、スライドガラスに塗抹し、その後、染色したものである。このため、細胞診の標本は、一般に、組織診の標本に比べて厚くなっている。

従来の透過型正立顕微鏡では、標本表面の観察が想定されていたため、組織診において十分な性能が発揮されるのに対して、細胞診では、細胞が存在する深さによっては球面収差の影響により良好な画像が得られないといった事態が生じうる。

以上のような実情を踏まえ、本発明の一側面に係る目的は、細胞診において良好な画像を得ることができる顕微鏡を提供することである。

本発明の一態様にかかる顕微鏡は、透過型正立顕微鏡である。前記顕微鏡は、標本を照明する照明光学系と、前記標本からの光を取り込む、補正環付きの対物レンズと、前記照明光学系と前記対物レンズの間に設けられた、前記標本を置載するステージと、を備える。前記顕微鏡は、前記対物レンズの焦点距離をＦとし、ｄ線に対して屈折率１．５を有する媒質における前記対物レンズの球面収差補正範囲の幅をｄ３とするとき、以下の条件式（１）を満たす。
０．１ ≦ ｄ３／Ｆ ≦ ０．６ （１）

上記の態様によれば、細胞診において良好な画像を得ることができる顕微鏡を提供することができる。

顕微鏡１の構成を例示した図である。 プレパラートＰの構成を例示した図である。

図１は、顕微鏡１の構成を例示した図である。顕微鏡１は、標本（プレパラートＰ）を明視野観察法で観察するための透過型正立顕微鏡であり、病理診断、特に細胞診、に用いられる顕微鏡である。

顕微鏡１は、光源ユニット２と、照明光学系３と、ステージ４と、対物レンズ（対物レンズ５、対物レンズ６）と、接眼レンズ７を備えている。

光源ユニット２は、可視光を出射する光源２ａを備える。光源２ａは、例えば、ハロンゲンランプである。また、光源２ａは、白色ＬＥＤ光源であってもよい。

照明光学系３は、標本を照明する透過照明光学系である。照明光学系３は、コレクタレンズ３ａと、コンデンサレンズ３ｂを備える。コンデンサレンズ３ｂは、用途に応じて交換できるようにターレットに収容されていても良い。また、コンデンサレンズ３ｂは、ユニバーサルコンデンサ、または、スイングアウトコンデンサであってもよい。

光源２ａと照明光学系３は、ケーラー照明系を構成している。従って、照明光学系３は、ケーラー照明法を用いて、光源２ａから出射した可視光で標本を照明する。

ステージ４は、照明光学系３と対物レンズ５の間に設けられた、標本を置載するステージである。ステージ４は、例えば、マニュアル式のステージであり、顕微鏡利用者がハンドル４ａ等の操作部を操作することで、上下左右に移動する。また、ステージ４は、回転機構が設けられた回転ステージを備えても良い。

レボルバに装着された対物レンズ５、対物レンズ６は、いずれも乾燥系の対物レンズであり、標本からの光を取り込むものである。また、対物レンズ５は、内部のレンズを光軸方向に移動させることで球面収差を補正する補正環５ａ付きの対物レンズである。

以上のように構成された顕微鏡１では、顕微鏡１の利用者は、ステージ４に配置された標本を、接眼レンズ７を介して目視で観察することができる。なお、図１では図示されていないが、顕微鏡１は、撮像装置を備えてもよい。その場合、例えば、検出光路上に設けられたプリズムで入射光を所定の光量比で分割し、それぞれ撮像装置と接眼レンズ７に導いても良い。また、プリズムの全部又は一部を検出光路に対して挿脱することで、撮像装置と接眼レンズ７の一方に光を導いても良い。

図２は、プレパラートＰの構成を例示した図である。プレパラートＰは、細胞診のために作製された細胞診標本である。

プレパラートＰの作製手順は、例えば、以下のとおりである。まず、被検者から採取した検体Ｍ１をスライドガラスＳＧに塗抹する。塗抹法は特に限定しないが、例えば、引きガラス法（Ｗｅｄｇｅ法）、すりあわせ法等が用いられる。その後、検体Ｍ１を染色する。染色法は特に限定しないが、例えば、HE（Hematoxylin-Eosin）染色、パパニコロウ染色、ギムザ染色などが用いられる。最後に、封入剤Ｍ２を用いて染色された検体Ｍ１（染色細胞ＳＣを含む）をカバーガラスＣＧで封入する。なお、以降では、検体Ｍ１と封入剤Ｍ２をまとめて標本媒質Ｍと記す。

スライドガラスＳＧに塗抹される検体Ｍ１の厚さは、まちまちであり、例えば、数ミリメートル程度になる場合もある。この厚さは、ミクロトームにより例えば数マイクロメートルなど一定の厚さにスライスされる組織診の検体に比べて、十分に厚い。また、検体Ｍ１内の様々な位置に染色細胞ＳＣは存在する。このため、注目する染色細胞ＳＣの位置によって観察対象面の深さが変化することになる。

このように、細胞診では、検体Ｍ１の厚さが厚く、且つ、観察対象である染色細胞ＳＣが様々な深さに存在する。このため、良好な観察を実現するためには、補正することができる球面収差範囲の幅（以降、球面収差補正幅と記す）が極めて重要である。この点を踏まえて、顕微鏡１は、以下の条件式（１）を満たすように構成されている。
０．１ ≦ ｄ３／Ｆ ≦ ０．６ （１）

但し、Ｆは、補正環５ａの対物レンズ５の焦点距離である。ｄ３は、対物レンズ５の球面収差補正範囲の幅である。なお、球面収差補正範囲の幅は、詳細には、ｄ線（587.56nm）に対して屈折率１．５を有する媒質における球面収差補正範囲の幅である。

ｄ３／Ｆが条件式（１）の上限値を超えないことにより、細胞診に必要とされる解像力及び明るさを得るのに十分な開口数の確保が可能となる。一方、ｄ３／Ｆが条件式（１）の下限値を下回らないことにより、細胞診で想定される様々な観察対象面の深さに応じた球面収差を良好に補正することが可能となる。従って、顕微鏡１は、条件式（１）を満たすことで、細胞診において観察対象面の深さによらず良好な画像を得ることができる。

なお、顕微鏡１は、条件式（１）の代わりに下記の条件式（１−１）を満たすように構成されてよい。
０．１５ ≦ ｄ３／Ｆ ≦ ０．３ （１−１）

また、顕微鏡１は、さらに、以下の条件式（２）を満たすように構成されることが望ましい。
０．１ ≦ ｄ３／ｗｄ ≦ ０．８ （２）

但し、ｗｄは、対物レンズ５の最も物体側の部材から対物レンズ５の焦点面までの距離（以降、作動距離とも記す。）である。なお、対物レンズ５の枠部材が対物レンズ５の先玉レンズよりも物体側に突出している場合であれば、その枠部材が対物レンズ５の最も物体側の部材に該当する。一方、対物レンズ５の枠部材が対物レンズ５の先玉レンズよりも物体側に突出していない場合であれば、対物レンズ５の先玉レンズが対物レンズ５の最も物体側の部材に該当する。

ｄ３／ｗｄが条件式（２）の上限値を超えないことにより、作動距離が短すぎることがないため、利用者がステージ４上のプレパラートＰを直接確認することができる。また、ステージ４上の空間が十分に確保されるため、ステージ４上での作業を高い効率で行うことができる。一方、ｄ３／ｗｄが条件式（２）の下限値を下回らないことにより、細胞診で想定される様々な観察深さに応じた球面収差を良好に補正することが可能となる。従って、顕微鏡１は、条件式（２）を満たすことで、細胞診においてステージ４上で行われる種々の作業の効率を低下させることなく良好な画像を得ることができる。

なお、顕微鏡１は、条件式（２）の代わりに下記の条件式（２−１）を満たすように構成されてよい。
０．１５ ≦ ｄ３／ｗｄ ≦ ０．２５ （２−１）

また、厚さのある試料を観察する場合に、球面収差補正で焦点位置が大きく変化すると球面収差補正を最適な位置にする操作が複雑になるため、診断に時間がかかる。そのため、顕微鏡１は、さらに、以下の条件式（３）を満たすように構成されることが望ましい。
ｄ４／（０．０１×ｄ３／ＮＡ） ≦ ０．７５ （３）

但し、ｄ４は、球面収差補正時の焦点位置の最大の変化量である。換言すると、プレパラートＰを観察中に補正環５ａを操作することで生じる焦点位置の最大の変化量のことである。

対物レンズ５の球面収差補正範囲の幅ｄ３に対して球面収差補正時の焦点位置の最大の変化量ｄ４は比例関係にある。このため、ｄ４／（０．０１×ｄ３／ＮＡ）が条件式（３）の上限値を超えないことにより、観察位置の微小な変化に対して球面収差補正時の焦点位置の変化量が更に微小になる。従って、補正環の操作によりどこを観察しているか不明になるようなことが発生せず、操作性の良い補正環とすることができる。

顕微鏡１に含まれる補正環５ａ付きの対物レンズ５の仕様は、以下のとおりである。
倍率β＝40倍、焦点距離Ｆ＝4.5ｍｍ、開口数ＮＡ＝0.6、
作動距離ｗｄ＝4.10mm、球面収差補正範囲の幅ｄ３＝1.00mm
球面収差補正時の焦点位置の最大変化量ｄ４＝0.0125mm

従って、顕微鏡１は、以下に示すように、条件式（１）から条件式（３）を満たしている。
（１） ｄ３／Ｆ ＝ ０．２２
（２） ｄ３／ｗｄ ＝ ０．２４
（３） ｄ４／（０．０１×ｄ３／ＮＡ） ＝ ０．７５

プレパラートＰの仕様は、以下のとおりである。
カバーガラスＣＧの屈折率ｎｃ＝1.5、カバーガラスＣＧの厚さｄ２＝0.17mm、
封入剤Ｍ２の屈折率ｎ２＝1.5、標本媒質Ｍの厚さｄ１＝1.0mm、
スライドガラスＳＧの屈折率ｎｓｌ＝1.5

上述した実施形態は、発明の理解を容易にするための具体例を示したものであり、本発明の実施形態は上記の態様に限定されるものではない。顕微鏡は、特許請求の範囲の記載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。

４０倍の対物レンズを例示したが、対物レンズの倍率は４０倍に限らない。但し、細胞診では細胞のスクリーンイング等も行われるため、ある程度の広さの視野が確保されることが望ましい。従って、対物レンズの倍率は、望ましくは、４０倍から６０倍程度である。

また、開口数０．６の対物レンズを例示したが、対物レンズの開口数は０．６に限らない。但し、細胞診で観察対象とする細胞を明るく観察するためには、対物レンズの開口数は、０．５５以上であることが望ましい。また、上述した実施形態では、カバーガラスＣＧをある例を示したが、カバーガラスは必ずしも必要なものではなく、ｄ２＝0mmとしてもよい。

１ ・・・ 顕微鏡
２ ・・・ 光源ユニット
２ａ ・・・ LED光源
３ ・・・ 照明光学系
３ａ ・・・ コレクタレンズ
３ｂ ・・・ コンデンサレンズ
４ ・・・ ステージ
４ａ ・・・ ハンドル
５、６・・・ 対物レンズ
５ａ ・・・ 補正環
７ ・・・ 接眼レンズ
Ｐ ・・・ プレパラート
ＳＧ ・・・ スライドガラス
ＣＧ ・・・ カバーガラス
Ｍ ・・・ 標本媒質
Ｍ１ ・・・ 検体
Ｍ２ ・・・ 封入剤
ＳＣ ・・・ 染色細胞

Claims (6)

1. 透過型正立顕微鏡であって、
   標本を照明する照明光学系と、
   前記標本からの光を取り込む、補正環付きの対物レンズと、
   前記照明光学系と前記対物レンズの間に設けられた、前記標本を置載するステージと、を備え、
   前記対物レンズの焦点距離をＦとし、ｄ線に対して屈折率１．５を有する媒質における前記対物レンズの球面収差補正範囲の幅をｄ３とするとき、以下の条件式
   ０．１ ≦ ｄ３／Ｆ ≦ ０．６ （１）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡。
2. 請求項１に記載の顕微鏡において、
   前記対物レンズの最も物体側の部材から前記対物レンズの焦点面までの距離をｗｄとするとき、以下の条件式
   ０．１ ≦ ｄ３／ｗｄ ≦ ０．８ （２）
   ことを特徴とする顕微鏡。
3. 請求項１又は請求項２に記載の顕微鏡において、さらに、
   可視光を出射する光源を備え、
   前記照明光学系は、前記光源から出射された前記可視光で前記標本を照明する
   ことを特徴とする顕微鏡。
4. 請求項３に記載の顕微鏡において、
   前記照明光学系と前記光源は、ケーラー照明系を構成する
   ことを特徴とする顕微鏡。
5. 請求項４に記載の顕微鏡において、
   球面収差補正時の焦点位置の最大変化量をｄ４とするとき、以下の条件式
   ｄ４／（０．０１×ｄ３／ＮＡ） ≦ ０．７５ （３）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の顕微鏡において、
   前記対物レンズは、乾燥系の対物レンズである
   ことを特徴とする顕微鏡。

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