JP2021124601A - マイクロスコープ - Google Patents

Abstract

【課題】異なる波長の光で落射観察と透過観察とを行うことができるマイクロスコープを提供する。【解決手段】観察対象物Ｓの上方から観察対象物Ｓに向けて照明光を照射する落射照明と、観察対象物Ｓの下方から観察対象物Ｓを透過させるように照射する透過照明とを備えるマイクロスコープ１Ａであって、落射照明用の第一光源１１１と、透過照明用の面光源１２２とが別個に設けられ、第一光源１１１の波長を変更する操作パネル１１３を備えるものとし、観察対象物Ｓが載置される載置部２２に面光源１２２が組み込まれる構成とする。【選択図】図４

Description

本発明は、落射照明と透過照明とを備えるマイクロスコープに関する。

微小物体等を拡大して表示するマイクロスコープとして、落射観察と透過観察とを観察内容や目的に応じて切り換えることができるようにしたものがある（例えば、特許文献１を参照。）。このマイクロスコープは、落射照明、透過照明、及びこれらの照明の光源を備えている。

特許文献１に係るマイクロスコープにおいては、光源からの光が第一照明光と第二照明光とに分岐され、第一照明光が落射照明に用いられ、第二照明光が透過照明に用いられている。

落射照明は、光を観察対象物の上から照射し、表面から反射した光がレンズを通し屈折することで拡大する手法である。一方、透過照明は、照明の光を透明な観察対象物を通してレンズで屈折させることで拡大する手法である。

落射照明には、同軸落射照明と側射照明とがある。同軸落射照明は、レンズの光軸と同じ方向から光をあてる手法であり、明視野観察ができる。側射照明は、レンズの横から斜めに光をあてる手法であり、凹凸による陰影ができるので、輪郭をはっきりと捉えることができる。

特開２００５−１７９９８号公報

特許文献１に係るマイクロスコープでは、落射照明と透過照明とが同一の光源である。このため、落射観察と透過観察とが同一の波長の光によって行われることになる。従って、落射観察及び透過観察のそれぞれにおいて、決まった波長の光で観察対象物を観察することは可能であるが、異なる波長の光で観察対象物を観察することはできない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、異なる波長の光で落射観察と透過観察とを行うことができるマイクロスコープを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明に係るマイクロスコープの特徴構成は、
観察対象物の上方から観察対象物に向けて照明光を照射する落射照明と、
観察対象物の下方から観察対象物を透過させるように照射する透過照明と、
を備えるマイクロスコープであって、
前記落射照明用の第一光源と、前記透過照明用の第二光源とが別個に設けられることにある。

本構成のマイクロスコープによれば、落射照明用の第一光源と、透過照明用の第二光源とが別個に設けられる。このような構成により、落射照明用の第一光源の波長と、透過照明用の第二光源の波長とを異ならせることが可能となる。従って、第一光源の波長と第二光源の波長とを異ならせることにより、異なる波長の光で落射観察と透過観察とを行うことができ、同一波長を用いた場合とは異なる形態の画像により観察対象物を観察することができる。

本発明に係るマイクロスコープにおいて、
前記第一光源、及び／又は前記第二光源の波長を変更する波長変更手段を備えることが好ましい。

本構成のマイクロスコープによれば、第一光源、及び／又は第二光源の波長を変更する波長変更手段を備える構成とされるので、使用する照明光の波長を波長変更手段によって容易に変更することができる。

本発明に係るマイクロスコープにおいて、
前記第二光源は、観察対象物が載置される載置部に組み込まれる面光源であることが好ましい。

本構成のマイクロスコープによれば、観察対象物が載置される載置部に組み込まれる面光源によって透過照明用の第二光源が構成される。これにより、透過照明の光強度のばらつきを低減したり、発光パターンを変化させる等の高度な制御が可能になるとともに、マイクロスコープのコンパクト化を図ることができる。

本発明に係るマイクロスコープにおいて、
落射観察と透過微分干渉観察とを切換可能に構成してあることが好ましい。

本構成のマイクロスコープによれば、落射観察と透過微分干渉観察とが切換可能とされているので、一つのマイクロスコープで落射観察と透過微分干渉観察との両方を行うことができる。

図１は、本発明の第一実施形態に係るマイクロスコープの全体構成を示す斜視図である。 図２は、ヘッド部を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。 図３は、ヘッド部に組み込まれる各種ユニットの平面図を示し、（ａ）は部分遮光ユニット、（ｂ）はポラライザユニット、（ｃ）はアナライザユニット、（ｄ）はノマルスキープリズムユニット、（ｅ）は可変絞りユニットである。 図４は、第一光源装置による同軸落射照明を用いた落射観察を説明する模式図である。 図５は、第一光源装置による側射照明を用いた落射観察を説明する模式図である。 図６は、第二光源装置による透過照明を用いた透過観察を説明する模式図である。 図７は、第一光源装置による偏光照明を用いた落射観察を説明する模式図である。 図８は、第一光源装置による同軸落射照明を用いた微分干渉観察を説明する模式図である。 図９は、本発明の第二実施形態に係るマイクロスコープの第二光源装置による透過照明を用いた透過観察を説明する模式図である。 図１０は、本発明の第三実施形態に係るマイクロスコープの第二光源装置による透過照明を用いた微分干渉観察を説明する模式図である。

以下、本発明について、図１〜図１０を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることは意図しない。

〔第一実施形態〕
図１は、本発明の第一実施形態に係るマイクロスコープの全体構成を示す斜視図である。

＜全体構成＞
図１に示されるマイクロスコープ１Ａは、撮像装置１０と、第一光源装置１１と、第二光源装置１２と、パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」と称する。）１３とを備えている。

＜撮像装置＞
撮像装置１０は、ベース２１と、ベース２１上に設置される載置部２２と、載置部２２の上方に配されるヘッド部２３と、ヘッド部２３に付設される照明部２４とを備えている。ベース２１上には、載置部２２及びヘッド部２３の近傍に位置するように支柱２５が固定されている。支柱２５には、ブラケット２６が固定されている。ブラケット２６とヘッド部２３との間には、昇降機構２７が介設されている。撮像装置１０においては、昇降機構２７の所定の操作により、載置部２２に対しヘッド部２３を上下方向に相対移動させることができるようになっている。

［載置部］
載置部２２は、主に、テーブル３１、Ｘ−Ｙステージ３２及び昇降ステージ３３により構成されている。

テーブル３１は、観察対象物が載置される載置面３１ａを有している。テーブル３１の載置面３１ａ上には、当該テーブル３１の横方向（左右方向）に所定間隔を存して一対の押え片３５が配設されている。例えば、観察対象物が固定状態で保持された図示されないプレパラートを一対の押え片３５とテーブル３１との間に押し込むと、一対の押え片３５によってプレパラートがテーブル３１に押し付けられる。これにより、プレパラートは、テーブル３１上で動かないように安定的に載置される。

Ｘ−Ｙステージ３２は、テーブル３１を下側から支持している。Ｘ−Ｙステージ３２は、図示による詳細な説明は省略するが、Ｘ軸方向（テーブルの左右方向）のスライド機構と、Ｙ軸方向（テーブルの前後方向）のスライド機構とが組み合わされて構成されている。テーブル３１は、Ｘ−Ｙステージ３２により、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ移動可能とされている。

昇降ステージ３３は、Ｘ−Ｙステージ３２を介してテーブル３１を昇降させる図示されない昇降機構が支持台３６に内蔵されて構成されている。テーブル３１は、Ｘ−Ｙステージ３２によるＸ軸方向及びＹ軸方向の移動に加えて、昇降ステージ３３により、上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能とされている。

［ヘッド部］
図２は、ヘッド部を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。図２（ａ）及び（ｂ）に示されるように、ヘッド部２３は、その本体部分を構成する鏡胴４０を備えている。鏡胴４０の下部には、ズームレンズ機構４１、第一ミラー部４２及び対物レンズ部４３が下方に向かって順に配設されている。鏡胴４０の上端には、カメラマウント４４を介してＣＣＤカメラ４５が設置されている。ズームレンズ機構４１、第一ミラー部４２、対物レンズ部４３及びＣＣＤカメラ４５は、光軸を一致させるように一直線状に配置されている。

ズームレンズ機構４１は、図示による詳細な説明は省略するが、レンズ群の外周にカム筒等の複数の円筒状部材を何重にも配置して構成されている。このような構成により、所定の操作によるズーミングによって連続的に焦点距離を変えることができ、その結果、画角を変化させることができる。

第一ミラー部４２は、第一ミラーハウジング４６の内部にハーフミラー５０が組み込まれて構成されている。ハーフミラー５０は、当該ハーフミラー５０に入射された光の一部を、対物レンズ部４３を通して観察対象物へと反射するとともに、観察対象物から対物レンズ部４３を通して当該ハーフミラー５０に入射された光の一部をＣＣＤカメラ４５に向けて透過させることができるように第一ミラーハウジング４６内に配置されている。ここで、ハーフミラー５０は、図示されないスライド機構の操作により、ＣＣＤカメラ４５と対物レンズ部４３との間の光路内に配される使用位置と、光路から外れた非使用位置とを切り換えることができるようになっている。

第一ミラーハウジング４６の上面側には、ズームレンズ機構４１との間に介在するように第一差込口付ハウジング５１が配設されている。第一差込口付ハウジング５１には、後述するアナライザユニット８０が着脱自在に差し込まれる第一差込口５１ａが設けられている。一方、第一ミラーハウジング４６の下面側には、第二差込口付ハウジング５２が配設されている。第二差込口付ハウジング５２には、後述するノマルスキープリズムユニット９０や、可変絞りユニット１００が着脱自在に差し込まれる第二差込口５２ａが設けられている。

対物レンズ部４３は、観察対象物に最も近いレンズであり、対物レンズ部マウント４７を介して第二差込口付ハウジング５２に着脱自在に取り付けられている。対物レンズ部４３は、観察対象物から反射した反射光、又は観察対象物を透過した透過光の光束を集光して実像を生成する。

［照明部］
照明部２４は、主に、第二ミラー部４８、及び第三差込口付ハウジング５３により構成されている。

第二ミラー部４８は、第一ミラーハウジング４６の右側方に配されている。第二ミラー部４８は、第二ミラーハウジング４９の内部に折返しミラー５５が組み込まれて構成されている。折返しミラー５５は、当該折返しミラー５５に入射された光を、第一ミラーハウジング４６内のハーフミラー５０へと反射することができるように第二ミラーハウジング４９内に配置されている。

第三差込口付ハウジング５３は、第二ミラーハウジング４９の上方に配されている。第三差込口付ハウジング５３には、後述するポラライザユニット７０や部分遮光ユニット６０が着脱自在に差し込まれる第三差込口５３ａが設けられている。

第一ミラーハウジング４６と第二ミラーハウジング４９とは、第一接続コネクタ５６によって接続されている。また、第二ミラーハウジング４９と第三差込口付ハウジング５３とは、第二接続コネクタ５７によって接続されている。第三差込口付ハウジングの上面側には、第三接続コネクタ５８が配設されている。

図３は、ヘッド部に組み込まれる各種ユニットの平面図を示し、（ａ）は部分遮光ユニット、（ｂ）はポラライザユニット、（ｃ）はアナライザユニット、（ｄ）はノマルスキープリズムユニット、（ｅ）は可変絞りユニットである。

［部分遮光ユニット］
図３（ａ）に示されるように、部分遮光ユニット６０は、遮光板６１とスライダ６２とを備えている。遮光板６１は、光源からの光の一部を遮断して斜め方向から照明とするための板である。スライダ６２は、第三差込口付ハウジング５３に設けられた第三差込口５３ａに抜き差し可能な形状で遮光板６１及び調整ダイヤル６３を保持する。部分遮光ユニット６０においては、スライダ６２を第三差込口５３ａに差し込んだときに、第三接続コネクタ５８から折返しミラー５５の間の光路の一部を遮断可能な位置に配されるように構成されている。また、調整ダイヤル６３の回動操作により、遮光板６１による遮光量を調整することができるようになっている。

［ポラライザユニット］
図３（ｂ）に示されるように、ポラライザユニット７０は、偏光板（ポラライザ）７１とスライダ７２とを備えている。偏光板７１は、光源からの光を直線偏光とするための板であり、偏光子として機能する。スライダ７２は、第三差込口付ハウジング５３に設けられた第三差込口５３ａに抜き差し可能な形状で偏光板７１及び調整ダイヤル７３を保持する。ポラライザユニット７０においては、スライダ７２を第三差込口５３ａに差し込んだときに、第三接続コネクタ５８から折返しミラー５５の間の光軸上に偏光板７１が位置するように構成されている。また、調整ダイヤル７３の回動操作により、偏光板７１による偏光量を調整することができるようになっている。

［アナライザユニット］
図３（ｃ）に示されるように、アナライザユニット８０は、偏光板（アナライザ）８１とスライダ８２とを備えている。偏光板８１は、特定方向に偏光、又は偏波した光だけに限って通過させる板である。偏光板８１は、偏光子（ポラライザ）として機能する偏光板７１の偏光振動面と９０°になる角度で配置され、検光子として機能する。スライダ８２は、第一差込口付ハウジング５１に設けられた第一差込口５１ａに抜き差し可能な形状で偏光板８１及び調整ダイヤル８３を保持する。アナライザユニット８０においては、スライダ８２を第一差込口５１ａに差し込んだときに、ＣＣＤカメラ４５と対物レンズ部４３との間の光路上に偏光板８１が位置するように構成されている。また、調整ダイヤル８３の回動操作により、偏光板８１による偏光量を調整することができるようになっている。

［ノマルスキープリズムユニット］
図３（ｄ）に示されるように、ノマルスキープリズムユニット９０は、ノマルスキープリズム９１とスライダ９２とを備えている。ノマルスキープリズム９１は、入射された光を互いに直交する振動面を持つ２つの偏光に分割する。スライダ９２は、第二差込口付ハウジング５２に設けられた第二差込口５２ａに抜き差し可能な形状でノマルスキープリズム９１を保持する。ノマルスキープリズムユニット９０においては、スライダ９２を第二差込口５２ａに差し込んだときに、ＣＣＤカメラ４５と対物レンズ部４３との間の光路上にノマルスキープリズム９１が位置するように構成されている。また、スライダ９２に付設された調整摘み９３の回動操作により、ＣＣＤカメラ４５と対物レンズ部４３との間の光路と直交する方向のノマルスキープリズム９１の位置を変化させることができるようになっている。

［可変絞りユニット］
図３（ｅ）に示されるように、可変絞りユニット１００は、可変絞り機構１０１とスライダ１０２とを備えている。可変絞り機構１０１は、光路の径の大きさを所定範囲で変えるものである。スライダ１０２は、第二差込口付ハウジング５２に設けられた第二差込口５２ａに抜き差し可能な形状で可変絞り機構１０１及び調整ダイヤル１０３を保持する。可変絞りユニット１００においては、スライダ１０２を第二差込口５２ａに差し込んだときに、ＣＣＤカメラ４５と対物レンズ部４３との間の光路上に可変絞り機構１０１が位置するように構成されている。また、調整ダイヤル１０３の回動操作により、可変絞り機構１０１の絞り量を調整し、光路径の大きさを変化させることができるようになっている。

＜第一光源装置＞
次に、第一光源装置１１について、図４を用いて説明する。図４は、第一光源装置による同軸落射照明を用いた落射観察を説明する模式図である。図４に示されるように、第一光源装置１１は、装置本体１１０と、光ファイバーケーブル１１２とを備えている。光ファイバーケーブル１１２の一端側は、装置本体１１０に接続されている。光ファイバーケーブル１１２の他端側は、第三接続コネクタ５８を介して照明部２４に接続されている。

装置本体１１０は、落射照明用の第一光源１１１を備えている。第一光源１１１としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）といった複数の半導体発光素子を組み合わせて構成することができる。本実施形態では、赤色（Ｒ）の波長域を有するＬＥＤ１１１ｒと、緑色（Ｇ）の波長域を有するＬＥＤ１１１ｇと、青色（Ｂ）の波長域を有するＬＥＤ１１１ｂとを組み合わせて第一光源１１１が構成されている。なお、第一光源１１１として、可視光以外に紫外光や赤外光を照射可能なＬＥＤを光源として用いることもできる。

さらに、装置本体１１０は、波長変更手段としての操作パネル１１３を備えている。操作パネル１１３は、複数のＬＥＤ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂの中から所望の波長域の発光素子を選択するための複数の選択ボタン１１３ｒ，１１３ｇ，１１３ｂを有している。操作パネル１１３は、複数のＬＥＤ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂの中から選択ボタン１１３ｒ，１１３ｇ，１１３ｂによって選択された発光素子が点灯するように操作指令信号を第一光源１１１に送信する。第一光源１１１は、操作パネル１１３からの操作指令信号に応じて、複数のＬＥＤ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂのうちの何れかを選択的に点灯させる。これにより、第一光源１１１における複数のＬＥＤ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂのうちの何れかの照明光が、光ファイバーケーブル１１２を介して照明部２４に導入され、観察対象物に照射される。こうして、異なる波長域の複数のＬＥＤ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂの中から所望の波長域の発光素子を操作パネル１１３により選択し点灯させて照明光として照射することができる。なお、例えば赤外光発光素子や紫外光発光素子も備えることで、操作パネル１１３により、照明光を可視光のみならず赤外光、紫外光等に切り換えることができる。

＜第二光源装置＞
次に、第二光源装置１２について説明する。図４に示されるように、第二光源装置１２は、装置本体１２０と、電力供給ケーブル１２１と、面光源１２２（本発明の「第二光源」に相当する。）とを備えている。電力供給ケーブル１２１の一端側は、装置本体１２０に接続されている。電力供給ケーブル１２１の他端側は、面光源１２２に接続されている。

装置本体１２０は、操作パネル１２３と、発光パターン制御部１２４とを備えている。操作パネル１２３は、所望の発光パターンにするための所要の操作部１２５を有している。発光パターン制御部１２４は、操作部１２５の操作に応じて、面光源１２２の発光位置や発光範囲、明るさ等に関する発光パターンを制御する制御信号を面光源１２２へと送信する。こうして、操作パネル１２３の操作部１２５の操作により、面光源１２２の発光パターンを制御することができる。

［面光源］
面光源１２２は、載置部２２におけるテーブル３１の載置面３１ａ側に上側表面を露出した状態で埋設されている。面光源１２２は、テーブル３１の載置面に載置された観察対象物Ｓの下側から上方に向けて照明光を照射する。面光源１２２としては、複数の微小なＬＥＤが二次元的に配列されてなるＬＥＤアレイや、複数の画素が２次元的に配列されてなる液晶ディスプレイ等を用いることができる。本例では、複数の微小な白色のＬＥＤが二次元的に配列されてなるＬＥＤアレイによって面光源１２２が構成されている。

＜ＰＣ＞
図１に示されるように、ＰＣ１３は、映像信号を処理する専用ソフトウェアが組み込まれたＰＣ本体１３ａと、ＰＣ本体１３ａにおいて専用ソフトウェアによる処理によって生成された画像データに基づく画像を表示するモニタ１３ｂとを備えている。ＰＣ１３とＣＣＤカメラ４５とは、ＰＣ本体１３ａに差し込まれたインターフェイス基板１４及びＣＣＤカメラケーブル１５を介して接続されている。

以上に述べたように構成されるマイクロスコープ１Ａを用いた各種の観察について以下に説明する。

＜同軸落射照明による落射観察＞
図４は、第一光源装置による同軸落射照明を用いた落射観察を説明する模式図である。図４に示される落射観察を行う際には、ハーフミラー５０を使用位置に配し、第一差込口５１ａ（図中Ａ矢印位置）に当該第一差込口５１ａを塞ぐ図示されないブランクプラグを差し込み、第二差込口５２ａ（図中Ｂ矢印位置）に可変絞り機構１０１を有する可変絞りユニット１００（図３（ｅ）参照）を差し込み、第三差込口５３ａ（図中Ｃ矢印位置）に当該第三差込口５３ａを塞ぐ図示されないブランクプラグを差し込む。一方、操作パネル１１３に設けられた複数の選択ボタン１１３ｒ，１１３ｇ，１１３ｂのうちの何れかを押して複数のＬＥＤ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂの中から所望の波長域の発光素子を選択する。これにより、第一光源１１１における複数のＬＥＤ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂのうちの選択された照明光が、光ファイバーケーブル１１２を介して照明部２４に導入される。

照明部２４に導入された照明光は、まず折返しミラー５５で反射し、次いでハーフミラー５０で反射して、可変絞り機構１０１及び対物レンズ部４３をそれぞれ通過する。そして、対物レンズ部４３を通過した照明光が観察対象物Ｓに照射される。観察対象物Ｓへの照明光の照射に伴い観察対象物Ｓで反射された光は、対物レンズ部４３、可変絞り機構１０１、ハーフミラー５０及びズームレンズ機構４１をそれぞれ通過した後にＣＣＤカメラ４５の撮像素子４５ａに達する。

こうして、対物レンズ部４３及びズームレンズ機構４１で光学的に撮像された実像は、撮像素子４５ａで映像信号にリアルタイムに変換される。このようにして得られた映像信号は、図１に示されるＣＣＤカメラケーブル１５及びインターフェイス基板１４を介してＰＣ本体１３ａに取り込まれる。ＰＣ本体１３ａは、取り込んだ映像信号を専用ソフトウェアによりデジタル画像処理して画像データを生成する。そして、モニタ１３ｂは、ＰＣ本体１３ａで生成された画像データに基づく画像を表示する。

必要に応じて、モニタ１３ｂに表示されている画像を確認しながら観察対象物Ｓとヘッド部２３との間の距離を昇降機構２７の操作により調整して焦点を合わせる。また、観察対象物Ｓの凹凸にあわせて、可変絞りユニット１００における調整ダイヤル１０３（図３（ｅ）参照）を回動操作し、可変絞り機構１０１の絞り量を調整して、被写界深度の調整を行う。なお、これらの調整作業は、後述する側射照明による落射観察や、透過照明による透過観察、偏光照明による落射観察、同軸落射照明による微分干渉観察、透過照明による微分干渉観察においても行われる。

第一光源１１１における複数のＬＥＤ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂのうちの何れかの照明光による同軸落射照明によれば、平面に微細な凹凸や模様のある観察対象物に対して明暗を付け、観察映像を立体的に見せる効果ある。

＜部分遮光照明による落射観察＞
上記の同軸落射照明による落射観察において、第三差込口５３ａ（図中Ｃ矢印位置）に部分遮光ユニット６０（図３（ａ）参照）を差し込み、第一光源１１１からの光の一部を遮光板６１で遮断して斜め方向から部分遮光照明により落射観察を行うようにしてもよい。これにより、観察対象物Ｓに対して明暗と凹凸とをさらに強調させ、組織の境界等を浮き立たせ、映像を立体的に見せる効果がある。

＜側射照明による落射観察＞
図５は、第一光源装置による側射照明を用いた落射観察を説明する模式図である。図５に示される落射観察を行う際には、ハーフミラー５０を非使用位置（図示省略）に配し、第一差込口５１ａ（図中Ａ矢印位置）に当該第一差込口５１ａを塞ぐ図示されないブランクプラグを差し込み、第二差込口５２ａ（図中Ｂ矢印位置）に可変絞り機構１０１を有する可変絞りユニット１００（図３（ｅ）参照）を差し込み、第三差込口５３ａ（図中Ｃ矢印位置）に当該第三差込口５３ａを塞ぐ図示されないブランクプラグを差し込む。また、対物レンズ部４３の外周にリング状の照明光を照射するためのリング照明具１３０を装着するとともに、リング照明具１３０と第一光源装置１１の装置本体１１０とを光ファイバーケーブル１３１によって接続する。そして、操作パネル１１３に設けられた複数の選択ボタン１１３ｒ，１１３ｇ，１１３ｂのうちの何れかを押して複数のＬＥＤ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂの中から所望の波長域の発光素子を選択する。これにより、第一光源１１１における複数のＬＥＤ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂのうちの選択された照明光が、光ファイバーケーブル１３１を介してリング照明具１３０に導入される。

リング照明具１３０に導入された照明光は、対物レンズ部４３の周りの３６０°に広がる。これにより、対物レンズ部４３の周りの３６０°からリング照明具１３０の照明光が観察対象物Ｓに照射される。観察対象物Ｓへの照明光の照射に伴い観察対象物Ｓで反射された光は、対物レンズ部４３、可変絞り機構１０１及びズームレンズ機構４１をそれぞれ通過した後にＣＣＤカメラ４５の撮像素子４５ａに達する。そして、対物レンズ部４３及びズームレンズ機構４１で光学的に撮像された実像は、前述したデジタル画像処理を経てＰＣ１３のモニタ１３ｂに映し出される。

第一光源１１１における複数のＬＥＤ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂのうちの何れかの照明光による側射照明によれば、光の吸収性が高い観察対象物に対して立体的に見せる効果ある。

＜透過照明による透過観察＞
図６は、第二光源装置による透過照明を用いた透過観察を説明する模式図である。図６に示される透過観察を行う際には、ハーフミラー５０を非使用位置（図示省略）に配し、第一差込口５１ａ（図中Ａ矢印位置）に当該第一差込口５１ａを塞ぐ図示されないブランクプラグを差し込み、第二差込口５２ａ（図中Ｂ矢印位置）に可変絞り機構１０１を有する可変絞りユニット１００（図３（ｅ）参照）を差し込み、第三差込口５３ａ（図中Ｃ矢印位置）に当該第三差込口５３ａを塞ぐ図示されないブランクプラグを差し込む。一方、操作パネル１２３に設けられた操作部１２５の操作により、面光源１２２の発光位置や発光範囲、明るさ等を変更して、面光源１２２が所望の発光パターンとなるように調整する。

面光源１２２からの照明光は、観察対象物Ｓを透過し、透過光は、対物レンズ部４３、可変絞り機構１０１をそれぞれ通過した後にＣＣＤカメラ４５の撮像素子４５ａに達する。そして、対物レンズ部４３及びズームレンズ機構４１で光学的に撮像された実像は、前述したデジタル画像処理を経てＰＣ１３のモニタ１３ｂに映し出される。

面光源１２２による透過照明によれば、透過性が高い観察対象物Ｓの内部状態を観察することができる。

＜偏光照明による落射観察＞
図７は、第一光源装置による偏光照明を用いた落射観察を説明する模式図である。図７に示される落射観察を行う際には、ハーフミラー５０を使用位置に配し、第一差込口５１ａ（図中Ａ矢印位置）に偏光板（アナライザ）８１を有するアナライザユニット８０（図３（ｃ）参照）を差し込み、第二差込口５２ａ（図中Ｂ位置）に可変絞り機構１０１を有する可変絞りユニット（図３（ｅ）参照）を差し込み、第三差込口５３ａ（図中Ｃ位置）に偏光板（ポラライザ）７１を有するポラライザユニット７０（図３（ｂ）参照）を差し込む。さらに、対物レンズ部４３の観察対象物Ｓ側にλ／４板１３５等の位相遅延素子を配置する。一方、操作パネル１１３に設けられた複数の選択ボタン１１３ｒ，１１３ｇ，１１３ｂのうちの何れかを押して複数のＬＥＤ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂの中から所望の波長域の発光素子を選択する。これにより、第一光源１１１における複数のＬＥＤ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂのうちの選択された照明光が、光ファイバーケーブル１１２を介して照明部２４に導入される。

照明部２４に導入された照明光は、偏光板（ポラライザ）７１を通過した後に折返しミラー５５で反射し、次いでハーフミラー５０で反射して、可変絞り機構１０１、対物レンズ部４３及びλ／４板１３５をそれぞれ通過する。そして、λ／４板１３５を通過した照明光が観察対象物Ｓに照射される。観察対象物Ｓへの照明光の照射に伴い観察対象物Ｓで反射された光は、λ／４板１３５、対物レンズ部４３、可変絞り機構１０１、ハーフミラー５０、偏光板（アナライザ）８１及びズームレンズ機構４１をそれぞれ通過した後にＣＣＤカメラ４５の撮像素子４５ａに達する。そして、対物レンズ部４３及びズームレンズ機構４１で光学的に撮像された実像は、前述したデジタル画像処理を経てＰＣ１３のモニタ１３ｂに映し出される。

第一光源１１１における複数のＬＥＤ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂのうちの何れかの照明光による偏光照明によれば、偏光をかける照明法であるため、鉱物、結晶等から動物、植物で複屈折性を持つ標本の観察に適し、どの度合も干渉色によるカラーコントラストとして観察することができる。

この偏光照明においては、撮像光学系に直線偏光板７１，８１が二箇所配置され、さらに対物レンズ部４３の観察対象物側にλ／４板１３５が配置されている。ここで、偏光板（ポラライザ）７１では、例えば、縦方向の光のみを透過させるようにする。偏光板（ポラライザ）７１が縦方向の光のみを透過させると、この偏光板（ポラライザ）７１を透過した同軸落射照明光はハーフミラー５０で反射されて、対物レンズ部４３に入射される。この対物レンズ部４３の観察対象物Ｓ側には、λ／４板１３５が配置されている。この位置にあるλ／４板１３５の遅相軸が直線偏光の向きに対し４５°となるように配置することで、対物レンズ部４３を通過して観察対象物Ｓに照射される際、及び観察対象物Ｓで反射されて対物レンズ部４３に再度入射される際の合計２回、照明光がλ／４板１３５を透過することになる。λ／４板１３５を２度透過した照明光は、偏光方向が９０°回転することになる。９０°回転された照明光は、ハーフミラー５０及び偏光板（アナライザ）８１を通過して撮像素子４５ａへと向かう。

ここで、偏光板（アナライザ）８１では、偏光板（ポラライザ）７１と直交する偏光のみを透過させるようにする（この例では横方向の光のみを透過させる）。この結果、対物レンズ部４３から出射されて観察対象物Ｓで反射された照明光は、λ／４板１３５を合計２回通過したことで９０°回転されているので、偏光板（アナライザ）８１を通過することができ、撮像素子４５ａに到達する。

一方、対物レンズ部４３のレンズ境界面で反射された図７中点線矢印で示される照明光は、λ／４板１３５を通過していないため、偏光板（ポラライザ）７１を透過した縦方向の光成分のみであることから、偏光板（アナライザ）８１を透過することができず、遮断される。この結果、対物レンズ部４３のレンズ境界面で反射された図７中点線矢印で示される照明光（観察対象物の情報を含まない光）の成分を除去することができるため、フレアを防止することが可能となり、フレアを除去した鮮明な画像とすることができ、精細な観察が可能となる。

＜同軸落射照明による微分干渉観察＞
図８は、第一光源装置による同軸落射照明を用いた微分干渉観察を説明する模式図である。図８に示される微分干渉観察を行う際には、ハーフミラー５０を使用位置に配し、第一差込口５１ａ（図中Ａ矢印位置）に偏光板（アナライザ）８１を有するアナライザユニット８０（図３（ｃ）参照）を差し込み、第二差込口５２ａ（図中Ｂ矢印位置）にノマルスキープリズム９１を有するノマルスキープリズムユニット９０（図３（ｄ）参照）を差し込み、第三差込口５３ａ（図中Ｃ矢印位置）に偏光板（ポラライザ）７１を有するポラライザユニット７０（図３（ｂ）参照）を差し込む。一方、操作パネル１１３に設けられた複数の選択ボタン１１３ｒ，１１３ｇ，１１３ｂのうちの何れかを押して複数のＬＥＤ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂの中から所望の波長域の発光素子を選択する。これにより、第一光源１１１における複数のＬＥＤ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂのうちの選択された照明光が、光ファイバーケーブル１１２を介して照明部２４に導入される。

照明部２４に導入された照明光は、偏光板（ポラライザ）７１を通過した後に折返しミラー５５で反射し、次いでハーフミラー５０で反射して、ノマルスキープリズム９１、及び対物レンズ部４３をそれぞれ通過する。そして、対物レンズ部４３を通過した照明光が観察対象物Ｓに照射される。観察対象物Ｓへの照明光の照射に伴い観察対象物Ｓで反射された光は、対物レンズ部４３、ノマルスキープリズム９１、ハーフミラー５０、偏光板（アナライザ）８１及びズームレンズ機構４１をそれぞれ通過した後にＣＣＤカメラ４５の撮像素子４５ａに達する。そして、対物レンズ部４３及びズームレンズ機構４１で光学的に撮像された実像は、前述したデジタル画像処理を経てＰＣ１３のモニタ１３ｂに映し出される。

この同軸落射照明による微分干渉観察においては、ハーフミラー５０で反射された照明光がノマルスキープリズム９１を通過すると、直交する二方向に振動する二つの図８中点線矢印で示される直線偏光に変換される。二つの直線偏光は、観察対象物Ｓで反射される。この際、観察対象物Ｓの厚さが変化している部分で二つの直線偏光に光路差が生じる。この光路差が生じた二つの直線偏光は、対物レンズ部４３によって当該対物レンズ部４３の焦点面に集光され、ノマルスキープリズム９１において互いの光路が重ね合わされて一つの光に統合される。そして、統合された光は、干渉できるように偏光板（アナライザ）８１で振動方向を揃えられてから撮像素子４５ａへと入射される。

同軸落射照明による微分干渉観察によれば、斜めになった部分や段差の部分、性質が変化する境界の部分が強調されることになり、まるで縁取りしたかのように、又は縁取られた部分が大きく浮き上がっているかのように、くっきりと観察することができる。例えば、観察対象物Ｓが細胞の場合、細胞の斜め上方から光を当てたように細胞の縁に影が付き、立体的に見えるようになる。

以上に述べた第一実施形態のマイクロスコープ１Ａによれば、落射照明用の第一光源１１１と、透過照明用の面光源１２２とが別個に設けられる。このような構成により、第一光源１１１の波長は、赤色、緑色及び青色の三色のＬＥＤ１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂの切り換えにより、三パターンに切り換えることができる。一方、面光源１２２の波長は、当該面光源１２２を構成する白色のＬＥＤの波長に固定される。このように、落射照明用の第一光源１１１の波長と、透過照明用の面光源１２２の波長とを異ならせることが可能となるため、異なる波長の光で落射観察と透過観察とを行うことができ、同一波長を用いた場合とは異なる形態の画像により観察することができる。

また、第一実施形態のマイクロスコープ１Ａによれば、第一光源１１１の波長を操作パネル１１３に設けられた複数の選択ボタン１１３ｒ，１１３ｇ，１１３ｂの選択により、使用する照明光の波長を容易に変更することができる。

また、第一実施形態のマイクロスコープ１Ａによれば、観察対象物Ｓが載置される載置部２２に組み込まれる面光源１２２によって透過照明用の第二光源が構成されるので、透過照明のコンパクト化を図ることができる。

〔第二実施形態〕
図９は、本発明の第二実施形態に係るマイクロスコープの第二光源装置による透過照明を用いた透過観察を説明する模式図である。なお、第二実施形態において、先の第一実施形態と同一又は同様のものについては、図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、第二実施形態に特有の部分を中心に説明することとする。

第二実施形態に係るマイクロスコープ１Ｂにおいて、載置部２２におけるテーブル３１には、第一実施形態における面光源１２２に代えて透明ガラス板１４０が埋設されている。また、載置部２２における支持台３６の内部には、透明ガラス板１４０の下方に向けて、コンデンサレンズ１４１及び折返しミラー１４２が順に配設されている。さらに、第二光源装置２１２の装置本体２２０としては、第一光源装置１１の装置本体１１０と同様のものが用いられており、複数のＬＥＤ２２２ｒ，２２２ｇ，２２２ｂが組み合わされて構成される第二光源２２２を備えている。

第二光源装置２１２の装置本体２２０と支持台３６とは、光ファイバーケーブル２２４によって接続されている。そして、操作パネル２２３に設けられた複数の選択ボタン２２３ｒ，２２３ｇ，２２３ｂのうちの何れかを押して複数のＬＥＤ２２２ｒ，２２２ｇ，２２２ｂの中から所望の波長域の発光素子を選択すると、第二光源２２２における複数のＬＥＤ２２２ｒ，２２２ｇ，２２２ｂのうちの選択された照明光が、光ファイバーケーブル２２４を介して支持台３６の内部に導入されるようになっている。

＜透過照明による透過観察＞
図９に示される透過観察を行う際には、ハーフミラー５０を非使用位置（図示省略）に配し、第一差込口５１ａ（図中Ａ矢印位置）に当該第一差込口５１ａを塞ぐ図示されないブランクプラグを差し込み、第二差込口５２ａ（図中Ｂ矢印位置）に可変絞り機構１０１を有する可変絞りユニット１００（図３（ｅ）参照）を差し込み、第三差込口５３ａ（図中Ｃ矢印位置）に当該第三差込口５３ａを塞ぐ図示されないブランクプラグを差し込む。一方、第二光源装置２１２における操作パネル２２３に設けられた複数の選択ボタン２２３ｒ，２２３ｇ，２２３ｂのうちの何れかを押して複数のＬＥＤ２２２ｒ，２２２ｇ，２２２ｂの中から所望の波長域の発光素子を選択する。これにより、第二光源２２２における複数のＬＥＤ２２２ｒ，２２２ｇ，２２２ｂのうちの選択された照明光が、光ファイバーケーブル２２４を介して支持台３６の内部に導入される。

支持台３６の内部に導入された照明光は、折返しミラー１４２で反射した後、コンデンサレンズ１４１、透明ガラス板１４０及び観察対象物Ｓを通過する。観察対象物Ｓを通過した照明光は、対物レンズ部４３、可変絞り機構１０１及びズームレンズ機構４１をそれぞれ通過した後にＣＣＤカメラ４５の撮像素子４５ａに達する。そして、対物レンズ部４３及びズームレンズ機構４１で光学的に撮像された実像は、前述したデジタル画像処理を経てＰＣ１３のモニタ１３ｂに映し出される。

第二実施形態のマイクロスコープ１Ｂによっても、第一実施形態のマイクロスコープ１Ａと同様の作用効果を得ることができる。

第一実施形態のマイクロスコープ１Ａでは、第一光源１１１が３種類の波長の発光素子からなり、面光源１２２は１種類の波長の発光素子からなるものであるので、３パターンの波長の組み合わせによる観察しかできないのに対し、第二実施形態のマイクロスコープ１Ｂでは、第一光源１１１及び第二光源２２２がそれぞれ３種類の波長の発光素子からなるものであるため、９パターンの波長の組み合わせによる多彩な観察を行うことができる。

〔第三実施形態〕
図１０は、本発明の第三実施形態に係るマイクロスコープの第二光源装置による透過照明を用いた微分干渉観察を説明する模式図である。なお、第三実施形態において、先の第二実施形態と同一又は同様のものについては、図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、第三実施形態に特有の部分を中心に説明することとする。

第三実施形態に係るマイクロスコープ１Ｃにおいて、載置部２２における支持台３６の内部には、コンデンサレンズ１４１と折返しミラー１４２との間に、ノマルスキープリズム１４５及び偏光板（ポラライザ）１４６が上下に順に配設されている。

＜透過照明による微分干渉観察＞
図１０に示されるマイクロスコープ１Ｃを用いて微分干渉観察を行う際には、ハーフミラー５０を非使用位置（図示省略）に配し、第一差込口５１ａ（図中Ａ矢印位置）に偏光板（アナライザ）８１を有するアナライザユニット８０（図３（ｃ）参照）を差し込み、第二差込口５２ａ（図中Ｂ矢印位置）にノマルスキープリズム９１を有するノマルスキープリズムユニット９０（図３（ｄ）参照）を差し込み、第三差込口５３ａ（図中Ｃ矢印位置）に当該第三差込口５３ａを塞ぐ図示されないブランクプラグを差し込む。一方、第二光源装置２１２における操作パネル２２３に設けられた複数の選択ボタン２２３ｒ，２２３ｇ，２２３ｂのうちの何れかを押して複数のＬＥＤ２２２ｒ，２２２ｇ，２２２ｂの中から所望の波長域の発光素子を選択する。これにより、第二光源２２２における複数のＬＥＤ２２２ｒ，２２２ｇ，２２２ｂのうちの選択された照明光が、光ファイバーケーブル２２４を介して支持台３６の内部に導入される。

支持台３６の内部に導入された照明光は、折返しミラー１４２で反射した後、偏光板（ポラライザ）１４６、ノマルスキープリズム１４５、コンデンサレンズ１４１、透明ガラス板１４０及び観察対象物Ｓを通過する。観察対象物Ｓを通過した照明光は、対物レンズ部４３、ノマルスキープリズム９１、偏光板（アナライザ）８１及びズームレンズ機構４１をそれぞれ通過した後にＣＣＤカメラ４５の撮像素子４５ａに達する。そして、対物レンズ部４３及びズームレンズ機構４１で光学的に撮像された実像は、前述したデジタル画像処理を経てＰＣ１３のモニタ１３ｂに映し出される。

この透過照明による微分干渉観察においては、支持台３６内の偏光板（ポラライザ）１４６を通過した照明光が支持台３６内のノマルスキープリズム１４５を通過すると、直交する二方向に振動する二つの図１０中点線矢印で示される直線偏光に変換される。二つの直線偏光は、コンデンサレンズ１４１を介して観察対象物Ｓに対し裏面から入射される。この際、観察対象物Ｓの厚さが変化している部分で二つの直線偏光に光路差が生じる。この光路差が生じた二つの直線偏光は、対物レンズ部４３によって当該対物レンズ部４３の焦点面に集光され、ノマルスキープリズム９１において互いの光路が重ね合わされて一つの光に統合される。そして、統合された光は、干渉できるように偏光板（アナライザ）８１で振動方向を揃えられてから撮像素子４５ａへと入射される。

第三実施形態のマイクロスコープ１Ｃを用いた透過照明による微分干渉観察によれば、同軸落射照明による微分干渉観察と同様に、段差の部分や斜面で微分干渉像を観察することができ、透過性が高い観察対象物の内部状態を立体的に観察することができる。また、第三実施形態のマイクロスコープ１Ｃによれば、同軸落射観察と透過微分干渉観察とが切換可能とされているので、一つのマイクロスコープで同軸落射観察と透過微分干渉観察との両方を行うことができる。

以上、本発明のマイクロスコープについて、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、各実施形態に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明のマイクロスコープは、観察対象物に対し多彩な観察法にて拡大観察を行う用途において好適に利用可能である。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ マイクロスコープ
２２ 載置部
１１１ 第一光源
１１３，２２３ 操作パネル（波長変更手段）
１２２ 面光源（第二光源）
２２２ 第二光源

Claims (4)

1. 観察対象物の上方から観察対象物に向けて照明光を照射する落射照明と、
   観察対象物の下方から観察対象物を透過させるように照射する透過照明と、
   を備えるマイクロスコープであって、
   前記落射照明用の第一光源と、前記透過照明用の第二光源とが別個に設けられるマイクロスコープ。
2. 前記第一光源、及び／又は前記第二光源の波長を変更する波長変更手段を備える請求項１に記載のマイクロスコープ。
3. 前記第二光源は、観察対象物が載置される載置部に組み込まれる面光源である請求項１又は２に記載のマイクロスコープ。
4. 落射観察と透過微分干渉観察とを切換可能に構成してある請求項１〜３の何れか一項に記載のマイクロスコープ。

Images