JP6053412B2

JP6053412B2 - 顕微鏡

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Publication number: JP6053412B2
Application number: JP2012203665A
Authority: JP
Inventors: 土屋　敦宏; 敦宏土屋; 浩平森
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: JP2014059413A

Description

本発明は、照明光を標本に照射し、標本から反射および／または透過した光を受光して標本の観察を行う顕微鏡に関するものである。

従来、医学や生物学等の分野では、細胞等の観察に、標本を照明して観察する顕微鏡が用いられている。また、工業分野においても、金属組織等の品質管理や、新素材の研究開発、電子デバイスや磁気ヘッドの検査等、種々の用途で顕微鏡が利用されている。顕微鏡による標本の観察としては、目視による観察の他、ＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子を用いて標本像を撮像し、撮像した画像や、光強度等の数値のモニタ表示による観察が知られている。

一般に、顕微鏡は、土台をなす本体部と、接眼レンズやイメージセンサが設けられる鏡筒を有する観察部と、を備える。本体部には、例えば標本を載置するステージ、倍率の異なる複数の対物レンズを標本に対して交換可能に保持するレボルバ、落射照明光を出射する第１光源、透過照明光を出射する第２光源などが取り付けられる。

ここで、顕微鏡の汎用性を向上させるための技術として、ステージの上下に対物レンズをそれぞれ配置し、これらの対物レンズに応じて光源や観察部を設けることによって、各々の対物レンズを介した照明光の照射および標本像の観察を行う技術が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。この技術では、それぞれの対物レンズを介して標本に照明光を照射し、この照明光が標本を透過または標本で反射、もしくは照明光によって標本が励起されて生じた蛍光を、対物レンズが取り込んで標本像を形成する観察光を取得している。

特開２００５−２８３９９４号公報特開２００２−５５２８２号公報

しかしながら、特許文献１，２が開示する顕微鏡において、一方の対物レンズによって標本に照明光を照射して、照射した標本からの観察光を取得する際、他方の対物レンズの作動距離（標本にピントが合っている状態における対物レンズ先端と標本との間の距離）が短いと、他方の対物レンズによって反射された照明光（反射光）が観察光とともに一方の対物レンズに入射して、この反射光によって標本像にフレアやゴーストとして写り込むという問題があった。また、標本などによる散乱光が、迷光として観察光とともに取り込まれ、標本像にフレアやゴーストとして写り込んでしまう場合もあった。

また、各対物レンズから同時に照明光を出射させて標本に照射すると、互いの照明光が対向する対物レンズに迷光として取り込まれ、フレアやゴーストとして標本像への写り込むおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、対物レンズの位置によらず適切な標本像を得ることができる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、本発明にかかる顕微鏡は、観察対象の標本の第１の観察光を集光する第１の対物レンズと、前記第１の対物レンズの光軸と一致する位置に光軸が配置されるとともに、前記標本に対向する位置に設けられ、前記第１の対物レンズの視野範囲より広い視野範囲を有し、前記標本の第２の観察光を集光する第２の対物レンズと、赤外帯域の波長の光線束であって放射状またはシート状をなす光線束を照明光として出射する第１の照明手段と、前記第１の照明手段からの照明光の波長と異なる波長の光を照明光として出射する第２の照明手段と、を備え、前記第１の照明手段は、照明光路への挿入によって放射状の光線束をシート状の光線束にするシリンドリカルレンズまたはロッドレンズを有し、前記照明光を、前記第１の対物レンズの光軸から傾斜して前記標本に照射し、前記第２の照明手段からの光を前記標本に照射し、前記第１の対物レンズを用いて前記標本からの光を取り込むことによって第１の観察像を形成し、前記第１の照明手段からの光を前記標本に照射し、前記第２の対物レンズを用いて前記標本からの前記赤外帯域の波長の光を取り込むことによって第２の観察像を形成することを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、観察対象の標本の第１の観察光を集光する第１の対物レンズと、前記第１の対物レンズの光軸と一致する位置に光軸が配置されるとともに、前記標本に対向する位置に設けられ、前記第１の対物レンズの視野範囲より広い視野範囲を有し、前記標本の第２の観察光を集光する第２の対物レンズと、赤外帯域の波長の光を照明光として出射する第１の照明手段と、前記第１の照明手段からの照明光の波長と異なる波長の光を照明光として出射する第２の照明手段と、を備え、前記第１の照明手段は、放射状の光線束を前記照明光として出射する照明部と、前記照明部に着脱自在に設けられ、該照明部が出射した前記放射状の光線束を前記シート状の光線束にして出射する光学部材と、を有し、前記照明光を、前記第１の対物レンズの光軸から傾斜して前記標本に照射し、前記第２の照明手段からの光を前記標本に照射し、前記第１の対物レンズを用いて前記標本からの光を取り込むことによって第１の観察像を形成し、前記第１の照明手段からの光を前記標本に照射し、前記第２の対物レンズを用いて前記標本からの前記赤外帯域の波長の光を取り込むことによって第２の観察像を形成することを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記第１の照明手段は、前記第１の対物レンズの光軸に対する角度、距離の少なくとも一方が可変であることを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記第１の対物レンズは、前記標本の観察像を拡大するレンズと、前記レンズを保持する保持手段と、を有し、前記保持手段の少なくとも一部に、前記照明光の反射を抑制する低反射材が設けられていることを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記低反射材は、黒色であることを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記保持手段は、前記レンズを外部に露出する面であって、前記第１の対物レンズの光軸に対して垂直な面に前記低反射材が設けられていることを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記第１の対物レンズが取り込む光の光路上に、前記赤外帯域の波長の光をカットする光学カットフィルタを備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記第２の対物レンズが取り込む光の光路上に、前記赤外帯域の波長の光を透過するフィルタを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、観察対象の標本の第１の観察光を集光する第１の対物レンズと、第１の対物レンズの光軸と一致する位置に光軸が配置されるとともに、標本に対向する位置に設けられ、第１の対物レンズの視野範囲より広い視野範囲を有し、標本の第２の観察光を集光する第２の対物レンズと、可視光以外の光を照明光として出射する第１の照明手段と、第１の照明手段からの照明光の波長と異なる光を照明光として出射する第２の照明手段と、を備え、第２の照明手段からの光を標本に照射し、第１の対物レンズを用いて標本からの光を取り込むことによって第１の観察像を形成し、第１の照明手段からの光を標本に照射し、第２の対物レンズを用いて標本からの可視光以外の波長帯域の光を取り込むことによって第２の観察像を形成するようにしたので、対物レンズの位置によらず適切な観察像を得ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の全体構成を模式的に示す側面図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の全体構成を模式的に示す正面図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の要部の構成を示す模式図である。図４は、本発明の実施の形態１の変形例１にかかる顕微鏡の要部の構成を模式的に示す斜視図である。図５は、本発明の実施の形態１の変形例１にかかる顕微鏡の要部の構成を示す部分断面図である。図６は、本発明の実施の形態１の変形例２にかかる顕微鏡の要部の構成を示す模式図である。図７は、本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡の全体構成を模式的に示す正面図である。図８は、本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡の要部の構成を模式的に示す斜視図である。図９は、本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡の要部の構成を模式的に示す側面図である。図１０は、本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡の要部の構成を模式的に示す斜視図である。図１１は、本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡の要部の構成を模式的に示す側面図である。図１２は、本発明の実施の形態３にかかる顕微鏡の要部の構成を示す模式図である。図１３は、従来のリング照明装置を用いた場合の顕微鏡の要部の構成を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態１にかかる顕微鏡１の全体構成を模式的に示す側面図である。図２は、本実施の形態１にかかる顕微鏡１の全体構成を模式的に示す正面図である。図１，２に示すように、顕微鏡１は、標本Ｓからの観察光を結像して形成される標本Ｓの標本像（観察像）を観察するための顕微鏡であって、ベース部２、柱部３およびアーム部４を備えている。ベース部２は、机上等の顕微鏡１が設置される場所に直接載置される部分である。柱部３は、ベース部２の奥側（図１左方）に立設されている。アーム部４は、柱部３の上端から顕微鏡１正面側（図１右方）に向かって延在されている部分である。

ベース部２、柱部３およびアーム部４は、側面視で略Ｃ字状をなしている。また、顕微鏡１には、ベース部２およびアーム部４の間（Ｃ字の中空部）にステージ５が取り付けられる。ベース部２には、後述する対物レンズ６２を昇降駆動させる昇降部６が設けられるとともに、光源７ａが取り付けられている。また、アーム部４には、光源７ｂおよび鏡筒８が取り付けられている。

柱部３の前面には、可動ガイド９が、柱部３に対して上下動可能に設置されている。可動ガイド９には、レボルバ１０が設けられている。レボルバ１０は、アーム部４の延在方向先端側の下部に設置されている。レボルバ１０は、標本像を拡大する対物レンズ１１（第１の対物レンズ）がステージ５に対向するように装着可能となっている。ベース部２には、可動ガイド９を操作する操作部９ａが設けられ、この操作部９ａの操作による可動ガイド９の上下動によって、レボルバ１０を上下することにより、対物レンズ１１を標本Ｓに対して近接または離間させることができる。なお、レボルバ１０は、倍率の異なる複数の対物レンズが装着可能となっており、レボルバ１０を回転させることにより、所望の倍率の対物レンズを光路Ｎ１に挿入して観察することができる。

ステージ５は、机上等の顕微鏡１が設置される場所に直接載置される基部５１と、基部５１から上方に延びる支柱５２と、支柱５２の上端で支持され、標本Ｓを載置する標本載置部５３と、を有する。また、標本載置部５３には、標本Ｓの載置面上の移動を操作する操作部５４が設けられている。

標本載置部５３は、例えば板状をなす第１部材５３ａ、第２部材５３ｂおよび第３部材５３ｃが順に積層されてなる。標本載置部５３において、例えば、第１部材５３ａを基準（固定）とし、操作部５４によって第２部材５３ｂおよび第３部材５３ｃを第１部材５３ａの板面を平面とする面上を移動させる。このとき、第２部材５３ｂは、操作部５４の第１ハンドル５４ａによって移動操作され、第３部材５３ｃは、操作部５４の第２ハンドル５４ｂによって移動操作される。第２部材５３ｂおよび第３部材５３ｃは、互いに直交する方向に移動する。なお、第１部材５３ａ、第２部材５３ｂおよび第３部材５３ｃには、光路Ｎ１に応じた開口が形成されている。ここで、操作部５４によって移動する第２部材５３ｂおよび第３部材５３ｃの各開口は、移動によって光路Ｎ１と干渉しない大きさで形成されている。

昇降部６は、昇降ハンドル６ａおよびホルダ６１を有し、昇降ハンドル６ａの操作によってホルダ６１が光路Ｎ１に沿って移動する。ホルダ６１は、標本像を拡大する対物レンズ６２（第２の対物レンズ）を保持している。このとき、ホルダ６１は、対物レンズ６２の光軸が光路Ｎ１に一致するように保持している。昇降部６は、例えばラック−ピニオン機構（図示せず）により、昇降ハンドル６ａによって入力された動力に応じて、ホルダ６１を光路Ｎ１に沿って移動させる。この移動によって、標本Ｓの像のピントを調節することができる。なお、ホルダ６１は、対物レンズ６２に代えて、コンデンサを保持することもできる。

ここで、本実施の形態１では、対物レンズ１１が、例えば１０倍，２０倍，５０倍の比較的倍率の高い対物レンズ（以下、「ミクロ対物レンズ」という）であって、対物レンズ６２が、２倍，５倍のミクロ対物レンズの倍率に対して低倍率である対物レンズ（以下、「マクロ対物レンズ」という）である。ミクロ対物レンズおよびマクロ対物レンズの倍率は一例であり、ミクロ対物レンズがマクロ対物レンズに対して高ければよい。

光源７ａは、標本Ｓに対して透過照明を行う透過照明光を出射する。また、光源７ｂは、標本Ｓに対して落射照明を行う落射照明光を出射する。光源７ａ，７ｂは、例えば水銀ランプなどの白色光源や所定の波長のレーザ光を出射するレーザ光源を用いて実現される。また、光源７ａ，７ｂが、例えば水銀ランプなどの白色光などを出射する場合、ベース部２およびアーム部４に対して所定の波長の光を照明光として出射するために、光源７ａ，７ｂに波長選択フィルタ等を配設してもよい。なお、本実施例では、光源７ａは赤外光を出射する赤外光源、光源７ｂは、白色光を出射する水銀ランプなどの白色光源とする。

また、顕微鏡１は、光源７ａによる透過照明光学系と、光源７ｂによる落射照明光学系とを備え、透過照明光学系と落射照明光学系を同時に使用することで、標本Ｓに対する透過照明観察と落射照明観察との同時観察が可能となっている。また、観察に使用する照明光学系を切り替えることができる。照明光学系を切り替えることにより、標本Ｓに対する透過観察と落射観察が可能となっている。

透過照明光学系は、ベース部２の内部において、コレクタレンズ２１と、視野絞り２２と、ミラー２３と、窓レンズ２４とを備えている。コレクタレンズ２１および視野絞り２２は、光路Ｎ２上に配置され、ミラー２３は、光路Ｎ１と光路Ｎ２とが交わる部分に配置され、窓レンズ２４は、光路Ｎ１上に配置されている。透過照明光学系では、光源７ａから出射された透過観察用の照明光が、順番に、コレクタレンズ２１、視野絞り２２、ミラー２３、窓レンズ２４の光学部品を通過し、対物レンズ６２を介して標本Ｓに照射される。

一方、落射照明光学系は、アーム部４の内部において、照明用レンズ４１，４２と、励起フィルタ４３と、ダイクロイックミラー４４と、吸収フィルタ４５とを備えている。照明用レンズ４１，４２、励起フィルタ４３、ダイクロイックミラー４４は、光路Ｎ３上に配置されており、吸収フィルタ４５は、光路Ｎ１上に配置されている。ダイクロイックミラー４４は、光源７ｂから出射された光のうち、所定波長の光を透過するとともに、標本Ｓが発した光のうち、所定波長以外の光を反射する。また、アーム部４には、励起フィルタ４３およびダイクロイックミラー４４の間に光学カットフィルタ４６が挿脱自在に設けられている。光学カットフィルタ４６は、例えば、不要な赤外波長の光をカットするフィルタである。なお、光学カットフィルタ４６は、励起フィルタ４３およびダイクロイックミラー４４の間以外、例えば、対物レンズ１１とダイクロイックミラー４４との間でもよい。

落射照明光学系では、光源７ｂから出射した照明光が、照明用レンズ４１，４２を透過し、この照明光の波長のうち、励起フィルタ４３により標本Ｓに導入された蛍光標識に必要な励起波長のみが透過される。透過された照明光は、ダイクロイックミラー４４により対物レンズ１１に向けて反射され、対物レンズ１１を介して標本Ｓに照射される。照明光を照射された標本Ｓからは、励起された蛍光標識の蛍光が発せられる。この蛍光は、対物レンズ１１、ダイクロイックミラー４４を透過し、吸収フィルタ４５により観察に必要な蛍光波長のみが透過され、鏡筒８に入射する。

鏡筒８には、接眼部１２ａを有する接眼観察部１２と、ＣＣＤイメージセンサや、ＣＭＯＳイメージセンサからなる画像取得部１３とが取り付けられている。また、鏡筒８の内部には、アーム部４からの光を結像する結像レンズ８１と、光路Ｎ１上を進行する光の光路を切り替える光路切替プリズム８２とを有する。光路切替プリズム８２は、例えば、５０％の光を接眼観察部１２側に折り曲げるとともに、５０％の光を透過して画像取得部１３に入射させる。ここで、画像取得部１３および光路切替プリズム８２の間には、光学カットフィルタ１３ａが設けられている。光学カットフィルタ１３ａは、例えば赤外帯域の波長の光をカットする。

また、対物レンズ６２と窓レンズ２４との間には、ミラーユニット７０が配設されている。ミラーユニット７０は、標本Ｓからの光を、ＣＣＤイメージセンサや、ＣＭＯＳイメージセンサからなる画像取得部７１側に反射する。これにより、対物レンズ６２が取り込んだ標本像を、画像取得部７１によって画像化することができる。

ミラーユニット７０から反射された光は、導光管７２を介して画像取得部７１に送られる。導光管７２には、画像取得部７１に対して標本像を結像する結像レンズ７２ａが配置されている。また、ミラーユニット７０は、光路Ｎ１に対して垂直な方向に移動可能なスライダ７３に保持されている。ミラーユニット７０は、このスライダ７３の移動によって、光路Ｎ１に対する挿脱が可能である。光源７ａからの光によって標本Ｓを照明する場合には、スライダ７３の移動によってミラーユニット７０を光路Ｎ１から退避させる。

図３は、本実施の形態１にかかる顕微鏡１のミラーユニット７０の構成を示す模式図である。ミラーユニット７０は、ミラー７０ａおよびフィルタ７０ｂを有する。ミラー７０ａは、対物レンズ６２が取り込んだ標本Ｓからの光を光路Ｎ４側に反射する。フィルタ７０ｂは、ミラー７０ａによって反射された光路Ｎ４上の光のうち、所定波長、例えば赤外帯域以外の波長の光をカットし、この赤外帯域の波長の光を透過する。

なお、ミラー７０ａに代えて、ダイクロイックミラーを用いるものであってもよい。ダイクロイックミラーを用いることで、スライダ７３によってミラーユニット７０を光路Ｎ１から退避させることなく、光源７ａによる標本Ｓの照明を行うことができる。また、ミラーユニット７０は、顕微鏡１に対して着脱自在に設けられることが好ましい。これにより、ホルダ６１にコンデンサを装着する場合、ミラーユニット７０を離脱させることで、コンデンサ装着領域を拡大し、より大型のコンデンサを装着することが可能となる。

上述した構成を有する顕微鏡１では、透過照明観察の場合、光源７ａからの照明光を、ミラー２３を介して標本Ｓに照射すると、標本Ｓを透過して対物レンズ１１に取り込まれ、観察光として鏡筒８に入射する。鏡筒８に入射した観察光は、光路切替プリズム８２によって接眼観察部１２および画像取得部１３にそれぞれ入射する。このとき、ミラーユニット７０は、光路Ｎ１から離脱した状態となっている。なお、透過光観察は、明視野観察、位相差観察、微分干渉観察などを行う場合に用いられる。

また、落射照明観察の場合、光源７ｂからの照明光が励起フィルタ４３で波長が選択され、ダイクロイックミラー４４によって対物レンズ１１に向けて照明光が折り曲げられる。ダイクロイックミラー４４によって折り曲げられた照明光が、対物レンズ１１を介して標本Ｓに照射されると、標本Ｓにおける蛍光標識が励起され蛍光を発する。標本Ｓから発せられた蛍光を像として対物レンズ１１が取り込み、ダイクロイックミラー４４と吸収フィルタ４５とを透過して、観察光として鏡筒８に入射する。鏡筒８に入射した観察光は、光路切替プリズム８２によって接眼観察部１２および画像取得部１３にそれぞれ入射する。

ここで、本実施の形態１では、上述した落射照明観察と透過照明観察との同時観察の際、光源７ａによる透過照明光学系からの照明光を標本Ｓに照射して、標本Ｓからの反射光または散乱光による標本像を画像取得部７１によって画像化し、また、光源７ｂから出射された励起光を標本Ｓに照射して得られる蛍光による標本像を、対物レンズ１１を用いて観察、または画像取得部１３よって画像化する。

なお、上述した落射照明観察と透過照明観察との同時観察を行う場合、光学カットフィルタ４６は光路Ｎ３に挿入した状態である。これにより、光源７ａによる透過照明光学系からの不要な照明光の入射を防止することができる。

また、上述した落射照明観察では、照明光を、光源７ａからの光とは異なる波長帯域の波長の光である赤外光としているため、標本Ｓや対物レンズ６２において反射した赤外光（散乱光）が対物レンズ１１に取り込まれたとしても、標本像において、この赤外光が迷光となることはない。この際、画像取得部１３には光学カットフィルタ１３ａを介して観察光が入射するため、照明光としての赤外光が画像取得部１３に入射することを確実に防止することができる。

したがって、ピントが合った状態における対物レンズ１１と標本Ｓとの間の作動距離ｄ１が短い場合であっても、標本Ｓや対物レンズ６２からの反射等によって照明光（赤外光）が観察光に迷光として入り込むことがない。これにより、落射照明観察と透過照明観察との同時観察において、各照明光の影響のない適切な標本像をそれぞれ得ることができる。

また、透過照明観察において、赤外光（ＩＲ光）を発する光源７ａとして、光源７ａから標本Ｓに赤外光を照射して対物レンズ１１，６２によって標本像の同時観察を行う場合、対物レンズ１１では、標本Ｓを透過した赤外光を取り込み、対物レンズ６２では、標本Ｓを反射した赤外光を取り込んで標本像の観察を行うことが可能である。この場合、ミラーユニット７０には、ミラー７０ａに代えて、照明光である赤外帯域の波長の光を透過するとともに、赤外帯域以外の波長の光を反射するダイクロイックミラーが用いられる。また、各対物レンズ１１，６２の倍率は、観察態様に応じて適宜変更され得る。

このとき、標本Ｓを透過して対物レンズ１１に取り込まれた照明光（赤外光）が、ダイクロイックミラー４４で反射して光路Ｎ２に進入した後、励起フィルタ４３で反射して再び標本Ｓを透過して対物レンズ６２に入射するおそれがある。これにより、対物レンズ６２が、取り込んだ観察光とともにこの反射した赤外光を迷光として取り込んでしまい、この迷光が標本像にゴーストとして写り込んでしまう。ここで、光学カットフィルタ４６を光路Ｎ３上に配置することにより、ダイクロイックミラー４４で反射された赤外光を吸収し、標本像への迷光の入り込みを防止することができる。

上述した本実施の形態１によれば、光路Ｎ１上の標本Ｓに対して異なる側にそれぞれ配置された対物レンズ１１，６２を有する顕微鏡１において、対物レンズ６２を介して標本Ｓに可視光以外の波長帯域の光を照射するとともに、対物レンズ１１を介して標本Ｓに可視光の光を照射し、標本Ｓからの光を対物レンズ１１，６２でそれぞれ取り込んで観察できるようにしたので、対物レンズの作動距離が短い場合であっても、この対物レンズの位置によらず適切な標本像を得ることができる。

また、上述した本実施の形態１によれば、落射照明観察と透過照明観察との同時観察をおこなう場合、透過照明光学系からの照明光が可視光以外の波長帯域の光、例えば赤外光であるため、迷光の心配なく観察を行うことができる。

また、上述した本実施の形態１によれば、標本Ｓが例えばゲルによって保持されている場合であっても、照明光が可視光以外の波長帯域の光であるため、散乱による観察光（標本像）の乱れが少なく、良好な標本像を得ることができる。

また、上述した本実施の形態１によれば、対物レンズ１１，６２のそれぞれの光路Ｎ１，Ｎ４上に吸収フィルタ１３ａ、フィルタ７０ｂが配設されているため、互いの対物レンズ１１，６２からそれぞれ出射される照明光が迷光となることを防止することができる。

なお、上述した本実施の形態１において、偏光板を照明光の光路および観察光の光路にそれぞれ配設し、落射偏光観察を行ってもよい。このとき、偏光板は、互いにクロスニコルに配置されている。落射偏光観察において、例えば光源７ａから対物レンズ６２を介して標本Ｓに照明光を照射した場合、標本Ｓを透過して対物レンズ１１で反射した照明光を観察光の光路側の偏光板でカットし、迷光による標本像への影響を抑制することができる。また、落射偏光観察において、標本Ｓとして小動物を用いた場合、画像取得部７１は、この小動物の筋収縮などによるリタデーション変化を干渉光として検出することができる。この場合、偏光板は、光路Ｎ１またはＮ３上であって、光源７ａとミラー７０ａとの間、および光路Ｎ４上であって、ミラー７０ａと結像レンズ７２ａとの間にそれぞれ設けられることが好ましい。

図４は、本実施の形態１の変形例１にかかる顕微鏡１の要部の構成を模式的に示す斜視図である。図５は、本実施の形態１の変形例１にかかる顕微鏡１の要部の構成を示す部分断面図である。図４，５に示すように、対物レンズ１１の標本Ｓに向き合う平面に、光の反射を抑制する反射防止部材９０（低反射材）を設けてもよい。

図４，５に示すように、対物レンズ１１は、略円筒状をなしており、先端において、端部に向けて径が縮小する縮径部１１ａと、縮径部１１ａの内部に配設されるレンズ１１ｂと、を有する。また、縮径部１１ａは、筒状の中空空間において、レンズ１１ｂを保持している（図５参照）。レンズ１１ｂは、例えば図５のように、光を取り込む半球状の取込部１１ｃと、取込部１１ｃの外周を覆って保持するとともに、縮径部１１ａの中空空間に支持される外周部１１ｄとを有する。

ここで、反射防止部材９０は、円環状をなすシートであって、少なくとも縮径部１１ａのレンズ１１ｂを外部に露出する面であって、対物レンズ１１の光軸に対して垂直な面（顕微鏡１配設時に標本Ｓと向かい合う面）である平面部１１ｅと、外周部１１ｄとを覆うように設けられている。なお、平面部１１ｅは、照明光の照明領域に応じて形成される。反射防止部材９０は、例えばクロムからなる板状部材によって実現される。これにより、一段と確実に対物レンズ１１による照明光の反射を防止することができる。なお、反射防止部材９０に代えて、縮径部１１ａを含むレンズ保持部材（保持手段）を、クロムなどを用いて黒色で構成するものであってもよい。また、反射防止部材９０は、クロムのほか、黒色に着色した樹脂からなるものであってもよい。

また、標本Ｓの観察を行う方法として、スライドガラスおよびカバーガラスを有する標本保持部材１００を用いた観察方法が挙げられる。図６は、本実施の形態１の変形例２にかかる顕微鏡１の要部の構成を示す模式図である。なお、本変形例２では、光源７ａによる落射照明観察を行う場合として説明する。

標本保持部材１００は、板状をなすスライドガラス１０１と、スライドガラス１０１よりも薄い板厚の板状をなすカバーガラス１０２と、スライドガラス１０１およびカバーガラス１０２の間に設けられる円環状の中空部を有するゲル１０３とを有する。標本Ｓは、スライドガラス１０１、カバーガラス１０２およびゲル１０３の中空部によって形成される内部空間で保持される。また、対物レンズ１１と標本保持部材１００との間には、開口数を向上させるためのオイル１１０が配設されている。

ここで、カバーガラス１０２は、赤外光を反射する透明部材を用いて形成されている。透明部材としては、例えば、誘電体多層膜による干渉を利用した干渉膜が挙げられる。したがって、図６に示すように、標本Ｓを透過した赤外光は、カバーガラス１０２の内部側表面で反射して再び標本Ｓを透過する（光路Ｌ１）。また、標本Ｓを透過した赤外光は、カバーガラス１０２の外表面側の内面で反射して再び標本Ｓを透過する（光路Ｌ２）。これにより、一度標本Ｓを透過した赤外光を再び標本Ｓに透過させて、対物レンズ６２でその透過光を取り込むことができ、画像取得部７１が取得する光量を増大させることが可能となる。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡１ａの全体構成を模式的に示す正面図である。なお、図１等で説明した構成と同一の構成要素には、同一の符号が付してある。実施の形態２では、光源７ａ，７ｂのほかに、暗視野照明観察を行うための照明光を出射する暗視野照明装置２００を有する。

図８は、本実施の形態２にかかる顕微鏡１ａの暗視野照明装置２００の構成を模式的に示す斜視図である。図９は、本実施の形態２にかかる顕微鏡１ａの暗視野照明装置２００の構成を模式的に示す側面図である。暗視野照明装置２００は、例えば赤外帯域の波長の光（照明光）を出射する照明部２０１を複数有する。複数の照明部２０１は、一列に並べて配置されてなる（図８参照）。暗視野照明装置２００は、複数の照明部２０１によって放射状の光線束を照明光として出射する。

顕微鏡１ａでは、標本Ｓに対して暗視野照明装置２００（照明部２０１）を斜め（横）に配置して照明することによって、暗視野照明観察を行うことが可能である。このとき、対物レンズ６２では、暗視野照明装置２００による照明光の標本Ｓからの透過成分が取り込まれる。すなわち、画像取得部７１では、標本Ｓの透過による透過暗視野観察を行うことができる。

また、暗視野照明装置２００は、その配置によって、照明部２０１の標本Ｓに対する角度、または標本Ｓに対する距離を変化させて標本Ｓの照明を行うことができる。これにより、マニピュレータや、パッチクランプ実験器具などステージ５近傍に配設される部材の配設領域を規制することなく、観察が行えるとともに、その照明光の照射態様を変化させることで、標本像形成の自由度を向上させることができる。また、標本Ｓの載置形態、例えば、シャーレに収容された標本や、標本Ｓを保持するゲルの厚みの差異などに応じて、照明光の照射角度を変化させることが可能である。

暗視野照明装置２００は、例えば、略Ｕ字状の保持部材に保持された状態でステージ５（標本載置部５３）などにマグネットやネジ等によって載置、固定されることにより実現可能である。このとき、暗視野照明装置２００は、保持部材のＵ字の内側部によって照明部２０１の照射角度を調節した状態で保持される。

図１０は、本実施の形態２にかかる顕微鏡１ａの要部の構成を模式的に示す斜視図である。図１１は、本実施の形態２にかかる顕微鏡１ａの要部の構成を模式的に示す側面図である。暗視野照明装置２００は、図１０に示すようなシリンドリカルレンズ２１０（光学部材）を照明部２０１側に配置することにより、シート状の光線束を照明光として出射することが可能となる。

シリンドリカルレンズ２１０は、一つの側面が弧状の湾曲面をなす略柱状の光学部材である。シリンドリカルレンズ２１０は、照明部２０１から出射され、レンズ内部に入射した放射状の光線束を、シート状の光線束にして湾曲面から外部に出射する。これにより、湾曲面から外部に出射される光は、シート状をなす。なお、シリンドリカルレンズ２１０に代えて、ロッドレンズを用いることも可能である。

シリンドリカルレンズ２１０を用いてシート状の照明光を出射することにより、一段と確実に標本Ｓに照明光を照射することができるとともに、対物レンズ１１などに照射される照明光の光量を低減することができる。これにより、反射光や散乱光など迷光を抑制して、標本像への迷光の写り込みを防止することができる。なお、照明部２０１がレーザ光からなり、平行光を出射するものであれば、シリンドリカルレンズ２１０を用いずに、平行光を標本Ｓに照射することが可能である。

上述した本実施の形態２によれば、光路Ｎ１上の標本Ｓに対して異なる側にそれぞれ配置された対物レンズ１１，６２を有する顕微鏡１ａにおいて、標本Ｓの横から暗視野照明装置２００によって標本Ｓに照明光を照射して、標本Ｓからの光を対物レンズ６２で取り込んで標本像を観察するようにしたので、対物レンズの作動距離が短い場合であっても適切な標本像を得ることができる。

また、上述した本実施の形態２によれば、シリンドリカルレンズ２１０の着脱により、放射状の照明光またはシート状の照明光を選択的に標本Ｓに照射することができるため、標本Ｓに対する照明の開口数を変化させて標本像の観察を行うことが可能となる。

ここで、上述した本実施の形態２において、暗視野照明装置２００を用いた透過暗視野照明観察のみを行う場合は、光源７ａ，７ｂを有しない構成であってもよい。

なお、上述した本実施の形態２では、透過暗視野照明観察を行うものとして説明したが、落射暗視野照明観察を行うものであってもよい。この場合、対物レンズ１１，６２の配置を変えてもよいし、暗視野照明装置２００の配置を変えてもよい。落射暗視野照明観察では、対物レンズ１１の作動距離が長く、反射、散乱による迷光の影響が少ない場合や、ショウジョウバエなどの透過性の低い標本Ｓを観察する場合に好適である。

（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３にかかる顕微鏡１の要部の構成を示す模式図である。なお、図１等で説明した構成と同一の構成要素には、同一の符号が付してある。その他の実施の形態では、光源７ａ，７ｂのほかに、落射暗視野照明観察を行うための照明光を出射するリング照明装置２２０を有する。

リング照明装置２２０は、略筒状をなし、上述したホルダ６１に取り付けられている。リング照明装置２２０には、筒状の先端に円環状に配置された複数の照明部２２０ａが設けられている。各照明部２２０ａは、各々対向する照明部２２０ａが出射する光の光軸と標本Ｓ近傍において交差するような光軸の照明光を出射する。

このとき、最も外側に位置する照明部２２０ａが出射する光の光軸は、標本Ｓと焦点が合った状態の作動距離ｄ２にある対物レンズ１１に干渉しないようになっている。これにより、対物レンズ１１などに照射される照明光の光量を低減することができる。したがって、反射光や散乱光など迷光を抑制して、標本像へのフレアやゴーストの写り込みを防止することができる。

図１３は、従来のリング照明装置３００を用いた場合の顕微鏡１の要部の構成を示す模式図である。従来のリング照明装置３００は、略筒状をなし、例えば上述したホルダ６１に取り付けられている。リング照明装置３００には、筒状の先端に円環状に配置された複数の照明部３００ａが設けられている。

ここで、リング照明装置３００の照明部３００ａでは、各照明部３００ａの照明光の光軸が、各々対向する照明部３００ａが出射する光の光軸と標本Ｓ近傍において交差するように設計されていないため、図１３に示すように、標本Ｓと焦点が合った状態の作動距離ｄ２にある対物レンズ１１に干渉してしまうおそれがあった。

上述した本実施の形態３によれば、光路Ｎ１上の標本Ｓに対して異なる側にそれぞれ配置された対物レンズ１１，６２を有する顕微鏡１ａにおいて、標本Ｓの横からリング照明装置２２０によって標本Ｓに照明光を照射するとともに、照明部２２０ａが出射する光が、標本Ｓと焦点が合った状態の作動距離ｄ２にある対物レンズ１１に干渉しないようにしたので、対物レンズの作動距離が短い場合であっても適切な標本像を得ることができる。

上述した実施の形態２，３においても対物レンズに反射防止部材９０が設けるなど、上述した実施の形態１および変形例にかかる構成を適宜組み合わせることが可能である。

なお、上述した実施の形態１〜３では、ステージが対物レンズの光軸に垂直な平面内を移動できるものとして説明したが、ステージを机上等に固定して、対物レンズが自身の光軸に垂直な平面上を移動するものであってもよい。これにより、ステージの駆動による振動により標本Ｓがステージ上を移動して、観察位置が変化することを防止することが可能となる。この場合、対物レンズ１１，６２は、互いの光軸が一致した状態で移動することが好ましい。例えば、ベース部２を机上に配設したスライダに載置して、このスライダを移動させることによって、ベース部２、柱部３およびアーム部４を一体的に移動させる。これにより、対物レンズの観察中心のずれを防止して、安定した標本Ｓの観察を行うことができる。

また、上述した実施の形態では、正立型の顕微鏡を例に説明したが、例えば、微分干渉観察光学系を形成し、標本を拡大する対物レンズ、対物レンズを介して標本を撮像する撮像機能および画像を表示する表示機能を備えた撮像装置、例えば、ビデオマイクロスコープ等であっても、本発明を適用することができる。

以上のように、本発明にかかる顕微鏡は、対物レンズの作動距離が短い場合であっても適切な標本像を得ることに有用である。

１，１ａ顕微鏡
２ベース部
３柱部
４アーム部
５ステージ
６昇降部
６ａ昇降ハンドル
７ａ，７ｂ光源
８鏡筒
９可動ガイド
９ａ操作部
１０レボルバ
１１，６２対物レンズ
１１ａ縮径部
１１ｂレンズ
１１ｃ取込部
１１ｄ外周部
１１ｅ平面部
１２接眼観察部
１２ａ接眼部
１３画像取得部
１３ a 光学カットフィルタ
２１コレクタレンズ
２２視野絞り
２３，７０ａミラー
２４窓レンズ
４１，４２照明用レンズ
４３励起フィルタ
４４ダイクロイックミラー
４５吸収フィルタ
４６光学カットフィルタ
５１基部
５２支柱
５３標本載置部
５３ａ第１部材
５３ｂ第２部材
５３ｃ第３部材
５４操作部
６１ホルダ
７０ミラーユニット
７０ｂフィルタ
７１画像取得部
７２導光管
７２ａ，８１結像レンズ
７３スライダ
８２光路切替プリズム
１００標本保持部材
１０１スライドガラス
１０２カバーガラス
１０３ゲル
１１０オイル
２００暗視野照明装置
２０１，２２０ａ，３００ａ照明部
２１０シリンドリカルレンズ
２２０，３００リング照明装置

Claims

観察対象の標本の第１の観察光を集光する第１の対物レンズと、
前記第１の対物レンズの光軸と一致する位置に光軸が配置されるとともに、前記標本に対向する位置に設けられ、前記第１の対物レンズの視野範囲より広い視野範囲を有し、前記標本の第２の観察光を集光する第２の対物レンズと、
赤外帯域の波長の光線束であって放射状またはシート状をなす光線束を照明光として出射する第１の照明手段と、
前記第１の照明手段からの照明光の波長と異なる波長の光を照明光として出射する第２の照明手段と、
を備え、
前記第１の照明手段は、照明光路への挿入によって放射状の光線束をシート状の光線束にするシリンドリカルレンズまたはロッドレンズを有し、前記照明光を、前記第１の対物レンズの光軸から傾斜して前記標本に照射し、
前記第２の照明手段からの光を前記標本に照射し、前記第１の対物レンズを用いて前記標本からの光を取り込むことによって第１の観察像を形成し、
前記第１の照明手段からの光を前記標本に照射し、前記第２の対物レンズを用いて前記標本からの前記赤外帯域の波長の光を取り込むことによって第２の観察像を形成することを特徴とする顕微鏡。
観察対象の標本の第１の観察光を集光する第１の対物レンズと、
前記第１の対物レンズの光軸と一致する位置に光軸が配置されるとともに、前記標本に対向する位置に設けられ、前記第１の対物レンズの視野範囲より広い視野範囲を有し、前記標本の第２の観察光を集光する第２の対物レンズと、
赤外帯域の波長の光を照明光として出射する第１の照明手段と、
前記第１の照明手段からの照明光の波長と異なる波長の光を照明光として出射する第２の照明手段と、
を備え、
前記第１の照明手段は、
放射状の光線束を前記照明光として出射する照明部と、
前記照明部に着脱自在に設けられ、該照明部が出射した前記放射状の光線束を前記シート状の光線束にして出射する光学部材と、
を有し、前記照明光を、前記第１の対物レンズの光軸から傾斜して前記標本に照射し、
前記第２の照明手段からの光を前記標本に照射し、前記第１の対物レンズを用いて前記標本からの光を取り込むことによって第１の観察像を形成し、
前記第１の照明手段からの光を前記標本に照射し、前記第２の対物レンズを用いて前記標本からの前記赤外帯域の波長の光を取り込むことによって第２の観察像を形成することを特徴とする顕微鏡。
前記第１の照明手段は、前記第１の対物レンズの光軸に対する角度、距離の少なくとも一方が可変であることを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡。
前記第１の対物レンズは、
前記標本の観察像を拡大するレンズと、
前記レンズを保持する保持手段と、
を有し、
前記保持手段の少なくとも一部に、前記照明光の反射を抑制する低反射材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡。
前記低反射材は、黒色であることを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡。
前記保持手段は、前記レンズを外部に露出する面であって、前記第１の対物レンズの光軸に対して垂直な面に前記低反射材が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡。
前記第１の対物レンズが取り込む光の光路上に、前記赤外帯域の波長の光をカットする光学カットフィルタを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡。
前記第２の対物レンズが取り込む光の光路上に、前記赤外帯域の波長の光を透過するフィルタを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡。