JPH01170913A - 顕微鏡の光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ 本発明は、培養された組織等を観測する光学顕微鏡の光
源装置に関ずろ。

［従来の技術とその問題点コ この種の顕微鏡においては組織培養プレートのウェルと
呼ばれる小室に、観測４−べき培養組織を含んだ液体を
入れて上方から光を照射し、ウェルの下方に設けた対物
レンズによりＩＩＩ　識を拡大して観７！ｌすする。と
ころてウェル内に注入された液体は、液体の表面張力に
よりウェル壁面部では液面が高く、−ウェル中央部では
液面が低い、凹レンズ状になる。

培養プレートのウェル内に注入された液体を観測する従
来の顕微鏡においては、第４図に示すように平行光淳を
用いて平行光りをウェル１００の上方から入射するもの
であった。従って凹レンズ状の液面１０１において、ウ
ェルの壁面部１０２近傍の液面に入射する光はウェル外
へ屈折し、ウェル中央部の液面に入射する光だけが対物
レンズ１０３へ直進するので、ウェルの底面１０４′は
、中央部が明るくウェルの周辺部が暗いという現象が生
じる。従って、従来のこの種の顕微鏡により得られる観
測像は、明るさが均一でなく、例えば培養液中の細胞計
数を行う場合、画像処理等に支障を来し、細胞の計数装
置は観測像の照度の低い部分を細胞と見なして誤って計
数するため、実際の細胞数と計数した細胞数が異なり、
計数精度が低下するという問題点があった。

このような光学顕ｍ鏡による観測像における明暗部を低
減するために、ウェル１００を照射する光の内、ウェル
中央部の光をスリット等で遮光し、ウェルの周辺部の光
のみにより照明するスリット光源や、光ファイバの一端
をウェル１００の円周上に並べ、光ファイバにより導か
れた光によりウェル周辺部を照らすリングファイバ光源
等がある。

しかし上述のスリット光源やリングファイバ光源の大き
さは、ウェルの大きさに対応する必要があり、ウェルが
変わると前記光源は対応できないという問題点がある。

更に以上に記載した従来の光源では、ウェル内に注入さ
れた液体の任意の部分の照度を調節するようなことはで
きなかった。

また、平行光源を用い、ウェルの形状を変えて、凹レン
ズ状の液面が生じない対策を施した組織培養プレート（
特開昭６２−５１９７７号公報）も知られている。しか
しこの組織培養プレートは、ウェル形状が複雑となり実
用的ではない。

本発明は上述したような問題点を解決するためになされ
たもので、ウェル内の液面が凹レンズ状であっても均一
な明るさの観測像が得られるとともに種々の大きさのウ
ェルに対応可能な光学顕微鏡の光源装置を提供すること
を目的とする。

［間頴点を解決しようとする手段］ 本発明は、光源から投射され、測定対象を通過した光を
対物レンズにより観測するようにした光学顕微鏡の光源
装置において、上記光源は平行でない光を発する複数個
の発光体を並べ、かつ各発光体からの光のうち少なくと
も一部が測定対象中で対物レンズの光軸とほぼ平行とな
るように各発光体を配置したことを特徴とする。

［作用］ 複数の光源は平行でない光をウェルに照射し、ウェル内
の液面における光の屈折により、それぞれの光源からの
光の中に対物レンズの光軸に平行な光が生じる。従って
ウェル内の液面が凹レンズ状になっている場合でもほぼ
均一な照度の光が観測対象に照射され正確な観測像が得
られる。

［実施例］ 以下に本発明の一実施例を図面とともに説明す第１図に
おいて、ｌは、本発明の光源装置を使用した光学顕微鏡
であり、水平なベース１ａには顕微鏡の対物レンズ８が
その視野を上向きにして突設されている。２は、平板状
の透明体にてなる培養プレートであり、支柱３ｂにより
水平に支持された顕微鏡ステージ３上に載置されろ。培
養プレート２の上表面２ａの中央部には何座の穴であろ
ウェル２ｂが設けられ、該ウェル２ｂには顕微鏡Ｉにて
観測される培養液が注入される。顕微鏡ステージ３には
、光源からの光が通過可能なように穴（図示せず）が設
けられている。４は観測像の焦点をｊ、■整するために
顕微鏡ステージ３を上下移動させるための顕微鏡ステー
ジ移動制御装置である。

５は、培養液が注入されたウェル２ｂに観測に必要な照
度を有する光を照射する顕微鏡１の光源であり、対物レ
ンズ８に対向する位置に設けられる。

光源５は、複数の発行ダイオード５ａを第２図に示すよ
うに並べたものであり、各発光ダイオード５ａは高輝度
型と呼ばれるもので、各発光ダイオード５ａの発光部は
直径が５ｍｍの半円球形状であり、発光する先は、波長
６６０ｎｍの赤色光であり、照度は（供給電流２０ｍＡ
にて）一つの発光ダイオード５ａについて３０００ｍｃ
ｄである。０り記のような各発光ダイオード５ａは、発
光ダイオード用のホルダ６の外表面６ａ上より発光ダイ
オード５ａの発光部を突出して設置される。各発光ダイ
オード５ａの平面配置は、第２図（ａ）に示すように発
光ダイオード５ａが互いに接して行列形状の格子状を成
すように整列させたものである。このような配置により
、各発光ダイオード５ａの光がウェル２ｂの液中で対物
レンズ８の光軸とほぼ平行な光が得られるようになって
いる。光量制御装置７は各発光ダイオード５ａの発光部
を、各発光ダイオード５ａｆｉ３に制御する。光量制御
装置７は例えば各発光ダイオード５ａに供給する電流を
０から２０ｍＡの範囲で制御する。９は、対物レンズ８
で得た観測像を図示しない光学系を介して人が見ること
ができるように設けられた接眼レンズ、１０は対物レン
ズ８で得られた観測像を写すテレビカメラ、＋１はテレ
ビカメラ１０に接続される画像処理装置である。画像処
理装置１１は光量制御装置７と接続され、画像処理装置
１１で得られた観測像の明るさを示す電気信号により、
光量制御装置７の出力を制御して、各発光ダイオード５
ａの光量を設定値に保つ。

上記のように構成された顕微鏡１において、ウェル２ｂ
内に培養液か注入された培養プレート２は、培養液が観
測可能なように、顕微鏡ステージ３上の所定位置に載せ
られる。光量制御装置７は、各々の発光ダイオード５ａ
に対し電流を供給する。

これにより、各発光ダイオード５ａは、発光する。

発光ダイオード５ａより発光する光は第３図に示す発光
ダイオード５−１．５−２に示すように、平行でないが
表面張力により液面が凹レンズ状になっているウェル２
ｂ内の培養液面に入射し、屈折する。その結果、各発光
ダイオード５ａの光のうちの一部または全部がウェル２
ｂの底面２ｃに垂直となる即ち対物レンズの光軸と平行
な光が存在する。また、光量制御装置７は、個々の発光
ダイオード５ａが発する光量について、発光ダイオード
毎に制御が可能なため、観測像内の照度差を補正するよ
うに発光ダイオード５ａの光量調整ができる。このよう
な発光ダイオード５ａがウェル２ｂを中心に複数、格子
状に密な状態で設けられ、ウェル２ｂの端部でも、上記
対物レンズの光軸と平行な光により底面２ｃに均一な照
度が得られる。

ウェル２ｂの底面２ｃを通過した光は対物レンズ８の光
軸に平行に入射するので、観測像の明るさは、ウェル２
ｂの中央部と周辺部との差がなく、均一になる。この観
測像は接眼レンズ９を介して肉眼で観測できる。従って
、観測対象中に含まれる細胞の数を計数する場合も誤っ
て不要のものを計数することがなく、正しい計数値が得
られる。観測像はテレビカメラｌＯにて受像され、画像
処理装置１１は観測像を細分割し、分割された各範囲内
の観測像の照度が検出される。更に画像処理装置１１は
分割された、観測像の照度の検出結果に基づき、光量制
御装置７に対し、分割されｆこ観測像の照度に対応する
各発光ダイオード５ａの点灯、消灯及び光量調整を行う
信号を出力する。光量制御装置７はこの信号にて各発光
ダイオード５ａの光量を調整する。

上述の実施例において、光源としての発光ダイオード５
ａは格子状に配置したが、発光ダイオード５ａの光分布
の効率を高くし、更に観測像の照度を上げろため、第２
図（ｂ）に示すようなマトリックス状に発光ダイオード
５ａが配置されてもよい。

また、第３図に示すように、指向性の鋭い光を発する発
光ダイオード５−２を使用し、萌記発光ダイオード５−
２の発する先の一部が、ウェル２ａの底面２ｂｉ：垂直
となるように、発光ダイオード５−２の発光部がホルダ
６の外表面６ａに対し所定の角度を有して設置してもよ
い。

以上のように複数の発光ダイオードを光源とすることと
、１夏数の発光ダイオードを各々独立して光量調整する
ことかできる光量制御装置を何することにより、ウェル
内の液面が凹レンズ状になる場合でら観測対象にはほぼ
均一な照度の光が投射され、正確な観測像が得られると
ともに、本顕微鏡は、観測しようとするウェルの大きさ
に対応した部分の発光ダイオードを点灯することができ
、大きさの異なるウェルに対して同一の光源装置で観測
像は均一な照度を得ることができろ。更に、ウェル内の
培養液の一部のみを観測する場合、観測に不要な箇所の
発光ダイオードの発する光が原因で生じる、反射光や散
乱光等を低下させるために、観測に不要な箇所の発光ダ
イオードは消灯することができる。

また、光源として発光ダイオードを使用することにより
以下の利点がある。

点灯、消灯及び光量の調整が、スリット等を動作させる
機械的なものではなく、電気的に行えるから、光源の光
量制御装置の作成が容易である、半値幅（最大光量であ
る波長と、最大光量の１／２の光量である波長の差）が
約３０ｎｍと安定した波長特性を有しているので、光学
系の巨万による解像度の低下を防ぐことができる、 小型、軽量化が計れるとと乙に、安価なｆこめ装置のコ
ストダウンが可能である、 経年変化が少なく長寿命なため、光源を交換する必要が
なくなり、メンテナンスフリー化が計れる、 光量を制御する信号に対する応答時間が数十ｎｓと高速
のため、光量調整等に要する時間が短縮できる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、複数の発光体から
の平行でない光を測定対象に照射することにより、測定
対象に表面張力による凹レンズ状が生じる場合でも均一
な照明が行われ、観測像はウェル中の位置に関係なくほ
ぼ均一な明るさとすることができ、従って簡単な構成で
正確な観測を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の顕微鏡の一実施例を示す側面図、第２
図（ａ）　、　（ｂ）は光源の平面図、第３図は培養液
中を透過する光を示す断面図、第４図は従来装置の光源
からの光を示す断面図である。 ■・・・顕微鏡、２・・・培養プレート、５・・・発光
ダイオード、６・・・７１；ルダ、７・・光量制御装置
。 特許出願人　住友電気工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源から投射され、測定対象を通過した光を対物
   レンズにより観測するようにした光学顕微鏡の光源装置
   において、上記光源は平行でない光を発する複数個の発
   光体を並べ、かつ各発光体からの光のうち少なくとも一
   部が測定対象中で対物レンズの光軸とほぼ平行となるよ
   うに各発光体を配置したことを特徴とする顕微鏡の光源
   装置。