JPH05257066A - システム顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、透過微分干渉観察あるいは透過偏光
観察と各種落射観察との切換えを迅速化することを目的
とする。 【構成】透過微分干渉観察時あるいは透過偏光観察時に
試料１０を通過した後の直線偏光を干渉させるアナライ
ザー５１とこのアナライザー５１で干渉した光を無偏光
にするデポラライザー５２とを、単体からなるアナライ
ザーキューブ４７に設けられた貫通路５６上に保持し、
落射観察用のキューブ４８を観察光路に対して挿脱させ
る担持体４６に、前記アナライザーキューブ４７を取付
けて、前記落射観察用のキューブ４８に連動して前記ア
ナライザーキューブ４７を前記観察光路に挿脱するもの
とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、１台の顕微鏡で透過微
分干渉観察あるいは透過偏光観察と落射観察とを切換え
て観察することのできるシステム顕微鏡に係り、さらに
詳しくは透過微分干渉観察あるいは透過偏光観察に用い
られるアナライザーとデポラライザーを保持するための
構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、透過微分干渉観察あるいは透
過偏光観察と落射蛍光観察を組合わせて試料を観察す
る、いわゆる複合観察が知られている。これは、例えば
蛍光色素で染色された細胞の輪郭部分を予め透過微分干
渉観察によって確認し、その後に細胞内で発する蛍光を
落射蛍光で観察するといったものである。システム顕微
鏡において上記した複合観察を可能にするためには、図
７〜図９に示す光学系を備える必要がある。図７には、
透過微分干渉観察のときの光学系の構成が示されてい
る。

【０００３】透過微分干渉観察は、光源１から出射した
照明光をコレクタレンズ２によって平行光とし、この平
行光を集光レンズ３によって集光し、さらに視野絞り
４、折り返しミラー５を介してポラライザー６に入射し
て直線偏光とする。この直線偏光を第１の微分干渉プリ
ズム７を通過させて直交する２つの直線偏光に変換し、
開口絞り８、コンデンサレンズ９を介して試料１０に対
し裏面から入射する。試料１０を通過する直交する２つ
の直線偏光は試料１０の凹凸によって位相差が生じる。

【０００４】この位相差が生じた直交する２つの直線偏
光を観察光として対物レンズ１１で捕らえ、その観察光
を第２の微分干渉プリズム１２を通過させた後、例えば
スライダー１３によって光路上に配置されたアナライザ
ー１４に入射して干渉させる。この干渉した光を、同一
のスライダー１３によって光路上に配置されたデポララ
イザー１５によって無偏光にし結像レンズ１６によって
集光する。その集光された観察光を、接眼プリズム１７
を介して接眼レンズ１８で観察する。

【０００５】上記アナライザー１４及びデポラライザー
１５は、透過明視野，暗視野，位相差等の観察時には必
要とされないため、アナライザー１４及びデポラライザ
ー１５を保持するスライダー１３を、光路に対して着脱
可能にしている。図８には、透過偏光観察のときの光学
系の構成が示されている。透過偏光観察は、光源１から
出射した照明光を、上記透過微分干渉観察と同じ光学系
を介してポラライザー６に入射し直線偏光とする。この
直線偏光を開口絞り８、コンデンサレンズ９を介して試
料１０に対し裏面から入射する。

【０００６】そして試料１０を通過した直線偏光を対物
レンズ１１に入射し、さらにアナライザー１４に入射し
て干渉させる。この干渉した光を、デポラライザー１５
によって無偏光にし結像レンズ１６によって集光し接眼
レンズ１８で観察する。

【０００７】以上が透過偏光観察におけるオルソスコー
プ観察法である。透過偏光観察でコノスコープ観察法を
用いる場合には、ベルトランレンズ１９を内蔵する中間
鏡筒を、図示位置に挿入することによって、対物レンズ
１１の瞳面（後側焦点面）を観察する。図９には、落射
蛍光観察のときの光学系の構成が示されている。

【０００８】落射蛍光観察は、光源２０から発した照明
光を、コレクタレンズ２１によって平行光とし、さらに
集光レンズ２２によって集光する。この光をシャッター
２３、開口絞り２４，視野絞り２５，照明レンズ２６を
介して、光路上に配置された蛍光キューブ２７に入射す
る。

【０００９】そして蛍光キューブ２７に入射した光を、
励起フィルター２８を通過させて励起光とし、この励起
光をダイクロイックミラー２９で対物レンズ側へ反射さ
せる。この対物レンズを通過した励起光を試料１０に照
射する。

【００１０】試料１０に励起光を入射することにより、
試料１０から発する蛍光を再び対物レンズ１１を通過さ
せて蛍光キューブ２７に入射する。試料１０からの蛍光
はダイクロイックミラー２９を通過して吸収フィルター
３０に入射する。そして吸収フィルター３０により蛍光
のみを通過させ結像レンズ１６によって集光し、接眼レ
ンズ１８で観察する。

【００１１】ところで、実際のシステム顕微鏡で上記複
合観察を行う場合は、透過微分干渉観察では、蛍光キュ
ーブ２７は必要ないため、空のキューブもしくはキュー
ブが光路上に配置されない状態にしておき、シャッタ２
３を閉じて落射照明光が観察光路に入射しないようにす
る。

【００１２】また落射蛍光観察を行う場合には、アナラ
イザー１４及びデポラライザー１５を保持するスライダ
ー１３を観察光路から取出し、蛍光キューブ２７を観察
光路上に挿入する。これにより、落射蛍光観察には不要
なアナライザー１４による光量損失を防止している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、蛍光色素は
照明光の照射時間に応じて褪色が進むため、照明光によ
る照射時間を出来る限り短くすることが望ましい。その
ため、透過微分干渉観察から落射蛍光観察へ切換えは迅
速に短時間で完了させる必要がある。

【００１４】しかしながら、上述した従来のシステム顕
微鏡では、透過微分干渉観察から落射蛍光観察へ切換え
る場合、蛍光キューブ２７を観察光路上に挿入する操作
と、アナライザー１４及びデポラライザー１５を保持す
るスライダー１３を観察光路から取出す操作とをそれぞ
れ分離して別々に行っているため、迅速な切換操作を実
現するのが困難であった。また、透過微分干渉観察ある
いは透過偏光観察から各種落射観察（例えば落射明視野
観察，落射暗視野観察）へ切換る場合にも同様の問題が
あった。

【００１５】本発明は以上のような実情に鑑みてなされ
たもので、透過微分干渉観察あるいは透過偏光観察と各
種落射観察との切換えを短時間で完了させることがで
き、特に蛍光色素の褪色を抑制し得るシステム顕微鏡を
提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のシステム顕微鏡は、透過微分干渉観察時ある
いは透過偏光観察時に試料を通過した後の直線偏光を干
渉させるアナライザーとこのアナライザーで干渉した光
を無偏光にするデポラライザーとを、単体からなるアナ
ライザーキューブに設けられた貫通路上に保持し、落射
観察用のキューブを観察光路に対して挿脱させる担持体
に、前記アナライザーキューブを取付けて、前記落射観
察用のキューブに連動して前記アナライザーキューブを
前記観察光路に挿脱するものとした。

【００１７】また本発明のシステム顕微鏡は、前記アナ
ライザーと前記デポラライザーとを観察光路の光軸に対
して互いに逆方向に傾けて前記アナライザーキューブに
保持するものとした。

【００１８】

【作用】本発明のシステム顕微鏡では、落射観察用のキ
ューブと透過微分干渉観察あるいは透過偏光観察用のア
ナライザーキューブとが、一つの担持体に取付けられる
ため、担持体を回転あるいは直線移動させることによ
り、アナライザーキューブから落射観察用のキューブ
へ、あるいは落射観察用のキューブからアナライザーキ
ューブへ１回の操作で切換えることができる。

【００１９】またアナライザーとデポラライザーとが互
いに逆方向に傾けられて保持されているため、透過偏光
観察におけるコノスコープ観察での瞳面での芯ずれが問
題にならない程度まで抑えられ、その結果として、オル
ソスコープ観察とコノスコープ観察との間の像ずれが防
止される。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２１】図１には、本発明の第１実施例に係るシス
テム顕微鏡の全体の構成が示されている。本実施例は、
透過微分干渉観察，透過偏光観察，落射蛍光観察を切換
えて使用できるように光学系が構成されており、図７〜
図９において既に説明した各検鏡法の光学系と同一部分
には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

【００２２】本実施例のシステム顕微鏡は、本体ベース
４１の背面にランプハウス４２が着脱自在に取付けられ
ており、そのランプハウス４２内に光源１が収められて
いる。本体ベース４１の内部には、ランプハウス４２か
らの透過照明光を観察光路まで導くための透過照明用投
光管が内蔵されている。

【００２３】また本体アーム４３の背面にはランプハウ
ス４４が着脱自在に取付けられており、そのランプハウ
ス４４内に光源２０が収められている。本体アーム４３
の内部には、ランプハウス４４からの落射照明光を観察
光路まで導くための落射照明用投光管が内蔵されてい
る。

【００２４】そして、透過微分干渉観察時にアナライザ
ー及びデポラライザーが挿入され、かつ落射蛍光観察時
に蛍光キューブが挿入される位置に、キューブ切換機構
４５が設けられている。このキューブ切換機構４５は、
観察光路の光軸と平行であってその光軸から所定距離離
れた位置に回転軸４６ａを持つ担持体４６を備えてい
る。この担持体４６に対してアナライザーキューブ４
７，落射蛍光キューブ４８，落射キューブ４９（図１で
は不図示）が着脱自在に取付けられる。図２はキューブ
切換機構４５の上面図を示している。

【００２５】同図に示すように、担持体４６は４角柱状
をなしており、その各側面には光軸方向に沿ってアリ溝
がそれぞれ設けられている。また各キューブ４７，４
８，４９には、担持体４６への取付面に、上記アリ溝に
嵌合する嵌合凸部がそれぞれ設けられている。さらに、
キューブ切換機構４５は、不図示の駆動機構を介して担
持体４６を回転させることができるようになっている。
そして担持体４６を回転させることにより各キューブ４
７，４８，４９が観察光路上に順次配置される。図３
（ａ）（ｂ）は上記アナライザーキューブ４７の上面及
び側断面をそれぞれ示している。

【００２６】このアナライザーキューブ４７は、上記し
た嵌合凸部５５が一側面に設けられている。またアナラ
イザーキューブ４７は、観察光路上に配置されたときに
光路の一部を形成する貫通路５６が設けられていて、こ
の貫通路にアナライザー５１及びデポラライザー５２が
保持されている。

【００２７】アナライザー５１は、偏光膜５７をガラス
板５８とガラス板５９とで挟んで接着固定してある。そ
してアナライザー５１とデポラライザー５２を、互いの
振動方向を一致させて、キューブ本体の貫通路５６に接
着固定している。

【００２８】またデポラライザー５２のガラス板５９と
の接合面と対向する面５２ａ及びガラス板５８の偏光膜
５７との接合面と対向する面５８ａは、観察中に生じる
フレアやゴーストを取除くための多層膜がコーティング
されている。さらに、アナライザー５１及びデポラライ
ザー５２は、光軸に対して共に同方向にある程度傾けて
保持されている。

【００２９】上記落射キューブ４９は、ランプハウス４
４からの落射照明光を試料側へ反射させると共に試料か
らの観察光を透過させるハーフミラー４９ａを備えてい
る。以上のように構成された本実施例では、図２に示す
ように、担持体４６の各側面にアナライザーキューブ４
７，落射蛍光キューブ４８，落射キューブ４９がそれぞ
れアリ機構を介して取付けられる。

【００３０】そして例えば、透過微分干渉観察を行う場
合には、担持体４６を外部から上記駆動機構を介して回
転させてアナライザーキューブ４７を観察光路上に配置
させる。図１に示す光学系が透過微分干渉観察時の配置
を示している。

【００３１】透過微分干渉観察時には、光源２０からの
落射照明光はシャッター２３で遮光され、光源１からの
透過照明光が試料１０を裏面から照明する。試料１０を
通過した直線偏光は、アナライザーキューブ４７に入射
し、そこでアナライザー５１で干渉され、その干渉光が
デポラライザー５２に入射して無偏光にされる。

【００３２】ここで、アナライザー５１及びデポラライ
ザー５２は無限遠補正光学系の平行光束中に挿入されて
いるが、アナライザー５１及びデポラライザー５２が光
軸に対して傾けられていることからフレア，ゴーストが
取り除かれる。しかも、上記したようにガラス板５８，
デポラライザー５２の表面を多層膜コーティングしてい
ることからその効果はさらに向上するものとなる。

【００３３】次に、透過微分干渉観察から落射蛍光観察
へ切換える場合は、担持体４６を外部から回転させる。
担持体４６の回転に伴って、アナライザーキューブ４７
が観察光路から脱すると共に、アナライザーキューブ４
７の反対側の側面に取付けられている蛍光キューブ４８
が移動してきて観察光路上に配置される。これにより落
射蛍光観察の準備が完了する。なお、光源１を消すか、
あるいは試料１０までの光路上で遮光するのは従来と同
じである。

【００３４】また、アナライザーキューブ４７を観察光
路上に配置させる透過偏光観察から、落射蛍光観察へ切
換える場合にも、上記同様の担持体４６の回転によっ
て、蛍光キューブ４８が一回の操作で迅速に観察光路上
に配置される。

【００３５】従って、透過微分干渉観察あるいは透過偏
光観察から落射蛍光観察への切換え操作、さらに詳しく
はアナライザーキューブ４７から蛍光キューブ４８への
交換が迅速に実行されることから、試料１０の照明時間
を短縮することができ蛍光色素の褪色が防がれる。

【００３６】なお、上記した透過微分干渉観察あるいは
透過偏光観察と落射蛍光観察との切換えに限らず、他の
観察、例えば落射明視野観察，落射明視野観察への切換
えも迅速に行うことができる。

【００３７】この様に本実施例によれば、アナライザー
５１及びデポラライザー５２を、蛍光キューブ４８が取
付けられる担持体４６に対して取付けることのできるア
ナライザーキューブ４７に内蔵し、そのアナライザーキ
ューブ４７を担持体４６に取付けて使用するようにした
ので、透過微分干渉観察あるいは透過偏光観察と各種落
射観察との切換えを迅速に行うことができる。特に、透
過微分干渉観察あるいは透過偏光観察から落射蛍光観察
への切換え時間を短縮できるので、蛍光色素の褪色を防
ぐ効果がある。次に、本発明の第２実施例について説明
する。

【００３８】本実施例のシステム顕微鏡の全体の構成
は、図１に示すシステム顕微鏡と同じであり、アナライ
ザーキューブのみを図４に示すアナライザーキューブ６
０に交換している。従って、本実施例の説明では、アナ
ライザーキューブ６０についてのみ詳しく説明する。

【００３９】図４にはアナライザーキューブ６０の側断
面図が示されている。このアナライザーキューブ６０
は、担持体４６に取付け可能な嵌合凸部をその一側面に
持ち（図４には図示されていない）、その内部には観察
光路上に配置されたときに光路の一部を形成する貫通路
６１を有している。この貫通路６１には、偏光膜６５及
びこの偏光膜を挟むガラス板６３，６４からなるアナラ
イザー６５と、デポラライザー６６とが、光軸に対して
互いに逆の方向に傾けられて保持されている。

【００４０】上記アナライザー６５は、ガラス板６３，
６４の各々の両面が研磨されおり、各ガラス板６３，６
４の平行度Ｅ°，Ｆ°が小さな値に調整されている。し
かも、両ガラス板６３，６４の偏光膜６５と接しない側
の面はそれぞれ多層膜のコーティングが施されている。
そしてガラス板６３，６４の多層膜が形成されていない
側の面で偏光膜６２を接着してアナライザー６５を構成
している。上記デポラライザー６６は、その両面を研磨
することにより平行度Ｂ°を小さくしている。

【００４１】以上のように構成されたアナライザーキュ
ーブ６０が示す光学的作用について図５を参照すると共
に、前記第１実施例で用いられたアナライザーキューブ
４７と比較しながら説明する。なお、図５（ａ）はアナ
ライザーキューブ４７、同図（ｂ）はアナライザーキュ
ーブ６０の光軸に対する出射光の傾きをそれぞれ示して
いる。アナライザーキューブ４７の光軸に対する出射光
の傾きをβ°とすると、この傾きβ°は次のようにいく
つかの要素により幾何学的に計算される。 β°＝ｆ（Ｍ°、Ｎ°、Ｌ°、γ°、ｔＡ°、ｔＢ°）

【００４２】ただし、Ｍ°はデポラライザー５２単体で
の平行度、Ｎ°はアナライザー５１単体での平行度、Ｌ
°はアナライザー５１とデポラライザー５２を接着した
ときに生じる接合楔角度、γ°は接着したアナライザー
５１とデポラライザー５２をキューブ４７に保持したと
きの光軸に対する角度、ｔＡはデポラライザー５２の最
小厚さ、ｔＢはアナライザー５１の最小厚さである。ま
たアナライザーキューブ６０の光軸に対する出射光の傾
きをα°とすると、この傾きα°は次のように幾何学的
に計算される。 α°＝ｆ（Ｂ°、Ｋ°、α１°、α２°、ｔＣ°、ｔＤ
°）

【００４３】ただし、Ｋ°はアナライザー６５単体での
平行度、α１°はデポラライザー６６をキューブ６０に
保持したときの光軸と垂直な面に対する角度、α２°は
アナライザー６５をキューブ６０に保持したときの光軸
と垂直な面にに対する角度、ｔＣはデポラライザー６６
の最小厚さ、ｔＤはアナライザー６５の最小厚さであ
る。ここで、以下のように条件を設定する。 （１）ｔＡ＝ｔＣ、ｔＢ＝ｔＤ （２）γ＝α１＝｜α２｜ （３）Ｂ＜Ｍ、Ｋ＜Ｎ （４）Ｌ＞０

【００４４】以上の条件で、本実施例のアナライザーキ
ューブ６０の出射角度α°と、アナライザーキューブ４
７の出射角度β°とを比較すると、一般的にα°＜β°
の関係が成立する。すなわち、本実施例のアナライザー
キューブ６０は、アナライザーキューブ４７に比べて出
射光の光軸に対する傾きが小さくなる。

【００４５】アナライザーキューブを通過する光線の光
軸に対する傾きは、透過偏光観察を行う場合に影響が現
れる。すなわち、透過偏光観察におけるコノスコープ観
察では、観察光路中にベルトランレンズを挿入して、対
物レンズ１１の射出瞳面（対物レンズの焦点面）を観察
するため、アナライザーキューブの出射光が光軸に対し
て傾いていると、その傾き角度に応じて瞳面の芯ずれが
生じる。

【００４６】一方、透過偏光観察におけるオルソスコー
プ観察では、観察光路からベルトランレンズを外し、無
限遠補正光学系で平行光束にされた光を結像レンズで結
像してその結像面を観察するため、観察像にずれは生じ
ない。

【００４７】ところで、透過偏光観察ではオルソスコー
プ観察とコノスコープ観察とを重ねて観察する場合があ
り、このような観察では出射光の傾きに影響を受けてい
ないオルソスコープ観察の像の上に、瞳面の芯ずれが生
じているコノスコープ観察の像が重ねられるため、両者
の間で像ずれが生じることになる。

【００４８】本実施例では、アナライザーキューブ６０
を用いることにより、アナライザーキューブ６０に入射
した光の光軸に対する出射角度αが極めて小さい値とな
るので、透過偏光観察でオルソスコープ観察とコノスコ
ープ観察とを重ねて観察する場合にも両者の間で像ずれ
がほとんど生じなくなり、良好な観察が実現される。ま
た、透過微分干渉観察あるいは透過偏光観察と落射蛍光
観察との切換え動作や、他の落射明視野観察，落射明視
野観察への切換え動作は、前記第１実施例で詳しく説明
したのでここでは説明を省略する。

【００４９】この様に本実施例によれば、前記第１実施
例と同様の作用効果を得ることができ、さらにアナライ
ザーキューブ６０にアナライザー６５とデポラライザー
６６とを光軸に対して互いに逆方向に傾けて保持するよ
うにしたので、コノスコープ観察における瞳面の芯ずれ
を抑えることができ、オルソスコープ観察とコノスコー
プ観察との間での像ずれを防止できる利点がある。図６
には、前記第２実施例の変形例が示されている。

【００５０】同図に示すアナライザーキューブ７０は、
基本的な構成は図４に示すものと同じであり、異なる点
はアナライザー６５′とデポラライザー６６′の各単体
の厚さがｔ６，ｔ５であることである。

【００５１】このアナライザーキューブ７０は、光軸と
垂直な面に対するアナライザー６５′，デポラライザー
６６′の傾きα１°，α２°と、アナライザー６５′，
デポラライザー６６′の平行度Ｂ°，Ｋ°と、それぞれ
の単体の厚さｔ６，ｔ５とを、それぞれ適当な値に選択
することにより、上記３つの要素によって生じる入射光
に対する出射光の光軸からの傾きを０にしている。

【００５２】従って、本変形例のアナライザーキューブ
７０では、出射光が光軸から全くずれないので、像面で
の像ずれや瞳面での芯ずれが全く生じない極めて高精度
なものとなる。

【００５３】なお、本発明は前記各実施例及び変形例に
限定されるものではない。例えば、前記第１及び第２実
施例では、担持体４６にアナライザーキューブを着脱自
在に取付けるために、アリ溝と嵌合凸部の組合わせを用
いているが、例えばスライドアリを用いることもでき
る。

【００５４】また前記各実施例ではキューブの交換に回
転する担持体４６を用いているが、観察光路に対して直
線的に移動自在に設けられるスライダーを用いることも
できる。このスライダーを担持体として用いる場合に
は、蛍光フィルタセット（励起フィルタ，ダイクロイッ
クミラー，吸収フィルタ）、アナライザー及びデポララ
イザー、ハーフミラーの各セットを、スライダーに連続
的に設けておく必要がある。

【００５５】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、透
過微分干渉観察あるいは透過偏光観察と各種落射観察と
の切換えを短時間で完了させることができ、特に蛍光色
素の褪色を抑制し得るシステム顕微鏡を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るシステム顕微鏡の全
体構成図。

【図２】上記第１実施例に備えられるキューブ切換機構
の上面図。

【図３】上記第１実施例に備えられるアナライザーキュ
ーブの上面及び側断面図。

【図４】本発明の第２実施例に係るシステム顕微鏡に備
えられるアナライザーキューブの側断面図。

【図５】上記第２実施例に備えられるアナライザーキュ
ーブの動作説明図。

【図６】上記第２実施例の変形例となるアナライザーキ
ューブの側断面図。

【図７】透過微分干渉観察時における光学系の構成図。

【図８】透過偏光観察時における光学系の構成図。

【図９】落射蛍光観察時における光学系の構成図。

【符号の説明】

１，２０…光源、６…ポラライザー、７，１２…微分干
渉プリズム、１０…試料、１１…対物レンズ、２８…励
起フィルタ、２９…ダイクロイックミラー、３０…吸収
フィルタ、ノ４６…担持体、４７…アナライザーキュー
ブ、４８…蛍光キューブ、５１…アラライザー、５２…
デポラライザー。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透過微分干渉観察あるいは透過偏光観察
   と落射観察とを切換えて複合観察が行なえるシステム顕
   微鏡において、透過微分干渉観察時あるいは透過偏光観
   察時に試料を通過した後の直線偏光を干渉させるアナラ
   イザーとこのアナライザーで干渉した光を無偏光にする
   デポラライザーとを、単体からなるアナライザーキュー
   ブに設けられた貫通路上に保持し、落射照明観察に用い
   られる落射観察用のキューブを観察光路に対して挿脱さ
   せる担持体に、前記アナライザーキューブを取付けて、
   前記落射観察用のキューブに連動して前記アナライザー
   キューブを前記観察光路に挿脱することを特徴とするシ
   ステム顕微鏡。
2. 【請求項２】 前記アナライザーキューブは、前記アナ
   ライザーと前記デポラライザーとが観察光路の光軸に対
   して互いに逆方向に傾けられて保持されていることを特
   徴とする請求項１記載のシステム顕微鏡。