JPH08122651A - 透過暗視野顕微鏡 - Google Patents

透過暗視野顕微鏡

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JPH08122651A
JPH08122651A JP26397994A JP26397994A JPH08122651A JP H08122651 A JPH08122651 A JP H08122651A JP 26397994 A JP26397994 A JP 26397994A JP 26397994 A JP26397994 A JP 26397994A JP H08122651 A JPH08122651 A JP H08122651A
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JP
Japan
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dark
field
lens
objective lens
light source
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JP26397994A
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English (en)
Inventor
Shinichi Aizawa
慎一 相沢
Kenji Osawa
研二 大澤
Takaaki Tanaka
隆明 田中
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 生きているバクテリアのベン毛のような極め
て微細な物体の観察をも可能にする透過暗視野顕微鏡を
提供する。 【構成】 本発明による顕微鏡は、光源1と、コレクタ
レンズ2と、油浸暗視野コンデンサ8と、コレクタレン
ズと油浸暗視野コンデンサとの間に設けられた紫外線カ
ットフィルタ10と、対物レンズ11と、観察用接眼レ
ンズ12と、投影レンズ13と、TVカメラ14を備え
ている。コレクタレンズと紫外線カットフィルタとの間
には、凸レンズ16と凹レンズ17の組合せか、正レン
ズ18と視野絞り3の組合せが設けられ得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、対物レンズの分解能以
下の微小な物体、例えばバクテリアのベン毛等を観察す
るのに適する透過暗視野顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の顕微鏡における透過照明光学系と
しては、一般にケーラー照明光学系が用いられる。図5
はこの照明光学系を利用した透過照明光学系の概念図で
あり、図中、1は光源、2はコレクタレンズ、3は視野
絞り、4は反射ミラー、5は正レンズ、6は開口絞り、
7は光源像、8はコンデンサレンズ、9は標本面である
が、光源1とコンデンサレンズ2の入射瞳、視野絞り3
と標本面9が夫々共役であることが特徴である。
【0003】透過暗視野顕微鏡では、原理上、光源1と
標本面9が共役となるクリティカル照明が望ましいが、
この種従来の顕微鏡では、図5のコンデンサレンズ2の
位置で暗視野コンデンサを用いるため、クリティカル照
明として使用することはできない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、暗視野照明
によって高い検出力を得るためには、明るく照明するこ
とと、照明のNA(開口数)が対物レンズのNAより十
分に大きいこと、が重要である。従来のケーラー照明光
学系を採用した照明系で、上記2点の性能を向上させる
従来の方法としては、光源を水銀アークランプのような
高輝度なものにする方法と、油浸の暗視野コンデンサを
用いる方法とがある。しかし、これらの方法は、一般的
な標本に対する暗視野観察には有効であるが、バクテリ
アの観察においては、その菌体を検出することができる
だけで、直径数nm〜10nm程度の非常に細いベン毛を観
察することは殆ど不可能であった。これは、従来の顕微
鏡による暗視野照明では、細いベン毛に対しては効果的
な暗視野照明となっておらず、また、明るさも十分では
なかったためである。
【0005】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、生きているバクテリアのベン毛のような極めて
微細な物体の観察をも可能にする透過暗視野顕微鏡を提
供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による透過暗視野顕微鏡は、光源と、光源よ
りの光束を集光するコレクタレンズと、油浸暗視野コン
デンサとを備えていて、光源の像が油浸暗視野コンデン
サによって標本上に直接投影されるようにした透過暗視
野顕微鏡において、コレクタレンズと油浸暗視野コンデ
ンサとの間に、少なくとも380nm以下の波長の光をカ
ットする光学部材を設けたことを特徴としている。
【0007】本発明の他の特徴によれば、透過暗視野顕
微鏡は、対物レンズの射出瞳をリレーする光学系と、対
物レンズの射出瞳と共役の位置に配置されていてNAを
0.75以下に制限する絞りを、更に備えている。
【0008】本発明の更に他の特徴によれば、透過暗視
野顕微鏡は、倍率が60倍以下で且つ羽根の枚数が10
枚以上で構成された絞りを内蔵した対物レンズか、NA
が0.75以下で且つ倍率が60倍以下の対物レンズを
備えている。
【0009】本発明の更に他の特徴によれば、透過暗視
野顕微鏡は、対物レンズによる像を2倍以上に拡大する
投影光学系と、投影光学系により拡大された像を撮像す
るTVカメラを更に備えている。
【0010】
【作用】図1は本発明に係る透過暗視野顕微鏡の照明光
学系の概念図を示している。この図において、光源1か
らの光束は、コレクタレンズ2により集光して平行光束
となり、反射ミラー4で反射されてコンデンサレンズ8
に入射し、標本面9上に光源の像7を結び、クリティカ
ル照明となっている。光源としては、水銀アークラン
プ,クセノンランプ又は水銀−クセノンアークランプが
用いられ、コンデンサレンズとしては、油浸暗視野コン
デンサが用いられる。そして、光源又はコレクタレンズ
と油浸暗視野コンデンサは、フォーカスと心出し調整が
可能である。
【0011】バクテリアのベン毛は非常に細いため、十
分な暗視野効果(又は検出感度)を得るために、NAが
大きく明るい暗視野照明をする必要がある。上記何れか
の光源を用い、可能な限り明るく照明するためにクリテ
ィカル照明の構成が採られている。
【0012】対物レンズは、NAが0.55〜0.7
5,倍率が20〜60倍とする。照明が明るくNAが大
きければ、ベン毛だけでなく、バクテリアの菌体からの
散乱光も強くなる。この時、対物レンズのNAが大きけ
れば、ベン毛からのものに比べれば、非常に強い菌体か
らの散乱光が多く入射する結果となり、菌体の像が輝い
てベン毛の像はその輝きの中に隠れて見えなくなってし
まう。通常、油浸の暗視野コンデンサは、NAが1.2
〜1.4程度であるため、一般的には、NAが1.0程
度までの対物レンズが使用可能とされているが、上記理
由から、対物レンズのNAの上限を0.75とする。対
物レンズのNAの下限として設定した0.55は、これ
以下にすると、明るさが不足するからであるが、より明
るく照明することが可能であるならば、これ以下でもよ
い。
【0013】倍率条件は、上記のNAの条件とバクテリ
アの大きさとにより決定される。60倍を越える倍率と
しては、通常100倍であるが、倍率が100倍の対物
レンズのNAは通常1.25以上であるので、NA0.
75以下に絞り込むと、輪郭のコントラストが悪化し、
且つ100倍ではバクテリアの像が大きくなり過ぎて、
動き回るバクテリアを観察することは困難となる。又、
20倍よりも小さいと、バクテリアの像が小さくなり過
ぎて、これも観察が困難となる。
【0014】又、対物レンズにより形成される像を記録
し解析するために、TVカメラを組み合わせて使用する
ことがある。この場合、対物レンズにより結像された像
を投影するレンズ系として、倍率が2倍以上の投影レン
ズを組み合わせることによって、良好なTV画像とする
ことができる。TVカメラは、一般的に肉眼に比べて感
度は優れているが解像力が劣るので、TV画像の視野を
広くしておくと(例えば、観察視野と同じ程度)、良い
像が得られないため、拡大投影レンズによって像を拡大
させる必要があるためである。
【0015】更に、水銀アークランプから発せられる眼
に有害な紫外線をカットするために、少なくとも380
nm以下の波長の光をカットするフィルタが照明光束中に
設けられている。このフィルタは、人の眼を守るだけで
なく、標本中のバクテリアを紫外線から守り、長時間生
かしておくのにも必要である。
【0016】対物レンズのNAを0.75以下に保つ方
法は、対物レンズ自体をNA0.75以下にする方法
と、対物レンズの射出瞳の共役位置に、所定のNAを保
持し得る絞りを設ける方法とがある。両者共同様の効果
を得ることができるが、後者の方法は射出瞳をリレーす
る光学系を設けて、その中に絞りを設けることになる。
【0017】対物レンズのNAを、内蔵絞り若しくは追
加絞りによって定める場合、その絞り形状は、円形若し
くはなるべく円に近い形状が望ましい。これは、暗視野
像として、散乱光を結像させているため、像が絞り形状
の影響を受けるためである。例えば、6枚羽根絞りでN
A0.75以下に設定すると、バクテリアの菌体の像
に、羽根形状に起因する6個の回折パターンが生じ、良
好な像とならなくなる。又、380nm以下の光をカット
するフィルタは、必ずしも平行平面のフィルタではな
く、レンズ部材のような光学部材であっても良い。但
し、その場合でも、光源の像が標本面上に直接投影され
るクリティカル照明の状態は保たれるようになっていな
ければならない。
【0018】
【実施例】図2は本発明に係る透過暗視野顕微鏡の第1
実施例の光学系を示している。図中、従来例と同一の部
材には同一符号が付されている。図から明らかなよう
に、照明光学系は、光源1として水銀アークランプが用
いられ、コレクタレンズ2と、反射ミラー4と、紫外線
カットフィルタ10と、NA1.2〜1.4の油浸暗視
野コンデンサ8とによって構成され、観察光学系は、倍
率が40倍でNAが0.6の対物レンズ11と、観察用
接眼レンズ12と、投影レンズ13と、TVカメラ14
とによって構成されている。
【0019】紫外線カットフィルタ10は、コレクタレ
ンズ2と油浸暗視野コンデンサ8との間の光路中であれ
ば、どこでも構わない。又、投影レンズ13は、2倍,
2.5倍,3.3倍,4倍,5倍の各々異なる倍率のレ
ンズに交換可能である。光源1と油浸暗視野コンデンサ
8とは、光軸に対して心出しとフォーカス調整が可能で
あって、これらの調整によって最良の照明状態を得るこ
とができるようになっている。又、光源部には凹面ミラ
ー15が設けられていて、明るさを更に増すことができ
るように構成されている。
【0020】対物レンズ11の色収差は、十分に補正さ
れていることが必要であるので、アポクロマート若しく
はセミアポクロマート級のものでなければならない。即
ち、アクロマート級の色収差性能では、像に色づきのあ
るフレア光が生じて、コントラストが悪化するからであ
る。もしアクロマート級の対物レンズを止むなく使用し
なければならない場合には、単色のバンドパスフィルタ
を併用しなければならず、像が著しく暗くなってしま
う。40倍でアポクロマート級の対物レンズは、NA
0.8以上が一般的であるので、内径が円形の絞りを追
加しNA0.6に落して使用される。絞り内蔵の対物レ
ンズの場合、絞りによりNA0.6にして使用すること
も可能のように思われるが、6枚乃至8枚の絞り羽根を
用いているため、羽根形状に起因する規則的なパターン
のフレア光が生じ、像のコントラストが悪化してしまう
ので、要注意である。紫外線カットフィルタ10は、波
長380nm以下の光をカットし、紫外線から眼と標本中
のバクテリアを保護している。
【0021】第1実施例は上記のように構成されている
が、これにより、生きているバクテリア等の観察におい
て、菌体はもとより細いベン毛までも良好に観察するこ
とのできる透過暗視野顕微鏡を実現することができる。
【0022】図3は、本発明に係る透過暗視野顕微鏡の
第2実施例の照明光学系の要部を示している。この実施
例は、コレクタレンズ2から順に配列された凸レンズ1
6と凹レンズ17とで構成された倍率が2.6倍のアフ
ォーカルコンバータレンズを設けることによって、油浸
暗視野コンデンサ8へ入射する照明光束径が変えられる
ようになっている点で第1実施例とは異なる。この実施
例によれば、光源1よりの光束を、より有効に油浸暗視
野コンデンサ8へ入射させることができ、より明るく照
明することができる。一般的に、油浸暗視野コンデンサ
8の有効径はコレクタレンズ2の有効径よりも小さいの
で、図3に示すように上記のアフォーカルコンバータレ
ンズは凸−凹のレンズ構成となるが、逆の場合には、凹
−凸レンズ構成とすれば良い。
【0023】図4は、本発明に係る透過暗視野顕微鏡の
第3実施例の照明光学系を示している。この実施例で
は、照明光学系は、図5に示されたケーラー照明光学系
においてコレクタレンズ2と視野絞り3との間に正レン
ズ18を配置した構成となっていて、正レンズ18の後
側焦点位置が視野絞り3の近傍にあるように構成されて
いる。従って、光源1よりの光束は、コレクタレンズ2
と正レンズ18を経て視野絞り3の近傍に集光し、更に
正レンズ5及び油浸暗視野コンデンサ8を経て、標本面
9上に光源の像を結ぶようになっている。
【0024】このように、本実施例では、正レンズ18
によってケーラー照明をクリティカル照明に変換して、
クリティカル照明による暗視野照明を可能にしている。
この場合、光束を有効に照明光に供するための正レンズ
18の焦点距離条件は、正レンズ5の焦点距離をf5
正レンズ18の焦点距離をf18とし、油浸暗視野コンデ
ンサ8の有効径をD、正レンズ18に入射する光束径を
dとすると、D/d=f5 /f18であるから、f18=f
5 (d/D)となる。実用的には、80<f5<10
0,15<d<30,15<D<25であるから、概ね
48<f18<200である。本実施例では、f5 =8
6,d=15,D=20であるので、f18=64.5と
なる。
【0025】上記第2及び第3実施例は、何れも照明の
明るさを改善できる点で有効であるが、これら第2及び
第3実施例で示された構成を組み合わせることも可能で
あり、それによって同様の効果を得ることができること
は云うまでもない。
【0026】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、紫外線か
ら観察者の眼と、生きているバクテリアを観察するよう
な場合にバクテリアそのものを守ることができる、透過
暗視野顕微鏡を提供することができる。又、本発明によ
れば、実用的な光源を使用しながら明るい暗視野照明を
することができ、バクテリアを観察するような場合に
も、生きて動いているバクテリアの菌体とベン毛の両方
をコントラスト良く観察することのできる、透過暗視野
顕微鏡を提供することができる。更に、本発明によれ
ば、バクテリアを観察するような場合に、生きて動いて
いるバクテリアの菌体とベン毛の様子を見易い大きさの
TV画像とすることができる、透過暗視野顕微鏡を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る透過暗視野顕微鏡の照明光学系の
概念図である。
【図2】本発明の第1実施例の光学系を示す図である。
【図3】本発明の第2実施例の照明光学系の要部を示す
図である。
【図4】本発明の第3実施例の照明光学系を示す図であ
る。
【図5】従来の顕微鏡における透過照明光学系の概念図
である。
【符号の説明】
1 光源 2 コレクタレンズ 3 視野絞り 4 反射ミラー 5,18 正レンズ 6 開口絞り 7 光源の像 8 油浸暗視野コンデンサ 9 標本面 10 紫外線カットフィルタ 11 対物レンズ 12 観察用接眼レンズ 13 投影レンズ 14 TVカメラ 15 光源ミラー 16 凸レンズ 17 凹レンズ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、該光源よりの光束を集光するコ
    レクタレンズと、油浸暗視野コンデンサとを備えてい
    て、光源の像が油浸暗視野コンデンサによって標本上に
    直接投影されるようにした透過暗視野顕微鏡において、
    前記コレクタレンズと前記油浸暗視野コンデンサとの間
    に、少なくとも380nm以下の波長の光をカットする光
    学部材を設けたことを特徴とする透過暗視野顕微鏡。
  2. 【請求項2】 対物レンズの射出瞳をリレーする光学系
    と、該対物レンズの射出瞳と共役の位置に配置されてい
    てNAを0.75以下に制限する絞りを更に設けたこと
    を特徴とする請求項1に記載の透過暗視野顕微鏡。
  3. 【請求項3】 倍率が60倍以下で且つ羽根の枚数が1
    0枚以上で構成された絞りを内蔵した対物レンズを備え
    ていることを特徴とする請求項1に記載の透過暗視野顕
    微鏡。
  4. 【請求項4】 NAが0.75以下で且つ倍率が60倍
    以下の対物レンズを備えていることを特徴とする請求項
    1に記載の透過暗視野顕微鏡。
  5. 【請求項5】 対物レンズによる像を2倍以上に拡大す
    る投影光学系と、該投影光学系により拡大された像を撮
    像するTVカメラとを更に備えていることを特徴とする
    透過暗視野顕微鏡。
JP26397994A 1994-10-27 1994-10-27 透過暗視野顕微鏡 Pending JPH08122651A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2559275A1 (fr) * 1984-02-02 1985-08-09 Thomson Csf Procede de fabrication d'une fibre optique a structure chiralique et dispositif mettant en oeuvre ce procede
WO2007136100A1 (ja) 2006-05-24 2007-11-29 Japan Science And Technology Agency 暗視野顕微鏡及びその調整方法
US7855844B2 (en) 2007-05-17 2010-12-21 Mitutoyo Corporation Objective lens and optical measuring device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2559275A1 (fr) * 1984-02-02 1985-08-09 Thomson Csf Procede de fabrication d'une fibre optique a structure chiralique et dispositif mettant en oeuvre ce procede
WO2007136100A1 (ja) 2006-05-24 2007-11-29 Japan Science And Technology Agency 暗視野顕微鏡及びその調整方法
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030708