JPH11337830A - 顕微鏡対物レンズ及び顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】モジュレーションコントラスト像と位相差コン
トラスト像とを迅速かつ安価に観察することができる顕
微鏡対物レンズ及び顕微鏡を提供する。 【解決手段】ステージ６０上に載置された標本６１の像
を形成する結像光学系を構成する顕微鏡対物レンズ５０
において、モジュレーションコントラスト像を観察する
ためのモジュレータ及び位相差コントラスト像を観察す
るための位相リングが瞳面に配置された平行平面ガラス
５２に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は無色透明の標本を
観察するための顕微鏡対物レンズ及び顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、無色透明の標本（例えば培養細
胞）を観察するための顕微鏡としてモジュレーションコ
ントラスト顕微鏡が知られている（特開昭５１−１２８
５４８号公報又は特開昭５１−２９１４９号公報参
照）。

【０００３】図７はモジュレーションコントラスト顕微
鏡の原理を示す図である。

【０００４】モジュレーションコントラスト顕微鏡は、
コンデンサレンズ２３２の瞳面内に配置されたスリット
板２３６と、スリット板２３６と共役な対物レンズ２５
０の瞳面に配置され、透過率の異なる部分を有するモジ
ュレータ２５３とを備えている。

【０００５】モジュレータ２５３は透過率の異なる部分
がスリット２３６ａの像と合致するように配置されてい
る。

【０００６】生体標本２６１に入射した光は、生体標本
２６１が湾曲しているので（図７では円錐台形状）、屈
折する。

【０００７】生体標本２６１で屈折した光は対物レンズ
を２５０通って様々な位置に像をつくる。各像はモジュ
レータ２５３の透過率の高い部分（例えば透過率１００
％）Ａ１、透過率の低い部分（例えば透過率１％以下）
Ａ２及び透過率が中間の部分（例えば透過率１５％）Ａ
３をそれぞれ通過する。

【０００８】モジュレータ２５３を通過した像が同時に
重ね合わせられてレリーフ調のコントラストがつき、目
で見えない無色透明の生体標本の像１７０を可視化する
ことができる（モジュレーションコントラスト像）。

【０００９】なお、モジュレーションコントラスト顕微
鏡はプラスチックやガラス容器を用いた透過照明にも利
用できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、培養細胞等
の無色透明の生体標本２６１の観察においては、従来モ
ジュレーションコントラスト像と位相差コントラスト像
とを目的に合わせて使い分けることが多い。

【００１１】モジュレーションコントラスト像を観察す
るためにはモジュレーションコントラスト用の対物レン
ズ２５０が、位相差コントラスト像を観察するためには
位相差コントラスト用の対物レンズがそれぞれ必要であ
った。

【００１２】そのため、観察方法を切り換えるときに
は、スリット板２３６をリング絞りを有する光学部材に
取り換えるとともに、対物レンズ２５０を位相差コント
ラスト用対物レンズに取り換えなければならず、作業が
煩雑であり、迅速な観察ができなかった。

【００１３】また、レボルバとしては４〜５個の取付孔
を有するものが多く用いられ、各取付孔には一般に４
×，１０×、２０×，４０×，１００×の対物レンズが
取り付けられるが、モジュレーションコントラスト像と
位相差コントラスト像とを効率良く観察するには８〜１
０個の取付孔を有するレボルバが必要になるとともに、
８〜１０個の対物レンズが必要となり、多くの費用がか
かってしまう。

【００１４】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題はモジュレーションコントラスト像
と位相差コントラスト像とを迅速かつ安価に観察するこ
とができる顕微鏡対物レンズ及び顕微鏡を提供すること
である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、ステージ上に載置された
標本の像を形成する結像光学系を構成する顕微鏡対物レ
ンズにおいて、モジュレーションコントラスト像を観察
するためのモジュレータ及び位相差コントラスト像を観
察するための位相リングが瞳面に配置されていることを
特徴とする。

【００１６】モジュレーションコントラスト像を瞳面に
配置されたモジュレータによって、位相差コントラスト
像を瞳面に配置された位相リングによってそれぞれ観察
することができる。

【００１７】請求項２に記載の発明は、標本のモジュレ
ーション像を観察するためのモジュレータ及び位相差コ
ントラスト像を観察するための位相リングが瞳面に設け
られた顕微鏡対物レンズと、この顕微鏡対物レンズの光
軸と一致する光軸を有し、光源からの光を前記標本に照
射する照明光学系と、モジュレーションコントラスト用
スリットを有する第１の光学部材と位相差コントラスト
用リング絞りを有する第２の光学部材とを保持し、前記
第１の光学部材又は前記第２の光学部材を前記照明光学
系の瞳面に選択配置する可動ホルダとを備えていること
を特徴とする。

【００１８】可動ホルダを移動させて第１の光学部材又
は第２の光学部材を光軸上に配置するだけで観察方法を
切り換えることができる。また、顕微鏡対物レンズを切
り換えることなく、モジュレーションコントラスト像と
位相差コントラスト像とを観察することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００２０】図１はこの発明の一実施形態に係る倒立顕
微鏡の側面図である。

【００２１】この倒立顕微鏡は、顕微鏡ボディ１０と、
照明支柱２０と、コンデンサ装置（照明光学系）３０
と、鏡筒４０と、対物レンズ（顕微鏡対物レンズ）（結
像光学系）５０と、ステージ６０とを備える。

【００２２】顕微鏡ボディ１０はベース１１とベース１
１の一端に形成された支持部１２とで構成される。

【００２３】ベース１１の他端には鏡筒４０が設けら
れ、鏡筒４０には対物レンズ５０によって生じた像を肉
眼で観察できるように拡大する接眼レンズ４１が設けら
れている。

【００２４】ベース１１の中央部にはＬ字形状の上下動
部１３が設けられ、この上下動部１３は顕微鏡ボディ１
０の側面に設けられた焦準ハンドル１４によって上下方
向に移動できる。

【００２５】上下動部１３にはレボルバ５１が装着さ
れ、レボルバ５１には異なる種類の複数の対物レンズ５
０が装着されている。

【００２６】対物レンズ５０の瞳面には、後述するモジ
ュレータと位相リングとを蒸着した平行平面ガラス５２
が配置されている。

【００２７】対物レンズ５０の上方には標本６１である
無色透明な生体細胞をセットしたステージ６０が設けら
れ、ステージ６０の両端は支持部１２と支持部１５とに
固着されている。

【００２８】照明支柱２０は支柱部２１とこの支柱部２
１の上端から水平方向へ延びる透過照明部２２とで構成
される。

【００２９】支柱部２１の上端には光源２３が設けら
れ、透過照明部２２には取付部２４を介してコンデンサ
装置３０が設けられている。

【００３０】光源２３から出射した光は透過照明部２２
及びコンデンサ装置３０を通して標本６１に照射され、
対物レンズ５０によってモジュレーションコントラスト
像又は位相差コントラスト像が結像され、ホルダ１６、
ベース１１、鏡筒４０を介して接眼レンズ４１に導か
れ、標本像が観察される。

【００３１】図２はこの発明に係る顕微鏡対物レンズの
拡大断面図である。

【００３２】対物レンズ５０は、筒部５５と、レンズ５
６と、平行平面ガラス５２とを備える。

【００３３】筒部５５は所定の倍率を得ることができる
ように複数のレンズ５６を所定の間隔をおいて保持して
いる。複数のレンズ５６の組合せによって１〜１００程
度の倍率が得られる。

【００３４】平行平面ガラス５２は対物レンズ５０の瞳
面に配置されている。

【００３５】図３は平行平面ガラスの拡大平面図であ
る。

【００３６】平行平面ガラス５２の表面にはモジュレー
タ５３として透過率の異なる蒸着膜５３ａ，５３ｂと環
状の位相リング５４とが設けられている。

【００３７】位相リング５４は光を１／４波長だけ位相
をずらすための位相膜と直接光の強度を落とし像のコン
トラストを高めるための吸収膜との層で構成されてい
る。

【００３８】図４はコンデンサ装置の断面図、図５はス
ライダの平面図である。

【００３９】コンデンサ装置３０は、筒部３１と、コン
デンサレンズ３２と、スライダ３３と、円筒枠３４とを
備える。

【００４０】コンデンサレンズ３２は対物レンズ５０の
光軸と一致する光軸を有する。

【００４１】スライダ３３（可動ホルダ）はコンデンサ
レンズ３２の瞳面に配置され、操作つまみ３３ａ又は操
作つまみ３３ｂを掴んで手動でガイド溝３５に沿って図
５の紙面上下方向へ直線的に移動させる。

【００４２】また、スライダ３３には、モジュレーショ
ンコントラスト用の矩形のスリット３６ａを有する第１
の光学部材３６と、位相差コントラスト用リング絞り３
７ａを有する第２の光学部材３７と、明視野観察用の開
口部３８とが設けられている。

【００４３】第１の光学部材３６は遮光材で形成され、
光はスリット３６ａだけを通過する。また、第２の光学
部材３７は遮光材で形成され、光はリング絞り３７ａだ
けを通過する。

【００４４】第１の光学部材３６にはスリット３６ａの
ほぼ半分を塞ぐように第２の偏光板３６ｂが配置されて
いる。

【００４５】第１の光学部材３６はスライダ３３に回転
可能に支持され、クランプねじ３８によってスリット３
６ａの向きを固定可能である。

【００４６】円筒枠３４は第１の光学部材３６の開口部
３６ｃに回転可能に保持されており、開口部３６ｃと対
向する位置に第１の偏光板３４ａが配置されている。し
たがって、モジュレーションコントラスト像の観察にお
いて、照明光の変調を連続的に変えることができる。

【００４７】スライダ３３の側面にはプランジャ３９と
係合可能なＶ溝３３ｃ〜３３ｅが第１の光学部材３６、
第２の光学部材３７及び開口部３８と対応する位置に形
成されている。

【００４８】プランジャ３９はばね（図示せず）によっ
てスライダ３３の方向へ付勢されている。

【００４９】Ｖ溝３３ｃ〜３３ｅとプランジャ３９とに
よってクリック機構が構成され、このクリック機構によ
って第１の光学部材３６、第２の光学部材３７、及び開
口部３８が確実の光路上に配置される。

【００５０】観察前においては、対物レンズ５０をレボ
ルバ５１に取り付け、スライダ３３を移動させて第１の
光学部材３６をコンデンサレンズ３２の光路内に配置し
たとき、第１の光学部材３６を回転させることによって
光が蒸着膜５３ａ，５３ｂの所定位置（図３の点線で示
した範囲Ａ）に照射されるようにスリット３６ａの位置
を調整する。

【００５１】また、対物レンズ５０をレボルバ５１に取
り付け、スライダ３３を移動させて第２の光学部材３７
をコンデンサレンズ３２の光路内に配置したとき、リン
グ絞り３７ａの像が位相リング５４の中に収まるように
第２の光学部材３７の位置を調整する。

【００５２】上記調整の後、観察が行われる。

【００５３】スライダ３３を移動させて第１の光学部材
３６を光路内に配置したときには、第１の偏光板３４
ａ、第２の偏光板３６ａ及びスリット３６ａを通った光
が光軸に対して斜めの方向からコンデンサレンズ３２に
入射し、コンデンサレンズ３２によって平行光となって
無色透明の生体標本６１に光軸に対して斜めの方向から
照射される。

【００５４】生体標本６１を透過し、対物レンズ５０に
入射した光は蒸着膜５３ａ，５３ｂの範囲Ａに照射され
る。このとき、蒸着膜５３ａと蒸着膜５３ｂとの透過率
の差によって無色透明の生体標本の像に影がつき、標本
６１のモジュレーションコントラスト像が形成される。

【００５５】操作つまみ３３ａ又は操作つまみ３３ｂを
掴んでスライダ３３を移動させて第２の光学部材３７を
コンデンサレンズ３２の光路内に配置したとき、リング
絞り３７ａを通った光がコンデンサレンズ３２に入射
し、標本６１に照射される。

【００５６】光は標本６１によって回折を生じ、この回
折光は直接光に対して１／４波長だけ位相がずれる。位
相リング５４を通過した光は１／４波長位相がずれるの
で、例えば直接光と回折光との位相差が重なり、光の強
度が強め合った時は、標本６１が背景より明るい位相差
コントラスト像が形成される。

【００５７】操作つまみ３３ａ又は操作つまみ３３ｂを
掴んでスライダ３３を移動させて開口部３８をコンデン
サレンズ３２の光路内に配置したとき、開口部３８を通
って標本６１に入射した光は標本６１を透過して対物レ
ンズ５０に入射し、対物レンズ５０によって標本６１の
像が形成される。

【００５８】このとき、対物レンズ５０の平行平面ガラ
ス５２には蒸着膜５３ａ，５３ｂ及び位相リング５４が
設けられているが、蒸着膜５３ａ，５３ｂ及び位相リン
グ５４は平行平面ガラス５２の一部であるので、その影
響を余り受けることなく、接眼レンズ４１により明視野
観察を行うことができる。

【００５９】なお、肉眼では位相変化を検出できないの
で、この明視野観察においては透明な標本６１を見るこ
とはできない。

【００６０】図６は他のスライダの平面図であり、図５
と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

【００６１】このスライダ１３３は第１の光学部材の他
に、更にモジュレーションコントラスト像の観察用の第
３の光学部材１３６を設けている。

【００６２】この第３の光学部材１３６は、モジュレー
ションコントラスト像の観察において、対物レンズ５０
の倍率に応じた特別なスリットを必要とする場合に使用
される。

【００６３】この第３の光学部材１３６もスライダ１３
３に回転可能に支持され、クランプねじ（図示せず）に
よってスリット１３６ａの向きを固定可能である。

【００６４】このスライダ３３の側面にはＶ溝３３ｃ〜
３３ｅの他に、プランジャ３９と係合可能なＶ溝１３３
ｃが第３の光学部材１３６と対応する位置に形成されて
いる。

【００６５】この実施形態によれば、以下の効果を奏す
る。

【００６６】スライダ３３又はスライダ１３３を移動
させるだけで第１の光学部材３６と第２の光学部材３７
とを切り換えることができ、しかも対物レンズ５０を切
り換える必要がないので、モジュレーションコントラス
ト像と位相差コントラスト像とを迅速に観察することが
でき、レボルバ５１を大型化することもない。

【００６７】モジュレーションコントラスト用の対物
レンズと位相差コントラスト用の対物レンズとを別々に
購入する必要がないので、観察者の経済的負担が軽減さ
れる。

【００６８】第１の光学部材３６から第２の光学部材
３７へ切り換えたとき、第１の偏光板３４ａが光路上に
配置されないので、位相差コントラスト像の観察におい
て光量が不足することがない。

【００６９】第１の光学部材３６を用いたモジュレー
ションコントラスト像の観察から第３の光学部材１３６
を用いたモジュレーションコントラスト像の観察に切り
換えたときでも第１の偏光板１３４ａと第２の偏光板１
３６ｂとの相対的位置が変わらないので、第１の偏光板
１３４ａの調整をやり直す煩わしさがない。なお、上記
実施形態ではスライダ３３，１３３を用いたが、ターレ
ットを用いてもよい。

【００７０】また、上記実施形態では、蒸着膜５３ａ，
５３ｂと位相リング５４とは平行平面ガラス５２の表面
に設けたが、瞳面であればレンズ５６の表面に設けるよ
うにしてもよい。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
顕微鏡対物レンズによれば、モジュレーションコントラ
スト像を瞳面に配置されたモジュレータによって、位相
差コントラスト像を瞳面に配置された位相リングによっ
てそれぞれ観察することができる。その結果、１つの顕
微鏡対物レンズでモジュレーションコントラスト像及び
位相差コントラスト像の観察を行うことができるので、
迅速な観察を行うことができるとともに、従来のように
モジュレーションコントラスト用の対物レンズと位相差
コントラスト用の対物レンズとを別々に購入する必要が
なくなり、測定者の経済的負担を軽減することができ
る。

【００７２】請求項２に記載の顕微鏡によれば、可動ホ
ルダを移動させて第１の光学部材又は第２の光学部材を
光軸上に配置するだけで観察方法を切り換えることがで
きるので、より迅速な観察を行うことができる。また、
顕微鏡対物レンズを切り換えなくてもよいので、従来と
同じ取付孔を有する同じ大きさのレボルバを用いてモジ
ュレーションコントラスト像と位相差コントラスト像と
を観察できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る倒立顕微鏡
の側面図である。

【図２】図２はこの発明に係る顕微鏡対物レンズの拡大
断面図である。

【図３】図３は平行平面ガラスの拡大平面図である。

【図４】図４はコンデンサ装置の断面図である。

【図５】図５はスライダの平面図である。

【図６】図６は他のスライダの平面図である。

【図７】図７はモジュレーションコントラスト顕微鏡の
原理を示す図である。

【符号の説明】

２３ 光源 ３０ コンデンサ装置（照明光学系） ３３ スライダ（可動部材） ３６ 第１の光学部材 ３６ａ スリット ３７ 第２の光学部材 ３７ａ リング絞り ５０ 対物レンズ（結像光学系） ５３ モジュレータ ５４ 位相リング ６０ ステージ ６１ 標本

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステージ上に載置された標本の像を形成
   する結像光学系を構成する顕微鏡対物レンズにおいて、 モジュレーションコントラスト像を観察するためのモジ
   ュレータ及び位相差コントラスト像を観察するための位
   相リングが瞳面に配置されていることを特徴とする顕微
   鏡対物レンズ。
2. 【請求項２】 標本のモジュレーション像を観察するた
   めのモジュレータ及び位相差コントラスト像を観察する
   ための位相リングが瞳面に設けられた顕微鏡対物レンズ
   と、 この顕微鏡対物レンズの光軸と一致する光軸を有し、光
   源からの光を前記標本に照射する照明光学系と、 モジュレーションコントラスト用スリットを有する第１
   の光学部材と位相差コントラスト用リング絞りを有する
   第２の光学部材とを保持し、前記第１の光学部材又は前
   記第２の光学部材を前記照明光学系の瞳面に選択配置す
   る可動ホルダとを備えていることを特徴とする顕微鏡。