JPH1020199A

JPH1020199A - 複合顕微鏡

Info

Publication number: JPH1020199A
Application number: JP8173339A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nishida; 浩幸西田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1996-07-03
Filing date: 1996-07-03
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】培養容器内の標本を光学顕微鏡で観察可能に
するとともに、容易にプローブ走査が行える複合顕微鏡
をを提供することを目的としている。【解決手段】目的達成のため、光学顕微鏡の照明装置
に偏心照明光学系を備え、この偏心照明光学系全体の角
度と偏心照明光学系内部の開口絞りの大きさを変化さ
せ、使用する対物レンズに対して最も効果的な照明を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は走査型顕微鏡に関す
るもので、走査型トンネリング顕微鏡（ＳＴＭ）や原子
間力顕微鏡（ＡＦＭ）、近接場走査型光学顕微鏡（ＮＳ
ＯＭ）等、試料と探触針との相互作用を利用して試料の
表面形状等を計測する装置において、特に生きた生物標
本の光学顕微鏡による高倍観察や、標本への各種操作が
行える複合機能を有する顕微鏡に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡はプローブ（探触
針）を標本を近接させ、これらの間に生じる電流や力な
どの物理量を測定し、これをもとに標本の表面の状態を
画像化する装置である。標本の画像化はプローブを走査
させて行うが、標本とプローブの間隔が極めて狭く高速
走査が行えないため、観察範囲を決定するのに繰り返し
て走査を行うと多大な時間を要するため実用上支障が生
じる。そのため、光学顕微鏡と組み合わせておおよその
走査範囲を設定する方法が、特開平1-801603号公報や特
開平2-16403 号公報に開示されている。特開平1-801603
号公報は走査型トンネリング顕微鏡のプローブと光学顕
微鏡の対物レンズが一致するように構成されており、走
査型トンネリング顕微鏡の観察面の視野を光学顕微鏡の
像としても観察できるようにした技術である。特開平2-
16403 号公報は走査型トンネリング顕微鏡の観察のため
の範囲の設定に光学顕微鏡を使用しており、探触針の光
学顕微鏡の観察視野内での位置決め精度を向上するため
に対物レンズと探触針を一体化した技術である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、培養容器等に入
った生きた生物標本を高解像で観察・計測するために走
査型プローブ顕微鏡を使用したいという要求が高まって
いる。生きた生物標本は一般的に無色透明であるため、
走査型プローブ顕微鏡での観察範囲の設定には光学顕微
鏡の位相差観察などの特殊観察が必要である。また、培
養容器内の観察であるため、観察は倒立顕微鏡を使って
培養容器の底面に対物レンズを近付ける形で透過観察を
行うことになる。

【０００４】ところが、特開平1-801603号公報や特開平
2-16403 号公報は金属などの反射標本の観察を想定して
いるため、プローブと対物レンズが標本に対して同じ側
に配置されている。このため、このまま倒立顕微鏡に使
用したとしても、プローブが培養容器の底面で遮られプ
ローブによる観察ができない。また、光学顕微鏡観察の
照明も落射照明になっており、この構成では培養容器に
入った標本に対して、位相差観察などの特殊観察ができ
ない。

【０００５】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたものであり、培養容器内の標本を光学顕微鏡で観察
可能にするとともに、容易にプローブ走査が行える複合
顕微鏡を提供することを目的とする。

【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、本発明に基づく複合顕微鏡では、照明光学系及び対
物レンズを有する観察光学系とを備えた光学顕微鏡と、
前記対物レンズの光軸上に配置されたプローブ顕微鏡ユ
ニットとを有する複合顕微鏡において、前記プローブ顕
微鏡ユニット及び前記照明光学系が標本を挟んで前記対
物レンズと反対側に配置され、前記照明光学系が前記対
物レンズの光軸に対して傾いて配置されていることを特
徴としている。

【０００７】ここで、光学系の傾きは、照明光学系の光
軸と前記対物レンズの光軸のなす角度をθとした時、次
の条件を満足することが良い。ｓｉｎ｜θ｜≧０．４さらに、対物レンズの瞳、その近傍もしくはこれらと略
共役な位置に瞳変調光学素子を配置した場合は、標本を
通過した照明光が瞳変調光学素子に設けられた変調領域
を通過するように照明光学系の傾きを調整するととも
に、照明光が次の条件を満足すると効果的である。

【０００８】ＮＡ≧（ＮＡ₁−ＮＡ₂）／２ここで、ＮＡ₁は前記瞳変調光学素子の変調領域におい
て光軸より最も離れた位置に相当する開口数、ＮＡ₂は
前記瞳変調光学素子の変調領域において光軸に最も近い
位置に相当する開口数、ＮＡは照明光学系の開口数であ
る。また、上記照明光学系とは異なる第２の照明光学系
をプローブ顕微鏡ユニットの後方より照明するように対
物レンズの光軸上に配置したことを特徴としている。こ
の時さらに、観察光学系に対物レンズの瞳、その近傍も
しくはこれらと略共役な位置に第２の瞳変調光学素子を
配置すると良い。尚、上記瞳変調光学素子と第２の瞳変
調光学素子を一体成型し使用することもできる。

【０００９】また、これらの複合顕微鏡において、照明
光学系が可変絞りを具備することが好ましい。さらに、
観察光学系が撮像装置を有し、撮像装置の画像信号を画
像処理装置を通して画像表示できるようにしておけば良
い。なお、プローブ顕微鏡ユニットの出力も画像処理装
置に入力可能にしておくこともできる。

【００１０】以下に本発明において上記構成をとる理由
と作用、また更に好ましい構成について説明する。本発
明の基本概念を図２を用いて説明する。図２は本発明の
複合顕微鏡のシステム図を表した図で、複合顕微鏡２
０、画像処理装置２１、画像表示装置２２で構成されて
いる。複合顕微鏡は倒立型の光学顕微鏡にプローブ顕微
鏡が合体したものである。

【００１１】光学顕微鏡は、倒立顕微鏡本体２０４、照
明光学系２３、標本が入った培養容器２０８を保持する
ステージ２０９、ステージ２０９の下に配置され培養容
器の底側から観察を行う対物レンズ２１０、及び接眼レ
ンズ２１１、撮像装置２１２で構成されている。照明光
学系は２３、従来より使用されている同軸照明光学系２
０５と対物レンズの光軸に対して傾いて配置されている
偏心照明光学系２０６の２つがある。偏心照明光学系２
０６の照明角度は角度調整部材２０７によって調整でき
るようになっている。

【００１２】一方、プローブ顕微鏡ユニット２５は倒立
顕微鏡２０４のステージ２０９上方に配置されたプロー
ブ２０１、プローブ２０１を保持するプローブ保持部２
０２、プローブを走査するプローブ走査部２０３で構成
されており倒立顕微鏡２０４と一体化している。プロー
ブ保持部２０２は標本の真上に配置されているため、プ
ローブ２０１が安定し良好な標本の情報が得られる。

【００１３】撮像装置２１２及びプローブ顕微鏡ユニッ
ト２５からの信号は画像処理装置２１に送られ適当な処
理が施されたあと、画像表示装置２２に標本の画像が表
示される。このような構成において、標本の観察は次の
ように行われる。標本はステージ２０９上に置かれた培
養容器２０８に入れられており、光学像を観察する場合
には、培養容器２０８の上部から照明光学系２３によっ
て照明を行い、底面から対物レンズ２１０通し接眼レン
ズ２１１によって観察する。尚、偏心照明光学系２０６
は対物レンズの倍率や種類に合わせて、標本を照明する
角度を角度調整部材２０７で調整することができるよう
になっている。さらに偏心照明光学系２０６内部には開
口絞りが配置され、照明光の範囲を調整できるようにな
っている。

【００１４】また、倒立顕微鏡２０４内部で光路を切り
替えることが可能になっており、標本からの光を撮像装
置２１２に導いて標本を撮影することができる。一方、
ＳＴＭ像やＡＦＭ像による観察は、培養容器２０８の上
部からプローブを２０１を標本に近接させるとともにＸ
Ｙ走査を行うことによって画像情報を得る。プローブ顕
微鏡ユニット２５からの出力信号は画像処理装置２１に
入力し、適切な画像処理を施されて画像表示装置２２に
表示される。尚、この画像処理装置２１には撮像装置２
１２の出力も接続することができる。

【００１５】このような構成により、培養溶液に入った
無色透明な標本であっても、偏心照明によって、観察像
にコントラストが生じ、光学像の観察もしくは撮影が可
能になる。さらに、プローブ２０１はおおよそ対物レン
ズ２１０の光軸上に配置されているため、標本とプロー
ブの両方を同時に見ることが可能となりプローブの位置
合わせも容易に行える。

【００１６】また、同軸照明光学系２０５を備えている
ため、対物レンズの開口数をほぼ満足する照明が行え
る。したがって、無色透明でない標本の観察では、対物
レンズが本来持っている性能に近い結像性能での観察が
できる。次に、偏心照明光学系と対物レンズ内の光線の
様子について説明する。顕微鏡観察において観察倍率の
変更は対物レンズの交換によって行われるが、対物レン
ズの開口数は対物レンズの種類や倍率によって異なる。
このため、本発明のような偏心照明光学系による照明で
は、対物レンズの交換が行われた場合は照明光の照射領
域を調整して、標本を通過した照明光が対物レンズの開
口内を通過するようにしなければならない。無色透明な
標本を位相差観察する場合に用いる位相差対物レンズで
は、位相板上の位相膜の位置及び領域が決まっているた
め、このような調整が特に必要となる。

【００１７】さて、無色透明な標本の像にコントラスト
を付ける方法として斜めから照明する方法があるが、こ
の場合斜めの角度を大きくして照明するほうが望まし
い。ここで、上記の照明を同軸照明で行なうとすると、
図１（Ａ）のように対物レンズ７の開口数に合わせた照
明が行えるような光束をあらかじめ確保しておき、開口
絞り３´によって光束の一部を取り出す構成になる。開
口絞り３´を通過した照明口はコンデンサ光学系４で標
本面６上に集光する。照明範囲の調整は、開口絞り３´
の開口部を光軸に近づけたり遠ざけたりして行うことに
なる。

【００１８】しかしながら、本発明のように対物レンズ
の光軸上にプローブ顕微鏡ユニットが存在するような場
合には、このような構成は照明光学系とプローブ顕微鏡
ユニットが構造的に干渉するため現実的には無理があ
る。また、たとえプローブ顕微鏡ユニットが存在しなか
ったとしても、照明光束の一部しか使用しないため照明
光の利用効率の点で劣る点や、あらかじめ開口数の大き
な照明光を必要とするため照明光学系が大きくならざる
を得ないという点で問題がある。

【００１９】これに対して、本発明では図１（Ｂ）に示
すように、照明系に偏心照明光学系を採用している。図
１（Ｂ）で偏心照明光学系は光源１、コレクタレンズ系
２、開口絞り３、コンデンサレンズ系４で構成されてい
る。７は対物レンズである。光源１からの照明光はコレ
クタレンズ系２及びコンデンサレンズ系４で標本面６上
に照射される。標本を通過した透過光は対物レンズ７に
入射して後方に標本の像を形成する。

【００２０】図１（Ｂ）は対物レンズ７の開口数に対し
て、開口数の大きい領域を標本の透過光が通過するよう
に照明している。偏心照明光学系を対物レンズ７の光軸
５に対して角度θで傾けさせた結果、対物レンズ７内を
通過する標本面６からの透過光の１番外側の光線に相当
する開口数ＮＡ_maxが対物レンズ７の開口数ＮＡ_aに一
致している。このように、偏心照明光学系において傾き
角θを変化させることによって、対物レンズを通過する
光束の位置を調整することができる。したがって、位相
差対物レンズを使用する場合でも位相膜の位置に合わせ
た照明が行えるため、何ら問題なく位相差観察ができ
る。また、高倍率の対物レンズによる観察時において
も、照明光学系の開口数を大きくすることなく開口数の
大きい領域を使った観察のための照明が可能になる。

【００２１】ここで、偏心照明光学系の傾き角度θの絶
対値は、以下の条件を満足することが望ましい。ｓｉｎ｜θ｜≧０．４（１）条件式（１）は高倍観察時の照明に関する条件である。
条件式を満足しない場合、標本からの透過光が対物レン
ズ内の必要とする領域を通過しなくなるため、コントラ
ストや解像度が低下する。

【００２２】次に、照明範囲について説明する。開口数
ＮＡを持つ偏心照明光学系から出た照明光束は、２ＮＡ
の幅で標本を照明する。標本面６からの透過光は対物レ
ンズに入射するが、ここで対物レンズ内を通過する透過
光の１番内側の光線に相当する開口数をＮＡ_minとする
と、対物レンズ内を通過する光束の範囲はＮＡ_maxとＮ
Ａ_minの間になる。照明光束の幅の調整は偏心照明光学
系内に配置された開口絞りの大きさを変えることで行わ
れることから、開口絞りは対物レンズを通過する光束の
範囲を調整する働きをする。したがって、位相差対物レ
ンズを使用する場合でも、位相膜の範囲に合わせた照明
が行えるため、問題なく位相差観察が行える。

【００２３】さらに、照明光学系の開口数をＮＡとし、
対物レンズ内の瞳位置またはその近傍に配置された位相
板において、位相板上の位相膜の領域の光軸から最も離
れた位置を通過する光線に相当する開口数を最大開口数
ＮＡ₁、光軸に最も近い位置を通過する光線に相当する
開口数を最小開口数ＮＡ₂とすると、以下の条件を満足
することが望ましい。

【００２４】ＮＡ≧（ＮＡ₁−ＮＡ₂）／２（２）すなわち、一般的に照明光の開口数を小さくしていくと
干渉性が高くなると共に焦点深度が深くなるため、焦点
面以外にあるゴミ等の像が目立つようになり標本の位相
差画像に重なって観察の妨げになる。偏心照明光学系で
も同じような現象が発生し、位相差像が見えにくくな
る。条件式（２）はこの点を考慮したもので、照明光の
開口数が条件式を満足しない場合上記の問題が発生し観
察に支障をきたす。

【００２５】また、前記プローブ顕微鏡ユニットの後方
より照明するように前記対物レンズの光軸上に配置され
観察光学系の光軸と同軸に配置した第２の照明光学系
は、照明光が開口数の低い範囲を照明するため、対物レ
ンズの開口数を満足する光束を増やす働きをする。尚、
本発明の他の特徴は以下の実施例により明確になる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の複合顕微鏡の各実
施例について説明するが、これらの実施例は位相差対物
レンズを用いた場合に応用した例である。

【００２７】

【実施例１】本発明の第１実施例を図３に示す。本実施
例は、位相差対物レンズを使用する場合の偏心照明の様
子である。図１と同じ構成要素については同じ番号を付
し、機能等については説明を省略する。図３において、
観察光学系は対物レンズ７及び結像レンズ系３０を有し
ている。なお対物レンズ７の瞳位置あるいはその近傍に
は位相板３１が配置されている。３２は像位置である。
偏心照明光学系は観察光学系の光軸５に対して角度でθ
傾けて配置されている。尚、像位置３２の後方にリレー
光学系がある場合は、リレー光学系中の前記対物レンズ
の瞳位置あるいはその近傍と共役な位置に位相板３１を
配置しても良い。

【００２８】一方、プローブ顕微鏡は標本面６を挟んで
観察光学系と同軸上に配置されている。３５はプロー
ブ、３４はプローブ保持部である。光源１からの照明光
はコレクタレンズ２で広げられた後、開口絞り３を通過
しコンデンサレンズ４で標本面６上に集光される。偏心
照明光学系は光軸５に対する傾きを可変できる図示しな
い機構を有しており、対物レンズ７内を通過する透過光
の位置を変化させることができる。また、偏心照明光学
系内に配置された開口絞り３は、例えばカメラの絞りに
ような構造の可変絞りであって、対物レンズ７内を通過
する透過光の範囲を可変にしている。そして、標本面６
を通過した透過光は対物レンズ７を通り結像レンズ系３
０によって像位置３２に標本の像を形成する。

【００２９】本実施例において、対物レンズ７の光軸５
と偏心照明光学系の光軸のなす角度はθ＝２８°であ
り、偏心照明光学系の開口数ＮＡは０．０８である。ま
た、対物レンズ７内の位相板３１上の位相膜３３の位置
で決まる開口数ＮＡ１、ＮＡ２は、それぞれＮＡ１＝
０．５、ＮＡ２＝０．４である。図４は位相板４０の位
相膜４１の配置例である。偏心照明光学系の開口絞り３
が円形絞りであるため位相膜４１も円形になっている。
標本は開口数０．０８の光束で照明され、標本を通過し
た透過光のうち直接光がこの位相膜４１の内側を通過し
ていくことになる。

【００３０】ところで、対物レンズのレボルバーに対す
る固定位置や対物レンズ内の位相膜の位置にはばらつき
があるため、図４のような配置だと位相膜が照明光に対
して常に一定の位置になるとは限らない。したがって、
位相膜の位置に合わせて照明位置を移動させるか、もし
くは位相膜を照明位置に合わせるような調整機構を対物
レンズに持たせなければならない。

【００３１】図５はこの点を考慮し位相膜５１を同心円
状に配置した配置例で、回転方向の位置を調整するため
の余分な調整機構が不要となる。図５の位相板５０上の
実線の円内５２はこの領域を通過する標本からの直接光
である。ここで破線５３の円で示すように、照明光の光
束を大きくすると、焦点深度が浅くなり光学系のゴミな
どが目立たなくなるという効果が得られるが、位相膜以
外の領域を通過する直接光の割合も増えるため像のコン
トラストの低下を招き問題となる。

【００３２】そこで、図６に示すように偏心照明光学系
の開口絞り３を矩形絞り６０にすると、この矩形開口部
６１が対物レンズの瞳に投影される。投影された形状は
図７の斜線部７２のように、位相板７０上の輪帯状の位
相膜７１に対して長辺が輪帯の内径と外径にほぼ接する
ようになっている。したがって、直接光は位相膜上のこ
の範囲を通過するため、位相膜を外れる直接光の割合を
増やさずに照明光の光束を大きくすることができる。

【００３３】図８は図３の開口絞り３による制限方法に
代わる別の方法である。通常のレンズの両側をカットし
楕円形に似た形状にしたもので、このレンズ８０を偏心
照明光学系内のコンデンサレンズの部分に使用する。外
径を制限していることにより、カットした方向（ｘ方
向）の開口数は０．０５でありカットしない方向（ｙ方
向）は開口数が０．０８である。尚、図８のようなレン
ズの外径による制限方法では、対物レンズ７内を通過す
る透過光の範囲を可変にできないので、前述の可変絞り
と合わせて使用するほうが望ましい。

【００３４】

【実施例２】本発明の第２実施例を図９に示す。第３図
と同じ構成要素については同じ番号を付しその説明は省
略する。本実施例は、偏心照明光学系に加えて同軸照明
光学系を有している。本実施例では、プローブ保持部材
９０は中央部をくり抜いた構造になっており、この空間
を利用して同軸照明が行われる。

【００３５】同軸照明光学系は、偏心照明光学系とほぼ
同じ構成で、光源９１、コレクタレンズ系９２、開口絞
り９３、ミラー９４、コンデンサレンズ系９５で構成さ
れている。同軸照明光学系の開口数は０．１である。プ
ローブの走査によってプローブ保持部材９０が移動する
ため、プローブ保持部材９０の中央部には照明に関する
光学素子は一切無く、照明光が通過するだけになってい
る。同軸照明光学系はプローブ保持部材９０の上方に光
学顕微鏡に取り付けられている。同軸照明光学系を構成
する光学素子を光軸上に一列に配置しても問題ないが、
高さを制限するような場合は図９のように、偏心照明光
学系と接触しない方向にミラー９４で光路を折り曲げれ
ば良い。尚、図９では開口絞り９３とコンデンサレンズ
系９５の間にミラー９４を配置して光路を折り曲げてい
るが、別の位置にミラー９４を配置しても構わない。

【００３６】図１０は高倍対物レンズで観察する場合の
照明について、通常の同軸照明（Ａ）と本実施例（Ｂ）
を比較したものである。通常の同軸照明では対物レンズ
７の開口数ＮＡ_obを満たすように照明が行われるが、本
発明では基本的にプローブ顕微鏡ユニットを避けて偏心
照明が行われるため、偏心照明だけでは対物レンズの開
口数の一部を満たす光束ａでしか照明できない。しかし
ながら、本実施例では偏心照明光学系に加えて同軸照明
光学系の光束ｂが加わることから、通常の同軸照明に近
い開口数を確保した照明が行われる。このため照明光の
コヒーレンスを低下させることができ、焦点面以外のゴ
ミ等の像が観察像に重なった見えてしまうという現象を
抑えることができる。また、無色透明でない標本を明視
野観察するような場合でも、通常の同軸照明とほぼ同じ
開口数での照明が行われるため、対物レンズの開口数を
で決まる解像度で観察することができる。

【００３７】本実施例において位相差観察のために第１
実施例と同じ位相板３３を使用した場合、同軸照明によ
る標本からの直接光が通過する位置に位相膜がない。こ
のため偏心照明による標本からの直接光と同軸照明によ
る標本からの直接光に位相のずれが生じるため、位相差
像のコントラストの低下を招いてしまう。このため、本
実施例で使用する位相板１１０は図１１に示すように、
偏心照明用の位相膜１１１に加えて、同軸照明の開口数
に合わせて位相板１１０の中心に位相膜１１２を配置し
ている。このようにすれば、偏心照明と同軸照明による
標本からの直接光の位相のずれがなくなり、コヒーレン
スを低くしたままで位相差像のコントラストを上げるこ
とができる。

【００３８】なお、偏心照明による標本からの回折光の
一部が位相膜１１２を通過するため、逆に回折光と直接
光に位相のずれが生じるが、位相膜１１２の領域が狭い
ので像のコントラストを低下させるほどの問題にはなら
ない。また、位相膜１１１と１１２は別々の位相板に設
けても良い。このようにすると同軸照明を消して偏心照
明のみにした場合、位相膜１１２を設けた位相板を光路
外に取り出すことができるため偏心照明での位相差観察
が良好に行える。

【００３９】以上、各実施例について説明したが、開口
絞りや位相板に関しては次のように変更しても構わな
い。例えば開口絞りについては、偏心照明光学系の開口
絞り３は矩形や円形など、様々な大きさや形状の絞りを
単独もしくは複数組み合わせて使用しても良い。図１２
Ａは円形絞り１２０と矩形絞り１２１を組み合わせて、
楕円形状の開口を形成した例である。これら２つの絞り
１２０、１２１は図１２Ｂのように照明光学系の開口絞
り位置３もしくは９３の光軸上に近接して配置すれば良
い。また、絞りの大きさを変更するためには、開口可変
機構を持つ絞りを用いて良いし、開口の大きさや形状が
異なる絞りを交換するようにしても良い。

【００４０】また、各実施例では位相差対物レンズを使
用した位相差観察について説明したが、位相板の代わり
に図１３に示すような透過率分布が異なる複数の領域を
持つフィルタ１３０を対物レンズの瞳位置あるいはその
近傍に配置しても良い。図１３Ａでフィルタ１３０は光
を透過する円形の領域１３１を有しており、円形領域１
３１は図１３Ｂのように、半円部分がステップ状に透過
率が変化しているものである。したがって、図１３Ｃに
示すように、標本の位相の勾配によって標本を通過した
光が円形領域１３１の透過率の異なる部分を通過するた
め、位相勾配が強度変化に変換される。このように、位
相板や上記のようなフィルタ等の変調光学素子を対物レ
ンズの瞳位置あるいはその近傍、およびそれらと略共役
な位置に配置することによって、無色透明の標本の観察
を行うことができる。

【００４１】

【発明の効果】本願発明は、以上説明したように構成さ
れているため、以下のような効果を奏する。照明光学系
を対物レンズの光軸に対して偏心させて配置させること
により、照明光学系の開口数がそれほど大きくなくても
高倍観察のための照明の開口数を確保することができ
る。さらに可変絞りを具備することにより、部分的な光
束の範囲と位置を対物レンズに合わせて調整を行い、標
本が無色透明であってもその存在場所が確認できる程度
のコントラストを観察像に生じさせることができ、高倍
対物レンズでの標本の位置合わせが行える。

【００４２】また、照明光学系の開口数が小さいので光
学系がコンパクトになり、プローブ顕微鏡との物理的干
渉が起こらなくなる。また、対物レンズの瞳位置に透過
率分布が変化するフィルタを配置した変調コントラスト
観察においても、フィルタに合わせて照明光の調整が行
えるので良好な観察が行える。さらに複数の開口絞りを
配置することにより、位相差対物レンズを使用する場
合、位相差対物レンズの略瞳位置に配置された位相膜も
しくは吸収膜の領域を直接光が通過するように照明光を
調整することができるため、標本の位相差像をコントラ
スト良く観察することができる。

【００４３】また、プローブ保持部を中空構造にするこ
とにより同軸照明光学系の併用ができるため、偏心照明
光学系のみの場合に比べてコントラストをさらに向上さ
せると共に、焦点深度を浅くして光学系に付着したゴミ
を目立たなくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学系における開口数の関係を示す図
である。

【図２】本発明の複合顕微鏡のシステム図である。

【図３】本発明の第１実施例における複合顕微鏡の主要
光学系の図である。

【図４】本発明の第１実施例における位相膜の形状及び
直接透過光の通過範囲を示す図である。

【図５】本発明の第１実施例における別の位相膜の形状
及び直接透過光の通過範囲を示す図である。

【図６】本発明の第１実施例における偏心光学系の絞り
の形状を示す図である。

【図７】本発明の第１実施例における図６の絞りに対応
する直接透過光の通過範囲を示す図である。

【図８】本発明の第１実施例における偏心光学系のコン
デンサレンズの形状を示す図である。

【図９】本発明の第２実施例における複合顕微鏡の主要
光学系の図である。

【図１０】本発明の第２実施例における開口数と通常照
明における開口数を比較する図である。

【図１１】本発明の第２実施例における位相膜の形状を
示す図である。

【図１２】本発明で複数の絞りを使用する場合の絞りの
様子を示す図である。

【図１３】本発明において過率変化による瞳変調を行う
場合の瞳変調光学素子を示す図である。

【符号の説明】

１、９１光源２、９２コレクタレンズ系３、３´、６０、９３開口絞り４、９５コンデンサレンズ系５光軸６標本面７対物レンズ１２０円形絞り１２１矩形絞り１２２楕円形状の開口絞り１３０フィルタ１３１ステップ状の透過率分布を有する円形領域２０複合顕微鏡２１画像処理装置２２画像表示装置２３照明光学系２４観察光学系２５プローブ顕微鏡ユニット２０１、３５プローブ２０２、３４、９０プローブ保持部２０３プローブ走査部２０４倒立顕微鏡２０５同軸照明光学系２０６偏心照明光学系２０７回転部材２０８培養容器２０９ステージ２１０対物レンズ２１１接眼レンズ２１２撮像装置３０結像レンズ３１、４０、５０、７０、１１０位相板３２像位置３３、４１、５１、７１、１１１、１１１´、１１２
位相膜５２、５３、７２透過光の通過範囲、６１絞り形状８０コンデンサレンズ９４ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明光学系及び対物レンズを有する観察
光学系とを備えた光学顕微鏡と、前記対物レンズの光軸
上に配置されたプローブ顕微鏡ユニットとを有する複合
顕微鏡において、前記プローブ顕微鏡ユニット及び前記
照明光学系が標本を挟んで前記対物レンズと反対側に配
置され、前記照明光学系が前記対物レンズの光軸に対し
て傾いて配置されていることを特徴とする複合顕微鏡。
【請求項２】以下の条件式を満足することを特徴とす
る請求項１に記載の複合顕微鏡。ｓｉｎ｜θ｜≧０．４ここで、θは前記照明光学系の光軸と前記対物レンズの
光軸のなす角度である。
【請求項３】前記観察光学系が前記対物レンズの瞳、
その近傍もしくはこれらと略共役な位置に瞳変調光学素
子を有し、前記照明光学系は標本を通過した照明光が前
記瞳変調光学素子の変調領域を通過する角度で配置され
ていることを特徴とする請求項１、２に記載の複合顕微
鏡。
【請求項４】以下の条件式を満足することを特徴とす
る請求項３に記載の複合顕微鏡。ＮＡ≧（ＮＡ₁−ＮＡ₂）／２ここで、ＮＡ₁は前記瞳変調光学素子の変調領域におい
て光軸より最も離れた位置に相当する開口数、ＮＡ₂は
前記瞳変調光学素子の変調領域において光軸に最も近い
位置に相当する開口数、ＮＡは照明光学系の開口数であ
る。
【請求項５】前記照明光学系とは異なる第２の照明光
学系を有し、前記第２の照明光学系が前記プローブ顕微
鏡ユニットの後方より照明するように前記対物レンズの
光軸上に配置されていることを特徴とする請求項１、２
に記載の複合顕微鏡。
【請求項６】前記照明光学系とは異なる第２の照明光
学系を有し、前記第２の照明光学系が前記プローブ顕微
鏡ユニットの後方より照明するように前記対物レンズの
光軸上に配置され、前記観察光学系が前記対物レンズの
瞳、その近傍もしくはこれらと略共役な位置に第２の瞳
変調光学素子を有することを特徴とする請求項３、４に
記載の複合顕微鏡。
【請求項７】前記瞳変調光学素子と前記第２の瞳変調
光学素子が一体成型されていることを特徴とする請求項
６に記載の複合顕微鏡。
【請求項８】前記照明光学系が開口制限手段を具備す
ることを特徴とする請求項１乃至７に記載の複合顕微鏡
【請求項９】前記光学顕微鏡により形成された像を撮
像する撮像装置と、取り込んだ画像を処理する画像処理
装置と、前記画像処理装置の出力を表示する画像表示装
置を有することを特徴とした請求項１乃至８に記載の複
合顕微鏡。
【請求項１０】前記プローブ顕微鏡ユニットからの画
像信号が前記画像処理装置に接続されていることを特徴
とする請求項９に記載の複合顕微鏡。