JP2005140925A - Microscope - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microscope applying total reflection lighting and polarized oblique lighting to a sample simultaneously. <P>SOLUTION: The microscope comprises an objective lens 11, and an illumination optical system that performs illumination via the objective lens 11. Therein, the illumination optical system applies an illumination luminous flux over both regions of the total reflection lighting region and the polarized oblique lighting region of a pupil 12 of the objective lens 11. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、生物顕微鏡に関し、特に全反射照明状態と極斜光照明状態とを同時に実現可能な生物顕微鏡に関する。   The present invention relates to a biological microscope, and more particularly, to a biological microscope capable of simultaneously realizing a total reflection illumination state and a polar oblique illumination state.

従来、生物顕微鏡において、カバーガラスの極近傍の細胞の蛍光観察を行うために、対物レンズを介して全反射照明状態を実現し、このとき生じるエバネッセント波により標本が発生する蛍光を観察することが行われている。この際、落射照明状態から全反射照明状態へ照明光束を切替えている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2003−98439号公報
Conventionally, in a biological microscope, in order to perform fluorescence observation of cells in the immediate vicinity of a cover glass, a total reflection illumination state is realized through an objective lens, and fluorescence generated by a specimen is observed by an evanescent wave generated at this time. Has been done. At this time, the illumination light flux is switched from the epi-illumination state to the total reflection illumination state (see, for example, Patent Document 1).
JP 2003-98439 A

対物レンズを介した全反射照明の特徴は、カバーガラスが接している細胞の0.1ミクロン以下の深さにエバネッセント波を発生し、このエバネッセント波によって励起された蛍光をコントラスト良く観察できることにある。しかし、エバネッセント波は0.1ミクロン以上の深さでは急激に減衰してしまうため、エバネッセント波が到達する深さより深い部分の蛍光を観察することは困難である。   The characteristic of total reflection illumination through the objective lens is that an evanescent wave is generated at a depth of 0.1 μm or less of the cell in contact with the cover glass, and the fluorescence excited by this evanescent wave can be observed with good contrast. . However, since the evanescent wave attenuates abruptly at a depth of 0.1 microns or more, it is difficult to observe fluorescence at a portion deeper than the depth reached by the evanescent wave.

近年、細胞などにおける各種の現象を解析するために、カバーガラスが接している近傍の細胞膜から細胞内部への状態変化等を観察することが望まれている。   In recent years, in order to analyze various phenomena in cells and the like, it has been desired to observe a change in state from the cell membrane in the vicinity of the cover glass to the inside of the cell.

本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、標本に対して全反射照明状態と極斜光照明状態とを同時に実現可能な顕微鏡を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a microscope capable of simultaneously realizing a total reflection illumination state and a polar oblique illumination state on a specimen.

上記目的を達成するために、本発明は、対物レンズと、前記対物レンズを介して照明を行う照明光学系とを有し、前記照明光学系は、前記対物レンズの瞳の全反射照明領域と極斜光照明領域の両方の領域にわたり照明光束を照射することを特徴とする顕微鏡を提供する。   To achieve the above object, the present invention includes an objective lens and an illumination optical system that performs illumination via the objective lens, and the illumination optical system includes a total reflection illumination area of a pupil of the objective lens, Provided is a microscope characterized by irradiating an illumination light beam over both regions of a polar oblique illumination region.

また、本発明の顕微鏡では、前記照明光束は、前記対物レンズの瞳の開口数が1.00から1.70の範囲に照射されることが好ましい。   In the microscope of the present invention, it is preferable that the illumination light beam is irradiated in the range of the numerical aperture of the pupil of the objective lens from 1.00 to 1.70.

また、本発明の顕微鏡では、前記照明光学系は、前記照明光束の照射領域が可変可能であることが好ましい。   In the microscope according to the aspect of the invention, it is preferable that the illumination optical system can change an irradiation area of the illumination light beam.

また、本発明の顕微鏡では、前記照明光束は、光軸に略垂直な面内で移動可能であることが好ましい。   In the microscope of the present invention, it is preferable that the illumination light beam is movable in a plane substantially perpendicular to the optical axis.

また、本発明の顕微鏡では、前記照明光束は、前記照明光学系の対物レンズの瞳位置と共役な位置に配置された開口絞りで制限されることが好ましい。   In the microscope of the present invention, it is preferable that the illumination light beam is limited by an aperture stop arranged at a position conjugate with the pupil position of the objective lens of the illumination optical system.

また、本発明の顕微鏡では、前記開口絞りは、円弧状開口絞り又は円形開口絞り又はリング状開口絞りであることが好ましい。   In the microscope of the present invention, it is preferable that the aperture stop is an arc-shaped aperture stop, a circular aperture stop, or a ring-shaped aperture stop.

本発明によれば、全反射照明光束と極斜光照明光束とを同時に標本に照射できる顕微鏡を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the microscope which can irradiate a sample simultaneously with a total reflection illumination light beam and a polar oblique illumination light beam can be provided.

以下、本発明の実施の形態にかかる顕微鏡に関し図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, a microscope according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1実施形態にかかる顕微鏡の概略構成図を示す。図2は、標本に対する、全反射照明状態の照明光束(実線)と極斜光照明状態の照明光束(破線)とを模式的に示している。図3は、第1実施形態の顕微鏡の対物レンズの瞳における円弧状開口絞りの照明状態を示す。図4は、第1実施形態において、(a)はランプ光源のアーク部を示し、(b)はアーク部を円弧状開口部に位置調整した状態をそれぞれ示している。図5は、第1実施形態の顕微鏡の対物レンズの瞳における円形開口絞りの照明状態を示す。図6は、第1実施形態の顕微鏡の対物レンズの瞳におけるリング状開口絞りの照明状態を示す。図7は、第1実施形態に用いられる開口絞りを配置したスライダーを示す図であり、(a)は円弧状開口絞りを、(b)は円形開口絞りを、(c)はリング状開口絞りをそれぞれ示している。図8は、第1実施形態の顕微鏡の対物レンズの瞳における円弧状開口絞りを面内で移動し、全反射照明領域のみを照明している状態を示す。図9は、本発明の第2実施形態にかかる顕微鏡の概略構成図を示している。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a microscope according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 schematically shows the illumination light beam (solid line) in the total reflection illumination state and the illumination light beam (dashed line) in the polar oblique illumination state with respect to the specimen. FIG. 3 shows an illumination state of the arc-shaped aperture stop at the pupil of the objective lens of the microscope according to the first embodiment. FIG. 4A shows the arc portion of the lamp light source in the first embodiment, and FIG. 4B shows a state where the arc portion is positioned at the arcuate opening. FIG. 5 shows the illumination state of the circular aperture stop at the pupil of the objective lens of the microscope of the first embodiment. FIG. 6 shows an illumination state of the ring-shaped aperture stop at the pupil of the objective lens of the microscope according to the first embodiment. FIGS. 7A and 7B are diagrams showing a slider on which an aperture stop used in the first embodiment is arranged. FIG. 7A shows an arc-shaped aperture stop, FIG. 7B shows a circular aperture stop, and FIG. 7C shows a ring-like aperture stop. Respectively. FIG. 8 shows a state where the arc-shaped aperture stop in the pupil of the objective lens of the microscope of the first embodiment is moved in the plane to illuminate only the total reflection illumination area. FIG. 9 shows a schematic configuration diagram of a microscope according to the second embodiment of the present invention.

(第1実施形態)
以下、本発明にかかる顕微鏡の第1実施形態について図1から図8を用いて説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a microscope according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図1から図8において、ランプ光源1の光束は、コレクタレンズ2により集められ、第1集光レンズ3により対物レンズ11の瞳12と共役な位置に配置された開口絞り4の開口部に集光される。集光された光束は、コリメートレンズ5に入射し平行光になり、視野絞り6で視野が制限され、折り曲げミラー7により進行方向を変えられて、第2集光レンズ8を通過し、励起フィルタ9を通過し、ダイクロイックミラー10で反射され、対物レンズ11の瞳12の全反射照明領域と極斜光照明領域の両領域に第2集光レンズ8により集光され、対物レンズ11から照明光として標本14に向け照射される。こうのようにして、照明光学系が構成されている。   1 to 8, the luminous flux of the lamp light source 1 is collected by the collector lens 2 and collected by the first condenser lens 3 at the opening of the aperture stop 4 disposed at a position conjugate with the pupil 12 of the objective lens 11. Lighted. The condensed light flux enters the collimating lens 5 to become parallel light, the field of view is limited by the field stop 6, the direction of travel is changed by the bending mirror 7, and the second condensing lens 8 passes through the excitation filter. 9, reflected by the dichroic mirror 10, condensed by the second condenser lens 8 on both the total reflection illumination area and the polar oblique illumination area of the pupil 12 of the objective lens 11, and is emitted from the objective lens 11 as illumination light. The specimen 14 is irradiated. In this way, the illumination optical system is configured.

不図示のステージ上にシャーレ13が置かれ、その中に観察対象となる標本14と標本14の乾燥を防ぐための培養液15が入っている。標本14は、例えば、培養細胞や細胞組織の切片を蛍光色素で染色したものである。また、シャーレ13の対物レンズ11側にはカバーグラス16が貼り付けられ、その上に標本14が付着している。対物レンズ11は、高解像、高倍の対物レンズを使用し、対物レンズ11の先端とカバーガラス16との間には、専用の油17が満たされている。   A petri dish 13 is placed on a stage (not shown), and a specimen 14 to be observed and a culture solution 15 for preventing drying of the specimen 14 are contained therein. The specimen 14 is obtained by, for example, staining cultured cell or cell tissue sections with a fluorescent dye. Further, a cover glass 16 is attached to the petri dish 13 on the objective lens 11 side, and a specimen 14 is attached thereon. The objective lens 11 uses a high-resolution, high-magnification objective lens, and a dedicated oil 17 is filled between the tip of the objective lens 11 and the cover glass 16.

図2に示すように、全反射照明光束(実線)によりカバーガラス16の標本14側の表面にエバネッセント波が発生し、標本14のカバーガラス16の近傍の細胞に照射される。カバーガラス16から離れエバネッセント波が到達しない位置にある標本14は、極斜光照明光束(破線)により照明される。   As shown in FIG. 2, an evanescent wave is generated on the surface of the cover glass 16 on the specimen 14 side by the total reflection illumination light beam (solid line), and the cells near the cover glass 16 of the specimen 14 are irradiated. The specimen 14 located at a position where the evanescent wave does not reach away from the cover glass 16 is illuminated with a polar oblique illumination light beam (broken line).

図1において、両照明光で標本14から発生した蛍光18は、対物レンズ11で集光され、ダイクロイックミラー10を通過して、必要な波長を選択するエミッションフィルタ19を通過し、結像レンズ20で結像面21に結像され、結像面21に配置された不図示のCCD等の撮像素子で撮像され不図示のモニター等で観察される。このようにして顕微鏡が構成されている。   In FIG. 1, the fluorescence 18 generated from the specimen 14 by both illumination lights is collected by the objective lens 11, passes through the dichroic mirror 10, passes through an emission filter 19 that selects a necessary wavelength, and forms an imaging lens 20. The image is formed on the image forming surface 21, picked up by an image pickup device such as a CCD (not shown) disposed on the image forming surface 21, and observed on a monitor (not shown). In this way, the microscope is configured.

なお、照明光学系の光路には不図示のNDフィルタを適宜挿入して、照明光の強度を調整しても良い。NDフィルタを挿入する位置は、例えば、視野絞り6と第2集光レンズ8の間が望ましい。   Note that the intensity of the illumination light may be adjusted by appropriately inserting an ND filter (not shown) in the optical path of the illumination optical system. The position where the ND filter is inserted is preferably between the field stop 6 and the second condenser lens 8, for example.

図1では、対物レンズ11の光軸とランプ光源1から折り曲げミラー7までの光軸は略平行であるが、実際の配置は対物レンズ11の光軸が鉛直に対して、ランプ光源1から折り曲げミラー7までの光軸は略水平となっている。   In FIG. 1, the optical axis of the objective lens 11 and the optical axis from the lamp light source 1 to the folding mirror 7 are substantially parallel, but in actual arrangement, the optical axis of the objective lens 11 is bent from the lamp light source 1 with respect to the vertical. The optical axis up to the mirror 7 is substantially horizontal.

本第1実施形態では、図3に示すように全反射照明領域31と極斜光照明領域33の両方の照明を達成するために、開口絞り4に円弧状開口絞り4aを配置している。円弧状開口絞り4aの開口の位置は照明光束の光軸に垂直な平面内において、対物レンズ11の瞳12の全反射照明領域31と極斜光照明領域33に照明光束を照射する位置に光軸中心Oからずらして配置している。符号35は、全反射照明領域と極斜光照明領域との境界となるNA=1.38(標本14が細胞の場合)を、符号37は、ここで使用する対物レンズ11の最大のNAであるNA=1.45を、符号39は、極斜光照明の限界のNAであるNA=1.00をそれぞれ示している。   In the first embodiment, as shown in FIG. 3, an arcuate aperture stop 4 a is arranged in the aperture stop 4 in order to achieve illumination in both the total reflection illumination region 31 and the polar oblique illumination region 33. The position of the opening of the arcuate aperture stop 4a is the optical axis at a position where the illumination light beam is irradiated to the total reflection illumination region 31 and the oblique illumination region 33 of the pupil 12 of the objective lens 11 in a plane perpendicular to the optical axis of the illumination light beam. Arranged from the center O. Reference numeral 35 denotes NA = 1.38 (in the case where the specimen 14 is a cell) serving as a boundary between the total reflection illumination area and the polar oblique illumination area, and reference numeral 37 denotes the maximum NA of the objective lens 11 used here. NA = 1.45, and reference numeral 39 indicates NA = 1.00, which is the limit NA of polar oblique illumination.

また、一般的に入手可能な高屈折率ガラスとオイルで実現できる最大の開口数は、1.70である。但し、そのガラスとオイルの特性は通常使用するものと特性は異なるものである。例えば、ガラスはその成分から培養する細胞に対して悪影響を与えることがある。好ましくは、通常使用するガラスやオイル用の対物レンズを利用する条件がよい。そのときの最大の開口数が1.50となる。なお、現時点で量産されているこの種の対物レンズの最大の開口数は1.45である。   Further, the maximum numerical aperture that can be realized with generally available high refractive index glass and oil is 1.70. However, the characteristics of the glass and oil are different from those normally used. For example, glass can adversely affect cells cultured from its components. Preferably, the conditions for using a normally used glass or oil objective lens are good. The maximum numerical aperture at that time is 1.50. The maximum numerical aperture of this type of objective lens currently mass-produced is 1.45.

本第1実施形態では、円弧状開口絞り4aの開口部は、NA=1.00からNA=1.45の領域を円弧状(約120度)に開口し、対物レンズ11の瞳12において全反射照明領域31と極斜光照明領域33とに照明光束を同時に照射している。なお、NA=1.00を1.30とすることにより極斜光照明領域33を制限し、全反射照明状態と極斜光照明状態とのバランスをとり、両方の照明によるの蛍光がより観察し易くなる。   In the first embodiment, the opening of the arcuate aperture stop 4a opens an area from NA = 1.00 to NA = 1.45 in an arcuate shape (about 120 degrees), and is entirely in the pupil 12 of the objective lens 11. The reflected illumination area 31 and the polar oblique illumination area 33 are simultaneously irradiated with the illumination light flux. By setting NA = 1.00 to 1.30, the polar oblique illumination region 33 is limited to balance the total reflection illumination state and the polar oblique illumination state, and the fluorescence due to both illuminations can be more easily observed. Become.

また、本第1実施形態では、図4(a)、(b)に示すようにランプ光源1のアーク部1aが円弧状開口絞り4aの開口部に位置するように、図1においてランプ光源1の位置が光軸に垂直な平面内においてずらして配置され、円弧状開口絞り4aの開口部にランプ光源1のアーク部1aが焦点を結ぶように光軸方向に焦点位置が調整されている。このように、アーク部1aを配置することによって、ランプ光源1を使用した際に於いても効率よく照明を行うことが可能となる。   Further, in the first embodiment, as shown in FIGS. 4A and 4B, the lamp light source 1 in FIG. 1 is arranged such that the arc portion 1a of the lamp light source 1 is positioned at the opening of the arcuate aperture stop 4a. Are shifted in a plane perpendicular to the optical axis, and the focal position is adjusted in the optical axis direction so that the arc portion 1a of the lamp light source 1 is focused on the opening of the arcuate aperture stop 4a. Thus, by arranging the arc part 1a, it becomes possible to perform illumination efficiently even when the lamp light source 1 is used.

なお、アーク部1aを円弧状開口絞り4aの開口部に位置合わせする方法として、ランプ光源1を光軸に対して移動する方法、照明光学系のレンズを移動する方法、光学系のミラーを移動する方法など種々の方法を用いることができる。   As a method of aligning the arc part 1a with the opening part of the arcuate aperture stop 4a, a method of moving the lamp light source 1 with respect to the optical axis, a method of moving the lens of the illumination optical system, and a movement of the mirror of the optical system Various methods such as a method for performing the above can be used.

また、瞳12と共役な位置にある開口絞り4には、図3に示す円弧状開口絞り4a以外にも、図5に示す円形開口絞り4bや、図6に示すリング状開口絞り4c等を使用することができる。円形開口絞り4bやリング状開口絞り4cの作用、効果は円弧状開口絞り4aと同様であり説明を省略する。   In addition to the arc-shaped aperture stop 4a shown in FIG. 3, the circular aperture stop 4b shown in FIG. 5, the ring-shaped aperture stop 4c shown in FIG. Can be used. The actions and effects of the circular aperture stop 4b and the ring-shaped aperture stop 4c are the same as those of the arc-shaped aperture stop 4a, and the description thereof is omitted.

図7(a)〜(c)は、本第1実施形態に用いられる円弧状開口絞り4a(図7(a))、円形開口絞り4b(図7(b))、リング状開口絞り4c(図7(c))を搭載したスライダー41a、41b、41cをそれぞれ示している。これらのスライダー41aから41cを図1の開口絞り4として挿入することによって、全反射照明状態と極斜光照明状態の両方の状態が実現できる。   7A to 7C show an arc-shaped aperture stop 4a (FIG. 7A), a circular aperture stop 4b (FIG. 7B), and a ring-shaped aperture stop 4c (FIG. 7B) used in the first embodiment. The sliders 41a, 41b, and 41c on which FIG. 7 (c) is mounted are shown. By inserting these sliders 41a to 41c as the aperture stop 4 in FIG. 1, both the total reflection illumination state and the polar oblique illumination state can be realized.

図7(a)において、スライダー41aには、円弧状開口絞り4aが位置調整可能に設けられている。スライダー41aの外周部の一部にクリック溝43が設けられており、図1に示す顕微鏡の開口絞り4に挿入した際、顕微鏡に設けられた不図示のばねによって、光路中に固定、保持される。またスライダー41aに形成された窪み部43、43は、スライダー41aを顕微鏡の光路に挿脱する際に指で摘みやすくするために設けられている。   In FIG. 7A, the slider 41a is provided with an arcuate aperture stop 4a that can be adjusted in position. A click groove 43 is provided in a part of the outer periphery of the slider 41a, and when inserted into the aperture stop 4 of the microscope shown in FIG. 1, it is fixed and held in the optical path by a spring (not shown) provided in the microscope. The The depressions 43 and 43 formed in the slider 41a are provided so that the slider 41a can be easily picked up with a finger when the slider 41a is inserted into and removed from the optical path of the microscope.

円弧状開口絞り4aは、絞り支持部47に配置され、絞り支持部47の一端部に設けられているばね49と他端部に設けられているネジ51、53とによって支持されている。ネジ51、53を不図示の工具あるいはヘクスキー等で回転することによって、円弧状開口絞り4aを紙面平面内で移動可能であり、円弧状開口絞り4aの位置調整を行うことができる。   The arcuate aperture stop 4a is disposed on the stop support 47 and supported by a spring 49 provided at one end of the stop support 47 and screws 51 and 53 provided at the other end. By rotating the screws 51 and 53 with a tool (not shown) or a hex key, the arcuate aperture stop 4a can be moved in the plane of the drawing, and the position of the arcuate aperture stop 4a can be adjusted.

また、本第1実施形態では、図8に示すように、円弧状開口絞り4aを、例えばX軸に沿って移動することにより、全反射照明状態と極斜光照明状態の両方の照明状態(図3参照)から、全反射照明状態のみに照明状態を可変可能である。これにより図3に示す全反射照明状態と極斜光照明状態の両照明状態から図8に示す全反射照明状態のみの状態に円弧状開口絞り4aの位置を調整できる。また、全反射照明状態を維持しながら極斜光照明状態の照明光束を標本14へ照射することができ、標本14に対する極斜光照明光束の入射位置(カバーガラス16から極斜光照明光束までの距離)を変えることが可能となる。   Further, in the first embodiment, as shown in FIG. 8, the arcuate aperture stop 4a is moved along, for example, the X axis, so that both the total reflection illumination state and the oblique illumination state (see FIG. 3), the illumination state can be varied only in the total reflection illumination state. Accordingly, the position of the arcuate aperture stop 4a can be adjusted from the total illumination state shown in FIG. 3 to the state of only the total reflection illumination state shown in FIG. Further, the illumination light beam in the oblique illumination state can be irradiated onto the specimen 14 while maintaining the total reflection illumination state, and the incident position of the oblique illumination light beam on the specimen 14 (distance from the cover glass 16 to the oblique illumination light beam). Can be changed.

なお、円弧状開口絞り4aの位置調整は、図7(a)に示す機構以外に、ネジ51,53の代わりにマイクロメータヘッドを用いることによって微細な移動調整が可能となる。また、電動マイクロメータヘッドを利用すれば、移動位置を記憶し所定の位置にボタン一つの操作で円弧状開口絞り4aを移動させることが可能となる。   The position of the arcuate aperture stop 4a can be finely adjusted by using a micrometer head instead of the screws 51 and 53 in addition to the mechanism shown in FIG. If the electric micrometer head is used, the moving position can be stored and the arcuate aperture stop 4a can be moved to a predetermined position by operating one button.

図7(b)に示す円形開口絞り4bを搭載したスライダー41bおよび図7(c)に示すリング状開口絞り4cを搭載したスライダー41cは、図7(a)に示す円弧状開口絞り4aを搭載したスライダー41aと同様の構成であり、円弧状開口絞り4aと同様の作用、効果を奏することができるので、図7(a)と同様の部材には同じ符号を付し説明を省略する。   The slider 41b mounted with the circular aperture stop 4b shown in FIG. 7B and the slider 41c mounted with the ring-shaped aperture stop 4c shown in FIG. 7C are mounted with the arc-shaped aperture stop 4a shown in FIG. 7A. Since the configuration is the same as that of the slider 41a and the same operation and effect as the arcuate aperture stop 4a can be achieved, the same members as those in FIG.

以下、簡単に本第1実施形態の顕微鏡の照明光学系の調整方法について述べる。   Hereinafter, a method for adjusting the illumination optical system of the microscope according to the first embodiment will be briefly described.

図1において、開口絞り4に対するランプ光源1の位置は、光軸に略垂直な方向では、ランプ光源1自体をコレクタレンズ2に対して移動し、焦点方向はコレクタレンズ2を光軸方向に移動して調整する。調整の確認は、対物レンズ11を標本14のカバーガラス16に対して密着している部分にピントを合わせた後、対物レンズ11の瞳12の位置を不図示のベルトランレンズや、視度望遠鏡により観察しながら行う。あるいは、対物レンズ11の瞳12の位置にマット面を持つ不図示の芯だし調整治具を対物レンズ11の代わりに光路に入れ、ランプ光源1のアーク部のピント状態を観察しながら行っても良い。   In FIG. 1, the position of the lamp light source 1 with respect to the aperture stop 4 moves the lamp light source 1 itself relative to the collector lens 2 in the direction substantially perpendicular to the optical axis, and the focal direction moves the collector lens 2 in the optical axis direction. And adjust. Confirmation of the adjustment is made by focusing on the portion where the objective lens 11 is in close contact with the cover glass 16 of the specimen 14, and then adjusting the position of the pupil 12 of the objective lens 11 with a belt run lens (not shown) or a diopter telescope. Do this while observing. Alternatively, a centering adjustment jig (not shown) having a matte surface at the position of the pupil 12 of the objective lens 11 may be placed in the optical path instead of the objective lens 11 while observing the focus state of the arc portion of the lamp light source 1. good.

開口絞り4の開口部を対物レンズ11の瞳12に位置合わせするには、光軸に略垂直な方向についてはスライダー41aの位置調整機構を用いて行う。光軸方向の調整は、まずコリメートレンズ5と開口絞り4の間隔を所定の精度でどちらかに移動して調整しておき、使用時に第2集光レンズ8を光軸方向に移動して調整する。   In order to align the aperture of the aperture stop 4 with the pupil 12 of the objective lens 11, the position adjustment mechanism of the slider 41a is used in a direction substantially perpendicular to the optical axis. To adjust the optical axis direction, first, the distance between the collimating lens 5 and the aperture stop 4 is adjusted by moving to one of the predetermined accuracy, and the second condenser lens 8 is moved in the optical axis direction during use. To do.

開口絞り4は、挿脱可能に設けられており、色々な形状の開口絞り4(例えば、図7(a)〜(c))を光路中に挿入することができる。   The aperture stop 4 is provided so as to be detachable, and various shapes of the aperture stop 4 (for example, FIGS. 7A to 7C) can be inserted into the optical path.

なお、開口絞り4は、光軸に対して垂直な方向に移動できるだけでなく、回転も可能とすることによって、開口部を対物レンズ11の瞳12にさらに良く位置合わせすることが可能となる。   The aperture stop 4 not only can move in a direction perpendicular to the optical axis but also can be rotated, so that the aperture can be further aligned with the pupil 12 of the objective lens 11.

また、励起フィルタ9、ダイクロイックミラー10、およびエミッションフィルタ19をセットとした蛍光用フィルターカセット22を切替えて照明光束の波長を変える場合、各レンズに色収差があると瞳12に対する集光位置がずれてしまう。これを防ぐために、各レンズの色収差を補正しておく必要がある。特にコレクタレンズ2、コリメートレンズ5、第2集光レンズ8は色収差の影響が大きいので、各レンズの色収差を補正することによって、波長による瞳12に対する集光位置の変化を許容値以内に抑えることが可能となる。   Further, when the wavelength of the illumination light beam is changed by switching the fluorescence filter cassette 22 including the excitation filter 9, the dichroic mirror 10, and the emission filter 19, if each lens has chromatic aberration, the condensing position with respect to the pupil 12 is shifted. End up. In order to prevent this, it is necessary to correct the chromatic aberration of each lens. In particular, the collector lens 2, the collimating lens 5, and the second condenser lens 8 are greatly affected by chromatic aberration. Therefore, by correcting the chromatic aberration of each lens, the change in the condensing position with respect to the pupil 12 due to the wavelength is suppressed within an allowable value. Is possible.

(第2実施形態)
図9は、本発明の第2実施形態にかかる顕微鏡の概略構成図を示している。本第2実施形態では、光源をファイバーの端面とした場合を示し、第1実施形態のランプ光源1からコリメートレンズ5までの部材が異なっており、その他の構成は第1実施形態と同様である。第1実施形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 9 shows a schematic configuration diagram of a microscope according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment shows a case where the light source is an end face of the fiber, the members from the lamp light source 1 to the collimating lens 5 of the first embodiment are different, and the other configurations are the same as those of the first embodiment. . The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図9において、ファイバー61の出射端面61aからの光束は、コレクタレンズ62で略平行な光束にされ、励起フィルタ9を含むフィルタ系FLを通過し、視野絞り6、折り曲げミラー7、集光レンズ8、ダイクロイックミラー10を介して、対物レンズ11の瞳12に集光される。コレクタレンズ62と集光レンズ8の焦点距離によってファイバー61の出射端面61aの射出径が拡大される。この拡大率を所望の値にすることによって、図5に示す円形開口絞り4bに相当する照明光束を対物レンズ11の瞳12に形成することができる。   In FIG. 9, the light beam from the output end face 61 a of the fiber 61 is converted into a substantially parallel light beam by the collector lens 62, passes through the filter system FL including the excitation filter 9, and the field stop 6, the bending mirror 7, and the condenser lens 8. The light is condensed on the pupil 12 of the objective lens 11 via the dichroic mirror 10. The exit diameter of the exit end face 61 a of the fiber 61 is enlarged by the focal length of the collector lens 62 and the condenser lens 8. By setting this magnification to a desired value, an illumination light beam corresponding to the circular aperture stop 4b shown in FIG. 5 can be formed on the pupil 12 of the objective lens 11.

例えば、シングルモードファイバーを用いる場合、ファイバーのコア径は約0.004mmである。一方、対物レンズ11の瞳12における、照明光束の径は、対物レンズ11の焦点距離(例えば、f=3.33とする)と対物レンズ11の瞳12におけるNAによって決められる。全反射照明状態を実現するためには、NA=1.45からNA=1.38(細胞の場合)の間に照明光束を集光する必要があり、照明光束の径は、3.33×(1.45−1.38)=0.23mm以内に集光する必要がある。よって、0.004mmのコア径を0.23mmまで拡大すれば全反射照明領域のほぼ全域に照明光束を照射でき効率的に全反射照明を行うことが可能となる。そこで、コレクタレンズ62と集光レンズ8との倍率を約60倍に設定することで、0.004mmのコア径からの光束を、対物レンズ11の瞳12で約0.23mmに拡大でき、効率的な全反射照明が可能となる。   For example, when a single mode fiber is used, the core diameter of the fiber is about 0.004 mm. On the other hand, the diameter of the illumination light beam in the pupil 12 of the objective lens 11 is determined by the focal length of the objective lens 11 (for example, f = 3.33) and the NA of the pupil 12 of the objective lens 11. In order to realize the total reflection illumination state, it is necessary to collect the illumination light beam between NA = 1.45 and NA = 1.38 (in the case of cells), and the diameter of the illumination light beam is 3.33 × It is necessary to collect light within (1.45-1.38) = 0.23 mm. Therefore, if the core diameter of 0.004 mm is expanded to 0.23 mm, it is possible to irradiate the illumination light beam over almost the entire area of the total reflection illumination area, and to perform total reflection illumination efficiently. Therefore, by setting the magnification of the collector lens 62 and the condenser lens 8 to about 60 times, the luminous flux from the core diameter of 0.004 mm can be expanded to about 0.23 mm at the pupil 12 of the objective lens 11, and the efficiency is increased. Total reflection illumination is possible.

本第2実施形態では、対物レンズ11の瞳12で全反射照明状態と極斜光照明状態の両方の状態を可能とするため、0.23mmの照明光束の中心を図4に示す全反射照明領域31と極斜光照明領域33との境界位置35に合わせるように移動可能としている。   In the second embodiment, the pupil 12 of the objective lens 11 can be in both the total reflection illumination state and the polar oblique illumination state, so that the center of the 0.23 mm illumination light beam is shown in FIG. It is possible to move so as to match the boundary position 35 between 31 and the oblique illumination region 33.

また、本第2実施形態では、全反射照明状態のみの場合は、光源にレーザ光を用い照明光束の輝度が充分あるため、全反射照明領域全体にわたる光束を入射する必要はなく、0.004mmのコア径からの照明光束を10倍した0.04mm程度の光束で照明するように構成している。このため全反射照明可能領域の0.23mmの幅に対して余裕を持って照明光束の位置調整ができる。   In the second embodiment, in the case of only the total reflection illumination state, since the illumination light beam has sufficient luminance using a laser beam as the light source, it is not necessary to enter the light beam over the entire total reflection illumination region. Illumination with a luminous flux of about 0.04 mm, which is 10 times the illumination luminous flux from the core diameter, is configured. For this reason, the position of the illumination light beam can be adjusted with a margin with respect to the width of 0.23 mm of the total reflection illuminable region.

なお、照明光束のサイズは、観察条件等により適宜変更が可能である。   The size of the illumination light beam can be appropriately changed depending on the observation conditions.

照明光束の移動は、ファイバー62の移動、光学系のレンズの移動、あるいはミラーの移動等で行うことができる。   The illumination light beam can be moved by moving the fiber 62, moving the lens of the optical system, moving the mirror, or the like.

なお、ファイバー62に導入する照明光束の光源として、レーザや水銀ランプ光源等を用いることができる。   Note that a laser, a mercury lamp light source, or the like can be used as a light source of the illumination light beam introduced into the fiber 62.

なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。   The above-described embodiment is merely an example, and is not limited to the above-described configuration and shape, and can be appropriately modified and changed within the scope of the present invention.

本発明の第1実施形態にかかる顕微鏡の概略構成図を示す。1 is a schematic configuration diagram of a microscope according to a first embodiment of the present invention. 標本に対する、全反射照明状態の照明光束(実線)と極斜光照明状態の照明光束(破線)とを模式的に示している。The illumination light beam in the total reflection illumination state (solid line) and the illumination light beam in the oblique illumination illumination state (broken line) are schematically shown for the sample. 第1実施形態の顕微鏡の対物レンズの瞳における円弧状開口絞りの照明状態を示す。The illumination state of the circular-arc-shaped aperture stop in the pupil of the objective lens of the microscope of 1st Embodiment is shown. 第1実施形態において、(a)はランプ光源のアーク部を示し、(b)はアーク部を円弧開口部に位置調整した状態をそれぞれ示している。In the first embodiment, (a) shows an arc portion of a lamp light source, and (b) shows a state in which the position of the arc portion is adjusted to an arc opening. 第1実施形態の顕微鏡の対物レンズの瞳における円形開口絞りの照明状態を示す。The illumination state of the circular aperture stop in the pupil of the objective lens of the microscope of 1st Embodiment is shown. 第1実施形態の顕微鏡の対物レンズの瞳における輪帯状開口絞りの照明状態を示す。The illumination state of the annular aperture stop in the pupil of the objective lens of the microscope of the first embodiment is shown. 第1実施形態に用いられる開口絞り配置したスライダーを示す図であり、(a)は円弧状開口絞りを、(b)は円形開口絞りを、(c)は輪帯状開口絞りをそれぞれ示している。It is a figure which shows the slider by which aperture stop arrangement | positioning used for 1st Embodiment was arrange | positioned, (a) has shown the circular-arc-shaped aperture stop, (b) has shown the circular aperture stop, (c) has shown the ring-shaped aperture stop, respectively. . 第1実施形態の顕微鏡の対物レンズの瞳における円弧状開口絞りでの照明状態を面内で移動し、全反射照明領域のみを照明している状態を示す。The state in which the illumination state at the arc-shaped aperture stop in the pupil of the objective lens of the microscope of the first embodiment is moved in the plane and only the total reflection illumination region is illuminated is shown. 本発明の第2実施形態にかかる顕微鏡の概略構成図を示している。The schematic block diagram of the microscope concerning 2nd Embodiment of this invention is shown.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2 コレクタレンズ
3 第1集光レンズ
4 開口絞り
4a 円弧状開口絞り
4b 円形開口絞り
4c リング状開口絞り
5 コリメートレンズ
6 視野絞り
7 ミラー
8 第2集光レンズ(集光レンズ)
9 励起フィルタ
10 ダイクロイックミラー
11 対物レンズ
12 瞳
13 シャーレ
14 標本
15 培養液
16 カバーガラス
17 油
18 蛍光
19 エミッションフィルタ
20 結像レンズ
21 結像面
22 フィルタボックス
31 全反射照明領域
33 極斜光照明領域
35 境界
41a、41b、41c スライダー
43 クリック溝
45 窪み部
47 フィルタ保持部
49 ばね
51、53 ねじ
61 ファイバー
62 コレクタレンズ
O 光軸
FL フィルタ群
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Collector lens 3 1st condensing lens 4 Aperture stop 4a Circular aperture stop 4b Circular aperture stop 4c Ring-shaped aperture stop 5 Collimate lens 6 Field stop 7 Mirror 8 2nd condensing lens (condensing lens)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Excitation filter 10 Dichroic mirror 11 Objective lens 12 Pupil 13 Petri dish 14 Sample 15 Culture solution 16 Cover glass 17 Oil 18 Fluorescence 19 Emission filter 20 Imaging lens 21 Imaging surface 22 Filter box 31 Total reflection illumination region 33 Polar oblique illumination region 35 Boundary 41a, 41b, 41c Slider 43 Click groove 45 Recessed portion 47 Filter holding portion 49 Spring 51, 53 Screw 61 Fiber 62 Collector lens O Optical axis FL Filter group

Claims (6)

対物レンズと、
前記対物レンズを介して照明を行う照明光学系とを有し、
前記照明光学系は、前記対物レンズの瞳の全反射照明領域と極斜光照明領域の両方の領域にわたり照明光束を照射することを特徴とする顕微鏡。
An objective lens;
An illumination optical system that performs illumination through the objective lens;
The microscope according to claim 1, wherein the illumination optical system irradiates an illumination light beam over both the total reflection illumination region and the polar oblique illumination region of the pupil of the objective lens.
前記照明光束は、前記対物レンズの瞳の開口数が1.00から1.70の範囲に照射されることを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡。   The microscope according to claim 1, wherein the illumination light beam is irradiated in a range of a numerical aperture of a pupil of the objective lens from 1.00 to 1.70. 前記照明光学系は、前記照明光束の照射領域が可変可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の顕微鏡。   The microscope according to claim 1, wherein the illumination optical system has a variable irradiation area of the illumination light beam. 前記照明光束は、光軸に略垂直な面内で移動可能であることを特徴とする請求項1または2または3に記載の顕微鏡。   The microscope according to claim 1, wherein the illumination light beam is movable in a plane substantially perpendicular to the optical axis. 前記照明光束は、前記照明光学系の対物レンズの瞳位置と共役な位置に配置された開口絞りで制限されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の顕微鏡。   The microscope according to any one of claims 1 to 4, wherein the illumination light beam is limited by an aperture stop disposed at a position conjugate with a pupil position of an objective lens of the illumination optical system. 前記開口絞りは、円弧状開口絞り又は円形開口絞り又はリング状開口絞りであることを特徴とする請求項5に記載の顕微鏡。   The microscope according to claim 5, wherein the aperture stop is an arc-shaped aperture stop, a circular aperture stop, or a ring-shaped aperture stop.
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