JP2007041510A - Observation apparatus and observation system provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体細胞内等を観察することのできる観察装置、及びそれを備えた観察システムに関する。 The present invention relates to an observation apparatus capable of observing the inside of a living cell and the like, and an observation system including the observation apparatus.
現在、最先端のリサーチ分野では、生体の機能解明や蛋白質の挙動解析・相互作用の解明などを目的として、細胞を生きたまま長時間(数日から数週間)観察する方法が種々開発されて来ている。生体細胞内の病変部等を観察する顕微鏡等の観察装置による観察の一手法としては、蛍光観察する方法が多く用いられている。蛍光観察は、特定の蛍光タンパク等の蛍光物質を発光標識として生体細胞等の生体試料を染色した後、励起光を照射して蛍光を発させ、これを観察することで生体細胞内における病変等、生体試料内の特定部位の有無及びその位置を検出するというものである。 In the state-of-the-art research field, various methods for observing cells for a long time (several days to several weeks) have been developed for the purpose of elucidating the functions of living organisms, analyzing the behavior of proteins, and elucidating interactions. It is coming. As an observation method using an observation apparatus such as a microscope for observing a lesion in a living cell, a fluorescence observation method is often used. In fluorescence observation, a fluorescent substance such as a specific fluorescent protein is used as a luminescent label, and a biological sample such as a biological cell is dyed and then irradiated with excitation light to emit fluorescence. The presence / absence and position of a specific part in the biological sample is detected.
従来、蛍光観察を含めて、生体細胞等を観察する観察装置及びそれに用いる光学系としては、例えば次の特許文献1〜4に記載のものがある。
ところで、蛍光観察では、励起光を照射するなど生体試料に何らかの刺激を与えると、刺激そのものが細胞の活性状態に悪影響を与える可能性がある。このため、可能な限り低い刺激(強度の弱い励起光)等で発光標識を刺激し、それに伴い発生する弱い発光信号を極めて高い効率で検出できるような観察システムが求められている。
また、それと同時に、生きた細胞が移動して行く様子を見失うことを防いだり、同時に広い範囲を観察して多くの細胞からの情報を一度に検出して処理速度や作業効率を向上させたりすることのできる観察システムも求められている。
さらに、他の観察方法との併用ができる柔軟な拡張性や従来の観察システムとの互換性を有する観察システムなども求められている。
しかし、上記特許文献1〜4に記載のような従来の観察装置の分野においては、これらの要求を満たす観察装置及び観察システムは存在しなかった。
By the way, in fluorescence observation, when a stimulus is applied to a biological sample, such as irradiation with excitation light, the stimulus itself may adversely affect the active state of the cell. For this reason, there is a need for an observation system that can stimulate a luminescent label with as low a stimulus as possible (exciting light having a low intensity) and detect a weak luminescent signal that accompanies it with extremely high efficiency.
At the same time, it prevents you from losing sight of how the live cells move, and at the same time observes a wide area and detects information from many cells at once to improve processing speed and work efficiency. There is also a need for an observation system that can do this.
Further, there is a demand for an observation system that can be used in combination with other observation methods and has a flexible expandability and compatibility with conventional observation systems.
However, in the field of conventional observation devices as described in
本発明は上記従来の問題点を鑑みてなされたものであり、広い観察範囲を持ちながらも高NAを有して微弱発光信号を高S/Nで取得することのできる高い拡張性を備えた観察装置、及びそれを備えた観察システム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-described conventional problems, and has a high extensibility capable of acquiring a weak emission signal at a high S / N with a high NA while having a wide observation range. An object is to provide an observation apparatus and an observation system including the observation apparatus.
上記目的を達成するため、本発明による観察装置は、無限遠補正型の対物レンズと、結像レンズを有する観察装置において、前記対物レンズの同焦点距離をD、前記結像レンズの開口数をNA'としたとき、次の条件式(1)を満足することを特徴としている。
4.56≦D・NA'≦10 …(1)
In order to achieve the above object, an observation apparatus according to the present invention is an observation apparatus having an infinity-corrected objective lens and an imaging lens, wherein the focal length of the objective lens is D and the numerical aperture of the imaging lens is When NA ′, the following conditional expression (1) is satisfied.
4.56 ≦ D · NA ′ ≦ 10 (1)
また、本発明の観察装置においては、前記対物レンズの胴付位置から前記結像レンズの最も物体側の面までの距離が可変であって、この可変量をW、前記結像レンズの焦点距離をFLとしたとき、次の条件式(2)を満足するのが好ましい。
0.5FL<W<1.2FL …(2)
In the observation apparatus of the present invention, the distance from the barrel position of the objective lens to the most object side surface of the imaging lens is variable, and the variable amount is W, and the focal length of the imaging lens. Is preferably FL, the following conditional expression (2) is preferably satisfied.
0.5FL <W <1.2FL (2)
また、本発明の観察装置においては、次の条件式(3),(4)を満足するのが好ましい。
0.4<D/FL<1.2 …(3)
1<D/Φd<2.75 …(4)
但し、Dは前記対物レンズの同焦点距離、FLは前記結像レンズの焦点距離、Φdは前記対物レンズの胴付での接合部の外径である。
In the observation apparatus of the present invention, it is preferable that the following conditional expressions (3) and (4) are satisfied.
0.4 <D / FL <1.2 (3)
1 <D / Φd <2.75 (4)
However, D is the same focal length of the objective lens, FL is the focal length of the imaging lens, and Φd is the outer diameter of the joint portion on the body of the objective lens.
また、本発明の観察装置においては、前記対物レンズの後側焦点位置が、該対物レンズの胴付位置よりも物体側に位置するのが好ましい。 In the observation apparatus of the present invention, it is preferable that the rear focal position of the objective lens is located on the object side with respect to the barrel position of the objective lens.
また、本発明の観察装置においては、前記対物レンズを、少なくとも2つ交換可能に備えるとともに、前記交換可能な全ての対物レンズにおける、胴付位置から後側焦点位置までの距離の差が±15mm以内となるように、該交換可能な各対物レンズを構成するのが好ましい。 In the observation apparatus of the present invention, at least two objective lenses can be exchanged, and the difference in distance from the body position to the rear focal position in all the exchangeable objective lenses is ± 15 mm. It is preferable that each interchangeable objective lens is configured so that it is within the range.
また、本発明の観察装置においては、前記対物レンズを、少なくとも2つ同焦点距離を異ならせて交換可能に備えるとともに、前記同焦点距離の異なるいずれの対物レンズに交換したときにおいても該交換して取り付けた各対物レンズの前側焦点位置が略一致するように、前記交換可能な各対物レンズの同焦点距離に対応して、該対物レンズの胴付位置を変化させる胴付位置調整手段を備えるのが好ましい。 In the observation apparatus of the present invention, at least two objective lenses can be exchanged with different confocal distances, and the objective lenses can be exchanged when they are exchanged with any objective lens having different confocal distances. And a barrel position adjusting means for changing the barrel position of the objective lens corresponding to the same focal length of the replaceable objective lenses so that the front focal positions of the objective lenses mounted in the same manner are substantially matched. Is preferred.
また、本発明の観察装置においては、前記結像レンズを、少なくとも2つ備えるのが好ましい。 In the observation apparatus of the present invention, it is preferable that at least two imaging lenses are provided.
また、本発明の観察装置においては、前記対物レンズと前記結像レンズとの間に、蛍光観察用照明光学系を備えるのが好ましい。 In the observation apparatus of the present invention, it is preferable that a fluorescence observation illumination optical system is provided between the objective lens and the imaging lens.
また、本発明の観察装置においては、前記対物レンズが、液浸対物レンズ又は固体浸対物レンズであるのが好ましい。 In the observation apparatus of the present invention, it is preferable that the objective lens is an immersion objective lens or a solid immersion objective lens.
また、本発明による観察システムは、上記いずれかの本発明の観察装置と該観察装置からの物体像を撮像する撮像手段とを備えている。 An observation system according to the present invention includes any one of the above-described observation apparatuses according to the present invention and an imaging unit that captures an object image from the observation apparatus.
また、本発明による観察システムは、上記本発明のいずれかの観察装置を第1の観察装置、前記第1の観察装置に用いる対物レンズとは同焦点距離及び射出NAが異なる無限遠補正型の第2の対物レンズと、該第1の観察装置に用いる結像レンズと同じ焦点距離の第2の結像レンズを有する観察装置を第2の観察装置、前記第1の観察装置における前記結像レンズの開口数をNA'、前記対物レンズの同焦点距離をD、物体面から該対物レンズの後側焦点位置までの光軸上の距離をfb、前記第2の観察装置における前記第2の結像レンズの開口数をNA2'、前記第2の対物レンズの同焦点距離をD2、物体面から該第2の対物レンズの後側焦点位置までの光軸上の距離をfb2としたとき、前記第1の観察装置における前記対物レンズ及び前記結像レンズが、前記第2の観察装置における前記第2の対物レンズ及び前記第2の結像レンズに対して、次の条件式(5)〜(7)を満足することを特徴としている。
0.3≦NA2'/NA'≦0.88 ・・・(5)
0.5≦D2/D≦0.87 ・・・(6)
−15<fb2−fb<15 ・・・(7)
The observation system according to the present invention is an infinity-correction type in which the observation device according to the present invention is the first observation device and the objective lens used in the first observation device has a different focal length and emission NA. An observation device having a second objective lens and a second imaging lens having the same focal length as the imaging lens used in the first observation device is used as a second observation device, and the image formation in the first observation device. The numerical aperture of the lens is NA ′, the same focal length of the objective lens is D, the distance on the optical axis from the object plane to the rear focal position of the objective lens is fb, and the second observation apparatus uses the second observation device. When the numerical aperture of the imaging lens is NA2 ′, the same focal length of the second objective lens is D2, and the distance on the optical axis from the object plane to the rear focal position of the second objective lens is fb2, The objective lens in the first observation device; and The imaging lens satisfies the following conditional expressions (5) to (7) with respect to the second objective lens and the second imaging lens in the second observation apparatus: .
0.3 ≦ NA2 ′ / NA ′ ≦ 0.88 (5)
0.5 ≦ D2 / D ≦ 0.87 (6)
−15 <fb2−fb <15 (7)
また、本発明の観察装置においては、物体を挟んで、前記対物レンズとは反対側に、明視野観察、蛍光観察、位相差観察、微分干渉観察、及びホフマンモジュレーションコントラスト観察のうちの少なくともいずれかの観察が可能となるように構成された透過照明光学系を備えるのが好ましい。 Further, in the observation apparatus of the present invention, at least one of bright field observation, fluorescence observation, phase difference observation, differential interference observation, and Hoffman modulation contrast observation is provided on the side opposite to the objective lens with the object interposed therebetween. It is preferable to provide a transmission illumination optical system configured to be able to observe the above.
また、本発明の観察装置においては、前記透過照明光学系は、光源と、コンデンサレンズを有し、前記コンデンサレンズの略瞳位置に、明視野観察、蛍光観察、位相差観察、微分干渉観察、及びホフマンモジュレーションコントラスト観察を可能とする各種光学素子のうちの少なくともいずれかを切替可能に備えるのが好ましい。 In the observation apparatus of the present invention, the transmission illumination optical system includes a light source and a condenser lens, and bright field observation, fluorescence observation, phase difference observation, differential interference observation, and a substantially pupil position of the condenser lens, Preferably, at least one of various optical elements capable of observing Hoffman modulation contrast is switchably provided.
また、本発明による観察システムは、上記透過照明光学系を備えたいずれかの本発明の観察装置と、該観察装置からの物体像を撮像する撮像手段と、該撮像手段を介して得られる物体の透過照明観察像と物体からの発光観察像とをスーパーインポーズするための画像処理手段を、備えたことを特徴としている。 An observation system according to the present invention includes any one of the observation apparatuses according to the present invention including the transmission illumination optical system, an imaging unit that captures an object image from the observation apparatus, and an object obtained via the imaging unit. The image processing means for superimposing the transmitted illumination observation image and the light emission observation image from the object is provided.
また、本発明の観察システムにおいては、前記画像処理手段を介してスーパーインポーズした画像領域の範囲を、該スーパーインポーズされた画像とともに表示装置に表示するための表示手段を備えるのが好ましい。 In the observation system of the present invention, it is preferable that the observation system further includes display means for displaying the range of the image region superimposed through the image processing means together with the superimposed image on a display device.
本発明の観察装置、及びそれを備えた観察システムによれば、広い観察範囲を持ちながらも高NAを有して微弱発光信号を高S/Nで取得することのできる高い拡張性を備えた観察装置、及びそれを備えた観察システムが得られる。 According to the observation apparatus of the present invention and the observation system equipped with the observation apparatus, it has a high extensibility capable of acquiring a weak emission signal at a high S / N with a high NA while having a wide observation range. An observation apparatus and an observation system including the observation apparatus are obtained.
本発明の観察装置及び観察システムを想到する契機となった発明として、生体細胞等の特定部位から発する微弱な発光を検出可能とすることを目的とした、本件出願人による特願2005−86644号明細書に記載の微弱光撮像光学系及びそれを備えた顕微鏡装置がある。
特願2005−86644号の発明を想到する過程において、本件出願人は、従来一般の蛍光顕微鏡に用いられている撮像光学系を構成する結像レンズの条件を変えながら、ルシフェラーゼ遺伝子を導入した生体細胞の発光の観察の可否について試験を行った。上述したように、従来の観察装置の撮像光学系では、生体細胞等の特定部位からの微弱な発光を検出することはできない。
一般に、観察装置の撮像光学系は、対物レンズと、結像レンズと、撮像手段を備えている。
従来の観察装置では、対物レンズの開口数NAは、最大でも1.4程度に限定される。これは、標本と対物レンズとの間にオイルを充填してオイルの屈折率により対物レンズの開口数NAを大きくできる液浸対物レンズの場合であっても、オイルの屈折率が2程度に限定されるためである。
Japanese Patent Application No. 2005-86644 filed by the present applicant for the purpose of enabling the detection of faint luminescence emitted from a specific site such as a living cell, as an invention that has led to the observation device and the observation system of the present invention. There is a weak light imaging optical system described in the specification and a microscope apparatus including the same.
In the process of conceiving the invention of Japanese Patent Application No. 2005-86644, the applicant of the present invention has introduced a living body into which a luciferase gene has been introduced while changing the conditions of an imaging lens that constitutes an imaging optical system used in a conventional general fluorescence microscope. A test was conducted on whether or not the observation of luminescence of cells was possible. As described above, the imaging optical system of the conventional observation apparatus cannot detect weak light emission from a specific part such as a living cell.
In general, an imaging optical system of an observation apparatus includes an objective lens, an imaging lens, and imaging means.
In the conventional observation apparatus, the numerical aperture NA of the objective lens is limited to about 1.4 at the maximum. Even in the case of an immersion objective lens in which oil is filled between the specimen and the objective lens and the numerical aperture NA of the objective lens can be increased by the refractive index of the oil, the refractive index of the oil is limited to about 2. It is to be done.
発光する細胞の画像を明るく撮像するためには、射出側の開口数(即ち、結像レンズの開口数NA’)を大きくする必要がある。しかるに、従来の観察装置の撮像光学系に用いられている結像レンズの開口数NA’は、0.05程度であり、最大でも0.07程度である。また、一般的な対物レンズの同焦点距離Dは40〜65mm程度である。 In order to capture a bright image of cells that emit light, it is necessary to increase the numerical aperture on the exit side (that is, the numerical aperture NA ′ of the imaging lens). However, the numerical aperture NA ′ of the imaging lens used in the imaging optical system of the conventional observation apparatus is about 0.05, and is about 0.07 at the maximum. Further, the focal length D of a general objective lens is about 40 to 65 mm.
そこで、本件出願人は、開口数NAが1.4で同焦点距離D=45mmの対物レンズに対し、開口数が0.05よりも大きな開口数を持つ複数種類の対物レンズを結像レンズとして用い、結像レンズの開口数NA’をどの程度の大きさにすれば、発光画像を観察できるかを調べた。撮像素子の画素数は765×510ピクセル、画素サイズ9×9μのものを使用した。 Therefore, the applicant of the present invention uses, as an imaging lens, a plurality of types of objective lenses having a numerical aperture larger than 0.05 for an objective lens having a numerical aperture NA of 1.4 and the same focal length D = 45 mm. It was investigated whether the numerical aperture NA ′ of the imaging lens should be large enough to observe the luminescent image. The number of pixels of the image sensor was 765 × 510 pixels and the pixel size was 9 × 9 μm.
上記試験の結果、発光画像を観察するには、対物レンズの開口数NAが1.4で同焦点距離が45mmのときに、組み合わせる結像レンズは、開口数NA’が少なくとも0.15以上必要であることが分かった。なお、結像レンズの開口数NA’を0.15にした場合、物体から像面までの倍率は約10倍(1.4÷0.15)となる。 As a result of the above test, in order to observe the luminescent image, when the numerical aperture NA of the objective lens is 1.4 and the focal length is 45 mm, the combined imaging lens requires a numerical aperture NA ′ of at least 0.15 or more. It turns out that. When the numerical aperture NA 'of the imaging lens is 0.15, the magnification from the object to the image plane is about 10 times (1.4 / 0.15).
そして、特願2005−86644号の発明では、細胞の特定部位からの微弱な発光を極力明るく撮像することを目的として、結像レンズの開口数NA’が少なくとも0.15以上必要であるという前提のもとで、上記試験結果を基礎として、発光画像を効率良く観察するために必要な撮像光学系の構成について導出している。このため、特願2005−86644号の発明の顕微鏡装置では、従来の観察装置とは異なり、観察範囲は極く一部に限られたものとなる。 In the invention of Japanese Patent Application No. 2005-86644, it is assumed that the numerical aperture NA ′ of the imaging lens is required to be at least 0.15 for the purpose of capturing as much as possible the weak light emission from a specific part of the cell. Based on the above test results, the configuration of the imaging optical system necessary for efficiently observing the light emission image is derived. For this reason, in the microscope apparatus of the invention of Japanese Patent Application No. 2005-86644, unlike the conventional observation apparatus, the observation range is limited to a part.
しかるに、本発明は、特願2005−86644号の発明とは異なり、微弱な光を極力明るく撮像するという要請を満たしながらも、従来の顕微鏡等の観察装置と同様に広範囲にわたって観察できる観察装置及び観察システム、すなわち、従来の観察装置と比べて広視野で高NAであり、且つ、従来の観察装置と互換性を持たせることのできる観察装置及び観察システムを目的とするものである。従って、本発明では、従来の観察装置の撮像光学系に用いられている結像レンズの開口数よりも大きく特願2005−86644号の発明において用いられている結像レンズの開口数より小さい開口数の結像レンズを用いるという前提のもとで、上記試験結果を基礎として、光を効率良く観察するために必要な撮像光学系の構成について導出している。 However, unlike the invention of Japanese Patent Application No. 2005-86644, the present invention satisfies the requirement of imaging weak light as brightly as possible, and can observe a wide range as with conventional observation apparatuses such as a microscope. The object of the present invention is to provide an observation system, that is, an observation apparatus and an observation system that have a wide field of view and a high NA as compared with a conventional observation apparatus and can be compatible with the conventional observation apparatus. Therefore, in the present invention, the numerical aperture larger than the numerical aperture of the imaging lens used in the imaging optical system of the conventional observation apparatus and smaller than the numerical aperture of the imaging lens used in the invention of Japanese Patent Application No. 2005-86644. Based on the above test results, the configuration of the imaging optical system necessary for efficiently observing light is derived based on the premise that several imaging lenses are used.
本発明の観察装置では、従来の観察装置に比べて広視野で高NAとなるようにするため、従来の観察装置の撮像光学系に用いられている結像レンズと同じ焦点距離の結像レンズを用いた場合、結像レンズの開口数NA’は、従来の観察装置の撮像光学系に用いられている結像レンズの開口数よりも大きくなる。また、同時に収差補正も困難になって来るため、より多くのレンズを必要とし、その多くのレンズを配置するために物体面から対物レンズ胴付位置までの光軸上の距離、即ち、同焦点距離Dを長くせざるを得ない。
撮像素子面での撮像範囲は、対物レンズの開口数NAと観察範囲との積を結像レンズの開口数NA’で割ることにより求まる。従って、結像レンズの開口数NA’を大きくするだけでは撮像素子面での撮像範囲が小さくなり、撮像素子面に対する撮像範囲が有効に活用できなくなる。
物体から像面までの倍率を従来の観察装置と同程度に維持しながら結像レンズの開口数NA’を0.08〜0.09程度に大きくするには、対物レンズから射出される光束径を大きくする必要がある。
そして、対物レンズから射出される光束径を大きくするには、対物レンズの開口数NAを大きくすることが必要となる。
In the observation apparatus of the present invention, an imaging lens having the same focal length as that of the imaging lens used in the imaging optical system of the conventional observation apparatus in order to achieve a high NA with a wide field of view as compared with the conventional observation apparatus. Is used, the numerical aperture NA ′ of the imaging lens is larger than the numerical aperture of the imaging lens used in the imaging optical system of the conventional observation apparatus. At the same time, correction of aberrations becomes difficult, so more lenses are required, and in order to place many lenses, the distance on the optical axis from the object plane to the position where the objective lens is mounted, that is, the same focal point. The distance D must be increased.
The imaging range on the imaging element surface is obtained by dividing the product of the numerical aperture NA of the objective lens and the observation range by the numerical aperture NA ′ of the imaging lens. Therefore, simply increasing the numerical aperture NA ′ of the imaging lens reduces the imaging range on the imaging element surface, making it impossible to effectively use the imaging range on the imaging element surface.
In order to increase the numerical aperture NA ′ of the imaging lens to about 0.08 to 0.09 while maintaining the magnification from the object to the image plane at the same level as in the conventional observation apparatus, the diameter of the light beam emitted from the objective lens Need to be larger.
In order to increase the diameter of the light beam emitted from the objective lens, it is necessary to increase the numerical aperture NA of the objective lens.
しかるに、本発明の観察装置は、次の条件式(1)を満足するように構成されている。
4.56≦D・NA'<10 …(1)
但し、Dは対物レンズの同焦点距離、NA’は結像レンズの開口数である。
上記条件式(1)を満足すれば、対物レンズの開口数を大きくしても十分な収差補正できる複数のレンズ群を備えた対物レンズが得られる。
However, the observation apparatus of the present invention is configured to satisfy the following conditional expression (1).
4.56 ≦ D · NA ′ <10 (1)
Here, D is the focal length of the objective lens, and NA ′ is the numerical aperture of the imaging lens.
If the conditional expression (1) is satisfied, an objective lens including a plurality of lens groups that can sufficiently correct aberrations even when the numerical aperture of the objective lens is increased can be obtained.
これに対し、上記条件式(1)の下限値を下回ると、結像レンズの開口数NA’が小さくなり、対物レンズの開口数NAを大きくすることができず、従来の観察装置に比べて広視野で高NAの観察装置が得られない。あるいは、対物レンズの同焦点距離が短くなり、対物レンズ内に複数のレンズ群を配置して高い収差性能を得ることができない。
また、上記条件式(1)の上限値を上回ると、同焦点距離が長くなりすぎて、対物レンズ内での光線のケラレや硝材の光の吸収による透過率の低下が生ずるので好ましくない。
On the other hand, if the lower limit value of the conditional expression (1) is not reached, the numerical aperture NA ′ of the imaging lens becomes small, and the numerical aperture NA of the objective lens cannot be increased, which is compared with the conventional observation apparatus. An observation device with a wide field of view and high NA cannot be obtained. Alternatively, the focal length of the objective lens becomes short, and a high aberration performance cannot be obtained by arranging a plurality of lens groups in the objective lens.
On the other hand, if the upper limit value of the conditional expression (1) is exceeded, the focal length becomes too long, and the transmittance decreases due to the vignetting of light within the objective lens and the absorption of light of the glass material.
また、本発明の観察装置では、対物レンズの胴付位置から結像レンズの最も物体側の面までの距離が可変であって、この可変量をW、結像レンズの焦点距離をFLとしたとき、次の条件式(2)を満足するのが好ましい。
0.5FL<W<1.2FL …(2)
本発明では、対物レンズと結像レンズとの間の距離を可変とし、対物レンズと結像レンズとの間の平行光束が通る光路上に種々の光学ユニットを挿脱することによって、種々な観察方法に対応することも目的としている。条件式(2)は、このような距離の可変範囲を規定したものである。
上記条件式(2)を満足すれば、撮像面への入射角度が0度〜5度程度の略テレセントリックの構成とすることができ、CCD等の撮像素子固有のシェーディングによる光量低下を抑えることが可能となる。また、対物レンズと結像レンズとの間に、例えば、従来の蛍光照明系等の中間鏡筒ユニットを組み合わせるスペースを十分に確保でき、観察装置としてのシステム性が向上する。
In the observation apparatus of the present invention, the distance from the barrel position of the objective lens to the most object side surface of the imaging lens is variable, and the variable amount is W, and the focal length of the imaging lens is FL. In this case, it is preferable that the following conditional expression (2) is satisfied.
0.5FL <W <1.2FL (2)
In the present invention, the distance between the objective lens and the imaging lens is variable, and various observations are made by inserting and removing various optical units on the optical path through which the parallel light flux passes between the objective lens and the imaging lens. The purpose is to respond to the method. Conditional expression (2) defines such a variable range of distance.
If the conditional expression (2) is satisfied, a substantially telecentric configuration in which the incident angle on the imaging surface is about 0 to 5 degrees can be achieved, and a reduction in light amount due to shading inherent to an imaging element such as a CCD can be suppressed. It becomes possible. Further, a sufficient space for combining an intermediate lens unit such as a conventional fluorescent illumination system can be secured between the objective lens and the imaging lens, and the system performance as an observation apparatus is improved.
これに対し、上記条件式(2)の下限値を下回ると、対物レンズと結像レンズとの間のスペースが狭くなり、観察装置としてのシステム性が低下する。また、撮像素子に対して光線が斜めに入射することになり、撮像素子によるシェーディングの影響を受けて撮像素子周辺の光量が低下してしまい好ましくない。
また、上記条件式(2)の上限値を上回ると、対物レンズと結像レンズとの間のスペースを十分とることはできるが、上記条件式(2)の下限値を下回る場合と同様に、撮像素子に対して光線が斜めに入射することになり、撮像素子によるシェーディングの影響を受けて撮像素子周辺の光量が低下してしまい好ましくない。また、結像レンズの外径も大きくなり、撮像光学系全体が大型化してしまう。
On the other hand, if the lower limit value of the conditional expression (2) is not reached, the space between the objective lens and the imaging lens becomes narrow, and the system performance as an observation apparatus deteriorates. In addition, light rays are incident obliquely on the image sensor, which is not preferable because the amount of light around the image sensor decreases due to the influence of shading by the image sensor.
Further, if the upper limit value of the conditional expression (2) is exceeded, it is possible to take a sufficient space between the objective lens and the imaging lens, but similarly to the case where the lower limit value of the conditional expression (2) is not reached, Light rays are incident obliquely on the image sensor, which is not preferable because the amount of light around the image sensor decreases due to the influence of shading by the image sensor. In addition, the outer diameter of the imaging lens is increased, and the entire imaging optical system is increased in size.
さらに、本発明の観察装置では、次の条件式(3),(4)を満足するのが好ましい。
0.4<D/FL<1.2 …(3)
1<D/Φd<2.75 …(4)
但し、Dは対物レンズの同焦点距離、FLは結像レンズの焦点距離、Φdは対物レンズの胴付での接合部の外径である。
Furthermore, in the observation apparatus of the present invention, it is preferable that the following conditional expressions (3) and (4) are satisfied.
0.4 <D / FL <1.2 (3)
1 <D / Φd <2.75 (4)
However, D is the focal length of the objective lens, FL is the focal length of the imaging lens, and Φd is the outer diameter of the joint portion of the objective lens with the barrel.
物体から像面までの倍率は、結像レンズの焦点距離FLに対する対物レンズの焦点距離の比率、あるいは結像レンズの開口数NA’に対する対物レンズの開口数NAの比率で決定される。
また、上述したように、撮像素子面での撮像範囲は、対物レンズの開口数NAと観察範囲との積を結像レンズの開口数NA’で割ることにより求まる。従って、結像レンズの開口数NA’が大きくなると撮像素子面での撮像範囲が小さくなり、撮像素子面に対する撮像範囲が有効に活用できない。
The magnification from the object to the image plane is determined by the ratio of the focal length of the objective lens to the focal length FL of the imaging lens or the ratio of the numerical aperture NA of the objective lens to the numerical aperture NA ′ of the imaging lens.
Further, as described above, the imaging range on the imaging element surface is obtained by dividing the product of the numerical aperture NA of the objective lens and the observation range by the numerical aperture NA ′ of the imaging lens. Therefore, when the numerical aperture NA ′ of the imaging lens is increased, the imaging range on the imaging element surface is reduced, and the imaging range on the imaging element surface cannot be effectively used.
上記条件式(3),(4)は、物体から像面までの倍率が観察するのに適切な倍率でもって微弱光を効率良く撮像するための条件式である。
上記条件式(3)を満足すれば、物体から像面までの倍率が従来の観察装置の撮像光学系と同程度の適切な倍率となり、且つ、開口数NA’が従来の観察装置の結像レンズの開口数0.05〜0.06より大きく、且つ、特願2005−86644号の発明の微弱光撮像光学系における結像レンズの開口数0.15より小さい結像レンズと組み合わせるのに好適な開口数NAの対物レンズとなり、高い収差性能を確保し易い。
それとともに、上記条件式(4)を満足すれば、対物レンズの胴付位置付近のレンズ群の有効径を十分に確保することで、結像レンズの開口数NA’を大きくすることができ、且つ、周辺光量のロスを最小限に抑えることが可能となる。
The conditional expressions (3) and (4) are conditional expressions for efficiently capturing weak light with a magnification suitable for observing the magnification from the object to the image plane.
If the above conditional expression (3) is satisfied, the magnification from the object to the image plane becomes an appropriate magnification comparable to the imaging optical system of the conventional observation apparatus, and the numerical aperture NA ′ is the image formation of the conventional observation apparatus. Suitable for combination with an imaging lens having a numerical aperture larger than 0.05 to 0.06 and smaller than a numerical aperture of 0.15 in the weak light imaging optical system of the invention of Japanese Patent Application No. 2005-86644. It becomes an objective lens with a large numerical aperture NA, and it is easy to ensure high aberration performance.
At the same time, if the above conditional expression (4) is satisfied, it is possible to increase the numerical aperture NA ′ of the imaging lens by sufficiently securing the effective diameter of the lens group near the barrel position of the objective lens, In addition, it is possible to minimize the loss of the peripheral light amount.
これに対し、上記条件式(3)の下限値を下回ると、対物レンズの同焦点距離が短くなりすぎてしまい、収差補正が良好且つ高NAの対物レンズが構成できない。
また、上記条件式(3)の上限値を上回ると、対物レンズの同焦点距離が長くなりすぎてしまい、対物レンズ内での光線のケラレや硝材の光の吸収等を原因として透過率が低下する等、周辺光量のロスが大きくなるので好ましくない。
On the other hand, if the lower limit of conditional expression (3) is not reached, the focal length of the objective lens becomes too short, and an objective lens with good aberration correction and high NA cannot be constructed.
If the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, the focal length of the objective lens becomes too long, and the transmittance decreases due to vignetting of light within the objective lens, absorption of light from the glass material, and the like. It is not preferable because the loss of the amount of peripheral light becomes large.
また、上記条件式(4)の下限値を下回ると、対物レンズの同焦点距離が短くなり過ぎて、対物レンズの収差補正が困難になる。
また、上記条件式(4)の上限値を上回ると、対物レンズの胴付位置付近のレンズの有効径が小さくなり過ぎて、開口数NA’が従来の観察装置の撮像光学系における結像レンズの開口数0.05〜0.06より大きく、且つ、特願2005−86644号の発明の微弱光撮像光学系における結像レンズの開口数0.15より小さい結像レンズを用いたときに、物体から像面までの倍率が従来の観察装置の撮像光学系と同程度の適切な倍率でもって撮像することができなくなる。
If the lower limit of conditional expression (4) is not reached, the focal length of the objective lens becomes too short, making it difficult to correct aberrations of the objective lens.
If the upper limit value of the conditional expression (4) is exceeded, the effective diameter of the lens near the barrel position of the objective lens becomes too small, and the numerical aperture NA ′ is an imaging lens in the imaging optical system of the conventional observation apparatus. When the imaging lens is larger than the numerical aperture 0.05 to 0.06 and smaller than the numerical aperture 0.15 of the imaging lens in the weak light imaging optical system of the invention of Japanese Patent Application No. 2005-86644, It becomes impossible to take an image with an appropriate magnification comparable to that of the imaging optical system of the conventional observation apparatus with a magnification from the object to the image plane.
また、本発明の観察装置では、対物レンズの後側焦点位置が、この対物レンズの胴付位置よりも物体側に位置するようにするのが好ましい。
このように構成すれば、対物レンズ内に複数のレンズ群を配置して高い収差性能を得ることができる。
In the observation apparatus of the present invention, it is preferable that the rear focal position of the objective lens is located closer to the object side than the body position of the objective lens.
With this configuration, a high aberration performance can be obtained by arranging a plurality of lens groups in the objective lens.
また、本発明の観察装置では、後側焦点位置が胴付位置よりも物体側に位置する対物レンズを、少なくとも2つ交換可能に備えるのが好ましい。
このように構成すれば、異なる開口数や同焦点距離の対物レンズを用いることで、観察用途を広げることができる。
なお、その場合、交換可能な全ての対物レンズにおける、胴付位置から後側焦点位置までの距離の差が±15mm以内となるように、これらの交換可能な各対物レンズを構成するのが好ましい。
このように構成すれば、各対物レンズを、ほぼ同様に複数のレンズ群を配置して高い収差性能を得ることが可能な対物レンズとして構成できる。
In the observation apparatus of the present invention, it is preferable that at least two objective lenses whose rear focal position is located on the object side with respect to the body position are replaceable.
If comprised in this way, an observation use can be expanded by using the objective lens of a different numerical aperture and a focal distance.
In this case, it is preferable to configure each of these replaceable objective lenses so that the difference in distance from the barrel position to the rear focal position is within ± 15 mm in all replaceable objective lenses. .
If comprised in this way, each objective lens can be comprised as an objective lens which can arrange | position a some lens group substantially similarly and can obtain a high aberration performance.
また、本発明の観察装置においては、対物レンズを、少なくとも2つ同焦点距離を異ならせて交換可能に備えるとともに、同焦点距離の異なるいずれの対物レンズに交換したときにおいても交換して取り付けた各対物レンズの前側焦点位置が略一致するように、交換可能な各対物レンズの同焦点距離に対応して、対物レンズの胴付位置を変化させる胴付位置調整手段を備えるのが好ましい。
このように構成すれば、従来の観察装置とのある程度の互換性を持たせて、観察用途を広げることができる上、対物レンズを交換したときに焦点を調整する手間を省くことができる。
本発明の観察装置と従来の観察装置のそれぞれの撮像光学系において、結像レンズの焦点距離を同じにして、同じ観察倍率を維持しようとすると、対物レンズの焦点距離も同じになる。しかるに、本発明の観察装置のように、同焦点距離Dを大きくしようとすると、必然的に対物レンズの後側焦点位置から対物レンズの胴付位置までの光軸上の距離が大きくなり、胴付位置からみれば、後側焦点位置が対物レンズ内の物体側に位置することになる。
Further, in the observation apparatus of the present invention, at least two objective lenses are provided so as to be interchangeable with different focal lengths, and are exchanged and attached when any objective lens having a different focal length is exchanged. It is preferable to provide a barrel position adjusting means for changing the barrel position of the objective lens corresponding to the same focal length of each replaceable objective lens so that the front focal positions of the objective lenses substantially coincide.
If comprised in this way, it can have a certain degree of compatibility with the conventional observation apparatus and can expand an observation use, and also the effort which adjusts a focus when an objective lens is replaced | exchanged can be saved.
In the imaging optical systems of the observation device of the present invention and the conventional observation device, if the focal length of the imaging lens is made the same and the same observation magnification is maintained, the focal length of the objective lens also becomes the same. However, when the focal distance D is increased as in the observation apparatus of the present invention, the distance on the optical axis from the rear focal position of the objective lens to the barrel position of the objective lens inevitably increases. When viewed from the attachment position, the rear focal position is located on the object side in the objective lens.
また、本発明の観察装置においては、結像レンズを、少なくとも2つ備えるのが好ましい。
このように構成すれば、観察用途を広げることができる。
なお、その場合、結像レンズは交換可能に備えるとよい。
あるいは、対物レンズの物体とは反対側に光路分岐手段を設け、光路分岐手段を介して分岐された夫々の光路上に結像レンズと、撮像手段を設けても良い。
このように構成すれば、波長の異なる発光の観察等を同時に行うこともできる。
In the observation apparatus of the present invention, it is preferable that at least two imaging lenses are provided.
If comprised in this way, the observation use can be expanded.
In that case, the imaging lens may be provided so as to be replaceable.
Alternatively, an optical path branching unit may be provided on the side opposite to the object of the objective lens, and an imaging lens and an imaging unit may be provided on each optical path branched via the optical path branching unit.
If comprised in this way, observation of the light emission etc. from which a wavelength differs can also be performed simultaneously.
また、本発明の観察装置においては、対物レンズと結像レンズとの間に、蛍光観察用照明などのような落射照明ユニットを備えてもよい。
このように構成すれば、用途に応じて例えば発光観察と蛍光観察とを切り替えて行うことができ、観察システムとしての観察用途をより一層広げることができる。
In the observation apparatus of the present invention, an epi-illumination unit such as a fluorescence observation illumination may be provided between the objective lens and the imaging lens.
If comprised in this way, according to a use, for example, light emission observation and fluorescence observation can be switched and performed, and the observation use as an observation system can be expanded further.
また、本発明の観察装置においては、対物レンズを、液浸対物レンズ又は固体浸対物レンズで構成してもよい。
このように構成すれば、対物レンズの開口数NAを大きくとることができ、結像レンズの開口数NA’をより大きくとることができる。
In the observation apparatus of the present invention, the objective lens may be constituted by an immersion objective lens or a solid immersion objective lens.
With this configuration, the numerical aperture NA of the objective lens can be increased, and the numerical aperture NA ′ of the imaging lens can be increased.
そして、本発明の観察システムは、上記いずれかの本発明の観察装置と該観察装置からの物体像を撮像する撮像手段とを備えている。 The observation system of the present invention includes any one of the above-described observation apparatuses of the present invention and an imaging unit that captures an object image from the observation apparatus.
また、本発明の観察システムにおいては、上記本発明のいずれかの観察装置を第1の観察装置、前記第1の観察装置に用いる対物レンズとは同焦点距離及び射出NAが異なる無限遠補正型の第2の対物レンズと、該第1の観察装置に用いる結像レンズと同じ焦点距離の第2の結像レンズを有する観察装置を第2の観察装置、前記第1の観察装置における前記結像レンズの開口数をNA'、前記対物レンズの同焦点距離をD、物体面から該対物レンズの後側焦点位置までの光軸上の距離をfb、前記第2の観察装置における前記第2の結像レンズの開口数をNA2'、前記第2の対物レンズの同焦点距離をD2、物体面から該第2の対物レンズの後側焦点位置までの光軸上の距離をfb2としたとき、前記第1の観察装置における前記対物レンズ及び前記結像レンズが、前記第2の観察装置における前記第2の対物レンズ及び前記第2の結像レンズに対して、次の条件式(5)〜(7)を満足するように構成している。
0.3≦NA2'/NA'≦0.88 ・・・(5)
0.5≦D2/D≦0.87 ・・・(6)
−15<fb2−fb<15 ・・・(7)
Further, in the observation system of the present invention, the observation apparatus according to the present invention is the first observation apparatus, and the infinity correction type in which the focal length and the emission NA are different from those of the objective lens used in the first observation apparatus. An observation device having the second objective lens and a second imaging lens having the same focal length as the imaging lens used in the first observation device, the second observation device, and the connection in the first observation device. The numerical aperture of the image lens is NA ′, the same focal length of the objective lens is D, the distance on the optical axis from the object plane to the rear focal position of the objective lens is fb, and the second observation apparatus uses the second observation device. When the numerical aperture of the imaging lens is NA2 ′, the same focal length of the second objective lens is D2, and the distance on the optical axis from the object plane to the rear focal position of the second objective lens is fb2. The objective lens in the first observation apparatus And the imaging lens is configured to satisfy the following conditional expressions (5) to (7) with respect to the second objective lens and the second imaging lens in the second observation apparatus: ing.
0.3 ≦ NA2 ′ / NA ′ ≦ 0.88 (5)
0.5 ≦ D2 / D ≦ 0.87 (6)
−15 <fb2−fb <15 (7)
条件式(5)〜(7)は、本発明の観察システムにおいて、同焦点距離45〜90mm、結像レンズの焦点距離180mm、結像レンズの開口数0.03〜0.07である、従来の観察システムにおける撮像光学系との互換性を持たせるための条件を規定したものである。
本発明の観察システムのように、条件式(5)〜(7)を満足すれば、上記従来の観察システムにおける撮像光学系との互換性を持たせることができる。
条件式(5)の下限値は、結像レンズの開口数が0.03である、従来の観察システムにおける撮像光学系と、結像レンズの開口数が0.09である、本発明の観察システムにおける撮像光学系との互換性を持たせるための下限値である。
条件式(5)の上限値は、結像レンズの開口数が0.07である、従来の観察システムにおける撮像光学系と、結像レンズの開口数が0.08である、本発明の観察システムにおける撮像光学系との互換性を持たせるための上限値である。
Conditional expressions (5) to (7) are the conventional focal lengths of 45 to 90 mm, the focal length of the imaging lens of 180 mm, and the numerical aperture of the imaging lens of 0.03 to 0.07 in the observation system of the present invention. The conditions for providing compatibility with the imaging optical system in this observation system are defined.
If conditional expressions (5) to (7) are satisfied as in the observation system of the present invention, compatibility with the imaging optical system in the conventional observation system can be provided.
The lower limit value of conditional expression (5) is that the imaging optical system in the conventional observation system in which the numerical aperture of the imaging lens is 0.03 and the numerical aperture of the imaging lens in the observation of the present invention is 0.09. This is a lower limit value for compatibility with the imaging optical system in the system.
The upper limit value of conditional expression (5) is that the imaging optical system in the conventional observation system in which the numerical aperture of the imaging lens is 0.07, and the numerical aperture of the imaging lens in the observation of the present invention is 0.08. This is an upper limit value for providing compatibility with the imaging optical system in the system.
条件式(6)の下限値は、同焦点距離が45mmである、従来の観察システムにおける撮像光学系と、同焦点距離がISO規格90mmを満足する、本発明の観察システムにおける撮像光学系との互換性を持たせるための下限値である。
条件式(6)の上限値は、同焦点距離が65mmである、従来の観察システムにおける撮像光学系との、同焦点距離が75mmを満足する、本発明の観察システムにおける撮像光学系との互換性を持たせるための上限値である。
The lower limit value of conditional expression (6) is that the imaging optical system in the conventional observation system having a focal length of 45 mm and the imaging optical system in the observation system of the present invention in which the focal length satisfies ISO standard 90 mm. This is the lower limit for compatibility.
The upper limit value of the conditional expression (6) is compatible with the imaging optical system in the observation system of the present invention in which the focal length is 75 mm and the imaging optical system in the conventional observation system having the same focal length of 65 mm. It is an upper limit value for giving the nature.
なお、位相差観察用リングスリットや微分干渉観察用プリズムを従来の観察システムと本発明の観察システムとで共通使用する場合、両システム間で物体面からの対物レンズの後側焦点位置がほぼ同じ位置に来るようにする必要がある。
条件式(7)はその位置ずれの許容量を規定したものである。
When the phase difference observation ring slit and differential interference observation prism are commonly used in the conventional observation system and the observation system of the present invention, the rear focal position of the objective lens from the object plane is almost the same between both systems. You need to be in position.
Conditional expression (7) defines the allowable amount of misalignment.
また、本発明の観察装置においては、物体を挟んで、前記対物レンズとは反対側に、明視野観察、蛍光観察、位相差観察、微分干渉観察、及びホフマンモジュレーションコントラスト観察のうちの少なくともいずれかの観察が可能となるように構成された透過照明光学系を備えるのが好ましい。
また、本発明の観察装置においては、前記透過照明光学系は、ハロゲン光源、LED光源、ファイバ光源等の光源と、コンデンサレンズを有し、前記コンデンサレンズの略瞳位置に、明視野観察、蛍光観察、位相差観察、微分干渉観察、及びホフマンモジュレーションコントラスト観察を可能とする各種光学素子のうちの少なくともいずれかを切替可能に備えるのが好ましい。
Further, in the observation apparatus of the present invention, at least one of bright field observation, fluorescence observation, phase difference observation, differential interference observation, and Hoffman modulation contrast observation is provided on the side opposite to the objective lens with the object interposed therebetween. It is preferable to provide a transmission illumination optical system configured to be able to observe the above.
In the observation apparatus of the present invention, the transmission illumination optical system includes a light source such as a halogen light source, an LED light source, and a fiber light source, and a condenser lens. Bright field observation and fluorescence are provided at a substantially pupil position of the condenser lens. Preferably, at least one of various optical elements that enables observation, phase difference observation, differential interference observation, and Hoffman modulation contrast observation is switchably provided.
蛍光観察を行う場合の照明方式としては、落射照明と透過照明の方式がある。ここで、本発明の観察装置のように、透過照明によって蛍光観察を行う構成にすれば、対物レンズと結像レンズとの間に照明系を配置しなくて済むので、対物レンズと結像レンズとの間をコンパクト化することができる。また、開口数NA’が大きい結像レンズの収差性能や、結像レンズの像側(撮像素子側)のテレセントリック性が向上する。
また、観察物体が透明な場合、透過照明での該観察物体の可視化手法として、本発明の観察装置のように構成すれば、透過蛍光観察、位相差観察、微分干渉観察、偏斜照明及びホフマンモジュレーションコントラスト観察等の観察手法を発光観察と組み合わせることによって、観察物体の位置や形状を特定し、同時に、発光像を取得することができる。
なお、上述した各種透過照明の観察および落射蛍光観察で使用する光源としては、LED光源が好ましい。LED光源を用いると、低消費電力でもって、照明光強度を電気的に調整することが可能となり、蛍光観察の切替を高速に行うことが可能となる。
Illumination methods for performing fluorescence observation include epi-illumination and transmission illumination. Here, as in the observation apparatus of the present invention, if the fluorescence observation is performed by transmitted illumination, it is not necessary to arrange an illumination system between the objective lens and the imaging lens. Can be made compact. In addition, the aberration performance of the imaging lens having a large numerical aperture NA ′ and the telecentricity on the image side (imaging device side) of the imaging lens are improved.
Further, when the observation object is transparent, if the observation object is configured to be visualized with transmission illumination as in the observation apparatus of the present invention, transmission fluorescence observation, phase difference observation, differential interference observation, oblique illumination, and Hoffman By combining an observation technique such as modulation contrast observation with light emission observation, the position and shape of the observation object can be specified, and a light emission image can be acquired at the same time.
Note that an LED light source is preferable as the light source used in the above-described observation of various transmitted illuminations and epifluorescence observation. When the LED light source is used, the illumination light intensity can be adjusted electrically with low power consumption, and the fluorescence observation can be switched at high speed.
また、本発明の観察システムは、上記透過照明光学系を備えたいずれかの本発明の観察装置と、該観察装置からの物体像を撮像する撮像手段と、該撮像手段を介して得られる物体の透過照明観察像と物体からの発光観察像とをスーパーインポーズするための画像処理手段を、備えている。
このように構成すれば、透過観察像と組み合わせた発光像観察を実現でき、観察物体の位置、形状等を特定して発光像を取得することができる。
なお、発光像は、光量が微弱である。一方、透過照明による透過観察像は、発光観察像に比べて光量が強い。このため、発光観察像を透過観察像と組み合わせて観察するためには、撮像手段で撮像した、発光像と透過観察像との明るさを調整して、これら二つの像を重ね合わせるようにする。
An observation system according to the present invention includes any one of the observation apparatuses according to the present invention including the above-described transmission illumination optical system, an imaging unit that captures an object image from the observation device, and an object obtained through the imaging unit. The image processing means for superimposing the transmitted illumination observation image and the light emission observation image from the object is provided.
If comprised in this way, the light emission image observation combined with the transmission observation image can be realized, and the light emission image can be acquired by specifying the position, shape, etc. of the observation object.
Note that the light emission image has a weak amount of light. On the other hand, the transmitted observation image by the transmitted illumination has a higher light quantity than the emission observation image. Therefore, in order to observe the emission observation image in combination with the transmission observation image, the brightness of the emission image and the transmission observation image captured by the imaging unit is adjusted so that these two images are superimposed. .
また、本発明の観察システムにおいては、前記画像処理手段を介してスーパーインポーズした画像領域の範囲を、該スーパーインポーズされた画像とともに表示装置に表示するための表示手段を備えるのが好ましい。
このように構成すれば、スーパーインポーズされた観察領域が明確になり、観察物体における発光観察位置を把握し易くなる。
In the observation system of the present invention, it is preferable that the observation system further includes display means for displaying the range of the image region superimposed through the image processing means together with the superimposed image on a display device.
With this configuration, the superimposed observation region becomes clear, and the light emission observation position on the observation object can be easily grasped.
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態にかかる観察装置を備えた観察システム全体の概略構成を示すブロック図、図2は図1に示す観察システムにおける撮像光学系の原理説明図である。
第1実施形態の観察システムは、観察装置と、撮像手段4と、撮像情報処理表示手段7を有して構成されている。
観察装置は、対物レンズ2と、結像レンズ3を備えている。
そして、対物レンズ2と、結像レンズ3と、撮像手段4とで、撮像光学系1が構成されている。
なお、図1中、5は対物レンズ2の胴付位置、6は生体試料等の物体を示している。また、図2中、Oは物体面、Iは撮像面の位置を夫々示している。
対物レンズ2は、無限遠補正型の対物レンズとして構成され、物体6からの光を略平行光に変換する。
結像レンズ3は、対物レンズ2からの平行光束を集光して撮像手段4の撮像面上に物体像を結像する。
撮像手段4は、CCDやCMOS等の撮像素子を有して構成されている。
撮像情報処理表示手段7は、例えばパソコンで構成されており、撮像手段4の撮像動差を制御する撮像制御手段(図示省略)や、撮像手段4で撮像された画像情報を記録する画像記録手段(図示省略)や、撮像手段4で撮像された画像情報から数値情報に変換して計測する計測手段(図示省略)や、撮像手段4で撮像された画像情報や上記計測手段で計測された数値情報を表示する表示手段(図示省略)等を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an entire observation system including an observation apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a principle explanatory diagram of an imaging optical system in the observation system illustrated in FIG.
The observation system according to the first embodiment includes an observation device, an
The observation apparatus includes an
The
In FIG. 1, 5 indicates a position where the
The
The
The image pickup means 4 has an image pickup element such as a CCD or a CMOS.
The imaging information processing display means 7 is constituted by a personal computer, for example, and is an imaging control means (not shown) for controlling the imaging movement difference of the imaging means 4 and an image recording means for recording image information taken by the imaging means 4. (Not shown), measuring means (not shown) for converting the image information captured by the imaging means 4 into numerical information and measuring, image information captured by the imaging means 4, and numerical values measured by the measuring means Display means (not shown) for displaying information is provided.
また、観察装置は、対物レンズ2の同焦点距離をD、結像レンズ3の開口数をNA'としたとき、次の条件式(1)を満足するように構成されている。
4.56≦D・NA'≦10 …(1)
また、観察装置は、対物レンズ2の胴付位置5から結像レンズ3の最も物体側の面までの距離が可変となっている。そして、この可変量をW、結像レンズ3の焦点距離をFLとしたとき、次の条件式(2)を満足するように構成されている。
0.5FL<W<1.2FL …(2)
The observation apparatus is configured to satisfy the following conditional expression (1), where D is the focal length of the
4.56 ≦ D · NA ′ ≦ 10 (1)
In the observation apparatus, the distance from the
0.5FL <W <1.2FL (2)
また、観察装置は、対物レンズ2の胴付での接合部の外径をΦdとしたとき、次の条件式(3),(4)を満足するように構成されている。
0.4<D/FL<1.2 …(3)
1<D/Φd<2.75 …(4)
The observation apparatus is configured to satisfy the following conditional expressions (3) and (4) when the outer diameter of the joint portion of the
0.4 <D / FL <1.2 (3)
1 <D / Φd <2.75 (4)
さらに、対物レンズ2は、後側焦点位置Fbが、対物レンズ2の胴付位置5よりも物体側に位置するように構成されている。
Further, the
このように構成された第1実施形態の観察装置を備えた観察システムでは、物体6からの光は、対物レンズ2を介して平行光に変換され、結像レンズ3を介して撮像手段4の撮像面上に結像され、撮像手段4を介して撮像される。撮像手段4で撮像された観察画像は、撮像情報処理表示手段7に送られる。撮像情報処理表示手段7に送られた画像情報は、画像記録手段(図示省略)を介して記録され、計測手段(図示省略)を介して数値情報に変換されて計測されるとともに、表示手段(図示省略)を介して、画像情報や計測された数値情報が表示される。
In the observation system including the observation apparatus according to the first embodiment configured as described above, the light from the
このとき、第1実施形態の観察装置を備えた観察システムによれば、観察装置が条件式(1)を満足するので、開口数を大きくしても十分な収差補正できる複数のレンズ群を備えた対物レンズ2として構成できる。
また、観察装置が条件式(2)を満足するので、撮像面の主光線の入射角度が0度〜5度程度の略テレセントリックの構成とすることができ、CCD等の撮像素子固有のシェーディングによる光量低下を抑えることが可能となる。また、対物レンズ2と結像レンズ3との間に、例えば、従来の蛍光照明系等の中間鏡筒ユニットを組み合わせるスペースを十分に確保でき、観察装置としてのシステム性が向上する。
また、観察装置が条件式(3)を満足するので、物体から像面までの倍率が従来の観察装置(の撮像光学系)と同程度の適切な倍率となり、且つ、開口数NA’が従来の観察装置(の撮像光学系)における結像レンズの開口数0.05〜0.06より大きく、且つ、特願2005−86644号の発明の微弱光撮像光学系における結像レンズの開口数0.15より小さい結像レンズ3と組み合わせるのに好適な開口数NAの対物レンズ2となり、対物レンズ2内でのケラレが少なく、高い収差性能が得られる。
また、観察装置が条件式(4)を満足するので、対物レンズ2の胴付位置5付近のレンズ群の有効径を十分に確保することで、結像レンズ3の開口数NA’を大きくすることができ、且つ、周辺光量のロスを最小限に抑えることが可能となる。
また、観察装置における対物レンズ2の後側焦点位置Fbが、対物レンズ2の胴付位置5よりも物体側に位置するので、対物レンズ2内に複数のレンズ群を配置して高い収差性能を得ることができる。
従って、第1実施形態の観察装置を備えた観察システムによれば、広い観察範囲を持ちながらも高NAを有して微弱発光信号を高S/Nで取得することが可能となる。
At this time, according to the observation system provided with the observation apparatus of the first embodiment, the observation apparatus satisfies the conditional expression (1), and thus includes a plurality of lens groups that can sufficiently correct aberrations even when the numerical aperture is increased. The
In addition, since the observation apparatus satisfies the conditional expression (2), the incident angle of the principal ray on the imaging surface can be set to a substantially telecentric configuration of about 0 degree to 5 degrees, and shading inherent to the imaging element such as a CCD is performed. It is possible to suppress a decrease in the amount of light. Further, a sufficient space for combining an intermediate lens unit such as a conventional fluorescent illumination system can be secured between the
In addition, since the observation device satisfies the conditional expression (3), the magnification from the object to the image plane is an appropriate magnification comparable to that of the conventional observation device (imaging optical system), and the numerical aperture NA ′ is conventionally The numerical aperture of the imaging lens is larger than 0.05 to 0.06 in the observation device (imaging optical system) and the numerical aperture of the imaging lens is 0 in the weak light imaging optical system of the invention of Japanese Patent Application No. 2005-86644. The
Further, since the observation apparatus satisfies the conditional expression (4), the numerical aperture NA ′ of the
In addition, since the rear focal position Fb of the
Therefore, according to the observation system including the observation device of the first embodiment, it is possible to acquire a weak emission signal with a high S / N with a high NA while having a wide observation range.
(第2実施形態)
図3は本発明の第2実施形態にかかる観察装置を備えた観察システム全体の概略構成を示すブロック図である。
第2実施形態の観察システムでは、観察装置が、2つの対物レンズ21,22を交換可能に備えている。また、交換可能な全ての対物レンズ21,22は、夫々胴付位置5から後側焦点位置Fb1,Fb2までの距離の差ΔFbが±15mm以内となるように構成されている。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the entire observation system including the observation apparatus according to the second embodiment of the present invention.
In the observation system according to the second embodiment, the observation apparatus includes two
このように構成された第2実施形態の観察装置を備えた観察システムによれば、異なる開口数や同焦点距離の対物レンズを用いることで、観察用途を広げることができる。
また、交換可能な全ての対物レンズ21,22を、夫々胴付位置5から後側焦点位置Fb1,Fb2までの距離の差ΔFbが±15mm以内となるように構成したので、夫々の対物レンズ21,22を複数のレンズ群を配置して高い収差性能を得ることが可能な対物レンズとして構成することができる。
その他の構成及び作用効果は、第1実施形態の観察装置を備えた観察システムとほぼ同じである。
According to the observation system including the observation device of the second embodiment configured as described above, the use of observation can be expanded by using objective lenses having different numerical apertures and focal lengths.
Further, since all the replaceable
Other configurations and operational effects are almost the same as those of the observation system including the observation apparatus of the first embodiment.
(第3実施形態)
図4は本発明の第3実施形態にかかる観察装置を備えた観察システム全体の概略構成を示すブロック図である。
第3実施形態の観察システムでは、観察装置が、同焦点距離がD1,D2というように夫々異なる2つの対物レンズ21’,22’を交換可能に備えている。また、交換可能な対物レンズ21’,22’の同焦点距離D1,D2に対応して、対物レンズ21’,22’の胴付位置を変化させる胴付位置調整手段8としてスペーサを備えており、対物レンズ21’,22’のいずれに交換したときにおいても交換して取り付けたときの各対物レンズの前側焦点位置が物体6の面Oに略一致するようになっている。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of an entire observation system including an observation apparatus according to the third embodiment of the present invention.
In the observation system according to the third embodiment, the observation apparatus includes two
このように構成された第3実施形態の観察装置を備えた観察システムによれば、観察用途を広げることができる。また、位置調整手段8を備えたので、対物レンズ21’,22’を交換したときに焦点を調整する手間を省くことができる。
その他の構成及び作用効果は第1実施形態の観察装置を備えた観察システムとほぼ同じである。
According to the observation system provided with the observation apparatus of the third embodiment configured as described above, it is possible to widen the observation application. Further, since the position adjusting means 8 is provided, it is possible to save the trouble of adjusting the focus when the
Other configurations and operational effects are almost the same as those of the observation system including the observation apparatus of the first embodiment.
(第4実施形態)
図5は本発明の第4実施形態にかかる観察装置を備えた観察システム全体の概略構成を示すブロック図である。
第4実施形態の観察システムでは、対物レンズ2の物体6とは反対側に光路分岐手段9としてのダイクロイックミラーまたはビームスプリッタを備えるとともに、光路分岐手段9を介して分岐された夫々の光路上に結像レンズ31,32、撮像手段41,42を備えている。なお、図5中、101,102は、光路分岐手段9を介して分岐された夫々の光路上に配置された分光用フィルタである。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the entire observation system including the observation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
In the observation system of the fourth embodiment, a dichroic mirror or beam splitter as the optical
このように構成された第4実施形態の観察装置を備えた観察システムによれば、複数種類の波長の異なる微弱な光の観察を同時に行うことができる。
その他の構成及び作用効果は、第1実施形態の観察装置を備えた観察システムとほぼ同じである。
According to the observation system provided with the observation apparatus of the fourth embodiment configured as described above, it is possible to simultaneously observe a plurality of types of weak light having different wavelengths.
Other configurations and operational effects are almost the same as those of the observation system including the observation apparatus of the first embodiment.
(第5実施形態)
図6は本発明の第5実施形態にかかる観察装置を備えた観察システム全体の概略構成を示すブロック図である。
第5実施形態の観察システムでは、観察装置が、2つの結像レンズ31,32を交換可能に備えている。
このように構成された第5実施形態の観察装置を備えた観察システムによれば、例えば、結像レンズ31,32の開口数NA’を異ならせることで、物体6から像面までの倍率の異ならせた観察をすることができる等、観察用途を広げることができる。
その他の構成及び作用効果は、第1実施形態の観察装置を備えた観察システムとほぼ同じである。
(Fifth embodiment)
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of an entire observation system including an observation apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
In the observation system of the fifth embodiment, the observation apparatus includes two
According to the observation system including the observation apparatus of the fifth embodiment configured as described above, for example, by changing the numerical aperture NA ′ of the
Other configurations and operational effects are almost the same as those of the observation system including the observation apparatus of the first embodiment.
(第6実施形態)
図7は本発明の第6実施形態にかかる観察装置を備えた観察システム全体の概略構成を示すブロック図である。
第6実施形態の観察システムでは、観察装置が、対物レンズ2と結像レンズ3との間に、蛍光観察用照明光学系11を着脱可能に備えている。
蛍光観察用照明光学系11は、LED光源12と、照明レンズ13と、励起フィルタ14と、ダイクロイックミラー15と、蛍光以外の光をカットするバリアフィルタ16を有して構成されている。
(Sixth embodiment)
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of the entire observation system including the observation apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
In the observation system of the sixth embodiment, the observation apparatus includes a fluorescence observation illumination
The fluorescence observation illumination
このように構成された第6実施形態の観察装置を備えた観察システムによれば、蛍光照明光学系11を取り付けた場合は、蛍光観察を行うことができる。即ち、LED光源12からの光が照明レンズ13を通り、励起フィルタ14を励起波長の光が通過し、ダイクロイックミラー15、対物レンズ2を経て物体6を照射する。物体6からの光は対物レンズ2を通り、ダイクロイックミラー15を励起光以外の光が通過し、バリアフィルタ6を介して蛍光以外の光が除去されて、蛍光のみが撮像手段4で撮像される。
一方、蛍光照明光学系11を取り外した場合は、第1実施形態と同様に物体6からの光を観察することができる。
なお、蛍光照明光学系11は、固定して取り付けてもよい。その場合には、ダイクロイックミラー15、バリアフィルタ16を着脱可能にし、例えば、発光を観察するようなときに、ダイクロイックミラー15、バリアフィルタ16を取り外すようにすればよい。
その他の構成及び作用効果は、第1実施形態の観察装置を備えた観察システムとほぼ同じである。
According to the observation system including the observation apparatus of the sixth embodiment configured as described above, fluorescence observation can be performed when the fluorescence illumination
On the other hand, when the fluorescent illumination
The fluorescent illumination
Other configurations and operational effects are almost the same as those of the observation system including the observation apparatus of the first embodiment.
(第7実施形態)
図8は本発明の第7実施形態にかかる観察装置を備えた観察システム全体の概略説明図である。
第7実施形態の観察システムは、上記いずれかの実施形態の観察装置の構成に加えて、対物レンズ2及び結像レンズ3が、次の条件式(5)〜(7)を満足するように構成されている。
0.3≦NA2'/NA'≦0.88 ・・・(5)
0.5≦D2/D≦0.87 ・・・(6)
−15<fb2−fb<15 ・・・(7)
但し、NA’は結像レンズ3の開口数、Dは対物レンズ2の同焦点距離、fbは物体面から対物レンズ2の後側焦点位置までの光軸上の距離、NA2’は第2の結像レンズ32の開口数、D2は第2の対物レンズ22の同焦点距離、fb2は物体面から第2の対物レンズ22の後側焦点位置までの光軸上の距離である。
(Seventh embodiment)
FIG. 8 is a schematic explanatory diagram of the entire observation system including the observation apparatus according to the seventh embodiment of the present invention.
In the observation system of the seventh embodiment, in addition to the configuration of the observation apparatus of any of the above embodiments, the
0.3 ≦ NA2 ′ / NA ′ ≦ 0.88 (5)
0.5 ≦ D2 / D ≦ 0.87 (6)
−15 <fb2−fb <15 (7)
Where NA ′ is the numerical aperture of the
第2の観察装置装置は、従来の一般的な顕微鏡装置であり、第2の対物レンズ22と、第2の結像レンズ32を備えている。そして、第2の撮像光学系12が、第2の対物レンズ22と、第2の結像レンズ32と、撮像手段42を備えて構成されている。なお、図7中、52は胴付位置、62は物体(生体試料)、72は撮像情報処理表示手段である。
第2の対物レンズ22は、対物レンズ2とは同焦点距離と射出NAが異なる、無限遠補正型の対物レンズとして構成されている。第2の結像レンズ32は、結像レンズ3と焦点距離が等しくなっている。
The second observation apparatus is a conventional general microscope apparatus, and includes a second
The second
第7実施形態の観察システムによれば、対物レンズ2及び結像レンズ3を、第2の観察装置に備わる第2の対物レンズ22及び第2の結像レンズ32と相互に交換することができる。このため、第7実施形態の観察システムによれば、従来の観察システムと互換性を持たせることができ、高い拡張性が得られる。
According to the observation system of the seventh embodiment, the
(第8実施形態)
図9は本発明の第8実施形態にかかる観察装置及びそれを備えた観察システムの概略説明図である。
第8実施形態の観察システムは、観察装置と、この観察装置からの物体像を撮像する撮像手段4と、撮像情報処理表示手段7’を備えている。
観察装置は、第1〜第3実施形態のいずれかの観察システムにおけるいずれかの観察装置とほぼ同様の構成に加えて、物体6を挟んで、対物レンズ2とは反対側に、透過照明光学系21を備えている。
(Eighth embodiment)
FIG. 9 is a schematic explanatory diagram of an observation apparatus and an observation system including the observation apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
The observation system according to the eighth embodiment includes an observation apparatus, an
The observation apparatus has substantially the same configuration as that of any of the observation apparatuses in any of the observation systems according to the first to third embodiments, and a transmission illumination optical system on the side opposite to the
透過照明光学系21は、LED光源22と、コンデンサレンズ23を有している。また、明視野観察、蛍光観察、位相差観察、微分干渉観察、及びホフマンモジュレーションコントラスト観察のうちの少なくともいずれかの観察が可能となるように構成されている。
なお、図9中、24は明るさ絞り、25は視野絞りである。
そして、図9の例では、所定の励起波長のみを透過させその他の波長を遮断する励起フィルタ26が、LED光源22とコンデンサレンズ23との間に配置されるとともに、所定の蛍光波長及び発光波長のみを透過させそれ以外の波長を遮断するバリアフィルタ27が対物レンズ2と結像レンズ4との間に配置されており、透過照明により蛍光観察を行うことができるようになっている。フィルタ26,27は、蛍光観察をする場合に光路上に配置され、蛍光観察以外の観察では光路から外れるように着脱可能に備えられている。
The transmission illumination
In FIG. 9, 24 is an aperture stop, and 25 is a field stop.
In the example of FIG. 9, an
また、明るさ絞り24は、コンデンサレンズ23の略瞳位置にスライダ30を介して着脱可能に配置されている。スライダ30には、明るさ絞り24の他に、位相差観察用リングスリット28、微分干渉観察用プリズム29、さらには、偏光板及びホフマンモジュレーションコントラスト観察用スリット開口板(図示省略)が備えられている。
そして、第8実施形態の観察システムでは、スライダ30を介して、それぞれ観察用途に応じて、コンデンサレンズの略瞳位置に、明視野観察(明るさ絞り24)、蛍光観察(明るさ絞り24)、位相差観察(位相差観察用リングスリット28)、微分干渉観察(微分干渉観察用プリズム29)、及びホフマンモジュレーションコントラスト観察(偏光板及びホフマンモジュレーションコントラスト観察用スリット開口板)を可能とする各種光学素子のうちの少なくともいずれかを切替可能となっている。
なお、スライダ30の切替操作に加えて、蛍光観察以外の観察時には、フィルタ26,27は、光路から外されるようになっている。また、位相差観察時には、対物レンズ2は、位相差用のものが用いられる。さらに、ホフマンモジュレーションコントラスト観察時には、対物レンズ2の近傍にホフマンモジュレーションコントラスト観察用モジュレータが装着されるようになっている。
Further, the
In the observation system according to the eighth embodiment, bright field observation (brightness stop 24) and fluorescence observation (brightness stop 24) are arranged at approximately the pupil position of the condenser lens via the
In addition to the switching operation of the
撮像情報処理表示手段7’は、第1〜第7実施形態の観察システムにおける撮像情報処理表示手段7の機能に加えて、撮像手段4を介して得られる物体の透過照明観察像と物体からの発光観察像とをスーパーインポーズするための画像処理手段(図示省略)をさらに備えている。さらに、撮像情報処理表示手段7’は、上記画像処理手段を介してスーパーインポーズした画像領域の範囲を、例えば、その輪郭形状や円又は矩形状の線でもって、該スーパーインポーズされた画像とともに表示装置に表示するための表示手段(図示省略)を備えている。
In addition to the functions of the imaging information
第8実施形態の観察装置を備えた観察システムによれば、対物レンズと結像レンズとの間に照明系を配置しなくて済むので、対物レンズと結像レンズとの間をコンパクト化することができる。また、開口数NA’が大きい結像レンズの収差性能や、結像レンズの像側(撮像素子側)のテレセントリック性が向上する。
また、観察物体が透明な場合であっても、透過蛍光観察、位相差観察、微分干渉観察、偏斜照明及びホフマンモジュレーションコントラスト観察等の観察手法を発光観察と組み合わせてスーパーインポーズした観察画像を得ることができ、観察物体の位置や形状を特定し、同時に、発光像を取得することができる。
また、スーパーインポーズした画像領域の範囲を、該スーパーインポーズされた画像とともに表示装置に表示することができ、スーパーインポーズされた観察領域が明確になり、観察物体における発光観察位置を把握し易くなる。
その他の構成及び作用効果は、第1〜第3実施形態の観察装置を備えた観察システムとほぼ同じである。
According to the observation system provided with the observation apparatus of the eighth embodiment, it is not necessary to arrange an illumination system between the objective lens and the imaging lens, so that the space between the objective lens and the imaging lens can be made compact. Can do. In addition, the aberration performance of the imaging lens having a large numerical aperture NA ′ and the telecentricity on the image side (imaging device side) of the imaging lens are improved.
In addition, even when the observation object is transparent, observation images superposed by combining observation methods such as transmission fluorescence observation, phase difference observation, differential interference observation, oblique illumination and Hoffman modulation contrast observation with light emission observation The position and shape of the observation object can be specified, and a light emission image can be acquired at the same time.
Moreover, the range of the superimposed image area can be displayed on the display device together with the superimposed image, the superimposed observation area becomes clear, and the emission observation position on the observation object can be grasped. It becomes easy.
Other configurations and operational effects are substantially the same as those of the observation system including the observation apparatus according to the first to third embodiments.
本発明の観察装置及びそれを備えた観察システムは、広い観察領域にわたって、微弱な光を多様な観察手法で観察することが求められる医学、生物学の分野において有用である。 The observation apparatus and the observation system including the observation apparatus according to the present invention are useful in the fields of medicine and biology in which it is required to observe weak light with various observation techniques over a wide observation region.
1、12 撮像光学系
2、21、22、21’、22’ 対物レンズ
3、31、32 結像レンズ
4、41、42 撮像手段
5、52 胴付位置
6、62 物体(生体試料)
7、72、7’ 撮像情報処理表示手段
8 胴付位置調整手段
9 光路分岐手段
101、102 分光用フィルタ
11 蛍光観察用照明光学系
12 LED光源
13 照明レンズ
14 励起フィルタ
15 ダイクロイックミラー
16 バリアフィルタ
21 透過照明光学系
22 LED光源
23 コンデンサレンズ
24 明るさ絞り
25 視野絞り
26 励起フィルタ
27 バリアフィルタ
28 位相差観察用リングスリット
29 微分干渉観察用プリズム
30 スライダ
1, 1 2 imaging
7, 7 2 , 7 ′ Imaging information processing display means 8 Body position adjustment means 9 Optical path branching means 10 1 , 10 2
Claims (15)
前記対物レンズの同焦点距離をD、前記結像レンズの開口数をNA’としたとき、次の条件式を満足することを特徴とする観察装置。
4.56≦D・NA’<10 In an observation apparatus having an infinitely corrected objective lens and an imaging lens,
An observation apparatus satisfying the following conditional expression, where D is the focal length of the objective lens and NA ′ is the numerical aperture of the imaging lens.
4.56 ≦ D · NA ′ <10
この可変量をW、前記結像レンズの焦点距離をFLとしたとき、次の条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の観察装置。
0.5FL<W<1.2FL The distance from the barrel position of the objective lens to the most object side surface of the imaging lens is variable,
2. The observation apparatus according to claim 1, wherein when the variable amount is W and the focal length of the imaging lens is FL, the following conditional expression is satisfied.
0.5FL <W <1.2FL
0.4<D/FL<1.2
1<D/Φd<2.75
但し、Dは前記対物レンズの同焦点距離、FLは前記結像レンズの焦点距離、Φdは前記対物レンズの胴付での接合部の外径である。 The observation apparatus according to claim 2, wherein the following conditional expression is satisfied.
0.4 <D / FL <1.2
1 <D / Φd <2.75
However, D is the same focal length of the objective lens, FL is the focal length of the imaging lens, and Φd is the outer diameter of the joint portion on the body of the objective lens.
前記交換可能な全ての対物レンズにおける、胴付位置から後側焦点位置までの距離の差が±15mm以内となるように、該交換可能な各対物レンズを構成したことを特徴とする請求項4に記載の観察装置。 At least two of the objective lenses are replaceable, and
5. Each replaceable objective lens is configured so that a difference in distance from the barrel position to the rear focal position is within ± 15 mm in all the replaceable objective lenses. The observation apparatus described in 1.
前記同焦点距離の異なるいずれの対物レンズに交換したときにおいても該交換して取り付けた各対物レンズの前側焦点位置が略一致するように、前記交換可能な各対物レンズの同焦点距離に対応して、該対物レンズの胴付位置を変化させる胴付位置調整手段を備えたことを特徴とする請求項3に記載の観察装置。 The objective lens is provided so as to be exchangeable with at least two different focal lengths, and
Corresponding to the focal lengths of the interchangeable objective lenses so that the front focal positions of the objective lenses that have been replaced and replaced substantially coincide with each other when the objective lenses have different focal lengths. The observation apparatus according to claim 3, further comprising a body position adjusting unit that changes a body position of the objective lens.
前記第1の観察装置における前記対物レンズ及び前記結像レンズが、前記第2の観察装置における前記第2の対物レンズ及び前記第2の結像レンズに対して、次の条件式を満足することを特徴とする請求項10に記載の観察システム。
0.3≦NA2’/NA’≦0.88
0.5≦D2/D≦0.87
−15<fb2−fb<15 10. An infinitely corrected second objective lens having the same focal length and exit NA as the first observation apparatus and the objective lens used in the first observation apparatus. And an observation device having a second imaging lens having the same focal length as the imaging lens used in the first observation device, a second observation device, and a numerical aperture of the imaging lens in the first observation device. NA ′, D is the focal length of the objective lens, fb is the distance on the optical axis from the object plane to the back focal position of the objective lens, and the aperture of the second imaging lens in the second observation device When the number is NA2 ′, the same focal length of the second objective lens is D2, and the distance on the optical axis from the object plane to the rear focal position of the second objective lens is fb2,
The objective lens and the imaging lens in the first observation device satisfy the following conditional expression with respect to the second objective lens and the second imaging lens in the second observation device: The observation system according to claim 10.
0.3 ≦ NA2 ′ / NA ′ ≦ 0.88
0.5 ≦ D2 / D ≦ 0.87
−15 <fb2−fb <15
前記コンデンサレンズの略瞳位置に、明視野観察、蛍光観察、位相差観察、微分干渉観察、及びホフマンモジュレーションコントラスト観察を可能とする各種光学素子のうちの少なくともいずれかを切替可能に備えたことを特徴とする請求項12に記載の観察装置。 The transmission illumination optical system has a light source and a condenser lens,
At least one of various optical elements that enable bright field observation, fluorescence observation, phase difference observation, differential interference observation, and Hoffman modulation contrast observation can be switched at a substantially pupil position of the condenser lens. The observation apparatus according to claim 12, characterized in that:
該撮像手段を介して得られる物体の透過照明観察像と物体からの発光観察像とをスーパーインポーズするための画像処理手段を、備えたことを特徴とする観察システム。 An observation apparatus according to claim 12 or 13, and an imaging means for imaging an object image from the observation apparatus,
An observation system comprising image processing means for superimposing a transmitted illumination observation image of an object obtained through the imaging means and a light emission observation image from the object.
15. The observation system according to claim 14, further comprising display means for displaying a range of the image area superimposed through the image processing means together with the superimposed image on a display device. .
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