JP2007108224A - Total reflection microscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対物レンズを介して全反射照明を行う全反射顕微鏡に関する。 The present invention relates to a total reflection microscope that performs total reflection illumination via an objective lens.
従来、ランプ光源(例えば、水銀ランプ、キセノンランプ等)を用いた全反射顕微鏡は、光源からの光を照明光学系内に配置されたリング状の開口に投射する構成であり、リング状の開口が照明光学系の光軸に着脱可能に構成されている。また、この種の全反射顕微鏡では、照明光の明るさを調整するための数種類の減光フィルタが顕微鏡本体に設けられて、観察光の明るさを観察条件に応じて調整している(特許文献1参照)。
しかしながら、従来の全反射顕微鏡では、標本を観察する際に用いる対物レンズの倍率又はNAによって全反射照明用の円弧状の開口絞りの開口の位置または形状を変える為に開口絞りを光軸から挿脱して再調整する必要があり操作が煩雑である。 However, in a conventional total reflection microscope, the aperture stop is inserted from the optical axis in order to change the position or shape of the arc aperture stop for total reflection illumination depending on the magnification or NA of the objective lens used when observing the specimen. It is necessary to remove and readjust, and the operation is complicated.
本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、観察条件などの変更の際の操作性を向上させた全反射顕微鏡を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a total reflection microscope having improved operability when changing observation conditions and the like.
上記課題を解決する為に、本発明は、ランプ光源からの照明光を開口絞りを介して対物レンズの瞳面に集光させる照明光学系を有し、前記集光された照明光を標本に全反射照明する全反射顕微鏡であって、前記開口絞りは複数の開口を有する全反射照明用の開口絞りを備え、前記全反射照明用の開口絞りの複数の開口の中から前記対物レンズの倍率に対応した前記開口を選択する選択手段と、選択された前記開口の開口位置に前記ランプ光源の最も光量の高い部分を位置付けするための光路シフト手段と、を含むことを特徴とする全反射顕微鏡を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has an illumination optical system that condenses illumination light from a lamp light source on the pupil plane of an objective lens through an aperture stop, and uses the collected illumination light as a sample. A total reflection microscope that performs total reflection illumination, wherein the aperture stop includes an aperture stop for total reflection illumination having a plurality of apertures, and the magnification of the objective lens from among the plurality of apertures of the aperture stop for total reflection illumination A total reflection microscope comprising: a selection unit that selects the aperture corresponding to the aperture; and an optical path shift unit that positions a portion of the lamp light source having the highest light amount at the aperture position of the selected aperture. I will provide a.
また、本発明の全反射顕微鏡では、落射照明用の可変開口絞りを有し、前記可変開口絞りの前記ランプ光源側又は標本側に配置され前記可変開口絞りと一体で挿脱可能な減光フィルタを備えた絞り交換手段を有することが好ましい。 Further, the total reflection microscope of the present invention has a variable aperture stop for epi-illumination, and is a neutral density filter that is disposed on the lamp light source side or the sample side of the variable aperture stop and can be inserted and removed integrally with the variable aperture stop. It is preferable to have a diaphragm exchanging means provided with
また、本発明の全反射顕微鏡では、前記絞り交換手段は、前記全反射照明用の開口絞りを前記照明光学系の光軸に略垂直な平面内で移動して前記対物レンズの瞳面上の集光位置を調整する位置調整手段を有することが好ましい。 In the total reflection microscope of the present invention, the stop replacement means moves the aperture stop for the total reflection illumination in a plane substantially perpendicular to the optical axis of the illumination optical system, so that it is on the pupil plane of the objective lens. It is preferable to have a position adjusting means for adjusting the condensing position.
また、本発明の全反射顕微鏡では、前記絞り交換手段は、前記落射反射照明用の可変開口絞りの開口径を調整する手段と、前記可変開口絞りの開口の中心を前記照明光学系の光軸に合わせる手段とを有することが好ましい。 Further, in the total reflection microscope of the present invention, the diaphragm replacement means includes means for adjusting an aperture diameter of the variable aperture stop for epi-reflection illumination, and an optical axis of the illumination optical system with the center of the aperture of the variable aperture stop as the center. It is preferable to have means for adjusting to the above.
また、本発明の全反射顕微鏡では、前記絞り交換手段は、前記照明光学系の光軸に対して略垂直な平面内をスライドさせるスライダであることが好ましい。 In the total reflection microscope of the present invention, it is preferable that the diaphragm replacement unit is a slider that slides in a plane substantially perpendicular to the optical axis of the illumination optical system.
また、本発明の全反射顕微鏡では、前記光路シフト手段は、平行平面ガラスからなり、前記照明光学系の光軸に対する前記平行平面ガラスの傾きを前記対物レンズの倍率に対応して変更可能であることが好ましい。 In the total reflection microscope of the present invention, the optical path shifting means is made of parallel plane glass, and the inclination of the parallel plane glass with respect to the optical axis of the illumination optical system can be changed corresponding to the magnification of the objective lens. It is preferable.
また、本発明の全反射顕微鏡では、前記光路シフト手段は、前記対物レンズの第1の倍率に対応した第1の位置と、第2の倍率に対応した第2の位置に切替可能であることが好ましい。 In the total reflection microscope of the present invention, the optical path shifting means can be switched between a first position corresponding to the first magnification of the objective lens and a second position corresponding to the second magnification. Is preferred.
また、本発明の全反射顕微鏡では、前記選択手段は、前記全反射照明用の開口絞りを前記照明光学系の光軸を中心として回転して前記対物レンズの倍率に応じた前記開口を選択することが好ましい。 In the total reflection microscope of the present invention, the selection unit selects the aperture according to the magnification of the objective lens by rotating the aperture stop for total reflection illumination around the optical axis of the illumination optical system. It is preferable.
本発明によれば、観察条件などの変更の際の操作性を向上させた全反射顕微鏡を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the total reflection microscope which improved the operativity at the time of changing observation conditions etc. can be provided.
以下、本発明の一実施の形態に関し図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態にかかる全反射顕微鏡における全反射照明状態の概略構成図を示し、図2は、本実施の形態にかかる全反射顕微鏡における落射照明状態を示す。 FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a total reflection illumination state in the total reflection microscope according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an epi-illumination state in the total reflection microscope according to the present embodiment.
図1において、ランプ光源1の光は、コレクタレンズ2で集光され、光量調整用の減光フィルタセット50で光量が調整されて第1集光レンズ3によりスライダ30に配設された全反射照明用の開口絞り4の円弧状の開口4aに集光される。第1集光レンズ3と全反射照明用の開口絞り4の間で、スライダ30内には照明光の光路をシフトさせるための平行平面ガラス23が配置され、この平行平面ガラス23を所定の角度傾けることで照明光の光路がシフトされて照明光学系の光軸Iからずらして配置された全反射照明用の開口絞り4の開口4aに集光される。
In FIG. 1, the light from the
開口4aに集光された照明光は、コリメートレンズ5に入射し平行光になり、視野絞り6で照明範囲が制限され、折り曲げミラー7により進行方向が変えられて、第2集光レンズ8に入射する。第2集光レンズ8を通過した照明光は、蛍光用フィルタカセット22内の励起フィルタ9を通過して励起波長が選択され、ダイクロイックミラー10で反射されて、第2集光レンズ8により対物レンズ11の瞳面12の全反射照明範囲に集光され、対物レンズ11から全反射照明光として標本14に出射される。このようにして、照明光学系が構成されている。
The illumination light condensed on the
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
全反射照明光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に照射され、このエバネッセント波で励起されて標本14から発生した蛍光は、対物レンズ11で集光され、蛍光用フィルタカセット22内のダイクロイックミラー10を通過して、蛍光のみを透過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。こうのようにして、全反射顕微鏡が構成されている。なお、励起フィルタ9、ダイクロイックミラー10、及びエミッションフィルタ19で構成された蛍光用フィルタカセット22は、観察する蛍光の種類によって交換可能な構成となっている。
The evanescent wave is generated on the surface of the
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
本実施の形態では、全反射照明状態を達成するために、全反射照明用の開口絞り4の開口4aの位置は、光軸Iに垂直な平面内において、瞳面12の全反射可能領域に照明光が集光するように照明光学系の光軸Iからずらして配置されている。また、ランプ光源1の光量最大の部分が開口4aに照射されるように、平行平面ガラス23の傾きが調整されると共に、開口4aにランプ光源1の発光部が焦点を結ぶように構成されている。
In the present embodiment, in order to achieve the total reflection illumination state, the position of the opening 4a of the aperture stop 4 for total reflection illumination is within the total reflection possible region of the
本発明の全反射顕微鏡では、スライダ30は、照明光学系の光軸Iに略垂直な平面内で光軸Iに挿脱可能に構成されている。また、スライダ30は、後述するように落射照明の際に用いる円形状の可変開口絞り25と可変開口絞り25のランプ光源1側に光量調整用の減光フィルタ27が一体で挿脱可能に設けられている。スライダ30を光軸Iに垂直な平面内でスライドすることによって、全反射照明用の開口絞り4及び平行平面ガラス23からなる光学部材と可変開口絞り25及び減光フィルタ27からなる光学部材の一方の光学部材を照明光学系の光軸Iに挿入することで、光軸Iに対し開口絞り4又は可変開口絞り25に交換できる構成になっている。なお、開口絞り4又は可変開口絞り25が不要の場合には、スライダ30を照明光学系の光軸Iから取り外すことも可能である。また、他のフィルタなどを搭載した同型のスライダを照明光学系の光軸I中に挿入することもできる。
In the total reflection microscope of the present invention, the
図2は、全反射照明状態から落射照明状態にスライダ30を切替えた状態を示している。全反射照明状態から落射照明状態への切替は、スライダ30を照明光学系の光軸Iに略垂直な平面内で円形状の可変開口絞り25の中心が照明光学系の光軸Iに一致するように移動させる。このとき、挿脱可能に構成された減光フィルタ27も同時に照明光学系の光軸Iに挿入され、開口絞りの交換による光量の変化を抑えることができるようにしている。その他の構成は図1の全反射照明状態と同様であり説明を省略する。
FIG. 2 shows a state in which the
続いて、本実施の形態に用いられるスライダ30に関して説明する。図3は、本実施の形態に用いられるスライダ30の部分断面図を示している。図4は図3のA−A線に沿った部分断面図を、図5は図3のB−B線に沿った部分断面図をそれぞれ示している。
Next, the
図3から図5において、スライダ30は、落射照明用の可変開口絞り25及び挿脱可能な減光フィルタ27(図1参照)と円弧状の開口4a、4bを有する全反射照明用の開口絞り4及び平行平面ガラス23を有し、その側面外壁部分に位置決め用クリック溝61及び62が設けられている。照明光学系の光軸Iにスライドして挿入され、位置決めクリック溝61及び62でそれぞれの開口絞りの位置が概略設定される。
3 to 5, the
図1の場合、全反射照明用の開口絞り4が照明光学系の光軸Iに挿入され位置決めクリック溝61で位置決めされる。図2の場合、落射照明用の可変開口絞り25が照明光学系の光軸Iに挿入され位置決めクリック溝62で位置決めされる。
In the case of FIG. 1, the aperture stop 4 for total reflection illumination is inserted into the optical axis I of the illumination optical system and positioned by the
落射照明用の可変開口絞り25は、絞り径調整レバー63の押し引きにより絞り径を調整することができると供に、操作ねじ64a、64bを操作することで照明光学系の光軸Iに円形状の開口の中心を正しく合わせることができる。
The
全反射照明用の開口絞り4は、顕微鏡に搭載される複数の対物レンズの倍率に対応した形状の円弧状の開口を有している。本実施の形態では、一例として60倍の対物レンズ用の円弧状開口4aと100倍の対物レンズ用の円弧状開口4bの二種類を有している場合について説明するが、円弧状開口4a又は4bがこの二種類に限られるわけではないことは言うまでもない。また、円弧状の開口絞りは2個以上形成されていても良い。
The aperture stop 4 for total reflection illumination has an arc-shaped opening having a shape corresponding to the magnification of a plurality of objective lenses mounted on the microscope. In the present embodiment, as an example, a case where there are two types of arc-shaped
全反射照明用の開口絞り4は、保持部品65に対し照明光学系の光軸Iに垂直な平面内で回転可能に構成され、保持部品65に形成された開口窓65a位置に使用者が回転操作ねじ4cを操作することで上記二種類の開口4a,4bを選択して配置する。なお、図示しないクリック機構を設けて選択された開口の位置決めを行うようにしても良い。
The aperture stop 4 for total reflection illumination is configured to be rotatable in a plane perpendicular to the optical axis I of the illumination optical system with respect to the holding
保持部品65は、保持部品66との嵌合により図4の紙面における上下方向の動きが制限され、照明光学系の光軸方向については、スライダ30の筐体ならびに制限板67によって動きが制限されているので、スライダ30の長手方向にのみ移動できる構成になっている。この長手方向への移動は、圧縮ばね68で操作ねじ69方向に押圧されているので、操作ねじ69の操作で保持部品65のスライダ30の長手方向の位置を調整することができ、円弧状の開口4aのスライダ30の長手方向の位置を調整することができる。
The movement of the holding
保持部品66は、スライダ30の筐体及び制限板67によって照明光学系の光軸方向の動きが制限され、回転軸70を中心にスライダ30の短手方向にのみ回転することが可能な構成となっている。また、保持部材66は、圧縮ばね71によってスライダ30の筐体に対してスライダ30の一方の長辺部方向に押圧されており、その力は保持部材66に嵌合している操作ねじ69を介して、スライダ30の筐体にねじ嵌合している操作ねじ72が押圧力を受けることで保持部品66は停止した状態に保持される。操作ねじ72を操作することで保持部品66をスライダ30の短手方向に移動することで選択された円弧状の開口4aの図4の前記短手方向の位置調整を可能にしている。なお、円弧状の開口4bを選択した場合も同様である。
The holding
以上述べた構成によって、選択された円弧状の開口4a又は4bを照明光学系の光軸Iに垂直な平面内において、操作ねじ69の操作で図4のスライダ30の長手方向の位置調整を、操作ねじ72の操作によって図4のスライダ30の短手方向の位置調整を行うことができ、選択された円弧状の開口4a又は4bからの光を対物レンズ11の瞳面12の所定の位置に集光させることができる。
With the configuration described above, the position of the selected
続いて、全反射照明を行う際にランプ光源1の最も光量の高い場所を選択された円弧状の開口4a(又は4b)に位置付けする仕方について説明する。本実施の形態では、スライダ30の全反射照明用の開口絞り4のランプ光源1側には、照明光学系の光軸Iから所定量光路をシフトするための平行平面ガラス23が配設されている。
Next, a description will be given of how to locate the place with the highest light quantity of the
図5に示すように、平行平面ガラス23は、保持部品76に設けられた照明光学系の光軸に略垂直な回転軸73によってスライダ30の筐体に回転可能に支持されている。そして図3に示すように保持部品76に取り付けられた操作レバー74によって回転操作することができ、制限ピン75a、75bによって回転量が制限されると供に、制限ピン75a、75bに操作レバー74を押し当てることで倍率の異なる対物レンズ11に対応した円弧状の開口4a又は4bの開口位置にランプ光源1の最も光量の高い部分を位置付けすることができる。
As shown in FIG. 5, the plane-
例えば、倍率60倍の対物レンズ11の場合には円弧状の開口4aが選択され開口窓65aに位置付けされ、平行平面ガラス23の操作レバー74を制限ピン75b側に位置付けすることで、ランプ光源1の最も光量の高い部分を円弧状の開口4aに位置付けすることができる。その後、図4に示す操作ねじ69、72を操作して対物レンズ11の瞳面12の所定位置にランプ光源1からの光を集光して標本14を全反射照明することが可能になる。また、倍率100倍の対物レンズ11に交換したときには、回転操作ねじ4cを操作して円弧状の開口4bを開口窓65aに配置すると供に、平行平面ガラス23の操作レバー74を制限ピン75a側に位置付けすることで、ランプ光源1の最も光量の高い部分を円弧状の開口4bに位置付けすることができる。その後、操作ねじ69、72を操作して対物レンズ11の瞳面12の所定位置にランプ光源1からの光を集光して標本14を全反射照明することが可能になる。
For example, in the case of the
このように、本実施の形態では、標本の観察に使用する対物レンズの倍率に合わせて、開口窓65a位置に円弧状の開口4a又は4bを切替えると供に操作レバー74で平行平面ガラス23を切替て、照明光の光路を所定量シフトさせ、円弧状の開口4a又は4bの位置の微調整を操作ねじ69、72で簡単に行うことができるので、容易に全反射照明状態を実現することができる。
As described above, in the present embodiment, the parallel
また、操作ねじ69を操作することで円弧状の開口4a又は4bを照明光学系の光軸Iに垂直な平面内で移動することができるため、全反射照明状態から照明光の入射角度を変えた斜光照明状態へと移行すること、及びその逆も容易に実行することができる。
Further, since the
また、スライダ30をスライドさせて全反射照明状態から落射照明状態に切替たとき、落射照明用の可変開口絞り25と第1集光レンズ3との間に挿脱可能に配置された減光フィルタ27によって光量が調整されているため、全反射照明状態と落射照明状態の照明光の光量をほぼ同一にできる。このため、従来のように全反射照明状態から落射照明状態に切替えた時でも顕微鏡本体に設けられている減光フィルタセット30の再調整を行うと言う面倒な操作を行う必要が無く、照明状態の切替による観察光学系の光量変動を抑えることができる。よって、観察条件の変更の際に開口絞りの交換、位置調整、及び光量調整が容易に行えるので全反射顕微鏡の操作性を向上させることができる。
Further, when the
なお、上記説明では可変開口絞りと円弧状の開口絞りの交換をスライダで行う場合について説明したが、スライダに限らず回転ターレット等で有っても良い。また、平行平面ガラスの光軸に対する傾け角度は上述の2ポイントに限らず、最大傾斜角度と傾斜角度ゼロ度の間の任意の角度で固定できるように構成しても良い。このように構成することで、円弧状の開口部にランプ光源の光量最大の部分をより良く合わせることができる。 In the above description, the case where the variable aperture stop and the arc-shaped aperture stop are exchanged with the slider has been described. However, the slider is not limited to the slider but may be a rotating turret or the like. Further, the tilt angle with respect to the optical axis of the parallel plane glass is not limited to the above-mentioned two points, and it may be configured to be fixed at an arbitrary angle between the maximum tilt angle and the tilt angle of zero degrees. With this configuration, it is possible to better match the maximum light amount of the lamp light source with the arc-shaped opening.
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.
1 アーク光源
2 コレクタレンズ
3 第1集光レンズ
4 全反射照明用の開口絞り
5 コリメートレンズ
6 視野絞り
7 折り曲げミラー
8 第2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 瞳面
13 シャーレ-
14 標本
15 培養液
16 カバーガラス
17 油
19 エミッションフィルタ
20 結像レンズ
21 結像面
22 蛍光用フィルターカセット
23 平行平面ガラス
25 落射照明用の可変開口絞り
27 減光フィルタ
30 スライダ
50 減光フィルタセット
61、62 クリック溝
63 絞り径調整レバー
64、69、72 操作ねじ
65,66、76 保持部品
67 制限板
68、71 圧縮ばね
70、73 回転軸
74 操作レバー
75 制限ピン
DESCRIPTION OF
14
Claims (8)
前記開口絞りは複数の開口を有する全反射照明用の開口絞りを備え、
前記全反射照明用の開口絞りの複数の開口の中から前記対物レンズの倍率に対応した前記開口を選択する選択手段と、
選択された前記開口の開口位置に前記ランプ光源の最も光量の高い部分を位置付けするための光路シフト手段と、
を含むことを特徴とする全反射顕微鏡。 An illumination optical system for condensing illumination light from a lamp light source on a pupil plane of an objective lens through an aperture stop, and a total reflection microscope that performs total reflection illumination on the sample of the collected illumination light,
The aperture stop includes an aperture stop for total reflection illumination having a plurality of apertures;
Selecting means for selecting the aperture corresponding to the magnification of the objective lens from a plurality of apertures of the aperture stop for total reflection illumination;
An optical path shifting means for positioning the highest light quantity portion of the lamp light source at the opening position of the selected opening;
A total reflection microscope comprising:
前記可変開口絞りの前記ランプ光源側又は標本側に配置され前記可変開口絞りと一体で挿脱可能な減光フィルタを備えた絞り交換手段を有することを特徴とする請求項1に記載の全反射顕微鏡。 Has a variable aperture stop for epi-illumination,
2. The total reflection according to claim 1, further comprising: a diaphragm replacement unit provided with a neutral density filter that is disposed on the lamp light source side or the sample side of the variable aperture stop and that can be inserted and removed integrally with the variable aperture stop. microscope.
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081007 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110531 |
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A02 | Decision of refusal |
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