JP2009069295A

JP2009069295A - ズーム顕微鏡

Info

Publication number: JP2009069295A
Application number: JP2007235737A
Authority: JP
Inventors: Akio Suzuki; 章夫鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2009-04-02

Abstract

【課題】ズーム観察光学系に連動可能なレーザ走査型共焦点光学系を有するズーム顕微鏡を提供すること。
【解決手段】標本４１側から順に、対物レンズ１１と、開口絞り１２と、アフォーカルズーム系１３と、結像光学系１４とを含むズーム観察光学系１０と、前記対物レンズと前記開口絞りの間に配置された光路分割素子Ｍ１と、前記光路分割素子で前記ズーム観察光学系の光路から分割された光路上に配置され、可変開口絞りＡＳを含むレーザ走査型共焦点光学系２０とを有し、前記アフォーカルズーム系の変倍操作と前記可変開口絞りの絞り径の操作を連動させ、前記アフォーカルズーム系の変倍操作に伴う前記ズーム観察光学系の観察視野の変化に連動して、前記レーザ操作型共焦点光学系の走査領域を変化させる制御手段３３を有するズーム顕微鏡１。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ走査型共焦点光学系の使用を可能にするズーム顕微鏡に関する。

従来、アフォーカルズーム系を有するズーム顕微鏡が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１７８４４０号公報

従来のズーム顕微鏡では、アフォーカルズーム系の変倍によるズーム観察光学系のみで構成されていた。近年、ズーム観察光学系とレーザ走査型共焦点光学系とが共用可能で、ズーム観察光学系の変倍操作にレーザ走査型共焦点光学系の駆動が連動するズーム顕微鏡が求められている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、ズーム観察光学系の変倍に連動可能なレーザ走査型共焦点光学系を有するズーム顕微鏡を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、標本側から順に、対物レンズと、開口絞りと、アフォーカルズーム系と、結像光学系とを含むズーム観察光学系と、前記対物レンズと前記開口絞りの間に配置された光路分割素子と、前記光路分割素子で前記ズーム観察光学系の光路から分割された光路上に配置され、可変開口絞りを含むレーザ走査型共焦点光学系とを有し、前記アフォーカルズーム系の変倍操作と前記可変開口絞りの絞り径の操作を連動させ、前記アフォーカルズーム系の変倍操作に伴う前記ズーム観察光学系の観察視野の変化に連動して、前記レーザ操作型共焦点光学系の走査領域を変化させる制御手段を有することを特徴とするズーム顕微鏡を提供する。

本発明によれば、ズーム観察光学系の変倍に連動したレーザ走査型共焦点光学系を有するズーム顕微鏡を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態にかかるズーム顕微鏡について図面を参照しつつ説明する。

図１は、実施の形態にかかるズーム顕微鏡の概略構成図を示す。

図１において、ズーム顕微鏡１は、ズーム観察光学系１０と、レーザ走査型共焦点光学系２０と、これらを制御する制御装置３０とから構成されている。

ズーム光学系１０は、ステージ４０に載置された標本４１側から順に、対物レンズ１１と、開口絞り１２と、アフォーカルズーム系１３と、結像光学系１４、及び標本像を撮像する撮像装置１５から構成されている。

不図示の透過照明装置或いは落射照明装置からの照明光で照明された標本からの光は、対物レンズ１１で集光されて平行光束に変換され、開口絞り１２を通過し、アフォーカルズーム系１３を介して変倍され、結像光学系１４により撮像素子１５に標本像が結像され、撮像素子１５で画像が取得され、取得された画像は、制御装置３０の画像処理部３１で処理されて、モニター等の画像出力部３２に表示される。

また、画像データはＣＰＵ３３を介してメモリ３４に記憶される。ＣＰＵ３３には入力部３５が接続され、入力部３５に入力された変倍値に基づきＣＰＵ３３が駆動部３６を介してアフォーカルズーム１３の変倍を行うように構成されている。

なお、結像光学系１４と撮像装置１５に代えて、同等の結像光学系を含む観察用双眼鏡筒（接眼鏡筒）や、写真鏡筒、観察・撮影用三眼鏡筒などを用途に応じて配置してもよい。

また、アフォーカルズーム系１３は、標本４１の側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４とで構成され、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３が変倍用のレンズ群である。このため、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４を固定し、変倍用のレンズ群(Ｇ２,Ｇ３)を光軸方向に沿って移動させることにより、標本４１の像の観察倍率を任意に変更することができる。観察倍率は、対物レンズ１１の焦点距離と（結像光学系１４と組み合わせた）アフォーカルズーム系１３の焦点距離との比によって決まる。

なお、対物レンズ１１が不図示のターレット（レボルバ）に取り付けられて交換可能となっている。つまり、ターレットには数種類の対物レンズ１１が取り付けられ、ターレットの回転（またはスライド）によって対物レンズ１１の種類を交換可能となっている。

また、各々の対物レンズ１１の胴付面（ターレットへの取り付け面）から後側焦点面までの距離が同一である。このため、対物レンズ１１を交換しても、対物レンズ１１の瞳面ＥＰの位置を一定に保持することができる。

このように、ズーム観察光学系１０では、交換可能な対物レンズ１１によってアフォーカルズーム系１３を共有し、対物レンズ１１の交換によって変倍域をシフトさせるため、簡素な構成（つまり１つのアフォーカルズーム系１３）で、変倍域を拡大することができる。

実施の形態にかかるズーム顕微鏡１では、対物レンズ１１と開口絞り１２の間に光路分割素子Ｍ１が配置されている。光路分割素子Ｍ１は、ハーフミラー、或いは全反射ミラーであり、使用用途により光路中に挿脱可能に構成されている。

光路分割素子Ｍ１で分割された光は、レーザ走査型共焦点光学系２０に入射する。なお、対物レンズ１１は、ズーム観察光学系１０とレーザ走査型共焦点光学系２０とで共用されている。

レーザ走査型共焦点光学系２０は、光路分割素子Ｍ１側から順に、フィールドレンズ２１と、折り曲げミラー２２と、結像レンズ系２３とスキャンレンズ２４とスキャナ光学系２５とから構成されている。

光路分割素子Ｍ２で分割された標本４１からの光は、フィールドレンズ２１にて集光され、折り曲げミラー２２にて光路を偏向し、１次像面Ｉ１上に結像し、さらに結像レンズ系２３を介して２次像面Ｉ２に結像し、スキャンレンズ２４を介して共焦点光学系２５に入射し、共焦点光学系２５の受光素子２６で受光され画像処理部３１で画像処理されて画像出力部３２に表示される。また取得したスキャン画像はＣＰＵ３３を介してメモリ３４に保存される。なお、共焦点光学系２５は、公知の光学系が使用可能であり、詳細な説明は省略する。

結像レンズ系２３は、光路分割素子Ｍ１側から順に、第１レンズ群ＳＧ１と可変開口絞りＡＳと第２レンズ群ＳＧ２から構成され、可変開口絞りＡＳの絞り径は駆動部３６を介してＣＰＵ３３で制御される。

また、対物レンズ１１の後側焦点位置（瞳位置）ＥＰと、可変開口絞りＡＳはフィールドレンズ２１を介して略共役にされている。また瞳位置ＥＰは、さらに第２レンズ群ＳＧ２とスキャンレンズ２４により、スキャナ光学系２５内の所定の位置Ｐ２と共役になるように構成される。ここで、瞳共役面Ｐ２上に走査光学系Ｓを配置することにより、レーザ走査型共焦点光学系２０の使用が可能となる。また走査光学系Ｓの駆動は、駆動部３６を介してＣＰＵ３３で制御される。

また、２次像面Ｉ２上の視野全体を観察する際は、可変開口絞りＡＳの絞り径は小さく、視野の一部を拡大して観察する際は、上記絞り径を大きくし、対物レンズ１１の最大開口数まで使用出来る様にしている。

また、走査光学系Ｓによるレーザ光の走査範囲は、アフォーカルズーム系１３の変倍操作に連動して駆動部３６がズーム観察光学系１０の観察視野に合わせた範囲に駆動部３６を介して制御される。

また、可変開口絞りＡＳの絞り径の操作は、アフォーカルズーム系１３の変倍操作に連動してズーム観察光学系１０のＮＡとレーザ走査型共焦点光学系２０のＮＡが略同等となるように駆動部３６により絞り径が操作される。

また、ステージ４０を駆動することにより、光軸方向に分割した画像をレーザ走査型共焦点光学系２０で取得することが可能になる。

また、ズーム観察光学系１０で取得した画像と、レーザ走査型共焦点光学系２０で所得した画像を、画像出力部３２で同時に表示して観察することが可能になる。

以上述べたように、実施の形態にかかるズーム顕微鏡では、アフォーカルズーム系１３を有するズーム観察光学系１０と、光路分割素子Ｍ１により光路分割されたレーザ走査型共焦点光学系２０を有することで、ズーム観察光学系１０の変倍時においても、レーザ走査型共焦点光学系２０を適用可能なズーム顕微鏡を達成することができる。

また、アフォーカルズーム系１３の変倍操作とレーザ走査型共焦点光学系２０の可変開口絞りＡＳの絞り径操作を連動させることにより、レーザ光の走査範囲を観察視野に合わせることができる。

なお、実施の形態にかかるズーム顕微鏡では、ズーム観察光学系はズーム観察顕微鏡、或いはレーザ走査型共焦点光学系２０はレーザ走査型共焦点顕微鏡としてそれぞれ単体で動作させることができることは言うまでもない。

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。

実施の形態にかかるズーム顕微鏡の概略構成図を示す。

符号の説明

１ズーム顕微鏡
１０ズーム観察光学系
１１対物レンズ
１２開口絞り
１３アフォーカルズーム系
１４結像光学系
１５撮像装置
２０レーザ走査型共焦点光学系
２１フィールドレンズ
２２折り曲げミラー
２３結像レンズ系
２４スキャンレンズ
２５共焦点光学系
２６受光素子
３０制御装置
３１画像処理部
３２画像表示部
３３ＣＰＵ
３４メモリ
３５入力部
３６駆動部
４０ステージ
４１標本
Ｍ１光路分割素子
Ｓ走査光学系
ＡＳ可変開口絞り

Claims

標本側から順に、対物レンズと、開口絞りと、アフォーカルズーム系と、結像光学系とを含むズーム観察光学系と、
前記対物レンズと前記開口絞りの間に配置された光路分割素子と、
前記光路分割素子で前記ズーム観察光学系の光路から分割された光路上に配置され、可変開口絞りを含むレーザ走査型共焦点光学系とを有し、
前記アフォーカルズーム系の変倍操作と前記可変開口絞りの絞り径の操作を連動させ、前記アフォーカルズーム系の変倍操作に伴う前記ズーム観察光学系の観察視野の変化に連動して、前記レーザ操作型共焦点光学系の走査領域を変化させる制御手段を有することを特徴とするズーム顕微鏡。
前記光路分割素子は、前記対物レンズと前記開口絞りとの間の光路に挿脱可能であることを特徴とする請求項１に記載のズーム顕微鏡。
前記レーザ走査型共焦点光学系は、前記光路分割素子側から順に、フィールドレンズと、結像レンズ系とを有し、
前記対物レンズの瞳面は、前記フィールドレンズを介して前記結像レンズ系中の所定の位置と共役であることを特徴とする請求項１または２に記載のズーム顕微鏡。
前記結像レンズ系は、前記光路分割素子側から順に、第１レンズ群と、前記可変開口絞りと、第２レンズ群とを有し、
前記可変開口絞りは前記対物レンズの瞳面と共役な前記結像レンズ系中の所定の位置近傍に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のズーム顕微鏡。