JP2011013484A - Microscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、顕微鏡に関する。 The present invention relates to a microscope.
顕微鏡による観察方法としては、光源から照射された光束により試料を直接照明する明視野照明による観察の他に、光源から照射された光束のうちの光軸付近の光束を遮光し、その周辺部の光束のみにより試料を照明する暗視野照明による観察が知られている。 As an observation method using a microscope, in addition to observation using bright field illumination in which a sample is directly illuminated by a light beam emitted from a light source, a light beam near the optical axis is shielded from the light beam emitted from the light source, Observation by dark field illumination in which a sample is illuminated only by a light beam is known.
また、明視野照明と暗視野照明の切り替えを可能にすることで、明視野観察と暗視野観察の両方の観察を行うことのできる顕微鏡もある。 Some microscopes can perform both bright-field observation and dark-field observation by enabling switching between bright-field illumination and dark-field illumination.
特許文献1には、照明光学系の中にデジタルミラーデバイス(DMD:Digital Micromirror Device)などの空間的光変調器を用いた顕微鏡において、空間的光変調器の透過特性を制御して明視野照明及び暗視野照明の切り替えを達成することが開示されている。 Patent Document 1 discloses bright field illumination by controlling the transmission characteristics of a spatial light modulator in a microscope that uses a spatial light modulator such as a digital mirror device (DMD) in the illumination optical system. And achieving switching of dark field illumination is disclosed.
しかしながら、上記の特許文献1を含む従来の技術であると、明視野照明から暗視野照明に切り替えたとき、単に光軸近傍以外の画素を照明状態にすることしか開示されておらず、十分な暗視野照明状態が得られなかった。そのため、被検物の拡散光が生じた位置とそれ以外の位置とでコントラストが大きくならないため、微小な散乱物体を発見することが難しかった。 However, the conventional technology including the above-mentioned Patent Document 1 only discloses that pixels other than the vicinity of the optical axis are brought into an illumination state when switching from bright field illumination to dark field illumination. The dark field illumination state was not obtained. For this reason, since the contrast does not increase between the position where the diffused light of the test object is generated and the other position, it is difficult to find a minute scattering object.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、明視野照明から暗視野照明に切り替えるに際し、十分な暗視野照明状態を得ることができるようにするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and makes it possible to obtain a sufficient dark field illumination state when switching from bright field illumination to dark field illumination.
本発明の顕微鏡は、明視野照明と暗視野照明とでそれぞれ異なる光路を有し、試料を照明するための光源の各位置からの光を平行光束にして前記試料を照明する照明光学系と、選択的に偏向制御可能な複数の微小ミラーからなり、前記光源の各位置からの光が平行光束となる前記照明光学系の光路中に配置され、その平行光束のうち一部を所定の方向に偏向する光偏向素子と、前記複数の微小ミラーの偏向制御を行って、平行光束となった光による明視野照明と暗視野照明とを切り替える制御手段とを備え、前記制御手段は、明視野照明から暗視野照明に切り替えた場合、平行光束の一部を暗視野照明光路に偏向するとともに、それ以外の平行光束が明視野照明光路に入らないように、前記複数の微小ミラーを偏向制御する。 The microscope of the present invention has different optical paths for bright-field illumination and dark-field illumination, and an illumination optical system that illuminates the sample with light from each position of a light source for illuminating the sample as parallel light fluxes, It consists of a plurality of micromirrors that can selectively control deflection, and is arranged in the optical path of the illumination optical system in which light from each position of the light source becomes a parallel light beam, and a part of the parallel light beam is directed in a predetermined direction A light deflection element for deflecting, and a control means for performing deflection control of the plurality of micromirrors to switch between bright-field illumination and dark-field illumination by light that has become a parallel light beam, and the control means comprises bright-field illumination When switching from dark field illumination to dark field illumination, a part of the parallel light flux is deflected to the dark field illumination optical path, and the plurality of micromirrors are controlled to be deflected so that other parallel light fluxes do not enter the bright field illumination optical path.
本発明によれば、十分な暗視野照明状態を得ることができる。 According to the present invention, a sufficient dark field illumination state can be obtained.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1及び図2は、本発明を適用した落射照明型の顕微鏡の一実施の形態の構成を示している。 1 and 2 show the configuration of an embodiment of an epi-illumination microscope to which the present invention is applied.
図1は、明視野観察時の落射照明型の顕微鏡1を側面から見た外観図であり、図2は、暗視野観察時の落射照明型の顕微鏡1を側面から見た外観図である。なお、図1及び図2においては、顕微鏡1内に配置される光学系の構成が分かるように一部を断面で示しており、その断面により示される部材には斜線が施されている。 FIG. 1 is an external view of the epi-illumination microscope 1 during bright-field observation as viewed from the side, and FIG. 2 is an external view of the epi-illumination microscope 1 during dark-field observation as viewed from the side. In FIGS. 1 and 2, a part is shown in cross section so that the configuration of the optical system arranged in the microscope 1 can be seen, and the members shown by the cross section are hatched.
図1に示すように、顕微鏡1において、その本体部11には、試料Sを載置したステージ12が取り付けられており、このステージ12は、X方向とY方向に移動可能である。
As shown in FIG. 1, in the microscope 1, a
ステージ12の上方には、レボルバ13が回転自在に配置されている。このレボルバ13にはいくつかの対物レンズ14が着脱自在に取り付けられており、検鏡者は必要に応じてレボルバ13を回転させて、所望の対物レンズ14を選択的に光軸上に配置できる。また、ステージ12には、駆動装置(不図示)が接続されており、ステージ12と対物レンズ14とをZ方向に相対移動させる。
A
本体部11の上面には、接眼鏡筒15が配置されている。この接眼鏡筒15には、接眼レンズ16が装着されている。これにより、検鏡者は、接眼レンズ16を介して試料Sの像を観察することができる。また、本体部11の背面、すなわち、接眼鏡筒15の反対側には、落射照明用のランプハウス17が配置されている。また、本体部11内には、制御部40と指示部41が備えられている。この制御部40は、後述する光偏向素子36と指示部41に接続されており、指示部41に入力された照明状態に合わせて光偏向素子36を制御する。
An
次に、顕微鏡1内に配置される光学系について説明する。 Next, an optical system arranged in the microscope 1 will be described.
図1に示されるように、ランプハウス17内には、光源31と、コリメータレンズ32が収容されている。また、ハロゲンランプ等の光源31の各位置から放射された照明光束は、コリメータレンズ32、リレーレンズ33、視野絞り34、フィールドレンズ35、光偏向素子36、ハーフミラー37、及び対物レンズ14からなる照明光学系に入射する。照明光束は、コリメータレンズ32により平行光になった後、本体部11内に導かれる。本体部11において、照明光束は、リレーレンズ33と、視野絞り34によって、その一部が遮られる。そして、視野絞り34を通過した光源の像からの光束は、フィールドレンズ35に到達し、平行光束となり光偏向素子36に到達する。光偏向素子36によりハーフミラー37に偏向された光束は、対物レンズ14で集光されて、試料Sを照明する。
As shown in FIG. 1, a
光偏向素子36は、対物レンズ14の光軸に対して、光源31とは反対側の領域に配置される。この本体部11内の領域は、一般的に、光学素子が配置されない領域(デッドスペース)であるので、光偏向素子36を配置することで、使用していない領域を有効活用することになる。
The
光偏向素子36は、制御部40からの制御にしたがって選択的に偏向制御が可能な複数の微小な光偏向ミラー(以下、微小ミラーという)を有し、それらの微小ミラーをそれぞれ独立に制御することにより、1方向から入射した光を領域毎に独立して様々な方向に偏向することが可能である。この光偏向素子36としては、例えば、微小なマイクロミラーが2次元に配列されたピクセル構造のユニットであるDMD(Digital Micromirror Device)が用いられる。
The
このDMDなどの光偏向素子36では、図3に示すように、各微小ミラーを保持する保持部に印加する電圧のオン/オフ制御によって、2次元に配列された微小ミラー51の各々の向きを、2方向に角度制御することが可能である。具体的には、i×j(i,j:自然数)の2次元に配列された複数の微小ミラー51i,jのうちの、微小ミラー51m,n(1≦m≦i,1≦n≦j)と、微小ミラー51p,q(1≦p≦i,1≦q≦j)を代表して説明すれば、フィールドレンズ35により導かれる図中右方向からの光は、微小ミラー51m,nと微小ミラー51p,qのそれぞれに入射する。このとき、微小ミラー51p,qはオン状態となっているので、入射してくる光を、図中右上方向のハーフミラー37側に偏向する。一方、微小ミラー51m,nはオフ状態となっているので、入射してくる光を、図中上方向の光減光部材38側に偏向する。すなわち、微小ミラー51i,jのオン/オフ制御を行うことにより、微小ミラー51i,jの各々によって、1方向から入射してくる光を、図中右上方向のハーフミラー37と、図中上方向の光減光部材38との2方向に導くことが可能となる。
In the
ところで、明視野照明又は暗視野照明を行うとき、それらの照明を行う領域は、対物レンズ14の形状に対応したものとなる。そこで、図4を参照して、対物レンズ14の形状について説明する。図4において、上側の図は、対物レンズ14の上面図を示し、そのA−A断面図が下側の図として示されている。
By the way, when performing bright-field illumination or dark-field illumination, a region where the illumination is performed corresponds to the shape of the
図4に示すように、対物レンズ14には、その鏡筒14A内に、固定部材14C1ないし14C3により固定される内筒14Bが設けられる。この内筒14Bの中空部には、光軸に沿ってレンズ14aないし14dが保持され、これにより、所定の倍率を得るための複数のレンズが鏡筒14A内に配置される。明視野照明を行う場合、光源31から出射された照明光の光束のうちの中心部付近の光束により試料Sを、対物レンズ14の光軸近傍の入射角度で照明する必要があるので、対物レンズ14では、その照明光の光束が、内筒14Bの中空部内の明視野照明光路OPbに導かれる。
As shown in FIG. 4, the
すなわち、明視野観察を行う場合、指示部41に明視野観察の指示が入力されると、制御部40は、次のような制御を光偏向素子36に与える。明視野観察では、明視野照明光路OPb内に照明光を入射させる必要があるので、光偏向素子36においては、光源31から出射されて照明光学系に入射し、光偏向素子36に到達した光のうち、対物レンズ14の光軸近傍、つまり、明視野照明に寄与する部分の光が、ハーフミラー37側に偏向されるように、制御部40により全ての微小ミラー51を場所毎にオン/オフ状態を制御する。
That is, when performing bright field observation, when a bright field observation instruction is input to the
具体的には、図5aは、光偏向素子36において2次元に配列された微小ミラー51i,jと、対物レンズ14の照明光路との関係を図示しており、微小ミラー51i,jをオン状態にした領域に対応する対物レンズ14の照明光路に、光源31から出射された照明光が導かれる。すなわち、明視野照明の場合、図4の明視野照明光路OPbを通過する照明光により、対物レンズ14の光軸近傍の入射角度で試料Sを照明するので、光偏向素子36では、2次元に配列した微小ミラー51i,jのうち、対物レンズ14の中心部のレンズ側、つまり、図5bに示すように、対物レンズ14の明視野照明光路OPbに対応する領域(以下、明視野照明領域Abという)内の微小ミラー51i,jをオン状態にし、それ以外の領域に配置された微小ミラー51i,jをオフ状態にする制御が行われる。
Specifically, FIG. 5a, are arranged in a two-dimensional in the
図1に戻り、光偏向素子36において明視野照明領域Ab内の微小ミラー51i,jをオン状態にすることで、ハーフミラー37により反射された光は、対物レンズ14の明視野照明光路OPbを通過して試料Sを照明する。一方、本実施の形態では、対物レンズ14、結像レンズ39、及び接眼レンズ16で結像光学系となっている。照明された試料Sからの反射光が、対物レンズ14及びハーフミラー37を透過して、結像レンズ39により接眼鏡筒15内で結像し、接眼レンズ16に導かれる。これにより、検鏡者は、試料Sの像を明視野観察することができる。
Returning to Figure 1, micro-mirror 51 i of bright field illumination area A b, a j by the ON state in the
なお、このとき、オフ状態の微小ミラー51i,jによって光減光部材38側に偏向された光は、像に寄与しない不要な光となるため、光減光部材38により減光される。この光減光部材38としては、例えば、減光(ND:Neutral Density)フィルタや植毛紙などの光を吸収するものが用いられる。このような光減光部材38を配設することにより、不要な光が迷光となって観察に影響することを防止している。なお、光減光部材38を配置する代わりに、その領域を黒色で塗装することでも同様の効果を得られるが、光減光部材38を配するほうがよりコントラストの良い像を得ることができる。また、迷光に関して言及すれば、光偏向素子36からハーフミラー37に向かう照明光のうち、ハーフミラー37を通過する光に関しても同様の処置を施すのが好ましい。
At this time, the light deflected toward the
このように、明視野観察時においては、光偏向素子36の2次元に配列した微小ミラー51i,jのうち、明視野照明領域Ab内の微小ミラー51i,jをオン状態にすることで、オン状態にされた微小ミラー51i,jにより反射された光が、ハーフミラー37側に偏向され、その偏向された光が、対物レンズ14の中心部の明視野照明光路OPbに導かれ、試料Sを照明することになる。
Thus, at the time of bright field observation, the micromirrors 51 i arranged in a two-dimensional optical deflector element 36, among the j, be micromirrors 51 i of bright field illumination area A b, j to the on state Thus, the light reflected by the micromirrors 51 i, j turned on is deflected to the
次に、暗視野観察時の顕微鏡1について、図2を参照しながら説明する。なお、図2の顕微鏡1では、図1の明視野観察時の顕微鏡1と同一の箇所には同一の符号が付してあり、その部分に関しては適宜説明を省略する。すなわち、図2の暗視野照明での観察を行う顕微鏡1は、図1の顕微鏡1と同様の構成を有しているが、試料Sに照射する照明光を、明視野照明から暗視野照明に切り替えているため、光偏向素子36の2次元に配列された微小ミラー51i,jのオン/オフ状態が異なっている。
Next, the microscope 1 during dark field observation will be described with reference to FIG. In the microscope 1 in FIG. 2, the same parts as those in the microscope 1 at the time of bright field observation in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. That is, the microscope 1 that performs observation with dark field illumination in FIG. 2 has the same configuration as the microscope 1 in FIG. 1, but the illumination light that irradiates the sample S is changed from bright field illumination to dark field illumination. Since they are switched , the on / off states of the micromirrors 51 i, j arranged in two dimensions of the
図2に示すように、暗視野照明を行う場合、光源31から出射された照明光の光束のうちの中心部付近の光束を遮光し、その周辺部の光束のみにより試料Sを照明する必要があるので、対物レンズ14では、図4に示すように、その照明光の光束が、鏡筒14Aと内筒14Bとの間の空間である暗視野照明光路OPdに導かれる。
As shown in FIG. 2, when performing dark field illumination, it is necessary to block the light beam near the central portion of the light beam of the illumination light emitted from the
すなわち、暗視野観察を行う場合、指示部41に暗視野観察の指示が入力されると、制御部40は、次のような制御を光偏向素子36に与える。暗視野観察では、暗視野照明光路OPd内に照明光を入射させる必要があるので、光偏向素子36においては、光源31から出射されて照明光学系に入射し、光偏向素子36に到達した光のうち、対物レンズ14の周辺部、つまり、暗視野照明に寄与する部分の光が、ハーフミラー37側に偏向されるように、制御部40により全ての微小ミラー51を場所毎にオン/オフ状態を制御する。
That is, when performing dark field observation, when an instruction for dark field observation is input to the
具体的には、暗視野照明の場合、図4の暗視野照明光路OPdを通過する照明光により試料Sを照明するので、光偏向素子36では、2次元に配列した微小ミラー51i,jのうち、対物レンズ14の外側、つまり、図5cに示すように、対物レンズ14の暗視野照明光路OPdに対応する領域(以下、暗視野照明領域Adという)内の微小ミラー51i,jをオン状態にし、それ以外の領域に配置された微小ミラー51i,jをオフ状態にする制御が行われる。
Specifically, in the case of dark field illumination, so to illuminate the sample S by the illumination light passing through the dark field illumination optical path OP d in FIG. 4, the
図2に戻り、暗視野照明領域Ad内の微小ミラー51i,jをオン状態にすることによって略ドーナツ状に形成された照明光は、ハーフミラー37で偏向され、対物レンズ14の暗視野照明光路OPdへと導かれ、試料Sを照明する。そして、試料Sにより散乱した光は、対物レンズ14、ハーフミラー37、及び結像レンズ39により接眼鏡筒15内で結像し、接眼レンズ16に導かれる。これにより、検鏡者は、試料Sの像を暗視野観察することができる。
Returning to Figure 2, the micro mirrors 51 i darkfield illumination area A d, illumination light which is formed in a substantially donut shape by the on-state j is deflected by the
一方、暗視野照明に不要となる光、すなわち、対物レンズ14のレンズ中心部に達する光や対物レンズ14の暗視野照明光路OPdに達しない光は、光偏向素子36の微小ミラー51をオフ状態にしておくことで、図1と同様に、図中上方向の光減光部材38に導かれる。
On the other hand, the light becomes unnecessary to dark field illumination, i.e., light that does not reach the darkfield illumination optical path OP d light and the
なお、図4に示すように、対物レンズ14において、レンズ14aないし14dを保持するための内筒14Bは、固定部材14C1ないし14C3により3箇所で固定されているため、図5cに示すように、本来ならば、その3箇所の固定部材に対応する領域の微小ミラー51i,jをオフ状態にするのが望ましいが、その制御が困難である場合にはその3箇所の固定部材に対応する領域の微小ミラー51i,jの状態をオン状態にし、暗視野照明領域Adを完全なドーナツ型にしてもよい。すなわち、内筒14B及び固定部材14C1ないし14C3からなる保持部材に照明光をあててしてしまうと迷光の原因となるので、暗視野照明領域Ad(図5c)では、保持部材に対応する領域の微小ミラー51i,jをオフ状態にすることにより、迷光を未然に防止しているが、明視野照明光路OPbに照明光が入らないようにして、さらに、内筒14Bに対して照明光があたらないようにするだけでも、迷光を抑制することができる。
As shown in FIG. 4, in the
このように、暗視野観察時においては、光偏向素子36の2次元に配列した微小ミラー51i,jのうち、暗視野照明領域Ad内の微小ミラー51i,jをオン状態にすることで、オン状態にされた微小ミラー51i,jにより反射された光が、ハーフミラー37側に偏向され、その偏向された略ドーナツ状に形成された光が、対物レンズ14の暗視野照明光路OPdへと導かれ、試料Sを照明することになる。このとき、明視野照明光路OPbに照明光が入らないようにするだけでなく、内筒14Bや固定部材14C1ないし14C3等の保持部材に対しても照明光があたらないように、微小ミラー51を制御しているので、十分な暗視野照明状態を得ることができる。これにより、例えば、被検物の拡散光が生じた位置とそれ以外の位置とのコントラストが大きくなり、微小な散乱物体を容易に発見することが可能となる。
Thus, at the time of dark field observation, the micromirrors 51 i arranged in a two-dimensional optical deflector element 36, among the j, be micromirrors 51 i darkfield illumination area A d, j to the on state Thus, the light reflected by the micromirrors 51 i, j turned on is deflected toward the
また、上述した例では、照明方式として、落射照明を採用した場合を例に説明したが、本発明は、試料Sの背後から照明光を照射する透過照明にも適用できる。そこで、次に、図6ないし図10を参照して、本発明を適用した透過照明型の顕微鏡について説明する。この顕微鏡について、図6には明視野観察時の構成が示され、図7には暗視野観察時の構成が示されている。 In the above-described example, the case where epi-illumination is adopted as an illumination method has been described as an example. However, the present invention can also be applied to transmitted illumination in which illumination light is irradiated from behind the sample S. Next, a transmission illumination type microscope to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. As for this microscope, FIG. 6 shows a configuration during bright field observation, and FIG. 7 shows a configuration during dark field observation.
図6の顕微鏡101は、図1の顕微鏡1と比べて、その照明方式が落射照明型と透過照明型とで異なっているが、その外観の構成、すなわち、本体部111ないしランプハウス117は、図1の本体部11ないしランプハウス17に対応した構成となっている。また、本体部111内に配置された照明光学系についても、図1の本体部11内の照明光学系と比べて、その配置位置が、試料Sを載置するステージよりも上側の筐体内か、下側の筐体内かで異なっているが、基本的には同一の光学部材が配置されており、図6の光源131ないし光偏向素子136は、図1の光源31ないし光偏向素子36に対応している。また、図6の下側に示すように、光偏向素子136は、図1の光偏向素子36と同様に、2次元に配列された微小ミラー151を有しており、制御部140によって、指示部141に入力された照明状態に応じた制御が行われることで、各微小ミラー151の向きが2方向に制御される。
The
すなわち、光偏向素子136は、明視野照明を行う場合、図6に示すように、光源131から出射されて照明光学系に入射し、光偏向素子136に到達した平行光束のうち、明視野照明に寄与する部分の光を、オン状態の微小ミラー151により、コンデンサレンズ137側に偏向する。例えば、光偏向素子136では、明視野照明の場合には、光偏向素子136に到達した平行光束のうちの中心部付近の光束により試料Sを照明する必要があるので、2次元に配列した微小ミラー151のうち、上述した図5bの明視野照明領域Abと同様に、照明光学系の光軸を中心にした円形の領域(以下、明視野照明領域Ab’という)内の微小ミラー151がオン状態にされ、それ以外の領域に配置された微小ミラー151がオフ状態にされる。
That is, in the case of performing bright field illumination, the
そして、光偏向素子136により偏向された照明光は、コンデンサレンズ137を透過して試料Sを照明し、対物レンズ114を透過した後、接眼鏡筒115内に配置される結像レンズ(不図示)により結像し、接眼レンズ116に導かれる。一方、オフ状態の微小ミラー151により光減光部材138側に偏向された光は、像に寄与しない不要な光となるため、図1の光減光部材38と同様の性質を有する光減光部材138により減光される。
The illumination light deflected by the
また、図7に示すように、暗視野照明を行う場合には、コンデンサレンズ137の周辺のみから照明光を入射させる必要があり、対物レンズ114に直接入射する光は遮断されていなければならないので、光偏向素子136は、光偏向素子136に到達した平行光束のうち、コンデンサレンズ137の周辺部、つまり、暗視野照明に寄与する部分の光を、オン状態の微小ミラー151により、コンデンサレンズ137側に偏向する。例えば、光偏向素子136では、2次元に配列した微小ミラー151のうち、図6の透過照明の明視野照明領域Ab’の周囲に同心円上に形成される略ドーナツ型の領域(以下、暗視野照明領域Ad’という)内の微小ミラー151がオン状態にされ、それ以外の領域に配置された微小ミラー151がオフ状態にされる。
Further, as shown in FIG. 7, when performing dark field illumination, illumination light needs to be incident only from the periphery of the
なお、図6の透過照明の明視野照明領域Ab’は、照明光学系の光軸を中心にして形成された円形の領域であり、図7の透過照明の暗視野照明領域Ad’は、その円形の領域の周囲に同心円上に形成された略ドーナツ型の領域であって、それらの領域の境界は任意である。また、この暗視野照明領域Ad’は、図5cの暗視野照明領域Adとは異なり、内筒14Bや固定部材14C1ないし14C3等の保持部材に対応する領域が除かれていないが、透過照明型の顕微鏡101において、光学部材を保持するための保持部材が設けられ、その保持部材に照明光があたる場合には、図5cの暗視野照明領域Adと同様に、その保持部材に対応する領域の微小ミラー151を、オフ状態にすればよい。
The bright-field illumination area A b ′ of the transmitted illumination in FIG. 6 is a circular area formed around the optical axis of the illumination optical system, and the dark-field illumination area A d ′ of the transmitted illumination in FIG. These are substantially donut-shaped regions formed concentrically around the circular region, and the boundary between these regions is arbitrary. Further, the dark field illumination area A d ′ is different from the dark field illumination area Ad in FIG. 5 c, although areas corresponding to holding members such as the
そして、略ドーナツ状に形成された照明光は、コンデンサレンズ137へと偏向され、コンデンサレンズ137の周辺部から試料Sを照明する。このときの照明であるが、対物レンズ114のNAよりも小さい角度の光は、遮光された状態となっているので、このような照明を行うと、対物レンズ114には直接照明光が入射することなく、試料Sにより散乱した光のみが入射することになる。一方、オフ状態の微小ミラー151により光減光部材138側に偏向された光は、光減光部材138により減光される。
The illumination light formed in a substantially donut shape is deflected to the
なお、図6及び図7の光偏向素子136においては、微小ミラー151がオン状態となったときに、コンデンサレンズ137側に照明光が偏向される構成としているが、図8に示すように、微小ミラー151がオフ状態となったときに、コンデンサレンズ137側に照明光が偏向される構成としてもよい。図8aは明視野照明の構成、図8bは暗視野照明の構成をそれぞれ示しており、コンデンサレンズ137側に入射させない光の偏向方向が異なる以外は、図6及び図7の顕微鏡101と同様の構成を有しており、オン状態の微小ミラー151により偏向された光の先には、図6及び図7と同様の光減光部材138(不図示)が配置されている。このような構成を採用することにより、フィールドレンズ135や光偏向素子136のサイズを小さく構成することが可能となる。
6 and 7, the illumination light is deflected toward the
また、図9及び図10に示すように、照明光学系に、さらに、照明光をコンデンサレンズ137に導くための全反射ミラー139を配置し、その全反射ミラー139に対して、フィールドレンズ135からの平行光束が導けるように光偏向素子136の配置を変更した構成としてもよい。すなわち、フィールドレンズ135からの平行光束は、明視野照明を行う場合、図9に示すように、光偏向素子136の2次元に配列された微小ミラー151のうち、明視野照明領域Ab’内のオン状態の微小ミラー151により全反射ミラー139側に偏向され、暗視野照明を行う場合、図10に示すように、暗視野照明領域Ad’内のオン状態の微小ミラー151により全反射ミラー139側に偏向される。そして、全反射ミラー139によりコンデンサレンズ137に偏向された照明光は、コンデンサレンズ137を透過して試料Sを照明する。また、図9及び図10の光偏向素子136において、オフ状態の微小ミラー151により、全反射ミラー139とは異なる方向に偏向された光の先には、光減光部材138が配置されており、この光減光部材138によって減光される。
Further, as shown in FIGS. 9 and 10, a
このように、図9及び図10の構成を採用することで、直接、光偏向素子136によりコンデンサレンズ137に偏向するのではなく、一度、全反射ミラー139に偏向させ、その後、コンデンサレンズ137へと偏向させることになり、偏向角度が小さくなり、ひいては、光偏向素子136やフィールドレンズ135、その他の光学部材のサイズを小さくすることが可能となる。また、顕微鏡101内のデッドスペースに、光偏向素子136や光減光部材138を配置することができるので、装置自体をコンパクトに構成することが可能となる。
In this way, by adopting the configuration of FIGS. 9 and 10, the light is not deflected directly to the
以上のように、本発明によれば、明視野照明から暗視野照明に切り替えるに際し、光偏向素子36,136の2次元に配列した微小ミラー51,151の偏向制御により、暗視野照明光路以外の領域に照明光が照射されないようにすることができるので、十分な暗視野照明状態を得ることが可能となる。また、本発明によれば、光偏向素子36,136の2次元に配列した微小ミラー51,151の偏向制御により、明視野照明と暗視野照明とを切り替えることができるので、簡便に、異なる種類の観察方法を切り替えることができる。
As described above, according to the present invention, when switching from the bright field illumination to the dark field illumination, the deflection control of the
また、本発明によれば、従来の明視野照明と暗視野照明との切り替え機構に比べ、必要となる絞りやガイドなどの駆動部品などが必要なくなり、部品点数が少ない構成をとれるため、精度や耐久度が増すとともに、製造コストを低く抑えることが可能となる。 In addition, according to the present invention, compared to the conventional switching mechanism between bright field illumination and dark field illumination, driving parts such as a required diaphragm and guide are not necessary, and the number of parts can be reduced. As durability increases, manufacturing costs can be kept low.
さらに、本発明においては、駆動制御を行うのはDMDなどの光偏向素子36,136のみであるため、明視野照明と暗視野照明との切り替え速度を高速にすることができるとともに、発塵を抑制できる。このことは、発塵による汚染の防止に繋がるので、特に半導体検査用の顕微鏡にとっては大きなメリットとなる。
Furthermore, in the present invention, since only the
なお、光偏向素子36,136の一例であるDMDの個々のマイクロミラーの稼働範囲は、10度〜20度程度と狭い範囲となる。このDMDを照明光学系に配置するためには、DMDでの反射を含め1以上の反射面を照明光学系内に設けて照明光軸を偏向しなければならない。ところが、マイクロミラーの稼働範囲は、前述のように狭いので、照明光軸の偏向角度を、例えば90度などの効率的な角度で構成することができず、どうしても、1回反射の場合には略V字形状、2回反射の場合には略Z字形状の照明光軸となり、顕微鏡内に大きなスペースを必要としていた。しかしながら、本発明によれば、顕微鏡内のデッドスペースである結像光軸よりも検鏡者側にDMDを配置することが可能で、かつ、極めて小さなスペースで光学系を配置できるので、装置自体をコンパクトに構成することが可能となる。
The operating range of individual micromirrors of DMD, which is an example of the
また、本実施の形態では、光源31,131と試料Sとが共役な関係となる照明光学系を例示しているが、このような照明光学系に限られず、光源31,131に対して試料Sが共役の関係にない、例えばケーラー照明による照明光学系に用いてもよい。その際には、照明光学系中の光源31,131の像が形成される位置に光偏向素子36,136を設けることで、試料Sへの照明方向を切り替えることができる。
In the present embodiment, the illumination optical system in which the
さらに、本実施の形態では、光を全反射する光偏向素子36,136の代わりに、例えば、ある状態では光を反射させ、ある状態では光を透過させる液晶素子などの、2次元的に光を所望の方向に反射させる分布を変えられる素子を用いることもできる。ただし、光を全反射するタイプのほうが、光の減衰を少なくすることができるので、本実施の形態の光偏向素子36,136のような全反射タイプを用いるのが好適である。
Furthermore, in this embodiment, instead of the
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1,101 顕微鏡, 11,111 本体部, 12,112 ステージ, 13,113 レボルバ, 14,114 対物レンズ, 14A 鏡筒, 14B 内筒, 14C1ないし14C3 固定部材, 15,115 接眼鏡筒, 16,116 接眼レンズ, 17,117 ランプハウス, 31,131 光源, 32,132 コリメータレンズ, 33,133 リレーレンズ, 34,134 視野絞り, 35,135 フィールドレンズ, 36,136 光偏向素子, 37 ハーフミラー, 38,138 光減光部材, 39 結像レンズ, 40,140 制御部, 41,141 指示部, 51,151 微小ミラー, 137 コンデンサレンズ, 139 全反射ミラー, Ab 明視野照明領域, Ad 暗視野照明領域, OPb 明視野照明光路, OPd 暗視野照明光路, S 試料 1,101 microscope, 11, 111 main body, 12, 112 stage, 13, 113 revolver, 14, 114 objective lens, 14A lens barrel, 14B inner tube, 14C 1 to 14C 3 fixing member, 15, 115 eyepiece tube, 16, 116 eyepiece, 17, 117 lamp house, 31, 131 light source, 32, 132 collimator lens, 33, 133 relay lens, 34, 134 field stop, 35, 135 field lens, 36, 136 light deflection element, 37 half Miller, 38, 138 light dimming member, 39 an imaging lens, 40, 140 controller, 41, 141 instructing unit, 51, 151 micromirrors 137 a condenser lens, 139 a total reflection mirror, A b brightfield illumination area, A d dark field illumination area, OP b bright field illumination optical path, OP d dark field illumination Optical path, S sample
Claims (5)
選択的に偏向制御可能な複数の微小ミラーからなり、前記光源の各位置からの光が平行光束となる前記照明光学系の光路中に配置され、その平行光束のうち一部を所定の方向に偏向する光偏向素子と、
前記複数の微小ミラーの偏向制御を行って、平行光束となった光による明視野照明と暗視野照明とを切り替える制御手段と
を備え、
前記制御手段は、明視野照明から暗視野照明に切り替えた場合、平行光束の一部を暗視野照明光路に偏向するとともに、それ以外の平行光束が明視野照明光路に入らないように、前記複数の微小ミラーを偏向制御する
ことを特徴とする顕微鏡。 An illumination optical system that illuminates the sample with different light paths for bright-field illumination and dark-field illumination, with light from each position of a light source for illuminating the sample as parallel light fluxes, and
It consists of a plurality of micromirrors that can selectively control deflection, and is arranged in the optical path of the illumination optical system in which light from each position of the light source becomes a parallel light beam, and a part of the parallel light beam is directed in a predetermined direction An optical deflection element for deflecting;
Control means for performing deflection control of the plurality of micromirrors and switching between bright-field illumination and dark-field illumination by light that has become a parallel light beam,
When the control means switches from bright field illumination to dark field illumination, the control means deflects part of the parallel light flux to the dark field illumination optical path, and prevents the other parallel light flux from entering the bright field illumination optical path. A microscope characterized by controlling deflection of a micromirror.
前記制御手段は、明視野照明から暗視野照明に切り替えた場合、前記鏡筒と前記保持部材との間の暗視野照明光路に平行光束の一部を偏向するとともに、それ以外の平行光束が前記保持部材にあたらないように、前記複数の微小ミラーを偏向制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡。 A condensing optical element for condensing the parallel light beam deflected in the predetermined direction by the light deflection element on the sample when held by a holding member provided in the lens barrel and performing bright field illumination. In addition,
When the control means switches from bright field illumination to dark field illumination, the control means deflects a part of the parallel luminous flux in the dark field illumination optical path between the lens barrel and the holding member, and other parallel luminous fluxes The microscope according to claim 1, wherein deflection control of the plurality of micromirrors is performed so as not to hit the holding member.
ことを特徴とする請求項2に記載の顕微鏡。 The microscope according to claim 2, wherein the light deflection element is disposed in a region opposite to the light source with respect to an optical axis of the condensing optical element.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の顕微鏡。 The microscope according to any one of claims 1 to 3, further comprising a light dimming member for dimming light unnecessary for illumination deflected by the plurality of micromirrors.
ことを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の顕微鏡。 5. The condensing optical element also serves as an objective lens constituting an imaging optical system provided in a microscope, and introduces light from the light source to illuminate the sample incidentally. The microscope according to any one of the above.
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