JP2011112880A - 顕微鏡 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡便に、高精度の調整を行うことができるようにする。
【解決手段】顕微鏡1が観察状態から傾倒状態になると、照明支柱12が傾倒して、ターゲット板22が落射照明光の光軸上に入って、レーザ光源24を有する落射照明装置14から出射された落射照明光が、そのターゲット板22上に投影され、落射照明光のスポットSが、半透明のターゲット板22の投影面を通して観察可能となる。これにより、使用者は、ターゲット板22を上方から覗き込んで、調整機器26の微動ねじ26a,26bの回転操作を行って、光ファイバ25の出力端の位置を微調整して、落射照明光のスポットSを、X,Y方向に移動させて、パターン22aの同心円の中心にくるようにすることで、簡便に、高精度の調整を行うことができる。本発明は、倒立型の顕微鏡に適用することができる。
【選択図】図3

Description

本発明は、顕微鏡に関する。
顕微鏡における照明光の光軸を調整する方法としては、一般的に、芯出し工具を用いる方法が知られている。
また、対物レンズの代わりにレボルバに対して取り付けられ、対物レンズの瞳面上に形成される光源投影像を観察することにより、照明を調整する照明用調整器具がある(特許文献1参照)。
特開2006−323174号公報
しかしながら、従来の技術であると、照明光の光軸の微小な角度のずれを検出することが困難であるため、調整の精度が高いとは言えず、その精度を向上させたいという要求があった。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、照明光の光軸を調整する作業を行うに際し、簡便に、高精度の調整を行うことができるようにするものである。
本発明の第1の顕微鏡は、レーザ光を光源とする照明光学系と、前記照明光学系を収容する本体部に対して傾倒自在に支持される保持部材に保持され、その表面上に前記レーザ光の光軸の調整に用いられるパターンが形成された拡散板とを備え、前記拡散板は、前記照明光学系により導かれる前記レーザ光の光軸を調整する場合、前記保持部材が傾倒することによって、前記レーザ光の光軸上に配置されることを特徴とする。
本発明の第2の顕微鏡は、レーザ光を光源とする照明光学系と、前記照明光学系により導かれる前記レーザ光の光軸に対して挿脱可能であって、その表面上に前記レーザ光の光軸の調整に用いられるパターンが形成された拡散板と、前記拡散板に投影された前記レーザ光の像を撮像する撮像手段とを備え、前記拡散板は、前記照明光学系により導かれる前記レーザ光の光軸を調整する場合、前記レーザ光の光軸上に配置されることを特徴とする。
本発明によれば、簡便に、高精度の調整を行うことができる。
本発明を適用した顕微鏡の一実施の形態の構成(第1の構成)を示す図である。 図1の顕微鏡を傾倒させたときの構成を示す図である。 図2の顕微鏡の上面図である。 本発明を適用した顕微鏡の一実施の形態の構成(第2の構成)を示す図である。 本発明を適用した顕微鏡の一実施の形態の構成(第3の構成)を示す図である。 図5の顕微鏡の左側面図である。
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。
図1は、本発明を適用した顕微鏡の一実施の形態の構成(第1の構成)を示す図である。
図1に示すように、倒立型の顕微鏡1は、本体部11と、この本体部11の背面側に設けられた照明支柱12に支持された透過照明装置13と、背面に設けられた落射照明装置14と、前面側に設けられた接眼レンズ66を固定する双眼鏡筒15と、標本を収容したペトリディッシュ等の容器(不図示)を載置するステージ16とを備える。
ステージ16の下面には、焦準部17が設けられている。焦準部17は、複数の対物レンズ(図1では対物レンズ18のみを図示している)が装着されているレボルバを支持する焦準可動機構を、上下方向に駆動可能に支持している。
また、焦準部17の下方には、2種類のフィルタとダイクロイックミラーとの組み合わせからなるフィルタブロック20を複数備えたフィルタターレット19が設けられている(図1では、フィルタブロック20A及び20Bが図示されている)。
顕微鏡1において透過照明を用いて標本の観察を行う場合、図1に示すように、透過照明装置13の光源31から発せられた透過照明光は、コレクタレンズ32を透過した後、反射鏡33によりコンデンサレンズ34の方向に反射され、容器内の標本に照射される。そして、標本を透過した透過照明光は、対物レンズ18、フィルタブロック20、及び第2対物レンズ61を透過した後、ハーフミラー62により反射され、撮像装置(図3のCCDカメラ23)に導かれる。これにより、撮像装置により透過照明光による標本の像が撮像される。一方、ハーフミラー62を通過した光は、光路変換プリズム63によりプリズム64の方向に反射され、プリズム64及び反射鏡65により、接眼レンズ66の方向に反射される。これにより、使用者は、接眼レンズ66を覗き込んで、透過照明光による標本の像を観察する。
また、顕微鏡1により落射照明を用いて標本の観察を行う場合、落射照明装置14の光源(後述する図3のレーザ光源24)から発せられた落射照明光(レーザ光)は、所定の照明光学系を介して、ミラー43により反射され、フィールドレンズ44及び45を透過した後、フィルタブロック20に到達する。フィルタブロック20では、落射照明光のうちの所定の波長のみが透過されて、対物レンズ18の方向に反射され、対物レンズ18を介して容器内の標本に落射照明光が照射される。そして、落射照明光を照射することにより標本から発せられた蛍光は、対物レンズ18を透過した後、フィルタブロック20により所定の波長のみが抽出され、第2対物レンズ61及びハーフミラー62によって撮像装置(図3のCCDカメラ23)に導かれ、標本から発せられた蛍光の像が撮像される。一方、ハーフミラー62の反射面を透過した光は、光路変換プリズム63によりプリズム64の方向に反射され、プリズム64及び反射鏡65により、接眼レンズ66の方向に反射され、標本から発せられた蛍光の像が観察可能となる。
以上のようにして、顕微鏡1では、透過照明又は落射照明による観察が行われる。
また、顕微鏡1においては、図1に示すように、照明支柱12は、本体部11に対して回転軸21を軸にして傾倒自在に支持されており、照明支柱12に対して矢印A方向の所定の力を与えることで、照明支柱12が本体部11に対して所定の角度で傾倒し、顕微鏡1を図1の状態(以下、観察状態という)から、図2の状態(以下、傾倒状態という)にすることが可能となる。なお、顕微鏡1を傾倒状態にして照明支柱12を傾けると、ステージ16上方に作業空間が確保できるので、例えば、顕微鏡1のメンテナンス時や、容器をステージ16上に載置するに際して傾倒状態にする場合があるため、このような照明支柱12を傾倒自在とする機能は、一般的な倒立型の顕微鏡が備えている機能である。
図1に戻り、照明支柱12に固定された筐体(反射鏡33を収納する筐体)の下面には、ターゲット板22が保持されており、このターゲット板22は、照明支柱12が所定の角度に傾倒した場合、その傾倒に応じて移動することになる。ターゲット板22は、例えば、アクリル板などの半透明な部材により形成される拡散板であって、照射された光を拡散させる。また、ターゲット板22には、反射鏡33により反射されコンデンサレンズ34に導かれる照明光を遮らないように、その光路に対応する位置に開口部が設けられており、顕微鏡1が図1の観察状態である場合には、その観察に何ら影響を及ぼさないことになる。
一方、図2に示すように、顕微鏡1が傾倒状態になると、照明支柱12が傾倒して、コンデンサレンズ34の代わりに、ターゲット板22が落射照明光(対物レンズ18)の光軸L1上(光路)に入って、落射照明装置14から照射される落射照明光が、そのターゲット板22上に投影されることになる。このとき、落射照明光のスポットSが、半透明のターゲット板22の投影面を通して観察可能となるので、使用者は、ターゲット板22を上方から覗き込んで、その透過光を確認することが可能となる。
ここで、図2の矢印Bの方向から顕微鏡1を見た場合の矢視図(上面図)を図示すると、図3のようになる。すなわち、図3に示すように、ターゲット板22には、落射照明光の光軸L1の調整用のパターン22aが形成されており、その円の中心が、対物レンズ18のマウントの中心(対物レンズ18を固定する部材(金物)の中心)と一致するようにあらかじめ調整されている。この調整方法としては、例えば、直線状の金属棒などを用いて、その棒の一方の先端に対物レンズ18のマウントの中心をあてて、他方の端にパターン22aの円の中心がくるように合わせておくことにより、パターン22aの同心円の中心位置が、落射照明光の光軸L1の基準位置(設計上の最適位置)に調整される。
これにより、例えば、図3の光ファイバ25や照明光学系の各種のレンズを交換すると、照明光学系の偏芯などに起因して、落射照明光の光軸L1がずれてしまうことがあるが、本実施の形態では、そのずれを、ターゲット板23上に投影された落射照明光のスポットSと、基準位置となるパターン22aの同心円の中心とのずれとして、確認することが可能となる。そして、パターン22aの同心円の中心に対する落射照明光の光軸L1のずれを所定の許容範囲内に抑えるために、使用者は、照明光学系に配置された光学部材を調整する調整機器(例えば図3の調整機器26)を操作して、落射照明光のスポットSをパターン22aの同心円の中心に近づける調整を行う。
ここで、図3を参照しながら、落射照明装置14から照射される落射照明光の調整方法の詳細について説明する。
図3に示すように、落射照明装置14は、その光源として、レーザ光源24を有しており、レーザ光源24から出射されたレーザ光(落射照明光)は、光を転送するための光ファイバ25の一方の端である入射端に入射した後、他端である出射端まで導かれる。落射照明装置14は、上述したミラー43及びフィールドレンズ44の他に、コレクタレンズ41、投影レンズ42等から構成される照明光学系を鏡筒内に収納している。落射照明装置14において、光ファイバ25の出射端には、コレクタレンズ41が配置されており、コレクタレンズ41により光軸に対し略平行光束となった落射照明光は、投影レンズ42を介してミラー43によって、フィールドレンズ44側に反射され、上記の通り、フィールドレンズ45、フィルタブロック20、及び対物レンズ18を介して、不図示の容器内の標本に照射される。
この落射照明装置14には、光ファイバ25の出力端側に、調整機器26が配設される。調整機器26は、光ファイバ25が通過するための貫通孔を有しており、その貫通孔内の光ファイバ25の一部を挟み込んでいる。調整機器26には、図中のY方向に移動可能な移動部材が設けられており、その移動部材のY方向の移動を調整する微動ねじ26aを回転させると、貫通孔内の光ファイバ25に対して、Y方向の所定の力が加えられ、光ファイバ25の出力端のY方向の位置を調整することが可能となる。同様にして、微動ねじ26bを回転させて、図中のZ方向に移動可能な移動部材のZ方向の移動を調整することにより、光ファイバ25の出力端のZ方向の位置を調整することが可能となる。
すなわち、使用者は、調整機器26に設けられた微動ねじ26a,26bの回転操作を行って、光ファイバ25の出力端のY,Z方向の2軸方向の位置を微調整することにより、落射照明光のスポットS(落射照明光の光軸L1)を、図中のX,Y方向に移動させて、パターン22aの同心円の中心にくるように調整を行うことになる。
以上のように、本実施の形態では、落射照明光の光軸L1を調整する作業を行うに際し、照明支柱12を傾倒させて、基準位置となるパターン22aが形成されたターゲット板22を落射照明光の光軸L1上に入れ、そのターゲット板22上に投影された落射照明光のスポットSを、パターン22aの同心円の中心に近づける調整を行うことにより、照明光の光軸のずれを所定の許容範囲内に抑えることが可能となる。
このとき、図2に示すように、対物レンズ18とターゲット板22に形成されたパターン22aとは、十分な距離(スパン)を有しているので、落射照明光の光軸L1の角度のずれが微小であっても、パターン22aの同心円の中心に対するスポットSのずれとして十分現われるため、高精度な照明光の光軸調整を行うことが可能となる。
また、本実施の形態では、照明光の光軸調整を行うに際し、専用の器具を取り付けることなく、単に、照明支柱12を傾倒させるだけで、簡便に、その調整を行うことができる。
図4は、本発明を適用した顕微鏡の一実施の形態の構成(第2の構成)を示す図である。
図4において、図3と同一の箇所には同一の符号が付してあり、その説明は省略する。すなわち、図4の顕微鏡1は、図3の顕微鏡1に対して、ターゲット板22に形成されたパターン22a上に配設される位置検出センサ101と、その位置検出センサ101を制御する制御部102がさらに設けられている。
位置検出センサ101は、ターゲット板22に投影される落射照明光のスポットSの位置を検出することにより、パターン22aの同心円の中心と、落射照明光の光軸L1とのずれ量を検出し、制御部102に供給する。
制御部102は、位置検出センサ101と、光ファイバ25から出射される落射照明光(レーザ光)の方向を調整する調整機器26と接続されている。制御部102は、位置検出センサ101により検出されたずれ量に応じた制御信号を、調整機器26に供給する。
調整機器26は、図3の調整機器26と同様の機能を有する他に、微動ねじ26a,26bを回転駆動させる機構(不図示)を有しており、この回転駆動機構が、制御部102から供給される制御信号に応じて、微動ねじ26a,26bを回転駆動させることにより、落射照明光のスポットSのX,Y方向の調整が行われる。
すなわち、調整機器26の回転駆動機構には、パターン22aの同心円の中心と、落射照明光の光軸L1とのずれ量に応じた制御信号が供給されるので、そのずれ量に対応する分だけ、微動ねじ26a,26bを回転駆動して落射照明光をX,Y方向に移動させることにより、パターン22aの同心円の中心と、落射照明光の光軸L1とが一致することになる。これにより、使用者の操作を介さずに、落射照明光の光軸L1が補正され、設計上の最適位置に合わせ込まれることになる。
以上のように、位置検出センサ101により検出されたずれ量に応じて、調整機器26がパターン22aの同心円の中心と、落射照明光の光軸L1とを一致させるので、手間をかけずに、正確な照明光の光軸調整を行うことが可能となる。
図5及び図6は、本発明を適用した顕微鏡の一実施の形態の構成(第3の構成)を示す図である。
図5及び図6において、図1と同一の箇所には同一の符号が付してあり、その説明は省略する。すなわち、図5及び図6の顕微鏡1は、図1の顕微鏡1と比べて、照明支柱12の上部に固定された筐体に保持されていたターゲット板22の代わりに、その筐体の下面に拡散板ユニット211が取り付けられている。この拡散板ユニット211には、基準位置となる同心円のパターンが形成された拡散板であるターゲット板213が、光軸L1に対して挿脱が可能となるように配置されており、レーザ光(落射照明光)の光軸L1を調整する場合、その光軸L1上に配置される。
このターゲット板213に投影された落射照明光の像は、プリズム212により撮像装置216の方向に反射され、レンズ214を介して、撮像装置216に設けられた撮像素子216Aの撮像面に結像される。なお、このような、ターゲット板213に投影された落射照明光の像を撮像装置216に導くための撮像光学系は、照明支柱12の上部の筐体に固定される保持部材215によって、照明支柱12に固定されている。
ここで、観察状態においては、光軸L1上に配置されるコンデンサレンズ34であるが、図6に示すように、コンデンサレンズ34を保持する保持部材221が、光軸L1に対して垂直となる矢印Cの方向(図中のY軸方向)にスライドするので、落射照明光の光軸L1に対して挿脱可能となる。従って、落射照明光の光軸L1を調整する場合には、保持部材221がスライドされることで、コンデンサレンズ34が光軸L1上から外される。
これにより、落射照明光の光軸L1を調整する場合において、落射照明光がターゲット板213に投影されると、その像が撮像素子216Aの撮像面に結像され、撮像装置216により撮像される。そして、撮像装置216は、所定のケーブルを介してパーソナルコンピュータ201Aに接続されているので、パーソナルコンピュータ201Aのモニタ201Bには、ターゲット板213上に投影された落射照明光の像に対応する画像が表示されることになる。使用者は、モニタ201Bに表示された画像により、照明光の光軸のずれを確認することができる。つまり、ターゲット板213に形成されたパターンの中心は、上述したターゲット板22と同様に、照明光学系の対物レンズ18を固定する固定部材の中心と一致するように、あらかじめ調整されているため、例えば、使用者は、モニタ201Bを確認しながら、調整機器26を操作して、パターンの中心に対する落射照明光の光軸L1のずれが所定の許容範囲内になるようにする。
なお、顕微鏡1又はパーソナルコンピュータ201Aの備える画像処理部(不図示)が、撮像装置216からの画像データに対して所定の画像処理を施すことにより、ターゲット板213上に形成されたパターンの同心円の中心と、落射照明光の光軸L1とのずれ量を検出して、パターンの同心円の中心と落射照明光の光軸L1とが一致するために必要となる光ファイバ25の移動量をモニタ201Bに表示してもよい。これにより、使用者は、モニタ201Bに表示された移動量を確認しながら、移動量に対応する分だけ、微動ねじ26a,26bを回転駆動して落射照明光をX,Y方向に移動させることができるので、高精度の調整を行うことができる。
また、顕微鏡1の制御部102又はパーソナルコンピュータ201Aの備える制御部(不図示)は、図4で説明した制御部102と同様に、検出したずれ量に応じた制御信号を調整機器26に供給して、落射照明光を図中のX,Y方向に移動させることにより、パターンの同心円の中心と、落射照明光の光軸L1とを一致させるようにしてもよい。
なお、透過照明装置13を用いて、透過照明による観察を行う場合には、プリズム212等の調整光学系を有する拡散板ユニット211を、例えば図中のY軸方向に移動させることにより、拡散板ユニット211が光軸L1(光路)から外れるようにする。これにより、光源31から発せられた透過照明光が、対物レンズ18の方向に反射され、透過照明による観察を行うことが可能となる。
また、上述した撮像光学系が、透過照明光(レーザ光)が外部に漏れないようにするための保護筐体等の保護部材により覆われるようにすることで、透過照明光が外部に漏れることを防止できる。さらに、傾倒可能な照明支柱12が傾倒した場合に、顕微鏡1の制御部102又はパーソナルコンピュータ201Aの制御部(不図示)が、いわゆるインターロックを作動させて、透過照明光(レーザ光)の射出を停止させることで、使用者の目にレーザ光が入ることを防止できる。これらの機能を備えることにより、使用者の安全を確保することができる。
このように、モニタ201Bの画像を確認しながら、照明光の光軸を調整する作業を行うことができるので、簡便に高精度の調整を行うことができるとともに、使用者は安全に作業を行うことができる。
なお、本発明では、図2に示すように、対物レンズ18とターゲット板22に形成されたパターン22aとの距離(スパン)を十分に確保したいため、倒立顕微鏡に用いるのが好適である。また、ターゲット板22上に照明光のスポットSを投影させるためには、その光源として、レーザ光源を用いるのが好適である。
また、本実施の形態では、ターゲット板22は半透明の部材により形成されるとして説明したが、ターゲット板22は不透明の部材であってもよく、その場合には、落射照明光のスポットSを乱反射するように、塗装又はその表面が処理されている部材で構成され、そのスポットSの投影面には同心円パターンが形成される。
さらに、本実施の形態では、落射照明光のスポットSのずれを調整するに際し、調整機器26により光ファイバ25を調整する例について説明したが、例えば、コレクタレンズ41や投影レンズ42などの照明光学系に配置された他の光学部材を調整して、パターン22aの同心円の中心に対する落射照明光のスポットSのずれを所定の許容範囲内に抑えるようにしてもよい。
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。
1 顕微鏡, 11 本体部, 12 照明支柱, 13 透過照明装置, 14 落射照明装置, 18 対物レンズ, 21 回転軸, 22 ターゲット板, 22a パターン, 24 レーザ光源, 25 光ファイバ, 26 調整機器, 26a,26b 微動ねじ, 41 コレクタレンズ, 42 投影レンズ, 101 位置検出センサ, 102 制御部, 201A パーソナルコンピュータ, 201B モニタ, 211 拡散板ユニット, 212 プリズム, 213 ターゲット板, 214 レンズ, 215 保持部材, 216 撮像装置, 216A 撮像素子, 221 保持部材, L1 光軸, S スポット

Claims (9)

  1. レーザ光を光源とする照明光学系と、
    前記照明光学系を収容する本体部に対して傾倒自在に支持される保持部材に保持され、その表面上に前記レーザ光の光軸の調整に用いられるパターンが形成された拡散板と
    を備え、
    前記拡散板は、前記照明光学系により導かれる前記レーザ光の光軸を調整する場合、前記保持部材が傾倒することによって、前記レーザ光の光軸上に配置される
    ことを特徴とする顕微鏡。
  2. 前記拡散板に形成された前記パターンの中心は、前記照明光学系の対物レンズを固定する固定部材の中心と一致するように、あらかじめ調整されており、
    前記パターンの中心に対する前記レーザ光の光軸のずれを所定の許容範囲内に抑えるために、前記照明光学系に配置された光学部材を調整する調整機器をさらに備える
    ことを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡。
  3. 前記パターンの中心に対する前記レーザ光の光軸のずれ量を検出する検出手段と、
    検出された前記ずれ量に基づいて、前記調整機器による前記光学部材の調整を制御して、前記レーザ光の光軸を前記パターンの中心と一致させる制御手段と
    をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の顕微鏡。
  4. 前記顕微鏡は、傾倒可能な倒立顕微鏡である
    ことを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の顕微鏡。
  5. レーザ光を光源とする照明光学系と、
    前記照明光学系により導かれる前記レーザ光の光軸に対して挿脱可能であって、その表面上に前記レーザ光の光軸の調整に用いられるパターンが形成された拡散板と、
    前記拡散板に投影された前記レーザ光の像を撮像する撮像手段と
    を備え、
    前記拡散板は、前記照明光学系により導かれる前記レーザ光の光軸を調整する場合、前記レーザ光の光軸上に配置される
    ことを特徴とする顕微鏡。
  6. 前記拡散板に形成された前記パターンの中心は、前記照明光学系の対物レンズを固定する固定部材の中心と一致するように、あらかじめ調整されており、
    前記パターンの中心に対する前記レーザ光の光軸のずれを所定の許容範囲内に抑えるために、前記照明光学系に配置された光学部材を調整する調整機器をさらに備える
    ことを特徴とする請求項5に記載の顕微鏡。
  7. 前記撮像手段により撮像された画像データに基づいて、前記パターンの中心に対する前記レーザ光の光軸のずれ量を検出する画像処理手段と、
    検出された前記ずれ量に基づいて、前記調整機器による前記光学部材の調整を制御して、前記レーザ光の光軸を前記パターンの中心と一致させる制御手段と
    をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の顕微鏡。
  8. 前記拡散板に投影された前記レーザ光の像を前記撮像手段に導く撮像光学系をさらに備え、
    前記撮像光学系は、前記レーザ光が外部に漏れないようにするための保護部材により覆われている
    ことを特徴とする請求項5から7の何れか一項に記載の顕微鏡。
  9. 前記拡散板は、前記照明光学系を収容する本体部に対して傾倒自在に支持される保持部材に保持されており、
    前記保持部材が傾倒した場合、前記レーザ光の射出を停止させる制御手段をさらに備える
    ことを特徴とする請求項5から8の何れか一項に記載の顕微鏡。
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