JP5581752B2 - Autofocus optical device, microscope - Google Patents

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Description

本発明は、オートフォーカス光学装置と、これを有する顕微鏡に関する。   The present invention relates to an autofocus optical device and a microscope having the same.

従来、ステージに載置された標本の所定位置に対物レンズの焦点を合わせ、かつ合焦状態を維持するためのオートフォーカス(以後、本明細書中では単にAFと記す)光学系とAF検出光学系とからなるAF光学装置を対物レンズと第2対物レンズとの間に配置した顕微鏡が知られている(例えば、特許文献1参照)。しかし、上記顕微鏡では、レボルバと第2対物レンズとの間に配置できる光学装置の数には操作性などを維持するために限度があり、AF光学装置をこの部分に配置すると観察に必要な数の光学装置(例えば、蛍光照明装置、落射照明装置、レーザ照明装置など)を配置することができず多様な観察に対応できなくなると言う問題がある。そしてこの問題を解決するために、AF光学装置を複数の対物レンズを載置するレボルバと一体に備え、このAF光学装置からの信号に基きレボルバを光軸に沿って上下移動することで標本に合焦させ、かつ合焦状態を維持するAF機構を有する顕微鏡が提案されている(特許文献2参照)。   Conventionally, an auto-focus (hereinafter simply referred to as AF) optical system and AF detection optics for focusing an objective lens on a predetermined position of a specimen placed on a stage and maintaining the focused state There is known a microscope in which an AF optical device including a system is arranged between an objective lens and a second objective lens (see, for example, Patent Document 1). However, in the above microscope, there is a limit to the number of optical devices that can be arranged between the revolver and the second objective lens in order to maintain operability and the like, and the number necessary for observation when the AF optical device is arranged in this portion. However, there is a problem that it is impossible to arrange various optical devices (for example, a fluorescent illumination device, an epi-illumination device, a laser illumination device, etc.) and it becomes impossible to deal with various observations. In order to solve this problem, the AF optical device is integrated with a revolver on which a plurality of objective lenses are placed, and the revolver is moved up and down along the optical axis based on a signal from the AF optical device to prepare a sample. A microscope having an AF mechanism that focuses and maintains a focused state has been proposed (see Patent Document 2).

特開平11−344675号公報JP-A-11-344675 特開平10−253895号公報JP-A-10-253895

従来の顕微鏡のように、レボルバにAF光学装置を一体に配置した場合、レボルバがAF光学装置を備えている分重量が増加するため、標本に対する俊敏な合焦動作が難しくなると言う問題がある。   When the AF optical device is arranged integrally with the revolver as in a conventional microscope, the revolver is provided with the AF optical device, so that there is a problem that a quick focusing operation on the specimen becomes difficult.

本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、レボルバと第2対物レンズとの間をAF光学装置が占有することなく、かつ標本に対する俊敏な合焦動作を可能にするAF光学装置と、これを有する顕微鏡を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an AF optical apparatus that allows an agile focusing operation on a specimen without the AF optical apparatus occupying between the revolver and the second objective lens. Another object is to provide a microscope having the same.

上記課題を解決するため、本発明は、
対物レンズを保持するレボルバの内部に設けられ前記対物レンズの光軸に配置されてオートフォーカス光を反射する第1のミラーと、
前記第1のミラーで偏向されるオートフォーカス光を、前記対物レンズを介して標本に照射するオートフォーカス照明光学系と、
前記対物レンズを介して標本からの前記オートフォーカス光を検出するオートフォーカス検出光学系と、
前記オートフォーカス照明光学系と前記オートフォーカス検出光学系との少なくとも一部で共用されるリレー光学系とを有し、
前記オートフォーカス光は、前記第1のミラーと前記リレー光学系とを、前記照明光学系と前記検出光学系とで共用し、
前記オートフォーカス照明光学系と前記オートフォーカス検出光学系は、前記レボルバから分離された顕微鏡鏡基部に配置され、
前記リレー光学系の光軸と前記対物レンズの光軸とは分離され、
前記レボルバで保持される前記対物レンズを前記対物レンズの光軸に沿って駆動させることで、合焦動作を行うことを特徴とするオートフォーカス装置を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
A first mirror that is provided inside a revolver that holds the objective lens and that is disposed on the optical axis of the objective lens and reflects autofocus light;
An autofocus illumination optical system that irradiates the specimen with the autofocus light deflected by the first mirror via the objective lens;
An autofocus detection optical system for detecting the autofocus light from the specimen through the objective lens;
A relay optical system shared by at least a part of the autofocus illumination optical system and the autofocus detection optical system;
The autofocus light is shared by the illumination optical system and the detection optical system, the first mirror and the relay optical system,
The autofocus illumination optical system and the autofocus detection optical system are arranged on a microscope mirror base separated from the revolver,
The optical axis of the relay optical system and the optical axis of the objective lens are separated,
There is provided an autofocus device characterized in that a focusing operation is performed by driving the objective lens held by the revolver along the optical axis of the objective lens .

また、本発明は、前記オートフォーカス光学装置を有することを特徴とする顕微鏡を提供する。   The present invention also provides a microscope having the autofocus optical device.

本発明によれば、レボルバと第2対物レンズとの間をAF光学装置が占有することなく、かつ標本に対する俊敏な合焦動作を可能にするAF光学装置と、これを有する顕微鏡を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an AF optical device that allows an agile focusing operation on a specimen without occupying the space between a revolver and a second objective lens, and a microscope having the same. Can do.

本実施形態に係る顕微鏡の部分断面を含む側面図。The side view containing the partial cross section of the microscope which concerns on this embodiment. 図1のA−A線に沿った断面図とAF光学装置の光路の一部を示す。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1 and a part of an optical path of the AF optical device. 図1のB−B線に沿った断面図とAF光学装置の光路の一部を示す。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 図1のC−C線に沿った断面図でAF照明光学部とAF検出光学部とを示す。The AF illumination optical unit and the AF detection optical unit are shown in a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.

以下、本願の実施形態に係るAF光学装置を有する顕微鏡について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、発明の理解を容易にするためのものに過ぎず、本願発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を施すことを排除することは意図していない。なお、以下の説明では、倒立顕微鏡を代表として説明するが正立顕微鏡でも同様であることは言うまでもない。   A microscope having an AF optical device according to an embodiment of the present application will be described below with reference to the drawings. The following embodiments are only for facilitating the understanding of the invention, and excluding additions and substitutions that can be performed by those skilled in the art without departing from the technical idea of the present invention. It is not intended. In the following description, an inverted microscope will be described as a representative, but it goes without saying that the same applies to an upright microscope.

図1〜図3において、本実施形態に係る倒立顕微鏡1は、顕微鏡の鏡基部(以後、ベース部と記す)10と、ステージユニット20と、透過照明支柱30と、観察ユニット40と、落射蛍光ユニット50と、レーザ蛍光ユニット60と、カメラ70とを備える。   1 to 3, an inverted microscope 1 according to this embodiment includes a microscope base (hereinafter referred to as a base) 10, a stage unit 20, a transmission illumination column 30, an observation unit 40, and epi-fluorescence. A unit 50, a laser fluorescence unit 60, and a camera 70 are provided.

ベース部10は、第2対物レンズ11と、第2対物レンズ11からの光を観察ユニット40に導くミラー12とミラー13と、後述するAF光学装置80とレボルバ23の上下移動で使用するモータ14等を備える。   The base unit 10 includes a second objective lens 11, a mirror 12 and a mirror 13 that guide light from the second objective lens 11 to the observation unit 40, an AF optical device 80 (to be described later), and a motor 14 that is used for vertical movement of the revolver 23. Etc.

また、ミラー12は光軸に直交する方向(図1の紙面垂直方向)にスライド可能である。ここでの光軸は、後述する対物レンズ22と第2対物レンズ11とを結ぶ光軸のことを言う。また、本明細書中では、この光軸を対物レンズ22の光軸とも記すことがある。ミラー12を光軸から退避することで、第2対物レンズ22からの光はカメラ70に集光されて不図示の表示装置で標本像等を観察することができる。   Further, the mirror 12 is slidable in a direction perpendicular to the optical axis (a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1). The optical axis here means an optical axis connecting an objective lens 22 and a second objective lens 11 described later. In the present specification, this optical axis may also be referred to as the optical axis of the objective lens 22. By retracting the mirror 12 from the optical axis, the light from the second objective lens 22 is collected by the camera 70 and a sample image or the like can be observed with a display device (not shown).

また、ミラー12の第2対物レンズ11側にハーフミラー15を設けた光学部材を挿入することで、第2対物レンズ11からの光の一部をカメラポート16(図2参照)に射出することができる。なお、このカメラポート16には、カメラのほかに光検出器(例えば、PMT等)を装着することができる。また、カメラ70が装着されているポートにも光検出器を装着することができる。   Further, by inserting an optical member provided with a half mirror 15 on the second objective lens 11 side of the mirror 12, a part of the light from the second objective lens 11 is emitted to the camera port 16 (see FIG. 2). Can do. In addition to the camera, the camera port 16 can be equipped with a photodetector (for example, a PMT). In addition, a photodetector can be attached to a port where the camera 70 is attached.

ステージユニット20は、標本2を載置するステージ21と、複数の対物レンズ22を保持するレボルバ23と、レボルバ23を保持して対物レンズ22の光軸に沿って上下移動するレボルバ支柱24とを備える。また標本2が載置されるステージ21には、標本2を載置してステージ21上を任意の方向へ動かすスライディングステージ25を備える。   The stage unit 20 includes a stage 21 on which the specimen 2 is placed, a revolver 23 that holds a plurality of objective lenses 22, and a revolver column 24 that holds the revolver 23 and moves up and down along the optical axis of the objective lens 22. Prepare. The stage 21 on which the specimen 2 is placed includes a sliding stage 25 on which the specimen 2 is placed and moved on the stage 21 in an arbitrary direction.

なお、本倒立顕微鏡1で使用される対物レンズ22は、無限遠補正光学対物レンズである。これにより対物レンズ22で集光された標本2からの光は、平行光として対物レンズ22から第2対物レンズ11に向け射出する。この結果本倒立顕微鏡では、対物レンズ22と第2対物レンズ11との間に複数の光学装置(落射蛍光照明装置50、レーザ蛍光照明装置60)を配置することができる。   The objective lens 22 used in the inverted microscope 1 is an infinity corrected optical objective lens. Thereby, the light from the specimen 2 collected by the objective lens 22 is emitted from the objective lens 22 toward the second objective lens 11 as parallel light. As a result, in the inverted microscope, a plurality of optical devices (the epi-fluorescence illumination device 50 and the laser fluorescence illumination device 60) can be disposed between the objective lens 22 and the second objective lens 11.

レボルバ支柱24は、ベース部10に配置された不図示の焦準ダイヤルを回転することで、モータ14の軸に設けられた不図示のピニオンギアがレボルバ支柱24の下部に設けられたラックギアに歯合してレボルバ支柱24を対物レンズ22の光軸に沿って上下移動する。これにより、標本2の観察位置に対物レンズ22の焦点を合わせることができる。また、レボルバ支柱24は、観察者による不図示の顕微鏡コントローラからの指示あるいは焦準ダイヤルの回転によりモータ14が回転し、上記ラックアンドピニオンギアを介してレボルバ支柱24を対物レンズ22の光軸に沿って上下移動する。   The revolver column 24 rotates a focusing dial (not shown) arranged on the base 10, so that a pinion gear (not shown) provided on the shaft of the motor 14 is engaged with a rack gear provided on the lower portion of the revolver column 24. Accordingly, the revolver support 24 is moved up and down along the optical axis of the objective lens 22. Thereby, the objective lens 22 can be focused on the observation position of the sample 2. Further, the revolver support 24 is rotated by the motor 14 in response to an instruction from a microscope controller (not shown) or rotation of a focusing dial by an observer, and the revolver support 24 is set to the optical axis of the objective lens 22 via the rack and pinion gear. Move up and down along.

透過照明支柱30は、ステージユニット20に設けられた垂直部31と、この垂直部31の上端から観察ユニット40方向に水平に延在する水平部32とを備える。   The transmitted illumination support column 30 includes a vertical portion 31 provided on the stage unit 20 and a horizontal portion 32 extending horizontally from the upper end of the vertical portion 31 toward the observation unit 40.

垂直部31の上端背面部には、例えばハロゲンランプ等の透過光源33とレンズ34等が収納されたランプハウス35を備える。ランプハウス35からの照明光は水平部32内を伝達され、水平部32の観察ユニット40側先端近傍に配置されたミラー36で、対物レンズ22方向に反射される。ミラー36で反射された照明光はレンズ37を透過し、垂直部31と水平部32とに取り付け部38を介して配置されたコンデンサレンズ39で標本2に集光される。取り付け部38には、コンデンサレンズ39を対物レンズ22の光軸に沿って上下移動するツマミ38aが設けられている(図2、3参照)。   A lamp house 35 in which a transmissive light source 33 such as a halogen lamp, a lens 34, and the like are housed is provided on the upper rear surface of the vertical portion 31. Illumination light from the lamp house 35 is transmitted through the horizontal portion 32 and is reflected in the direction of the objective lens 22 by the mirror 36 disposed near the tip of the horizontal portion 32 on the observation unit 40 side. The illumination light reflected by the mirror 36 passes through the lens 37 and is condensed on the sample 2 by the condenser lens 39 disposed on the vertical portion 31 and the horizontal portion 32 via the attachment portion 38. The mounting portion 38 is provided with a knob 38a that moves the condenser lens 39 up and down along the optical axis of the objective lens 22 (see FIGS. 2 and 3).

観察ユニット40は、双眼部41を有し、ベース部10のミラー13で反射された光束を双眼部41にリレーするミラー42と、接眼レンズ43を備える。   The observation unit 40 includes a binocular unit 41, and includes a mirror 42 that relays the light beam reflected by the mirror 13 of the base unit 10 to the binocular unit 41, and an eyepiece 43.

標本2からの光は対物レンズ22で集光され、第2対物レンズ11、ミラー12、13、42を介して接眼レンズ43に伝達され、観察者に標本像が観察される。   The light from the sample 2 is collected by the objective lens 22 and transmitted to the eyepiece 43 through the second objective lens 11 and the mirrors 12, 13, and 42, and the sample image is observed by the observer.

本倒立顕微鏡1では、レボルバ23と第2対物レンズ11との間の光路中に配設された落射蛍光ユニット50は、ランプハウス51と照明光投光装置52と複数のフィルタキューブ53、54を搭載したフィルタターレット55を備える。ランプハウス51には、可視光から紫外光までの波長の光を射出できる水銀ランプやキセノンランプ等が収納される。フィルタキューブ53、54には、落射蛍光観察するための波長選択フィルタ53a、54a、ダイクロイックミラー53b、54b、エミッションフィルタ53c、54c等が収納されている。なお、落射蛍光ユニット50を用いた落射蛍光観察は公知であり詳細な説明は省略する。   In the inverted microscope 1, the epifluorescence unit 50 disposed in the optical path between the revolver 23 and the second objective lens 11 includes a lamp house 51, an illumination light projector 52, and a plurality of filter cubes 53 and 54. A filter turret 55 is provided. The lamp house 51 stores a mercury lamp, a xenon lamp, or the like that can emit light having a wavelength from visible light to ultraviolet light. The filter cubes 53 and 54 house wavelength selection filters 53a and 54a for observing incident fluorescence, dichroic mirrors 53b and 54b, emission filters 53c and 54c, and the like. Note that epifluorescence observation using the epifluorescence unit 50 is well-known and will not be described in detail.

本倒立顕微鏡1では、レボルバ23と第2対物レンズ11との間の光路中に配設されたレーザ蛍光ユニット60は、励起光であるレーザ光を不図示のレーザ光源装置から導入する光ファイバ61とレーザ照明光投光装置62と複数のフィルタキューブ63、64を搭載したフィルタターレット65を備える。フィルタキューブ63、64には、レーザ蛍光観察するための波長選択フィルタ63a、64a、ダイクロイックミラー63b、64b、エミッションフィルタ63c、64c等が収納されている。なお、レーザ蛍光ユニット60を用いたレーザ蛍光観察は公知であり詳細な説明は省略する。   In the inverted microscope 1, the laser fluorescent unit 60 disposed in the optical path between the revolver 23 and the second objective lens 11 is an optical fiber 61 that introduces laser light as excitation light from a laser light source device (not shown). And a laser illuminating light projector 62 and a filter turret 65 on which a plurality of filter cubes 63 and 64 are mounted. The filter cubes 63 and 64 house wavelength selection filters 63a and 64a for observing laser fluorescence, dichroic mirrors 63b and 64b, emission filters 63c and 64c, and the like. Note that laser fluorescence observation using the laser fluorescence unit 60 is known and will not be described in detail.

なお、第2対物レンズ11とレボルバ23との間には、上記落射蛍光ユニット50、レーザ蛍光ユニット60に限らず、第2対物レンズ11とレボルバ23との間に配置するように設計された既存のAF光学ユニット(例えば、落射照明ユニット等)を配置することができる。   The existing objective designed between the second objective lens 11 and the revolver 23 is not limited to the epi-fluorescence unit 50 and the laser fluorescence unit 60, and is designed to be disposed between the second objective lens 11 and the revolver 23. AF optical units (for example, an epi-illumination unit) can be arranged.

次に、本実施形態に係るAF光学装置80について図1〜図4を参照しつつ説明する。   Next, the AF optical device 80 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

本倒立顕微鏡1に搭載されるAF光学装置80は、図1〜図4に示すように、ベース部10の低部の背面部近傍にレボルバ23とは分離して配置された、AF照明光学部81とAF検出光学部82と、倒立顕微鏡1のベース部10、ステージユニット20およびリボルバ23の内部に配置されたリレー光学部83と、リボルバ23の内部で対物レンズ22の光軸に配置されたダイクロイックミラー84とから構成されている。なお、AF光学装置80の一部であるAF照明光学部81とAF検出部82は、上記位置に限らずレボルバ23と分離され、リレー光学部83で後述するAF光をリレーできる場所であれば倒立顕微鏡1のいずれの場所に配置しても良い。例えば、配置場所は、リボルバ23の近傍でステージユニット20の側面等であっても良い。   As shown in FIGS. 1 to 4, the AF optical device 80 mounted on the inverted microscope 1 is an AF illumination optical unit disposed separately from the revolver 23 in the vicinity of the lower back surface of the base unit 10. 81, an AF detection optical unit 82, a relay optical unit 83 disposed inside the base unit 10, the stage unit 20 and the revolver 23 of the inverted microscope 1, and an optical axis of the objective lens 22 disposed inside the revolver 23. And a dichroic mirror 84. Note that the AF illumination optical unit 81 and the AF detection unit 82 which are a part of the AF optical device 80 are not limited to the above positions and are separated from the revolver 23 and can be a place where the relay optical unit 83 can relay AF light described later. You may arrange | position in any place of the inverted microscope 1. FIG. For example, the arrangement location may be the side surface of the stage unit 20 in the vicinity of the revolver 23.

図4に示すように、AF照明光学部81は近赤外光(以後、AF光と記す)を射出する(例えば赤外LED等)光源81aと、集光レンズ81bと、光束の1/2を遮蔽する半円絞り81cと、凸レンズ81dと、オフセットレンズである凹レンズ81eと、ハーフミラー81fと、ミラー83aを備える。   As shown in FIG. 4, the AF illumination optical unit 81 emits near-infrared light (hereinafter referred to as AF light) (for example, an infrared LED), a light source 81a, a condensing lens 81b, and a half of the luminous flux. A semicircular stop 81c, a convex lens 81d, a concave lens 81e that is an offset lens, a half mirror 81f, and a mirror 83a.

また、図4に示すように、AF検出光学部82は、ラインセンサー等の光検出器82aと、凸レンズ82bと、ハーフミラー81f、ミラー83aを備える。   As shown in FIG. 4, the AF detection optical unit 82 includes a photodetector 82a such as a line sensor, a convex lens 82b, a half mirror 81f, and a mirror 83a.

ここでハーフミラー81fは、AF照明光学部81とAF検出光学系82とで共用される。また、ミラー83aは、AF照明光学部81、AF検出光学系82と、リレー光学部83とで共用される。なお、AF照明光学部81およびAF検出光学系82は、設計において上記光学部材以外の光学部材を適宜追加しても良い。   Here, the half mirror 81 f is shared by the AF illumination optical unit 81 and the AF detection optical system 82. The mirror 83a is shared by the AF illumination optical unit 81, the AF detection optical system 82, and the relay optical unit 83. Note that the AF illumination optical unit 81 and the AF detection optical system 82 may be appropriately added with optical members other than the above optical members in the design.

図1〜図3に示すように、レボルバ23の内部で対物レンズ22の光軸に配置されたダイクロイックミラー84とミラー83aとの間には、リレー光学部83を構成する他の複数のミラー83b、83cを備える。なお、リレー光学部83を構成する複数のミラー83a、83b、83cの数は上述の3個に限定されないことは言うまでもない。   As shown in FIGS. 1 to 3, between the dichroic mirror 84 and the mirror 83 a arranged on the optical axis of the objective lens 22 inside the revolver 23, a plurality of other mirrors 83 b constituting the relay optical unit 83. , 83c. Needless to say, the number of the plurality of mirrors 83a, 83b, 83c constituting the relay optical unit 83 is not limited to the above-described three.

図4に示すように、光源81aからのAF光は、集光レンズ81bで半円絞り81cに集光され、1/2のAF光が半円絞り81cから射出される。半円絞り81cから射出したAF光は、凸レンズ81dと凹レンズ81eとで平行光にされてハーフミラー81fを透過し、AF照明光学部81の光軸に対して約45度傾けて配置したミラー83aに入射する。   As shown in FIG. 4, the AF light from the light source 81a is condensed on the semicircular diaphragm 81c by the condenser lens 81b, and ½ AF light is emitted from the semicircular diaphragm 81c. The AF light emitted from the semicircular diaphragm 81c is converted into parallel light by the convex lens 81d and the concave lens 81e, passes through the half mirror 81f, and is tilted by about 45 degrees with respect to the optical axis of the AF illumination optical unit 81. Is incident on.

図1〜図3に示すように、ミラー83aで反射されたAF光は、対物レンズ22の光軸に沿い、かつ平行な光軸(AF光光軸)に沿って伝達され、このAF光光軸に約45度傾けて配置されたミラー83bに入射し、対物レンズ22の光軸に交わる面上に配置されるミラー83cに入射する。ミラー83bおよびミラー83c間の光軸は、対物レンズ22の光軸とは分離した関係にある。なお、対物レンズ22の光軸に交わる面は、対物レンズ22の光軸に直交していることが好ましい。   As shown in FIGS. 1 to 3, the AF light reflected by the mirror 83a is transmitted along the optical axis of the objective lens 22 and along the parallel optical axis (AF optical axis). The light is incident on a mirror 83b disposed at an angle of about 45 degrees with respect to the axis, and is incident on a mirror 83c disposed on a surface intersecting the optical axis of the objective lens 22. The optical axis between the mirror 83b and the mirror 83c is separated from the optical axis of the objective lens 22. Note that the surface intersecting the optical axis of the objective lens 22 is preferably orthogonal to the optical axis of the objective lens 22.

両光軸を分離した関係となるように構成することで、AF光光軸を照明光投光部52の光軸およびレーザ照明光投光部62の光軸と分離した関係に構成することができる。この結果、AF光光軸と照明光投光部52の光軸およびレーザ照明光投光部62の光軸との干渉を避けることができる。   By configuring so that both optical axes are separated, it is possible to configure the AF optical axis to be separated from the optical axis of the illumination light projector 52 and the optical axis of the laser illumination light projector 62. it can. As a result, interference between the AF optical axis, the optical axis of the illumination light projector 52, and the optical axis of the laser illumination light projector 62 can be avoided.

そしてミラー83cで反射されたAF光は、対物レンズ22の光軸に配置されたダイクロイックミラー84方向に向かいダイクロイックミラー84で反射されて対物レンズ22を介して標本2に集光される。   The AF light reflected by the mirror 83 c is reflected by the dichroic mirror 84 toward the dichroic mirror 84 disposed on the optical axis of the objective lens 22, and is condensed on the sample 2 via the objective lens 22.

なお、本AF光学装置80では、対物レンズ22におけるAF光の集光位置は、標本2である細胞と細胞を載置するカバーガラスとの界面に行われる。ここで、標本は細胞等を想定している。また、リレー光学部83のミラー83aと83bとの間に偶数個のミラーを配置してAF光を偏向することも可能である。この際、対物レンズ22の光軸に沿い、かつ平行なAF光光軸を少なくとも1つ有することが望ましい。AF光が対物レンズ22の光軸に沿い、かつ平行な光軸を有することで、レボルバ23(対物レンズ22)が合焦動作に伴い上下移動してもAF光を標本2に照射し続けることができる。   In the AF optical device 80, the focusing position of the AF light in the objective lens 22 is set at the interface between the cell as the sample 2 and the cover glass on which the cell is placed. Here, the specimen is assumed to be a cell or the like. It is also possible to deflect the AF light by arranging an even number of mirrors between the mirrors 83a and 83b of the relay optical unit 83. At this time, it is desirable to have at least one AF optical axis along and parallel to the optical axis of the objective lens 22. Since the AF light is along the optical axis of the objective lens 22 and has a parallel optical axis, the specimen 2 is continuously irradiated with the AF light even when the revolver 23 (objective lens 22) moves up and down during the focusing operation. Can do.

一方、細胞とカバーガラスとの界面で反射されたAF光は、前述の対物レンズ22への入射時のAF光とは異なる1/2領域に入射してダイクロイックミラー84に入射および反射し、ミラー83c、83b、83aとリレーされてハーフミラー81fに入射する。ハーフミラー81fに入射する戻りのAF光は、射出時の1/2のAF光とは異なる領域に入射する。ハーフミラー81fを反射したAF光は、凸レンズ82bでラインセンサー82aに結像される。   On the other hand, the AF light reflected at the interface between the cell and the cover glass is incident on a ½ region different from the AF light at the time of entering the objective lens 22 and is incident on and reflected by the dichroic mirror 84. 83c, 83b, and 83a are relayed and enter the half mirror 81f. The returning AF light incident on the half mirror 81f is incident on a region different from the half AF light at the time of emission. The AF light reflected from the half mirror 81f is imaged on the line sensor 82a by the convex lens 82b.

このように、AF光学装置80は、光源81aから対物レンズ22までの光学部材によりAF照明光学系を構成し、対物レンズ22からラインセンサー82aまでの光学部材によりAF検出光学系を構成している。なお、ハーフミラー81fから対物レンズ22までの光学部材は、AF照明光学系とAF検出光学系とで共用される。   As described above, the AF optical device 80 constitutes an AF illumination optical system by optical members from the light source 81a to the objective lens 22, and constitutes an AF detection optical system by optical members from the objective lens 22 to the line sensor 82a. . The optical members from the half mirror 81f to the objective lens 22 are shared by the AF illumination optical system and the AF detection optical system.

そして、細胞とカバーガラスとの界面にAF光に対する対物レンズ22の焦点位置があるとき、ラインセンサー82aにおけるAF光の集光位置は中央部にあって不図示の制御部で合焦していると判断される。   When the focus position of the objective lens 22 with respect to the AF light is at the interface between the cell and the cover glass, the focusing position of the AF light in the line sensor 82a is in the center and is focused by a control unit (not shown). It is judged.

一方、AF光の焦点位置が細胞とカバーガラスとの界面からずれたとき、ラインセンサー82aにおけるAF光の集光位置が中央部からずれる。制御部はラインセンサー82aにおけるAF光の集光位置のずれ量とずれ方向とに基き集光位置を中央部に戻すようにモータ14を介してレボルバ23を対物レンズ22の光軸に沿って上下移動する。また制御部は上記制御を連続して行うことで合焦位置を維持する。なお、このとき、制御部はモータ14を駆動して合焦位置のずれに応じて瞬時にレボルバ23を上下移動するため、レボルバ23の重量が軽いことが望まれ、本AF光学装置80は、AF光学装置80の一部であるAF照明光学部81とAF検出光学部82とをレボルバ23から分離して配置することで、この要求を満足させている。   On the other hand, when the focal position of the AF light deviates from the interface between the cell and the cover glass, the focusing position of the AF light in the line sensor 82a is shifted from the central portion. The control unit moves the revolver 23 up and down along the optical axis of the objective lens 22 via the motor 14 so as to return the condensing position to the central portion based on the shift amount and the shift direction of the AF light condensing position in the line sensor 82a. Moving. Moreover, a control part maintains a focus position by performing the said control continuously. At this time, the controller drives the motor 14 to move the revolver 23 up and down instantaneously in accordance with the shift of the in-focus position, so that the weight of the revolver 23 is desired to be light. The AF illumination optical unit 81 and the AF detection optical unit 82, which are part of the AF optical device 80, are arranged separately from the revolver 23 to satisfy this requirement.

また、本AF光学装置80は、オフセットレンズである凹レンズ81eのオフセット量をゼロとすれば、対物レンズ22における、AF光の焦点位置と、対物レンズ22と第2対物レンズ11からなる結像光学系の焦点位置とが一致する。   Further, in the AF optical device 80, when the offset amount of the concave lens 81e that is an offset lens is set to zero, the focus position of the AF light in the objective lens 22, and the imaging optics composed of the objective lens 22 and the second objective lens 11 are used. The focal position of the system matches.

また、本AF光学装置80は、オフセットレンズである凹レンズ81eをAF照明光学部81の光軸に沿って移動することでAF光の合焦位置にオフセットを与える。制御部は凹レンズ81eのオフセット量を検出して、モータ14を介してこのオフセット量に応じた移動量をレボルバ23に与えることで、合焦位置を所定のオフセット量だけずらした位置に合焦させ、その後この位置で合焦状態を維持する。この時、AF光の焦点位置は細胞とカバーガラスとの界面にあり、上述の結像光学系の焦点位置はオフセット量だけずれた細胞(標本2)の内部に位置付けられる。   Further, the AF optical apparatus 80 gives an offset to the focus position of the AF light by moving the concave lens 81 e that is an offset lens along the optical axis of the AF illumination optical unit 81. The control unit detects the offset amount of the concave lens 81e, and gives the revolver 23 a movement amount corresponding to the offset amount via the motor 14, thereby focusing on the position shifted by a predetermined offset amount. Thereafter, the in-focus state is maintained at this position. At this time, the focal position of the AF light is at the interface between the cell and the cover glass, and the focal position of the imaging optical system described above is positioned inside the cell (specimen 2) shifted by the offset amount.

このように、本AF光学装置80を用いたAF機構は、オフセットレンズである凹レンズ81eを光軸に沿って移動させることで、細胞内の任意の位置に結像光学系の焦点を位置付けることができる機能を有している。なお、本AF光学装置80を用いたAF制御方法は公知であり(例えば、特開2004−70276号公報参照)、詳細な説明は省略する。   As described above, the AF mechanism using the AF optical device 80 moves the concave lens 81e, which is an offset lens, along the optical axis, thereby positioning the focal point of the imaging optical system at an arbitrary position in the cell. It has a function that can. Note that an AF control method using the AF optical device 80 is known (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-70276), and detailed description thereof is omitted.

以上述べたように、本AF光学装置80を有する倒立顕微鏡1は、AF光が対物レンズ22の光軸に沿い、かつ平行な光軸を含むリレー光学系83を有することにより、AF照明光学部81およびAF検出光学部82をレボルバ23とは異なる場所に分離して配置することができる。この結果、本倒立顕微鏡1は、レボルバ23の重量が軽くなり小さな慣性力で合焦動作および合焦維持動作を行うことができる。また、本倒立顕微鏡1は、レボルバ23の重量が軽いので、俊敏な合焦動作を実現できる。   As described above, the inverted microscope 1 having the AF optical device 80 includes the relay optical system 83 in which the AF light is along the optical axis of the objective lens 22 and includes a parallel optical axis. 81 and the AF detection optical unit 82 can be separately arranged at a different location from the revolver 23. As a result, the inverted microscope 1 can reduce the weight of the revolver 23 and perform a focusing operation and a focusing maintaining operation with a small inertia force. Further, the inverted microscope 1 can realize an agile focusing operation because the revolver 23 is light in weight.

また、本AF光学装置80を有する倒立顕微鏡1は、AF光学装置80をレボルバ23を介して構成することで、AF光学装置80がレボルバ23と第2対物レンズ11との間を占有しないので、その他の複数の光学装置(例えば、各種の照明ユニット等)を使用することができ、多様な顕微鏡観察を行うことができる。   Further, in the inverted microscope 1 having the AF optical device 80, the AF optical device 80 does not occupy the space between the revolver 23 and the second objective lens 11 by configuring the AF optical device 80 via the revolver 23. A plurality of other optical devices (for example, various illumination units) can be used, and various microscope observations can be performed.

1 倒立顕微鏡
2 標本
10 顕微鏡鏡基部(ベース部)
11 第2対物レンズ
12、13、14 ミラー
15 ハーフミラー
20 ステージユニット
21 ステージ
22 対物レンズ
23 レボルバ
24 レボルバ支柱
25 スライディングステージ
30 透過照明支柱
31 垂直部
32 水平部
35 ランプハウス
39 コンデンサレンズ
40 観察ユニット
50 落射蛍光ユニット
51 ランプハウス
52 照明光投光装置
55 フィルタターレット
60 レーザ蛍光ユニット
61 光ファイバ
62 レーザ光投光装置
65 フィルタターレット
70 カメラ
80 AF光学装置
81 AF照明光学部
82 AF検出光学部
83 リレー光学部
83a、83b、83c ミラー
84 ダイクロイックミラー
1 Inverted microscope 2 Specimen 10 Microscope base (base)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 2nd objective lens 12, 13, 14 Mirror 15 Half mirror 20 Stage unit 21 Stage 22 Objective lens 23 Revolver 24 Revolver support | pillar 25 Sliding stage 30 Transmitting illumination support | pillar 31 Vertical part 32 Horizontal part 35 Lamphouse 39 Condenser lens 40 Observation unit 50 Epi-fluorescence unit 51 Lamp house 52 Illumination light projector 55 Filter turret 60 Laser fluorescence unit 61 Optical fiber 62 Laser light projector 65 Filter turret 70 Camera 80 AF optical device 81 AF illumination optical unit 82 AF detection optical unit 83 Relay optical 83a, 83b, 83c Mirror 84 Dichroic mirror

Claims (12)

対物レンズを保持するレボルバの内部に設けられ前記対物レンズの光軸に配置されてオートフォーカス光を反射する第1のミラーと、
前記第1のミラーで偏向されるオートフォーカス光を、前記対物レンズを介して標本に照射するオートフォーカス照明光学系と、
前記対物レンズを介して標本からの前記オートフォーカス光を検出するオートフォーカス検出光学系と、
前記オートフォーカス照明光学系と前記オートフォーカス検出光学系との少なくとも一部で共用されるリレー光学系とを有し、
前記オートフォーカス光は、前記第1のミラーと前記リレー光学系とを、前記照明光学系と前記検出光学系とで共用し、
前記オートフォーカス照明光学系と前記オートフォーカス検出光学系は、前記レボルバから分離された顕微鏡鏡基部に配置され、
前記リレー光学系の光軸と前記対物レンズの光軸とは分離され、
前記レボルバで保持される前記対物レンズを前記対物レンズの光軸に沿って駆動させることで、合焦動作を行うことを特徴とするオートフォーカス装置。
A first mirror that is provided inside a revolver that holds the objective lens and that is disposed on the optical axis of the objective lens and reflects autofocus light;
An autofocus illumination optical system that irradiates the specimen with the autofocus light deflected by the first mirror via the objective lens;
An autofocus detection optical system for detecting the autofocus light from the specimen through the objective lens;
A relay optical system shared by at least a part of the autofocus illumination optical system and the autofocus detection optical system;
The autofocus light is shared by the illumination optical system and the detection optical system, the first mirror and the relay optical system,
The autofocus illumination optical system and the autofocus detection optical system are arranged on a microscope mirror base separated from the revolver,
The optical axis of the relay optical system and the optical axis of the objective lens are separated,
An autofocus device, wherein a focusing operation is performed by driving the objective lens held by the revolver along the optical axis of the objective lens.
前記標本と前記対物レンズとの間に、前記標本が載置されるステージが配置され、前記オートフォーカス照明光学系と前記オートフォーカス検出光学系は前記対物レンズに近い側に配置されることを特徴とする請求項1に記載のオートフォーカス装置。  A stage on which the specimen is placed is disposed between the specimen and the objective lens, and the autofocus illumination optical system and the autofocus detection optical system are disposed on a side closer to the objective lens. The autofocus device according to claim 1. 前記対物レンズは、前記合焦動作のために駆動する第1対物レンズと、駆動を行わない第2対物レンズとを含み、前記オートフォーカス照明光学系と前記オートフォーカス検出光学系は前記第2対物レンズに近い側に配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載のオートフォーカス装置。  The objective lens includes a first objective lens that is driven for the focusing operation and a second objective lens that is not driven, and the autofocus illumination optical system and the autofocus detection optical system are the second objective lens. The autofocus device according to claim 1, wherein the autofocus device is disposed on a side closer to the lens. 前記第1対物レンズと前記第2対物レンズとの間に、前記標本を蛍光観察するための蛍光ユニットが配置される請求項3に記載のオートフォーカス装置。  The autofocus device according to claim 3, wherein a fluorescence unit for observing the specimen with fluorescence is disposed between the first objective lens and the second objective lens. 前記第1のミラーはダイクロイックミラーであることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置。  The autofocus device according to any one of claims 1 to 4, wherein the first mirror is a dichroic mirror. 前記リレー光学系の少なくとも一部の光軸と前記対物レンズの光軸とは平行であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置。  6. The autofocus device according to claim 1, wherein at least a part of an optical axis of the relay optical system and an optical axis of the objective lens are parallel to each other. 前記リレー光学系は、前記第1のミラーで偏向された前記オートフォーカス光を偏向する第2のミラーと、前記第2のミラーで偏向された前記オートフォーカス光を偏向する第3のミラーを備え、  The relay optical system includes a second mirror that deflects the autofocus light deflected by the first mirror, and a third mirror that deflects the autofocus light deflected by the second mirror. ,
前記第2のミラーと前記第3のミラーとの間の前記オートフォーカス光の少なくとも一部の光軸が平行である請求項1から6のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置。  The autofocus device according to any one of claims 1 to 6, wherein an optical axis of at least a part of the autofocus light between the second mirror and the third mirror is parallel.
前記第2のミラーと前記第3ミラーとの間に、前記標本を蛍光観察するための蛍光ユニットが配置される請求項4から7のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置。  The autofocus device according to any one of claims 4 to 7, wherein a fluorescence unit for observing the specimen with fluorescence is disposed between the second mirror and the third mirror. 前記オートフォーカス照明光学系は、前記オートフォーカス照明光学系の光軸に沿って順に、光源と、第1の集光レンズと、絞りと、コリメートレンズと、オフセットレンズと、ハーフミラーとを有し、  The autofocus illumination optical system includes a light source, a first condenser lens, a diaphragm, a collimator lens, an offset lens, and a half mirror in order along the optical axis of the autofocus illumination optical system. ,
前記オートフォーカス検出光学系は、前記オートフォーカス検出光学系の光軸に沿って順に、光検出器と、第2の集光レンズと、前記ハーフミラーとを有することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のオートフォーカス光学装置。  2. The autofocus detection optical system includes a photodetector, a second condenser lens, and the half mirror in order along the optical axis of the autofocus detection optical system. 9. The autofocus optical device according to any one of items 8.
前記オートフォーカス光の光源は、標本を観察する光とは異なり、かつ蛍光観察における励起光の波長とも異なる波長の光を発する光源であることを特徴とする請求項1から9いずれか1項に記載のオートフォーカス光学装置。  10. The light source of the autofocus light is a light source that emits light having a wavelength different from the light for observing a specimen and different from the wavelength of excitation light in fluorescence observation. The autofocus optical device described. 前記オートフォーカス光は、標本とガラスとの界面に集光される請求項1から10のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置。  The autofocus device according to any one of claims 1 to 10, wherein the autofocus light is collected at an interface between a specimen and glass. 請求項1から11のいずれか1項に記載のオートフォーカス光学装置を有することを特徴とする顕微鏡。  A microscope comprising the autofocus optical device according to any one of claims 1 to 11.
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