JPH08278449A - 共焦点垂直照明顕微鏡 - Google Patents

共焦点垂直照明顕微鏡

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JPH08278449A
JPH08278449A JP8099569A JP9956996A JPH08278449A JP H08278449 A JPH08278449 A JP H08278449A JP 8099569 A JP8099569 A JP 8099569A JP 9956996 A JP9956996 A JP 9956996A JP H08278449 A JPH08278449 A JP H08278449A
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JP
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wedge
hole mask
illumination
prism
prisms
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JP8099569A
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Schoepp Guenter
シェッペ ギュンタ−
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Jenoptik AG
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Jenoptik Jena GmbH
Carl Zeiss Jena GmbH
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    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes
    • G02B21/0024Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 共焦点直視顕微鏡内の有害光を低減するこ
と。 【解決手段】 好ましくは一定方向に反射し、かつ低い
反射率を有する孔マスクを光学軸に垂直な平面に対して
角度δだけ傾斜させ、くさび形プリズムの角度α=δ・
n/n−1、屈折率=nを有する反対方向のくさび形プ
リズムまたはプリズム間の光路に置き、くさび形プリズ
ムまたはプリズムのマスクに対向する面を基本的にマス
クに平行にした共通な照明および観察光路を有する共焦
点垂直照明顕微鏡。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、共焦点直視顕微鏡
内の有害光の低減に関する。類似の顕微鏡は、従来の顕
微鏡に比べて改善されたコントラストによりきわめて薄
い物体層の実時間観察と、ピント面以外に置いた物体層
による反射光のノイズの低下(光学的遮断)を可能にす
る。
【従来の技術】類似の顕微鏡では各種の方法により特定
パタンで光点を物体面に結像し、同じパタンを有する孔
のある孔マスクに、物体面と同じように物体と光点を一
緒に投影する。この配置の効果は、顕微鏡観察において
以前からシュバルツシルト・ビリング効果として知られ
る。個々の物体点以外も見えるようにパタンと物体を互
いに相対的に動かして、観察する像が受光器(眼、カメ
ラ)に相対的に到達するように配置を形成する。照明お
よび観察パタンを正確に相互の中に結像する技術的にき
わめて有利に実現する方法は、観察と照明に孔マスクを
利用することである(ドイツ特許A−2360197
号、米国特許4884880号、国際特許WO−88/
07695号、米国特許4806004号)。その場合
パタンの各孔は、物体に合焦しているとき自分自身に結
像する。これらすべての配置は、マスクの全面で反射す
る照明光が極度に低い反射率の孔マスク材料でさえ、物
体から反射する有効光とほぼ同じ明るさしかないという
す欠点を有する。この欠点は、期待の結果を得られなく
する。従って有害光を除去するための各種の可能性が提
案され利用される。ドイツ特許2360197号と国際
特許WO88/07695号では、一定方向にも拡散的
にも反射できる暗色層が記載されている。有害光の効果
的抑制に必要な0.01%およびそれ以下の反射率は、
事実上得られない。従って有害光抑制のために、個別ま
たは組み合わせた別の手段が利用される。多く利用され
る方法は、1920年代にAugust Koehle
rの提案した反射防止法である。これは、偏光手段によ
って働く偏光子と検光子がこの方法ではクロスする。照
明光が照明光路のある箇所で反射すると、照明光は検光
子を通過できない。対物レンズの直前に四分の一波長板
が光路内に設置され、往路でも帰路でも通過される。そ
の場合偏光面が90度回転され、物体からの反射光が偏
光子を通過できる。この方法は、ドイツ特許23601
97号と国際特許WO−88/07695号にも記載さ
れている。しかしこの方法は、二重屈折する物体の場合
に可能な観察可能性を制限し、経済的に可能なコストで
製作できる偏光子により動作させる場合、別の方法より
も効率が低い欠点を有する。さらにこの方法は、偏光子
と検光子間の光路内に偏光光学的に問題のない光学素子
を要求する。もう一つの方法(ドイツ特許A−2360
197号、米国特許5067805号)では、孔マスク
を光路内に傾斜させ、反射が利用する光線空間の外の空
間に来るようにする。その場合パタンは、同様に光学軸
に対し傾斜した面に結像する。この傾斜位置は対物レン
ズの倍率とともに変化し、さらに視野上の結像の大きさ
が変る。どちらも、特に本発明の技術分野での利用には
不利である。もう一つの配置(同じく国際特許WO−8
8/07695号)は、狭く制約された場所で光路中心
に置く絞り(瞳孔像)が記載されている。類似の絞り
は、とりわけ平均的物体構造のとき像特性を劣化させる
(平均的局部周波数のコントラストの低下)。ドイツ特
許3826317号には、有害光を無効にする電子的手
段が記載される(しきい値スイッチ、光学的差分像の形
成)。これらの方法は、モニタ上でのみ観察する物体の
コントラスト豊かな表現を可能にする。
【課題を解決するための手段】課題の解決は、好ましく
は一定方向に反射し、かつ低い反射率を有する孔マスク
を光学軸に垂直な平面に対して角度δだけ傾斜させ、く
さび形プリズムの角度α=δ n/n−1、屈折率=n
を有する反対方向のくさび形プリズムまたはプリズム間
の光路に置き、くさび形プリズムまたはプリズムのマス
クに対向する面を基本的にマスクに平行にすることで達
成される。以上の構成により、マスクは、くさび形プリ
ズムまたはプリズムの領域で屈折によって角度−δだけ
傾斜するように見えるので、マスクは光学軸に対し基本
的に垂直な面にあるように見える。これによって円板の
傾斜位置と関係する前記の欠点が解決される。今や方向
一定の像において視野上の結像の大きさは一定で、望ま
しくない色ずれが生じないからである。くさび形プリズ
ムまたはプリズムの外側面からの反射を、利用する光路
の外部領域で起こさせるためにその角度がα−δ>σで
なければならない。ここでσは像側の孔マスクを結像す
る光学系の開口角である。開口角として、対物レンズと
鏡筒レンズから成る光学系、ここでは結像光学系の開口
絞りのエッジを通る物体光線と像光線が光学軸とともに
含む角度が定義される。この配置は、有害光のない孔マ
スクによる合焦結像と組み合わせた、垂直照明顕微鏡に
一般的な観察方法すべての利用を制約なしに可能にす
る。一般ガラス(n≧1.5)およびくさび角度α=δ
・n/n−1では、軸に平行に入射する光線は孔マスク
に向き合う面および孔マスク外側面で、2σより大きい
角度ρで反射するので、それらの面からの反射が光学系
の開口領域の外側空間に来る。同じことは、くさび形プ
リズムまたはプリズムの外側面からの反射でも起こる。
【発明の実施の形態】図1に照明光学系6を示す。これ
は、光源7、明視野絞り8および明るさ絞り9を含み、
ビームスプリッタにより光路内に傾斜して設置したニプ
コウディスクの孔マスク1の方向に、孔マスク1の上面
で明視野絞り8のパターンが生成するように形成する。
孔マスク1と明視野絞り8は、鏡筒レンズ12と対物レ
ンズ13により観察する物体14の平面に結像され、物
体14から反射して孔マスク1に結像される(合焦結
像)。孔マスク1は、モータ11により回転運動するの
で、孔マスク上にある孔パターンが物体面上を動く。反
射光線は孔マスクの孔を通り、次にビームスプリッタ1
0を通過する。孔マスク面は、物体14の像とともにレ
ンズ15およびブラウン入射プリズム(Bauernf
eindプリズム)16を通って接眼鏡17に結像す
る。孔マスク1と接眼鏡17間の素子は、適当にここで
直径を、物体14からの反射光が蹴られずに光路を通過
でき、しかも本発明により孔マスクの前後に設置するプ
リズムまたはくさび形プリズム2と3および傾斜した孔
マスク1自身で、そして好ましくは菱形に形成したビー
ムスプリッタ10の外側面で反射した光線が接眼鏡17
の視野絞りの外側領域に到達するように適当に設計をす
る。とりわけ観察側に結像する光学系の開口角は、物体
側に結像する光学系の開口角より大きくないか、大きく
てもごくわずかである。図2には図1の孔マスク1を光
学軸に垂直な平面に対し角度δだけ傾斜して、(ここで
は過度に大きく図示する)くさび角α=δn/n−1を
有する反対方向のガラス製くさび形プリズム2と3間の
光路に配置する。その際、ガラス製くさび形プリズムの
孔マスクに向き合う側は、基本的に孔マスクに平行にな
っている。これにより孔マスクは、くさび形プリズムの
領域で屈折によって角度−δだけ傾斜するように見える
ので、孔マスクは光学軸に対し基本的に垂直な平面にあ
るように見える。くさび形プリズムまたはプリズムの外
側面からの反射が使用する光路外部にある領域で行われ
るために、その角度はα−δ>σでなければならない。
その際σは、ここでは対物レンズ13と鏡筒レンズ12
から成る、像側の孔マスクを結像する光学系の開口角で
ある。図示したガラス製くさび形プリズムの全体厚さd
gは、ガラスの屈折率が空気の屈折率に比例するよう
に、ガラス製くさび形プリズムの「減少した厚さ」dr
に比例する。通常のガラス(n≧1.5)およびくさび
角α=δ n/n−1では、軸に平行に入射する光線L
は、孔マスクに向き合う面と外側面で、2δより大きい
角度ρで反射するので、それらの面からの反射が光学系
の開口領域の外側空間に来る。同じことは、ガラス製く
さび形プリズムの外側面からの反射でも生じる。この場
合ガラス製くさび形プリズム3は、孔マスク1と,くさ
び形プリズムの孔マスクに向き合う側に対して平行線で
ない方向を取ることもある。図2で光線4は、ガラス製
くさび形プリズム2の孔マスクに向き合う面から反射す
る光線の動きの例である。光線4の動きに対し、孔マス
ク1から反射する光線4の動きが対応する。互いに反対
方向にガラス製くさび形プリズムを配置することによ
り、図2で示すように光線の動きは、観察する物体から
の光線にも照明光にも当てはまり、本発明によりすべて
の妨害的な光の反射が大幅にカットできる。光線5は、
ガラス製くさび形プリズムの外側面から反射する。上記
と同じくここでも反射は、利用する光路の外部にある領
域に対して行われる。本発明は示した実施形態だけに限
定されるものではなく、ニプコウディスクの孔マスクを
使用するすべての配置において有利に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の合焦点直視顕微鏡の全体図である。
【図2】本発明の配置および反射光線の動きを示す図で
ある。
【符号の説明】
1 孔マスク 2、3 くさび形プリズム 4 光線 5 光線 6 照明光学系 7 光源 8 明視野絞り 9 開口絞り 10 ビームスプリッタ 11 モータ 12 鏡筒レンズ 13 対物レンズ 14 観察物体 15 レンズ 16 プリズム 17 接眼鏡

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 照明および観察光路に垂直な平面に対し
    て、角度δ傾斜し、孔マスクと観察する物体間に設置し
    た結像光学系に、照明方向から見て孔マスクの前方の少
    なくとも光路内に、くさび角度αのくさび形状を有する
    第一のプリズムを前置して、その一つのくさび面が基本
    的に孔マスクに平行になるようにし、かつ照明光路内の
    孔マスクに、ほぼ同じくさび形状を有する第二の光学プ
    リズムを後置して、その一つのくさび面がほぼ孔マスク
    に平行になるようにし、かつ第一と第二のプリズムが互
    いに180度回転して置かれ、そして光学的くさび形プ
    リズムの屈折率をnとしたとき、第一と第二のプリズム
    がくさび角度α=δ・n/n−1となる、ニプコウディ
    スクの孔マスクを備えた少なくとも部分的に共通な照明
    および観察光路を有する共焦点垂直照明顕微鏡。
  2. 【請求項2】 照明および観察光路に垂直な平面に対し
    て、角度δ傾斜し、孔マスクと観察する物体間に設置し
    た結像光学系に、照明方向から見て孔マスクの前方の少
    なくとも光路内にくさび角度αのくさび形状を有する第
    一のプリズムを前置し、かつ照明光路内の孔マスクに、
    ほぼ同じくさび形状を有した第二の光学プリズムを後置
    して、孔マスクに隣接するその第二プリズムのくさび面
    を第一プリズムの孔マスクに隣接するくさび面とほぼ平
    行になるようにし、第一と第二のプリズムは互いに18
    0度回転して置かれ、妨害する光反射を除去するため、
    σを結像光学系の開口角とするとき、くさび角αが和
    (δ+σ)より大きい、ニプコウディスクの孔マスクを
    設置した少なくとも部分的に共通な照明および観察光路
    を有する共焦点垂直照明顕微鏡。
  3. 【請求項3】 第一と第二のプリズムがガラス製くさび
    形プリズムであることを特徴とする請求項1または2に
    記載の共焦点垂直照明顕微鏡。
JP8099569A 1995-03-31 1996-03-29 共焦点垂直照明顕微鏡 Withdrawn JPH08278449A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE19511937.1 1995-03-31
DE19511937A DE19511937C2 (de) 1995-03-31 1995-03-31 Konfokales Auflichtmikroskop

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