JPH1020199A - Compound microscope - Google Patents
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- JPH1020199A JPH1020199A JP8173339A JP17333996A JPH1020199A JP H1020199 A JPH1020199 A JP H1020199A JP 8173339 A JP8173339 A JP 8173339A JP 17333996 A JP17333996 A JP 17333996A JP H1020199 A JPH1020199 A JP H1020199A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q30/00—Auxiliary means serving to assist or improve the scanning probe techniques or apparatus, e.g. display or data processing devices
- G01Q30/02—Non-SPM analysing devices, e.g. SEM [Scanning Electron Microscope], spectrometer or optical microscope
- G01Q30/025—Optical microscopes coupled with SPM
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は走査型顕微鏡に関す
るもので、走査型トンネリング顕微鏡(STM)や原子
間力顕微鏡(AFM)、近接場走査型光学顕微鏡(NS
OM)等、試料と探触針との相互作用を利用して試料の
表面形状等を計測する装置において、特に生きた生物標
本の光学顕微鏡による高倍観察や、標本への各種操作が
行える複合機能を有する顕微鏡に関するものである。The present invention relates to a scanning microscope, and more particularly to a scanning tunneling microscope (STM), an atomic force microscope (AFM), and a near-field scanning optical microscope (NS).
OM) and other devices that measure the surface shape of a sample by using the interaction between the sample and the probe, such as a high-magnification observation of a living biological specimen with an optical microscope, and a complex function that can perform various operations on the specimen. The present invention relates to a microscope having:
【0002】[0002]
【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡はプローブ(探触
針)を標本を近接させ、これらの間に生じる電流や力な
どの物理量を測定し、これをもとに標本の表面の状態を
画像化する装置である。標本の画像化はプローブを走査
させて行うが、標本とプローブの間隔が極めて狭く高速
走査が行えないため、観察範囲を決定するのに繰り返し
て走査を行うと多大な時間を要するため実用上支障が生
じる。そのため、光学顕微鏡と組み合わせておおよその
走査範囲を設定する方法が、特開平1-801603号公報や特
開平2-16403 号公報に開示されている。特開平1-801603
号公報は走査型トンネリング顕微鏡のプローブと光学顕
微鏡の対物レンズが一致するように構成されており、走
査型トンネリング顕微鏡の観察面の視野を光学顕微鏡の
像としても観察できるようにした技術である。特開平2-
16403 号公報は走査型トンネリング顕微鏡の観察のため
の範囲の設定に光学顕微鏡を使用しており、探触針の光
学顕微鏡の観察視野内での位置決め精度を向上するため
に対物レンズと探触針を一体化した技術である。2. Description of the Related Art In a scanning probe microscope, a probe (probe) is brought close to a sample, and physical quantities such as current and force generated therebetween are measured, and the state of the surface of the sample is imaged based on this. It is a device to do. Specimen imaging is performed by scanning the probe, but the interval between the specimen and the probe is extremely narrow and high-speed scanning cannot be performed. Therefore, it takes a lot of time to repeatedly scan to determine the observation range. Occurs. Therefore, a method of setting an approximate scanning range in combination with an optical microscope is disclosed in JP-A-1-801603 and JP-A-2-16403. JP-A-1-801603
The publication discloses a technique in which a probe of a scanning tunneling microscope and an objective lens of an optical microscope match each other, so that the field of view of an observation surface of the scanning tunneling microscope can be observed as an image of the optical microscope. JP-A-2-
No. 16403 uses an optical microscope to set a range for observation by a scanning tunneling microscope, and an objective lens and a probe are used to improve the positioning accuracy of the probe within the observation field of the optical microscope. This is an integrated technology.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】近年、培養容器等に入
った生きた生物標本を高解像で観察・計測するために走
査型プローブ顕微鏡を使用したいという要求が高まって
いる。生きた生物標本は一般的に無色透明であるため、
走査型プローブ顕微鏡での観察範囲の設定には光学顕微
鏡の位相差観察などの特殊観察が必要である。また、培
養容器内の観察であるため、観察は倒立顕微鏡を使って
培養容器の底面に対物レンズを近付ける形で透過観察を
行うことになる。In recent years, there has been an increasing demand for using a scanning probe microscope for observing and measuring, at a high resolution, a living biological specimen contained in a culture vessel or the like. Living biological specimens are generally colorless and transparent,
Special observation such as phase contrast observation with an optical microscope is required for setting an observation range with a scanning probe microscope. In addition, since the observation is performed in the culture vessel, the observation is performed by transmission observation using an inverted microscope by bringing the objective lens close to the bottom surface of the culture vessel.
【0004】ところが、特開平1-801603号公報や特開平
2-16403 号公報は金属などの反射標本の観察を想定して
いるため、プローブと対物レンズが標本に対して同じ側
に配置されている。このため、このまま倒立顕微鏡に使
用したとしても、プローブが培養容器の底面で遮られプ
ローブによる観察ができない。また、光学顕微鏡観察の
照明も落射照明になっており、この構成では培養容器に
入った標本に対して、位相差観察などの特殊観察ができ
ない。[0004] However, Japanese Patent Application Laid-Open Nos.
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-16403, a probe and an objective lens are arranged on the same side with respect to a specimen because the observation of a reflection specimen such as a metal is assumed. Therefore, even if the probe is used as it is in an inverted microscope, the probe is blocked by the bottom surface of the culture vessel and cannot be observed by the probe. In addition, illumination for observation with an optical microscope is also epi-illumination, and in this configuration, special observation such as phase difference observation cannot be performed on a sample placed in a culture vessel.
【0005】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたものであり、培養容器内の標本を光学顕微鏡で観察
可能にするとともに、容易にプローブ走査が行える複合
顕微鏡を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a compound microscope that enables a specimen in a culture vessel to be observed with an optical microscope and that can easily perform probe scanning. And
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に基づく複合顕微鏡では、照明光学系及び対
物レンズを有する観察光学系とを備えた光学顕微鏡と、
前記対物レンズの光軸上に配置されたプローブ顕微鏡ユ
ニットとを有する複合顕微鏡において、前記プローブ顕
微鏡ユニット及び前記照明光学系が標本を挟んで前記対
物レンズと反対側に配置され、前記照明光学系が前記対
物レンズの光軸に対して傾いて配置されていることを特
徴としている。In order to achieve the above object, a compound microscope according to the present invention comprises: an optical microscope having an illumination optical system and an observation optical system having an objective lens;
In a compound microscope having a probe microscope unit arranged on the optical axis of the objective lens, the probe microscope unit and the illumination optical system are arranged on the opposite side of the objective lens across a sample, and the illumination optical system is It is characterized by being arranged obliquely with respect to the optical axis of the objective lens.
【0007】ここで、光学系の傾きは、照明光学系の光
軸と前記対物レンズの光軸のなす角度をθとした時、次
の条件を満足することが良い。 sin|θ|≧0.4 さらに、対物レンズの瞳、その近傍もしくはこれらと略
共役な位置に瞳変調光学素子を配置した場合は、標本を
通過した照明光が瞳変調光学素子に設けられた変調領域
を通過するように照明光学系の傾きを調整するととも
に、照明光が次の条件を満足すると効果的である。Here, the inclination of the optical system preferably satisfies the following condition when the angle between the optical axis of the illumination optical system and the optical axis of the objective lens is θ. sin | θ | ≧ 0.4 Further, when the pupil modulation optical element is arranged at the pupil of the objective lens, in the vicinity thereof, or at a position substantially conjugate with them, the illumination light passing through the sample is provided on the pupil modulation optical element. It is effective if the inclination of the illumination optical system is adjusted so as to pass through the modulation area and the illumination light satisfies the following conditions.
【0008】NA≧(NA1 −NA2 )/2 ここで、NA1 は前記瞳変調光学素子の変調領域におい
て光軸より最も離れた位置に相当する開口数、NA2 は
前記瞳変調光学素子の変調領域において光軸に最も近い
位置に相当する開口数、NAは照明光学系の開口数であ
る。また、上記照明光学系とは異なる第2の照明光学系
をプローブ顕微鏡ユニットの後方より照明するように対
物レンズの光軸上に配置したことを特徴としている。こ
の時さらに、観察光学系に対物レンズの瞳、その近傍も
しくはこれらと略共役な位置に第2の瞳変調光学素子を
配置すると良い。尚、上記瞳変調光学素子と第2の瞳変
調光学素子を一体成型し使用することもできる。NA ≧ (NA 1 −NA 2 ) / 2 where NA 1 is the numerical aperture corresponding to the position farthest from the optical axis in the modulation area of the pupil modulation optical element, and NA 2 is the pupil modulation optical element. Is the numerical aperture corresponding to the position closest to the optical axis in the modulation area, and NA is the numerical aperture of the illumination optical system. Further, a second illumination optical system different from the above illumination optical system is arranged on the optical axis of the objective lens so as to illuminate from behind the probe microscope unit. At this time, it is preferable that the second pupil modulation optical element is disposed in the observation optical system at the pupil of the objective lens, in the vicinity thereof, or at a position substantially conjugate with them. The pupil modulation optical element and the second pupil modulation optical element can be integrally molded and used.
【0009】また、これらの複合顕微鏡において、照明
光学系が可変絞りを具備することが好ましい。さらに、
観察光学系が撮像装置を有し、撮像装置の画像信号を画
像処理装置を通して画像表示できるようにしておけば良
い。なお、プローブ顕微鏡ユニットの出力も画像処理装
置に入力可能にしておくこともできる。[0009] In these compound microscopes, it is preferable that the illumination optical system has a variable stop. further,
The observation optical system may include an imaging device, and an image signal of the imaging device may be displayed as an image through an image processing device. Note that the output of the probe microscope unit can be input to the image processing apparatus.
【0010】以下に本発明において上記構成をとる理由
と作用、また更に好ましい構成について説明する。本発
明の基本概念を図2を用いて説明する。図2は本発明の
複合顕微鏡のシステム図を表した図で、複合顕微鏡2
0、画像処理装置21、画像表示装置22で構成されて
いる。複合顕微鏡は倒立型の光学顕微鏡にプローブ顕微
鏡が合体したものである。Hereinafter, the reason and operation of the above configuration in the present invention, and a more preferable configuration will be described. The basic concept of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a system diagram of the compound microscope of the present invention.
0, an image processing device 21, and an image display device 22. The compound microscope is a combination of an inverted optical microscope and a probe microscope.
【0011】光学顕微鏡は、倒立顕微鏡本体204、照
明光学系23、標本が入った培養容器208を保持する
ステージ209、ステージ209の下に配置され培養容
器の底側から観察を行う対物レンズ210、及び接眼レ
ンズ211、撮像装置212で構成されている。照明光
学系は23、従来より使用されている同軸照明光学系2
05と対物レンズの光軸に対して傾いて配置されている
偏心照明光学系206の2つがある。偏心照明光学系2
06の照明角度は角度調整部材207によって調整でき
るようになっている。The optical microscope includes an inverted microscope main body 204, an illumination optical system 23, a stage 209 for holding a culture vessel 208 containing a sample, an objective lens 210 disposed below the stage 209 and for observing from the bottom side of the culture vessel. And an eyepiece 211 and an imaging device 212. The illumination optical system 23 is a coaxial illumination optical system 2 conventionally used.
05 and an eccentric illumination optical system 206 which is arranged obliquely with respect to the optical axis of the objective lens. Eccentric illumination optical system 2
The illumination angle of 06 can be adjusted by the angle adjusting member 207.
【0012】一方、プローブ顕微鏡ユニット25は倒立
顕微鏡204のステージ209上方に配置されたプロー
ブ201、プローブ201を保持するプローブ保持部2
02、プローブを走査するプローブ走査部203で構成
されており倒立顕微鏡204と一体化している。プロー
ブ保持部202は標本の真上に配置されているため、プ
ローブ201が安定し良好な標本の情報が得られる。On the other hand, the probe microscope unit 25 includes a probe 201 disposed above the stage 209 of the inverted microscope 204, and a probe holder 2 for holding the probe 201.
02, a probe scanning unit 203 that scans the probe, and is integrated with the inverted microscope 204. Since the probe holding unit 202 is disposed right above the sample, the probe 201 is stable, and good sample information can be obtained.
【0013】撮像装置212及びプローブ顕微鏡ユニッ
ト25からの信号は画像処理装置21に送られ適当な処
理が施されたあと、画像表示装置22に標本の画像が表
示される。このような構成において、標本の観察は次の
ように行われる。標本はステージ209上に置かれた培
養容器208に入れられており、光学像を観察する場合
には、培養容器208の上部から照明光学系23によっ
て照明を行い、底面から対物レンズ210通し接眼レン
ズ211によって観察する。尚、偏心照明光学系206
は対物レンズの倍率や種類に合わせて、標本を照明する
角度を角度調整部材207で調整することができるよう
になっている。さらに偏心照明光学系206内部には開
口絞りが配置され、照明光の範囲を調整できるようにな
っている。Signals from the imaging device 212 and the probe microscope unit 25 are sent to the image processing device 21 and subjected to appropriate processing, and then the image of the sample is displayed on the image display device 22. In such a configuration, observation of the sample is performed as follows. The specimen is placed in a culture vessel 208 placed on a stage 209. When observing an optical image, the illumination optical system 23 illuminates the culture vessel 208 from above, and the objective lens 210 passes through the eyepiece from the bottom. Observe by 211. The eccentric illumination optical system 206
The angle at which the specimen is illuminated can be adjusted by the angle adjusting member 207 according to the magnification and type of the objective lens. Further, an aperture stop is arranged inside the eccentric illumination optical system 206 so that the range of illumination light can be adjusted.
【0014】また、倒立顕微鏡204内部で光路を切り
替えることが可能になっており、標本からの光を撮像装
置212に導いて標本を撮影することができる。一方、
STM像やAFM像による観察は、培養容器208の上
部からプローブを201を標本に近接させるとともにX
Y走査を行うことによって画像情報を得る。プローブ顕
微鏡ユニット25からの出力信号は画像処理装置21に
入力し、適切な画像処理を施されて画像表示装置22に
表示される。尚、この画像処理装置21には撮像装置2
12の出力も接続することができる。The optical path can be switched inside the inverted microscope 204, and light from the sample can be guided to the image pickup device 212 to photograph the sample. on the other hand,
The observation by the STM image or the AFM image is performed by moving the probe 201 from the upper part of the culture vessel 208 to the sample and moving the probe 201 closer to the specimen.
Image information is obtained by performing Y scanning. An output signal from the probe microscope unit 25 is input to the image processing device 21, subjected to appropriate image processing, and displayed on the image display device 22. The image processing device 21 includes the imaging device 2
Twelve outputs can also be connected.
【0015】このような構成により、培養溶液に入った
無色透明な標本であっても、偏心照明によって、観察像
にコントラストが生じ、光学像の観察もしくは撮影が可
能になる。さらに、プローブ201はおおよそ対物レン
ズ210の光軸上に配置されているため、標本とプロー
ブの両方を同時に見ることが可能となりプローブの位置
合わせも容易に行える。With such a configuration, even if the sample is a colorless and transparent sample in the culture solution, contrast is generated in the observation image by the eccentric illumination, and observation or photographing of an optical image becomes possible. Further, since the probe 201 is disposed approximately on the optical axis of the objective lens 210, both the sample and the probe can be viewed at the same time, and the positioning of the probe can be easily performed.
【0016】また、同軸照明光学系205を備えている
ため、対物レンズの開口数をほぼ満足する照明が行え
る。したがって、無色透明でない標本の観察では、対物
レンズが本来持っている性能に近い結像性能での観察が
できる。次に、偏心照明光学系と対物レンズ内の光線の
様子について説明する。顕微鏡観察において観察倍率の
変更は対物レンズの交換によって行われるが、対物レン
ズの開口数は対物レンズの種類や倍率によって異なる。
このため、本発明のような偏心照明光学系による照明で
は、対物レンズの交換が行われた場合は照明光の照射領
域を調整して、標本を通過した照明光が対物レンズの開
口内を通過するようにしなければならない。無色透明な
標本を位相差観察する場合に用いる位相差対物レンズで
は、位相板上の位相膜の位置及び領域が決まっているた
め、このような調整が特に必要となる。Further, the provision of the coaxial illumination optical system 205 enables illumination that substantially satisfies the numerical aperture of the objective lens. Therefore, when observing a sample that is not colorless and transparent, it is possible to observe with an imaging performance close to the performance originally possessed by the objective lens. Next, the state of the decentered illumination optical system and light rays in the objective lens will be described. In microscope observation, the observation magnification is changed by exchanging the objective lens, but the numerical aperture of the objective lens differs depending on the type and magnification of the objective lens.
Therefore, in the illumination by the decentered illumination optical system as in the present invention, when the objective lens is replaced, the illumination area of the illumination light is adjusted so that the illumination light passing through the sample passes through the opening of the objective lens. You have to do it. In a phase contrast objective lens used for phase contrast observation of a colorless and transparent sample, such adjustment is particularly necessary because the position and area of the phase film on the phase plate are determined.
【0017】さて、無色透明な標本の像にコントラスト
を付ける方法として斜めから照明する方法があるが、こ
の場合斜めの角度を大きくして照明するほうが望まし
い。ここで、上記の照明を同軸照明で行なうとすると、
図1(A)のように対物レンズ7の開口数に合わせた照
明が行えるような光束をあらかじめ確保しておき、開口
絞り3´によって光束の一部を取り出す構成になる。開
口絞り3´を通過した照明口はコンデンサ光学系4で標
本面6上に集光する。照明範囲の調整は、開口絞り3´
の開口部を光軸に近づけたり遠ざけたりして行うことに
なる。There is a method of illuminating obliquely as a method of giving contrast to an image of a colorless and transparent sample. In this case, it is desirable to illuminate the image at a large oblique angle. Here, if the above illumination is performed by coaxial illumination,
As shown in FIG. 1A, a light beam that can be illuminated according to the numerical aperture of the objective lens 7 is secured in advance, and a part of the light beam is extracted by the aperture stop 3 '. The illumination aperture that has passed through the aperture stop 3 ′ is condensed on the sample surface 6 by the condenser optical system 4. The adjustment of the illumination range is performed by the aperture stop 3 '.
The opening is moved closer to or farther from the optical axis.
【0018】しかしながら、本発明のように対物レンズ
の光軸上にプローブ顕微鏡ユニットが存在するような場
合には、このような構成は照明光学系とプローブ顕微鏡
ユニットが構造的に干渉するため現実的には無理があ
る。また、たとえプローブ顕微鏡ユニットが存在しなか
ったとしても、照明光束の一部しか使用しないため照明
光の利用効率の点で劣る点や、あらかじめ開口数の大き
な照明光を必要とするため照明光学系が大きくならざる
を得ないという点で問題がある。However, when the probe microscope unit exists on the optical axis of the objective lens as in the present invention, such a configuration is practical because the illumination optical system and the probe microscope unit structurally interfere with each other. Is impossible. Even if the probe microscope unit does not exist, only a part of the illuminating light beam is used, so that the efficiency of using the illuminating light is inferior. There is a problem in that it must be large.
【0019】これに対して、本発明では図1(B)に示
すように、照明系に偏心照明光学系を採用している。図
1(B)で偏心照明光学系は光源1、コレクタレンズ系
2、開口絞り3、コンデンサレンズ系4で構成されてい
る。7は対物レンズである。光源1からの照明光はコレ
クタレンズ系2及びコンデンサレンズ系4で標本面6上
に照射される。標本を通過した透過光は対物レンズ7に
入射して後方に標本の像を形成する。On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 1B, an eccentric illumination optical system is employed for the illumination system. In FIG. 1B, the decentered illumination optical system includes a light source 1, a collector lens system 2, an aperture stop 3, and a condenser lens system 4. Reference numeral 7 denotes an objective lens. Illumination light from the light source 1 is irradiated onto the sample surface 6 by the collector lens system 2 and the condenser lens system 4. The transmitted light that has passed through the sample enters the objective lens 7 and forms an image of the sample behind.
【0020】図1(B)は対物レンズ7の開口数に対し
て、開口数の大きい領域を標本の透過光が通過するよう
に照明している。偏心照明光学系を対物レンズ7の光軸
5に対して角度θで傾けさせた結果、対物レンズ7内を
通過する標本面6からの透過光の1番外側の光線に相当
する開口数NAmax が対物レンズ7の開口数NAa に一
致している。このように、偏心照明光学系において傾き
角θを変化させることによって、対物レンズを通過する
光束の位置を調整することができる。したがって、位相
差対物レンズを使用する場合でも位相膜の位置に合わせ
た照明が行えるため、何ら問題なく位相差観察ができ
る。また、高倍率の対物レンズによる観察時において
も、照明光学系の開口数を大きくすることなく開口数の
大きい領域を使った観察のための照明が可能になる。FIG. 1B illuminates a region having a large numerical aperture with respect to the numerical aperture of the objective lens 7 so that the transmitted light of the sample passes. As a result of tilting the decentered illumination optical system with respect to the optical axis 5 of the objective lens 7 at an angle θ, a numerical aperture NA max corresponding to the outermost ray of the transmitted light from the sample surface 6 passing through the objective lens 7 There are matches the numerical aperture NA a of the objective lens 7. As described above, the position of the light beam passing through the objective lens can be adjusted by changing the inclination angle θ in the decentered illumination optical system. Therefore, even when a phase difference objective lens is used, illumination matching the position of the phase film can be performed, so that phase difference observation can be performed without any problem. Also, at the time of observation with a high-magnification objective lens, illumination for observation using an area with a large numerical aperture can be performed without increasing the numerical aperture of the illumination optical system.
【0021】ここで、偏心照明光学系の傾き角度θの絶
対値は、以下の条件を満足することが望ましい。 sin|θ|≧0.4 (1) 条件式(1)は高倍観察時の照明に関する条件である。
条件式を満足しない場合、標本からの透過光が対物レン
ズ内の必要とする領域を通過しなくなるため、コントラ
ストや解像度が低下する。Here, it is desirable that the absolute value of the inclination angle θ of the decentered illumination optical system satisfies the following condition. sin | θ | ≧ 0.4 (1) Conditional expression (1) is a condition relating to illumination during high-magnification observation.
If the conditional expression is not satisfied, the transmitted light from the sample does not pass through a required area in the objective lens, so that the contrast and the resolution are reduced.
【0022】次に、照明範囲について説明する。開口数
NAを持つ偏心照明光学系から出た照明光束は、2NA
の幅で標本を照明する。標本面6からの透過光は対物レ
ンズに入射するが、ここで対物レンズ内を通過する透過
光の1番内側の光線に相当する開口数をNAmin とする
と、対物レンズ内を通過する光束の範囲はNAmax とN
Amin の間になる。照明光束の幅の調整は偏心照明光学
系内に配置された開口絞りの大きさを変えることで行わ
れることから、開口絞りは対物レンズを通過する光束の
範囲を調整する働きをする。したがって、位相差対物レ
ンズを使用する場合でも、位相膜の範囲に合わせた照明
が行えるため、問題なく位相差観察が行える。Next, the illumination range will be described. The illumination light flux emitted from the eccentric illumination optical system having a numerical aperture NA is 2NA
Illuminate the specimen with a width of. The transmitted light from the sample surface 6 is incident on the objective lens. Here, assuming that the numerical aperture corresponding to the innermost ray of the transmitted light passing through the objective lens is NA min , the light flux passing through the objective lens is Range is NA max and N
Between A min . Since the adjustment of the width of the illumination light beam is performed by changing the size of the aperture stop arranged in the decentered illumination optical system, the aperture stop serves to adjust the range of the light beam passing through the objective lens. Therefore, even when the phase difference objective lens is used, the illumination according to the range of the phase film can be performed, so that the phase difference observation can be performed without any problem.
【0023】さらに、照明光学系の開口数をNAとし、
対物レンズ内の瞳位置またはその近傍に配置された位相
板において、位相板上の位相膜の領域の光軸から最も離
れた位置を通過する光線に相当する開口数を最大開口数
NA1 、光軸に最も近い位置を通過する光線に相当する
開口数を最小開口数NA2 とすると、以下の条件を満足
することが望ましい。Further, let the numerical aperture of the illumination optical system be NA,
In the phase plate disposed at or near the pupil position in the objective lens, the numerical aperture corresponding to the light beam passing through the position farthest from the optical axis in the region of the phase film on the phase plate is defined as the maximum numerical aperture NA 1 , Assuming that the numerical aperture corresponding to the light beam passing through the position closest to the axis is the minimum numerical aperture NA 2 , it is desirable to satisfy the following conditions.
【0024】 NA≧(NA1 −NA2 )/2 (2) すなわち、一般的に照明光の開口数を小さくしていくと
干渉性が高くなると共に焦点深度が深くなるため、焦点
面以外にあるゴミ等の像が目立つようになり標本の位相
差画像に重なって観察の妨げになる。偏心照明光学系で
も同じような現象が発生し、位相差像が見えにくくな
る。条件式(2)はこの点を考慮したもので、照明光の
開口数が条件式を満足しない場合上記の問題が発生し観
察に支障をきたす。NA ≧ (NA 1 −NA 2 ) / 2 (2) That is, generally, as the numerical aperture of the illumination light decreases, the coherence increases and the depth of focus increases. An image of a certain dust or the like becomes conspicuous and overlaps with the phase difference image of the sample, obstructing observation. A similar phenomenon occurs in the decentered illumination optical system, and the phase difference image becomes difficult to see. The conditional expression (2) takes this point into consideration. If the numerical aperture of the illumination light does not satisfy the conditional expression, the above-described problem occurs, which hinders observation.
【0025】また、前記プローブ顕微鏡ユニットの後方
より照明するように前記対物レンズの光軸上に配置され
観察光学系の光軸と同軸に配置した第2の照明光学系
は、照明光が開口数の低い範囲を照明するため、対物レ
ンズの開口数を満足する光束を増やす働きをする。尚、
本発明の他の特徴は以下の実施例により明確になる。The second illumination optical system, which is arranged on the optical axis of the objective lens so as to be illuminated from behind the probe microscope unit and is arranged coaxially with the optical axis of the observation optical system, has an illumination light having a numerical aperture. In order to illuminate the low range, the light beam serves to increase the light flux satisfying the numerical aperture of the objective lens. still,
Other features of the present invention will become apparent from the following examples.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明の複合顕微鏡の各実
施例について説明するが、これらの実施例は位相差対物
レンズを用いた場合に応用した例である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the compound microscope of the present invention will be described. These embodiments are examples applied to the case where a phase difference objective lens is used.
【0027】[0027]
【実施例1】本発明の第1実施例を図3に示す。本実施
例は、位相差対物レンズを使用する場合の偏心照明の様
子である。図1と同じ構成要素については同じ番号を付
し、機能等については説明を省略する。図3において、
観察光学系は対物レンズ7及び結像レンズ系30を有し
ている。なお対物レンズ7の瞳位置あるいはその近傍に
は位相板31が配置されている。32は像位置である。
偏心照明光学系は観察光学系の光軸5に対して角度でθ
傾けて配置されている。尚、像位置32の後方にリレー
光学系がある場合は、リレー光学系中の前記対物レンズ
の瞳位置あるいはその近傍と共役な位置に位相板31を
配置しても良い。Embodiment 1 FIG. 3 shows a first embodiment of the present invention. The present embodiment is a state of decentered illumination when a phase difference objective lens is used. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and descriptions of the functions and the like are omitted. In FIG.
The observation optical system has an objective lens 7 and an imaging lens system 30. Note that a phase plate 31 is arranged at or near the pupil position of the objective lens 7. 32 is an image position.
The decentered illumination optical system has an angle θ with respect to the optical axis 5 of the observation optical system.
It is arranged at an angle. When a relay optical system is located behind the image position 32, the phase plate 31 may be arranged at a position conjugate with the pupil position of the objective lens in the relay optical system or in the vicinity thereof.
【0028】一方、プローブ顕微鏡は標本面6を挟んで
観察光学系と同軸上に配置されている。35はプロー
ブ、34はプローブ保持部である。光源1からの照明光
はコレクタレンズ2で広げられた後、開口絞り3を通過
しコンデンサレンズ4で標本面6上に集光される。偏心
照明光学系は光軸5に対する傾きを可変できる図示しな
い機構を有しており、対物レンズ7内を通過する透過光
の位置を変化させることができる。また、偏心照明光学
系内に配置された開口絞り3は、例えばカメラの絞りに
ような構造の可変絞りであって、対物レンズ7内を通過
する透過光の範囲を可変にしている。そして、標本面6
を通過した透過光は対物レンズ7を通り結像レンズ系3
0によって像位置32に標本の像を形成する。On the other hand, the probe microscope is arranged coaxially with the observation optical system with the sample surface 6 interposed therebetween. 35 is a probe, and 34 is a probe holding unit. Illumination light from the light source 1 is spread by the collector lens 2, passes through the aperture stop 3, and is focused on the sample surface 6 by the condenser lens 4. The decentered illumination optical system has a mechanism (not shown) that can change the inclination with respect to the optical axis 5, and can change the position of transmitted light passing through the objective lens 7. The aperture stop 3 arranged in the decentered illumination optical system is a variable stop having a structure similar to that of a camera, for example, and makes the range of transmitted light passing through the objective lens 7 variable. And sample surface 6
Transmitted through the objective lens 7 passes through the imaging lens system 3
0 forms an image of the specimen at image position 32.
【0029】本実施例において、対物レンズ7の光軸5
と偏心照明光学系の光軸のなす角度はθ=28°であ
り、偏心照明光学系の開口数NAは0.08である。ま
た、対物レンズ7内の位相板31上の位相膜33の位置
で決まる開口数NA1、NA2は、それぞれNA1=
0.5、NA2=0.4である。図4は位相板40の位
相膜41の配置例である。偏心照明光学系の開口絞り3
が円形絞りであるため位相膜41も円形になっている。
標本は開口数0.08の光束で照明され、標本を通過し
た透過光のうち直接光がこの位相膜41の内側を通過し
ていくことになる。In this embodiment, the optical axis 5 of the objective lens 7
And the optical axis of the eccentric illumination optical system are θ = 28 °, and the numerical aperture NA of the eccentric illumination optical system is 0.08. The numerical apertures NA1 and NA2 determined by the position of the phase film 33 on the phase plate 31 in the objective lens 7 are given by NA1 =
0.5, NA2 = 0.4. FIG. 4 shows an arrangement example of the phase film 41 of the phase plate 40. Aperture stop 3 for eccentric illumination optical system
Is a circular diaphragm, so that the phase film 41 is also circular.
The sample is illuminated with a light beam having a numerical aperture of 0.08, and the direct light of the transmitted light that has passed through the sample passes through the inside of the phase film 41.
【0030】ところで、対物レンズのレボルバーに対す
る固定位置や対物レンズ内の位相膜の位置にはばらつき
があるため、図4のような配置だと位相膜が照明光に対
して常に一定の位置になるとは限らない。したがって、
位相膜の位置に合わせて照明位置を移動させるか、もし
くは位相膜を照明位置に合わせるような調整機構を対物
レンズに持たせなければならない。By the way, since the fixed position of the objective lens with respect to the revolver and the position of the phase film in the objective lens vary, if the arrangement shown in FIG. Not necessarily. Therefore,
The illumination position must be moved in accordance with the position of the phase film, or the objective lens must have an adjustment mechanism for adjusting the phase film to the illumination position.
【0031】図5はこの点を考慮し位相膜51を同心円
状に配置した配置例で、回転方向の位置を調整するため
の余分な調整機構が不要となる。図5の位相板50上の
実線の円内52はこの領域を通過する標本からの直接光
である。ここで破線53の円で示すように、照明光の光
束を大きくすると、焦点深度が浅くなり光学系のゴミな
どが目立たなくなるという効果が得られるが、位相膜以
外の領域を通過する直接光の割合も増えるため像のコン
トラストの低下を招き問題となる。FIG. 5 shows an arrangement example in which the phase films 51 are arranged concentrically in consideration of this point, and an extra adjustment mechanism for adjusting the position in the rotation direction becomes unnecessary. The solid circle 52 inside the phase plate 50 in FIG. 5 is the direct light from the sample passing through this area. Here, as shown by the circle of the broken line 53, when the luminous flux of the illumination light is increased, the depth of focus becomes shallower, and the effect of making dust and the like in the optical system inconspicuous can be obtained. Since the ratio also increases, the contrast of the image decreases, which is a problem.
【0032】そこで、図6に示すように偏心照明光学系
の開口絞り3を矩形絞り60にすると、この矩形開口部
61が対物レンズの瞳に投影される。投影された形状は
図7の斜線部72のように、位相板70上の輪帯状の位
相膜71に対して長辺が輪帯の内径と外径にほぼ接する
ようになっている。したがって、直接光は位相膜上のこ
の範囲を通過するため、位相膜を外れる直接光の割合を
増やさずに照明光の光束を大きくすることができる。Therefore, when the aperture stop 3 of the decentered illumination optical system is a rectangular stop 60 as shown in FIG. 6, the rectangular aperture 61 is projected on the pupil of the objective lens. The projected shape is such that the long side substantially contacts the inner and outer diameters of the orbicular zone with respect to the orbicular phase film 71 on the phase plate 70 as shown by the hatched portion 72 in FIG. Therefore, since the direct light passes through this range on the phase film, the luminous flux of the illuminating light can be increased without increasing the ratio of the direct light that leaves the phase film.
【0033】図8は図3の開口絞り3による制限方法に
代わる別の方法である。通常のレンズの両側をカットし
楕円形に似た形状にしたもので、このレンズ80を偏心
照明光学系内のコンデンサレンズの部分に使用する。外
径を制限していることにより、カットした方向(x方
向)の開口数は0.05でありカットしない方向(y方
向)は開口数が0.08である。尚、図8のようなレン
ズの外径による制限方法では、対物レンズ7内を通過す
る透過光の範囲を可変にできないので、前述の可変絞り
と合わせて使用するほうが望ましい。FIG. 8 shows another method which is an alternative to the limiting method using the aperture stop 3 in FIG. Both sides of a normal lens are cut into a shape resembling an ellipse, and this lens 80 is used for a condenser lens in an eccentric illumination optical system. Since the outer diameter is limited, the numerical aperture in the cut direction (x direction) is 0.05, and the numerical aperture in the uncut direction (y direction) is 0.08. It should be noted that since the range of transmitted light passing through the objective lens 7 cannot be varied by the limiting method based on the outer diameter of the lens as shown in FIG.
【0034】[0034]
【実施例2】本発明の第2実施例を図9に示す。第3図
と同じ構成要素については同じ番号を付しその説明は省
略する。本実施例は、偏心照明光学系に加えて同軸照明
光学系を有している。本実施例では、プローブ保持部材
90は中央部をくり抜いた構造になっており、この空間
を利用して同軸照明が行われる。Embodiment 2 FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. This embodiment has a coaxial illumination optical system in addition to the decentered illumination optical system. In this embodiment, the probe holding member 90 has a hollowed-out central portion, and coaxial illumination is performed using this space.
【0035】同軸照明光学系は、偏心照明光学系とほぼ
同じ構成で、光源91、コレクタレンズ系92、開口絞
り93、ミラー94、コンデンサレンズ系95で構成さ
れている。同軸照明光学系の開口数は0.1である。プ
ローブの走査によってプローブ保持部材90が移動する
ため、プローブ保持部材90の中央部には照明に関する
光学素子は一切無く、照明光が通過するだけになってい
る。同軸照明光学系はプローブ保持部材90の上方に光
学顕微鏡に取り付けられている。同軸照明光学系を構成
する光学素子を光軸上に一列に配置しても問題ないが、
高さを制限するような場合は図9のように、偏心照明光
学系と接触しない方向にミラー94で光路を折り曲げれ
ば良い。尚、図9では開口絞り93とコンデンサレンズ
系95の間にミラー94を配置して光路を折り曲げてい
るが、別の位置にミラー94を配置しても構わない。The coaxial illumination optical system has substantially the same configuration as the decentered illumination optical system, and includes a light source 91, a collector lens system 92, an aperture stop 93, a mirror 94, and a condenser lens system 95. The numerical aperture of the coaxial illumination optical system is 0.1. Since the probe holding member 90 is moved by the scanning of the probe, there is no optical element related to illumination at the center of the probe holding member 90, and only illumination light passes therethrough. The coaxial illumination optical system is attached to the optical microscope above the probe holding member 90. There is no problem if the optical elements that constitute the coaxial illumination optical system are arranged in a line on the optical axis,
In the case where the height is restricted, the optical path may be bent by the mirror 94 in a direction that does not contact the eccentric illumination optical system as shown in FIG. In FIG. 9, the mirror 94 is arranged between the aperture stop 93 and the condenser lens system 95 to bend the optical path, but the mirror 94 may be arranged at another position.
【0036】図10は高倍対物レンズで観察する場合の
照明について、通常の同軸照明(A)と本実施例(B)
を比較したものである。通常の同軸照明では対物レンズ
7の開口数NAobを満たすように照明が行われるが、本
発明では基本的にプローブ顕微鏡ユニットを避けて偏心
照明が行われるため、偏心照明だけでは対物レンズの開
口数の一部を満たす光束aでしか照明できない。しかし
ながら、本実施例では偏心照明光学系に加えて同軸照明
光学系の光束bが加わることから、通常の同軸照明に近
い開口数を確保した照明が行われる。このため照明光の
コヒーレンスを低下させることができ、焦点面以外のゴ
ミ等の像が観察像に重なった見えてしまうという現象を
抑えることができる。また、無色透明でない標本を明視
野観察するような場合でも、通常の同軸照明とほぼ同じ
開口数での照明が行われるため、対物レンズの開口数を
で決まる解像度で観察することができる。FIG. 10 shows ordinary coaxial illumination (A) and the present embodiment (B) for illumination when observing with a high-magnification objective lens.
Are compared. In ordinary coaxial illumination, illumination is performed so as to satisfy the numerical aperture NA ob of the objective lens 7. However, in the present invention, eccentric illumination is basically performed avoiding the probe microscope unit. It can be illuminated only by the light flux a that satisfies a part of the number. However, in this embodiment, since the light flux b of the coaxial illumination optical system is added in addition to the decentered illumination optical system, illumination is performed with a numerical aperture close to that of ordinary coaxial illumination. For this reason, the coherence of the illumination light can be reduced, and a phenomenon in which an image of dust or the like other than the focal plane appears to overlap with the observation image can be suppressed. Further, even when a non-colorless and transparent sample is observed in a bright field, the illumination is performed with substantially the same numerical aperture as that of ordinary coaxial illumination.
【0037】本実施例において位相差観察のために第1
実施例と同じ位相板33を使用した場合、同軸照明によ
る標本からの直接光が通過する位置に位相膜がない。こ
のため偏心照明による標本からの直接光と同軸照明によ
る標本からの直接光に位相のずれが生じるため、位相差
像のコントラストの低下を招いてしまう。このため、本
実施例で使用する位相板110は図11に示すように、
偏心照明用の位相膜111に加えて、同軸照明の開口数
に合わせて位相板110の中心に位相膜112を配置し
ている。このようにすれば、偏心照明と同軸照明による
標本からの直接光の位相のずれがなくなり、コヒーレン
スを低くしたままで位相差像のコントラストを上げるこ
とができる。In this embodiment, the first phase difference observation is performed.
When the same phase plate 33 as in the embodiment is used, there is no phase film at a position where the direct light from the specimen by the coaxial illumination passes. For this reason, a phase shift occurs between the direct light from the specimen due to the eccentric illumination and the direct light from the specimen due to the coaxial illumination, so that the contrast of the phase difference image is reduced. Therefore, the phase plate 110 used in this embodiment is, as shown in FIG.
In addition to the phase film 111 for eccentric illumination, a phase film 112 is arranged at the center of the phase plate 110 in accordance with the numerical aperture of coaxial illumination. In this way, the phase shift of the direct light from the sample due to the eccentric illumination and the coaxial illumination is eliminated, and the contrast of the phase difference image can be increased while keeping the coherence low.
【0038】なお、偏心照明による標本からの回折光の
一部が位相膜112を通過するため、逆に回折光と直接
光に位相のずれが生じるが、位相膜112の領域が狭い
ので像のコントラストを低下させるほどの問題にはなら
ない。また、位相膜111と112は別々の位相板に設
けても良い。このようにすると同軸照明を消して偏心照
明のみにした場合、位相膜112を設けた位相板を光路
外に取り出すことができるため偏心照明での位相差観察
が良好に行える。Since a part of the diffracted light from the specimen due to the eccentric illumination passes through the phase film 112, a phase shift occurs between the diffracted light and the direct light. It is not a problem that reduces the contrast. Further, the phase films 111 and 112 may be provided on different phase plates. In this way, when the coaxial illumination is eliminated and only the eccentric illumination is used, the phase plate provided with the phase film 112 can be taken out of the optical path, so that the phase difference observation with the eccentric illumination can be performed well.
【0039】以上、各実施例について説明したが、開口
絞りや位相板に関しては次のように変更しても構わな
い。例えば開口絞りについては、偏心照明光学系の開口
絞り3は矩形や円形など、様々な大きさや形状の絞りを
単独もしくは複数組み合わせて使用しても良い。図12
Aは円形絞り120と矩形絞り121を組み合わせて、
楕円形状の開口を形成した例である。これら2つの絞り
120、121は図12Bのように照明光学系の開口絞
り位置3もしくは93の光軸上に近接して配置すれば良
い。また、絞りの大きさを変更するためには、開口可変
機構を持つ絞りを用いて良いし、開口の大きさや形状が
異なる絞りを交換するようにしても良い。Although the embodiments have been described above, the aperture stop and the phase plate may be changed as follows. For example, as for the aperture stop, the aperture stop 3 of the decentered illumination optical system may be used alone or in combination with a plurality of stops of various sizes and shapes such as a rectangle and a circle. FIG.
A combines a circular stop 120 and a rectangular stop 121,
This is an example in which an elliptical opening is formed. These two stops 120 and 121 may be arranged close to each other on the optical axis of the aperture stop position 3 or 93 of the illumination optical system as shown in FIG. 12B. In order to change the size of the stop, a stop having a variable aperture mechanism may be used, or a stop having a different size or shape of the aperture may be replaced.
【0040】また、各実施例では位相差対物レンズを使
用した位相差観察について説明したが、位相板の代わり
に図13に示すような透過率分布が異なる複数の領域を
持つフィルタ130を対物レンズの瞳位置あるいはその
近傍に配置しても良い。図13Aでフィルタ130は光
を透過する円形の領域131を有しており、円形領域1
31は図13Bのように、半円部分がステップ状に透過
率が変化しているものである。したがって、図13Cに
示すように、標本の位相の勾配によって標本を通過した
光が円形領域131の透過率の異なる部分を通過するた
め、位相勾配が強度変化に変換される。このように、位
相板や上記のようなフィルタ等の変調光学素子を対物レ
ンズの瞳位置あるいはその近傍、およびそれらと略共役
な位置に配置することによって、無色透明の標本の観察
を行うことができる。In each embodiment, the phase difference observation using the phase difference objective lens has been described. However, instead of the phase plate, a filter 130 having a plurality of regions having different transmittance distributions as shown in FIG. May be arranged at or near the pupil position. In FIG. 13A, the filter 130 has a circular area 131 that transmits light,
Reference numeral 31 denotes a semicircular portion whose transmittance changes stepwise as shown in FIG. 13B. Accordingly, as shown in FIG. 13C, the light that has passed through the sample passes through portions of the circular region 131 having different transmittances due to the phase gradient of the sample, so that the phase gradient is converted into a change in intensity. By arranging the modulation optical elements such as the phase plate and the filter as described above at or near the pupil position of the objective lens and at a position substantially conjugate with them, it is possible to observe a colorless and transparent sample. it can.
【0041】[0041]
【発明の効果】本願発明は、以上説明したように構成さ
れているため、以下のような効果を奏する。照明光学系
を対物レンズの光軸に対して偏心させて配置させること
により、照明光学系の開口数がそれほど大きくなくても
高倍観察のための照明の開口数を確保することができ
る。さらに可変絞りを具備することにより、部分的な光
束の範囲と位置を対物レンズに合わせて調整を行い、標
本が無色透明であってもその存在場所が確認できる程度
のコントラストを観察像に生じさせることができ、高倍
対物レンズでの標本の位置合わせが行える。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. By arranging the illumination optical system eccentrically with respect to the optical axis of the objective lens, it is possible to secure the illumination numerical aperture for high-magnification observation even if the numerical aperture of the illumination optical system is not so large. Further, by providing a variable aperture, the range and position of the partial light beam are adjusted according to the objective lens, and even if the sample is colorless and transparent, a contrast is generated in the observation image such that its location can be confirmed. And the specimen can be aligned with the high-magnification objective lens.
【0042】また、照明光学系の開口数が小さいので光
学系がコンパクトになり、プローブ顕微鏡との物理的干
渉が起こらなくなる。また、対物レンズの瞳位置に透過
率分布が変化するフィルタを配置した変調コントラスト
観察においても、フィルタに合わせて照明光の調整が行
えるので良好な観察が行える。さらに複数の開口絞りを
配置することにより、位相差対物レンズを使用する場
合、位相差対物レンズの略瞳位置に配置された位相膜も
しくは吸収膜の領域を直接光が通過するように照明光を
調整することができるため、標本の位相差像をコントラ
スト良く観察することができる。Further, since the numerical aperture of the illumination optical system is small, the optical system becomes compact, and physical interference with the probe microscope does not occur. Also, in modulation contrast observation in which a filter whose transmittance distribution changes at the pupil position of the objective lens, illumination light can be adjusted in accordance with the filter, so that good observation can be performed. Further, by arranging a plurality of aperture stops, when a phase difference objective lens is used, the illumination light is applied so that the light passes directly through a region of the phase film or the absorption film arranged substantially at the pupil position of the phase difference objective lens. Since the adjustment can be performed, the phase contrast image of the sample can be observed with good contrast.
【0043】また、プローブ保持部を中空構造にするこ
とにより同軸照明光学系の併用ができるため、偏心照明
光学系のみの場合に比べてコントラストをさらに向上さ
せると共に、焦点深度を浅くして光学系に付着したゴミ
を目立たなくすることができる。Further, since the coaxial illumination optical system can be used together by making the probe holding portion hollow, the contrast can be further improved as compared with the case where only the eccentric illumination optical system is used, and the depth of focus can be reduced to reduce the optical system. It is possible to make the dust attached to the surface inconspicuous.
【図1】本発明の光学系における開口数の関係を示す図
である。FIG. 1 is a diagram showing a relationship between numerical apertures in an optical system according to the present invention.
【図2】本発明の複合顕微鏡のシステム図である。FIG. 2 is a system diagram of the compound microscope of the present invention.
【図3】本発明の第1実施例における複合顕微鏡の主要
光学系の図である。FIG. 3 is a diagram of a main optical system of the compound microscope according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第1実施例における位相膜の形状及び
直接透過光の通過範囲を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a shape of a phase film and a transmission range of directly transmitted light in the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第1実施例における別の位相膜の形状
及び直接透過光の通過範囲を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another shape of the phase film and a transmission range of directly transmitted light in the first embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第1実施例における偏心光学系の絞り
の形状を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the shape of the stop of the decentered optical system according to the first embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第1実施例における図6の絞りに対応
する直接透過光の通過範囲を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a transmission range of directly transmitted light corresponding to the stop in FIG. 6 according to the first embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第1実施例における偏心光学系のコン
デンサレンズの形状を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a shape of a condenser lens of the decentered optical system according to the first example of the present invention.
【図9】本発明の第2実施例における複合顕微鏡の主要
光学系の図である。FIG. 9 is a diagram of a main optical system of a compound microscope according to a second embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第2実施例における開口数と通常照
明における開口数を比較する図である。FIG. 10 is a diagram comparing a numerical aperture in a second embodiment of the present invention with a numerical aperture in normal illumination.
【図11】本発明の第2実施例における位相膜の形状を
示す図である。FIG. 11 is a view showing a shape of a phase film in a second embodiment of the present invention.
【図12】本発明で複数の絞りを使用する場合の絞りの
様子を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a state of a diaphragm when a plurality of diaphragms are used in the present invention.
【図13】本発明において過率変化による瞳変調を行う
場合の瞳変調光学素子を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a pupil modulation optical element when performing pupil modulation by an excessive rate change in the present invention.
1、91 光源 2、92 コレクタレンズ系 3、3´、60、93 開口絞り 4、95 コンデンサレンズ系 5 光軸 6 標本面 7 対物レンズ 120 円形絞り 121 矩形絞り 122 楕円形状の開口絞り 130 フィルタ 131 ステップ状の透過率分布を有する円形領域 20 複合顕微鏡 21 画像処理装置 22 画像表示装置 23 照明光学系 24 観察光学系 25 プローブ顕微鏡ユニット 201、35 プローブ 202、34、90 プローブ保持部 203 プローブ走査部 204 倒立顕微鏡 205 同軸照明光学系 206 偏心照明光学系 207 回転部材 208 培養容器 209 ステージ 210 対物レンズ 211 接眼レンズ 212 撮像装置 30 結像レンズ 31、40、50、70、110 位相板 32 像位置 33、41、51、71、111、111´、112
位相膜 52、53、72 透過光の通過範囲、 61 絞り形状 80 コンデンサレンズ 94 ミラー1, 91 Light source 2, 92 Collector lens system 3, 3 ', 60, 93 Aperture stop 4, 95 Condenser lens system 5 Optical axis 6 Sample surface 7 Objective lens 120 Circular stop 121 Rectangular stop 122 Elliptical aperture stop 130 Filter 131 Circular area having step-like transmittance distribution 20 Compound microscope 21 Image processing device 22 Image display device 23 Illumination optical system 24 Observation optical system 25 Probe microscope unit 201, 35 Probe 202, 34, 90 Probe holding unit 203 Probe scanning unit 204 Inverted microscope 205 Coaxial illumination optical system 206 Eccentric illumination optical system 207 Rotating member 208 Culture vessel 209 Stage 210 Objective lens 211 Eyepiece 212 Imaging device 30 Imaging lens 31, 40, 50, 70, 110 Phase plate 32 Image position 33, 41 , 51, 7 , 111, 111, 112
Phase film 52, 53, 72 Passing range of transmitted light, 61 Aperture shape 80 Condenser lens 94 Mirror
Claims (10)
光学系とを備えた光学顕微鏡と、前記対物レンズの光軸
上に配置されたプローブ顕微鏡ユニットとを有する複合
顕微鏡において、前記プローブ顕微鏡ユニット及び前記
照明光学系が標本を挟んで前記対物レンズと反対側に配
置され、前記照明光学系が前記対物レンズの光軸に対し
て傾いて配置されていることを特徴とする複合顕微鏡。1. A compound microscope comprising: an optical microscope including an illumination optical system and an observation optical system having an objective lens; and a probe microscope unit disposed on an optical axis of the objective lens, wherein the probe microscope unit and A compound microscope, wherein the illumination optical system is arranged on a side opposite to the objective lens with respect to a sample, and the illumination optical system is arranged to be inclined with respect to an optical axis of the objective lens.
る請求項1に記載の複合顕微鏡。 sin|θ|≧0.4 ここで、θは前記照明光学系の光軸と前記対物レンズの
光軸のなす角度である。2. The compound microscope according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied. sin | θ | ≧ 0.4 where θ is the angle between the optical axis of the illumination optical system and the optical axis of the objective lens.
その近傍もしくはこれらと略共役な位置に瞳変調光学素
子を有し、前記照明光学系は標本を通過した照明光が前
記瞳変調光学素子の変調領域を通過する角度で配置され
ていることを特徴とする請求項1、2に記載の複合顕微
鏡。3. The pupil of the objective lens, wherein the observation optical system includes:
A pupil modulation optical element is provided in the vicinity thereof or at a position substantially conjugate with the pupil modulation optical element, and the illumination optical system is arranged at an angle at which illumination light passing through the sample passes through a modulation region of the pupil modulation optical element. The composite microscope according to claim 1, wherein
る請求項3に記載の複合顕微鏡。 NA≧(NA1 −NA2 )/2 ここで、NA1 は前記瞳変調光学素子の変調領域におい
て光軸より最も離れた位置に相当する開口数、NA2 は
前記瞳変調光学素子の変調領域において光軸に最も近い
位置に相当する開口数、NAは照明光学系の開口数であ
る。4. The compound microscope according to claim 3, wherein the following conditional expression is satisfied. NA ≧ (NA 1 −NA 2 ) / 2 where NA 1 is a numerical aperture corresponding to a position farthest from the optical axis in the modulation area of the pupil modulation optical element, and NA 2 is a modulation area of the pupil modulation optical element. Is the numerical aperture corresponding to the position closest to the optical axis, and NA is the numerical aperture of the illumination optical system.
学系を有し、前記第2の照明光学系が前記プローブ顕微
鏡ユニットの後方より照明するように前記対物レンズの
光軸上に配置されていることを特徴とする請求項1、2
に記載の複合顕微鏡。5. A second illumination optical system different from the illumination optical system, wherein the second illumination optical system is arranged on the optical axis of the objective lens so as to illuminate from behind the probe microscope unit. 3. The method according to claim 1, wherein
2. The compound microscope according to item 1.
学系を有し、前記第2の照明光学系が前記プローブ顕微
鏡ユニットの後方より照明するように前記対物レンズの
光軸上に配置され、前記観察光学系が前記対物レンズの
瞳、その近傍もしくはこれらと略共役な位置に第2の瞳
変調光学素子を有することを特徴とする請求項3、4に
記載の複合顕微鏡。6. A second illumination optical system different from the illumination optical system, wherein the second illumination optical system is arranged on the optical axis of the objective lens such that the second illumination optical system illuminates from behind the probe microscope unit. The compound microscope according to claim 3, wherein the observation optical system includes a second pupil modulation optical element at a pupil of the objective lens, in the vicinity thereof, or at a position substantially conjugate with the pupil.
光学素子が一体成型されていることを特徴とする請求項
6に記載の複合顕微鏡。7. The compound microscope according to claim 6, wherein the pupil modulation optical element and the second pupil modulation optical element are integrally formed.
ることを特徴とする請求項1乃至7に記載の複合顕微鏡8. The compound microscope according to claim 1, wherein the illumination optical system includes an aperture limiting unit.
像する撮像装置と、取り込んだ画像を処理する画像処理
装置と、前記画像処理装置の出力を表示する画像表示装
置を有することを特徴とした請求項1乃至8に記載の複
合顕微鏡。9. An image pickup apparatus for picking up an image formed by the optical microscope, an image processing apparatus for processing a captured image, and an image display device for displaying an output of the image processing apparatus. The composite microscope according to claim 1.
像信号が前記画像処理装置に接続されていることを特徴
とする請求項9に記載の複合顕微鏡。10. The compound microscope according to claim 9, wherein an image signal from the probe microscope unit is connected to the image processing device.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8173339A JPH1020199A (en) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | Compound microscope |
| US08/752,390 US5952562A (en) | 1995-11-22 | 1996-11-20 | Scanning probe microscope incorporating an optical microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8173339A JPH1020199A (en) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | Compound microscope |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1020199A true JPH1020199A (en) | 1998-01-23 |
Family
ID=15958600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8173339A Withdrawn JPH1020199A (en) | 1995-11-22 | 1996-07-03 | Compound microscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1020199A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003149559A (en) * | 2001-09-07 | 2003-05-21 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Microscope with illumination insertion incidence part |
| JP2006163090A (en) * | 2004-12-09 | 2006-06-22 | Nikon Corp | Phase contrast microscope |
| JP2008064880A (en) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Nikon Corp | Modulation contrast microscope |
| JP2015152649A (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | 株式会社ニコン | phase-contrast microscope |
| JP2015152648A (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | 株式会社ニコン | phase-contrast microscope |
-
1996
- 1996-07-03 JP JP8173339A patent/JPH1020199A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003149559A (en) * | 2001-09-07 | 2003-05-21 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Microscope with illumination insertion incidence part |
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| JP2008064880A (en) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Nikon Corp | Modulation contrast microscope |
| JP2015152649A (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | 株式会社ニコン | phase-contrast microscope |
| JP2015152648A (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | 株式会社ニコン | phase-contrast microscope |
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