DE10059184A1 - Optische Vorrichtung - Google Patents
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Abstract
Eine optische Vorrichtung minimiert Autofluoreszenz und Streulicht ebenso wie eine Leckage von Anregungslicht und nutzt Beleuchtungslicht von einem Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksystem effizient, um eine Betrachtung eines hellen Fluoreszenzabbildes zu gestatten. Eine Betrachtungsvorrichtung besitzt ein Objektiv, eine Betrachtungs-Optiksystemeinheit, umfassend ein Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem, und eine Abbildungs-Optiksystemeinheit, umfassend eine abbildende Linse und ein Okular. Eine Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung, welche getrennt vorgesehen ist, ist abnehmbar an der Betrachtungsvorrichtung angebracht. Die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung besitzt eine Lichtquelle, eine Sammellinseneinheit und ein zwischen dem Objektiv und der Betrachtungs-Optiksystemeinheit an einer von der optischen Achse des Objektivs verlagerten Position angeordnetes reflektierendes Element, um Licht von der Lichtquelle auf das Objektiv einfallen zu lassen. Zwischen der Lichtquelle und dem reflektierenden Element ist ein Anregungsfilter vorgesehen. Zwischen dem Objektiv und der Betrachtungs-Optiksystemeinheit ist ein optisches Element zum selektiven Durchlassen von Fluoreszenzlicht, welches von einer Probe ausgesendet wird, angeordnet.
Description
Diese Anmeldung beansprucht den Vorzug der japanischen Anmeldung Nr.
Hei 11-344786, in Japan am 03. Dezember 1999 eingereicht, deren Inhalte
durch Bezugnahme einbezogen sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft optische Vorrichtungen und insbesondere
optische Vorrichtungen zur Fluoreszenzbetrachtung einschließlich eines
Fluoreszenzmikroskops sowie eines stereoskopischen Mikroskops, welches
eine Fluoreszenzbetrachtung gestattet.
In den letzten Jahren wurde Fluoreszenzbetrachtung unter einem Fluo
reszenzmikroskop und einem stereoskopischen Mikroskop nicht nur bei der
Mikrobetrachtung, sondern ebenso bei der Makrobetrachtung bei geringer
Vergrößerung weit verbreitet eingesetzt. Im besonderen weisen Fluores
zenzproteine, wie z. B. GFP (Green Fluorescence Protein = grünes Fluo
reszenzprotein), CFP (Cyan Fluorescence Protein = Cyanfluoreszenzprotein)
sowie YFP (Yellow Fluorescence Protein = gelbes Fluoreszenzprotein) im
Vergleich zu herkömmlichen fluoreszierenden Farbstoffen Vorteile auf. D. h.
derartige Fluoreszenzproteine zeigen eine vergleichsweise niedrige Giftigkeit
gegenüber Zellen, klingen weniger stark ab und liefern eine hellere Fluo
reszenz. Dementsprechend hat auch der Einsatz von Fluoreszenzproteinen
auf dem Gebiet der Genforschung zugenommen.
Somit reichen die zu betrachtenden Objekte von Zellen bei einer Mikrobe
trachtung bis zu Individuen, wie z. B. Fruchtfliegen und Mäusen, bei einer
Makrobetrachtung. Aus diesem Grunde wurde eine Fluoreszenzbetrach
tungsvorrichtung, umfassend nicht nur ein gewöhnliches Fluoreszenzmikro
skop, sondern ebenso ein stereoskopisches Mikroskop, als eine Vorrichtung
vorgeschlagen, welche Fluoreszenzbetrachtung gestattet.
Das stereoskopische Mikroskop ist ein Mikroskop, welches dadurch ge
kennzeichnet ist, dass es einen sehr großen Arbeitsabstand verglichen mit
gewöhnlichen Mikroskopen aufweist und eine dreidimensionale Betrachtung
gestattet.
Fig. 43 zeigt eine herkömmliche Fluoreszenzbetrachtungsvorrichtung,
umfassend ein stereoskopisches Mikroskop. Erstens weist das Betrach
tungs-Optiksystem des stereoskopischen Mikroskops ein austauschbares
Objektiv 41 und zwei Veränderliche-Vergrößerung-Optiksysteme 42R und
42L auf, welche dem rechten bzw. dem linken Auge zugeordnet sind. Das
Betrachtungs-Optiksystem weist weiterhin abbildende Linsen 43R und 43L
und Okulare 44R und 44L auf. Ein Abbild einer Probe 47 wird durch das
Objektiv 41 und die Veränderliche-Vergrößerung-Optiksysteme 42R und
42L vergrößert und das vergrößerte Abbild der Probe 47 wird durch die
abbildenden Linsen 43R und 43L sowie die Okulare 44R und 44L betrach
tet.
Das Objektiv 41 und jedes der Veränderliche-Vergrößerung-Optiksysteme
42R und 42L sind in der Form eines afokalen optischen Systems angeord
net. In ähnlicher Weise sind die Veränderliche-Vergrößerung-Optiksysteme
42R und 42L bzw. die abbildenden Linsen 43R und 43L in der Form eines
afokalen optischen Systems angeordnet. Somit weist das Betrachtungs-
Optiksystem eine ausgezeichnete Systemflexibilität auf.
Das Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksystem des stereoskopischen Mikro
skops besitzt eine Lichtquelle 51, ein Beleuchtungslinsensystem 52, einen
Anregungsfilter 53 und einen dichroitischen Spiegel 54L.
Licht von der Lichtquelle 51, welche eine Quecksilberdampflampe ist, wird
zu dem Anregungsfilter 53 durch das Beleuchtungslinsensystem 52 hin
durchgeführt. Von dem Licht von der Lichtquelle 51 wird lediglich Anre
gungslicht der zur Anregung der Probe 47 benötigten Wellenlänge selektiv
durch den Anregungsfilter 53 übertragen. Vom Anregungsfilter 53 ausge
hendes Anregungslicht wird zum Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem
42L durch den dichroitischen Spiegel 54L reflektiert und der Probe 47
durch das Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem 42L und das Objektiv
41 hindurch zugeführt.
An der Probe 47 wird Fluoreszenzlicht von Abschnitten der Probe 47,
welche mit einer fluoreszierenden Färbung gefärbt sind, durch Beleuchtung
mit dem Anregungslicht erzeugt. Das Fluoreszenzlicht von der Probe 47
wird durch das Objektiv 41 gesammelt und zu einem rechten optischen
Betrachtungsweg R für ein rechtes Auge des Betrachters und ebenso zu
einem linken optischen Betrachtungsweg L für ein linkes Auge des Betrach
ters geleitet. Zu dem linken optischen Betrachtungsweg L geleitetes Fluo
reszenzlicht tritt durch das Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem 42L
und den dichroitischen Spiegel 54L hindurch und erreicht einen Absorp
tionsfilter 55L. Der Absorptionsfilter 55L überträgt lediglich Fluoreszenzlicht
einer spezifischen Wellenlänge, welche gemäß dessen Spektraleigenschaf
ten ausgewählt ist. Das Fluoreszenzlicht der spezifischen Wellenlänge wird
durch die abbildende Linse 43L abgebildet und als ein Fluoreszenzabbild
durch das Okular 44L betrachtet. Zu dem rechten optischen Betrachtungs
weg R geleitetes Fluoreszenzlicht tritt durch das Veränderliche-Vergröße
rung-Optiksystem 42R und einen dichroitischen Spiegel 54R hindurch und
erreicht einen Absorptionsfilter 55R. Durch den Absorptionsfilter 55R
hindurchtretendes Fluoreszenzlicht, wie im Falle des durch den Absorp
tionsfilter 55L hindurchtretenden Fluoreszenzlichts, wird durch die abbil
dende Linse 43R abgebildet und als ein Fluoreszenzabbild durch das Okular
44R hindurch betrachtet.
Die Anordnung eines gewöhnlichen Fluoreszenzmikroskops ist in Fig. 44
gezeigt. Das Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksystem des gewöhnlichen
Fluoreszenzmikroskops besitzt eine Lichtquelle 51, ein Beleuchtungslinsen
system 52, einen Anregungsfilter 53, einen dichroitischen Spiegel 54 und
einen Absorptionsfilter 55. Licht von der Lichtquelle 51, welche eine
Quecksilberdampflampe ist, wird zum Anregungsfilter 53 durch das Be
leuchtungslinsensystem 52 hindurchgeleitet. Von dem Licht von der Licht
quelle 51 wird lediglich Anregungslicht einer zur Anregung einer Probe 47
benötigten Wellenlänge durch den Anregungsfilter 53 selektiv übertragen.
Von dem Anregungsfilter 53 ausgehendes Anregungslicht wird durch den
dichroitischen Spiegel 54 reflektiert und zur Probe 47 durch ein Objektiv 41
zugeführt. Fluoreszenzlicht von der Probe 47 wird durch das Objektiv 41
gesammelt und tritt durch den dichroitischen Spiegel 54 hindurch, um den
Absorptionsfilter 55 zu erreichen. Der Absorptionsfilter 55 überträgt ledi
glich Fluoreszenzlicht einer spezifischen Wellenlänge, welche gemäß des
sen Spektraleigenschaften ausgewählt ist. Das Fluoreszenzlicht spezifischer
Wellenlänge wird durch eine abbildende Linse 43 hindurch abgebildet und
als ein Fluoreszenzabbild durch ein Okular 44 hindurch betrachtet. Das in
Fig. 43 gezeigte Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksystem projiziert ein
Abbild der Lichtquelle 51 in die Nähe der Pupillenposition des Veränder
liche-Vergrößerung-Optiksystem 42L und gestattet, dass der Beleuchtungs
bereich und der Betrachtungsbereich unabhängig von einer während der
Betrachtung durchgeführten Veränderung der Vergrößerung und weiterhin
unabhängig von einem Austausch des Objektivs 41 durch ein anderes
Objektiv miteinander übereinstimmen. Aus diesem Grunde weist das Fluo
reszenzbeleuchtungs-Optiksystem eine ausgezeichnete Betriebsfähigkeit
auf.
In ähnlicher Weise projiziert das in Fig. 44 gezeigte Fluoreszenzbeleuch
tungs-Optiksystem ein Abbild der Lichtquelle 51 in die Nähe der Pupillen
stellung des Objektivs 41 und ist somit in der Lage, den Beleuchtungs
bereich und den Betrachtungsbereich unabhängig vom Austausch des
Objektivs 41 durch ein anderes Objektiv miteinander in Übereinstimmung
zu bringen.
Fig. 45 zeigt eine Anordnung, bei welcher ein optischer Betrachtungsweg
nicht auch als ein optischer Beleuchtungsweg verwendet wird, anders als
das in Fig. 43 gezeigte Beleuchtungsverfahren. Das in Fig. 45 gezeigte
Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksystem besitzt eine Lichtquelle 51, ein
Sammellinsensystem 58, eine Lichtleitungsfaser 59, einen Anregungsfilter
53 und ein Beleuchtungslinsensystem 57, welches in der Lage ist, den
Beleuchtungsbereich zu verändern. Anregungslicht von der Lichtquelle 51
wird durch das Sammellinsensystem 58 gesammelt und zu einer Eingangs
endfläche 59a der Lichtleitungsfaser 59 geleitet. Aus einer Ausgangsend
fläche 59b der Lichtleitungsfaser 59 austretendes Licht tritt durch das
Beleuchtungslinsensystem 57 hindurch, welches in der Lage ist, den Be
leuchtungsbereich zu verändern, und tritt weiterhin durch den Anregungs
filter 53, wodurch lediglich Licht in einem spezifischen Wellenlängenbereich
ausgewählt und einer Probe 47 zugeführt wird. Fluoreszenzlicht von der
Probe 47 wird durch ein Objektiv 41, Veränderliche-Vergrößerung-Optiksy
steme 42R und 42L, Absorptionsfilter 55R und 55L, abbildende Linsen 43R
und 43L sowie Okulare 44R und 44L wie im Falle von Fig. 43 betrachtet.
Fig. 46 zeigt die Anordnung einer in der WO 99/13370 vorgeschlagenen
Vorrichtung, bei welcher ein Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem in
einem Betrachtungs-Optiksystem und einem Beleuchtungs-Optiksystem
voneinander getrennt sind.
Wie in Teil (a) von Fig. 46 gezeigt ist, besitzt die Vorrichtung ein Objektiv
41 sowie Betrachtungs-Optiksysteme 42L und 42R, welche dem linken
bzw. rechten Auge des Betrachters zugeordnet sind, und welche in einer
Betrachtungs-Optiksystemeinheit 42 vorgesehen sind. Die Vorrichtung
weist weiterhin abbildende Linsen 43L und 43R sowie Okulare 44L und
44R auf.
Ein Absorptionsfilter 50 ist zwischen dem Betrachtungs-Optiksystem 42L
und der abbildenden Linse 43L angeordnet. Ein weiterer Absorptionsfilter
50 ist zwischen dem Betrachtungs-Optiksystem 42R und der abbildenden
Linse 43R angeordnet. Bei einem Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksystem 45,
wie es in Teil (b) von Fig. 46 gezeigt ist, wird Licht von einer Lichtquelle
46 gesammelt und durch einen Anregungsfilter 48 hindurchgeleitet. Dann
strahlt Anregungslicht über ein Ablenkungselement 49 und tritt durch eine
Fluoreszenzbeleuchtungslinseneinheit 42F hindurch, welche in der Betrach
tungs-Optiksystemeinheit 42 gesondert von den Betrachtungs-Optiksyste
men 42L und 42R vorgesehen ist. Dann beleuchtet das Anregungslicht eine
Probe 47 durch das Objektiv 41. Fluoreszenzlicht von der Probe 47 tritt
durch Objektiv 41 und weiter durch die Betrachtungs-Optiksysteme 42L
und 42R und die Absorptionsfilter 50 hindurch und wird durch die Okulare
44L und 44R betrachtet.
Wenn die Vergrößerung für eine Betrachtung durch einen Vergrößerungs
änderungsvorgang der Betrachtungs-Optiksysteme 42L und 42R in der
Betrachtungs-Optiksystemeinheit 42 verändert wird, bewegen sich Linsen
elemente in der Fluoreszenzbeleuchtungslinseneinheit 42F in Zuordnung
zum Vergrößerungsänderungsvorgang der Betrachtungs-Optiksysteme 42L
und 42R, um den Betrachtungsbereich und den Beleuchtungsbereich mit
einander übereinstimmend zu machen. Es sollte angemerkt werden, dass
Teil (c) von Fig. 46 eine Draufsicht ist, welche die Betrachtungs-Optiksy
steme 42L und 42R und die Fluoreszenzbeleuchtungslinseneinheit 42F
zeigt.
Bei einer Fluoreszenzbetrachtung werden helle und sehr kontrastreiche
Fluoreszenzabbildungen gefordert.
Da Fluoreszenzlicht verglichen mit Licht bei gewöhnlicher Reflexionslicht
betrachtung oder Transmissionslichtbetrachtung eine sehr schwache Inten
sität aufweist, ist es sehr wichtig zu gestatten, dass ein Fluoreszenzabbild
einer Probe mit großer Helligkeit und hohem Kontrast nicht nur durch eine
Fluoreszenzbetrachtung gestattende stereoskopische Mikroskope, sondern
ebenso durch verschiedene für Fluoreszenzbetrachtung verwendete Mikro
skope hindurch betrachtet wird.
Als Faktoren beim Bereitstellen heller Fluoreszenzabbildungen wird bei
spielsweise gefordert, dass das Objektiv und andere zugeordnete optische
Systeme eine hohe numerische Apertur haben und eine hohe Transmittanz
vom ultravioletten Bereich bis zum sichtbaren Bereich vorweisen sollten,
und dass der Beleuchtungswirkungsgrad erhöht sein sollte.
Einer der Gründe der Kontrastverringerung des Fluoreszenzabbildes ist
Autofluoreszenz, d. h. durch Anregungslicht von einem optischen Element,
z. B. Glas, erzeugtes Fluoreszenzlicht. Obwohl zur Bildung eines Objektives
für Fluoreszenzbetrachtung ein glasartiges Material ausgewählt wird, wel
ches ein Minimum an Autofluoreszenz erzeugt, erzeugt insbesondere ein
Glasmaterial von hoher Dispersion und einem hohen Brechungsindex,
welches als ein Material einer negativen Linse verwendet wird, einen hohen
Grad an Autofluoreszenz und besitzt eine geringe Transmittanz im ultravio
letten Bereich. Deshalb besteht eine Einschränkung bei der Wahl glasartiger
Materialien und es ist hinsichtlich der optischen Konstruktion schwierig,
eine Aberration des Objektivs und anderer optischer Systeme zur Fluo
reszenzbetrachtung in günstiger Art und Weise zu korrigieren.
Dementsprechend liefert das in Fig. 43 gezeigte stereoskopische Mikros
kop ein ungünstig dunkles Fluoreszenzabbild während einer Fluoreszenzbe
trachtung, da die numerische Apertur im Vergleich zu dem gewöhnlichen
Fluoreszenzmikroskop niedrig ist, obwohl das stereoskopische Mikroskop
die vorteilhaften Merkmale aufweist, dass es eine dreidimensionale Betrach
tung gestattet und einen langen Arbeitsabstand besitzt, wodurch es eine
ausgezeichnete Betriebsfähigkeit bereitstellt. Darüber hinaus, da das Ver
änderliche-Vergrößerung-Optiksystem 42L und das Objektiv 41 in dem
optischen Weg angeordnet sind, durch welchen Anregungslicht hindurch
tritt, wie in Fig. 43 gezeigt ist, tritt von dem Glas Autofluoreszenz auf,
was verursacht, dass der Kontrast des Fluoreszenzabbildes ungünstiger
weise verringert wird. Weiterhin ist der Grad an in dem optischen Weg
auftretender Autofluoreszenz im Vergleich zu dem Objektiv des gewöhnli
chen Fluoreszenzmikroskops sehr hoch, da Anregungslicht durch einen
langen optischen Weg aus Glas hindurchtritt. Zusätzlich ist das mit dem
stereoskopischen Mikroskop erhaltene Fluoreszenzabbild dunkler als im
Falle des gewöhnlichen Fluoreszenzmikroskops, wie oben angemerkt, da
die numerische Apertur niedrig ist. Darüber hinaus ist die Transmittanz in
ultravioletten Bereich niedrig. Somit wird der Kontrast des Fluoreszenz
abbildes geringer als im Falle des gewöhnlichen Fluoreszenzmikroskops.
Es ist daher wesentlich, eine Autofluoreszenz zu minimieren, um das Fluo
reszenzabbild mit hohem Kontrast zu betrachten. Fig. 45 und 46 zeigen
bisher vorgeschlagene Anordnungen, um die oben beschriebenen Probleme
zu lösen.
In dem in Fig. 45 gezeigten Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksystem tritt in
dem Betrachtungs-Optiksystem keine Autofluoreszenz auf, da Anregungs
licht nicht durch den optischen Betrachtungsweg hindurchtritt. Dement
sprechend kann ein Fluoreszenzabbild mit hohem Kontrast erhalten werden.
Da jedoch der Beleuchtungsbereich des Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksy
stems sich nicht in Zuordnung zu der Veränderung des Betrachtungsbe
reichs verändert, welcher durch den Vergrößerungsänderungsvorgang des
Betrachtungs-Optiksystems hervorgerufen wird, ist die Betriebsfähigkeit
sehr schlecht. Darüber hinaus ist der Anregungslicht-Beleuchtungswir
kungsgrad niedrig, da eine Lichtleitfaser in dem Beleuchtungs-Optiksystem
verwendet wird. Dementsprechend ist das Fluoreszenzabbild für eine
Betrachtung ungünstig dunkel.
Darüber hinaus ist es notwendig, jeden der Erreger- und Absorptionsfilter
einzeln zu wechseln, um eine Fluoreszenzbetrachtung mit unterschiedlichen
Anregungslichtwellenlängen durchzuführen. Dementsprechend ist die
Betriebsfähigkeit nicht gut.
Das in Fig. 46 gezeigte Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksystem weist die
Betrachtungs-Optiksysteme 42L und 42R in der Betrachtungs-Optiksystem
einheit 42 auf, gemeinsam mit der Fluoreszenzbeleuchtungslinseneinheit
42F für die ausschließliche Verwendung des Fluoreszenzbeleuchtungs-
Optiksystems. Dementsprechend tritt Anregungslicht nicht direkt durch die
Betrachtungs-Optiksysteme 42L und 42R und Autofluoreszenz tritt nicht
auf. Da jedoch durch die Fluoreszenzbeleuchtungslinseneinheit 42F hin
durchtretendes Anregungslicht in das Objektiv 41 fällt, tritt Autofluores
zenz in dem Objektiv 41 auf. Wenn das Objektiv 41 durch Verwendung
eines glasartigen Werkstoffs gebildet ist, welcher eine minimale Autofluo
reszenz erzeugt, um die vom Objektiv 41 erzeugte Autofluoreszenz zu
minimieren, wird es unmöglich, die geforderte optische Leistung, ein
schließlich einer Korrekturleistung für eine chromatische Aberration, im
Vergleich zu der optischen Leistung herkömmlicher Objektive beizubehal
ten, wie oben angemerkt ist.
In einem Fall, in welchem das Auftreten von Autofluoreszenz im Objektiv
41 nicht unterdrückt werden kann, überlappen einander ein Bereich in dem
Objektiv 41, durch welchen das Anregungslicht hindurchtritt und einen
Bereich in dem Objektiv 41, durch welchen Fluoreszenzlicht von der Probe
47 hindurchtritt, wenn es zu den Betrachtungs-Optiksystemen 42L und
42R geleitet wird, an einem bestimmten Bereich im Betrachtungsbereich.
Somit wird Autofluoreszenzlicht von dem Objektiv 41 dem Fluoreszenz
abbild in diesem Bereich überlagert. Als Folge wird der Kontrast des Be
trachtungsabbilds teilweise verschlechtert. Was diese Erscheinung angeht,
so verändert sich der Bereich, in welchem Autofluoreszenzlicht dem Fluo
reszenzabbild überlagert wird, entsprechend der Vergrößerung der Ver
änderliche-Vergrößerung-Optiksysteme in den Betrachtungs-Optiksystemen
42L und 42R. Normalerweise, wenn das Zoom-Verhältnis der Veränder
liche-Vergrößerung-Optiksysteme niedrig ist, wird Autofluoreszenzlicht dem
Betrachtungsbereich teilweise überlagert. Wenn das Zoom-Verhältnis
zunimmt, wird Autofluoreszenzlicht vom Objektiv 41 dem gesamten Be
trachtungsbereich überlagert.
Darüber hinaus ist es vorstellbar, dass dann, wenn Anregungslicht durch
die Fluoreszenzbeleuchtungslinseneinheit 42F in der Betrachtungs-Optiksy
stemeinheit 42 hindurchtritt, von den Linsenoberflächen in der Fluoreszenz
beleuchtungslinseneinheit 42F reflektiertes Anregungslicht in die Betrach
tungs-Optiksysteme 42L und 42R in der Form von Streulicht oder Leckage
licht einfallen kann. In einem derartigen Fall, falls das Anregungslicht
verursacht, dass Autofluoreszenz von den Linsen in den Betrachtungs-
Optiksystemen 42L und 42R und den Absorptionsfiltern 50 auftritt, ist es
unmöglich, eine Fluoreszenzbetrachtung mit hohem Kontrast durchzufüh
ren.
Darüber hinaus ist die Betrachtungs-Optiksystemeinheit 42 derart struktu
riert, dass sie sich in Zuordnung zur Bewegung der Linseneinheiten der
Betrachtungs-Optiksysteme 42L und 42R in der Betrachtungs-Optiksystem
einheit 42 zur Veränderung der Vergrößerung bewegt, um den Beleuch
tungsbereich und den Betrachtungsbereich miteinander in Übereinstimmung
zu bringen. Daher ist es schwierig, die Fluoreszenzbeleuchtungslinsen
einheit 42F teilweise abzuschirmen, um zu verhindern, dass Anregungslicht
in die Betrachtungs-Optiksysteme 42L und 42R als Streulicht oder Leckage
licht eintritt.
Darüber hinaus kann die Fluoreszenzbetrachtungsvorrichtung mit der Be
trachtungs-Optiksystemeinheit 42 nicht in ein stereoskopisches Mikroskop
eingebaut werden, welches bisher benutzt wurde; es wird als ein stereo
skopisches Spezialzweck-Fluoreszenzmikroskop verwendet. Deshalb kann
die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung nicht in Kombination mit einem
stereoskopischen Mikroskop verwendet werden, welches bisher verwendet
wurde. Dementsprechend weist die Vorrichtung eine geringe Kompatibilität
und Systemflexibilität auf.
Gelegentlich wurden verschiedene chirurgische Mikroskope vorgeschlagen,
bei welchen ein Betrachtungs-Optiksystem und ein Beleuchtungs-Optiksy
stem voneinander getrennt sind, obwohl sie keine stereoskopischen Mikro
skope sind, welche eine Fluoreszenzbetrachtung gestatten. Fig. 47 zeigt
ein Beispiel der Anordnung eines in der japanischen Patentanmeldung,
Veröffentlichungsnummer nach Prüfung Hei 7-57226 offenbartes chirurgi
sches Mikroskop.
Ein betroffener Teil 60, welcher einer chirurgischen Operation unterzogen
werden soll, wird durch ein Betrachtungs-Optiksystem mit einem Objektiv
61, einem Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem 62 zur Betrachtung,
einem Strahlungsteiler 63, einem Betrachtungsprisma 64 und einem Okular
65 betrachtet. Der Strahlungsteiler 63 wird verwendet, um einen optischen
Fotografieweg vom optischen Betrachtungsweg abzuzweigen. Folglich wird
der optische Weg zu einem Fotografie-Optiksystem (nicht dargestellt)
abgezweigt, welches eine optische Achse in einer zur Ebene der Figur
orthogonalen Richtung aufweist. Ein Betrachtungs-Beleuchtungs-Optiksy
stem, welches den betroffenen Teil 60 beleuchtet, weist eine Lichtquellen
lampe 66, ein erstes Relaislinsensystem 67, ein Beleuchtungs-Veränder
liche-Vergrößerung-Optiksystem 69 zur, ein Beleuchtungsprisma 70 und
das Objektiv 61 auf Licht von der Lichtquellenlampe 66 beleuchtet den
betroffenen Teil 60 durch das Betrachtungs-Beleuchtungs-Optiksystem
hindurch. Ein Fotografie-Beleuchtungs-Optiksystem weist eine Xenon (Xe)-
Blitzlampe 71, ein zweites Relaislinsensystem 72, einen halbdurchlässigen
reflektierenden Spiegel 68, das Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem
69, das Beleuchtungsprisma 70 und das Objektiv 61 auf. Der halbdurch
lässige reflektierende Spiegel 68 ist in der Lage, in das Betrachtungs-Be
leuchtungs-Optiksystem eingefügt und aus diesem zurückgezogen zu
werden. Um Fotografien zu machen, wird der halbdurchlässige reflektie
rende Spiegel 68 zu einer durch die gestrichelten Linien gezeigten Position
68' durch z. B. einen Drehsolenoid (nicht gezeigt) angehoben. Folglich
beleuchtet Licht von der Xe-Blitzlampe 71 den betroffenen Teil 60 durch
das Fotografie-Beleuchtungs-Optiksystem hindurch.
Das oben beschriebene chirurgische Mikroskop weist die Merkmale auf,
dass, da der Abstand zu dem einer chirurgischen Operation zu unterziehen
den betroffenen Teil lang ist, der Arbeitsabstand im Vergleich zu den
stereoskopischen Mikroskopen lang und die Fokustiefe tief ist und weiter
hin das Zoom-Verhältnis des Betrachtungs-Optiksystems um einen Faktor
von etwa 10 kleiner ist als das der stereoskopischen Mikroskope. Das
chirurgische Mikroskop ist für eine Fluoreszenzbetrachtung ungeeignet und
unterscheidet sich von dem stereoskopischen Mikroskop, welches Fluo
reszenzbetrachtung gestattet, in der Gebrauchsanwendung und ebenso in
der vom Betrachtungs-Optiksystem und dem Beleuchtungs-Optiksystem
geforderten Leistung.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen
Umstände des Standes der Technik gemacht. Es ist eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine Fluoreszenzbetrachtungs-Optikvorrichtung
bereitzustellen, welche ein Fluoreszenzmikroskop und ein eine Fluorszenz
betrachtung gestattendes stereoskopisches Mikroskop umfasst. Die Fluo
reszenzbetrachtungs-Optikvorrichtung ist ausgelegt, Autofluoreszenz zu
minimieren, welche von Glas in einem Betrachtungs-Optiksystem durch
Anregungslicht von einem Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksystem erzeugt
wird, und zu verhindern, dass Anregungslicht als Streulicht oder Leckage
licht in das Betrachtungs-Optiksystem fällt, wodurch eine Betrachtung mit
hohem Kontrast ermöglicht wird. Weiterhin wird Beleuchtungslicht von dem
Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksystem effizient verwendet, um eine Be
trachtung eines hellen Fluoreszenzabbildes zu gestatten. Darüber hinaus
weist die Fluoreszenzbetrachtungs-Optikvorrichtung eine ausgezeichnete
Betriebsfähigkeit und Systemflexibilität auf.
Um die oben beschriebene Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfin
dung eine erste optische Vorrichtung bereit, umfassend eine Betrachtungs
vorrichtung und eine abnehmbar an der Betrachtungsvorrichtung ange
brachte Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung. Die Betrachtungsvorrichtung
besitzt ein Objektiv, eine Betrachtungs-Optiksystemeinheit, umfassend ein
Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem, sowie eine Abbildungs-Optiksy
stemeinheit, umfassend eine abbildende Linse und ein Okular.
Die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung besitzt eine Lichtquelle und ein
zwischen dem Objektiv und der Betrachtungs-Optiksystemeinheit an einer
von der optischen Achse des Objektivs verlagerten Position angeordnetes
reflektierendes Element, um Licht von der Lichtquelle auf das Objektiv
einfallen zu lassen. Die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung weist ferner
ein zwischen der Lichtquelle und dem reflektierenden Element angeordnetes
Beleuchtungs-Optiksystem auf, um Beleuchtungslicht von der Lichtquelle
zu dem reflektierenden Element zu leiten.
Ein erstes Wellenlängenauswahlelement zum selektiven Durchlassen von
Licht in einem spezifischen Wellenlängenbereich im Beleuchtungslicht ist
zwischen der Lichtquelle und dem reflektierenden Element angeordnet. Ein
zweites Wellenlängenauswahlelement zum selektiven Durchlassen von
Licht in dem Wellenlängenbereich von von einer Probe ausgesandtem
Fluoreszenzlicht ist zwischen dem Objektiv und der Abbildungs-Optiksy
stemeinheit angeordnet.
Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung eine zweite optische Vorrichtung
mit einer Struktur, welche der der ersten optischen Vorrichtung ähnlich ist,
bereit. Bei der zweiten optischen Vorrichtung ist das zweite Wellenlängen
auswahlelement mit der Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung integriert
ausgeführt.
Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung eine dritte optische Vorrichtung
mit einer Struktur bereit, welche der der ersten optischen Vorrichtung
ähnlich ist. Bei der dritten optischen Vorrichtung ist das zweite Wellenlän
genauswahlelement mit dem ersten Wellenlängenauswahlelement integriert
ausgeführt.
Noch weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden zum Teil offen
sichtlich sein und werden zum Teil aus der Beschreibung hervorgehen.
Die Erfindung umfasst dementsprechend die Merkmale von Aufbau, Kom
binationen von Elementen und Anordnung von Teilen, welche in dem im
Folgenden dargelegten Aufbau beispielhaft dargestellt werden, und der
Umfang der Erfindung wird durch die Ansprüche angezeigt.
Fig. 1 ist ein Diagramm, welches die Anordnung einer ersten opti
schen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, bei welcher
Teile (a) und (b) eine Seiten- bzw. eine Vorderansicht der optischen Vor
richtung sind, welche mit einer Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung ver
sehen ist, die eine Beleuchtung durch ein Objektiv durchführt.
Fig. 2 ist ein Diagramm, welches die Anordnung einer fünften
optischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, bei welcher
Teile (a) und (b) eine Seiten- bzw. eine Vorderansicht der optischen Vor
richtung in einem Zustand sind, in welchem eine Fluoreszenzbeleuchtungs
vorrichtung an ein Galilei'sches stereoskopisches Mikroskop angebracht ist.
Fig. 3 ist ein Diagramm, welches die Anordnung einer sechsten
optischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, bei welcher
Teile (a) und (b) einer Seiten- bzw. eine Vorderansicht der optischen Vor
richtung in einem Zustand sind, in welchem eine Fluoreszenzbeleuchtungs
vorrichtung an einem Greenough'schen stereoskopischen Mikroskop ange
bracht ist.
Fig. 4 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen den
Positionen von zwei Betrachtungs-Optiksystemen und einem reflektieren
den Element in Bezug auf ein Objektiv auf der einen Seite und durch das
Objektiv hindurchtretendes Beleuchtungslicht auf der anderen Seite zeigt,
in welchem Teil (a) einen Fall zeigt, bei dem eine die Zentren der zwei
optischen Betrachtungssysteme verbindende imaginäre Linie von der opti
schen Achse des Objektivs verlagert ist, und Teil (b) einen Fall zeigt, bei
dem die optische Achse des Objektivs auf der die Zentren der zwei opti
schen Betrachtungssysteme verbindenden imaginären Linie liegt.
Fig. 5 ist eine ausführliche Ansicht, welche die Anordnung einer
Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung in einer neunten optischen Vorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 6 ist ein Diagramm, welches die Anordnung einer dreizehnten
optischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, bei welcher
Teile (a) und (b) eine Seiten- bzw. eine Vorderansicht der optischen Vor
richtung ist, welche mit einer Distalend-Beleuchtungseinheit versehen ist,
welche eine Beleuchtung direkt ohne Verwendung eines Objektivs durch
führt.
Fig. 7 ist ein Diagramm, welches die Anordnung einer achtzehnten
und neunzehnten optischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt, bei welchen ein Prisma als eine Distalend-Beleuchtungseinheit ver
wendet wird, wobei Teil (a) einen Fall zeigt, bei welchem Keilprismen
verwendet werden, und Teil (b) einen Fall zeigt, bei welchem ein Ablenk
prisma verwendet wird.
Fig. 8 ist ein Diagramm, welches die Anordnung einer zwanzigsten
und einundzwanzigsten optischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt, bei welchen ein Prisma als eine Distalend-Beleuchtungs
einheit verwendet wird, wobei: Teil (a) eine Seitenansicht eines zwei Pris
men verwendenden optischen Systems ist; Teil (b) eine Rückansicht des
zwei Prismen verwendenden optischen Systems ist; Teil (c) eine Seiten
ansicht eines vier Prismen verwendenden optischen Systems ist; und Teil
(d) eine Rückansicht des vier Prismen verwendenden optischen Systems
ist.
Fig. 9 ist ein Diagramm, welches die Anordnung einer zweiund
zwanzigsten optischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt, bei welcher eine torische Linse als eine Distalend-Beleuchtungseinheit
verwendet wird.
Fig. 10 ist ein Diagramm, welches die Anordnung einer optischen
Vorrichtung gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei Teil
(a) eine Vorderansicht ist, welche lediglich ein optisches Fluoreszenzbe
trachtungssystem der optischen Vorrichtung zeigt, welche mit einer Fluo
reszenzbeleuchtungsvorrichtung versehen ist, die eine Beleuchtung durch
ein Objektiv durchführt, und Teil (b) eine Seitenansicht ist, welche die
gesamte optische Vorrichtung zeigt.
Fig. 11 ist ein Diagramm, welches eine Anordnung der optischen
Vorrichtung gemäß Beispiel 1 zeigt, bei welcher die Fluoreszenzbeleuch
tungsvorrichtung nicht verwendet wird, wobei Teil (a) eine Seitenansicht
der optischen Vorrichtung ist und Teil (b) ein Diagramm ist, welches einen
in der optischen Vorrichtung gemäß Beispiel 1 verwendeten Rahmensockel
zeigt.
Fig. 12 ist ein Diagramm, welches eine Anordnung der optischen
Vorrichtung gemäß Beispiel 1 zeigt, bei welcher ein Anregungsfilter und ein
Absorptionsfilter in eine Einheit integriert sind.
Fig. 13 ist ein Diagramm, welches eine Anordnung einer Filter
einheit zeigt, welche verwendet wird, um Anregungs- und Absorptionsfilter
austauschbar zu machen, wobei Teil (a) eine Draufsicht und Teil (b) eine
Schnittansicht ist.
Fig. 14 ist ein Diagramm, welches eine weitere Anordnung einer
Filtereinheit zeigt, welche verwendet wird, um Anregungs- und Absorp
tionsfilter austauschbar zu machen, wobei Teils (a) und (b) Draufsichten
sind und Teil (c) eine Schnittansicht ist.
Fig. 15 ist eine ausführliche Ansicht, welche die Anordnung des
optischen Systems der in Beispiel 1 verwendeten Fluoreszenzbeleuchtungs
vorrichtung zeigt.
Fig. 16 ist ein Diagramm, welches das optische System der in Fig.
1 verwendeten Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung zeigt, welches die
Linsenanordnungen bei der niedrigsten, mittleren und größten Vergröße
rung zeigt.
Fig. 17 ist ein Diagramm, welches die Weise zeigt, in welcher die
optische Achse eines Objektivs und die optische Achse eines Beleuch
tungs-Optiksystems voneinander verlagert sind.
Fig. 18 ist ein Diagramm, welches die Anordnung einer optischen
Vorrichtung gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei Teil
(a) eine Vorderansicht ist, welche lediglich ein Fluoreszenzbetrachtungs-
Optiksystem in einem Galilei'schen stereoskopischen Mikroskop zeigt, und
Teil (b) eine Seitenansicht der gesamten optischen Vorrichtung ist.
Fig. 19 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen den
Positionen von zwei Betrachtungs-Optiksystemen und einem reflektieren
den Element mit Bezug auf ein Objektiv auf der einen Seite und durch das
Objektiv tretendes Beleuchtungslicht auf der anderen zeigt, wobei Teil (a)
einen Fall zeigt, bei welchem eine die Zentren der zwei Betrachtungs-Optik
systeme verbindende imaginäre Linie von der optischen Achse des Objek
tivs verlagert ist, und Teil (b) einen Fall zeigt, bei welchem die optische
Achse des Objektivs auf der die Zentren der zwei Betrachtungs-Optiksy
steme verbindenden imaginären Linie liegt.
Fig. 20 ist ein Diagramm, welches einen Mechanismus zeigt, der
den Beleuchtungsbereich in Zuordnung zu einer in einem Veränderliche-
Vergrößerung-Optiksystem durchgeführten Vergrößerungsänderung ver
ändert.
Fig. 21 ist ein Diagramm, welches die Anordnung einer optischen
Vorrichtung gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei Teil
(a) eine Vorderansicht ist, welche lediglich ein Fluoreszenzbetrachtungs-
Optiksystem in einem Greenough'schen stereoskopischen Mikroskop zeigt,
und Teil (b) eine Seitenansicht ist, welche die gesamte optische Vorrich
tung zeigt.
Fig. 22 ist ein Diagramm, welches die Anordnung einer optischen
Vorrichtung gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung zeigt, welche mit
einer Distalend-Beleuchtungseinheit versehen ist, welche eine Beleuchtung
direkt ohne Verwendung eines Objektivs durchführt, wobei Teil (a) eine
Vorderansicht ist, die lediglich ein Fluoreszenzbetrachtungs-Optiksystem
zeigt, und Teil (b) eine Seitenansicht ist, welche die gesamte optische
Vorrichtung zeigt.
Fig. 23 ist ein Diagramm, welches das optische System einer in
Beispiel 4 verwendeten Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung zeigt, welches
die Linsenanordnungen bei der niedrigsten, mittleren und größten Vergröße
rung zeigt.
Fig. 24 ist ein Diagramm, welches das Layout einer Distalend-
Beleuchtungseinheit und den Beleuchtungslichtzustand bei der niedrigsten,
mittleren und größten Vergrößerung zeigt.
Fig. 25 ist ein Diagramm, welches eine weitere Anordnung des
optischen Systems der Distalend-Beleuchtungseinheit zeigt, wobei: Teil (a)
einen Fall zeigt, bei welchem Linsenelemente mit einer Neigung zur opti
schen Achse eines Beleuchtungs-Optiksystems angeordnet sind; Teil (b)
einen Fall zeigt, bei welchem ein reflektierender Spiegel mit einer Neigung
angeordnet ist; und Teil (c) einen Fall zeigt, bei welchem der Durchmesser
eines Linsenelements eines Objektivs, welches einer Probe am nächsten
liegt, erhöht ist.
Fig. 26 ist ein Diagramm, welches Beispiel 5 zeigt, das eine weitere
Anordnung der Distalend-Beleuchtungseinheit bereitstellt, bei welcher ein
Keilprisma verwendet wird.
Fig. 27 ist ein Diagramm, welches das Layout der Distalend-Be
leuchtungseinheit in Beispiel 5 und den Beleuchtungslichtzustand bei der
niedrigsten, mittleren und größten Vergrößerung zeigt.
Fig. 28 ist ein Diagramm, welches Beispiel 6 zeigt, das eine weitere
Anordnung der Distalend-Beleuchtungseinheit bereitstellt, bei welcher ein
Ablenkprisma verwendet wird.
Fig. 29 ist ein Diagramm, welches das Layout der Distalend-Be
leuchtungseinheit in Beispiel 6 und den Beleuchtungslichtzustand bei der
niedrigsten, mittleren und größten Vergrößerung zeigt.
Fig. 30 ist ein Diagramm, welches Beispiel 7 zeigt, das noch eine
weitere Anordnung der Distalend-Beleuchtungseinheit bereitstellt, wobei:
Teil (a) eine Seitenansicht der Distalend-Beleuchtungseinheit, eines Objek
tivs und eines Betrachtungs-Optiksystems ist; Teil (b) eine Vorderansicht
der Anordnung ist; und Teil (c) eine Draufsicht der Anordnung ist.
Fig. 31 ist ein Diagramm, welches eine Distalend-Beleuchtungs
einheit in Fig. 7 zeigt, welche den Beleuchtungslichtzustand bei der nied
rigsten, mittleren und größten Vergrößerung zeigt.
Fig. 32 ist ein Diagramm, welches eine aus zwei Prismen gebildete
Distalend-Beleuchtungseinheit zeigt.
Fig. 33 ist ein Diagramm, welches eine aus vier Prismen gebildete
Distalend-Beleuchtungseinheit zeigt.
Fig. 34 ist ein Diagramm, welches den Zustand eines Beleuchtungs
lichtstrahls auf eine Probe zeigt, wenn ein Beleuchtungs-Optiksystem aus
einem rotationssymmetrischen kreisförmigen optischen Element gebildet ist
und Beleuchtungslicht einer Probe schräg zugeführt wird.
Fig. 35 ist ein Diagramm, welches eine Distalend-Beleuchtungs
einheit in Beispiel 8 zeigt, welche unter Verwendung von torischen Linsen
gebildet ist, wobei: Teil (a) eine Seitenansicht der Distalend-Beleuchtungs
einheit, eines Objektivs und eines Betrachtungs-Optiksystems ist; Teil (b)
eine Vorderansicht der Anordnung ist; Teil (c) eine Draufsicht der Anord
nung ist; und Teil (d) ein Diagramm ist, welches die äußere Gestalt einer
torischen Linse zeigt.
Fig. 36 ist ein Diagramm, welches eine Positionsbeziehung zwi
schen einer torischen Linse und einem Prisma zeigt.
Fig. 37 ist ein Diagramm, welches eine Positionsbeziehung zwi
schen einer weiteren torischen Linse und einem weiteren Prisma zeigt.
Fig. 38 ist eine perspektivische Ansicht einer Distalend-Beleuch
tungseinheit.
Fig. 39 ist ein Diagramm, welches den Zustand eines Beleuchtungs
lichtstrahls auf eine Probe zeigt, wenn eine torische Linse in einem Be
leuchtungs-Optiksystem verwendet und Beleuchtungslicht einer Probe
schräg zugeführt wird.
Fig. 40 ist ein Diagramm, welches eine Distalend-Beleuchtungs
einheit in Beispiel 8 zeigt, welche den Zustand von Beleuchtungslicht bei
der niedrigsten, mittleren und größten Vergrößerung zeigt.
Fig. 41 ist ein Diagramm, welches den Zustand von Beleuchtungs
licht auf eine Probe zeigt, wobei Teil (a) ein Diagramm ist, welches den
Zustand von Beleuchtungslicht zeigt, wenn eine asymmetrische Oberfläche
nicht verwendet wird, und Teil (b) ein Diagramm ist, welches den Zustand
von Beleuchtungslicht zeigt, wenn eine asymmetrische Oberfläche ver
wendet wird.
Fig. 42 ist ein Diagramm, welches eine optische Vorrichtung zeigt,
die eine Kombination der optischen Vorrichtung gemäß Beispiel 1 und der
Distalend-Beleuchtungseinheit in Beispiel 4 ist, wobei Teil (a) eine Vorder
ansicht ist, welche lediglich ein Fluoreszenzbetrachtungs-Optiksystem
zeigt, und Teil (b) eine Seitenansicht der gesamten optischen Vorrichtung
ist.
Fig. 43 ist ein Diagramm, welches die Anordnung eines herkömm
lichen stereoskopischen Mikroskops während einer Fluoreszenzbetrachtung
zeigt.
Fig. 44 ist ein Diagramm, welches die Anordnung eines mit her
kömmlichem Auflicht-Fluoreszenzmikroskops ist.
Fig. 45 ist ein Diagramm, welches die Anordnung eines herkömm
lichen stereoskopischen Mikroskops während einer Fluoreszenzbetrachtung
zeigt, bei welchem Anregungslicht nicht durch ein Betrachtungs-Optiksy
stem hindurchgeschickt wird.
Fig. 46 ist ein Diagramm, welches die Anordnung einer in der
WO 99/13370 offenbarten herkömmlichen Vorrichtung zeigt.
Fig. 47 ist ein Diagramm, welches die Anordnung eines in der
japanischen Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer nach Prüfung
Hei 7-57226 offenbarten chirurgischen Mikroskops ist.
Als erstes wird der Betrieb der oben beschriebenen ersten bis dritten opti
schen Vorrichtung beschrieben werden. Um den Kontrast des oben be
schriebenen Fluoreszenzabbildes zu verbessern, ist es wichtig, dass soweit
wie möglich verhindert werden sollte, dass Anregungslicht von der Fluo
reszenzbeleuchtungsvorrichtung durch das optische System in der Betrach
tungs-Optiksystemeinheit hindurchtritt. Dementsprechend, wie in Teilen (a)
und (b) von Fig. 1, welche eine Seitenansicht und eine Vorderansicht
sind, gezeigt ist, umfasst die erste optische Vorrichtung eine Betrachtungs
vorrichtung und eine Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A, welche an der
Betrachtungsvorrichtung abnehmbar angebracht ist. Die Betrachtungsvor
richtung besitzt ein Objektiv 1, eine Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2,
umfassend ein Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem, und eine Ab
bildungs-Optiksystemeinheit 9, umfassend eine abbildende Linse 3 und ein
Okular 4. Die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A weist ein Beleuch
tungs-Optiksystem mit einer Lichtquelle 13 und einer Mehrzahl von Linsen
einheiten, umfassend eine Kollektorlinseneinheit 16, auf. Das Beleuch
tungs-Optiksystem weist weiterhin reflektierende Elemente auf. Ein reflek
tierendes Element 6 zum Reflektieren von Anregungslicht ist zwischen der
Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 und dem Objektiv 1 an einer Position
angeordnet, welche von der optischen Achse des Objektivs 1 verlagert ist,
um Beleuchtungslicht zur Beleuchtung einer Probe 7 zu reflektieren. Zwi
schen der Lichtquelle 13 und dem reflektierenden Element 6 ist ein Anre
gungsfilter 8 als ein erstes Wellenlängenauswahlelement zum selektiven
Durchlassen von Licht einer spezifischen Wellenfänge angeordnet, um die
Probe 7 zu beleuchten. Zwischen dem Objektiv 1 und der Abbildungs-
Optiksystemeinheit 9 ist ein Absorptionsfilter 5 als ein zweites Wellenlän
genauswahlelement zum selektiven Durchlassen von Fluoreszenzlicht
angeordnet, welches von der Probe 7 ausgesendet wird.
Das Objektiv 1 und die Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2, welche ein
Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem umfasst, sind in der Form eines
universellen infiniten optischen Systems angeordnet. Das Veränderliche-
Vergrößerung-Optiksystem ist aus einem afokalen optischen System gebil
det.
Bei der ersten optischen Vorrichtung tritt Anregungslicht von der Fluo
reszenzbeleuchtungsvorrichtung A nicht durch die Betrachtungs-Optiksy
stemeinheit 2, welche das Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem um
fasst, sondern fällt in das Objektiv 1 durch einen Bereich zwischen der
Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 und dem Objektiv 1 aufgrund der
Wirkung des an einer von der optischen Achse des Objektivs 1 verlagerten
Position angeordneten reflektierenden Elements 6 ein und beleuchtet die
Probe 7. Deshalb tritt in der Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 keine
Autofluoreszenz auf.
Bei der zweiten optischen Vorrichtung sind der Absorptionsfilter 5 als das
zweite Wellenlängenauswahlelement zum selektiven Durchlassen von
Fluoreszenzlicht und die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A in eine
Einheit integriert, wodurch der Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A
ermöglicht wird, mit einer herkömmlichen Betrachtungsvorrichtung ohne
weiteres kombiniert zu werden. Somit ist die optische Vorrichtung in ihren
Allzweckeigenschaften verbessert. Zusätzlich weist die optische Vorrich
tung eine ausgezeichnete Systemflexibilität auf, da die mit der Fluoreszenz
beleuchtungsvorrichtung A kombinierte herkömmliche Betrachtungsvor
richtung eine Fluoreszenzbetrachtung gestattet.
Bei der dritten optischen Vorrichtung sind der Absorptionsfilter 5 als das
zweite Wellenlängenauswahlelement und der Anregungsfilter 8 als das
erste Wellenlängenauswahlelement in eine Einheit integriert, wodurch das
System gestattet, ohne weiteres gehandhabt zu werden. Zusätzlich können
die Kosten reduziert werden, da der Systemaufbau vereinfacht ist.
Eine vierte optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist
eine Struktur auf, die der der ersten oder zweiten optischen Vorrichtung
ähnlich ist. Die vierte optische Vorrichtung weist einen Rahmen zum Halten
einer Probe und einen an dem Rahmen eingebauten Stab auf. Die optische
Vorrichtung besitzt weiterhin eine Fokussiereinheit, die an dem Stab gehal
ten ist, um den Abstand zwischen der Probe und dem Objektiv zu ver
ändern. Die Fokussiereinheit hält die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung.
Die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung hält die Betrachtungsvorrichtung.
Der Betrieb der vierten optischen Vorrichtung wird im Folgenden beschrie
ben werden. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist die Fluoreszenzbetrachtung
gestattende Vorrichtung eine Fokussiereinheit 19 zum Verändern des
Abstands zwischen der Probe 7 und dem Objektiv 1 auf. Die optische
Vorrichtung weist ferner einen Rahmen 10 zum Halten der Probe 7 und
einen am Rahmen 10 eingebauten Stab 11 auf. Die Fokussiereinheit 19 ist
an dem Stab 11 gehalten. Die Fokussiereinheit 19 hält die Fluoreszenzbe
leuchtungsvorrichtung A. Die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A hält
das Objektiv 1, die Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 und die Abbildungs-
Optiksystemeinheit 9.
Bei der vierten optischen Vorrichtung können der Absorptionsfilter 5 als
das zweite Wellenlängenauswahlelement zum selektiven Durchlassen von
Fluoreszenzlicht und die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A in eine
Einheit integriert sein, wodurch gestattet wird, die Fluoreszenzbeleuch
tungsvorrichtung A ohne weiteres mit einer herkömmlichen Betrachtungs
vorrichtung zu kombinieren. Folglich gestattet die mit der Fluoreszenzbe
leuchtungsvorrichtung A kombinierte herkömmliche Betrachtungsvorrich
tung eine Fluoreszenzbetrachtung. Somit weist die optische Vorrichtung
eine ausgezeichnete Systemflexibilität auf. Darüber hinaus wird der Bereich
zwischen der Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 und der Fokussiereinheit
19, welches der Raum zur Unterbringung der Fluoreszenzbeleuchtungsvor
richtung A ist, in der herkömmlichen Vorrichtung nicht in besonderer Weise
verwendet. Somit vermeidet ein Anordnen der Fluoreszenzbeleuchtungsvor
richtung A in diesem Raum eine Zunahme der Größe der optischen Vor
richtung und verhindert, dass der umgebende Raum geopfert wird.
Eine fünfte optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist
eine Struktur auf, welche der der ersten optischen Vorrichtung ähnlich ist.
Bei der fünften optischen Vorrichtung sind die Betrachtungs-Optiksystem
einheit und die Abbildungs-Optiksystemeinheit jeweils aus einem Paar von
Linseneinheiten gebildet. Das Paar von Linseneinheiten ist parallel und
symmetrisch zur optischen Achse des Objektivs angeordnet.
Der Betrieb der fünften optischen Vorrichtung wird unter Bezugnahme auf
Teil (a) von Fig. 2 beschrieben werden. Wie in Teil (a) von Fig. 2 gezeigt
ist, weist die fünfte optische Vorrichtung ein einzelnes Objektiv 1 sowie ein
linkes und ein rechtes Betrachtungs-Optiksystem 2L und 2R auf. Weiterhin
weist die fünfte optische Vorrichtung einen linken und einen rechten Ab
sorptionsfilter 25L und 25R als zweite Wellenlängenauswahlelemente zum
selektiven Durchlassen von Fluoreszenzlicht, eine linke und eine rechte
abbildende Linse 3L und 3R sowie ein linkes und ein rechtes Okular 4L und
4R auf. Dementsprechend besitzen die Betrachtungs-Optiksystemeinheit
und die Abbildungs-Optiksystemeinheit jeweils ein Paar von Linseneinhei
ten.
Es sollte angemerkt werden, dass die Betrachtungs-Optiksysteme optische
Systeme in der Betrachtungs-Optiksystemeinheit sind und jedes Betrach
tungs-Optiksystem zusätzlich zum Veränderliche-Vergrößerung-Optiksy
stem ein Relais-Optiksystem oder eine den optischen Weg teilende Vor
richtung aufweisen kann.
In Teil (a) von Fig. 2 sind die linke Linseneinheit (2L, 25L, 3L und 4L) und
die rechte Linseneinheit (2R, 25R, 3R und 4R) an der linken bzw. rechten
Seite einer optischen Achse des Objektivs 1 angeordnet, welches ebenso
die Mittenachse des Objektivs 1 ist. Der Abstand zwischen der linken
Linseneinheit und der optischen Achse und der Abstand zwischen der
rechten Linseneinheit und der optischen Achse sind einander gleicht. Das
Paar von Linseneinheiten ist parallel zur optischen Achse des Objektivs 1
angeordnet. Dementsprechend ist das Paar von Linseneinheiten symme
trisch bezüglich der optischen Achse des Objektivs 1. Mit dieser Anord
nung bildet die fünfte optische Vorrichtung ein Galilei'sches stereoskopi
sches Mikroskop und ermöglicht somit, die Probe stereoskopisch zu be
trachten.
Eine sechste optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist
eine Struktur auf, welche der der ersten optischen Vorrichtung ähnlich ist.
Bei der sechsten optischen Vorrichtung sind das Objektiv, die Betrach
tungs-Optiksystemeinheit und die Abbildungs-Optiksystemeinheit jeweils
aus einem Paar von Linseneinheiten gebildet. Jedes Paar von Linseneinhei
ten ist zu einer zur Probenoberfläche orthogonalen Achse geneigt und
symmetrisch bezüglich der Achse angeordnet.
Der Betrieb der sechsten optischen Vorrichtung wird mit Bezugnahme auf
Fig. 3 erläutert werden. Teil (a) von Fig. 3 ist eine Vorderansicht und Teil
(b) von Fig. 3 ist eine Seitenansicht. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, weist die
sechste optische Vorrichtung ein linkes und ein rechtes Objektiv 1L und
1R, ein rechtes und ein linkes Betrachtungs-Optiksystem 2L und 2R, ein
linkes und ein rechtes optisches Element 5L und 5R zum selektiven Durch
lassen von Fluoreszenzlicht, eine linke und eine rechte abbildende Linse 3L
und 3R sowie ein linkes und ein rechtes Okular 4L und 4R auf.
Dementsprechend weisen das Objektiv, die Betrachtungs-Optiksystem
einheit und die Abbildungs-Optiksystemeinheit jeweils ein Paar von Linsen
einheiten auf.
Die linke Linseneinheit (1L, 2L, 5L, 3L und 4L) und die rechte Linseneinheit
(1R, 2R, 5R, 3R und 4R) sind an der linken bzw. rechten Seite einer zur
Oberfläche der Probe 7 orthogonalen Achse angeordnet. Jede Linseneinheit
ist mit dem gleichen Winkel α bezüglich der zur Oberfläche der Probe 7
orthogonalen Achse geneigt. Dementsprechend ist das Paar von Linsen
einheiten bezüglich der zur Oberfläche der Probe 7 orthogonalen Achse
symmetrisch angeordnet.
Mit dieser Anordnung bildet die sechste optische Vorrichtung ein Gree
nough'sches stereoskopisches Mikroskop und ermöglicht es somit, die
Probe stereoskopisch zu betrachten.
Eine siebte optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist
eine Struktur auf, welche der der fünften optischen Vorrichtung ähnlich ist.
Bei der siebten optischen Vorrichtung sind die Betrachtungs-Optiksystem
einheit und die Abbildungs-Optiksystemeinheit derart angeordnet, dass eine
die optischen Achsen des Paares von Linseneinheiten enthaltende Ebene
von der optischen Achse des Objektivs verlagert ist.
Der Betrieb der siebten optischen Vorrichtung wird erläutert werden. Bei
der siebten optischen Vorrichtung, wie in Teil (a) von Fig. 4 gezeigt ist, ist
eine Ebene, die die optischen Achsen von zwei unabhängigen Betrach
tungs-Optiksystemen enthält, von der optischen Achse des Objektivs 1
weg vom reflektierenden Element 6 verlagert.
Genauer ist in Teil (a) von Fig. 4 die obere Figur eine Schnittansicht
entlang einer Ebene des Objektivs 1 in der Nähe des reflektierenden Ele
ments 6 und die untere Figur eine Seitenansicht des Objektivs 1. In Fig. 4
bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Objektiv und Bezugszeichen 2 1 und 2 2
bezeichnen die Bereiche von Lichtstrahlen, welche in zwei unabhängige
Betrachtungs-Optiksysteme hineingeleitet werden, welche aus einem Paar
von Einheiten gebildet sind. Bezugszeichen 2 3 bezeichnet einen Bereich,
durch welchen Anregungslicht hindurchtritt, welches durch das reflektie
rende Element 6 abgelenkt ist. Bezugszeichen O bezeichnet die Position der
optischen Achse des Objektivs 1 und Bezugszeichen E bezeichnet die
Pupillenposition des Beleuchtungs-Optiksystems in der Fluoreszenzbeleuch
tungsvorrichtung A, welche zur Pupillenposition des Betrachtungs-Optiksy
stems konjugiert ist. Die Seitenansicht zeigt den optischen Weg von Anre
gungslicht im Objektiv 1. Wie in Teil (a) von Fig. 4 gezeigt ist, ist eine
Ebene, welche die optischen Achsen der zwei unabhängigen Betrachtungs-
Optiksysteme enthält, von der optischen Achse O des Objektivs 1 weg von
dem reflektierenden Element 6 verlagert, wodurch dann, wenn Anregungs
licht von der Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A durch das reflektie
rende Element 6 abgelenkt wird, um in das Objektiv 1 zu fallen, um die
Probe 7 zu beleuchten, Umfangsstrahlen L' und U' von Anregungslicht die
Probe 7 beleuchten können, ohne im Objektiv 1 verdunkelt zu werden.
Andererseits zeigt Teil (b) von Fig. 4 einen Zustand, in welchem die
optische Achse des Objektivs 1 nicht von der die optischen Achsen der
zwei unabhängigen Betrachtungs-Optiksysteme enthaltenden Ebene ver
lagert ist. In diesem Falle wird ein Randstrahl U' von Anregungslicht, wel
cher auf die Pupillenposition E mit einem großen Winkel einfällt, im Objektiv
1 verdunkelt und kann den Betrachtungsbereich nicht beleuchten.
Eine achte optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist
eine der ersten optischen Vorrichtung ähnliche Struktur auf. Bei der achten
optischen Vorrichtung ist wenigstens eine Linseneinheit des Beleuchtungs-
Optiksystems in der Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung derart beweglich,
dass der Beleuchtungsbereich des Beleuchtungs-Optiksystems näherungs
weise mit dem Betrachtungsbereich zusammenfällt, welcher sich gemäß
eines Vergrößerungsänderungsvorgangs des Betrachtungs-Optiksystems in
der Betrachtungs-Optiksystemeinheit verändert.
Der Betrieb der achten optischen Vorrichtung wird erläutert werden. Bei der
achten optischen Vorrichtung besitzt die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrich
tung einen Bewegungsmechanismus, und das Beleuchtungs-Optiksystem
besitzt wenigstens eine bewegliche Linseneinheit. Es wird bevorzugt, dass
die Position eines Abbildes der durch das Beleuchtungs-Optiksystem proji
zierten Lichtquelle zu der Pupillenposition des Betrachtungs-Optiksystems
näherungsweise konjugiert sein sollte. Der Grund dafür ist, dass die Rand
strahlen des beleuchtenden Lichtstrahls die Probe nicht erreichen können,
falls die Position des projizierten Abbildes der Lichtquelle nicht näherungs
weise zur Pupillenposition des Betrachtungs-Optiksystems konjugiert ist.
Bei der achten optischen Vorrichtung können die Pupillenposition des
Beleuchtungs-Optiksystems und die Pupillenposition des Betrachtungs-
Optiksystems näherungsweise miteinander in Übereinstimmung gebracht
werden, selbst wenn die Pupillenposition des Betrachtungs-Optiksystems
sich aufgrund eines Vergrößerungsänderungsvorgangs des Betrachtungs-
Optiksystems ändert, da wenigstens eine Linseneinheit in dem Beleuch
tungs-Optiksystem durch einen in Fig. 1 gezeigten Bewegungsmecha
nismus 15' bewegt werden kann. Folglich können der Betrachtungsbereich
und der Beleuchtungsbereich miteinander in Übereinstimmung gebracht
werden. Somit ist es möglich, ein Betrachtungsabbild zu erhalten, welches
ähnlich dem ist, welches mit dem herkömmlichen Fluoreszenzmikroskop
erhalten wird.
Eine neunte optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt
eine Struktur, welche der der achten optischen Vorrichtung ähnlich ist. Bei
der neunten optischen Vorrichtung besitzt das Beleuchtungs-Optiksystem
eine Sammellinseneinheit zum Sammeln von Licht von der Lichtquelle, eine
erste Relaislinseneinheit, um ein erstes Abbild der Lichtquelle zu bilden, und
eine zweite Relaislinseneinheit, um das erste Abbild der Lichtquelle zu
übertragen. Ein erstes reflektierendes Element ist in der ersten Relaislinsen
einheit angeordnet. Eine Aperturblende ist in der Nähe des ersten Abbildes
der Lichtquelle angeordnet. Wenigstens eine bewegliche Linseneinheit und
ein zweites reflektierendes Element sind in der zweiten Relaislinseneinheit
angeordnet. Erste Wellenlängenauswahlelemente sind austauschbar in dem
Beleuchtungs-Optiksystem vorgesehen.
Der Betrieb der neunten optischen Vorrichtung wird beschrieben werden.
Fig. 5 und 6 zeigen die Anordnung der optischen Vorrichtung. In Fig.
5 besitzt das Beleuchtungs-Optiksystem in Reihenfolge von der Lichtquelle
13 aus eine Sammellinseneinheit G0 zum Sammeln von Licht von der
Lichtquelle 13, eine erste Relaislinseneinheit G1, um ein erstes Abbild der
Lichtquelle 13 zu bilden, eine zweite Relaislinseneinheit G2, um das erste
Abbild der Lichtquelle 13 zu übertragen, sowie das reflektierende Element
6, welches zwischen den Betrachtungs-Optiksystemen 2L und 2R und dem
Objektiv 1 angeordnet ist. Ein erstes reflektierendes Element M1 ist in der
ersten Relaislinseneinheit G1 vorgesehen. Eine Aperturblende AS ist in der
Nähe des ersten Abbildes der Lichtquelle 13 angeordnet. Eine bewegliche
Linseneinheit L22 und ein zweites reflektierendes Element M2 sind in der
zweiten Relaislinseneinheit G2 vorgesehen. Zusätzlich sind Anregungsfilter
8 und 8' als erste Wellenlängenauswahlmittel in dem Beleuchtungs-Optik
system austauschbar vorgesehen, wie durch den Doppelpfeil gezeigt ist.
Somit wird Beleuchtungslicht von der Lichtquelle 13 durch die Sammellin
seneinheit G0 gesammelt und Licht einer Wellenlänge zum Beleuchten der
Probe 7 wird selektiv als Anregungslicht durch den Anregungsfilter 8
übertragen, welcher in der ersten Relaislinseneinheit G1 angeordnet ist. Die
erste Relaislinseneinheit G1 bildet ein erstes Abbild der Lichtquelle 13. Eine
Aperturblende ist in der Nähe des ersten Abbildes der Lichtquelle 13 an
geordnet. Die zweite Relaislinseneinheit G2 projiziert das erste Abbild in die
Nähe einer Position, welche näherungsweise der Pupillenposition eines
jeden der Betrachtungs-Optiksysteme 2L und 2R konjugiert ist.
Das Betrachtungs-Optiksystem besitzt ein Veränderliche-Vergrößerung-
Optiksystem und ist in der Lage, die Größe des Betrachtungsabbildes zu
verändern. Wenn jedoch die Vergrößerung verändert wird, verändern sich
die Pupillenposition und Pupillendurchmesser eines jeden Betrachtungs-
Optiksystems 2L und 2R. Folglich kann die Position, an welche das Abbild
der Lichtquelle 13 projiziert wird, nicht zur Pupillenposition eines jeden der
Betrachtungs-Optiksysteme 2L und 2R konjugiert sein. Somit ist die Linsen
einheit L22 in der zweiten Relaislinseneinheit G2 in der Richtung der opti
schen Achse bewegbar ausgebildet, wie in Teil (b) von Fig. 5 durch den
Bewegungsmechanismus 15' gezeigt, um das zweite Abbild der Lichtquelle
13 mit einer zur Pupillenposition konjugierten Position in Übereinstimmung
zu bringen und um das Lichtquellenabbild auf eine optimale Größe bezü
glich des Pupillendurchmessers einzustellen. Somit wird dem Beleuchtungs
bereich gestattet, sich gemäß der Veränderung der durch den Vergröße
rungsänderungsvorgang der Betrachtungs-Optiksysteme 2L und 2R hervor
gerufenen Veränderung des Betrachtungsbereichs durch Bewegen der
Linseneinheit L22 in der zweiten Relaislinseneinheit G2 in Richtung der
optischen Achse in Zuordnung mit der Veränderung der Vergrößerung der
Betrachtungs-Optiksysteme 2L und 2R zu verändern. Darüber hinaus wird
die Größe des projizierten Abbildes der Lichtquelle 13 näherungsweise
übereinstimmend mit dem Pupillendurchmesser der Betrachtungs-Optiksy
steme 2L und 2R und das projizierte Abbild der Lichtquelle 13 füllt die
Pupille eines jeden der Betrachtungs-Optiksysteme 2L und 2R. Dement
sprechend weist die optische Vorrichtung eine ausgezeichnete Betriebs
fähigkeit auf und gestattet eine helle Fluoreszenzbetrachtung.
Es sollte angemerkt werden, dass die Aperturblende AS, welche in der
Nähe des ersten Abbildes der Lichtquelle 13 angeordnet ist, als eine Vor
richtung zum Einstellen der Beleuchtungsintensität von Anregungslicht
dient.
Mit der oben beschriebenen Anordnung wirkt das Beleuchtungs-Optiksy
stem als ein Koehler'sches Beleuchtungssystem. Dementsprechend ist es
möglich, hell und gleichförmig zu beleuchten.
Eine zehnte optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt
eine Struktur, welche der der ersten oder neunten optischen Vorrichtung
ähnlich ist. Bei der zehnten optischen Vorrichtung wird der Abstand zwi
schen der Sammellinseneinheit und der Lichtquelle verändert, um eine
kritische Beleuchtung zu gestatten, bei welcher die Position, an welche das
Abbild der Lichtquelle projiziert wird und die Probe miteinander näherungs
weise in Übereinstimmung sind.
Eine elfte optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt
eine Struktur, welche der der zehnten optischen Vorrichtung ähnlich ist.
Bei der elften optischen Vorrichtung ist die Sammellinseneinheit relativ zur
Lichtquelle unabhängig von dem Vergrößerungsänderungsvorgang der
Betrachtungs-Optiksysteme in der Betrachtungs-Optiksystemeinheit beweg
bar, und der Abstand D zwischen der Lichtquelle und einer zur Probe
konjugierten Position, welche der Lichtquelle in dem Fluoreszenzbeleuch
tungs-Optiksystem am nächsten ist, erfüllt die folgende Bedingung:
|D| ≦ 3 Millimeter
Der Betrieb der zehnten und der elften optischen Vorrichtung wird beschrie
ben werden. Die zehnte optische Vorrichtung besitzt einen Bewegungs
mechanismus 15, welcher in der Lage ist, den Abstand zwischen der
Sammellinseneinheit G0 und der Lichtquelle 13 zu verändern. Mit dieser
Anordnung können die Position, an welche das Abbild der Lichtquelle
projiziert wird, und die Probenoberfläche miteinander im Wesentlichen in
Übereinstimmung gebracht werden. Somit ist es möglich, eine kritische
Beleuchtung zu realisieren. Dementsprechend ist es möglich, zwischen
einer Koehler-Beleuchtung, welche gestattet, dass der gesamte Betrach
tungsbereich beleuchtet wird, und einer kritischen Beleuchtung, welche
gestattet, dass lediglich ein mittlerer Abschnitt des Betrachtungsbereichs
noch heller beleuchtet wird, gemäß dem Bedarf zu wählen. Deshalb weist
die zehnte optische Vorrichtung eine ausgezeichnete Betriebsfähigkeit auf.
Insbesondere ein dunkles Fluoreszenzabbild kann noch heller betrachtet
werden, wenn eine kritische Beleuchtung verwendet wird.
Bei der elften optischen Vorrichtung ist der Abstand zwischen der Sammel
linseneinheit G0 und der Lichtquelle 13 unabhängig von der Bewegung der
Linseneinheit, welche sich in Zuordnung zum Vergrößerungsänderungsvor
gang des Betrachtungs-Optiksystems bewegt, variabel. Zusätzlich erfüllt
der Abstand D zwischen der Lichtquelle 13 und einer konjugierten Position
zur Probe, welche der Lichtquelle 13 im Beleuchtungs-Optiksystem am
nächsten ist, die folgende Bedingung:
|D| ≦ 3 Millimeter
Mit dieser Anordnung kann eine kritische Beleuchtung durch Verändern des
Abstandes zwischen der Lichtquelle 13 und der Sammellinseneinheit G0,
während Licht bei einer hohen numerischen Apertur von der Lichtquelle 13
durch die Sammellinseneinheit G0 ohne Vergeudung gesammelt wird,
realisiert werden. Als Folge ist es möglich, zwischen einer Koehler-Beleuch
tung, welche gestattet, dass der gesamte Betrachtungsbereich beleuchtet
wird, und einer kritischen Beleuchtung, welche gestattet, dass lediglich der
mittlere Abschnitt des Betrachtungsbereichs noch heller beleuchtet wird, zu
wählen. Somit weist die optische Vorrichtung eine verbesserte Betriebs
fähigkeit auf und gestattet, dass ein dunkles Fluoreszenzabbild noch heller
betrachtet wird.
Eine zwölfte optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung be
sitzt eine Struktur, welche der der dritten optischen Vorrichtung ähnlich ist.
Die zwölfte optische Vorrichtung weist einen Mechanismus auf, durch
welchen das erste Wellenlängenauswahlelement und das zweite Wellenlän
genauswahlelement gegen ein weiteres erstes Wellenlängenauswahlele
ment bzw. ein weiteres zweites Wellenlängenauswahlelement in Kopp
lungsbeziehung miteinander gewechselt werden.
Der Betrieb der zwölften optischen Vorrichtung wird unten beschrieben
werden. Die optische Vorrichtung besitzt einen Mechanismus, durch wel
chen der Anregungsfilter 8, welcher ein erstes Wellenlängenauswahlele
ment ist, und der Absorptionsfilter 5, welcher ein zweites Wellenlängen
auswahlelement ist, gegen einen weiteren Anregungsfilter 8 bzw. einem
weiteren Absorptionsfilter 5 in Kopplungsbeziehung miteinander gewech
selt werden. Somit ist es möglich, ohne weiteres eine optimale Kombina
tion eines Anregungsfilters 8 und eines Absorptionsfilters 5 für jede be
stimmte verwendete Fluoreszenzfarbe auszuwählen, da der Anregungsfilter
8 und der Absorptionsfilter 5 in Kopplungsbeziehung miteinander in den
optischen Weg eingefügt und von diesem zurückgezogen werden. Folglich
ist die Betriebsfähigkeit beträchtlich verbessert.
Eine dreizehnte optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst eine Betrachtungsvorrichtung und eine an der Betrachtungsvor
richtung abnehmbar angebrachte Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung. Die
Betrachtungsvorrichtung besitzt ein Objektiv, eine Betrachtungs-Optiksy
stemeinheit, umfassend ein Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem sowie
eine Abbildungs-Optiksystemeinheit, umfassend eine abbildende Linse und
ein Okular.
Die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung weist eine Lichtquelle und eine
Distalend-Beleuchtungseinheit auf, welche in großer Nähe zum Objektiv
angeordnet sind. Die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung weist weiterhin
ein Beleuchtungs-Optiksystem auf, welches zwischen der Lichtquelle und
der Distalend-Beleuchtungseinheit angeordnet ist, um Beleuchtungslicht
von der Lichtquelle zur Distalend-Beleuchtungseinheit zu leiten.
Ein erstes Wellenlängenauswahlelement zum selektiven Durchlassen von
Licht in einem spezifischen Wellenlängenbereich im Beleuchtungslicht ist
zwischen der Lichtquelle und der Distalend-Beleuchtungseinheit angeord
net. Ein zweites Wellenlängenauswahlelement zum selektiven Durchlassen
von Licht in dem Wellenlängenbereich von Fluoreszenzlicht, welches von
einer Probe ausgesendet wird, ist zwischen dem Objektiv und der Abbil
dungs-Optiksystemeinheit angeordnet.
Die Distalend-Beleuchtungseinheit ist am Umfang des Objektivs angeord
net, sodass die Mittenposition eines Betrachtungs-Optiksystems in der
Betrachtungs-Optiksystemeinheit und die Mittenposition von durch die
Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung zugeführtem Beleuchtungslicht mitein
ander an der Probenoberfläche übereinstimmen.
Das Beleuchtungs-Optiksystem weist wenigstens eine bewegliche Linsen
einheit und einen Bewegungsmechanismus auf. Die bewegliche Linsen
einheit wird gemäß einer Veränderung der Vergrößerung des Betrachtungs-
Optiksystems bewegt, um den Betrachtungsbereich und den Beleuchtungs
bereich miteinander näherungsweise in Übereinstimmung zu bringen.
Eine vierzehnte optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
weist eine Struktur auf, welche der der dreizehnten optischen Vorrichtung
ähnlich ist. Bei der vierzehnten optischen Vorrichtung ist das zweite Wel
lenlängenauswahlelement mit der Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung
integriert ausgeführt.
Eine fünfzehnte optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
weist eine Struktur auf, welche der der vierzehnten optischen Vorrichtung
ähnlich ist. Bei der fünfzehnten optischen Vorrichtung ist das zweite Wel
lenlängenauswahlelement mit dem ersten Wellenlängenauswahlelement
integriert ausgeführt.
Eine sechzehnte optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
weist eine Struktur auf, welche der der dreizehnten optischen Vorrichtung
ähnlich ist. Bei der sechzehnten optischen Vorrichtung beleuchtet die
Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung die Probe mit Licht von der Lichtquelle
durch die Distalend-Beleuchtungseinheit, ohne durch das Objektiv hindurch
zutreten.
Der Betrieb der dreizehnten, der vierzehnten, der fünfzehnten und der
sechzehnten optischen Vorrichtung wird mit Bezugnahme auf Fig. 6
erläutert werden. Teil (a) von Fig. 6 ist eine Seitenansicht und Teil (b) von
Fig. 6 ist eine Vorderansicht.
Die dreizehnte optische Vorrichtung umfasst eine Betrachtungsvorrichtung
und eine Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A, welche abnehmbar an der
Betrachtungsvorrichtung angebracht ist. Die Betrachtungsvorrichtung
besitzt ein Objektiv 1, Betrachtungs-Optiksystemeinheiten 2L und 2R,
wobei jede ein Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem umfasst, sowie
eine Abbildungs-Optiksystemeinheit 9, umfassend abbildende Linsen 3L
und 3R und Okulare 4L und 4R. Die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A
besitzt ein Beleuchtungs-Optiksystem mit einer Lichtquelle 13, eine Mehr
zahl von Linseneinheiten, umfassend eine Sammellinseneinheit G0 und
reflektierende Elemente. Die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A besitzt
weiterhin eine Distalend-Beleuchtungseinheit B, welche nahe dem Objektiv
1 angeordnet ist. Zusätzlich ist ein erstes Wellenlängenauswahlelement
zum selektiven Durchlassen von Licht einer spezifischen Wellenlänge, um
eine Probe 7 zu beleuchten, d. h. ein Anregungsfilter 23, zwischen der
Lichtquelle 13 und der Distalend-Beleuchtungseinheit B vorgesehen. Die
Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A beleuchtet die Probe 7 derart, dass
die Mittenposition des Betrachtungs-Optiksystems und die Mittenposition
von durch das Beleuchtungs-Optiksystem zugeführtem Beleuchtungslicht
miteinander an der Probenoberfläche zusammenfallen. Von der Probe 7
ausgesendetes Fluoreszenzlicht tritt durch Absorptionsfilter 25L und 25R
hindurch, welche als zweite Wellenlängenauswahlelemente zum selektiven
Durchlassen von Licht von einer Fluoreszenzwellenlänge dienen. Es sollte
angemerkt werden, dass die Absorptionsfilter 25L und 25R zwischen dem
Objektiv 1 und der Abbildungs-Optikssystemeinheit 9 angeordnet sind.
Zusätzlich weist die optische Vorrichtung einen Bewegungsmechanismus
15' auf, welcher wenigstens eine Linseneinheit in der Fluoreszenzbeleuch
tungsvorrichtung A in Zuordnung zu einem Vergrößerungsänderungsvor
gang des Betrachtungs-Optiksystems bewegt, sodass der Betrachtungs
bereich und der Beleuchtungsbereich miteinander näherungsweise zusam
menfallen. Somit kann effizient beleuchtet werden, da die optische Vor
richtung einen Mechanismus aufweist, welcher den Betrachtungsbereich
und den Beleuchtungsbereich näherungsweise miteinander in Übereinstim
mung bringt.
Die vierzehnte optische Vorrichtung besitzt eine Struktur, welche der der
dreizehnten optischen Vorrichtung ähnlich ist. Bei der vierzehnten opti
schen Vorrichtung sind die als zweite Wellenlängenauswahlelemente zum
selektiven Durchlassen von Fluoreszenzlicht dienenden Absorptionsfilter
25R und 25L mit der Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A in eine Einheit
integriert, wodurch ermöglicht wird, dass die Fluoreszenzbeleuchtungsvor
richtung A ohne weiteres mit einer herkömmlichen Betrachtungsvorrichtung
kombiniert wird. Dementsprechend ist es möglich, eine Fluoreszenzbetrach
tung mit einer herkömmlichen optischen Vorrichtung auszuführen, welche
selbst keine Fluoreszenzbetrachtung gestattet.
Die fünfzehnte optische Vorrichtung besitzt eine Struktur, welche der der
dreizehnten optischen Vorrichtung ähnlich ist. Bei der fünfzehnten opti
schen Vorrichtung sind die als zweite Wellenlängenauswahlelemente die
nenden Absorptionsfilter 25R und 25L sowie ein Anregungsfilter als ein
erstes Wellenlängenauswahlelement in eine Einheit integriert, wie im Falle
der in Fig. 1 gezeigten Anordnung, wodurch ein Wechseln von Filtern
erleichtert und somit ermöglicht wird, das System einfach zu bedienen.
Bei der sechzehnten optischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin
dung tritt keine Autofluoreszenz vom Objektiv 1 oder den Betrachtungs-
Optiksystemen 2L und 2R auf, da Anregungslicht nicht durch das Objektiv
1, sondern durch die Distalend-Beleuchtungseinheit B im Fluoreszenzbe
leuchtungs-Optiksystem tritt, um die Probe 7 zu beleuchten. Dementspre
chend wird es möglich, ein Probenabbild mit hohem Kontrast zu betrach
ten.
Eine siebzehnte optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
besitzt eine Struktur, welche der der dreizehnten optischen Vorrichtung
ähnlich ist. Bei der siebzehnten optischen Vorrichtung weist die Distalend-
Beleuchtungseinheit Linsen auf. Wenigstens eine Linse in der Distalend-
Beleuchtungseinheit ist derart angeordnet, dass die optische Achse der
Linse von der optischen Achse der Distalend-Beleuchtungseinheit verlagert
ist.
Eine achtzehnte optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
besitzt eine Struktur, welche der der dreizehnten optischen Vorrichtung
ähnlich ist. Bei der achtzehnten optischen Vorrichtung umfasst die Dista
lend-Beleuchtungseinheit ein optisches Element, welches lediglich aus
ebenen Flächen gebildet ist, und welches einfallendes Licht von sich ledi
glich durch einen Brechungsvorgang heraustreten lässt.
Der Betrieb der siebzehnten und der achtzehnten optischen Vorrichtung
wird erläutert werden. Bei der siebzehnten optischen Vorrichtung, wie in
Teil (a) von Fig. 6 gezeigt ist, sind Linsen B1 und B2 in der Distalend-
Beleuchtungseinheit B bezüglich der optischen Achse der Distalend-Be
leuchtungseinheit B außermittig angeordnet. Bei der achtzehnten optischen
Vorrichtung, wie in Teil (a) von Fig. 7 gezeigt ist, sind Keilprismen P7 und
P8 in der Distalend-Beleuchtungseinheit B vorgesehen. Ein Vorsehen von
optischen Elementen in der Distalend-Beleuchtungseinheit B, wie in der
Figur dargestellt, ermöglicht, dass die optische Achse des Fluoreszenzbe
leuchtungs-Optiksystems und die optische Achse des Objektivs 1 mitein
ander an der Probenoberfläche zusammenfallen und gestattet somit eine
effiziente Beleuchtung.
Eine neunzehnte optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
besitzt eine Struktur, welche der der dreizehnten optischen Vorrichtung
ähnlich ist. Bei der neunzehnten optischen Vorrichtung umfasst die Dista
lend-Beleuchtungseinheit ein optisches Element, welches lediglich aus
ebenen Flächen gebildet ist und welches einfallendes Licht von sich durch
einen Brechungsvorgang und einen Reflexionsvorgang heraustreten lässt.
Der Betrieb der neunzehnten optischen Vorrichtung wird erläutert werden.
Bei der neunzehnten optischen Vorrichtung, wie in Teil (b) von Fig. 7
gezeigt ist, ist wenigstens ein Ablenkungsprisma P6 in der Distalend-Be
leuchtungseinheit B vorgesehen. Anregungslicht, welches in das Ablen
kungsprisma P6 einfällt, wird durch eine erste Fläche a des Ablenkungs
prismas P6 gebrochen, von einer zweiten Fläche b des Ablenkungsprismas
P6 total reflektiert und von einer dritten Fläche c des Ablenkungsprismas
P6 reflektiert, um das Ablenkungsprisma P6 durch Hindurchtreten durch die
zweite Fläche b, welche ebenso als eine Brechungsfläche dient, zu ver
lassen. Dann beleuchtet das Anregungslicht die Probe 7.
Somit kann bei der neunzehnten optischen Vorrichtung durch Verwenden
des Ablenkungsprismas P6 die Distalend-Beleuchtungseinheit B in ihrer
Struktur vereinfacht und in einer kompakten Form aufgebaut werden.
Zusätzlich wird der Verlust von Anregungslichtintensität verglichen mit
einem Falll, bei welchem ein reflektierender Spiegel verwendet wird, ver
ringert, da die Fläche b als eine total reflektierende Fläche dient.
Eine zwanzigste optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
besitzt eine Struktur, welche der der dreizehnten optischen Vorrichtung
ähnlich ist. Bei der zwanzigsten optischen Vorrichtung umfasst die Dista
lend-Beleuchtungseinheit in einer Reihenfolge von der Fluoreszenzbeleuch
tungs-Optiksystem-Seite ein erstes Ablenkungselement und ein zweites
Ablenkungselement, welche in einer Ebene orthogonal zu einer Ebene
vorgesehen sind, welche sowohl die optische Achse des Objektivs als auch
die in die Distalend-Beleuchtungseinheit eintretende optische Achse des
Beleuchtungs-Optiksystems enthält. Das erste Ablenkungselement lenkt die
optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems ab. Das zweite Ablen
kungselement lenkt die durch das erste Ablenkungselement abgelenkte
optische Achse ab, sodass die optische Achse schräg zur Probenoberfläche
in einer die optische Achse des Objektivs enthaltenden Ebene verläuft.
Eine einundzwanzigste optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin
dung besitzt eine Struktur, welche der der zwanzigsten optischen Vor
richtung ähnlich ist. Bei der einundzwanzigsten optischen Vorrichtung
umfasst die Distalend-Beleuchtungseinheit weiterhin wenigstens zwei dritte
Ablenkungselemente zum Ablenken der optischen Achse des Beleuchtungs-
Optiksystems. Die wenigstens zwei dritten Ablenkungselemente sind näher
an der Lichtquelle als das erste Ablenkungselement in einer Ebene sen
krecht zu einer sowohl die in die Distalend-Beleuchtungseinheit einfallende
optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems als auch die optische
Achse des Objektivs enthaltenden Ebene angeordnet.
Der Betrieb der zwanzigsten und der einundzwanzigsten optischen Vor
richtung wird erläutert werden. Die zwanzigste optische Vorrichtung besitzt
zwei Ablenkungselemente in der Distalend-Beleuchtungseinheit B in der
dreizehnten optischen Vorrichtung. Wie in Teilen (a) und (b) von Fig. 8
gezeigt ist, welche eine Seiten- und eine Vorderansicht sind, wird in die
Distalend-Beleuchtungseinheit B einfallendes Licht durch Prismen P 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002010059184 00004 998804 und
P5, welche Ablenkungselemente sind, auf die Probe 7 geleitet. Da die
optische Achse von Beleuchtungslicht durch die Prismen P4 und P5 an eine
von der optischen Achse des Objektivs 1 entfernten Position gesetzt wer
den kann, kann die Lichtquelle von der Betrachtungsvorrichtung entfernt
angeordnet sein. Zusätzlich kann die Distalend-Beleuchtungseinheit B in
einer kompakten Form aufgebaut sein.
Wie in Teilen (c) und (d) von Fig. 8 gezeigt ist, welche eine Seiten- und
eine Vorderansicht sind, weist die einundzwanzigste optische Vorrichtung
zwei auf der Lichtquellenseite des Prismas P4 als zusätzliche Ablenkungs
elemente angeordnete Prismen P2 und P3 auf, um eine Ablenkung durch
die Prismen P2, P3, P4 und P5 in der genannten Reihenfolge zu wiederho
len. Mit dieser Anordnung kann die Lichtquelle weiter von der Betrach
tungsvorrichtung weg angeordnet werden, und der Freiheitsgrad für das
Layout des optischen Beleuchtungswegs nimmt zu. Deshalb ist es möglich,
die Distalend-Beleuchtungseinheit in einer kompakten Form aufzubauen,
während die geforderte Beleuchtungsleistung beibehalten wird.
Eine zweiundzwanzigste optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung besitzt eine Struktur, welche der der dreizehnten optischen
Vorrichtung ähnlich ist. Bei der zweiundzwanzigsten optischen Vorrichtung
umfasst die Distalend-Beleuchtungseinheit ein optisches Element mit we
nigstens zwei torischen Flächen.
Eine dreiundzwanzigste optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung besitzt eine Struktur, welche der der dreizehnten optischen
Vorrichtung ähnlich ist. Bei der dreiundzwanzigsten optischen Vorrichtung
umfasst die Distalend-Beleuchtungseinheit ein optisches Element mit we
nigstens einer Fläche, welche bezüglich der optischen Achse asymmetrisch
ist.
Der Betrieb der zweiundzwanzigsten und der dreiundzwanzigsten optischen
Vorrichtung wird erläutert werden. Die zweiundzwanzigste optische Vor
richtung besitzt ein optisches Element mit zwei torischen Flächen in der
Distalend-Beleuchtungseinheit B in der dreizehnten optischen Vorrichtung.
Wie in Fig. 9 gezeigt ist, fällt in die Distalend-Beleuchtungseinheit ein
tretendes Beleuchtungslicht auf eine torische Linse B2 mit zwei torischen
Flächen. Der Krümmungsradius einer Fläche der torischen Linse B2 und der
der anderen Fläche können gleich oder voneinander verschieden sein. In
einem Falle, in welchem der Krümmungsradius einer Fläche und der der
anderen Fläche voneinander verschieden sind, wird ein durch die torische
Linse B2 hindurchtretender Lichtstrahl elliptisch. Dementsprechend kann,
selbst in einem Falle, bei welchem Beleuchtungslicht (Anregungslicht) der
Probe 7 schräg zugeführt wird (schräge Beleuchtung), der Beleuchtungs
bereich an der Probe 7 kreisförmig gemacht werden.
Die dreiundzwanzigste optische Vorrichtung besitzt ein optisches Element
mit einer asymmetrischen Fläche in der Distalend-Beleuchtungseinheit B in
der dreizehnten optischen Vorrichtung. Das optische Element liefert die
gleiche Wirkung und den gleichen Effekt wie eine torische Linse. Bezüglich
einer schrägen Beleuchtung weist die Anordnung der dreiundzwanzigsten
optischen Vorrichtung ein hohes Aberrationskorrekturvermögen auf. Des
halb kann der Beleuchtungsbereich noch gleichförmiger beleuchtet werden.
Eine vierundzwanzigste optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine Struktur auf, welche der der zweiundzwanzigsten
optischen Vorrichtung ähnlich ist. Die vierundzwanzigste optische Vor
richtung genügt den folgenden Bedingungen:
Fy < Fx
0.8 < (Fy/Fx)/cosθ < 1.2
0.8 < (Fy/Fx)/cosθ < 1.2
Bei den obigen Bedingungen ist θ der zwischen der aus der Distalend-
Beleuchtungseinheit B austretenden optischen Achse des Beleuchtungs-
Optiksystems und der optischen Achse des Objektivs 1 gebildete Winkel.
Fx ist die Brennweite der Distalend-Beleuchtungseinheit B in der Richtung
der kleineren Achse eines an der Probe ausgebildeten elliptischen Beleuch
tungsbereichs, wenn sie durch ein aus einem rotationssymmetrischen
optischen System gebildeten Beleuchtungs-Optiksystem beleuchtet wird.
Fy ist die Brennweite der Distalend-Beleuchtungseinheit B in der Richtung
der größeren Achse des elliptischen Beleuchtungsbereichs, welche orthogo
nal zur Richtung der kleineren Achse ist.
Eine fünfundzwanzigste optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine Struktur auf, welche der der zweiundzwanzigsten
optischen Vorrichtung ähnlich ist. Die fünfundzwanzigste optische Vor
richtung erfüllt die folgenden Bedingungen:
|My| < |Mx|
0.8 < (|My|/|Mx|)/cosθ < 1.2
0.8 < (|My|/|Mx|)/cosθ < 1.2
Bei den obigen Bedingungen ist θ der zwischen der die Distalend-Beleuch
tungseinheit B verlassenden optischen Achse des Beleuchtungs-Optiksy
stems und der optischen Achse des Objektivs gebildete Winkel. Mx ist die
Projektionsvergrößerung des optischen Systems der Distalend-Beleuch
tungseinheit B in der Richtung der kleineren Achse eines an der Probe
ausgebildeten elliptischen Beleuchtungsbereichs, wenn sie unter dem
Winkel θ mit einem rotationssymmetrischen optischen System beleuchtet
wird, welche erhalten wird durch Mx = I/Ix', wobei I die Probe ist und Ix'
ein Probenabbild ist, welches durch die Distalend-Beleuchtungseinheit B
gebildet wird. My ist die Projektionsvergrößerung des optischen Systems
der Distalend-Beleuchtungseinheit B in der Richtung der größeren Achse
des elliptischen Beleuchtungsbereichs, welche orthogonal zur Richtung der
kleineren Achse ist. Die Projektionsvergrößerung My wird erhalten durch
My = I/Iy', wobei I die Probe ist und Iy' ein durch die Distalend-Beleuch
tungseinheit B gebildetes Probenabbild.
Der Betrieb der vierundzwanzigsten und der fünfundzwanzigsten optischen
Vorrichtung wird erläutert werden. In einem Fall, in welchem das Beleuch
tungs-Optiksystem aus einem rotationssymmetrischen kreisförmigen opti
schen Element gebildet ist und Beleuchtungslicht schräg der Probe zuge
führt wird, wird der Beleuchtungslichtstrahl an der Probe elliptisch. Dage
gen ist der Betrachtungsbereich kreisförmig. Somit stimmen der Beleuch
tungsbereich (elliptisch) und der Betrachtungsbereich (kreisförmig) nicht
miteinander überein. Dementsprechend ist die Distalend-Beleuchtungs
einheit der optischen Vorrichtung derart angeordnet, dass sie die oben
beschriebenen Bedingungen erfüllt, wodurch der Beleuchtungsbereich in
einer näherungsweise kreisförmigen Gestalt ausgebildet werden kann. Als
Folge kann eine Beleuchtung mit zufriedenstellend hoher Effizienz bewirkt
werden, selbst wenn die ausgangsseitige optische Achse der Distalend-
Beleuchtungseinheit bezüglich der optischen Achse des Objektivs geneigt
ist.
Eine sechsundzwanzigste optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung besitzt eine Struktur, welche der der dreizehnten optischen
Vorrichtung ähnlich ist. Die sechsundzwanzigste optische Vorrichtung
erfüllt die folgende Bedingung:
0.7 ≦ Fob/F ≦ 1.2
wobei F die Brennweite des optischen Systems der Distalend-Beleuch
tungseinheit und Fob die Brennweite des Objektivs ist.
Eine siebenundzwanzigste optische Vorrichtung besitzt eine Struktur,
welche der der dreizehnten optischen Vorrichtung ähnlich ist. Die sieben
undzwanzigste optische Vorrichtung erfüllt die folgende Gleichung:
0.5 ≦ Sob/S ≦ 1.4
wobei S das Flächenmaß eines durch die Distalend-Beleuchtungseinheit
beleuchteten Bereichs ist und Sob das Flächenmaß eines mit dem Objektiv
betrachteten Bereichs ist.
Der Betrieb der sechsundzwanzigsten und der siebenundzwanzigsten
optischen Vorrichtung wird erläutert werden. Das Objektiv der optischen
Vorrichtung ist austauschbar. Dementsprechend verändern sich der Be
trachtungsbereich und der Arbeitsabstand, wenn ein anderes Objektiv
verwendet wird. Deshalb ist es wünschenswert, dass die Distalend-Be
leuchtungseinheit für jedes bestimmte verwendete Objektiv austauschbar
sein sollte. In diesem Falle kann, falls die Distalend-Beleuchtungseinheit die
obige Bedingung erfüllt, eine Koehler-Beleuchtung in einem Zustand durch
geführt werden, in welchem der Beleuchtungsbereich und die Beleuch
tungsintensität von Beleuchtungslicht optimal angepasst sind, selbst wenn
der Betrachtungsbereich und der Arbeitsabstand sich als Folge eines Aus
tauschs von Objektiven ändern.
Eine achtundzwanzigste optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung besitzt eine Struktur, welche der der dreizehnten optischen
Vorrichtung ähnlich ist. Bei der achtundzwanzigsten optischen Vorrichtung
wird ein Bereich einer Linseneinheit des Objektivs, welche der Probe am
nächsten liegt, als eine Linseneinheit der Distalend-Beleuchtungseinheit
verwendet.
Der Betrieb der achtundzwanzigsten optischen Vorrichtung wird erläutert
werden. Die Distalend-Beleuchtungseinheit ist nahe des Außenumfangs des
Objektivs angeordnet. Somit sind die horizontale Position der Linse des
Objektivs, welche der Probe am nächsten liegt, und die der Linseneinheit
der Distalend-Beleuchtungseinheit näherungsweise gleich. Dementspre
chend kann durch Vergrößern des Durchmessers der Linse des Objektivs,
welche der Probe am nächsten ist, ein Umfangsabschnitt des Objektivs als
eine Linseneinheit der Distalend-Beleuchtungseinheit verwendet werden.
Mit dieser Anordnung können die optische Achse der Distalend-Beleuch
tungseinheit und die optische Achse des Objektivs miteinander an der
Probe in Übereinstimmung gebracht werden.
Eine neunundzwanzigste optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung besitzt eine Struktur, welche der der dreizehnten optischen
Vorrichtung ähnlich ist. Die neunundzwanzigste optische Vorrichtung
besitzt einen Rahmen zum Halten einer Probe und einen am Rahmen einge
bauten Stab. Die optische Vorrichtung besitzt weiter eine Fokussiereinheit,
welche an dem Stab gehalten ist, um den Abstand zwischen der Probe und
dem Objektiv zu ändern. Die Fokussiereinheit hält die Fluoreszenzbeleuch
tungsvorrichtung. Die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung hält die Betrach
tungsvorrichtung.
Der Betrieb der neunundzwanzigsten optischen Vorrichtung ist der gleiche
wie der oben bezüglich der vierten optischen Vorrichtung genannte.
Eine dreißigste optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
besitzt eine Struktur, welche der der dreizehnten optischen Vorrichtung
ähnlich ist. Bei der dreißigsten optischen Vorrichtung sind die Betrach
tungs-Optiksystemeinheit und die Abbildungs-Optiksystemeinheit jeweils
aus einem Paar von Linseneinheiten gebildet. Das Paar von Linseneinheiten
ist bezüglich der optischen Achse des Objektivs parallel und symmetrisch
angeordnet.
Der Betrieb der dreißigsten optischen Vorrichtung ist der gleiche wie der
oben in Bezug auf die fünfte optische Vorrichtung genannte.
Eine einunddreißigste optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin
dung weist eine Struktur auf, welche der der dreizehnten optischen Vor
richtung ähnlich ist. Bei der einunddreißigsten optischen Vorrichtung sind
das Objektiv, die Betrachtungs-Optiksystemeinheit und die Abbildungs-
Optiksystemeinheit jeweils aus einem Paar von Linseneinheiten gebildet.
Jedes Paar von Linseneinheiten ist unter zu einer zur Probenoberfläche
orthogonalen Achse und bezüglich der Achse symmetrisch geneigt an
geordnet.
Der Betrieb der einunddreißigsten optischen Vorrichtung ist der gleiche wie
der oben in Bezug auf die sechste optische Vorrichtung genannte.
Eine zweiunddreißigste optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine Struktur auf, welche der der dreizehnten optischen
Vorrichtung ähnlich ist. Bei der zweiunddreißigsten optischen Vorrichtung
besitzt das Beleuchtungs-Optiksystem eine Sammellinseneinheit zum Sam
meln von Licht von der Lichtquelle, eine erste Relaislinseneinheit zum
Bilden eines ersten Abbildes der Lichtquelle sowie eine zweite Relaislinsen
einheit zum Übertragen des ersten Abbildes der Lichtquelle. Eine Apertur
blende ist in der Nähe des ersten Abbildes der Lichtquelle angeordnet. In
der zweiten Relaislinseneinheit ist wenigstens eine bewegliche Linsenein
heit vorgesehen.
Der Betrieb der zweiunddreißigsten optischen Vorrichtung wird erläutert
werden. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, besitzt das Beleuchtungs-Optiksystem
eine Lichtquelle 13, eine Sammellinseneinheit G0 zum Sammeln von Licht
von der Lichtquelle 13, eine erste Relaislinseneinheit G1 zum Bilden eines
ersten Abbildes der Lichtquelle 13, eine zweite Relaislinseneinheit G2 zum
Übertragen des ersten Abbildes der Lichtquelle 13 sowie eine Distalend-
Beleuchtungseinheit B. Ein Anregungsfilter 23 zum selektiven Durchlassen
von Licht von der Lichtquelle 13 ist in der ersten Relaislinseneinheit G1
vorgesehen. Eine Aperturblende AS ist in der Nähe des ersten Abbildes der
Lichtquelle 13 angeordnet. Wenigstens eine bewegliche Linseneinheit L22
ist in der zweiten Relaislinseneinheit G2 vorgesehen und zum Bewegen der
Linseneinheit L22 ist ein Bewegungsmechanismus 15' vorgesehen.
Mit dieser Anordnung kann die Position, an welche das zweite Abbild der
Lichtquelle projiziert wird, näherungsweise in Übereinstimmung mit einer
zur Pupillenposition des Betrachtungs-Optiksystems durch Bewegen der
wenigstens einen beweglichen Linseneinheit L22 im Beleuchtungs-Optiksy
stem in Übereinstimmung gebracht werden, selbst wenn sich der Betrach
tungsbereich aufgrund eines Vergrößerungsänderungsvorgangs des Be
trachtungs-Optiksystems verändert. Gleichzeitig verändert sich die Projek
tionsvergrößerung des Beleuchtungs-Optiksystems, sodass der Betrach
tungsbereich und der Beleuchtungsbereich näherungsweise gleich werden.
Dementsprechend kann eine Koehler-Beleuchtung durchgeführt werden,
wie im Falle des herkömmlichen Systems. Somit ist es möglich, die gleiche
Beleuchtungsleistung und Betriebsfähigkeit zu erhalten, wie im Falle des
herkömmlichen Fluoreszenzmikroskops.
Eine dreiunddreißigste optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin
dung besitzt eine Struktur, welche der der dreizehnten oder zweiunddreißig
sten optischen Vorrichtung ähnlich ist. Bei der dreiunddreißigsten optischen
Vorrichtung wird der Abstand zwischen der Sammellinseneinheit und der
Lichtquelle verändert, um eine kritische Beleuchtung zu gestatten, bei
welcher die Position, an welche das Abbild der Lichtquelle projiziert wird,
und die Probe näherungsweise miteinander übereinstimmen.
Der Betrieb der dreiunddreißigsten optischen Vorrichtung ist der gleiche wie
der oben in Bezug auf die zehnte optische Vorrichtung genannte.
Eine vierunddreißigste optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin
dung besitzt eine Struktur, welche der der dreiunddreißigsten optischen
Vorrichtung ähnlich ist. Bei der vierunddreißigsten optischen Vorrichtung ist
die Sammellinseneinheit bezüglich der Lichtquelle unabhängig von einem
Vergrößerungsänderungsvorgang des Betrachtungs-Optiksystems in der
Betrachtungs-Optiksystemeinheit beweglich, und der Abstand D zwischen
der Lichtquelle und einer der Lichtquelle nächstliegenden zur Probe kon
jugierten Position in dem Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksystem erfüllt die
folgende Bedingung:
|D| ≦ 3 Millimeter
Der Betrieb der vierunddreißigsten optischen Vorrichtung ist der gleiche wie
der oben in Bezug auf die elfte optische Vorrichtung genannte.
Als nächstes werden Beispiele der optischen Vorrichtungen gemäß der
vorliegenden Erfindung erläutert werden.
Die Anordnung von Beispiel 1 der optischen Vorrichtung gemäß der vor
liegenden Erfindung ist in Fig. 10 gezeigt. Teil (a) von Fig. 10 ist eine
Vorderansicht der optischen Vorrichtung, welche lediglich ein optisches
System zur Betrachtung von Fluoreszenzlicht zeigt. Teil (b) von Fig. 10 ist
eine Seitenansicht der gesamten optischen Vorrichtung. Teil (a) von Fig.
11 ist eine Seitenansicht, welche die Anordnung der optischen Vorrichtung
gemäß Beispiel 1 zeigt, wenn keine Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung
verwendet wird. Teil (b) von Fig. 11 zeigt die Anordnung eines Rahmen
sockels, welcher in der optischen Vorrichtung gemäß Beispiel 1 verwendet
wird.
Die optische Vorrichtung gemäß Beispiel 1 besitzt einen Rahmen 10, einen
Rahmensockel 14, einen Stab 11, eine Fokussiereinheit 19, eine Betrach
tungsvorrichtung C sowie eine Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A.
Der Rahmen 10 dient als Plattform zum Halten einer Probe 7 und dient
weiterhin dazu, den Stab 11 durch den Rahmensockel 14 zu halten. Wie in
Teil (b) von Fig. 11 gezeigt ist, ist der Rahmensockel 14 mit zwei Ein
führungslöchern versehen, um den Stab 11 einzuführen. Die Gestalt eines
jeden Einführungslochs stimmt mit der Gestalt des Stabs 11 überein,
welche kreisförmig oder polygonal sein kann.
In einem Zustand, in welchem der Rahmensockel 14 am Rahmen 10 ange
bracht ist, wird ein Einführungsloch 14a, welches an einer von einer Probe
7 entfernten Position vorgesehen ist, verwendet, wenn die Fluoreszenzbe
leuchtungsvorrichtung A verwendet wird. Demgegenüber wird ein an einer
der Probe 7 näheren Position vorgesehenes Einführungsloch 14b verwen
det, wenn die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A nicht verwendet wird.
Der Abstand zwischen dem Einführungsloch 14a und dem Einführungsloch
14b ist derart festgelegt, dass ungeachtet dessen, ob die Fluorszenzbe
leuchtungsvorrichtung A verwendet wird oder nicht, die Betrachtungsvor
richtung C direkt oberhalb der an derselben Position am Rahmen 10 an
geordneten Probe 7 gelegen ist. Dementsprechend, wie durch Vergleich
von Teil (a) von Fig. 10, welcher einen Zustand zeigt, bei dem die Fluo
reszenzbeleuchtungsvorrichtung A verwendet wird, und Teil (a) von Fig.
11, welcher einen Zustand zeigt, bei dem die Fluoreszenzbeleuchtungsvor
richtung A nicht verwendet wird, kann die Probe 7 durch die Betrachtungs
vorrichtung C betrachtet werden, ohne die Position der Probe 7 in einen der
zwei Zustände zu bewegen.
Optische Vorrichtungen des in Fig. 10 gezeigten Typs umfassen einen, bei
welchem im Rahmen 10 ein optisches Durchlicht-Beleuchtungssystem
vorgesehen ist, um die Probe 7 von Seiten des Rahmens 10 zu beleuchten,
um dadurch eine Betrachtung unter Durchlichtbeleuchtung zu gestatten. In
einer derartigen optischen Vorrichtung kann die Position der Probe 7 nicht
bewegt werden, da durch die optische Achse des Durchlicht-Beleuchtungs
systems bestimmt wird, wo die Probe 7 angeordnet ist. Somit ist es mög
lich, ohne weiteres zwischen Fluoreszenzbetrachtung und Betrachtung
unter Durchlichtbeleuchtung zu wechseln, falls die optische Vorrichtung
derart angeordnet ist, dass die Position der Probe 7 an einer festen Stelle
gehalten ist, ungeachtet dessen, ob die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrich
tung verwendet wird oder nicht, selbst in dem Fall einer Betrachtungsvor
richtung mit einem Durchlicht-Beleuchtungs-Optiksystem.
Die Anordnung kann derart sein, dass der Rahmensockel 14 mit lediglich
einem Einführungsloch versehen ist, und wenn die Fluoreszenzbeleuch
tungsvorrichtung A verwendet wird, wird ein gerader Stab verwendet,
wohingegen wenn die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A nicht ver
wendet wird, ein gekröpfter Stab 11' verwendet wird, wie durch die gestri
chelten Linien gezeigt ist. Die Fokussiereinheit 19 ist an dem Stab 11
angebracht. Die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A ist an der Fokus
siereinheit 19 angebracht und die Betrachtungsvorrichtung C ist an der
Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A angebracht. Es sollte angemerkt
werden, dass die Betrachtungsvorrichtung C direkt an der Fokussiereinheit
19 angebracht werden kann, ohne die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung
A zu verwenden, wie oben gesagt wurde. In diesem Falle ist die Anord
nung die gleiche wie jene der herkömmlichen optischen Vorrichtung, mit
welcher eine Fluoreszenzbetrachtung nicht durchgeführt wird. Die Fokus
siereinheit 19 ist mit einem Fokussierknopf 19a versehen. Eine Drehung
des Fokussierknopfs 19a lässt die Fokussiereinheit 19 entlang des Stabes
11 auf den Rahmen 10 zu oder von diesem weg bewegen. Entsprechend
der Bewegung der Fokussiereinheit 19 ändert sich der Abstand zwischen
der Probe 7 und der Betrachtungsvorrichtung C und somit kann der Fo
kuszustand eingestellt werden.
Die Betrachtungsvorrichtung C besitzt ein Objektiv 1, eine Betrachtungs-
Optiksystemeinheit 2 und eine Abbildungs-Optiksystemeinheit 9. Die Be
trachtungs-Optiksystemeinheit 2 besitzt ein Veränderliche-Vergrößerung-
Optiksystem und kann weiterhin, je nach den Umständen, ein Relais-Optik
system und ein den optischen Weg teilendes Prisma aufweisen. Derartige
optische Systembauteile bilden ein Betrachtungs-Optiksystem als Ganzes.
Die Abbildungs-Optiksystemeinheit 19 besitzt eine abbildende Linse 3 und
ein Okular 4. Diese Linsen können in eine Einheit integriert sein. Alternativ
können die abbildende Linse 3 und das Okular 4 als gesonderte Einheiten
ausgebildet sein, welche miteinander verbunden sind, um eine Abbildungs-
Optiksystemeinheit zu bilden.
Die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A weist eine Lichtquelle 13 und
ein Beleuchtungs-Optiksystem auf. Das Beleuchtungs-Optiksystem umfasst
eine Sammellinseneinheit 16, zusammen mit einer Mehrzahl von Linsen
einheiten, einer Blende sowie reflektierende Elemente. Ein reflektierendes
Element 6 ist zwischen dem Objektiv 1 und der Betrachtungs-Optiksystem
einheit 2 vorgesehen, um Beleuchtungslicht von der Lichtquelle 13 zur
Probe 7 zuzuführen. Das reflektierende Element 6 ist an einem Umfangs
abschnitt des Objektivs 1 derart angeordnet, dass es bezüglich einer opti
schen Achse 12 der Betrachtungsvorrichtung C (optische Achse des Objek
tivs 1) außermittig angeordnet ist. Da das reflektierende Element 6 an einer
Position angeordnet ist, welche dem Außenbereich eines durch die Betrach
tungs-Optiksystemeinheit 2 und die Abbildungs-Optiksystemeinheit 9
bestimmten Betrachtungsfeldes entspricht, wird es die Betrachtung der
Probe 7 nicht stören. Es ist vom Standpunkt der Bedienung her bevorzugt,
dass das reflektierende Element 6 mit der Fluoreszenzbeleuchtungsvor
richtung A integriert ausgeführt sein sollte. Jedoch kann das reflektierende
Element 6 von der Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A gesondert sein.
Bei der optischen Vorrichtung gemäß Beispiel 1 ist zwischen der Lichtquelle
13 und dem reflektierenden Element 6 ein Anregungsfilter 8 vorgesehen.
Der Anregungsfilter 8 besitzt optische Eigenschaften, welche einen Durch
gang lediglich von Licht in einem spezifischen Wellenlängenbereich im
Beleuchtungslicht von der Lichtquelle 13 gestattet. Der durch den Anre
gungsfilter 8 selektiv durchgelassene spezifische Wellenlängenbereich
wurde im Vorhinein zu einer in der Probe 7 verwendeten Fluoreszenzfarbe
oder einem Fluoreszenzprotein passend ausgewählt, sodass von der Probe
7 kräftiges Fluoreszenzlicht ausgeht. Fluoreszenzlicht von der Probe 7 tritt
durch das Objektiv 1 und durch die Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2
hindurch und wird durch das Okular 4 der Abbildungs-Optiksystemeinheit
9 hindurch als ein Fluoreszenzabbild betrachtet. Zu dieser Zeit wird von der
Probe Beleuchtungslicht (Anregungslicht) zusammen mit Fluoreszenzlicht
reflektiert. Deshalb ist ein Absorptionsfilter 5 zwischen dem Objektiv 1 und
der Abbildungs-Optiksystemeinheit 9 vorgesehen, um lediglich Licht in dem
Wellenlängenbereich von Fluoreszenzlicht durchzulassen.
Somit tritt in der ersten optischen Vorrichtung Beleuchtungslicht zum
Beleuchten der Probe 7 nicht durch die Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2
hindurch. Dementsprechend tritt keine Autofluoreszenz vom Betrachtungs-
Optiksystem in der Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 auf. Somit ist es
möglich, ein Fluoreszenzabbild mit hohem Kontrast zu erhalten. Obwohl
Beleuchtungslicht durch das Objektiv 1 hindurchtritt, ist dort, wo das
Beleuchtungslicht hindurchtritt, ein Umfangsabschnitt des Objektivs 1, und
das reflektierende Element 6 ist an einer Position angeordnet, welche dem
Außenbereich eines durch die Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 und die
Abbildungs-Optiksystemeinheit 9 bestimmten Betrachtungsfeldes ent
spricht. Somit besteht keine Möglichkeit, dass Autofluoreszenzlicht dem
Fluoreszenzabbild überlagert wird, selbst falls Autofluoreszenz auftritt.
Darüber hinaus kann die Betrachtungsvorrichtung aus einem in günstiger
Weise korrigierten optischen System gebildet sein, da jedes gewünschte
glasartige Material frei gewählt sein kann, um die Linsen des Objektivs 1
und jene des Betrachtungs-Optiksystems zu bilden, ohne dass man sich um
das Auftreten von Autofluoreszenz sorgen muss. In ähnlicher Weise ist die
Intensität von Autofluoreszenzlicht im Vergleich zu Beleuchtungslicht sehr
schwach, selbst falls Autofluoreszenz in der Fluoreszenzbeleuchtungsvor
richtung A auftritt. Deshalb tritt hinsichtlich Beleuchtung kein Problem auf.
Dementsprechend kann jedes gewünschte glasartige Material frei gewählt
werden, um das Beleuchtungs-Optiksystem zu bilden, ohne dass man sich
um das Auftreten von Autofluoreszenz sorgen muss. Es ist daher möglich,
das Beleuchtungs-Optiksystem aus einem in günstiger Weise korrigierten
optischen System zu bilden.
Bei der optischen Vorrichtung gemäß Beispiel 1, wie in Fig. 10 gezeigt ist,
ist der Absorptionsfilter 5 zwischen der Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2
und der Abbildungs-Optiksystemeinheit 9 angeordnet. Der Absorptionsfilter
5 ist aus einer diskreten Einheit gesondert von der Fluoreszenzbeleuch
tungsvorrichtung A ausgebildet. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, kann der Ab
sorptionsfilter 5 jedoch mit der Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A
integriert ausgeführt sein. Diese Anordnung ist günstig, da ein Einbau und
ein Entfernen der Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A in einfacher Weise
durchgeführt werden kann.
Es besteht eine bestimmte Beziehung zwischen der Wellenlänge von Licht,
welches zur Beleuchtung der Probe 7 verwendet wird, und der Wellenlänge
von von der Probe 7 ausgesendetem Fluoreszenzlicht. Dementsprechend
können die Filter leicht gewechselt werden, falls der Anregungsfilter 8 und
der Absorptionsfilter 5 in eine Einheit integriert sind. Deshalb ist die Be
triebsfähigkeit verbessert. In Fig. 12 sind der Anregungsfilter 8 und der
Absorptionsfilter 5 in eine Filtereinheit integriert. Zusätzlich sind die Bau
teile der Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A in Einheiten gemäß ihrer
Funktionen ausgebildet, wie z. B. eine Lichtquelleneinheit, umfassend die
Lichtquelle 13 und die Sammellinseneinheit 16, und eine Distalend-Beleuch
tungseinheit, welche aus Linseneinheiten und reflektierenden Elementen
gebildet ist.
In der in Fig. 12 gezeigten Anordnung sind der Anregungsfilter 8 und der
Absorptionsfilter 5 in eine Einheit integriert. Da jedoch die Einheit optische
Elemente wie z. B. Linseneinheiten, reflektierende Elemente und eine Blende
umfasst, müssen diese optischen Elemente ebenfalls gewechselt werden,
wenn der Anregungsfilter 8 und der Absorptionsfilter 5 gewechselt wer
den. Dementsprechend ist diese Anordnung nicht praktisch. Falls eine
Filtereinheit lediglich aus dem Anregungsfilter 8 und dem Absorptionsfilter
5 gebildet ist, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 gezeigt ist,
können die Filter in einfacher Weise gewechselt werden, wobei die anderen
optischen Elementen so gelassen werden wie sie sind. Deshalb ist die in
Fig. 1 gezeigte Anordnung günstig.
Fig. 13 zeigt ein Beispiel einer spezifischen Anordnung zum Austauschen
des Anregungsfilters 8 und des Absorptionsfilters 5 mit anderen Erreger-
und Absorptionsfiltern. In diesem Beispiel bildet ein Element, welches eine
Mehrzahl von Anregungsfiltern und eine Mehrzahl von Absorptionsfiltern
hält, eine Filtereinheit, welche ausgebildet ist, in der Fluoreszenzbeleuch
tungsvorrichtung A zu drehen. In Teil (a) von Fig. 13 bezeichnet Bezugs
zeichen 40 einen Revolverkörper und Bezugszeichen 41 bezeichnet ein
Wellenelement. Bezugszeichen 42, 44 und 46 bezeichnen Anregungsfilter
und Bezugszeichen 43, 45 und 47 bezeichnen Absorptionsfilter. Die Filter
sind mit gleichem Abstand am Umfang des Revolverkörpers 40 angeordnet.
Der Anregungsfilter 42 und der Absorptionsfilter 43 sind derart angeordnet,
dass sie über die Drehachse hinweg aufeinander zu weisen. Der Anre
gungsfilter 44 und der Absorptionsfilter 45 sind ebenfalls derart angeord
net, dass sie über die Drehachse hinweg aufeinander zu weisen, und glei
ches gilt für den Anregungsfilter 46 und den Absorptionsfilter 47. Das
Wellenelement 41 ist in ein durch den Revolverkörper 40 hindurch ver
laufendes Loch eingeführt. Dementsprechend dreht der Revolverkörper 40
um das Wellenelement 41 als ein Drehzentrum.
Der Revolverkörper 40 zum Halten der Filter ist ein scheibenförmiges Ele
ment und weist eine Fläche und eine Dicke auf, welche ausreichend sind,
um eine Mehrzahl von Anregungsfiltern und eine Mehrzahl von Absorp
tionsfiltern zu halten. Der Revolverkörper 40 weist die Anregungsfilter 42,
44 und 46 und die Absorptionsfilter 43, 45 und 47 auf, welche entlang des
Umfangs des Revolverkörpers 40 vorgesehen sind. Wie in Teil (b) von Fig.
13 gezeigt ist, welche eine Schnittansicht ist, ist der Revolverkörper 40 mit
Ausnehmungen 48 zur Aufnahme der jeweiligen Filter 42 bis 47 versehen.
D. h. die Anzahl von Ausnehmungen 48 entspricht der Anzahl von Filtern
42 bis 47. Die Ausnehmungen 48 weisen jeweils einen Durchmesser auf,
welcher geringfügig größer als der Außendurchmesser eines jeden Filters
ist. Die Tiefe einer jeden Ausnehmung 48 ist derart festgelegt, dass, wenn
der zugeordnete Filter darin aufgenommen ist, die Filterfläche nicht ein
beträchtliches Maß über die Fläche des Revolverkörpers 40 vorsteht.
Unterhalb einer jeden Ausnehmung 48 ist ein Loch 49 mit einem geringeren
Durchmesser als dem der Ausnehmung 48 derart vorgesehen, dass es
durch den Revolverkörper 40 verläuft. Somit sind die Anregungsfilter 42,
44 und 46 und die Absorptionsfilter 43, 45 und 47 jeweils durch einen
Grenzabschnitt zwischen der Ausnehmung 48 und dem Loch 49 gehalten.
Jeder Filter, jede Ausnehmung 48 und jedes Loch 49 weisen ausreichend
große Durchmesser auf, damit Beleuchtungslicht und Fluoreszenzlicht
durchtritt. Es sollte angemerkt werden, dass jeder Filter durch Verwendung
eines herkömmlichen Verfahrens, z. B. durch Einfüllen eines Klebstoffes in
die Lücke zwischen dem Filter und der Ausnehmung 48 oder durch Halten
des Filters von oben mit einem Haltering oder dgl., gesichert ist.
In diesem Beispiel ist ein Revolver, welcher eine Mehrzahl von Anregungs
filtern und eine Mehrzahl von Absorptionsfiltern aufnimmt, in die Fluores
zenzbeleuchtungsvorrichtung A im Vorhinein eingebaut und der Revolver
wird gedreht, um eine notwendige Kombination aus einem Anregungsfilter
und einem Absorptionsfilter gemäß der Wellenlänge eines zu betrachtenden
Fluoreszenzabbildes auszuwählen. Auf diese Art werden die Filter gewech
selt. Dementsprechend wird es unnötig, einen Vorgang des Einschiebens
oder Entfernens eines Anregungsfilters und eines Absorptionsfilters in die
Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A oder aus ihr heraus durchzuführen.
Deshalb ist die Betriebsfähigkeit verbessert.
Fig. 14 zeigt ein weiteres Beispiel einer spezifischen Anordnung zum
Auswechseln des Anregungsfilters 8 und des Absorptionsfilters 5 gegen
andere Anregungs- und Absorptionsfilter. In diesem Beispiel bildet ein
Element, welches einen Satz aus Anregungs- und Absorptionsfilter hält,
eine Filtereinheit, welche abnehmbar in die Fluoreszenzbeleuchtungsvor
richtung A eingefügt ist. In Teilen (a) und (b) von Fig. 14 bezeichnet
Bezugszeichen 50 einen Gleitelementkörper. Bezugszeichen 51 und 53
bezeichnen Anregungsfilter und Bezugszeichen 52 und 54 bezeichnen
Absorptionsfilter.
Die Anregungsfilter 51 und 53 weisen voneinander verschiedene Spektral
durchlasseigenschaften auf. Beispielsweise besitzt der Anregungsfilter 51
Eigenschaften, welche einen Durchgang von Licht einer Wellenlänge von
ca. 450 Nanometer gestattet. Der Anregungsfilter 53 besitzt Eigenschaf
ten, welche einen Durchgang von Licht einer Wellenlänge von ca. 510
Nanometer erlaubt. Die Absorptionsfilter 52 und 54 besitzen ebenso von
einander verschiedene Spektraldurchlasseigenschaften. Der Absorptions
filter 52 besitzt Eigenschaften, welche einen Durchgang von Licht im
Wellenlängenbereich von von der Probe 7 ausgesendetem Fluoreszenzlicht
gestatten, wenn sie von durch den Anregungsfilter 51 hindurchgehendem
Licht angeregt wird. Der Absorptionsfilter 54 besitzt Eigenschaften, welche
einen Durchgang von Licht im Wellenlängenbereich von von der Probe 7
ausgesendetem Fluoreszenzlicht gestatten, wenn sie von durch den Anre
gungsfilter 53 hindurchgehendem Licht angeregt wird.
Obwohl die oben beschriebenen Anregungsfilter und Absorptionsfilter
Eigenschaften aufweisen, welche einen Durchgang von Licht in einem
spezifischen Wellenlängenbereich gestatten, sollte angemerkt werden, dass
jeder Filter Spektraldurchlasseigenschaften aufweisen kann, welche einen
Durchgang von Licht in einer Mehrzahl von spezifischen Wellenlängenberei
chen gestattet. Falls beispielsweise einem Anregungsfilter Eigenschaften
gegeben sind, welche gestatten, dass eine Wellenlänge von ca. 450 Nano
meter und eine Wellenlänge von ca. 510 Nanometer gleichzeitig hindurch
gehen, kann die Probe 7 gleichzeitig mit zwei unterschiedlichen Wellenlän
gen beleuchtet werden. Dementsprechend ist es in einem Fall, bei welchem
die Probe 7 mit einer Mehrzahl von Fluoreszenzfarben gefärbt ist, möglich,
Fluoreszenzlicht von zwei Wellenlängen zu erzeugen. Falls ebenso einem
Absorptionsfilter Wellenlängen gegeben sind, welche gestatten, dass
Fluoreszenzlicht von zwei Wellenlängen gleichzeitig hindurchgeht, können
gleichzeitig Fluoreszenzabbilder von zwei Farben betrachtet werden.
Der Gleitelementkörper 50 zum Halten von Filtern ist ein plattenförmiges
Element und weist eine Fläche und eine Dicke auf, welche ausreichen, um
einen Anregungsfilter und einen Absorptionsfilter zu halten. Wie in Teil (c)
von Fig. 14 gezeigt ist, ist der Gleitelementkörper 50 mit zwei Ausneh
mungen 55 versehen, welche in der Längsrichtung mit Abstand vonein
ander angeordnet sind. Die Ausnehmungen 55 weisen einen geringfügig
größeren Durchmesser auf als der Außendurchmesser eines jeden der
Anregungsfilter 51 und 53 sowie der Absorptionsfilter 52 und 54. Die Tiefe
der Ausnehmungen 55 ist derart eingestellt, dass dann, wenn die Anre
gungsfilter 51 und 53 und die Absorptionsfilter 52 und 54 in den jeweiligen
Ausnehmungen 55 untergebracht sind, die Oberflächen der Anregungsfilter
51 und 53 sowie der Absorptionsfilter 52 und 54 nicht von der Oberfläche
des Gleitelementkörpers 50 in beträchtlichem Ausmaß vorstehen. Unter
jeder Ausnehmung 55 ist ein Loch 66 mit einem geringeren Durchmesser
als der der Ausnehmung 55 derart vorgesehen, dass es durch den Gleit
elementkörper 50 hindurch zu verläuft. Somit sind die Anregungsfilter 51
und 53 und die Absorptionsfilter 52 und 54 jeweils durch einen Grenz
abschnitt zwischen der Ausnehmung 55 und dem Loch 56 gehalten. Jeder
Filter, jede Ausnehmung 55 und jedes Loch 56 besitzen ausreichend große
Durchmesser, um Beleuchtungslicht und Fluoreszenzlicht durchzulassen. Es
sollte angemerkt werden, dass jeder Filter durch Verwendung eines her
kömmlichen Verfahrens, z. B. durch Einfüllen eines Klebstoffs in den Spalt
zwischen dem Filter und dem Loch 56 oder durch Halten des Filters von
oben mit einem Haltering oder dgl., gesichert ist.
In diesem Beispiel ist eine Mehrzahl von Filtereinheiten entsprechend den
Wellenlängen von zu betrachtenden Fluoreszenzabbildern vorbereitet und
aus diesen wird eine notwendige Filtereinheit ausgewählt. Die ausgewählte
Filtereinheit wird durch einen Gleitelementmechanismus oder dgl. abnehm
bar in die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A eingefügt. Auf diese Art
werden Filter gewechselt. Dementsprechend erfordert die in Fig. 13
gezeigte Anordnung dann, wenn ein Bedarf für eine neue Kombination aus
einem Anregungsfilter und einem Absorptionsfilter besteht, einen Filter
wechselvorgang, um einen Satz von Filtern zu entfernen und einen weite
ren Satz von Filtern einzufügen, wohingegen es bei der in Fig. 14 gezeig
ten Anordnung ausreicht, lediglich eine weitere Filtereinheit vorzubereiten
und es nicht erforderlich ist, Filter zu wechseln. Die Anordnung kann derart
sein, dass die in Teilen (a) und (b) von Fig. 14 gezeigten Filtereinheiten in
eine Filtereinheit integriert sind und man diese Filtereinheit in der Fluores
zenzbeleuchtungsvorrichtung A gleiten lässt.
Mit der oben beschriebenen Anordnung ist es möglich, ohne weiteres die
Probe 7 mit Anregungslicht einer benötigten Wellenlänge zu beleuchten. Es
sollte angemerkt werden, dass in diesem Beispiel ein Schutzfilter F in der
Betrachtungsvorrichtung C vorgesehen ist, sodass selbst dann, falls Anre
gungslicht von der Probe 7 in Richtung des Betrachters reflektiert wird,
wenn die Probe 7 mit Anregungslicht beleuchtet wird, das reflektierte
Anregungslicht den Betrachter nicht erreichen wird.
Fig. 15 ist eine ausführliche Darstellung der Anordnung des in der Fluo
reszenzbeleuchtungsvorrichtung A verwendeten optischen Systems. Eine
Lichtquelle 13 und eine Sammellinseneinheit G0 bilden eine Lichtquellen
einheit. Beleuchtungslicht von einem Punkt an der optischen Achse der
Lichtquelle 13 wird in einen näherungsweise parallelen Lichtstrahl durch die
Sammellinseneinheit G0 umgewandelt. Es sollte angemerkt werden, dass
die Lichtquelleneinheit mit einem Bewegungsmechanismus 15 versehen ist.
Durch Bewegen der Sammellinseneinheit G0 in der Richtung der optischen
Achse mit dem Bewegungsmechanismus 15 kann der Abstand zwischen
der Lichtquelle 13 und der Sammellinseneinheit G0 verändert werden. Eine
erste Relaislinseneinheit G1 fokussiert den aus der Sammellinseneinheit G0
austretenden Lichtstrahl, um ein erstes Abbild der Lichtquelle 13 zu bilden.
In diesem Beispiel umfasst die erste Relaislinseneinheit G1 eine Linse L11
von positivem Brechungsvermögen, eine Linse L12 von negativem Bre
chungsvermögen, ein erstes reflektierendes Element (reflektierender Spie
gel) M1 sowie eine Linse L13 von positivem Brechungsvermögen. Ein
Anregungsfilter 8 ist in der ersten Relaislinseneinheit G1 zwischen dem
ersten reflektierenden Element M1 und der Linse L13 von positivem Bre
chungsvermögen angeordnet. Dementsprechend geht dann, wenn Beleuch
tungslicht von der Lichtquelle 13 durch den Anregungsfilter 8 hindurchtritt,
lediglich Licht in einem spezifischen Wellenlängenbereich, welcher durch
die Spektraldurchlasseigenschaften des Anregungsfilters 8 bestimmt wird,
vom Anregungsfilter 8 aus, um Anregungslicht zu bilden. Es sollte ange
merkt werden, dass der Anregungsfilter 8 gegen einen anderen Anregungs
filter 8' mit anderen Spektraldurchlasseigenschaften austauschbar ist.
In der ersten Relaislinseneinheit G1 bilden die Linse L11 von positivem
Brechungsvermögen und die Linse L12 von negativem Brechungsvermögen
ein afokales optisches System. Dementsprechend bleibt der von der Sam
mellinseneinheit G0 ausgehende näherungsweise parallele Lichtstrahl in der
Form eines näherungsweise parallelen Lichtstrahls, selbst nach dem Hin
durchtreten durch die Linsen L11 und L12. Da jedoch dieses optische
System ein reduzierendes optisches System ist, geht der näherungsweise
parallele Lichtstrahl davon mit einem reduzierten Strahlendurchmesser aus.
Mit dieser Anordnung kann der Anregungsfilter 8 in seiner Größe verringert
sein, da der Durchmesser des in den Anregungsfilter 8 einfallenden Licht
strahls verringert ist.
In einem Fall, bei welchem ein Mehrlagenfilter als Anregungsfilter 8 ver
wendet wird, entstehen Probleme aus Eigenschaften, welche für den
Mehrlagenfilter kennzeichnend sind. D. h. mit größer werdendem Einfalls
winkel ändert sich die durch den Filter durchgelassene Wellenlänge in
größerem Ausmaß und ebenso ändert sich die Durchlässigkeit in größerem
Ausmaß. Falls jedoch ein reduzierendes afokales optisches System, wie in
diesem Beispiel, verwendet wird, fällt ein axialer Lichtstrahl im Beleuch
tungslicht von der Lichtquelle 13 orthogonal (d. h. parallel zur optischen
Achse) auf den Anregungsfilter 8 ein, und ein außeraxialer Lichtstrahl fällt
weiterhin auf den Anregungsfilter 8 unter einem kleinen Einfallswinkel ein
(d. h. der Einfallswinkel ist bezogen auf die optische Achse klein). Somit ist
es möglich, selbst falls ein Mehrlagenfilter als Anregungsfilter 8 verwendet
wird, die Wirkung der verschiedenen oben beschriebenen Probleme betref
fend den Einfallswinkel, welche für den Mehrlagenfilter kennzeichnend
sind, zu minimieren.
Eine zweite Relaislinseneinheit G2 überträgt weiter das durch die erste
Relaislinseneinheit G1 gebildete erste Abbild der Lichtquelle 13 und bildet
ein zweites Abbild. Die zweite Relaislinseneinheit G2 umfasst eine Apertur
blende AS, eine Linse L21 von positivem Brechungsvermögen, eine Linse
L22 von positivem Brechungsvermögen, ein zweites reflektierendes Ele
ment M2 sowie eine Linse L23 von positivem Brechungsvermögen. Die
zweite Relaislinseneinheit G2 besitzt weiterhin einen Bewegungsmecha
nismus 15', sodass die Linse L22 von positivem Brechungsvermögen durch
den Bewegungsmechanismus 15' entlang der optischen Achse bewegt
werden kann. Die in der zweiten Relaislinseneinheit G2 vorgesehene Aper
turblende AS ist an oder nahe der Position des ersten Abbildes der Licht
quelle 13 angeordnet, um die Funktion des Einstellens der Intensität von
Anregungslicht durchzuführen. Obwohl in diesem Beispiel die Apertur
blende AS in der zweiten Relaislinseneinheit G2 enthalten ist, kann sie in
der ersten Relaislinseneinheit G1 enthalten sein.
Von der Lichtquelle 13 ausgesendetes und in Richtung der Probe 7 durch
das erste reflektierende Element M1 in der ersten Relaislinseneinheit G1
abgelenktes Beleuchtungslicht bildet ein erstes Abbild der Lichtquelle 13 an
der Aperturblende AS. Beleuchtungslicht vom ersten Abbild der Lichtquelle
13 tritt durch die Linsen L21 und L22 von positivem Brechungsvermögen
hindurch und wird durch das zwischen den Linsen L22 und L23 von positi
vem Brechungsvermögen angeordnete zweite reflektierende Element M2 in
Richtung auf das Objektiv 1 abgelenkt. Das durch das zweite reflektierende
Element M2 abgelenkte Beleuchtungslicht wird nach dem Hindurchtreten
durch die Linse L23 von positivem Brechungsvermögen fokussiert, um ein
zweites Abbild der Lichtquelle 13 zu bilden. Die Position des zweiten
Abbilds der Lichtquelle 13 ist näherungsweise zur Pupillenposition des
Betrachtungs-Optiksystems der Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 kon
jugiert.
Um Beleuchtungslicht vom zweiten Abbild der Lichtquelle 13 in Richtung
auf die Probe 7 zu richten, ist das reflektierende Element 6 zwischen dem
Objektiv 1 und der Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 angeordnet. Das
reflektierende Element 6 ist an einem Umfangsabschnitt des Objektivs 1
positioniert und bezüglich der optischen Achse des Objektivs 1, wie oben
angemerkt, außermittig angeordnet. Die Position des reflektierenden Ele
ments 6 entspricht dem Außenbereich des Betrachtungsfeldes, sodass das
reflektierende Element 6 nicht zu sehen ist, wenn die Probe 7 betrachtet
wird.
In einem Fall, in welchem eine Beleuchtung für eine Fluoreszenzbetrachtung
von einer Position durchgeführt wird, welche von der optischen Achse des
Objektivs verlagert ist, wie in diesem Beispiel, kann ein Umfangsabschnitt
des Beleuchtungslichtstrahls in dem Objektiv 1 abgedunkelt sein, sodass er
die Probe 7 nicht zu erreichen vermag, obwohl der Mittenabschnitt des
Beleuchtungslichtstrahls die Probe 7 erreicht. Deshalb ist in diesem Beispiel
der Pupillendurchmesser des Objektivs 1 vergrößert (d. h. es wird ein Objek
tiv mit großem Pupillendurchmesser verwendet), wodurch verhindert wird,
dass Beleuchtungslicht im Objektiv 1 abgedunkelt wird, selbst wenn das
Beleuchtungslicht in das Objektiv 1 in einem Zustand einfällt, in welchem
die optische Achse des Beleuchtungslichts von der optischen Achse des
Objektivs 1 verlagert ist.
Die Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 umfasst ein Veränderliche-Ver
größerung-Optiksystem. Da das Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem
vereinheitlicht ist, ist es möglich, Veränderliche-Vergrößerung-Optiksy
steme austauschbar zu verwenden, welche entsprechend den für Betrach
tungen erforderlichen Vergrößerungen vorbereitet wurden. Alternativ ist es
möglich, ein Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem austauschbar zu
benutzen, welches eine Auswahl einer gewünschten Vergrößerung aus
einer Mehrzahl von voreingestellten Vergrößerungen innerhalb eines Be
reichs veränderlicher Vergrößerungen gestattet bzw. ein Veränderliche-
Vergrößerung-Optiksystem zu benutzen, welches gestattet, dass die Ver
größerung innerhalb eines Bereichs veränderlicher Vergrößerung kontinuier
lich verändert wird.
Somit gestattet die optische Vorrichtung gemäß dieses Beispiels, dass die
Größe eines Betrachtungsabbilds durch das in der Betrachtungs-Optiksy
stemeinheit 2 vorgesehene Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem ver
ändert wird. Wenn durch das Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem eine
Veränderung der Vergrößerung vorgenommen wird, verändern sich Pupil
lenposition und Pupillendurchmesser des Betrachtungs-Optiksystems. Falls
trotz der Veränderung der Vergrößerung des Betrachtungs-Optiksystems
keine Veränderung im Beleuchtungs-Optiksystem der Fluoreszenzbeleuch
tungsvorrichtung A auftritt, ist die konjugierte Beziehung zwischen der
Pupillenposition des Betrachtungs-Optiksystems nach der Vergrößerungs
änderung und der Position des zweiten Abbilds der Lichtquelle 13 uner
wünschterweise zerstört. Falls das zweite Abbild der Lichtquelle 13 nach
der Vergrößerungsänderung mit der zur Pupillenposition des Betrachtungs-
Optiksystems konjugierten Position nicht übereinzustimmen vermag, kann
der notwendige Beleuchtungsbereich nicht zufriedenstellend beleuchtet
werden. Alternativ wird ein unnötig weites Gebiet beleuchtet und der
Beleuchtungswirkungsgrad ist verschlechtert. Deshalb wird in diesem
Beispiel die Linse L22 von positivem Brechungsvermögen in der zweiten
Relaislinseneinheit G2 in Richtung der optischen Achse durch den Bewe
gungsmechanismus 15' bewegt.
In Fig. 15 befindet sich die durch die gestrichelten Linien umgebene
zweite Relaislinseneinheit G2 in einem Zustand, welcher dem Zustand der
niedrigsten Vergrößerung des Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystems
entspricht. In diesem Zustand ist die Linse L22 von positivem Brechungs
vermögen in der Nähe des zweiten reflektierenden Elements M2 angeord
net. Der Zustand der zweiten Relaislinseneinheit G2, welcher dem Zustand
größter Vergrößerung des Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystems ent
spricht, ist auf der rechten Seite der zweiten Relaislinseneinheit G2 von den
gestrichelten Linien umgeben gezeigt. In diesem Falle hat sich die Linse
L22 von positivem Brechungsvermögen entlang der optischen Achse zu
einer Position in der Nähe der Linse L21 von positivem Brechungsvermögen
entsprechend einer durch das Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem
durchgeführten Vergrößerungsänderung bewegt. Somit kann in diesem
Beispiel, da die Linse L22 von positivem Brechungsvermögen beweglich ist,
die Position des zweiten Abbilds der Lichtquelle 13 in der Richtung der
optischen Achse bewegt werden. Dementsprechend kann, selbst wenn von
dem Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem eine Vergrößerungsänderung
durchgeführt wird, die Position des zweiten Abbilds der Lichtquelle 13 nach
der Vergrößerungsänderung näherungsweise mit der zur Pupillenposition
des Betrachtungs-Optiksystems konjugierten Position in Übereinstimmung
gebracht werden. Somit kann zu allen Zeiten eine Koehler-Beleuchtung
durchgeführt werden. Die Bewegung der Linse L22 von positivem Bre
chungsvermögen bewirkt, dass sich die Übertragungsvergrößerung der
zweiten Relaislinseneinheit G2 ändert. Dementsprechend kann die Größe
des zweiten Abbilds der Lichtquelle 13 nach der Vergrößerungsänderung
näherungsweise gleich dem Pupillendurchmesser des Betrachtungs-Optiksy
stems gemacht werden. Mit dieser Anordnung kann, selbst wenn sich der
Betrachtungsbereich aufgrund einer durch das Veränderliche-Vergrößerung-
Optiksystem durchgeführten Vergrößerungsänderung ändert, der Beleuch
tungsbereich nach Maßgabe der Änderung des Betrachtungsbereichs
geändert werden. Deshalb kann eine helle Fluoreszenzbetrachtung ver
wirklicht werden. Es sollte angemerkt werden, dass die Bewegung der
Linse L22 von positivem Brechungsvermögen, da eine Veränderung der
Vergrößerung des Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystems elektrisch
oder mechanisch erfasst werden kann, mit der Vergrößerungsänderung des
Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystems durch Übertragen von Informa
tion betreffend die erfasste Vergrößerungsänderung zu dem Bewegungs
mechanismus 15' gekoppelt werden kann. In diesem Falle ist ebenso die
Betriebsfähigkeit verbessert. Eine zu bewegende Linse ist nicht notwendi
gerweise auf die Linse L22 von positivem Brechungsvermögen begrenzt,
sondern anstelle der Linse L22 von positivem Brechungsvermögen kann
eine andere Linse (ungeachtet dessen, ob das Brechungsvermögen positiv
oder negativ ist) bewegt werden.
Als Linsendaten des optischen Systems sind Linsendaten betreffend ein
Objektiv und ein Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksystem in Tabelle 1-1
gezeigt (weiter unter dargestellt) und die Werte der Paraxialgrößen des
Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksystems sind in Tabelle 1-2 gezeigt. Die
Brennweite Fob des in Tabelle 1-1 gezeigten Objektivs beträgt 75 Millime
ter. Es sollte angemerkt werden, dass die Konfiguration von asphärischen
Flächen in Tabelle 1-1 durch die folgende Gleichung gegeben ist (gleiches
wird im Folgenden gelten):
z = (y2/r)/[1+{1-(K+1)(y/r)2}1/2]
+ A2y2+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10
wobei z eine optische Achse ist, für welche die Ausbreitungsrichtung von
Licht als positive Richtung definiert ist; y ist ein Abstand von der optischen
Achse in einer zur optischen Achse orthogonalen Richtung; r ist ein para
xialer Krümmungsradius; K ist eine konische Konstante; und A2, A4, A6, A8
und A10 sind jeweils asphärische Konstanten zweiter, vierter, sechster,
achter und zehnter Ordnung.
In Tabelle 1-1 entsprechen die Flächennummern 1 bis 10 dem Objektiv 1 in
Fig. 15 und die Flächennummern 11 bis 13 entsprechen dem reflektieren
den Element 6, welches hier ein Reflexionsprisma ist. Dementsprechend ist
die Fläche Nr. 11 eine Eintrittsfläche und die Fläche Nr. 12 ist eine reflek
tierende Fläche. Die Fläche Nr. 13 ist eine Austrittsfläche. Die Fläche-Nr.
11 und die dieser nachfolgenden Flächen sind um 15 Millimeter bezüglich
der optischen Achse des Objektivs 1 außermittig angeordnet. Die Fläche
Nr. 14 entspricht der Eintrittspupille des Objektivs 1. Die Flächen Nr. 16 bis
26 entsprechen der zweiten Relaislinseneinheit G2. Unter diesen entspre
chen die Flächennummern 16 bis 17 der Linse L23 und die Fläche Nr. 18
entspricht dem zweiten reflektierenden Element M2. Die Flächen Nr. 19 bis
22 entsprechen der Linse L22. Die Fläche Nr. 23 bis 24 entsprechen dem
Anregungsfilter 8 (in diesem numerischen Beispiel ist der Anregungsfilter 8
in der zweiten Relaislinseneinheit G2 angeordnet). Die Fläche Nr. 25 bis 26
entsprechen der Linse L21. Die Fläche Nr. 27 bis 30 entsprechen der
ersten Relaislinseneinheit G1. Unter diesen entsprechen die Flächennum
mern 27 bis 28 der Linse L13 und die Flächen Nr. 29 bis 30 entsprechen
der Linse L11. Weiterhin entsprechen die Flächen Nr. 31 bis 43 der Sam
mellinseneinheit G0. Unter diesen entsprechen die Flächen Nr. 31 bis 34
einem Infrarot-Ausschnittfilter.
Fig. 16 zeigt optische Strahlenverläufe des optischen Systems, basierend
auf den in Tabelle 1-1 gezeigten Linsendaten, bei der niedrigsten, mittleren
und größten Vergrößerung. Fig. 17 zeigt die Art und Weise, in welcher die
optische Achse des Objektivs im optischen System und die optische Achse
des Beleuchtungs-Optiksystems voneinander verlagert sind.
Das in Tabelle 1-1 und Fig. 16 gezeigte Beleuchtungs-Optiksystem unter
scheidet sich von dem in Fig. 15 gezeigten Beleuchtungs-Optiksystem in
den folgenden Punkten. Der erste Punkt ist, dass ein Infrarot-Ausschnitt
filter in der Sammellinseneinheit G0 des in Fig. 16 gezeigten Beleuch
tungs-Optiksystems vorgesehen ist. Wenn Infrarotstrahlen der Probe 7
zugeführt werden, wird an der Oberfläche der Probe 7 Wärme erzeugt,
welche einen Einfluss auf die Probe 7 ausübt. Deshalb ist ein Infrarot-
Ausschnittfilter an einer Position nahe der Lichtquelle angeordnet.
Der zweite Punkt ist, dass in Fig. 16 die Linse L12 von negativem Bre
chungsvermögen nicht in der ersten Relaislinseneinheit G1 vorgesehen ist.
Es ist im Wesentlichen wünschenswert, die Linse L12 von negativem
Brechungsvermögen vorzusehen, um ein afokales System zu bilden. Falls
jedoch der Strahlendurchmesser verringert werden kann und der Winkel
des außeraxialen Lichtstrahls zur optischen Achse verringert werden kann,
kann der Anregungsfilter 8 dort angeordnet werden, selbst falls Beleuch
tungslicht kein paralleler Lichtstrahl ist. In diesem Falle kann die Fluores
zenzbeleuchtungsvorrichtung A in ihrer Größe vorteilhaft verringert werden,
da die Anordnung der ersten Relaislinseneinheit G1 vereinfacht werden
kann.
Der dritte Punkt ist, dass in Fig. 16 der Anregungsfilter 8 in der zweiten
Relaislinseneinheit G2 angeordnet ist. In Fig. 15 ist der Anregungsfilter 8
in der ersten Relaislinseneinheit G1 angeordnet, wohingegen er in Fig. 16
in der zweiten Relaislinseneinheit G2 angeordnet ist. Im Grunde kann der
Anregungsfilter 8 an einem beliebigen Ort im Beleuchtungs-Optiksystem
angeordnet sein, vorausgesetzt, dass der Strahlendurchmesser ausreichend
klein ist und der Einfallswinkel des außeraxialen Lichtstrahls ausreichend
klein ist, wie oben gesagt wurde. Fig. 16 zeigt diese Tatsache.
Der vierte Punkt ist, dass das reflektierende Element 6 ein Reflexionsprisma
ist. Obwohl das reflektierende Element 6 in Fig. 15 ein reflektierender
Spiegel ist, kann es, wie in Fig. 16 gezeigt ist, aus einem Reflexions
prisma gebildet sein. Da Beleuchtungslicht durch die reflektierende Fläche
(Fläche Nr. 12) des Reflexionsprismas total reflektiert wird, kann der Ver
lust an Beleuchtungslichtmenge im Vergleich zum reflektierenden Spiegel
verringert werden.
Wenn der Ausgangspupillendurchmesser des Objektivs mit d1 bezeichnet
ist und der Eingangspupillendurchmesser des Betrachtungs-Optiksystems
mit d2 bezeichnet ist, sollte das Verhältnis des Ausgangspupillendurch
messers d1 zum Eingangspupillendurchmesser d2 der folgenden Bedingung
(1) genügen:
d1 < 50 Millimeter
d1/d2 < 1.5 (1)
d1/d2 < 1.5 (1)
Die obige Bedingung macht den Eingangspupillendurchmesser des Objek
tivs 1 näherungsweise gleich dem Pupillendurchmesser des Objektivs des
stereoskopischen Mikroskops. Zusätzlich wird es möglich, falls das Be
trachtungs-Optiksystem derart gebildet ist, dass die Bedingung (1) bei einer
geringen Vergrößerung der Größenordnung von etwa 10x erfüllt ist, eine
Fluoreszenzbetrachtung mit einer sehr hohen numerischen Apertur ver
glichen mit herkömmlichen stereoskopischen Mikroskopen und den ge
wöhnlichen Fluoreszenzmikroskopen durchzuführen, obwohl es schwierig
ist, eine stereoskopische Betrachtung zu verwirklichen.
Dieses Beispiel nimmt eine Anordnung an, in welcher eine Linse in der
zweiten Relaislinseneinheit G2 bewegt wird. Dies wird getan, um zu gestat
ten, dass eine Koehler-Beleuchtung durchgeführt wird, selbst wenn durch
das Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem eine Vergrößerungsänderung
durchgeführt wird, wie oben gesagt wurde. Zusätzlich zur Koehler-Beleuch
tung kann in diesem Beispiel ebenso eine kritische Beleuchtung durchge
führt werden. Um eine kritische Beleuchtung zu ermöglichen, ist ein Bewe
gungsmechanismus 15 vorgesehen und durch den Bewegungsmechanis
mus 15 wird die Sammellinseneinheit G0 bewegt, wodurch es möglich
gemacht wird, den Abstand zwischen der Lichtquelle 13 und der Sammel
linseneinheit G0 zu ändern. Wenn die Sammellinseneinheit G0 in Richtung
der optischen Achse bewegt wird, bewegt sich ebenso die Position eines
projizierten Abbilds der Lichtquelle 13 in der Richtung der optischen Achse.
Schließlich fallen die Position, an welche das Abbild der Lichtquelle 13
projiziert wird, und die Oberfläche der Probe 7 zusammen, um eine kri
tische Beleuchtung bereitzustellen. Somit ist es in diesem Beispiel möglich,
sowohl Koehler-Beleuchtung durchzuführen, welche gestattet, dass der
gesamte Betrachtungsbereich gleichförmig beleuchtet wird, als auch kri
tische Beleuchtung durchzuführen, welche gestattet, dass der Zentralbe
reich des Betrachtungsbereichs noch heller beleuchtet wird. Dementspre
chend kann entsprechend jeder bestimmten Betrachtungssituation eine
optimale Beleuchtung durchgeführt werden. Im Besonderen kann ein Dun
kelfluoreszenzabbild noch heller betrachtet werden, wenn das optische
System derart eingestellt ist, dass es eine kritische Beleuchtung durchführt.
Zusätzlich ist es möglich, da Beleuchtungszustände vom einen zum andern
einfach durch Bewegen der Sammellinseneinheit G0 geschalten werden
können, eine optische Vorrichtung mit ausgezeichneter Betriebsfähigkeit zu
verwirklichen.
Die Veränderung des Abstands zwischen der Lichtquelle 13 und der Sam
mellinseneinheit G0 ist unabhängig von der Bewegung der Linse L22 von
positivem Brechungsvermögen, welche sich nach Maßgabe eines Vergröße
rungsänderungsvorgangs des Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystems
bewegt. Wenn die Linse L22 von positivem Brechungsvermögen sich nach
Maßgabe einer durch das Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem durch
geführten Vergrößerungsänderung bewegt, selbst falls die Position, an
welche das Abbild der Lichtquelle 13 projiziert wird, und die Position der
Oberfläche der Probe 7 vor der Vergrößerungsänderung miteinander über
einstimmen, stimmen dementsprechend die beiden Positionen nach der
Vergrößerungsänderung nicht miteinander überein. Somit ist es nötig, um
eine kritische Beleuchtung selbst nach der Vergrößerungsänderung durch
zuführen, die Sammellinseneinheit G0 erneut zu bewegen. Es sollte ange
merkt werden, dass, falls der Bewegungsmechanismus 15 und der Bewe
gungsmechanismus 15' in gekoppelter Beziehung zueinander angetrieben
werden, es möglich ist, eine kritische Beleuchtung durchzuführen, während
die Vergrößerung geändert wird.
Wenn eine kritische Beleuchtung durchgeführt wird, ist es wünschenswert,
dass das aus dem Objektiv 1 und dem Beleuchtungs-Optiksystem gebildete
optische System der folgenden Bedingung (2) genügt:
|D| ≦ 3 Millimeter (2)
In der obigen Bedingung ist D der Abstand zwischen der Lichtquelle 13 und
einer zur Probe 7 konjugierten Position, welche der Lichtquelle 13 im
Beleuchtungs-Optiksystem am nächsten liegt. Genauer ist D der Abstand
von der Lichtquelle 13 zu der Position eines Abbildes der Probe 7, welches
in dem Beleuchtungs-Optiksystem durch das aus dem Objektiv 1 und dem
Beleuchtungs-Optiksystem gebildete optische System projiziert wird,
welche eine zur Probe 7 konjugierte, der Lichtquelle 13 am nächsten gebil
dete Position ist. In Fig. 15 liegt die zur Probe 7 konjugierte Position
zwischen der Lichtquelle 13 und der Sammellinseneinheit G0. Die zur Probe
7 konjugierte Position kann jedoch an der Seite der Lichtquelle 13 gebildet
sein, welche von der Sammellinseneinheit G0 entfernt liegt. Es ist wün
schenswert, dass diese Bedingung bei allen Vergrößerungen innerhalb des
Bereichs veränderlicher Vergrößerungen des Veränderliche-Vergrößerung-
Optiksystems erfüllt ist.
Durch Anordnen des aus dem Objektiv 1 und dem Beleuchtungs-Optiksy
stem gebildeten optischen Systems derart, dass die Bedingung (2) erfüllt
ist, können die Position der Lichtquelle 13 und die zur Probe 7 konjugierte
Position miteinander durch lediglich geringfügiges Bewegen der Position der
Lichtquelle 13 in Übereinstimmung gebracht werden. Als Folge ist es
möglich, eine kritische Beleuchtung für die Probe 7 durchzuführen, wäh
rend Licht bei einer hohen numerischen Apertur nahe der Lichtquelle 13
durch die Sammellinseneinheit G0 ohne Verschwendung hereingenommen
wird. Falls die Bedingung (2) nicht erfüllt ist, befindet sich die Lichtquelle
13 zu nahe an der Sammellinseneinheit G0, sodass sich die Lichtquelle 13
und die Sammellinseneinheit G0 unerwünschterweise kontaktieren. Alterna
tiv befindet sich die Lichtquelle 13 zu weit von der Sammellinseneinheit G0
entfernt, sodass es für die Sammellinseneinheit G0 unmöglich wird, den
gesamten Lichtstrahl von der Lichtquelle 13 hereinzunehmen, was zu
einem Verlust der Beleuchtungslichtmenge führt.
Um die Position der Lichtquelle 13 und die zur Probe 7 konjugierte Position
miteinander in Übereinstimmung zu bringen, sollte die Lichtquelle 13 in
Richtung der optischen Achse auf die zur Probe 7 konjugierte Position zu,
welche der Lichtquelle 13 am nächsten liegt, bei jeder bestimmten Ver
größerung bewegt werden. Es ist jedoch tatsächlich schwierig, die Licht
quelle 13 zu bewegen. Somit ist zu bevorzugen, die Sammellinseneinheit
G0 zu bewegen, sodass die zur Probe 7 konjugierte Position mit der Posi
tion der Lichtquelle 13 zusammenfällt. Es sollte angemerkt werden, dass
das in Tabelle 1-1 gezeigte optische System eine kritische Beleuchtung bei
jeder Vergrößerung durchführen kann, da, wie in Tabelle 1-2 gezeigt ist,
der Wert von D (in Tabelle 1-2 ist D die Ausgangspupillenposition) der
Bedingung (2) bei irgendeiner der niedrigsten, mittleren und größten Ver
größerung des Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystems genügt.
Beispiel 2 der optischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist
in Fig. 18 gezeigt. Bei der in Fig. 18 gezeigten optischen Vorrichtung
sind die Betrachtungs-Optiksystemeinheit und die Abbildungs-Optiksystem
einheit der optischen Vorrichtung gemäß Beispiel 1 jeweils aus einem Paar
von Linseneinheiten gebildet, und das Paar von Linseneinheiten ist parallel
und symmetrisch bezüglich der optischen Achse des Objektivs angeordnet.
Die optische Vorrichtung ist ein Galilei'sches stereoskopisches Mikroskop.
Es sollte angemerkt werden, dass die optische Vorrichtung eine Fluores
zenzbeleuchtungsvorrichtung A, einen Rahmen 10, einen Rahmensockel
14, einen Stab 11 und eine Fokussiereinheit 19 benutzt, welche Anord
nungen ähnlich jenen in Beispiel 1 aufweisen. Bei der Fluoreszenzbeleuch
tungsvorrichtung A können die Bewegung der Sammellinseneinheit G0 und
die Bewegung der beweglichen Linse in der zweiten Relaislinseneinheit G2
in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt werden. Der Anregungs
filter 23 und die Absorptionsfilter 25L und 25R können durch teilweises
Modifizieren der in Fig. 1 gezeigten Filtereinheit dazu ausgebildet sein, mit
anderen Erreger- und Absorptionsfiltern austauschbar zu sein.
Da die optische Vorrichtung gemäß Beispiel 2 ein Galilei'sches stereoskopi
sches Mikroskop ist, sind die linke Linseneinheit (2L, 25L, 3L und 4L) und
die rechte Linseneinheit (2R, 25R, 3R und 4R) an der linken bzw. rechten
Seite einer optischen Achse des Objektivs 1 angeordnet, welche die Mittel
achse des Objektivs 1 ist. Der Abstand zwischen der linken Linseneinheit
und der optischen Achse und der Abstand zwischen der rechten Linsen
einheit und der optischen Achse sind einander gleich. Das Paar von Linsen
einheiten ist parallel zur optischen Achse des Objektivs 1 angeordnet.
Dementsprechend ist das Paar von Linseneinheiten symmetrisch bezüglich
der optischen Achse des Objektivs 1. Mit dieser Anordnung ermöglicht es
die optische Vorrichtung, die Probe 7 stereoskopisch zu betrachten.
In Beispiel 2 ist das Objektiv 1 aus einem einzelnen Objektiv gebildet, wie
im Falle des Beispiels 1. Jedoch ist die Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2
aus einem Paar von Betrachtungs-Optiksystemen 2L und 2R (links und
rechts) gebildet. In ähnlicher Weise ist die Abbildungs-Optiksystemeinheit
9 aus einem Paar von abbildenden Linsen 3L und 3R (links und rechts) und
einem Paar von Okularen 4L und 4R (links und rechts) gebildet.
Somit sind bei der optischen Vorrichtung gemäß Beispiel 2 die Betrach
tungs-Optiksystemeinheit und die Abbildungs-Optiksystemeinheit jeweils
aus einem Paar von Linseneinheiten gebildet. Dementsprechend ist die
optische Vorrichtung mit einem Paar von Absorptionsfiltern 25L und 25R
(links und rechts) als zweite Wellenlängenauswahlelemente zum selektiven
Durchlassen von Fluoreszenzlicht versehen. Deshalb tritt Fluoreszenzlicht
von der Probe 7 durch das Objektiv 1 und tritt dann derart durch die linken
Linseneinheiten und die rechten Linseneinheiten, dass es das linke und
rechte Auge des Betrachters erreicht. Beleuchtungslicht zum Beleuchten
der Probe 7 tritt nicht durch die Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 wie im
Falle von Beispiel 1. Dementsprechend tritt keine Autofluoreszenz von den
Betrachtungs-Optiksystemen 2L und 2R in der Betrachtungs-Optiksystem
einheit 2 auf. Deshalb ist es möglich, ein Fluoreszenzabbild mit hohem
Kontrast zu erhalten. Obwohl Beleuchtungslicht durch das Objektiv 1
hindurchtritt, befindet sich dort, wo das Beleuchtungslicht hindurchtritt, ein
Umfangsabschnitt des Objektivs 1 und ein reflektierendes Element 30 ist
an einer Position angeordnet, welche dem Außenbereich eines durch die
Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 und die Abbildungs-Optiksystemeinheit
9 bestimmten Betrachtungsfeldes entspricht. Daher besteht keine Möglich
keit, selbst falls Autofluoreszenz auftritt, dass Autofluoreszenzlicht dem
Fluoreszenzabbild überlagert würde. Da jedes gewünschte glasartige Mate
rial frei ausgewählt werden kann, um die Linsen des Objektivs 1 und jene
des Betrachtungs-Optiksystems zu bilden, ohne dass man sich um das
Auftreten von Autofluoreszenz sorgen müsste, kann die Betrachtungsvor
richtung weiterhin aus einem in günstiger Weise korrigierten optischen
System gebildet sein. In ähnlicher Weise ist die Intensität von Autofluo
reszenzlicht verglichen mit Beleuchtungslicht sehr schwach, selbst falls
Autofluoreszenz in der Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A auftritt.
Daher treten hinsichtlich Beleuchtung keine Probleme auf. Dementspre
chend kann jedes gewünschte glasartige Material zur Bildung des Beleuch
tungs-Optiksystems frei gewählt werden, ohne dass man sich um das
Auftreten von Autofluoreszenz sorgen müsste. Es ist daher möglich, das
Beleuchtungs-Optiksystem aus einem in günstiger Weise korrigierten opti
schen System zu bilden.
In diesem Beispiel ist ein reflektierendes Element an einer von der optischen
Achse des Objektivs 1 verlagerten Position angeordnet, um die Probe 7 wie
im Falle von Beispiel 1 zu beleuchten. In dieser Hinsicht ist es wünschens
wert, die Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 und die Abbildungs-Optiksy
stemeinheit 9 bezüglich des Objektivs 1 derart anzuordnen, dass eine die
optischen Achsen der linken und der rechten Linseneinheit enthaltende
Ebene von der optischen Achse des Objektivs 1 verlagert ist. Dies wird
unten mit Bezugnahme auf Fig. 19 beschrieben werden.
Teil (a) von Fig. 19 ist ein Diagramm, welches eine Anordnung zeigt, bei
welcher eine die optischen Achsen der linken und der rechten Linseneinheit
enthaltende Ebene von der optischen Achse des Objektivs 1 verlagert ist.
Die obere Figur in Teil (a) von Fig. 19 ist eine Schnittansicht des Objektivs
1, betrachtet aus der Richtung der Betrachtungs-Optiksystemeinheit, und
die untere Figur ist eine Seitenansicht des Objektivs 1. Teil (b) von Fig. 19
ist ein Diagramm, welches eine Anordnung zeigt, bei welcher eine die
optischen Achsen der linken und der rechten Linseneinheit enthaltende
Ebene mit der optischen Achse des Objektivs 1 zusammenfällt. Die obere
und die untere Figur in Teil (b) von Fig. 19 sind jenen in Teil (a) von Fig.
19 ähnlich. In Fig. 19 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Objektiv und Be
zugszeichen 2L' und 2R' bezeichnen die Bereiche von Lichtstrahlen, welche
durch die Betrachtungs-Optiksysteme geleitet werden, welche eine linke
und eine rechte Einheit sind. Bezugszeichen O bezeichnet eine optische
Achse des Objektivs 1. Bezugszeichen 30' bezeichnet den Bereich eines
Anregungslichtstrahls, welcher durch das reflektierende Element 30 geleitet
wird. Bezugszeichen U' und L' bezeichnen Randstrahlen des Anregungs
lichtstrahls. Bezugszeichen E bezeichnet eine zur Pupillenposition eines
jeden der Betrachtungs-Optiksysteme 2L und 2R konjugierte Position.
Bezugszeichen X bezeichnet ein lichtblockierendes Element.
In einem Fall, in welchem man Anregungslicht von der Fluoreszenzbeleuch
tungsvorrichtung A auf das Objektiv 1 einfallen lässt, um die Probe 7 zu
beleuchten, ist es, um denselben Bereich wie den Betrachtungsbereich zu
beleuchten, notwendig, dass man die Strahlen von Anregungslicht auf das
Objektiv 1 in demselben Winkel einfallen lässt, wie jenen von Strahlen, die
durch die Pupille eines jeden der Betrachtungs-Optiksysteme 2L und 2R
hindurchtreten. Strahlen von Anregungslicht, welche auf das Objektiv 1
unter dem größten Winkel zur optischen Achse des Objektivs 1 einfallen,
sind die Randstrahlen des Anregungslichtstrahls. Somit ist es wünschens
wert, dass die Randstrahlen nicht im Objektiv 1 abgedunkelt werden.
Dementsprechend sind in diesem Beispiel, wie in Teil (a) von Fig. 19
gezeigt ist, die Bereiche 2L' und 2R' von Lichtstrahlen, welche durch die
Betrachtungs-Optiksysteme 2L und 2R geleitet werden, derart angeordnet,
dass sie durch Umfangsabschnitte hindurchtreten, welche ein wenig ent
fernt von der optischen Achse O des Objektivs 1 liegen, sodass der Bereich
30' des vom reflektierenden Element 30 geleiteten Lichtstrahls so nahe wie
möglich am Zentralbereich des Objektivs 1 hindurchtritt. In diesem Zustand
ist eine die optischen Achsen der Betrachtungs-Optiksysteme 2L und 2R
verbindende gedachte Linie von der optischen Achse O des Objektivs 1
verlagert. Somit ist eine die optischen Achsen der Betrachtungs-Optiksy
steme 2L und 2R enthaltende Ebene von der optischen Achse des Objek
tivs 1 verlagert. Mit dieser Anordnung kreuzt der Strahl L' aus den Rand
strahlen des Anregungslichtstrahls die optische Achse O des Objektivs 1
unmittelbar nach dem Eintritt in das Objektiv 1 und erreicht ein Ende des
Beleuchtungsbereichs. Andererseits liegt die Einfallsposition des Rand
strahls U' in der Nähe der Mitte zwischen der optischen Achse O des
Objektivs 1 und des Außenumfangs desselben. Daher tritt der Strahl U' in
der Nähe des Außenumfangs des Objektivs 1 hindurch, während er durch
die Linsen im Objektiv 1 gebrochen wird, und erreicht das andere Ende des
Beleuchtungsbereichs. Dementsprechend besteht keine Möglichkeit, dass
Anregungslicht im Objektiv 1 verdunkelt wird.
Andererseits, in einem Fall, in welchem die Betrachtungs-Optiksystem
einheit 2 und die Abbildungs-Optiksystemeinheit 9 derart angeordnet sind,
dass eine die optischen Achsen der Betrachtungs-Optiksysteme 2L und 2R
verbindende gedachte Linie mit der optischen Achse O des Objektivs 1
zusammenfällt, wie in Teil (b) von Fig. 19 gezeigt ist, kreuzt der Rand
strahl L' des Anregungslichtstrahls die optische Achse O des Objektivs 1,
nachdem er in dieses eingefallen ist und erreicht ein Ende des Beleuch
tungsbereichs. Jedoch befindet sich die Einfallsposition des Randstrahls U'
in der Nähe des Außenumfangs des Objektivs 1. Deshalb kommt der Strahl
U', selbst falls er durch die Linsen im Objektiv 1 gebrochen wird, uner
wünschterweise aus dem Außenumfang des Objektivs 1 im Verlauf des
Strahlengangs heraus, und vermag das andere Ende des Beleuchtungs
bereichs nicht zu erreichen. Somit wird Beleuchtungslicht im Objektiv 1
unerwünschterweise abgedunkelt.
Wie oben gesagt wurde, kann in einer optischen Vorrichtung mit einem
Paar von Linseneinheiten für jede aus der Betrachtungs-Optiksystemeinheit
und der Abbildungs-Optiksystemeinheit, wie in einem Galilei'schen stereo
skopischen Mikroskop, der gesamte Betrachtungsbereich beleuchtet wer
den durch Anordnen der Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 und der Ab
bildungs-Optiksystemeinheit 9 derart, dass eine die optischen Achsen des
Paars von Linseneinheiten enthaltende Ebene von der optischen Achse des
Objektivs 1 verlagert ist. Diese Anordnung ist besonders effektiv während
einer Betrachtung bei einer niedrigen Vergrößerung mit einem großen
Einfallswinkel. Zusätzlich, da aus einer Position nahe der optischen Achse
des Objektivs 1 beleuchtet wird, wird der Probe 7 Anregungslicht bei einem
Winkel nahe von 90° zur Oberfläche der Probe 7 zugeführt. Dementspre
chend kann eine Beleuchtung vorteilhafterweise mit reduziertem Schatten
durchgeführt werden.
Es sollte angemerkt werden, dass eine Beleuchtung mit weiter verringertem
Schatten verwirklicht werden kann durch Anordnen einer Mehrzahl von
geteilten reflektierenden Elementen, von denen jedes eine kleine Fläche an
einem Umfangsabschnitt des Objektivs 1 aufweist, um dadurch die Probe
7 aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Richtungen zu beleuchten.
Wenn der Bereich 30' des durch das reflektierende Element 30 geleiteten
Anregungslichtstrahls näher an die optische Achse O des Objektivs 1
gebracht wird, bewegen sich die Bereiche 2L' und 2R' der durch die Be
trachtungs-Optiksysteme 2L und 2R geleiteten Lichtstrahlen näher an den
Umfang des Objektivs 1. Folglich nimmt der Abstand zwischen den opti
schen Achsen der Betrachtungs-Optiksysteme 2L und 2R unerwünsch
terweise zu. Dies verursacht, dass in die Betrachtungs-Optiksysteme 2L
und 2R eintretendes Fluoreszenzlicht im Objektiv 1 verdunkelt wird. Es ist
deshalb wünschenswert, durch Erhöhen des effektiven Durchmessers des
Objektivs 1 oder durch Verwendung eines Objektivs mit einer anderen
Pupillenposition zu verhindern, dass der Beleuchtungsbereich und der
Betrachtungsbereich verdunkelt werden.
Falls ein lichtblockierendes Element X derart angeordnet ist, dass es das
reflektierende Element 30 umgibt, wie in Teil (b) von Fig. 19 gezeigt ist,
ist es möglich zu verhindern, dass von der Oberfläche des Objektivs 1
reflektiertes Anregungslicht und durch Autofluoreszenz erzeugtes Anre
gungslicht in die Bereiche 2L' und 2R' der Lichtstrahlen eintritt, welche
durch die Betrachtungs-Optiksysteme 2L und 2R geleitet werden. In diesem
Beispiel kann ebenso das auf den in Tabellen 1-1 und 1-2 gezeigten Linsen
daten basierende Beleuchtungs-Optiksystem, welches in Beispiel 1 gezeigt
ist, in der Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A verwendet werden, wie
oben gesagt wurde. Die Werte von Paraxialgrößen des Objektivs in diesem
Beispiel, welches in Kombination mit dem Beleuchtungs-Optiksystem
verwendet wird, sind in Tabelle 1-3 gezeigt. Tabelle 1-4 zeigt die Paraxial
größen eines betrachtungsseitigen optischen Systems einschließlich des
Objektivs 1, der Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 und der Abbildungs-
Optiksystemeinheit 9.
In diesem Beispiel kann ebenso, wenn eine Vergrößerungsänderung durch
das Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem durchgeführt wird, der Be
leuchtungsbereich nach Maßgabe einer Veränderung des Betrachtungs
bereichs durch Bewegen einer Linse in der Fluoreszenzbeleuchtungsvor
richtung A mit dem Bewegungsmechanismus 15' entsprechend der Ver
größerungsänderung verändert werden. Fig. 20 zeigt, wie die Linse in der
Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A durch den Bewegungsmechanismus
15' bewegt wird. Die Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 ist mit einem
Veränderliche-Vergrößerung-Knopf 2' zum Verändern der Vergrößerung
durch Bewegen von Linsen in den Betrachtungs-Optiksystemen 2L und 2R
versehen, von denen jede ein Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem
umfasst. Der Veränderliche-Vergrößerung-Knopf 2' besitzt eine Drehwelle,
welche in der Figur schraffiert ist, und dreht in den durch Doppelpfeil
bezeichneten Richtungen. In Antwort auf die Drehung des Knopfes 2'
bewegen sich die Linsen in den Betrachtungs-Optiksystemen 2L und 2R in
Richtung der optischen Achse, um eine Vergrößerungsänderung zu bewir
ken. Die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A ist weiterhin mit einem
Bewegungsmechanismus 15' zur Bewegung einer Linse versehen. Der
Bewegungsmechanismus 15' besitzt eine Drehwelle, welche in der Figur
schraffiert ist, und dreht in den durch Doppelpfeil angezeigten Richtungen,
wie im Falle des Veränderliche-Vergrößerung-Knopfes 2'. In diesem Beispiel
ist zwischen dem Veränderliche-Vergrößerung-Knopf 2' und' dem Bewe
gungsmechanismus 15' ein Gurt Y vorgesehen, um die Drehung des Ver
änderliche-Vergrößerung-Knopfes 2' zum Bewegungsmechanismus 15' zu
übertragen. Mit dieser Anordnung bewegen sich die Linsen in den Betrach
tungs-Optiksystemen 2L und 2R in der Richtung der optischen Achse,
wenn der Betrachter den Veränderliche-Vergrößerung-Knopf 2' dreht, um
den Betrachtungsbereich zu verändern. Gleichzeitig wird die Drehung des
Veränderliche-Vergrößerung-Knopfes 2' durch den Gurt Y zum Bewegungs
mechanismus 15' übertragen, was bewirkt, dass sich die Linse in der
Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A bewegt. Dementsprechend kann der
Beleuchtungsbereich in Antwort auf eine durch eine Vergrößerungsände
rung, welche von dem Veränderliche-Vergrößerung-Optiksystem bewirkt
wurde, hervorgerufene Veränderung des Betrachtungsbereiches verändert
werden.
Beispiel 3 der optischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist
in Fig. 21 gezeigt. In der in Fig. 21 gezeigten optischen Vorrichtung sind
das Objektiv, die Betrachtungs-Optiksystemeinheit und die Abbildungs-
Optiksystemeinheit der optischen Vorrichtung entsprechend Beispiel 1
jeweils aus einem Paar von Linseneinheiten gebildet. Das Paar von Linsen
einheiten eines jeden von diesen Bauteilen ist zu einer zur Probenoberfläche
orthogonalen Achse geneigt und bezüglich der Achse symmetrisch an
geordnet. Somit ist die optische Vorrichtung ein Greenough'sches stereo
skopisches Mikroskop. Es sollte angemerkt werden, dass die optische
Vorrichtung eine Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A, einen Rahmen 10,
einen Rahmensockel 14, einen Stab 11 und eine Fokussiereinheit 19 ver
wendet, welche Anordnungen aufweisen, die jenen in Beispiel 1 ähnlich
sind. In der Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A kann die Bewegung der
Sammellinseneinheit G0 und die Bewegung der variablen Linse in der
zweiten Relaislinseneinheit G2 in gleicher Weise durchgeführt werden wie
in Beispiel 1. Der Anregungsfilter 8 und die Absorptionsfilter 5L und 5R
können durch teilweises Modifizieren der in Beispiel 1 gezeigten Filterein
heit dazu ausgebildet sein, mit anderen Erreger- und Absorptionsfiltern
austauschbar zu sein. Da die optische Vorrichtung gemäß Beispiel 3 ein
Greenough'sches stereoskopisches Mikroskop ist, sind die linke Linsen
einheit (1L, 2L, 5L, 3L und 4L) und die rechte Linseneinheit (1R, 2R, 5R,
3R und 4R) an der linken bzw. der rechten Seite einer zu der Oberfläche
der Probe 7 orthogonalen Achse angeordnet. Jede Linseneinheit ist in dem
gleichen Winkel α bezüglich der zur Oberfläche der Probe 7 orthogonalen
Achse geneigt, sodass linke und rechte optische Achsen, welche durch die
linke und die rechte Linseneinheit bestimmt sind, einander an der Probe 7
schneiden. Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Probe 7 stereosko
pisch zu betrachten.
Bei der optischen Vorrichtung gemäß Beispiel 3 sind weiterhin die Betrach
tungs-Optiksystemeinheit und die Abbildungs-Optiksystemeinheit jeweils
aus einem Paar von Linseneinheiten gebildet. Dementsprechend ist die
optische Vorrichtung mit einem Paar von Absorptionsfiltern 5L und 5R
(links und rechts) als zweite Wellenlängenauswahlelemente zum selektiven
Durchlassen von Fluoreszenzlicht versehen. Deshalb tritt Fluoreszenzlicht
von der Probe 7 durch die Objektive 1L und 1R hindurch und tritt dann
durch die linken Linseneinheiten und die rechten Linseneinheiten hindurch,
um das linke und rechte Auge des Betrachters zu erreichen.
In diesem Beispiel tritt ebenso kein Beleuchtungslicht zum Beleuchten der
Probe 7 durch die Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 hindurch. Im Gegen
satz zu Beleuchtungslicht in Beispielen 1 und 2 tritt in diesem Beispiel kein
Beleuchtungslicht zum Beleuchten der Probe 7 durch die Objektive 1L und
1R hindurch. Dementsprechend tritt von den Betrachtungs-Optiksystemen
2L und 2R in der Betrachtungs-Optiksystemeinheit 2 keine Autofluoreszenz
auf. Es ist daher möglich, ein Fluoreszenzabbild mit hohem Kontrast zu
erhalten. Zusätzlich tritt in den Objektiven 1L und 1R keine Autofluoreszenz
auf, da Beleuchtungslicht nicht durch die Objektive 1L und 1R hindurchtritt.
Da darüber hinaus jedes beliebige glasartige Material frei gewählt werden
kann, um die Linsen der Objektive 1L und 1R und jene des Betrachtungs-
Optiksystems zu bilden, ohne dass man sich um das Auftreten von Auto
fluoreszenz sorgen müsste, kann die Betrachtungsvorrichtung aus einem in
günstiger Weise korrigierten optischen System gebildet sein. In ähnlicher
Weise ist, selbst falls Autofluoreszenz in der Fluoreszenzbeleuchtungsvor
richtung A auftritt, die Intensität von Autofluoreszenzlicht verglichen mit
Beleuchtungslicht sehr schwach. Deshalb tritt hinsichtlich Beleuchtung kein
Problem auf. Dementsprechend kann jedes beliebige glasartige Material frei
gewählt werden, um das Beleuchtungs-Optiksystem zu bilden, ohne dass
man sich um das Auftreten von Autofluoreszenz sorgen müsste. Daher ist
es möglich, das Beleuchtungs-Optiksystem aus einem in günstiger Weise
korrigierten optischen System zu bilden.
Es sollte angemerkt werden, dass verschiedene in Beispielen 1 und 2
gezeigte Mechanismen sämtlich auf dieses Beispiel anwendbar sind, da
dieses Beispiel sich von den Beispielen 1 und 2 lediglich ein wenig in der
Anordnung des optischen Systems der Betrachtungsvorrichtung unter
scheidet.
Beispiel 4 der optischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist
in Fig. 22 gezeigt. Die in Fig. 22 gezeigte optische Vorrichtung ist ein
Galilei'sches stereoskopisches Mikroskop, wie im Falle von Beispiel 2.
Hinsichtlich der Anordnung der Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A sind
die Sammellinseneinheit G0 und die erste Relaislinseneinheit G1 jenen in
Beispiel 2 ähnlich. Die zweite Relaislinseneinheit G2 unterscheidet sich von
jener in Beispiel 2 dahingehend, dass anstelle des reflektierenden Elements
Linsen mit positivem Brechungsvermögen in Reihe vorgesehen sind. Dem
entsprechend geht in diesem Beispiel Beleuchtungslicht von der zweiten
Relaislinseneinheit G2 näherungsweise parallel zur optischen Achse des
Objektivs 1 aus, wohingegen in Beispiel 2 Beleuchtungslicht von der zwei
ten Relaislinseneinheit G2 in einer Richtung senkrecht (oder nicht parallel)
zur optischen Achse des Objektivs 1 ausgeht.
In diesem Beispiel ist eine Distalend-Beleuchtungseinheit B in der Nähe des
Außenumfangs des Objektivs 1 angeordnet, um von der zweiten Relaislin
seneinheit G2 ausgehendes Beleuchtungslicht zur Probe 7 zu leiten. Die
Distalend-Beleuchtungseinheit B umfasst Prismen P2 und P3 und Linsen B1
und B2. Die Prismen P2 und P3 sind Dreiecksprismen. Das Prisma P2 ist
derart angeordnet, dass es von der zweiten Relaislinseneinheit G2 ausge
hendes Beleuchtungslicht in Richtung des Objektivs 1 ablenkt. Das Prisma
P3 ist derart angeordnet, dass es durch das Prisma P2 abgelenktes Be
leuchtungslicht in Richtung der Probe 7 ablenkt. Es sollte angemerkt wer
den, dass Bezugszeichen 31 eine Pupillenposition der Distalend-Beleuch
tungseinheit B bezeichnet. In diesem Beispiel ist die Pupille zwischen den
Prismen P2 und P3 gebildet. Die Linsen B1 und B2 sind halbkreisförmige
Linsen, von denen jede eine Gestalt aufweist, welche durch Abschneiden
eines Teils einer kreisförmigen Linse gebildet ist. Dies ist einer Anordnung
gleichwertig, bei welcher kreisförmige Linsen bezüglich der optischen
Achse von vom Prisma P3 ausgehendem Beleuchtungslicht außermittig
angeordnet sind, wodurch die optische Achse von Beleuchtungslicht durch
einen Umfangsabschnitt einer jeden der kreisförmigen Linsen hindurchtritt.
Ein Abschnitt einer jeden kreisförmigen Linse, welcher auf den Abschnitt
weist, durch welchen Beleuchtungslicht über die optische Achse hindurch
tritt, ist abgeschnitten, da er zur Beleuchtung nicht benötigt wird, was zu
dem Aufbau einer jeden der Linsen B1 und B2, wie in Fig. 22 gezeigt,
führt.
Tabelle 2-1 zeigt Linsendaten, welche das optische System der Fluores
zenzbeleuchtungsvorrichtung A betreffen. Tabelle 2-2 zeigt Linsendaten
betreffend die Distalend-Beleuchtungseinheit B. Da das Objektiv 1 das
gleiche ist wie das oben bezüglich Beispiel 2 bezeichnete, sind in Tabelle 2-
1 Linsendaten, welche das Objektiv 1 betreffen, weggelassen. Tabelle 2-1
zeigt Linsendaten, welche Bauelemente der Distalend-Beleuchtungseinheit
B betreffen, von der Pupillenposition 31 bis zur Lichtquelle 13, welche in
Fig. 22 gezeigt ist.
In Tabelle 2-1 entsprechen die Flächen Nr. 1 bis 3 den Prismen P2 in Fig.
22. Die Flächen Nr. 4 bis 12 entsprechen der zweiten Relaislinseneinheit
G2, in welcher die Flächen Nr. 6 bis 12 der Linseneinheit L22 entsprechen,
welche aus einer bikonvexen Linse und einer verkitteten Linse gebildet ist.
Die Fläche Nr. 13 ist die Aperturblende AS. Die Flächen Nr. 14 bis 22
entsprechen der ersten Relaislinseneinheit G1, bei welcher die Fläche Nr.
17 die reflektierende Fläche des Prismas P1 ist. Die Flächen Nr. 23 bis 34
entsprechen der Sammellinseneinheit G0, bei welcher die Flächen Nr. 23
bis 26 dem Infrarot-Ausschnittfilter entsprechen. Es sollte angemerkt
werden, dass in Tabelle 2-1 den Anregungsfilter 23 betreffende Linsenda
ten weggelassen sind.
Fig. 23 stellt optische Strahlenverläufe des optischen Systems auf Grund
lage der in Tabelle 2-1 gezeigten Linsendaten bei der niedrigsten, mittleren
und größten Vergrößerung dar. Fig. 24 zeigt das Layout der Distalend-
Beleuchtungseinheit B und stellt weiterhin optische Strahlengänge des
optischen Systems desselben bei der niedrigsten, mittleren und größten
Vergrößerung dar. In Fig. 24 sind die Linsen B1 und B2 der Einfachheit
halber durch kreisförmige Linsen dargestellt. Die Linse (Fläche Nr. 9),
welche näher an der Probenoberfläche (Fläche Nr. 10) ist, ist die Linse B1
in Fig. 22. Die Linse (Fläche Nr. 6), welche näher an dem Prisma (Flächen
Nr. 3 und 4) ist, ist die Linse B2.
In dieser Anordnung wird Licht von der Lichtquelle 13 von der Sammellin
seneinheit G0 gesammelt. Eine Wellenlänge zur Beleuchtung der Probe 7
wird selektiv durch den Anregungsfilter 23 in dem System der ersten
Relaislinseneinheit G1 übertragen und ein erstes Abbild der Lichtquelle 13
wird gebildet. Das erste Abbild der Lichtquelle 13 wird als ein zweites
Lichtquellenabbild bei der Pupillenposition 31 der Distalend-Beleuchtungs
einheit B von der zweite Relaislinseneinheit G2 projiziert.
Die Distalend-Beleuchtungseinheit B ist derart aufgebaut und angeordnet,
dass sie ermöglicht, dass das in die Nähe der Pupillenposition 31 projizierte
zweite Abbild der Lichtquelle 13 der Probe 7 durch die Linseneinheiten und
die Ablenkungselemente in der Distalend-Beleuchtungseinheit B derart
zugeführt wird, dass die Beleuchtungsmittenposition und die Betrachtungs
mittenposition miteinander übereinstimmen. Zusätzlich bewegt sich die
Linseneinheit L22 in der zweiten Relaislinseneinheit G2 der Fluoreszenzbe
leuchtungsvorrichtung A nach Maßgabe eines Vergrößerungsänderungsvor
gangs des Betrachtungs-Optiksystems, um das zweite Lichtquellenabbild an
die Pupillenposition 31 der Distalend-Beleuchtungseinheit B bei einer opti
malen Projektionsvergrößerung und einem Einfallswinkel zu projizieren,
welcher benötigt wird, damit der Betrachtungsbereich und der Beleuch
tungsbereich näherungsweise miteinander übereinstimmen, wodurch ge
stattet wird, dass der Betrachtungsbereich und der Beleuchtungsbereich
miteinander zu allen Zeiten übereinstimmen, wie im Falle von Beispiel 2.
Dementsprechend beleuchtet auch in diesem Beispiel Anregungslicht die
Probe 7, ohne dass es durch das Objektiv 1 und das Betrachtungs-Optiksy
stem hindurchtritt. Folglich tritt in dem Betrachtungs-Optiksystem keine
Autofluoreszenz auf und es gibt weder eine Streuung noch eine Reflexion
von Anregungslicht. Somit wird es möglich, eine Fluoreszenzbetrachtung
mit sehr hohem Kontrast durchzuführen.
Es wird aus Tabelle 2-1 verstanden werden, dass die Werte der Ausgangs
pupillenposition D des Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksystems der Bedin
gung (2) genügen, und es ist aus diesem Grunde in diesem Beispiel mög
lich, eine kritische Beleuchtung durch Verändern des Abstands zwischen
der Lichtquelle 13 und der Sammellinseneinheit G0 zu verwirklichen.
Im Übrigen kann die Distalend-Beleuchtungseinheit B derart angeordnet
sein, dass sie entsprechend dem verwendeten Objektiv 1 austauschbar ist.
Wenn das Objektiv 1 gegen ein weiteres Objektiv ausgetauscht wird,
ändern sich der Betrachtungsbereich und der Arbeitsabstand. Somit ist es
möglich, falls die Distalend-Beleuchtungseinheit B derart angeordnet ist,
dass sie austauschbar ist, selbst wenn ein anderes Objektiv verwendet
wird, einen Beleuchtungsbereich und eine Beleuchtungsintensität bereitzu
stellen, welcher zu dem Objektiv passt. In diesem Falle ist es wünschens
wert, dass die Distalend-Beleuchtungseinheit B der folgenden Bedingung
genügen sollte:
0.7 ≦ Fob/F ≦ 1.2 (3)
wobei F die Brennweite des optischen Systems der Distalend-Beleuch
tungseinheit B und Fob die Brennweite des Objektivs ist.
Alternativ ist es wünschenswert, der folgenden Bedingung zu genügen:
0.5 ≦ Sob/S ≦ 1.4 (4)
wobei S das Flächenmaß eines durch die Distalend-Beleuchtungseinheit B
beleuchteten Bereichs und Sob das Flächenmaß eines mit dem Objektiv
betrachteten Bereichs ist.
Durch Erfüllen der obigen Bedingung ist es möglich, eine Koehler-Beleuch
tung in einem Zustand durchzuführen, in welchem der Beleuchtungsbereich
und die Beleuchtungsintensität von Beleuchtungslicht optimal eingestellt
sind, selbst wenn sich der Betrachtungsbereich und der Arbeitsabstand als
eine Folge des Austauschens des Objektivs 1 gegen ein anderes Objektiv
ändern. Falls die Obergrenze von jeder der Bedingungen (3) und (4), d. h.
1.2 oder 1.4, überschritten wird, wird die Brennweite der Distalend-Be
leuchtungseinheit B übermäß 54343 00070 552 001000280000000200012000285915423200040 0002010059184 00004 54224ig kurz und der Abstand von der Distalend-
Beleuchtungseinheit B zur Probe 7 wird so kurz, dass es nicht einfach ist,
das Objektiv 1 und die Probe 7 zu wechseln. Somit wird die Betriebsfähig
keit verschlechtert. Falls Fob/F kleiner als die Untergrenze ist, d. h. 0,7,
oder Sob/S kleiner als die Untergrenze ist, d. h. 0,5, wird die Brennweite
der Distalend-Beleuchtungseinheit B übermäßig lang und die numerische
Apertur von Beleuchtungslicht, welches der Probe 7 von der Distalend-
Beleuchtungseinheit B zugeführt wird, nimmt unerwünschterweise ab.
Folglich sinkt die Helligkeit des Fluoreszenzabbilds ungünstigerweise.
In diesem Beispiel beträgt die Brennweite der Distalend-Beleuchtungseinheit
B F = 95 Millimeter und die Brennweite des Objektivs 1 beträgt Fob = 75
Millimeter. Somit ist die Bedingung (3) erfüllt. Der Beleuchtungsbereich
(Durchmesser) bei der niedrigsten, mittleren und größten Vergrößerung
beträgt 26.19 Millimeter, 8.0 Millimeter bzw. 2.0 Millimeter. Andererseits
kann der Betrachtungsbereich (Durchmesser) aus Tabelle 1-4 erhalten
werden, indem man die Feldnummer durch die Vergrößerung des Gesamt
systems dividiert. Der Beleuchtungsbereich bei der niedrigsten, mittleren
und größten Vergrößerung beträgt 26.19 Millimeter, 7.97 Millimeter bzw.
2.03 Millimeter. Somit ist die Bedingung (4) erfüllt.
Es sollte angemerkt werden, dass dann, wenn der Arbeitsabstand als Folge
eines Austauschs des Objektivs 1 gegen ein anderes Objektiv verändert
wird, es nötig ist, den Abstand zwischen der Probe 7 und dem Objektiv 1
durch Drehen des Fokussierknopfes 19a zu ändern. Zu dieser Zeit bewegt
sich die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A gemeinsam mit dem Objek
tiv 1 (Betrachtungsvorrichtung C), da die Fluoreszenzbeleuchtungsvor
richtung A an der Fokussiereinheit 19 angebracht ist. Als Folge vermag die
optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems an der Ausgangsseite der
Distalend-Beleuchtungseinheit B nicht mit der optischen Achse des Objek
tivs 1 an der Probe 7 übereinzustimmen. In dieser Hinsicht ist es möglich,
falls ein Antriebsmechanismus zur Bewegung einer Linse in der Distalend-
Beleuchtungseinheit B oder zum Drehen eines Prismas oder eines Spiegels
vorgesehen ist, die Neigung der optischen Achse des Beleuchtungs-Optik
systems an der Ausgangsseite der Distalend-Beleuchtungseinheit B zu
verändern. Daher können die jeweiligen Mittenpositionen und Bereiche des
Betrachtungsbereichs und des Beleuchtungsbereichs miteinander in Über
einstimmung gebracht werden.
Zusätzlich zu dem Obigen kann die folgende Anordnung übernommen
werden. Die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung A ist nicht an der Fokus
siereinheit 19 angebracht, sondern direkt an dem Stab 11 installiert und an
der Fokussiereinheit 19 ist lediglich die Betrachtungsvorrichtung C ange
bracht. Mit dieser Anordnung bewegt sich die Fluoreszenzbeleuchtungsvor
richtung A nicht, wenn das Objektiv 1 durch Drehen des Fokussierknopfes
19a bewegt wird. Daher können die optische Achse des Beleuchtungs-
Optiksystems an der Ausgangsseite der Distalend-Beleuchtungseinheit B
und die optische Achse des Objektivs 1 miteinander an der Probe 7 in
Übereinstimmung gehalten werden.
In diesem Beispiel sind die Linsen B1 und B2 in der Distalend-Beleuchtungs
einheit halbkreisförmige Linsen. Die Linse B1 besitzt eine Schnittkonfigura
tion, gebildet durch Halbieren einer bikonvexen Linse. Die Linse B2 besitzt
eine Konfiguration, welche gebildet ist durch Halbieren einer Meniskuslinse
von positivem Brechungsvermögen, wobei sie eine konkave Fläche auf
weist, die zur Probe 7 hin gerichtet ist. Die zur Bildung der Distalend-Be
leuchtungseinheit B verwendeten Linsen sind jedoch nicht notwendiger
weise auf die oben beschriebenen Linsen beschränkt. Die Distalend-Be
leuchtungseinheit B kann durch Verwenden gewöhnlicher Linsen (kreisför
miger Linsen) gebildet sein. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 25 darge
stellt.
Teil (a) von Fig. 25 zeigt ein Beispiel, in welchem ein Teil von Linsen
elementen der Linse B1 bezüglich der optischen Achse des Beleuchtungs-
Optiksystems geneigt ist, wodurch die optische Achse des Beleuchtungs-
Optiksystems mit der optischen Achse des Objektivs 1 an der Probe 7 in
Übereinstimmung gebracht wird. Die Distalend-Beleuchtungseinheit B
umfasst zwei Prismen P2 und P3, eine aus vier Linsenelementen von positi
vem Brechungsvermögen gebildete Linse B1 sowie eine aus einer einzelnen
Linse von negativem Brechungsvermögen gebildete Linse B2. Die Prismen
P2 und P3 sind rechtwinklige Dreiecksprismen. Die optische Achse des
Beleuchtungs-Optiksystems, welche im Wesentlichen parallel zur optischen
Achse des Objektivs 1 ist, ist durch das Prisma P2 zum Objektiv 1 hin
abgelenkt und dann durch das Prisma P3 derart abgelenkt, dass sie nähe
rungsweise parallel zur optischen Achse des Objektivs 1 verläuft. Die
Linse B2 und zwei prismenseitige Linsenelemente der Linse B1 sind derart
angeordnet, dass die Mittelachse einer jeden bzw. eines jeden von diesen
mit der optischen Achse des Beleuchtungs-Optiksystems übereinstimmt. Es
sollte angemerkt werden, dass die Pupillenposition der Distalend-Beleuch
tungseinheit B zwischen dem Prisma P3 und der Linse B2 liegt.
Das dritte Linsenelement der Linse 81 ist bezüglich der optischen Achse
des Beleuchtungs-Optiksystems geneigt (obwohl die Mitte des Linsenele
ments sich an der optischen Achse des Beleuchtungs-Optiksystems befin
det, ist die Mittelachse desselben bezüglich der optischen Achse des Be
leuchtungs-Optiksystems geneigt). Deshalb ist die optische Achse des
Beleuchtungs-Optiksystems durch das dritte Linsenelement in Richtung des
Objektivs 1 gelenkt. Durch geeignetes Auswählen eines Neigungsgrades
des dritten Linsenelements kann die optische Achse des Beleuchtungs-
Optiksystems mit der optischen Achse des Objektivs 1 an der Probe 7 in
Übereinstimmung gebracht werden. Obwohl lediglich ein Linsenelement
bezüglich der optischen Achse des Beleuchtungs-Optiksystems in der in
Teil (a) von Fig. 25 gezeigten Anordnung geneigt ist, kann eine Mehrzahl
von Linsenelementen bezüglich der optischen Achse des Beleuchtungs-
Optiksystems geneigt sein.
Teil (b) von Fig. 25 zeigt ein Beispiel, in welchem ein reflektierender
Spiegel geneigt vorgesehen ist, um die optische Achse des Beleuchtungs-
Optiksystems mit der optischen Achse des Objektivs 1 an der Probe 7 in
Übereinstimmung zu bringen. Die Distalend-Beleuchtungseinheit B umfasst
ein Prisma P2, einen reflektierenden Spiegel M1, eine aus zwei Linsen
elementen von positivem Brechungsvermögen gebildete Linse B1 sowie
eine aus einer einzelnen Linse von negativem Brechungsvermögen gebildete
Linse B2. In diesem Beispiel ist die optische Achse des Beleuchtungs-
Optiksystems, welche näherungsweise parallel zur optischen Achse des
Objektivs 1 ist, in Richtung des Objektivs 1 durch das Prisma P2 abgelenkt
und fällt dann auf den reflektierenden Spiegel M1. Der reflektierende Spie
gel M1 ist derart angeordnet, dass die optische Achse des Beleuchtungs-
Optiksystems mit der optischen Achse des Objektivs 1 an der Probe 7
zusammenfällt. Dementsprechend sind beide Linsen B1 und B2 derart
angeordnet, dass die Mittelachse einer jeden von ihnen mit der optischen
Achse des Beleuchtungs-Optiksystems übereinstimmt. Es sollte angemerkt
werden, dass die Pupillenposition der Distalend-Beleuchtungseinheit B
zwischen dem reflektierenden Spiegel M1 und der Linse B2 liegt.
Teil (c) von Fig. 25 zeigt ein Beispiel, in welchem eine Linse in dem Objek
tiv 1, welche der Probe 7 am nächsten liegt, einen vergrößerten Durch
messer aufweist und die optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems
durch einen Randabschnitt des Objektivs 1 geleitet wird, wodurch die
optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems mit der optischen Achse
des Objektivs 1 an der Probe 7 in Übereinstimmung gebracht wird. Die
Distalend-Beleuchtungseinheit B umfasst ein Prisma P2, ein Prisma P3, eine
Linse B1, welche ebenso einen Teil des Objektivs 1 bildet, sowie eine
einzelne Linse B2 von positivem Brechungsvermögen. Es sollte angemerkt
werden, dass die Pupillenposition der Distalend-Beleuchtungseinheit B
zwischen den Prismen P2 und P3 liegt.
Die in Fig. 22 gezeigte Distalend-Beleuchtungseinheit B ist ein Beispiel der
Anordnung, um die optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems mit der
optischen Achse des Objektivs 1 an der Probe 7 in Übereinstimmung zu
bringen. Wie in Fig. 24 gezeigt ist, ist die Distalend-Beleuchtungseinheit
B derart angeordnet, dass sie die optische Achse des Beleuchtungs-Optik
systems lenkt, indem sie Beleuchtungslicht durch einen Randabschnitt einer
jeden zum Aufbau beitragenden Linse hindurchschickt. In Anbetracht der
Tatsache, dass in Fig. 22 die Distalend-Beleuchtungseinheit B nahe dem
Objektiv 1 angeordnet ist sowie der Tatsache, dass die optische Achse des
Beleuchtungs-Optiksystems durch Hindurchschicken von Beleuchtungslicht
durch einen Umfangsabschnitt einer jeden zum Aufbau beitragenden Linse
gelenkt ist, können die gleiche Wirkung und der gleiche Effekt durch Inte
grieren der Linse B1 der Distalend-Beleuchtungseinheit B mit dem Objektiv
1 erhalten werden. Somit kann die optische Achse des Beleuchtungs-
Optiksystems mit der optischen Achse des Objektivs 1 an der Probe 7
durch Erhöhen des Durchmessers einer Linse in dem Objektiv 1, welche der
Probenoberfläche am nächsten liegt, sowie durch Verwenden eines Um
fangsabschnitts der Linse als einen Teil der Distalend-Beleuchtungseinheit
B, in Übereinstimmung gebracht werden.
Eine weitere Anordnung der Distalend-Beleuchtungseinheit B ist in Fig. 26
gezeigt. Die Distalend-Beleuchtungseinheit B umfasst vier Prismen P2, P3,
P7 und P8, eine aus zwei Linsenelementen von positivem Brechungsver
mögen gebildete Linse B1 und eine aus einer einzelnen Linse von negati
vem Brechungsvermögen gebildete Linse B2. Die Prismen P2 und P3 sind
rechtwinklige Dreiecksprismen. Die Prismen P7 und P8 sind Keilprismen.
Die optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems, welche näherungs
weise parallel zur optischen Achse des Objektivs 1 verläuft, ist zum Objek
tiv 1 hin durch das Prisma P2 abgelenkt und dann durch das Prisma P3
derart abgelenkt, dass sie im Wesentlichen parallel zur optischen Achse des
Objektivs 1 ist. Die Linsen B1 und B2 sind derart angeordnet, dass die
Mittelachse einer jeden Linse mit der optischen Achse des Beleuchtungs-
Optiksystems zusammenfällt. Es sollte angemerkt werden, dass die Pupil
lenposition der Distalend-Beleuchtungseinheit B zwischen dem Prisma P3
und der Linse B2 liegt.
Das Prisma P7 ist auf Seiten der Probe 7 der Linse B1 angeordnet. Das
Prisma P7 lenkt die optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems in
Richtung des Objektivs 1. Die optische Achse des Beleuchtungs-Optiksy
stems wird weiter in Richtung des Objektivs 1 durch das Prisma P8 ge
lenkt, welches auf das Prisma P7 folgend vorgesehen ist. Dementspre
chend kann die optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems mit der
optischen Achse des Objektivs 1 an der Probe 7 durch geeignetes Aus
wählen der Scheitelwinkel der Keilprismen P7 und P8, der Positionen, an
welchen diese Prismen angeordnet sind, sowie des Abstands zwischen
diesen in Übereinstimmung gebracht werden. Somit ist in diesem Beispiel
die optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems lediglich durch den
Brechungsvorgang der Keilprismen P7 und P8 abgelenkt. Obwohl die
Anzahl an Keilprismen in diesem Beispiel zwei beträgt, ist die Anzahl an
Keilprismen nicht notwendigerweise auf zwei beschränkt. Eines oder drei
oder mehr Keilprismen können verwendet werden, um die Distalend-Be
leuchtungseinheit B zu bilden.
Tabelle 3 zeigt Linsendaten, welche die Distalend-Beleuchtungseinheit B in
diesem Beispiel betreffen. Die Flächen Nr. 2 bis 4 entsprechen dem recht
winkligen Dreiecksprisma P3. Die Flächen Nr. 6 bis 7 entsprechen der Linse
B2. Die Flächen Nr. 8 bis 11 entsprechen der Linse B1. Die Flächen Nr. 14
bis 15 entsprechen dem Keilprisma P7. Die Flächen Nr. 16 bis 17 entspre
chen dem Keilprisma P8. Fig. 27 zeigt das Layout der Distalend-Beleuch
tungseinheit B basierend auf den in Tabelle 3 gezeigten Linsendaten und
stellt weiterhin optische Strahlengänge des optischen Systems derselben
bei der niedrigsten, mittleren und größten Vergrößerung dar. Die Brenn
weite der Distalend-Beleuchtungseinheit B beträgt F = 95 Millimeter. Die
Brennweite des Objektivs 1 beträgt Fob = 75 Millimeter. Daher ist Bedin
gung (3) erfüllt. Der Betrachtungsbereich ist der gleiche wie in Beispiel 4.
Daher ist ebenso die Bedingung (4) erfüllt.
Noch eine weitere Anordnung der Distalend-Beleuchtungseinheit B ist in
Fig. 28 gezeigt. Die Distalend-Beleuchtungseinheit B umfasst drei Prismen
P2, P3 und P6, eine aus zwei Linsenelementen von positivem Brechungs
vermögen gebildete Linse B1 sowie einen aus einer einzelnen Linse von
negativem Brechungsvermögen gebildete Linse B2. Die Prismen P2 und P3
sind rechtwinklige Dreiecksprismen. Das Prisma P6 ist ein keilförmiges
Ablenkprisma. Die optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems, welche
näherungsweise parallel zur optischen Achse des Objektivs 1 verläuft, ist
in Richtung des Objektivs 1 durch das Prisma P2 abgelenkt und dann durch
das Prisma P3 derart abgelenkt, dass sie näherungsweise parallel zur
optischen Achse des Objektivs 1 ist. Die Linsen B1 und B2 sind derart
angeordnet, dass die Mittelachse einer jeden Linse mit der optischen Achse
des Beleuchtungs-Optiksystems zusammenfällt. Es sollte angemerkt wer
den, dass die Linse B2 zwischen den Prismen P2 und P3 angeordnet ist,
und die Pupillenposition 31 der Distalend-Beleuchtungseinheit B zwischen
dem Prisma P2 und der Linse B2 liegt.
Das Ablenkprisma P6 ist auf Seiten der Probe 7 der Linse B1 angeordnet.
Die durch das Prisma P3 abgelenkte optische Achse des Beleuchtungs-
Optiksystems tritt in das Prisma P6 durch eine erste Fläche a und wird
dann von der optischen Achse des Objektivs 1 weg durch eine zweite
Fläche b abgelenkt. Die abgelenkte optische Achse des Beleuchtungs-
Optiksystems wird durch eine Fläche c in Richtung der optischen Achse
des Objektivs 1 abgelenkt. Dann verlässt die optische Achse des Beleuch
tungs-Optiksystems das Ablenkprisma P6 durch die zweite Fläche b. Die
Neigung sowohl der zweiten Fläche b als auch der dritten Fläche c ist
derart eingestellt, dass die durch die dritte Fläche c abgelenkte optische
Achse des Beleuchtungs-Optiksystems das Ablenkprisma P6 verlässt, ohne
beim Durchgang durch die zweite Fläche b abgelenkt zu werden, und mit
der optischen Achse des Objektivs 1 an der Probe 7 zusammenfällt.
Tabelle 4 zeigt Linsendaten betreffend die Distalend-Beleuchtungseinheit B
in diesem Beispiel. Die Flächen Nr. 3 bis 4 entsprechen der Linse B2. Die
Flächen Nr. 5 bis 7 entsprechen dem rechtwinkligen Dreiecksprisma P3.
Die Flächen Nr. 8 bis 10 entsprechen der Linse B1. Die Flächen Nr. 12 bis
14 entsprechen dem Ablenkprisma P6. Fig. 29 zeigt das Layout der
Distalend-Beleuchtungseinheit B auf Grundlage der in Tabelle 4 gezeigten
Linsendaten und stellt weiterhin optische Strahlengänge des optischen
Systems derselben bei der niedrigsten, mittleren und größten Vergrößerung
dar. Wie aus den Strahlenwegdiagrammen verstanden werden wird, sind
alle Flächen des Prismas P6 aus ebenen Flächen gebildet. Einfallendes
Beleuchtungslicht tritt in das Prisma P6 durch eine erste Fläche a ein,
während es gebrochen wird. Das einfallende Beleuchtungslicht wird durch
eine zweite Fläche b total reflektiert und durch eine dritte Fläche c derart
reflektiert, dass es das Prisma P6 durch die zweite Fläche b hindurch
verlälsst. Somit wird verstanden werden, dass das Ablenkprisma P6 ein
optisches Element ist, welches einfallendes Licht von sich durch einen
Brechungsvorgang und einen Reflexionsvorgang ausgehen lässt. Es sollte
angemerkt werden, dass die Brennweite der Distalend-Beleuchtungseinheit
B F = 95 Millimeter beträgt und die Brennweite des Objektivs 1 Fob = 75
Millimeter beträgt. Daher ist die Bedingung (3) erfüllt. Zusätzlich ist der
Betrachtungsbereich der gleiche wie der in Beispiel 4. Daher ist ebenso die
Bedingung (4) erfüllt. Es müssen nicht alle Flächen des Prismas P6 ebene
Flächen sein. Es ist ebenso möglich, das Prisma P6 aus sphärischen Flä
chen, asphärischen Flächen, rotationsasymmetrischen Flächen oder Dif
fraktionsflächen zu bilden.
Eine weitere Anordnung der Distalend-Beleuchtungseinheit B ist in Fig. 30
gezeigt. Teil (a) von Fig. 30 ist eine Seitenansicht einer Anordnung ein
schließlich der Distalend-Beleuchtungseinheit B, des Objektivs 1 und der
Betrachtungs-Optiksysteme 2L und 2R. Teil (b) von Fig. 30 ist eine Vor
deransicht der Anordnung. Teil (c) von Fig. 30 ist eine Draufsicht der
Anordnung.
Die Distalend-Beleuchtungseinheit B umfasst vier Prismen P2, P3, P4 und
P5, eine aus einer einzelnen Linse von positivem Brechungsvermögen
gebildete Linse B1, eine aus einer einzelnen Linse von positivem Bre
chungsvermögen gebildete Linse B2 sowie eine aus einer einzelnen Linse
von positivem Brechungsvermögen gebildete Linse B3. Die Prismen P2, P3,
P4 und P5 sind alle rechtwinklige Dreiecksprismen. Das Prisma P2 ist derart
angeordnet, dass die optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems,
welche im Wesentlichen parallel zur optischen Achse des Objektivs 1
verläuft, in Richtung des Objektivs 1 abgelenkt ist. Das Prisma P3 ist derart
angeordnet, dass die durch das Prisma P2 abgelenkte optische Achse
derart abgelenkt ist, dass sie näherungsweise parallel zur optischen Achse
des Objektivs 1 verläuft. Das Prisma P4 ist derart angeordnet, dass die
optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems in einer Richtung orthogo
nal zur optischen Achse zwischen den Prismen P2 und P3 abgelenkt ist.
Das Prisma P5 ist derart angeordnet, dass die durch das Prisma P4 abge
lenkte optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems mit der optischen
Achse des Objektivs 1 an der Probe 7 zusammenfällt (diese schneidet).
Die Linsen B1, B2 und B3 sind derart angeordnet, dass die Mittelachse
einer jeden Linse mit der optischen Achse des Beleuchtungs-Optiksystems
zusammenfällt. Die Linse B1 ist zwischen den Prismen P2 und P3 angeord
net. Es sollte angemerkt werden, dass die Pupillenposition der Distalend-
Beleuchtungseinheit B zwischen der Linse B1 und dem Prisma P3 liegt. Die
Linse B2 ist zwischen den Prismen P3 und P4 angeordnet. Die Linse B3 ist
zwischen den Prismen P4 und P5 angeordnet.
Tabelle 5 zeigt Linsendaten betreffend die Distalend-Beleuchtungseinheit B
in diesem Beispiel. Die Flächen Nr. 3 bis 4 entsprechen der Linse B1. Die
Flächen Nr. 5 bis 7 entsprechen dem rechtwinkligen Dreiecksprisma P3.
Die Flächen Nr. 8 bis 9 entsprechen der Linse B2. Die Flächen Nr. 10 bis
12 entsprechen dem rechtwinkligen Dreiecksprisma P4. Die Flächen Nr. 13
bis 14 entsprechen der Linse B3. Die Flächen Nr. 15 bis 17 entsprechen
dem rechtwinkligen Dreiecksprisma P5. Fig. 31 stellt optische Strahlen
gänge der Distalend-Beleuchtungseinheit B basierend auf den in Tabelle 5
gezeigten Linsendaten bei der niedrigsten, mittleren und größten Vergröße
rung dar. Es sollte angemerkt werden, dass die Brennweite der Distalend-
Beleuchtungseinheit B F = 90 Millimeter beträgt und die Brennweite des
Objektivs 1 Fob = 75 Millimeter beträgt. Deshalb ist die Bedingung (3)
erfüllt. Der Beleuchtungsbereich (Durchmesser) bei der niedrigsten, mitt
leren und größten Vergrößerung beträgt 31.4 Millimeter, 9.6 Millimeter
bzw. 2.4 Millimeter. Deshalb ist auch Bedingung (4) erfüllt.
In diesem Beispiel weist die Distalend-Beleuchtungseinheit B über die in
Beispiel 4 vorgesehene Anzahl von Prismen hinaus zwei Prismen P4 und P5
auf. Deshalb kann die optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems,
welche durch die Optiksysteme bestimmt ist, die von der Lichtquelle 13 bis
zu dem der Distalend-Beleuchtungseinheit B unmittelbar vorhergehenden
optischen Bauelement verlaufen, durch die Prismen P4 und P5 in verschie
dene Richtungen abgelenkt werden. Dementsprechend kann die optische
Achse des Beleuchtungs-Optiksystems ohne weiteres mit der optischen
Achse des Objektivs 1 an der Probe 7 in Übereinstimmung gebracht wer
den. Zusätzlich kann eine Beleuchtungsrichtung frei gewählt werden. Der
Raum zwischen Objektiv 1 und dem Stab 11 ist ein Totraum. Daher kann,
falls die Prismen P4 und P5 in diesem Raum angeordnet sind, die Fluo
reszenzbeleuchtungsvorrichtung A installiert sein, ohne dass eine Zunahme
der Größe der optischen Vorrichtung verursacht wird.
Fig. 32 und 33 sind perspektivische Ansichten, welche lediglich das
Objektiv 1 und die Prismen P2, P3, P4 und P5 in der in Fig. 30 gezeigten
Anordnung zeigen. Fig. 32 zeigt die Anordnung des Objektivs 1 und der
Prismen P4 und P5. Fig. 33 zeigt die Anordnung des Objektivs 1 und der
Prismen P2, P3, P4 und P5.
Wie in Fig. 32 gezeigt ist, ist die optische Achse 101 des Beleuchtungs-
Optiksystems näherungsweise parallel zur optischen Achse des Objektivs
1. Eine Ebene A1 enthält sowohl die optische Achse 101 als auch die
optische Achse des Objektivs 1. Die Prismen P4 und P5, welche lichtablen
kende Elemente sind, sind in einer Ebene A2 orthogonal zur Ebene A1
angeordnet. Das Prisma P4 ist derart angeordnet, dass die abgelenkte
optische Achse 101 in Richtung des Objektivs 1 verläuft. Bezugszeichen
102 bezeichnet die durch das Prisma P4 abgelenkte optische Achse. Das
Prisma P5 lenkt die optische Achse 102 derart ab, dass die optische Achse
102 die Oberfläche der Probe 7 schräg schneidet und die durch das Prisma
P5 abgelenkte optische Achse 103 schneidet die optische Achse des
Objektivs 1 an der Probe 7 unter einem Winkel θ. Es sollte angemerkt
werden, dass eine Ebene A3 sowohl die optische Achse 102 als auch die
optische Achse des Objektivs 1 enthält.
In Fig. 32 ist die optische Achse 101 näherungsweise parallel zur opti
schen Achse des Objektivs 1. Andererseits ist die optische Achse, welche
durch die von der Lichtquelle 13 bis zur zweiten Relaislinseneinheit G2 in
Beispiel 4 (Fig. 22) verlaufenden optischen Systeme bestimmt ist, ebenso
näherungsweise parallel zur optischen Achse des Objektivs 1. Dement
sprechend kann von der zweiten Relaislinseneinheit G2 ausgehendes Be
leuchtungslicht unter Verwendung der in Fig. 32 gezeigten Anordnung
anstelle der in Fig. 22 gezeigten Distalend-Beleuchtungseinheit B zur
Probe 7 geleitet werden. Mit anderen Worten, die in Fig. 32 gezeigte
Anordnung ist eine Basisanordnung, in welcher Prismen verwendet werden,
um Beleuchtungslicht zur Probe 7 zu leiten. Es ist jedoch selbstverständlich
nötig, zwischen den optischen Achsen 101, 102 und 103 Linsensysteme
bereitzustellen. In diesem Fall wird durch Anordnen der Linsen in koaxialer
Beziehung zu den optischen Achsen 101, 102 und 103 der Zusammenbau
des optischen Systems erleichtert.
Fig. 33 zeigt eine Anordnung, in welcher zwei Prismen P2 und P3, welche
lichtablenkende Elemente sind, auf der Seite der Lichtquelle des Prismas P4
zusätzlich zu der in Fig. 32 gezeigten Anordnung vorgesehen sind. Die
Prismen P2 und P3 sind in einer Ebene A4 orthogonal zur Ebene A1 an
geordnet. Die optische Achse 105 des Beleuchtungs-Optiksystems ist
näherungsweise parallel zur optischen Achse des Objektivs 1. Eine Ebene
A5 enthält sowohl die optische Achse 105 als auch die optische Achse des
Objektivs 1. Das Prisma P2 ist derart angeordnet, dass es die optische
Achse 105 zum Prisma P3 hin ablenkt, welches von dem Objektiv 1 ent
fernt vorgesehen ist (in Richtung des Prismas P4). Bezugszeichen 104
bezeichnet die durch das Prisma P2 abgelenkte optische Achse. Das Prisma
P3 ist derart angeordnet, dass es die optische Achse 104 zum Prisma P4
hin ablenkt.
Die in Fig. 33 gezeigte Anordnung leitet Beleuchtungslicht unter Verwen
dung von vier Prismen zur Probe 7. Deshalb steigt der Freiheitsgrad für das
Layout des optischen Systems. Dementsprechend ist es möglich, Beleuch
tungslicht aus verschiedenen Richtungen zuzuführen und somit ist es
möglich, effizient zu beleuchten. Falls diese Prismen in dem Raum zwi
schen dem Objektiv 1 und dem Stab 11 angeordnet sind, kann die Fluo
reszenzbeleuchtungsvorrichtung A installiert sein, ohne dass eine Größen
zunahme der optischen Vorrichtung verursacht wird, wie oben gesagt
wurde. Zusätzlich ist der Beleuchtungslichtverlust minimiert, da in jedem
Prisma eine Totalreflexion als Reflexion verwendet wird.
Es sollte angemerkt werden, dass, wie in Fig. 32 und 33 gezeigt ist, die
optische Achse 103 die Probe 7 unter einem Winkel θ schneidet. Daher ist
der beleuchtende Lichtstrahl (in diesem Beispiel weisen die Linsen im
Beleuchtungs-Optiksystem eine rotationssymmetrische Konfiguration auf)
an der Oberfläche der Probe 7 elliptisch, obwohl er bezüglich einer Ebene
orthogonal zur optischen Achse 103 kreisförmig ist. Andererseits ist der
Betrachtungsbereich kreisförmig. Daher stimmen der Beleuchtungsbereich
und der Betrachtungsbereich nicht miteinander überein. Die Verlagerung
zwischen dem Beleuchtungsbereich und dem Betrachtungsbereich ist
jedoch gering. Daher entsteht durch die Verlagerung kein ernsthaftes
Problem. Um den Beleuchtungsbereich und den Betrachtungsbereich mit
einander soweit wie möglich in Übereinstimmung zu bringen, wird ein
optisches System zur Korrektur der Verlagerung benötigt, wie im unten
beschriebenen Beispiel 8 gezeigt ist.
Wie in Beispiel 7 gesagt wurde, wird der beleuchtende Lichtstrahl in einem
Fall, in welchem das Beleuchtungs-Optiksystem aus rotationssymmetri
schen kreisförmigen optischen Elementen gebildet und Beleuchtungslicht
der Probe schräg zugeführt ist, an der Probe elliptisch. Fig. 34 zeigt, wie
der beleuchtende Lichtstrahl auf der Probe elliptisch wird. In der Figur
bezeichnet Bezugszeichen 90 eine Probenoberfläche. Bezugszeichen 91
bezeichnet eine optische Achse des Objektivs. Bezugszeichen 92 bezeich
net einen Beleuchtungslichtstrahl. Bezugszeichen 93 bezeichnet einen
Beleuchtungsbereich. Bezugszeichen 94 bezeichnet einen Betrachtungs
bereich. Bezugszeichen 95 bezeichnet eine optische Achse des Beleuch
tungs-Optiksystems. In Fig. 34 ist die optische Achse 95 des Beleuch
tungs-Optiksystems bezüglich der optischen Achse 91 des Objektivs unter
einem Winkel θ geneigt. Daher wird der Beleuchtungsbereich 93 des Be
leuchtungslichtstrahls 92, welcher die Probenoberfläche 90 beleuchtet,
elliptisch. Andererseits ist die optische Achse 91 des Objektivs zur Proben
oberfläche 90 orthogonal. Deshalb wird der Betrachtungsbereich 94 kreis
förmig. Die Tatsache, dass der Beleuchtungsbereich elliptisch ist, obwohl
der Betrachtungsbereich 94 kreisförmig ist, bedeutet, dass sich nicht das
gesamte Beleuchtungslicht von der Lichtquelle 13 im Betrachtungsbereich
94 sammelt. Dementsprechend kann in diesem Zustand nicht effizient
beleuchtet werden und es ist schwierig, ein helles Fluoreszenzabbild zu
betrachten.
Es sollte angemerkt werden, dass in der Draufsicht der Fig. 34 der Be
leuchtungslichtstrahl 92 nicht kreisförmig ist, obwohl er kreisförmig sein
muss. Dies liegt daran, dass der Beleuchtungslichtstrahl (kreisförmig),
welcher auf eine zur optischen Achse 95 des Beleuchtungs-Optiksystems
orthogonale Ebene projiziert ist, von oben gesehen wird. Somit bietet der
Beleuchtungslichtstrahl in der Draufsicht eine mit dem Wert cosθ multipli
zierte Konfiguration.
Um das Problem zu lösen, dass der Betrachtungsbereich und der Beleuch
tungsbereich nicht miteinander übereinstimmen, ist die Distalend-Beleuch
tungseinheit B in diesem Beispiel gebildet, indem man die Linsen B2 und B3
von positivem Brechungsvermögen in der Distalend-Beleuchtungseinheit B
in Beispiel 7 durch torische Linsen ersetzt, wie in Fig. 35 gezeigt ist. Teil
(a) von Fig. 35 ist eine Seitenansicht der Distalend-Beleuchtungseinheit B,
des Objektivs 1 und der Betrachtungs-Optiksysteme 2L und 2R. Teil (b)
von Fig. 35 ist eine Vorderansicht der Anordnung. Teil (c) von Fig. 35 ist
eine Draufsicht der Anordnung. Teil (d) von Fig. 35 ist ein Diagramm,
welches die äußere Gestalt einer torischen Linse zeigt.
Wie in Teil (d) von Fig. 35 gezeigt ist, ist jede der torischen Linsen B2 und
B3 eine derartige Linse, dass eine brechende Fläche derselben nicht rota
tionssymmetrisch ist und die Linse in den Richtungen der zwei orthogona
len Achsen X und Y unterschiedliche Krümmungsradien RDX und RDY
aufweist. Dementsprechend besitzt die Distalend-Beleuchtungseinheit B mit
derartigen torischen Linsen in diesem Beispiel zwei unterschiedliche Brenn
weiten Fx und Fy in den orthogonalen Richtungen X und Y.
In diesem Beispiel wird ein von der Distalend-Beleuchtungseinheit B ausge
hender Lichtstrahl der Probe 7 schräg zugeführt. Dabei ist θ der zwischen
der optischen Achse des Objektivs 1 und der optischen Achse des Beleuch
tungs-Optiksystems an der Ausgangsseite der Distalend-Beleuchtungs
einheit B gebildete Winkel. Wie in Fig. 36 und 37 gezeigt ist, ist die
torische Linse B2 an einer Position angeordnet, welche um einen Winkel θ
bezüglich der vom Prisma P4 ausgehenden Achse b'c' des Beleuchtungs-
Optiksystems gedreht ist. Die torische Linse B3 ist in einer Position an
geordnet, welche um einen Winkel θ mit Bezug auf die in das Prisma P4
einfallende optische Achse a'b' des Beleuchtungs-Optiksystems gedreht
ist. Bezugszeichen X2 und Y2 bezeichnen Richtungen, in welche die bre
chenden Flächen der torischen Linse B2 Krümmungen aufweisen. Bezugs
zeichen X3 und Y3 bezeichnen Richtungen, in welche die brechenden
Flächen der torischen Linse B3 Krümmungen aufweisen. Die torische Linse
B2 ist derart angeordnet, dass der zwischen X2 und der optischen Achse
b'c' des Beleuchtungs-Optiksystems gebildete Winkel gleich θ ist. Die
torische Linse B3 ist derart angeordnet, dass der zwischen X3 und der
optischen Achse a'b' des Beleuchtungs-Optiksystems gebildete Winkel
gleich θ ist.
Fig. 38 ist eine perspektivische Ansicht der Distalend-Beleuchtungseinheit
B. In Fig. 38 entspricht RDX X2 und X3 in Fig. 36 und 37, und RDY
entspricht Y2 und Y3 in Fig. 36 und 37. Die brechende Fläche der
torischen Linse B2, welche näher an dem Prisma P3 liegt, weist eine Krüm
mung in der Richtung RDY, jedoch keine Krümmung in der Richtung RDX
auf. Die Fläche der torischen Linse B2 an der entgegengesetzten Seite, d. h.
die näher am Prisma P4 liegende brechende Fläche, weist eine Krümmung
in der Richtung RDX, jedoch nicht in der Richtung RDY auf. Die brechende
Fläche der torischen Linse 83, welche näher an dem Prisma P4 liegt, weist
eine Krümmung in der Richtung RDX, jedoch keine Krümmung in der Rich
tung RDY auf. Die Fläche der torischen Linse B3 an der entgegengesetzten
Seite, d. h. die näher am Prisma P5 liegende brechende Fläche, besitzt eine
Krümmung in der Richtung RDY, jedoch keine Krümmung in der Richtung
RDX.
In Fig. 38 wird eine Beleuchtung in der Richtung einer Achse (Pfeil) RDY
an der Oberfläche der Probe 7 durchgeführt, d. h. in der Richtung der gera
den Schnittlinie zwischen der Probenoberfläche und einer Ebene, welche
sowohl die optische Achse O des Objektivs als auch die optische Achse
des Beleuchtungs-Optiksystems enthält. In einem Falle, in welchem die
Linsen B2 und B3 rotationssymmetrische Linsen ähnlich der Linse B1 sind,
wird der Beleuchtungsbereich an der Probe 7 elliptisch. In diesem Falle ist
die Richtung der geraden Schnittlinie zwischen der Probenoberfläche und
der sowohl die optische Achse O des Objektivs als auch die optische
Achse des Beleuchtungs-Optiksystems enthaltende Ebene die Richtung der
größeren Halbachse (Durchmesser) der Ellipse, und die Richtung (Richtung
RDX in Fig. 38), welche die Richtung RDY orthogonal schneidet, ist die
Richtung der kleineren Halbachse (Durchmesser) der Ellipse.
Deshalb können die Brennweiten der Distalend-Beleuchtungseinheit B in
den Richtungen RDX und RDY durch Ersetzen der Linsen B2 und B3 mit
torischen Linsen voneinander verschieden gemacht werden. Dementspre
chend kann der Durchmesser des Beleuchtungslichtstrahls 92 in der Rich
tung des Pfeiles (entsprechend der Richtung RDY) kleiner als im Falle von
Fig. 34 gemacht werden, indem die Projektionsvergrößerungen in den
Richtungen RDX und RDY voneinander verschieden gemacht werden, wie
in der Draufsicht in Fig. 39 gezeigt ist. Als Folge wird der Beleuchtungs
bereich 93 kreisförmig, nicht elliptisch, wenn der Beleuchtungslichtstrahl
92 auf die Probe 7 projiziert wird. Wenn der Beleuchtungslichtstrahl auf
eine Ebene orthogonal zur optischen Achse 95 des Beleuchtungs-Optiksy
stems projiziert wird, ist er im Falle von Fig. 39 elliptisch und im Falle von
Fig. 34 kreisförmig.
Somit verwendet in diesem Beispiel die Distalend-Beleuchtungseinheit B
torische Linsen, von denen jede unterschiedliche Brennweiten in zwei
orthogonalen Richtungen aufweist, wodurch gestattet wird, dass der
Beleuchtungsbereich und der Betrachtungsbereich die gleiche Gestalt an
der Probe aufweisen, wenn der Probenoberfläche Beleuchtungslicht schräg
zugeführt wird. Dementsprechend kann eine effiziente Beleuchtung durch
geführt und ein helles Fluoreszenzabbild betrachtet werden.
Im Übrigen ist es wünschenswert, dass die Distalend-Beleuchtungseinheit
B den folgenden Bedingungen genügen sollte:
Fy < Fx (5)
0.8 < (Fy/Fx)/cosθ < 1.2 (6)
In den obigen Bedingungen ist θ der zwischen der die Distalend-Beleuch
tungseinheit B verlassenden optischen Achse des Beleuchtungs-Optiksy
stems und der optischen Achse des Objektivs 1 gebildete Winkel. Fx ist die
Brennweite der Distalend-Beleuchtungseinheit B in der Richtung der kleine
ren Halbachse eines an der Probe gebildeten elliptischen Beleuchtungs
bereichs, wenn sie durch ein aus einem rotationssymmetrischen optischen
System gebildetes Beleuchtungs-Optiksystem beleuchtet wird. Fy ist die
Brennweite der Distalend-Beleuchtungseinheit B in der Richtung der größe
ren Halbachse des elliptischen Beleuchtungsbereichs, welche orthogonal zu
der Richtung der kleineren Halbachse ist.
Alternativ ist es wünschenswert, dass die Distalend-Beleuchtungseinheit B
den folgenden Bedingungen genügt:
|My| < |Mx| (7)
0.8 < (|My|/|Mx|/)cosθ < 1.2 (8)
In den obigen Bedingungen ist θ der zwischen der die Distalend-Beleuch
tungseinheit B verlassenden optischen Achse des Beleuchtungs-Optiksy
stems und der optischen Achse des Objektivs gebildete Winkel. Mx ist die
Projektionsvergrößerung des optischen Systems der Distalend-Beleuch
tungseinheit B in der Richtung der kleineren Halbachse eines an der Probe
gebildeten elliptischen Beleuchtungsbereichs, wenn sie unter dem Winkel
θ mit einem rotationssymmetrischen optischen System beleuchtet wird,
welche erhalten wird durch Mx = I/Ix', wobei I die Probe und Ix' ein durch
die Distalend-Beleuchtungseinheit B gebildetes Probenabbild ist. My ist die
Projektionsvergrößerung des optischen Systems der Distalend-Beleuch
tungseinheit in der Richtung der größeren Halbachse des elliptischen Be
leuchtungsbereichs, welche orthogonal zur Richtung der kleineren Halb
achse ist. Die Projektionsvergrößerung My wird erhalten durch My = I/Iy',
wobei I die Probe und Iy' ein von der Distalend-Beleuchtungseinheit B
gebildetes Probenabbild ist.
Falls die Bedingungen (5) und (6) oder die Bedingungen (7) und (8) erfüllt
sind, weist der die Distalend-Beleuchtungseinheit B verlassende Beleuch
tungslichtstrahl eine elliptische Schnittkonfiguration in einem Schnitt or
thogonal zur optischen Achse des Beleuchtungs-Optiksystems auf. Deshalb
wird der Beleuchtungslichtstrahl näherungsweise kreisförmig, wenn er der
Oberfläche der Probe 7 zugeführt wird. Genauer wird der Beleuchtungs
lichtstrahl kreisförmig, wenn (Fy/Fx)/cosθ = 1 oder (|My|/|Mx|)/cosθ =
1. Dementsprechend können der Betrachtungsbereich und der Beleuch
tungsbereich von Beleuchtungslicht miteinander näherungsweise in Über
einstimmung gebracht werden.
Durch Ausbilden der Distalend-Beleuchtungseinheit B derart, dass die
obigen Bedingungen erfüllt sind, kann eine zufriedenstellend effiziente
Beleuchtung durchgeführt werden, selbst wenn die optische Achse an der
Ausgangsseite der Distalend-Beleuchtungseinheit B bezüglich der optischen
Achse des Objektivs 1 geneigt ist. Es sollte angemerkt werden, dass, falls
die Bedingung (6) oder (8) nicht erfüllt ist, der Beleuchtungsbereich von
Beleuchtungslicht nicht mit dem Betrachtungsbereich übereinstimmt. Somit
wird die Beleuchtungseffizienz verschlechtert. Als Folge wird es schwierig,
ein helles Fluoreszenzabbild zu betrachten.
Es sollte angemerkt werden, dass in den obigen Bedingungen die Richtung
der kleineren Halbachse und die Richtung der größeren Halbachse bezüglich
des Beleuchtungsbereichs (RDX, RDY) an der Probe bestimmt werden. Falls
jedoch die Richtung der kleineren Halbachse und die Richtung der größeren
Halbachse bezüglich des Beleuchtungslichtstrahls in einem optischen
System bestimmt werden, welches torische Linsen verwendet, ist RDX die
Richtung der größeren Halbachse und RDY die Richtung der kleineren
Achse, da der Beleuchtungslichtstrahl die Gestalt einer Ellipse aufweist,
welche in der Richtung RDY kürzer als in der Richtung RDX ist.
Tabelle 6 zeigt Linsendaten, welche die Distalend-Beleuchtungseinheit B in
diesem Beispiel betreffen. Die Linsendaten sind gesondert für die Richtung
RDX und die Richtung RDY gezeigt. Die Flächen Nr. 3 bis 4 entsprechen
der Linse B1 von negativem Brechungsvermögen, welche eine negative
Linse ist mit einer auf die Probe gerichteten konkaven Fläche. Die Flächen
Nr. 5 bis 7 entsprechen dem rechtwinkligen Dreiecksprisma P3. Die Flä
chen Nr. 8 bis 9 entsprechen der torischen Linse B2, welche aus Silikon
hergestellt ist. Die Fläche Nr. 8 weist eine Krümmung in der Richtung RDY,
jedoch keine Krümmung in der Richtung RDX auf. Die Fläche Nr. 9 ist eine
asphärische Fläche mit einer Krümmung in der Richtung RDX, welche keine
Krümmung in der Richtung RDY aufweist. Die Flächen Nr. 10 bis 12 ent
sprechen dem rechtwinkligen Dreiecksprisma P4. Die Flächen Nr. 13 bis 14
entsprechen der torischen Linse B3, welche aus Silikon hergestellt ist. Die
Flächen Nr. 13 weist eine Krümmung in der Richtung RDX, jedoch keine
Krümmung in Richtung RDY auf. Die Flächen Nr. 14 ist eine asphärische
Fläche mit einer Krümmung in der Richtung RDY, welche keine Krümmung
in der Richtung RDX aufweist. Die Flächen Nr. 15 bis 17 entsprechen dem
rechtwinkligen Dreiecksprisma P4.
Fig. 40 stellt optische Strahlengänge des optischen Systems auf Grund
lage der in Tabelle 6 gezeigten Linsendaten bei der niedrigsten, mittleren
und größten Vergrößerung in den Richtungen RDX und RDY dar. Die Brenn
weiten der Distalend-Beleuchtungseinheit B betragen Fx = 90 Millimeter
und Fy = 68.9 Millimeter. Die Brennweite des Objektivs 1 beträgt Fob =
75 Millimeter. Daher sind die Bedingungen (3) und (6) erfüllt. Die Bedin
gung (4) ist ebenso erfüllt.
Das Material der torischen Linsen ist Silikon, welches günstig ist, da die
Herstellungskosten durch Herstellen der torischen Linsen als aus Silikon
geformte Linsen minimiert sind. Es ist jedoch ebenso möglich, die torischen
Linsen aus einem Glasmaterial herzustellen. Ungeachtet dessen, ob Silikon
oder ein Glasmaterial verwendet wird, ist es zu bevorzugen, ein Material
mit hoher Durchlässigkeit für ultraviolette Strahlen zum Zwecke des Durch
führens einer Fluoreszenzbeleuchtung zu wählen.
In diesem Beispiel besitzen die beiden torischen Linsen B2 und B3 jeweils
torische Flächen an ihren beiden Seiten. Deshalb sind in diesem Beispiel
vier torische Flächen eingesetzt. Jedoch genügt das Bereitstellen wenig
stens einer torischen Fläche, um zu gestatten, dass die Distalend-Beleuch
tungseinheit B unterschiedliche Brennweiten in den orthogonalen Richtun
gen aufweist. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass wenigstens zwei
torische Flächen erforderlich sind, um die Pupillenpositionen 31 der Dista
lend-Beleuchtungseinheit B in den orthogonalen Richtungen miteinander in
Übereinstimmung zu bringen. In diesem Falle ist es wünschenswert, dass
eine torische Fläche eine Krümmung in jeder der orthogonalen Richtungen
aufweisen sollte.
Es ist ebenso möglich, eine bezüglich der optischen Achse asymmetrische
Fläche zu verwenden, um eine Linse anstelle einer torischen Fläche zu
bilden. D. h. wenigstens eine der oben beschriebenen torischen Flächen ist
durch eine bezüglich der optischen Achse des Beleuchtungs-Optiksystems
asymmetrische Fläche ersetzt. Teil (a) von Fig. 41 zeigt den Zustand von
Beleuchtungslicht in einem Falle, in welchem keine asymmetrische Fläche
verwendet wird. Teil (b) von Fig. 41 zeigt den Zustand von Beleuchtungs
licht in einem Falle, in welchem eine asymmetrische Fläche verwendet
wird.
In einem Falle, in welchem im optischen System der Distalend-Beleuch
tungseinheit B keine asymmetrische Fläche verwendet wird, ist die Ebene
96, welche gleichmäßig beleuchtet ist, bezüglich der Probenoberfläche 90
geneigt. Da die Ebene 96 nicht mit der Probenoberfläche 90 übereinstimmt,
stimmt dann, wenn Beleuchtungslicht die Probenoberfläche 90 erreicht, ein
an der optischen Achse 95 gesammelter Lichtstrahl mit der Probenober
fläche 90 überein, jedoch divergieren die übrigen Lichtstrahlen uner
wünschterweise an der Probenoberfläche 90. Daher wird der Umfangs
abschnitt des Betrachtungsbereichs verglichen mit der Mitte desselben
ungünstigerweise dunkel. Im Gegensatz dazu kann, falls eine asymme
trische Fläche in dem optischen System der Distalend-Beleuchtungseinheit
B verwendet wird, das gesamte Beleuchtungslicht an der Probenoberfläche
90 gesammelt werden. Somit können die Ebene 96, welche gleichmäßig
beleuchtet ist, und die Probenoberfläche 90 miteinander in Übereinstim
mung gebracht werden. Dementsprechend können sowohl der zentrale als
auch der Umfangsabschnitt des Betrachtungsbereichs mit der gleichen
Helligkeit beleuchtet werden.
Die Distalend-Beleuchtungseinheit B kann mit der optischen Vorrichtung
gemäß Beispiel 1 kombiniert sein, wie in Fig. 42 gezeigt ist. In diesem
Falle ist es möglich, zwei verschiedene Beleuchtungsarten durchzuführen,
d. h. Beleuchtung durch das Objektiv 1 und Beleuchtung durch die Dista
lend-Beleuchtungseinheit B. In der in Fig. 42 gezeigten Anordnung kann
ein optisches Element M3 ein total reflektierender Spiegel, ein Halbspiegel
oder ein dichroitischer Spiegel sein. Wenn ein total reflektierender Spiegel
als das optische Element M3 verwendet wird, kann lediglich einer aus dem
optischen Weg der durch das Objektiv 1 durchgeführten Beleuchtung und
dem optischen Weg der Distalend-Beleuchtungseinheit B verwendet wer
den. Daher sollte das optische Element M3 derart angeordnet sein, dass es
in den durch den Doppelpfeil bezeichneten Richtungen beweglich ist, um
zwischen den beiden optischen Wegen umzuschalten.
In einem Fall, in welchem ein Halbspiegel als das optische Element M3
verwendet wird, ist es möglich, sowohl den optischen Weg der durch das
Objektiv 1 durchgeführten Beleuchtung als auch den optischen Weg der
Distalend-Beleuchtungseinheit B gleichzeitig zu verwenden. In diesem Falle
wird der Probe 7 Beleuchtungslicht nahezu orthogonal von dem optischen
Beleuchtungsweg durch das Objektiv 1 zugeführt und gleichzeitig wird der
Probe 7 Beleuchtungslicht von der Distalend-Beleuchtungseinheit B schräg
zugeführt. Somit wird die Probe 7 aus zwei Richtungen beleuchtet. Dem
entsprechend kann die Probe 7 ohne Schatten beleuchtet werden. Darüber
hinaus kann Autofluoreszenz minimiert werden, da die durch das Objektiv
1 hindurchtretende Beleuchtungslichtmenge reduziert ist.
In einem Fall, in welchem ein dichroitischer Spiegel als das optische Ele
ment M3 verwendet wird, kann die Probe 7 mit Beleuchtungslicht (Anre
gungslicht) verschiedener Wellenlängen beleuchtet werden. Dementspre
chend kann bei Betrachtung einer mehrfach gefärbten Probe 7 eine Mehr
zahl von Fluoreszenzabbildern verschiedener Wellenlängen gleichzeitig
betrachtet werden. In diesem Falle kann Autofluoreszenz im Objektiv 1
minimiert werden, indem Beleuchtungslicht von kurzer Wellenlänge, wel
ches wahrscheinlich Autofluoureszenz verursacht, durch die Distalend-
Beleuchtungseinheit B hindurchgeleitet wird und Beleuchtungslicht von
langer Wellenlänge durch den optischen Beleuchtungsweg im Objektiv 1
hindurchgeleitet wird.
Im Folgenden sind die Tabellen 1-1 bis 6 gezeigt.
Der Winkel zwischen der optischen Achse des Beleuchtungs-Optiksystems
und der optischen Achse des Objektivs:
θ = 40°
Es sollte angemerkt werden, dass Werte von A2 und A10 für einige asphä
rische Flächen nicht gezeigt sind; in diesem Falle sind die Werte von A2 und
A10 null.
Wie oben gesagt wurde, eliminiert die vorliegende Erfindung Autofluoreszenz,
welche ansonsten im Betrachtungs-Optiksystem durch Anregungslicht erzeugt
worden wäre und verhindert das Auftreten von Autofluoreszenz aus dem
Objektiv und dem Betrachtungs-Optiksystem durch die Anordnung der Dista
lend-Beleuchtungseinheit, wodurch die Betrachtung eines Fluoreszenzabbildes
mit hohem Kontrast gestattet wird. Darüber hinaus ist es möglich, ein her
kömmliches Mikroskopsystem in ein Fluoreszenzbetrachtungssystem umzu
wandeln, ohne dieses durch Integrieren des Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksy
stems und des Absorptionsfilters in eine Einheit oder durch Integrieren des
Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksystems, des Absorptionsfilters und der Dista
lend-Beleuchtungseinheit in eine Einheit umzugestalten.
Zusätzlich kann durch Anordnen der Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung an
der Rückseite der Betrachtungsvorrichtung bezüglich des Betrachters ein
erweiterter Raum in der Nähe der Probenoberfläche bereitgestellt werden,
was zu einer verbesserten Betriebsfähigkeit führt.
Falls die oben beschriebene Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung mit einem
Mikroskopsystem kombiniert ist, welche ein Veränderliche-Vergrößerung-
Optiksystem umfasst, welches bei einer niedrigen Vergrößerung in der Grö
ßenordnung von etwa 10x verwendet wird, ist es möglich, ein System zu
bilden, welches, verglichen mit herkömmlichen Fluoreszenzmikroskopen, eine
bessere Betriebsfähigkeit bereitstellt und eine Fluoreszenzbetrachtung mit
einer sehr hohen numerischen Apertur gestattet. Zusätzlich wird es möglich
ein helles Fluoreszenzabbild mit hohem Kontrast zu betrachten, da der Ein
fluss von Autofluoreszenz minimiert ist.
Eine optische Vorrichtung minimiert Autofluoreszenz und Streulicht ebenso
wie eine Leckage von Anregungslicht und nutzt Beleuchtungslicht von einem
Fluoreszenzbeleuchtungs-Optiksystem effizient, um eine Betrachtung eines
hellen Fluoreszenzabbildes zu gestatten. Eine Betrachtungsvorrichtung besitzt
ein Objektiv, eine Betrachtungs-Optiksystemeinheit umfassend ein Veränder
liche-Vergrößerung-Optiksystem, und eine Abbildungs-Optiksystemeinheit
umfassend eine abbildende Linse und ein Okular. Eine Fluoreszenzbeleuch
tungsvorrichtung, welche getrennt vorgesehen ist, ist abnehmbar an der
Betrachtungsvorrichtung angebracht. Die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung
besitzt eine Lichtquelle, eine Sammellinseneinheit und ein zwischen dem
Objektiv und der Betrachtungs-Optiksystemeinheit an einer von der optischen
Achse des Objektivs verlagerten Position angeordnetes reflektierendes Ele
ment, um Licht von der Lichtquelle auf das Objektiv einfallen zu lassen.
Zwischen der Lichtquelle und dem reflektierenden Element ist ein Anregungs
filter vorgesehen. Zwischen dem Objektiv und der Betrachtungs-Optiksystem
einheit ist ein optisches Element zum selektiven Durchlassen von Fluoreszenz
licht, welches von einer Probe ausgesendet wird, angeordnet.
Claims (34)
1. Eine optische Vorrichtung, umfassend:
eine Betrachtungsvorrichtung mit einem Objektiv, einer Betrachtungs- Optiksystemeinheit umfassend ein Veränderliche-Vergrößerung-Optik system, und eine Abbildungs-Optiksystemeinheit umfassend eine abbildende Linse und ein Okular; sowie
eine an der Betrachtungsvorrichtung abnehmbar angebrachte Fluo reszenzbeleuchtungsvorrichtung;
wobei die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung umfasst:
eine Lichtquelle,
ein reflektierendes Element, welches zwischen dem Objektiv und der Betrachtungs-Optiksystemeinheit an einer von einer optischen Achse des Objektivs verlagerten Position angeordnet ist, um Licht von der Lichtquelle auf das Objektiv einfallen zu lassen; sowie
ein zwischen der Lichtquelle und dem reflektierenden Element angeord netes Beleuchtungs-Optiksystem, um Beleuchtungslicht von der Licht quelle zu dem reflektierenden Element zu leiten;
wobei ein erstes Wellenlängenauswahlelement zum selektiven Durch lassen von Licht in einem spezifischen Wellenlängenbereich in dem Beleuchtungslicht zwischen der Lichtquelle und dem reflektierenden Element angeordnet ist und ein zweites Wellenlängenauswahlelement zum selektiven Durchlassen von Licht in einem Wellenlängenbereich von Fluoreszenzlicht, welches von einer Probe ausgesendet wird, zwischen dem Objektiv und der Abbildungs-Optiksystemeinheit an geordnet ist.
eine Betrachtungsvorrichtung mit einem Objektiv, einer Betrachtungs- Optiksystemeinheit umfassend ein Veränderliche-Vergrößerung-Optik system, und eine Abbildungs-Optiksystemeinheit umfassend eine abbildende Linse und ein Okular; sowie
eine an der Betrachtungsvorrichtung abnehmbar angebrachte Fluo reszenzbeleuchtungsvorrichtung;
wobei die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung umfasst:
eine Lichtquelle,
ein reflektierendes Element, welches zwischen dem Objektiv und der Betrachtungs-Optiksystemeinheit an einer von einer optischen Achse des Objektivs verlagerten Position angeordnet ist, um Licht von der Lichtquelle auf das Objektiv einfallen zu lassen; sowie
ein zwischen der Lichtquelle und dem reflektierenden Element angeord netes Beleuchtungs-Optiksystem, um Beleuchtungslicht von der Licht quelle zu dem reflektierenden Element zu leiten;
wobei ein erstes Wellenlängenauswahlelement zum selektiven Durch lassen von Licht in einem spezifischen Wellenlängenbereich in dem Beleuchtungslicht zwischen der Lichtquelle und dem reflektierenden Element angeordnet ist und ein zweites Wellenlängenauswahlelement zum selektiven Durchlassen von Licht in einem Wellenlängenbereich von Fluoreszenzlicht, welches von einer Probe ausgesendet wird, zwischen dem Objektiv und der Abbildungs-Optiksystemeinheit an geordnet ist.
2. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Wellen
längenauswahlelement mit der Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung
integriert ausgeführt ist.
3. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Wellen
längenauswahlelement mit dem ersten Wellenlängenauswahlelement
integriert ausgeführt ist.
4. Eine optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend:
einen Rahmen zum Halten der Probe;
einen an dem Rahmen eingebauten Stab; sowie
eine Fokussiereinheit, welche an dem Stab gehalten ist, um einen Abstand zwischen der Probe und dem Objektiv zu verändern;
wobei die Fokussiereinheit die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung hält und die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung die Betrachtungsvorrich tung hält.
einen Rahmen zum Halten der Probe;
einen an dem Rahmen eingebauten Stab; sowie
eine Fokussiereinheit, welche an dem Stab gehalten ist, um einen Abstand zwischen der Probe und dem Objektiv zu verändern;
wobei die Fokussiereinheit die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung hält und die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung die Betrachtungsvorrich tung hält.
5. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Betrachtungs-
Optiksystemeinheit und die Abbildungs-Optiksystemeinheit jeweils aus
einem Paar von Linseneinheiten gebildet sind, wobei das Paar von
Linseneinheiten parallel und symmetrisch bezüglich der optischen
Achse des Objektivs angeordnet ist.
6. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Objektiv, die
Betrachtungs-Optiksystemeinheit und die Abbildungs-Optiksystem
einheit jeweils aus einem Paar von Linseneinheiten gebildet sind, wobei
das Paar von Linseneinheiten zu einer zu einer Oberfläche der Probe
orthogonalen Achse geneigt und bezüglich der Achse symmetrisch
angeordnet ist.
7. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Betrachtungs-
Optiksystemeinheit und die Abbildungs-Optiksystemeinheit derart
angeordnet sind, dass eine optische Achsen der Linseneinheiten enthal
tende Ebene von der optischen Achse des Objektivs verlagert ist.
8. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine
Linseneinheit des Beleuchtungs-Optiksystems in der Fluoreszenzbe
leuchtungsvorrichtung derart bewegbar ist, dass ein Beleuchtungs
bereich des Beleuchtungs-Optiksystems näherungsweise mit einem
Betrachtungsbereich übereinstimmt, welcher sich nach Maßgabe eines
Vergrößerungsänderungsvorgangs eines Betrachtungs-Optiksystems in
der Betrachtungs-Optiksystemeinheit ändert.
9. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Beleuchtungs-
Optiksystem umfasst:
eine Sammellinseneinheit zum Sammeln von Licht von der Lichtquelle;
eine erste Relaislinseneinheit, um ein erstes Abbild der Lichtquelle zu bilden;
eine zweite Relaislinseneinheit, um das erste Abbild der Lichtquelle zu übertragen;
ein in der ersten Relaislinseneinheit vorgesehenes erstes reflektierendes Element;
eine in der Nähe des ersten Abbilds der Lichtquelle angeordnete Aper turblende; sowie
wenigstens eine bewegbare Linseneinheit und ein zweites reflektieren des Element, welche in der zweiten Relaislinseneinheit vorgesehen sind;
wobei das erste Wellenlängenauswahlelement austauschbar in dem Beleuchtungs-Optiksystem vorgesehen ist.
eine Sammellinseneinheit zum Sammeln von Licht von der Lichtquelle;
eine erste Relaislinseneinheit, um ein erstes Abbild der Lichtquelle zu bilden;
eine zweite Relaislinseneinheit, um das erste Abbild der Lichtquelle zu übertragen;
ein in der ersten Relaislinseneinheit vorgesehenes erstes reflektierendes Element;
eine in der Nähe des ersten Abbilds der Lichtquelle angeordnete Aper turblende; sowie
wenigstens eine bewegbare Linseneinheit und ein zweites reflektieren des Element, welche in der zweiten Relaislinseneinheit vorgesehen sind;
wobei das erste Wellenlängenauswahlelement austauschbar in dem Beleuchtungs-Optiksystem vorgesehen ist.
10. Eine optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei ein Abstand
zwischen der Sammellinseneinheit und der Lichtquelle geändert wird,
um eine kritische Beleuchtung zu gestatten, bei welcher eine Position,
an welche ein Abbild der Lichtquelle projiziert wird, und die Probe
näherungsweise miteinander übereinstimmen.
11. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei eine Veränderung
des Abstands zwischen der Sammellinseneinheit und der Lichtquelle
unabhängig von einem Vergrößerungsänderungsvorgang eines Betrach
tungs-Optiksystems in der Betrachtungs-Optiksystemeinheit ist, und
ein Abstand D zwischen der Lichtquelle und einer zu der Probe kon
jugierten Position, welche der Lichtquelle am nächsten liegt, in dem
Beleuchtungs-Optiksystem der folgenden Bedingung genügt:
|D| ≦ 3 Millimeter.
|D| ≦ 3 Millimeter.
12. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin umfassend:
einen Mechanismus, durch welchen das erste Wellenlängenauswahl element und das zweite Wellenlängenauswahlelement gegen ein ande res erstes Wellenlängenauswahlelement bzw. ein anderes zweites Wellenlängenauswahlelement miteinander verbunden gewechselt wer den.
einen Mechanismus, durch welchen das erste Wellenlängenauswahl element und das zweite Wellenlängenauswahlelement gegen ein ande res erstes Wellenlängenauswahlelement bzw. ein anderes zweites Wellenlängenauswahlelement miteinander verbunden gewechselt wer den.
13. Eine optische Vorrichtung, umfassend:
eine Betrachtungsvorrichtung mit einem Objektiv, einer Betrachtungs- Optiksystemeinheit umfassend ein Veränderliche-Vergrößerung-Optik system, und eine Abbildungs-Optiksystemeinheit umfassend eine abbildende Linse und ein Okular; sowie
eine an der Betrachtungsvorrichtung abnehmbar angebrachte Fluo reszenzbeleuchtungsvorrichtung;
wobei die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung umfasst:
eine Lichtquelle,
eine in der Nähe des Objektivs angeordnete Distalend-Beleuchtungsein heit; sowie
ein zwischen der Lichtquelle und der Distalend-Beleuchtungseinheit angeordnetes Beleuchtungs-Optiksystem, um Beleuchtungslicht von der Lichtquelle zu der Distalend-Beleuchtungseinheit zu leiten;
wobei ein erstes Wellenlängenauswahlelement zum selektiven Durch lassen von Licht in einem spezifischen Wellenlängenbereich in dem Beleuchtungslicht zwischen der Lichtquelle und der Distalend-Beleuch tungseinheit angeordnet ist und ein zweites Wellenlängenauswahl element zum selektiven Durchlassen von Licht in einem Wellenlängen bereich von Fluoreszenzlicht, welches von einer Probe ausgesendet wird, zwischen dem Objektiv und der Abbildungs-Optiksystemeinheit angeordnet ist;
wobei die Distalend-Beleuchtungseinheit an einem Umfang des Objek tivs derart angeordnet ist, dass eine Mittenposition eines Betrachtungs- Optiksystems in der Betrachtungs-Optiksystemeinheit und eine Mitten position von Beleuchtungslicht, welches durch die Fluoreszenzbeleuch tungsvorrichtung zugeführt wird, miteinander an einer Oberfläche der Probe zusammenfallen; und
wobei das Beleuchtungs-Optiksystem wenigstens eine bewegbare Linse und einen Bewegungsmechanismus aufweist, sodass die beweg bare Linseneinheit sich nach Maßgabe einer Veränderung der Vergröße rung des Betrachtungs-Optiksystems bewegt, um einen Betrachtungs bereich und einen Beleuchtungsbereich näherungsweise miteinander in Übereinstimmung zu bringen.
eine Betrachtungsvorrichtung mit einem Objektiv, einer Betrachtungs- Optiksystemeinheit umfassend ein Veränderliche-Vergrößerung-Optik system, und eine Abbildungs-Optiksystemeinheit umfassend eine abbildende Linse und ein Okular; sowie
eine an der Betrachtungsvorrichtung abnehmbar angebrachte Fluo reszenzbeleuchtungsvorrichtung;
wobei die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung umfasst:
eine Lichtquelle,
eine in der Nähe des Objektivs angeordnete Distalend-Beleuchtungsein heit; sowie
ein zwischen der Lichtquelle und der Distalend-Beleuchtungseinheit angeordnetes Beleuchtungs-Optiksystem, um Beleuchtungslicht von der Lichtquelle zu der Distalend-Beleuchtungseinheit zu leiten;
wobei ein erstes Wellenlängenauswahlelement zum selektiven Durch lassen von Licht in einem spezifischen Wellenlängenbereich in dem Beleuchtungslicht zwischen der Lichtquelle und der Distalend-Beleuch tungseinheit angeordnet ist und ein zweites Wellenlängenauswahl element zum selektiven Durchlassen von Licht in einem Wellenlängen bereich von Fluoreszenzlicht, welches von einer Probe ausgesendet wird, zwischen dem Objektiv und der Abbildungs-Optiksystemeinheit angeordnet ist;
wobei die Distalend-Beleuchtungseinheit an einem Umfang des Objek tivs derart angeordnet ist, dass eine Mittenposition eines Betrachtungs- Optiksystems in der Betrachtungs-Optiksystemeinheit und eine Mitten position von Beleuchtungslicht, welches durch die Fluoreszenzbeleuch tungsvorrichtung zugeführt wird, miteinander an einer Oberfläche der Probe zusammenfallen; und
wobei das Beleuchtungs-Optiksystem wenigstens eine bewegbare Linse und einen Bewegungsmechanismus aufweist, sodass die beweg bare Linseneinheit sich nach Maßgabe einer Veränderung der Vergröße rung des Betrachtungs-Optiksystems bewegt, um einen Betrachtungs bereich und einen Beleuchtungsbereich näherungsweise miteinander in Übereinstimmung zu bringen.
14. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das zweite Wel
lenlängenauswahlelement mit der Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung
integriert ausgeführt ist.
15. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das zweite Wel
lenlängenauswahlelement mit dem ersten Wellenlängenauswahlelement
integriert ausgeführt ist.
16. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Fluoreszenzbe
leuchtungsvorrichtung die Probe mit Licht von der Lichtquelle durch die
Distalend-Beleuchtungseinheit hindurch beleuchtet, ohne dass dieses
durch das Objektiv hindurchtritt.
17. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Distalend-
Beleuchtungseinheit Linsen aufweist, wobei wenigstens eine Linse in
der Distalend-Beleuchtungseinheit derart angeordnet ist, dass eine
optische Achse der Linse von einer optischen Achse der Distalend-
Beleuchtungseinheit verlagert ist.
18. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Distalend-
Beleuchtungseinheit ein optisches Element umfasst, welches lediglich
aus ebenen Flächen gebildet ist, und welches einfallendes Licht von
sich lediglich durch einen Brechungsvorgang ausgehen lässt.
19. Eine optische Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Distalend-
Beleuchtungseinheit ein optisches Element umfasst, welches lediglich
aus ebenen Flächen gebildet ist und welches einfallendes Licht von
sich durch einen Brechungsvorgang und einen Reflexionsvorgang
ausgehen lässt.
20. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Distalend-
Beleuchtungseinheit in der Reihenfolge von einer Seite des Beleuch
tungs-Optiksystems umfasst:
ein erstes Ablenkelement und ein zweites Ablenkelement, welche in einer Ebene orthogonal zu einer sowohl eine optische Achse des Objek tivs als auch eine in die Distalend-Beleuchtungseinheit eintretende optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems aufweisende Ebene vorgesehen sind;
wobei das erste Ablenkelement die optische Achse des Beleuchtungs- Optiksystems ablenkt;
wobei das zweite Ablenkelement die durch das erste Ablenkelement abgelenkte optische Achse derart ablenkt, dass die optische Achse schräg zur Oberfläche der Probe in einer die optische Achse des Objek tivs enthaltenden Ebene verläuft.
ein erstes Ablenkelement und ein zweites Ablenkelement, welche in einer Ebene orthogonal zu einer sowohl eine optische Achse des Objek tivs als auch eine in die Distalend-Beleuchtungseinheit eintretende optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems aufweisende Ebene vorgesehen sind;
wobei das erste Ablenkelement die optische Achse des Beleuchtungs- Optiksystems ablenkt;
wobei das zweite Ablenkelement die durch das erste Ablenkelement abgelenkte optische Achse derart ablenkt, dass die optische Achse schräg zur Oberfläche der Probe in einer die optische Achse des Objek tivs enthaltenden Ebene verläuft.
21. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Distalend-
Beleuchtungseinheit weiterhin wenigstens zwei dritte Ablenkelemente
umfasst, um die optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems ab
zulenken, wobei die wenigstens zwei dritten Ablenkelemente näher an
der Lichtquelle als das erste Ablenkelement in einer Ebene orthogonal
zu einer Ebene, welche sowohl die in die Distalend-Beleuchtungseinheit
eintretende optische Achse des Beleuchtungs-Optiksystems als auch
die optische Achse des Objektivs enthält, angeordnet sind.
22. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Distalend-
Beleuchtungseinheit ein optisches Element mit wenigstens zwei tori
schen Flächen umfasst.
23. Eine optische Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Distalend-
Beleuchtungseinheit ein optisches Element umfasst, welches wenig
stens eine Fläche aufweist, die bezüglich der optischen Achse asym
metrisch ist.
24. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 22, welche den folgenden
Bedingungen genügt:
Fy < Fx
0.8 < (Fy/Fx)/cosθ < 1.2
wobei θ ein zwischen der die Distalend-Beleuchtungseinheit verlassen den optischen Achse des Beleuchtungs-Optiksystems und der opti schen Achse des Objektivs gebildeter Winkel ist; Fx eine Brennweite der Distalend-Beleuchtungseinheit in einer Richtung einer kleinen Halb achse eines elliptischen Beleuchtungsbereichs ist, welcher an der Probe gebildet ist, wenn sie durch ein aus einem rotationssymmetrischen optischen System gebildeten Beleuchtungs-Optiksystem beleuchtet wird; Fy eine Brennweite der Distalend-Beleuchtungseinheit in einer Richtung einer großen Halbachse des elliptischen Beleuchtungsbereichs ist, welche orthogonal zur Richtung der kleinen Halbachse ist.
Fy < Fx
0.8 < (Fy/Fx)/cosθ < 1.2
wobei θ ein zwischen der die Distalend-Beleuchtungseinheit verlassen den optischen Achse des Beleuchtungs-Optiksystems und der opti schen Achse des Objektivs gebildeter Winkel ist; Fx eine Brennweite der Distalend-Beleuchtungseinheit in einer Richtung einer kleinen Halb achse eines elliptischen Beleuchtungsbereichs ist, welcher an der Probe gebildet ist, wenn sie durch ein aus einem rotationssymmetrischen optischen System gebildeten Beleuchtungs-Optiksystem beleuchtet wird; Fy eine Brennweite der Distalend-Beleuchtungseinheit in einer Richtung einer großen Halbachse des elliptischen Beleuchtungsbereichs ist, welche orthogonal zur Richtung der kleinen Halbachse ist.
25. Eine optische Vorrichtung gemäß Anspruch 22, welche den folgenden
Bedingungen genügt:
|My| < |Mx|
0.8 < (|My|/|Mx|)/cosθ < 1.2
wobei θ ein zwischen der die Distalend-Beleuchtungseinheit verlassen den optischen Achse des Beleuchtungs-Optiksystems und der opti schen Achse des Objektivs gebildeter Winkel ist; Mx eine Projektions vergrößerung des optischen Systems der Distalend-Beleuchtungseinheit in einer Richtung einer kleinen Halbachse eines elliptischen Beleuch tungsbereichs ist, welcher an der Probe gebildet ist, wenn sie unter dem Winkel θ mit einem rotationssymmetrischen optischen System beleuchtet wird und welche erhalten wird durch Mx = I/Ix', wobei I die Probe ist und Ix' ein Probenabbild ist, welches durch die Distalend- Beleuchtungseinheit gebildet ist; My eine Projektionsvergrößerung des optischen Systems der Distalend-Beleuchtungseinheit in einer Richtung einer großen Halbachse des elliptischen Beleuchtungsbereichs ist, welche orthogonal zur Richtung der kleinen Halbachse ist, wobei die Projektionsvergrößerung My durch My = I/Iy' erhalten wird, wobei I die Probe ist und Iy' ein Probenabbild ist, welches durch die Distalend- Beleuchtungseinheit gebildet ist.
|My| < |Mx|
0.8 < (|My|/|Mx|)/cosθ < 1.2
wobei θ ein zwischen der die Distalend-Beleuchtungseinheit verlassen den optischen Achse des Beleuchtungs-Optiksystems und der opti schen Achse des Objektivs gebildeter Winkel ist; Mx eine Projektions vergrößerung des optischen Systems der Distalend-Beleuchtungseinheit in einer Richtung einer kleinen Halbachse eines elliptischen Beleuch tungsbereichs ist, welcher an der Probe gebildet ist, wenn sie unter dem Winkel θ mit einem rotationssymmetrischen optischen System beleuchtet wird und welche erhalten wird durch Mx = I/Ix', wobei I die Probe ist und Ix' ein Probenabbild ist, welches durch die Distalend- Beleuchtungseinheit gebildet ist; My eine Projektionsvergrößerung des optischen Systems der Distalend-Beleuchtungseinheit in einer Richtung einer großen Halbachse des elliptischen Beleuchtungsbereichs ist, welche orthogonal zur Richtung der kleinen Halbachse ist, wobei die Projektionsvergrößerung My durch My = I/Iy' erhalten wird, wobei I die Probe ist und Iy' ein Probenabbild ist, welches durch die Distalend- Beleuchtungseinheit gebildet ist.
26. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 13, welche der folgenden
Bedingung genügt:
0.7 ≦ Fob/F ≦ 1.2
wobei F eine Brennweite des optischen Systems der Distalend-Beleuch tungseinheit ist und Fob eine Brennweite des Objektivs ist.
0.7 ≦ Fob/F ≦ 1.2
wobei F eine Brennweite des optischen Systems der Distalend-Beleuch tungseinheit ist und Fob eine Brennweite des Objektivs ist.
27. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 13, welche der folgenden
Bedingung genügt:
0.5 ≦ Sob/S ≦ 1.4
wobei S ein Flächenmaß eines von der Distalend-Beleuchtungseinheit beleuchteten Bereichs ist, und Sob ein Flächenmaß eines mit dem Objektiv betrachteten Bereichs ist.
0.5 ≦ Sob/S ≦ 1.4
wobei S ein Flächenmaß eines von der Distalend-Beleuchtungseinheit beleuchteten Bereichs ist, und Sob ein Flächenmaß eines mit dem Objektiv betrachteten Bereichs ist.
28. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei ein Bereich einer
Linseneinheit des Objektivs, welcher der Probe am nächsten liegt, als
eine Linseneinheit der Distalend-Beleuchtungseinheit verwendet ist.
29. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 13, weiterhin umfassend:
einen Rahmen zum Halten der Probe;
einen an dem Rahmen eingebauten Stab;
eine Fokussiereinheit, welche an dem Stab gehalten ist, um einen Abstand zwischen der Probe und dem Objektiv zu verändern;
wobei die Fokussiereinheit die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung hält und die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung die Betrachtungsvorrich tung hält.
einen Rahmen zum Halten der Probe;
einen an dem Rahmen eingebauten Stab;
eine Fokussiereinheit, welche an dem Stab gehalten ist, um einen Abstand zwischen der Probe und dem Objektiv zu verändern;
wobei die Fokussiereinheit die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung hält und die Fluoreszenzbeleuchtungsvorrichtung die Betrachtungsvorrich tung hält.
30. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Betrachtungs-
Optiksystemeinheit und die Abbildungs-Optiksystemeinheit jeweils aus
einem Paar von Linseneinheiten gebildet sind, wobei das Paar von
Linseneinheiten parallel und symmetrisch bezüglich einer optischen
Achse des Objektivs angeordnet ist.
31. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Objektiv, die
Betrachtungs-Optiksystemeinheit und die Abbildungs-Optiksystem
einheit jeweils aus einem Paar von Linseneinheiten gebildet sind, wobei
das Paar von Linseneinheiten zu einer zur Oberfläche der Probe or
thogonalen Achse geneigt und bezüglich der Achse symmetrisch an
geordnet ist.
32. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Beleuchtungs-
Optiksystem umfasst:
eine Sammellinseneinheit zum Sammeln von Licht von der Lichtquelle;
eine erste Relaislinseneinheit, um ein erstes Abbild der Lichtquelle zu bilden;
eine zweite Relaislinseneinheit, um das erste Abbild der Lichtquelle zu übertragen;
eine in der Nähe des ersten Abbilds der Lichtquelle angeordnete Aper turblende; sowie
wenigstens eine in der zweiten Relaislinseneinheit vorgesehene be wegliche Linseneinheit.
eine Sammellinseneinheit zum Sammeln von Licht von der Lichtquelle;
eine erste Relaislinseneinheit, um ein erstes Abbild der Lichtquelle zu bilden;
eine zweite Relaislinseneinheit, um das erste Abbild der Lichtquelle zu übertragen;
eine in der Nähe des ersten Abbilds der Lichtquelle angeordnete Aper turblende; sowie
wenigstens eine in der zweiten Relaislinseneinheit vorgesehene be wegliche Linseneinheit.
33. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei ein Abstand
zwischen der Sammellinseneinheit und der Lichtquelle verändert wird,
um eine kritische Beleuchtung zu gestatten, bei welcher eine Position,
an die ein Abbild der Lichtquelle projiziert wird, und die Probe mitein
ander näherungsweise übereinstimmen.
34. Eine optische Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei eine Veränderung
des Abstands zwischen der Sammellinseneinheit und der Lichtquelle
unabhängig von einem Vergrößerungsänderungsvorgang eines Betrach
tungs-Optiksystems in der Betrachtungs-Optiksystemeinheit ist, und
ein Abstand D zwischen der Lichtquelle und einer zur Probe konjugier
ten Position, welche der Lichtquelle in dem Beleuchtungs-Optiksystem
am nächsten liegt, der folgenden Bedingung genügt:
|D| ≦ 3 Millimeter.
|D| ≦ 3 Millimeter.
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