DE112015007195T5 - Beobachtungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Um Objekte wie Zellen markierungsfrei und ohne Vergrößerung der Gerätegröße zu beobachten, umfasst eine Beobachtungsvorrichtung (1) gemäß der vorliegenden Erfindung ein optisches Beleuchtungssystem (6), das Beleuchtungslicht schräg nach oben von unterhalb einer Probe (X) emittiert; und ein optisches Objektivsystem (5), welches transmittiertes Licht abbildet, welches das vom optischen Beleuchtungssystem (6) emittierte, über der Probe (X) reflektierte und durch die Probe (X) transmittierte Beleuchtungslicht ist, wobei das optische Objektivsystem (5) das transmittierte Licht unterhalb der Probe und in einem vom optischen Beleuchtungssystem (6) getrennten Strahlengang abbildet. Das optische Beleuchtungssystem (6) umfasst eine Lichtquelle (6a); eine Blende (6c), die Licht von der Lichtquelle (6a) auf einen bestimmten Emissionsbereich (6e) begrenzt; und ein kollimierendes optisches System (6d), das bewirkt, dass das durch die Blende (6c) begrenzte Licht im Wesentlichen parallel wird, und das optische Beleuchtungssystem (6) ist so angeordnet, dass, wenn der Emissionsbereich (6e) auf eine Pupillenebene des optischen Objektivsystems (5) projiziert wird, ein Projektionsbild des Emissionsbereichs (6e) einen Randbereich der Pupille teilweise überlappt.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Offenbarung betrifft eine optische Beobachtungsvorrichtung.
• Stand der Technik
• Ein bekanntes Beispiel für eine Vorrichtung zur markierungsfreien Beobachtung von Objekten wie Zellen ist eine Beobachtungsvorrichtung, die eine Phasenkontrast-Beobachtungstechnik oder eine differenzielle Interferenzkontrasttechnik anwendet, die z. B. aus der JP H07-261089 bekannt ist.
• Offenbarung der Erfindung
• Allerdings muss in der Beobachtungsvorrichtung in JP H07-261089 das Objekt zwischen einem optischen Abbildungssystem und einem optischen Beleuchtungssystem angeordnet sein, und daher ist die Vorrichtung groß und kompliziert aufgebaut, was unerwünscht ist.
• Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beobachtungsvorrichtung anzugeben, mit welcher Objekte, wie Zellen, markierungsfrei beobachtet werden können, ohne dass die Vorrichtung größer gemacht werden muss.
• Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung gibt eine Beobachtungsvorrichtung an, mit einem optischen Beleuchtungssystem, das Beleuchtungslicht schräg nach oben von unterhalb einer Probe emittiert; und einem optischen Objektivsystem, das transmittiertes Licht abbildet, welches das Beleuchtungslicht ist, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird, über der Probe reflektiert wird und die Probe durchdringt, wobei das optische Objektivsystem das transmittierte Licht unterhalb der Probe und in einem vom optischen Beleuchtungssystem getrennten Strahlengang abbildet. Das optische Beleuchtungssystem umfasst eine Lichtquelle, eine Beleuchtungsblende, welche Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird, auf einen bestimmten Emissionsbereich begrenzt; und ein kollimierendes optisches System, das das durch die Beleuchtungsblende begrenzte Licht in im Wesentlichen paralleles Licht umwandelt, und das optische Beleuchtungssystem ist so angeordnet, dass, wenn der Emissionsbereich auf eine Pupillenebene des optischen Objektivsystems projiziert wird, ein Projektionsbild des Emissionsbereichs einen Randbereich der Pupille teilweise überlappt.
• Gemäß dieser Ausführungsform wird das von der Lichtquelle emittierte Beleuchtungslicht schräg nach oben von unterhalb der Probe emittiert und wird dann über der Probe reflektiert, so dass das Beleuchtungslicht die Probe von oben nach unten durchdringt. Das transmittierte Licht, das die Probe durchdrungen hat, wird von dem optischen Objektivsystem abgebildet, das unterhalb der Probe angeordnet ist und einen Strahlengang hat, der getrennt vom optischen Beleuchtungssystem verläuft. Da sowohl die Lichtquelleneinheit als auch das optische Objektivsystem unterhalb der Probe angeordnet sind, kann ein Objekt, wie Zellen, beobachtet werden, indem das transmittierte Licht abgebildet wird, ohne das Objekt zu markieren und ohne dass die Vorrichtung größer gemacht werden muss.
• Außerdem bildet das von der Lichtquelle emittierte Licht Beleuchtungslicht, dessen Emissionsbereich durch die Beleuchtungsblende begrenzt wird und beleuchtet die Probe, und nachdem das Beleuchtungslicht durch das kollimierende optische System in im Wesentlichen paralleles Licht umgewandelt wurde, wird dieses im Wesentlichen parallele Licht über der Probe reflektiert und trifft in der Nähe der Pupillenebene auf das optische Objektivsystem unterhalb der Probe. Da das Beleuchtungslicht, das vom kollimierenden optischen System in im Wesentlichen paralleles Licht umgewandelt wurde, über der Probe reflektiert wird, ist es nicht notwendig, den Winkel des transmittierten Lichts, das auf das optische Objektivsystem fällt, zu verändern, selbst wenn die Höhe der Reflexionsposition variiert wird. Daher ist, selbst wenn die Höhe der Reflexionsposition variiert wird, keine Anpassung der Position der Lichtquelle erforderlich, und die Robustheit der Beobachtungsvorrichtung kann verbessert werden.
• In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann die Formelbedingung (1) erfüllt werden. $$\mathrm{0,05}\le \text{d/D}\le \mathrm{0,4}$$

  

  wobei D ein Pupillendurchmesser des optischen Objektivsystems und D ein Lichtstrahldurchmesser ist, wenn der Emissionsbereich auf die Pupillenebene projiziert wird.
• Auf diese Weise kann die Beobachtung mittels einer Abbildung mit hohem Kontrast ohne Helligkeitsunregelmäßigkeiten durchgeführt werden. Wenn d/D unterhalb der unteren Grenze der Formelbedingung (1) liegt, wird die Abbildung leicht durch Vignettierung betroffen, die im optischen Objektivsystem auftritt, und Helligkeitsunregelmäßigkeiten werden wahrscheinlich auftreten. Zudem werden Staub und Kratzer auf den Linsenoberflächen im optischen Objektivsystem auf die Abbildung projiziert und so leicht bemerkbar. Wenn d/D die obere Grenze der Formelbedingung überschreitet, wird der Kontrast der Probe verringert, und es wird schwierig, die Probe zu beobachten.
• Im vorstehend beschriebenen Aspekt kann die Formelbedingung (2) erfüllt werden: $$\mathrm{0,1}\le \text{ds/}\left(\text{NAo}\cdot \text{Fi}\right)\le \mathrm{0,8}$$

  

  wobei ds eine Größe des Emissionsbereichs in einer Richtung ist, in der das vom optischen Beleuchtungssystem emittierte Beleuchtungslicht schräg verläuft, Fi ist eine Brennweite des kollimierenden optischen Systems, und NAo ist eine numerische Apertur auf der Probenseite des optischen Objektivsystems.
• Im vorstehend beschriebenen Aspekt kann die Formelbedingung (3) erfüllt werden: $$\text{NAo}-\text{ds}\cdot {\text{Fi/2Fop}}^2\le \mathrm{\theta }\le \text{NAo}+\text{ds}\cdot {\text{Fi/2Fop}}^2$$

  

  wobei ds eine Größe des Emissionsbereichs in einer Richtung ist, in der das vom optischen Beleuchtungssystem emittierte Beleuchtungslicht schräg verläuft, Fi ist eine Brennweite des kollimierenden optischen Systems, und NAo ist eine numerische Apertur auf der Probenseite des optischen Objektivsystems, Fop ist eine Brennweite des optischen Objektivsystems auf der Probenseite der Pupille des optischen Objektivsystems, und θ ist ein Neigungswinkel des Beleuchtungslichts, das durch das kollimierende optische System in im Wesentlichen paralleles Licht umgewandelt wurde, bezogen auf eine optische Achse des optischen Objektivsystems und an einer Position der Probe.
• Auf diese Weise überlappt ein Teil des Lichtstrahls des transmittierten Lichts, das auf das optische Objektivsystem trifft, mit dem Randbereich der Pupille des optischen Objektivsystems, und somit kann der Abbildung der Probe Kontrast verliehen werden.
• Im vorstehend beschriebenen Aspekt kann der Emissionsbereich eine Form haben, die einen Teil eines Rings bildet.
• Auf diese Weise kann, da das transmittierte Licht aus verschiedenen Richtungen auf das optische Objektivsystem trifft, der Einfluss der Vignettierung in dem optischen Objektivsystem unterdrückt werden, und das Auftreten von Unregelmäßigkeiten der Helligkeit in der Abbildung kann reduziert werden, während der Kontrast aufrechterhalten wird.
• Im vorstehend beschriebenen Aspekt kann die Beleuchtungsblende ein Lichtdämpfungsteil enthalten, in dem die Transmittivität zu einer radial inneren Seite hin kontinuierlich oder stufenweise abnimmt, wobei das Lichtdämpfungsteil innerhalb des Emissionsbereichs liegt.
• Auf diese Weise kann Beleuchtungslicht gebildet werden, das zum Randbereich hin heller ist, und Abdunkelung der Randbereiche der Abbildung durch Vignettierung im optischen Objektivsystem kann kompensiert werden.
• Im vorstehend beschriebenen Aspekt kann die Beleuchtungsblende ein Lichtdämpfungsteil enthalten, in dem die Transmittivität kontinuierlich oder stufenweise zu einer radial inneren Seite hin zunimmt, wobei das Lichtdämpfungsteil innerhalb des Emissionsbereichs liegt.
• Auf diese Weise kann der Kontrast der Zellen verbessert werden.
• Vorteilhafte Effekte der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass ein Objekt, wie Zellen, markierungsfrei beobachtet werden kann und ohne die Vorrichtung größer machen zu müssen.
• Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
• 1 ist eine Ansicht einer Beobachtungsvorrichtung im Längsschnitt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 2 ist eine Vorderansicht eines Beispiels für eine in der Beobachtungsvorrichtung aus 1 installierte Beleuchtungsblende.
• 3 ist eine Vorderansicht, welche den Zusammenhang zwischen einer in der Beobachtungsvorrichtung aus 1 installierten Lichtblende und der Position des einfallenden Lichtstrahls zeigt.
• 4 ist eine Ansicht eines optischen Objektivsystems im Längsschnitt und zeigt die Arbeitsweise der Beobachtungsvorrichtung aus 1.
• 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Abbildung einer Probe zeigt, das mit der Beobachtungsvorrichtung aus 1 aufgenommen wurde.
• 6 ist ein Längsschnitt, der einen anderen Effekt der in 1 dargestellten Beobachtungsvorrichtung zeigt.
• 7 ist eine Vorderansicht einer Modifikation der Beleuchtungsblende aus 2.
• 8 ist ein Längsschnitt, der eine weitere Modifikation der Beobachtungsvorrichtung aus 1 zeigt.
• 9 ist ein Längsschnitt, der eine weitere Modifikation der Beobachtungsvorrichtung aus 1 zeigt.
• 10 ist ein Diagramm, das eine Modifikation des optischen Beleuchtungssystems zeigt, das in der Beobachtungsvorrichtung aus 1 installiert ist.
• 11 ist ein Diagramm zu einer weiteren Modifikation des Beleuchtungssystems, das in der Beobachtungsvorrichtung aus 1 installiert ist.
• 12 ist ein Diagramm zu einer weiteren Modifikation des Beleuchtungssystems, das in der Beobachtungsvorrichtung aus 1 installiert ist.
• 13 ist eine Vorderansicht einer weiteren Modifikation der Beleuchtungsblende aus 2.
• 14 ist eine Vorderansicht einer weiteren Modifikation der Beleuchtungsblende aus 2.
• Beschreibung der Ausführungsformen
• Eine Beobachtungsvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beschrieben.
• Wie in 1 gezeigt, ist die Beobachtungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ausgestattet mit einer Bühne 3, auf der ein Behälter 2, der eine Probe X, wie etwa Zellen, enthält, befestigt ist; ein optisches Objektivsystem 5, welches Licht abbildet, das die Probe X passiert hat, wobei das optische Objektivsystem 5 mit einer Objektivlinse 5a ausgestattet ist, die unter der Bühne 3 angeordnet ist und Licht fokussiert, das von oben die Bühne 3 passiert hat; und ein optisches Beleuchtungssystem 6, das Beleuchtungslicht nach oben durch die Bühne 3 emittiert, wobei das optische Beleuchtungssystem 6 einen anderen Strahlengang als das optische Objektivsystem 5 hat und in radialer Richtung außerhalb des optischen Objektivsystems 5 angeordnet ist.
• Die Bühne 3 ist ausgestattet mit einem Montagetisch 3a, der aus einem optisch transparenten Material besteht, z. B. Glas, um das optische Objektivsystem 5 und das optische Beleuchtungssystem 6 von oben zu bedecken, und der Behälter 2 wird auf der oberen Oberfläche des Montagetischs 3a platziert.
• Der Behälter 2 ist z. B. ein Zellkulturbehälter mit einer oberen Platte 2a und besteht gänzlich aus einem optisch transparenten Harz.
• Wie in 1 dargestellt, ist das optische Beleuchtungssystem 6 mit einer LED-Lichtquelle (Lichtquelle) 6a ausgestattet, welche sich außerhalb des optischen Objektivsystems 5 befindet; eine Streuscheibe 6b, die Licht der LED-Lichtquelle zerstreut; eine Beleuchtungsblende 6c, die auf der Streuscheibe 6b installiert ist, um das Beleuchtungslicht von der LED-Lichtquelle 6a auf einen bestimmten Emissionsbereich zu begrenzen; und eine Kollimatorlinse (kollimierendes optisches System) 6d, die das Beleuchtungslicht, das aus dem begrenzten Emissionsbereich austritt und allmählich divergiert, in im Wesentlichen paralleles Licht umwandelt.
• Wie in 2 dargestellt, hat die Beleuchtungsblende 6c eine kreisrunde Öffnung 6e (Emissionsbereich), durch die das Beleuchtungslicht hindurchgeht, in einem lichtblockenden Bauteil.
• Die Kollimatorlinse 6d ist so angeordnet, dass die optische Achse A der Kollimatorlinse 6d in einer horizontalen Richtung verschoben ist in Bezug auf die zentrale Achse B der Beleuchtungsblende 6c, so dass das transmittierte Licht, das auf das optische Objektivsystem 5 fällt, nachdem es an der oberen Platte 2a des Behälters 2 reflektiert wurde, schräg in Bezug auf das optische Objektivsystem 5 trifft und als schiefe Beleuchtung dient.
• Wenn die Größe der Verschiebung als y bezeichnet wird, und die Brennweite der kollimierenden Linse 6d als Fi bezeichnet wird, ergibt sich der Winkel θ des Beleuchtungslichts, das durch die Kollimatorlinse 6d in im Wesentlichen paralleles Licht umgewandelt wurde und schräg nach oben emittiert wird, in Bezug auf die senkrechte Richtung wie folgt: $$\mathrm{\theta }=\text{y/Fi}$$

  
• Weiter, wie in 3 dargestellt, wenn der Pupillendurchmesser einer Lichtblende 5b, die in der Pupillenebene des optischen Objektivsystems 5 installiert ist, als D bezeichnet wird, und eine Breite eines Lichtstrahls E in einer Richtung, in der das Beleuchtungslicht schräg verläuft in Bezug auf die optische Achse C des optischen Objektivsystems 5, als d bezeichnet wird, ist die folgende Formelbedingung (1) erfüllt: $$\mathrm{0,05}\le \text{d/D}\le \mathrm{0,4}$$

  
• Auf diese Weise kann die Beobachtung mit einer Abbildung mit hohem Kontrast frei von Helligkeitsunregelmäßigkeiten durchgeführt werden. Wenn d/D unterhalb der unteren Grenze der Formelbedingung (1) liegt, wird die Abbildung leicht durch Vignettierung beeinträchtigt, welche innerhalb des optischen Objektivsystems 5 auftritt, und Helligkeitsunregelmäßigkeiten können leicht auftreten. Zudem werden Staub und Kratzer auf den Linsenoberflächen innerhalb des optischen Objektivsystems 5 auf die Abbildung projiziert und leicht bemerkbar. Wenn d/D die Obergrenze der Formelbedingung überschreitet, wird der Kontrast der Probe X vermindert und es wird schwierig, die Probe X zu beobachten.
• Die folgenden Gleichungen werden verwendet, um d und D zu berechnen. $$\text{d}=\text{ds}\cdot \text{Fop/Fi}$$

  

  $$\text{D}=\text{2NA}\cdot \text{Fop}$$

  
• Hierin ist ds die Größe (der Durchmesser im in 2 dargestellten Beispiel) der Apertur 6e der Beleuchtungsblende 6c in einer Richtung, in der das Beleuchtungslicht schräg emittiert wird, Fop ist die Brennweite auf der Probenseite (X) der Pupille der Objektivlinse 5a, und NAo ist die numerische Apertur auf der Probenseite (X) der Objektivlinse 5a.
• Durch Veränderung dieser Größen ist die Formelbedingung (2) erfüllt. $$\mathrm{0,1}\le \text{ds/}\left(\text{NAo}\cdot \text{Fi}\right)\le \mathrm{0,8}$$

  
• Weiter, um der Abbildung der Probe X Kontrast zu verleihen, überlappt vorzugsweise ein Teil des Lichtstrahls des Beleuchtungslichts, das auf die Pupillenebene des optischen Objektivsystems 5 projiziert wird, mit dem Randbereich der Pupille des optischen Objektivsystems 5 (den Randbereich der Lichtblende). Die optimale Bedingung ist, dass der Lichtstrahl so positioniert wird, dass die Mitte des transmittierten Lichts, das von schräg oben in das optische Objektivsystem 5 gelangt, mit dem Randbereich der Pupille zusammenfällt.
• Diese Bedingung ist erfüllt, wenn die Formelbedingung (3) erfüllt ist: $$\text{NAo}-\text{ds}\cdot {\text{Fi/2Fop}}^2\le \mathrm{\theta }\le \text{NAo}+\text{ds}\cdot {\text{Fi/2Fop}}^2$$

  
• Wenn der Winkel θ die untere Grenze der Formelbedingung (3) unterschreitet, ist der Kontrast der Abbildung der Probe X vermindert, und die Beobachtung wird erschwert. Wenn hingegen der Winkel θ die obere Grenze der Formelbedingung (3) überschreitet, wird die Abbildung der Probe X als eine Dunkelfeld-Abbildung erzeugt, das Blickfeld wird dunkel und folglich wird es schwierig, die Umrisse der Probe X klar zu erkennen.
• Im Folgenden wird die Arbeitsweise der Beobachtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform, als solche konfiguriert, beschrieben.
• Da das von der LED-Lichtquelle 6a des optischen Beleuchtungssystems 6 emittierte Beleuchtungslicht die Beleuchtungsblende 6c passiert, bildet das Beleuchtungslicht einen Lichtstrahl, der auf den Emissionsbereich begrenzt ist und eine bestimmte Größe hat und nach oben emittiert wird; und da der Lichtstrahl die oberhalb angeordnete Kollimatorlinse 6d passiert, wird der Lichtstrahl in im Wesentlichen paralleles Licht umgewandelt und bildet einen Lichtstrahl, der schräg zur optischen Achse C des optischen Objektivsystems 5 verläuft.
• Das im Wesentlichen parallele Licht, das von der Kollimatorlinse 6d aus schräg nach oben verläuft, passiert den Montagetisch 3a, der die Bühne 3 bildet, die untere Oberfläche des Behälters 2 und die Flüssigkeit Y, wird an der oberen Platte 2a des Behälters 2 reflektiert und dient als schräge Beleuchtung, sodass die Probe X von schräg oben beleuchtet wird. Dann, nachdem das transmittierte Licht, das die Probe X passiert hat, durch die untere Oberfläche des Behälters 2 und durch den Montagetisch 3a hindurchgeht, wird das transmittierte Licht durch die Objektivlinse 5a fokussiert, eine Abbildung wird durch die Abbildungslinse 5c erzeugt und die Abbildung wird von einem Abbildungselement 5d aufgenommen.
• Mit anderen Worten, vom Beleuchtungslicht bestehend aus im Wesentlichen parallelem Licht, das die Probe X von schräg oben passiert, wird transmittiertes Licht, das die Probe X passiert hat, durch die Objektivlinse 5a fokussiert. Transmittiertes Licht, das durch einen Bereich hindurchtritt, an dem die Probe X nicht ist, wird nicht gebrochen und fällt auf die Objektivlinse 5a und bleibt dabei im wesentlichen paralleles Licht; daher wird, nachdem eine Abbildung der Apertur 6e der Beleuchtungsblende 6c in einem Zustand, wenn ein Teil davon den Randbereich der Lichtblende 5b an der Pupillenebene der Objektivlinse 5a überlappt, projiziert wird, das transmittierte Licht, das die Lichtblende 5b und eine Streulichtblende 5e passiert hat, durch die Abbildungslinse 5b in eine Abbildung umgeformt, und die Abbildung wird mit dem Abbildungselement 5d aufgenommen.
• Das transmittierte Licht, das durch einen Bereich hindurchgetreten ist, an dem sich die Probe X befindet, wird gebrochen, da der Brechungsindex der Probe X sich vom Brechungsindex der Umgebung unterscheidet.
• In 4 werden die Lichtstrahlen a und e, die nicht durch die Probe X gehen, und ein Lichtstrahl c, der senkrecht auf die Oberfläche der Probe X trifft, nicht gebrochen und gehen durch die innere Seite des Randbereichs der Lichtblende 5b; somit erzeugen diese Lichtstrahlen eine helle Abbildung.
• Währenddessen wird ein Lichtstrahl b, der das linke Ende der Probe X in 4 passiert hat, gebrochen und durch den Randbereich der Lichtblende 5b abgeblockt.
• Ein Lichtstrahl d, der das rechte Ende der Probe X in 4 passiert hat, wird gebeugt, so dass er einen Bereich näher zur Mitte der Lichtblende 5b passiert, und erzeugt so eine helle Abbildung durch die Abbildungslinse 5c.
• Infolgedessen kann, wie in 5 beschrieben, eine Abbildung mit hohem Kontrast frei von Helligkeitsunregelmäßigkeiten erzielt werden mit Schattierung auf der Probe X. Mit anderen Worten, da Schatten die Probe X dreidimensional erscheinen lassen, wird die Beobachtung erleichtert.
• In diesem Fall bietet diese Ausführungsform den Vorteil, dass, da das von der Kollimatorlinse 6d in im Wesentlichen paralleles Licht umgewandelte Beleuchtungslicht schräg nach oben emittiert wird, es nicht notwendig ist, den Neigungswinkel des Beleuchtungslichts, das in das optische Objektivsystem 5 eintritt, zu ändern, selbst wenn ein Behälter 2 mit einer oberen Platte 2a mit einer anderen Höhe auf der Bühne 3 montiert wird, wie in 6 dargestellt. Mit anderen Worten, selbst wenn die Höhe des Behälters 2 variiert wird, ist es nicht notwendig, die Position zu ändern, an der der Lichtstrahl des transmittierten Lichts auf die Pupillenebene des optischen Objektivsystems 5 trifft; somit kann die Anordnung, in der der Lichtstrahl, der auf die Pupillenebene trifft, die Lichtblende 5b teilweise überlappt, beibehalten werden, und eine Abbildung der Probe X kann mit Kontrast beobachtet werden.
• Es sei darauf hingewiesen, dass in dieser Ausführungsform eine Beleuchtungsblende mit einer runden Apertur 6e als beispielhafte Beleuchtungsblende 6c beschrieben wird; alternativ kann, wie in 7 dargestellt, eine Beleuchtungsblende mit einer rechteckigen Apertur 6e mit einer Breite ds in einer Richtung, in der das Beleuchtungslicht schräg verläuft, verwendet werden.
• Weiter wird in dieser Ausführungsform die optische Achse A der Kollimatorlinse 6d parallel zur optischen Achse C der Objektivlinse 5a angeordnet, und die zentrale Achse B der Beleuchtungsblende 6c ist in horizontaler Richtung so verschoben, dass das Beleuchtungslicht schräg nach oberhalb der Kollimatorlinse 6d emittiert wird; alternativ kann, wie in 8 und 9 dargestellt, die optische Achse A der Kollimatorlinse 6d bezogen auf die optische Achse C des optischen Objektivsystems 5 schräg angeordnet sein.
• Im in 8 dargestellten Beispiel ist die schräge optische Achse A der Kollimatorlinse 6d so angeordnet, dass sie mit der zentralen Achse B der Beleuchtungsblende 6c zusammenfällt. Im in 9 dargestellten Beispiel ist die zentrale Achse B der Beleuchtungsblende 6c bezogen auf die schräge optische Achse A der Kollimatorlinse 6d verschoben, indem die zentrale Achse B in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse A verschoben wird.
• In diesem Fall gilt die folgende Formelbedingung: $$\mathrm{\theta }=\mathrm{\alpha }+\text{y/Fi}$$

  

  wobei α eine Neigung der optischen Achse A der Kollimatorlinse 6d bezogen auf die optische Achse C des optischen Objektivsystems 5 ist.
• Auf diese Weise wird, da das Beleuchtungslicht in der Nähe der optischen Achse A der Kollimatorlinse 6d hindurchtritt, verglichen mit dem in 1 dargestellten Fall, ein Vorteil darin erzielt, dass das Auftreten von Aberration unterdrückt wird, und ein paralleler Lichtstrahl von hoher Qualität kann im gesamten Lichtstrahlenbereich erzielt werden. Zudem kann, indem wie in 9 dargestellt sowohl die optische Achse A als auch die optische Achse B verschoben werden, die Stärke der Neigung der Kollimatorlinse 6d vermindert werden, und somit kann eine reduzierte Größe erzielt werden durch einen kleineren Platz für die Installation.
• Ein Verfahren, das eine Ablenkung des im Wesentlichen parallelen Lichts beinhaltet, das vom der Kollimatorlinse 6d in einer horizontalen Richtung emittiert wird, indem wie in 10 dargestellt ein Spiegel 11 mit einer Neigung kleiner als 45° verwendet wird, oder indem wie in 11 dargestellt ein Prisma 12 verwendet wird, kann als Verfahren zur schrägen Ausrichtung des Beleuchtungslichts angewendet werden. Wie in 12 dargestellt, können der Spiegel 11 oder das Prisma 12 zwischen der LED-Lichtquelle 6a und der Kollimatorlinse 6d angeordnet sein.
• Weiter kann die Form des Emissionsbereichs, der durch die Apertur 6e in der Beleuchtungsblende 6c gebildet wird, wie in 13 dargestellt eine Bogenform oder eine Fächerform haben, die durch Ausschneiden eines Teils eines Rings gebildet wird. Der Emissionsbereich kann so angeordnet sein, dass, wenn der Emissionsbereich auf die Pupillenebene projiziert wird, ein Teil auf der radial äußeren Seite mit dem Randbereich der Lichtblende 5b überlappt.
• Ein Vorteil daran, einen Emissionsbereich mit einer solchen Form einzusetzen, ist, dass das Beleuchtungslicht auf das optische Objektivsystem 5 nicht nur aus einer Richtung, sondern aus verschiedenen Richtungen einfällt, und somit kann der Einfluss der Vignettierung im optischen Objektivsystem 5 reduziert werden, und das Auftreten von Helligkeitsunregelmäßigkeiten kann unterdrückt werden, während der Kontrast aufrechterhalten wird.
• Weiter kann, wenn der Emissionsbereich mit einer solchen Form wie in 14 dargestellt verwendet wird, der Emissionsbereich ein Lichtdämpfungsteil F umfassen, der einen Transmittivitäts-Gradienten hat, so dass die Transmittivität in Richtung der radial äußeren Seite zunimmt. Auf diese Weise kann Abdunkelung der Randbereiche der Abbildung aufgrund von Vignettierung im optischen Objektivsystem 5 kompensiert werden.
• Weiter kann, wenn der Emissionsbereich mit einer solchen Form verwendet wird, der Emissionsbereich ein Lichtdämpfungsteil F umfassen, das einen Transmittivitäts-Gradienten hat, so dass die Transmittivität in Richtung der radial äußeren Seite abnimmt, anders als in 14 dargestellt. Auf diese Weise kann der Kontrast der Zellen verbessert werden.
• Bezugszeichenliste

1

Beobachtungsvorrichtung

5

optisches Objektivsystem

6

optisches Beleuchtungssystem

6a

LED-Lichtquelle (Lichtquelle)

6c

Beleuchtungsblende

6d

Kollimatorlinse (kollimierendes optisches System)

6e

Apertur (Emissionsbereich)

F

Lichtdämpfungsteil

X

Probe

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP H07261089 [0002, 0003]

Claims (7)

1. Beobachtungsvorrichtung, aufweisend: ein optisches Beleuchtungssystem, welches Beleuchtungslicht schräg nach oben von unterhalb einer Probe emittiert; und ein optisches Objektivsystem, das transmittiertes Licht abbildet, welches das Beleuchtungslicht ist, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert worden ist, über der Probe reflektiert worden ist und die Probe passiert hat, wobei das optische Objektivsystem das transmittierte Licht unterhalb der Probe und in einem vom optischen Beleuchtungssystem getrennten Strahlengang abbildet, wobei das optische Beleuchtungssystem eine Lichtquelle, eine Beleuchtungsblende, welche das von der Lichtquelle emittierte Licht auf einen bestimmten Emissionsbereich begrenzt, und ein kollimierendes optisches System, welches das durch die Beleuchtungsblende begrenzte Licht in im Wesentlichen paralleles Licht umwandelt, umfasst, und wobei das optische Beleuchtungssystem so angeordnet ist, dass, wenn der Emissionsbereich auf eine Pupillenebene des optischen Objektivsystems projiziert wird, ein Projektionsbild des Emissionsbereichs einen Randbereich der Pupille teilweise überlappt.
2. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Formelbedingung (1) erfüllt ist: $$\mathrm{0,05}\le \text{d/D}\le \mathrm{0,4}$$

   

   wobei D ein Pupillendurchmesser des optischen Objektivsystems ist, und D ist ein Lichtstrahldurchmesser, wenn der Emissionsbereich auf die Pupillenebene projiziert wird.
3. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Formelbedingung (2) erfüllt ist: $$\mathrm{0,1}\le \text{ds/}\left(\text{Nao}\cdot \text{Fi}\right)\le \mathrm{0,8}$$

   

   wobei ds eine Größe des Emissionsbereichs in einer Richtung ist, in der das von dem optischen Beleuchtungssystem emittierte Beleuchtungslicht schräg verläuft, Fi ist eine Brennweite des kollimierenden optischen Systems, und NAo ist eine numerische Apertur auf der Probenseite des optischen Objektivsystems.
4. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Formelbedingung (3) erfüllt ist: $$\text{NAo}-\text{ds}\cdot {\text{Fi/2Fop}}^2\le \mathrm{\theta }\le \text{NAo}+\text{ds}\cdot {\text{Fi/2Fop}}^2$$

   

   wobei ds eine Größe des Emissionsbereichs in einer Richtung ist, in der das von dem optischen Beleuchtungssystem emittierte Beleuchtungslicht schräg verläuft, Fi ist eine Brennweite des kollimierenden optischen Systems, NAo ist eine numerische Apertur auf der Probenseite des optischen Objektivsystems, Fop ist eine Brennweite des optischen Objektivsystems auf der Probenseite der Pupille des optischen Objektivsystems, und θ ist ein Neigungswinkel des Beleuchtungslichts, das durch das kollimierende optische System in im Wesentlichen paralleles Licht umgewandelt wurde, bezogen auf eine optische Achse des optischen Objektivsystems und an einer Position der Probe.
5. Beobachtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Emissionsbereich eine Form hat, die einen Teil eines Rings bildet.
6. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Beleuchtungsblende ein Lichtdämpfungsteil umfasst, in welchem die Transmittivität kontinuierlich oder stufenweise in Richtung einer radial inneren Seite abnimmt, und wobei das Lichtdämpfungsteil innerhalb des Emissionsbereichs liegt.
7. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Beleuchtungsblende ein Lichtdämpfungsteil umfasst, in welchem die Transmittivität kontinuierlich oder stufenweise in Richtung einer radial inneren Seite zunimmt, und wobei das Lichtdämpfungsteil innerhalb des Emissionsbereichs liegt.

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