JP2001125002A - Illumination device and microscope system provided therewith - Google Patents
Illumination device and microscope system provided therewithInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は照明装置に関するも
ので、特に同軸落射照明を行う照明装置に関する。ま
た、該照明装置を用いた顕微鏡システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lighting device, and more particularly to a lighting device for performing coaxial illumination. Further, the present invention relates to a microscope system using the lighting device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ＬＳＩや半導体ウェハーあるいは
金属表面などを観察する場合、同軸落射照明装置を組み
込んだ顕微鏡、すなわち落射照明顕微鏡が利用されてい
る。落射照明顕微鏡には、落射明視野観察だけでなく、
落射暗視野観察、落射偏光観察、落射微分干渉観察、落
射蛍光観察などの各種観察方法を選択できるようになっ
たものがある。現在販売されているほとんどの落射照明
顕微鏡は、明視野観察と暗視野観察が切り換え可能にな
っている。具体的には、落射照明装置の内部に明視野照
明ユニットと暗視野照明ユニットを配置し、これらのユ
ニットを切り換えることで照明方法（観察方法）の切り
換えを行っている。図８は一般的な明視野照明ユニット
３８を示したもので、光源からの照明光を対物レンズの
光軸方向に偏向させるために、平行平面板１３が対物レ
ンズの光軸に対して４５度の角度で保持部材１５に取り
付けられている。この平行平面板１３は透明なガラス板
の表面に透過率（あるいは反射率）が５０％のハーフミ
ラーコート３９を施したもので、光源からの照明光を対
物レンズに向けて反射するとともに、標本で反射して再
び対物レンズを通過した光を透過させるようになってい
る。また、図９は一般的な暗視野照明ユニット４０を示
したもので、光源からの照明光を対物レンズの光軸方向
に偏向させるために、平行平面板２１が対物レンズの光
軸に対して４５度の角度で保持部材１５に取り付けられ
ている。平行平面板２１はガラス板の中心部が略楕円状
に切り抜かれて中空になっており、残った部分の表面に
反射率が９０％以上のミラーコート２２が施されてい
る。よって、光源からの照明光はミラーコート面２２で
のみ反射されることになり、対物レンズには輪帯状の光
束が入射することになる。標本で反射した光は、対物レ
ンズを通過後、中空部分４１（切り抜かれた略楕円状の
部分）を通過する。なお２３は遮光板で、照明光の中心
部付近を遮る程度の大きさを有しており、これが光軸上
に配置されている場合は、ここで照明光は輪帯状の光束
となる。このように、従来の落射照明顕微鏡では、明視
野照明ユニット３８と暗視野照明ユニット４０の専用ユ
ニットがそれぞれ用意され、光路内に挿脱されるように
なっているため、容易に観察法の切換が可能になるだけ
でなく、それぞれの観察法に合った効率の良い照明がで
きるようになっている。更に、他の偏光観察や微分干渉
観察専用の照明ユニット、蛍光観察専用の照明ユニット
を用意することで、明視野観察や暗視野観察以外の観察
方法に切り換えることもできる。2. Description of the Related Art Conventionally, when observing an LSI, a semiconductor wafer, a metal surface, or the like, a microscope incorporating a coaxial epi-illumination device, that is, an epi-illumination microscope has been used. The epi-illumination microscope is not only for epi-illumination bright-field observation,
Some observation methods allow selection of various observation methods such as epi-dark field observation, epi-polarization observation, epi-differential interference observation, and epi-fluorescence observation. Most currently available epi-illumination microscopes are switchable between bright field observation and dark field observation. Specifically, a bright-field illumination unit and a dark-field illumination unit are arranged inside the epi-illumination device, and the illumination method (observation method) is switched by switching these units. FIG. 8 shows a general bright-field illumination unit 38. In order to deflect the illumination light from the light source in the direction of the optical axis of the objective lens, the parallel flat plate 13 is set at 45 degrees with respect to the optical axis of the objective lens. Is attached to the holding member 15 at an angle. The plane-parallel plate 13 is formed by applying a half mirror coat 39 having a transmittance (or reflectivity) of 50% on the surface of a transparent glass plate, and reflects illumination light from a light source toward an objective lens and a sample. Then, the light that has been reflected by and passed again through the objective lens is transmitted. FIG. 9 shows a general dark-field illumination unit 40. In order to deflect the illumination light from the light source in the optical axis direction of the objective lens, the parallel flat plate 21 is moved with respect to the optical axis of the objective lens. It is attached to the holding member 15 at an angle of 45 degrees. The plane parallel plate 21 is hollow, with the center of the glass plate cut out in a substantially elliptical shape, and the surface of the remaining portion is provided with a mirror coat 22 having a reflectance of 90% or more. Therefore, the illumination light from the light source is reflected only on the mirror coat surface 22, and an annular luminous flux enters the objective lens. The light reflected by the specimen passes through the hollow portion 41 (cut-out substantially elliptical portion) after passing through the objective lens. Reference numeral 23 denotes a light-shielding plate having a size enough to block the vicinity of the central portion of the illumination light. When the light-shielding plate is arranged on the optical axis, the illumination light becomes an annular light beam. As described above, in the conventional epi-illumination microscope, dedicated units for the bright-field illumination unit 38 and the dark-field illumination unit 40 are prepared and inserted into and removed from the optical path. Not only is possible, but also efficient illumination suitable for each observation method can be achieved. Furthermore, by preparing another illumination unit exclusively for polarization observation or differential interference observation, or an illumination unit exclusively for fluorescence observation, it is possible to switch to an observation method other than bright-field observation and dark-field observation.
【０００３】ところで、暗視野観察では標本の傷やゴミ
による散乱光や回折光を観察するため、明視野観察と比
較して観察される像の明るさが極端に小さい。そのた
め、暗視野観察で適切な像の明るさを得るには、光源と
して輝度の高いものを用いる必要が生じる。光源がハロ
ゲンランプの場合には、ランプに供給する電圧を上げる
ことで輝度を上げることができる。あるいは、水銀アー
クランプやキセノンアークランプ、メタルハライドアー
クランプを使用すれば、ハロゲンランプよりも更に高い
輝度を得ることが可能である。[0003] In dark-field observation, scattered light or diffracted light due to scratches or dust on a sample is observed, and thus the brightness of an observed image is extremely small as compared with bright-field observation. Therefore, in order to obtain appropriate image brightness in dark-field observation, it is necessary to use a light source having high luminance. When the light source is a halogen lamp, the luminance can be increased by increasing the voltage supplied to the lamp. Alternatively, if a mercury arc lamp, a xenon arc lamp, or a metal halide arc lamp is used, it is possible to obtain a higher luminance than a halogen lamp.
【０００４】しかしながら、暗視野観察で適切な明るさ
の観察ができるように輝度の高い光源を使用すると、明
視野観察用の照明光としては光強度が強すぎるため、眩
しくて標本の観察に支障をきたすという問題点が生じ
る。このような問題点については、従来、以下のような
手段により解決が試みられてきた。 （Ａ）明視野観察時と暗視野観察時で光源に供給する電
圧を可変する。すなわち、明視野観察時には電圧を下
げ、暗視野観察時には電圧を上げることによって照明光
の光量を調整する。 （Ｂ）光源と切り換えユニットとの間に、一部の光束の
透過光量を制限するＮＤフィルターを挿入する。このＮ
Ｄフィルターは、明視野観察に使用する照明光束のみ制
限し、暗視野観察に使用する照明光束には影響を与えな
い形状になっている。これにより明視野観察の照明光の
みを減光することができる。 （Ｃ）明視野観察ユニットの内部の光源側にＮＤフィル
ターを取り付ける。これによって、明視野観察の照明光
のみを減光することができる。However, when a light source having a high luminance is used so that an appropriate brightness can be observed in the dark field observation, the light intensity is too strong as the illumination light for the bright field observation, so that it is dazzling and obstructs the observation of the sample. A problem arises. Conventionally, such a problem has been solved by the following means. (A) The voltage supplied to the light source is varied between bright field observation and dark field observation. That is, the light amount is adjusted by lowering the voltage during bright-field observation and increasing the voltage during dark-field observation. (B) Insert an ND filter between the light source and the switching unit to limit the amount of transmitted light of a part of the light beam. This N
The D filter has a shape that limits only the illumination light beam used for bright-field observation and does not affect the illumination light beam used for dark-field observation. As a result, only the illumination light for bright field observation can be reduced. (C) Attach an ND filter to the light source side inside the bright field observation unit. As a result, only the illumination light for bright field observation can be reduced.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
（Ａ）〜（Ｃ）の手段では、次のような問題点がある。
すなわち、（Ａ）においては、いちいち電圧を可変させ
る手間が生じるため作業性が落ちるという問題がある。
電動化により電圧を変化させる手間を無くすこともでき
るが、顕微鏡そのものが複雑化しコストアップになって
しまう。そのため、廉価な顕微鏡での電動化は困難であ
る。また、この方法はハロゲンランプでは有効である
が、アークランプでは困難である。また、（Ｂ）と
（Ｃ）においては、明視野照明ユニットにＮＤフィルタ
ーという新たな部品が必要なため、その分コストアップ
となる。However, these means (A) to (C) have the following problems.
That is, in (A), there is a problem that the workability is reduced due to the trouble of varying the voltage each time.
Although the trouble of changing the voltage can be eliminated by electrification, the microscope itself becomes complicated and costs increase. Therefore, it is difficult to use an inexpensive microscope for motorization. Although this method is effective for halogen lamps, it is difficult for arc lamps. In addition, in (B) and (C), a new component called an ND filter is required for the bright field illumination unit, so that the cost increases accordingly.
【０００６】さらに、最近の落射照明顕微鏡はアクティ
ブ焦点検出装置を組み合わせて使用する機会が増えてお
り、明視野照明ユニットと暗視野照明ユニットの切り換
えで、焦点検出信号の強度が大幅に異なるという問題が
生じているが、これら（Ａ）〜（Ｃ）の方法では、焦点
検出用の照明光路は顕微鏡の照明光路と別であるため、
この問題は解決されない。[0006] Furthermore, recent epi-illumination microscopes are increasingly used in combination with an active focus detection device, and the problem that the intensity of a focus detection signal is significantly different by switching between a bright field illumination unit and a dark field illumination unit. However, in these methods (A) to (C), the illumination light path for focus detection is different from the illumination light path of the microscope.
This problem is not solved.
【０００７】また、アクティブ焦点検出装置を使用する
場合、明視野観察ユニットと暗視野観察ユニットの切り
換えには、上述の問題点とは別に、次に挙げるような問
題点がある。When the active focus detection device is used, switching between the bright field observation unit and the dark field observation unit has the following problems in addition to the above-mentioned problems.
【０００８】図８の明視野観察ユニット３８と、図９の
暗視野観察ユニット４０とで、それぞれの照明ユニット
を通過する光束の様子を比べてみる。明視野観察ユニッ
ト３８では、標本からの反射光が通過する部分に平行平
面板１３があるため、ユニットを通過する前と後で光軸
がわずかにずれてしまう。これに対して、暗視野観察ユ
ニット４０では、標本からの反射光が通過する部分は中
空になっているため、ユニットを通過する前と後で光軸
にずれは生じない。例えば、図８の明視野観察ユニット
３８では、厚み１ｍｍの白板ガラス（ｎ＝１．５２）を
４５度で配置すると、約０．３３ｍｍの光軸のずれ量が
発生する。一方、図９の暗視野観察ユニット４０では、
このような光軸のずれは発生しない。[0008] The light field passing through the respective illumination units will be compared between the bright field observation unit 38 in FIG. 8 and the dark field observation unit 40 in FIG. In the bright-field observation unit 38, since the plane-parallel plate 13 is provided at a portion where the reflected light from the sample passes, the optical axis slightly shifts before and after passing through the unit. On the other hand, in the dark-field observation unit 40, the portion through which the reflected light from the sample passes is hollow, so that the optical axis does not shift before and after passing through the unit. For example, in the bright-field observation unit 38 of FIG. 8, when a white plate glass (n = 1.52) having a thickness of 1 mm is arranged at 45 degrees, an optical axis shift amount of about 0.33 mm occurs. On the other hand, in the dark field observation unit 40 of FIG.
Such an optical axis shift does not occur.
【０００９】逆に標本に向かって焦点検出用の光を照射
する場合、図８及び図９において焦点検出用の光は図の
上方向から下方向に進み対物レンズに入射する。図１０
は、光路中に明視野観察ユニット３８が挿入された場合
と暗視野照明ユニット４０が挿入された場合とで、対物
レンズへ入射する焦点検出用の光の入射位置がどのよう
になるかを示している。なお図１０では、光路中に明視
野観察ユニット３８が挿入されている時に、焦点検出用
の光が低倍率対物レンズ４２の瞳４３、及び高倍率対物
レンズ４６の瞳４７の真ん中を通過するように、アクテ
ィブ焦点検出装置と顕微鏡の取り付け位置が決まってい
るものとする。矢印４４はその様子を示している。Conversely, when irradiating the sample with light for focus detection, the light for focus detection in FIGS. 8 and 9 travels from the upper side to the lower side in the figure and enters the objective lens. FIG.
Shows how the incident position of the focus detection light incident on the objective lens changes when the bright field observation unit 38 is inserted in the optical path and when the dark field illumination unit 40 is inserted in the optical path. ing. In FIG. 10, when the bright field observation unit 38 is inserted in the optical path, the light for focus detection passes through the center of the pupil 43 of the low-magnification objective lens 42 and the pupil 47 of the high-magnification objective lens 46. First, it is assumed that the mounting positions of the active focus detection device and the microscope are determined. The arrow 44 shows the state.
【００１０】このような取り付け状態において、光路か
ら明視野観察ユニット３８を取り出し、暗視野観察ユニ
ット４０を光路中に挿入したとする。この場合、暗視野
照明ユニット４０で光軸のずれは生じないため、焦点検
出用の光は矢印４５で示すように、対物レンズ４２、４
６の瞳４３、４７の真ん中からずれた位置をに入射する
ことになる。In such an attached state, it is assumed that the bright field observation unit 38 is taken out of the optical path and the dark field observation unit 40 is inserted in the optical path. In this case, since the optical axis does not shift in the dark-field illumination unit 40, the light for focus detection is applied to the objective lenses 42, 4 as indicated by arrows 45.
A position deviated from the center of the sixth pupils 43 and 47 will be incident on the pupils 43 and 47.
【００１１】このように、対物レンズの瞳に入射する光
の位置にずれが生じると、標本で反射して受光素子に戻
る焦点検出用の光は、受光素子に戻るまでの光路内でケ
ラレてしまう。焦点検出用の光にケラレが発生すると、
受光素子に入射する光の光量が減少する。これは焦点検
出用の信号強度の低下につながり、焦点検出の精度が劣
化するという問題を生じるなお、低倍率対物レンズ４２
では瞳の直径が大きいため、図１０（ａ）のように、瞳
４３に対して焦点検出用の光の入射位置が多少ずれたと
しても、対物レンズによるケラレの量はわずかなので焦
点検出に与える影響は少ない。ところが、図１０（ｂ）
のように高倍率対物レンズ４６では瞳４７の直径が小さ
いので、入射位置のずれがわずかでもケラレの量が無視
できなくなり、焦点検出の精度に与える影響が大きくな
る。本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、その
目的は、異なる種類の照明ユニット、例えば明視野照明
ユニットと暗視野照明ユニットを切替えて使用する際
に、極端な光量差の発生や光軸ずれの発生をなくすこと
である。As described above, when the position of the light incident on the pupil of the objective lens shifts, the light for focus detection which is reflected by the sample and returns to the light receiving element is vignetted in the optical path until returning to the light receiving element. I will. When vignetting occurs in the light for focus detection,
The amount of light incident on the light receiving element decreases. This leads to a reduction in the signal intensity for focus detection, which causes a problem of deteriorating the accuracy of focus detection.
Since the diameter of the pupil is large, even if the incident position of the light for focus detection with respect to the pupil 43 slightly deviates from the pupil 43 as shown in FIG. The effect is small. However, FIG.
Since the diameter of the pupil 47 is small in the high-magnification objective lens 46 as described above, the amount of vignetting is not negligible even if the shift of the incident position is slight, and the influence on the focus detection accuracy is increased. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to generate an extreme light amount difference or light when switching between different types of lighting units, for example, a bright field lighting unit and a dark field lighting unit. This is to eliminate the occurrence of axis deviation.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の照明装置は、所定の透過率を有する反射
領域が形成された第１の平行平面板を備えた第１照明ユ
ニットと、略楕円状の透過領域と該透過領域よりも高い
反射率を有する反射領域が形成された第２の平行平面板
を備えた第２照明ユニットと、前記第１照明ユニットと
前記第２照明ユニットを光路中に挿脱する切換機構を備
え、以下の条件を満たすことを特徴としている。In order to achieve the above object, an illumination device according to the present invention comprises a first illumination unit having a first plane-parallel plate having a reflection area having a predetermined transmittance. A second illumination unit including a second parallel flat plate formed with a substantially elliptical transmission region and a reflection region having a higher reflectance than the transmission region; the first illumination unit and the second illumination A switching mechanism for inserting and removing the unit in the optical path is provided, and the following conditions are satisfied.
【００１３】０．８ ＜ Ｔ１／Ｔ２ ≦ １ ここで、Ｔ１は前記第１の平行平面板における反射領域
の可視波長域の平均透過率、Ｔ２は前記第２の平行平面
板における透過領域の可視波長域の平均透過率である。
また、本発明の照明装置は、前記第１の平行平面板によ
って生じた光軸ずれ量と略同量の光軸ずれを生じさせる
光学部材を前記第２照明ユニットに設けたこと特徴とし
ている。また、本発明の顕微鏡システムは、光源と、該
光源からの光を標本に導く照明光学系と、該照明光学系
からの光を標本に照射する対物レンズと、標本から反射
した光を受光する受光素子によって焦点検出を行うアク
ティブ焦点検出装置を有し、所定の透過率を有する反射
領域が形成された第１の平行平面板を備えた第１照明ユ
ニットと、略楕円状の透過領域と該透過領域よりも高い
反射率を有する反射領域が形成された第２の平行平面板
を備えた第２照明ユニットと、前記第１照明ユニットと
前記第２照明ユニットを光路中に挿脱する切換機構を備
え、以下の条件を満たす照明装置を備えたことを特徴と
している。0.8 <T1 / T2 ≦ 1 where T1 is the average transmittance in the visible wavelength range of the reflection region of the first plane-parallel plate, and T2 is the visible transmittance of the transmission region of the second plane-parallel plate. This is the average transmittance in the wavelength range.
Further, the illumination device of the present invention is characterized in that an optical member for causing an optical axis shift of substantially the same amount as the optical axis shift caused by the first parallel plane plate is provided in the second lighting unit. Further, the microscope system of the present invention includes a light source, an illumination optical system for guiding light from the light source to the sample, an objective lens for irradiating the sample with light from the illumination optical system, and receiving light reflected from the sample. A first illumination unit including an active focus detection device that performs focus detection by a light receiving element, a first illumination unit including a first parallel flat plate in which a reflection area having a predetermined transmittance is formed, and a substantially elliptical transmission area; A second illumination unit including a second plane-parallel plate on which a reflection area having a higher reflectance than the transmission area is formed, and a switching mechanism for inserting and removing the first illumination unit and the second illumination unit in an optical path; And a lighting device satisfying the following conditions.
【００１４】０．８ ＜ Ｔ１／Ｔ２ ≦ １ ここで、Ｔ１は前記第１の平行平面板における反射領域
の可視波長域の平均透過率、Ｔ２は前記第２の平行平面
板における透過領域の可視波長域の平均透過率である。0.8 <T1 / T2 ≦ 1 Here, T1 is the average transmittance of the reflection region of the first parallel plane plate in the visible wavelength range, and T2 is the visible transmittance of the transmission region of the second parallel plane plate. This is the average transmittance in the wavelength range.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１に示
す。図１は本実施の形態の照明装置を備えた顕微鏡で、
落射照明顕微鏡１は、光源（光源装置）２、照明装置
３、対物レンズ７、ステージ９を備えている。標本の観
察は通常、接眼レンズを介して行われるが、本実施の形
態では標本８の像を撮像する撮像ユニット１０が顕微鏡
本体の上部に配置されている。撮像ユニット１０にはＴ
Ｖモニタ１１が接続されており、撮像ユニット１０で撮
像された標本８の像をＴＶモニタ１１に表示することに
よって、観察を行うようになっている。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a microscope provided with the illumination device of the present embodiment.
The epi-illumination microscope 1 includes a light source (light source device) 2, an illumination device 3, an objective lens 7, and a stage 9. Observation of the specimen is usually performed through an eyepiece, but in the present embodiment, an imaging unit 10 that captures an image of the specimen 8 is arranged above the microscope main body. The imaging unit 10 has T
A V monitor 11 is connected, and observation is performed by displaying an image of the specimen 8 captured by the imaging unit 10 on the TV monitor 11.
【００１６】照明装置３は光源２からの光を投影する照
明光学系４を内部に備えており、照明光学系４を通過し
た照明光は照明ユニット５に導かれる。照明ユニット５
で反射された照明光は、対物レンズ７に入射して標本８
を照明する。照明ユニット５としては明視野照明ユニッ
トと暗視野照明ユニットがあり、移動機構６によって光
路内への挿脱が行われる。The illumination device 3 has an illumination optical system 4 for projecting light from the light source 2 therein, and the illumination light passing through the illumination optical system 4 is guided to an illumination unit 5. Lighting unit 5
The illumination light reflected by the sample enters the objective lens 7 and enters the sample 8.
To illuminate. The illumination unit 5 includes a bright-field illumination unit and a dark-field illumination unit, and is inserted into and removed from the optical path by the moving mechanism 6.
【００１７】図２には、本実施の形態の照明装置で用い
られる明視野照明ユニット１２が示されている。明視野
照明ユニット１２の構成は、図８に示した従来の明視野
照明ユニット３８とほぼ同様で、光源からの照明光を対
物レンズ１６の光軸方向に偏向させるために、平行平面
板１３が対物レンズの光軸に対して所定の角度、ここで
は４５度の傾きで保持部材１５に取り付けられている。
平行平面板１３はガラス板等の透明基板の表面に反射領
域が形成されたもので、反射領域には所定の透過率を有
する反射膜１４が形成されている。反射膜１４で反射さ
れた照明光は対物レンズ１６に入射する。FIG. 2 shows a bright field illumination unit 12 used in the illumination device of the present embodiment. The configuration of the bright-field illumination unit 12 is substantially the same as that of the conventional bright-field illumination unit 38 shown in FIG. 8. In order to deflect the illumination light from the light source in the optical axis direction of the objective lens 16, the parallel flat plate 13 is It is attached to the holding member 15 at a predetermined angle with respect to the optical axis of the objective lens, here, at an inclination of 45 degrees.
The plane-parallel plate 13 has a reflection region formed on the surface of a transparent substrate such as a glass plate, and a reflection film 14 having a predetermined transmittance is formed in the reflection region. The illumination light reflected by the reflection film 14 enters the objective lens 16.
【００１８】対物レンズ１６は明暗視野兼用対物レンズ
であって、明視野観察時に照明光を通過させると共に、
標本１９からの反射光を通させて標本１９の像を形成す
る対物光学系１７を有している。対物光学系１７の周囲
には暗視野照明用の照明光路１８が同心円状に形成され
ているが、明視野照明の場合には対物光学系１７のみを
照明光が通過するように、明視野照明ユニット１２ある
いは照明光学系４で照明光の光束の大きさを制限するよ
うになっている。The objective lens 16 is a bright / dark field objective lens, which allows illumination light to pass during bright field observation,
An objective optical system 17 that forms an image of the sample 19 by passing reflected light from the sample 19 is provided. An illumination optical path 18 for dark-field illumination is formed concentrically around the objective optical system 17, but in the case of bright-field illumination, bright-field illumination is performed so that the illumination light passes only through the objective optical system 17. The unit 12 or the illumination optical system 4 limits the size of the luminous flux of the illumination light.
【００１９】ここで本実施の形態の明視野照明ユニット
１２と図８の明視野照明ユニット３８との相違点は、平
行平面板１３の反射膜１４と反射膜３９の分光透過率が
異なっていることである。Here, the difference between the bright-field illumination unit 12 of this embodiment and the bright-field illumination unit 38 of FIG. 8 is that the spectral transmittance of the reflective film 14 and the reflective film 39 of the plane-parallel plate 13 is different. That is.
【００２０】図３は本発明の照明装置で用いられる明視
野照明ユニットと従来の明視野照明ユニットの分光透過
率特性を示したもので、横軸は波長、縦軸は透過率であ
る。図３において、実線は本実施の形態の照明装置で用
いられる明視野照明ユニット１２の反射膜１４の分光透
過率特性を示し、点線は従来の明視野照明ユニット３８
の反射膜３９分光透過率特性を示している。図３からわ
かるように、本実施の形態における反射膜１４は、可視
波長域で平均の透過率が約８０％である点に特徴があ
る。本実施の形態では、このような分光透過率特性を持
つ反射膜１４がガラス板の表面全体に均一に施されてお
り、平行平面板１３となっている。なお、反射膜１４は
ガラス板の少なくとも照明光が反射される範囲に施され
ていれば良い。また、可視波長域の平均透過率が８０％
とは、可視波長域の全域で８０％以上の透過率を有する
状態を指すが、一部の波長で８０％よりも低い値になっ
ていても、その差がわずかであれば問題はない。FIG. 3 shows the spectral transmittance characteristics of the bright field illumination unit used in the illumination device of the present invention and the conventional bright field illumination unit. The horizontal axis represents the wavelength, and the vertical axis represents the transmittance. In FIG. 3, the solid line shows the spectral transmittance characteristic of the reflective film 14 of the bright field illumination unit 12 used in the illumination device of the present embodiment, and the dotted line shows the conventional bright field illumination unit 38.
5 shows the spectral transmittance characteristic of the reflective film 39 of FIG. As can be seen from FIG. 3, the reflective film 14 in the present embodiment is characterized in that the average transmittance in the visible wavelength range is about 80%. In the present embodiment, the reflection film 14 having such a spectral transmittance characteristic is uniformly applied to the entire surface of the glass plate, and the parallel plate 13 is formed. The reflection film 14 may be provided on at least the glass plate in a range where the illumination light is reflected. The average transmittance in the visible wavelength range is 80%.
The term refers to a state in which the transmittance is 80% or more in the entire visible wavelength range. However, even if the value is lower than 80% in some wavelengths, there is no problem if the difference is small.
【００２１】明視野観察では、図３の実線で示す分光透
過率特性を有する明視野照明ユニット１２が光路中に挿
入されている。前述のように、図１に示す光源２から出
た照明光は、明視野照明ユニット１２の反射膜１４で対
物レンズ１６に向かって偏向され、対物レンズ１６によ
り標本１９が照明される。標本１９で反射された光は再
び対物レンズ１６を通過した後、今度は反射膜１４と平
行平面板１３を透過し、図１に示す撮像ユニット１０
（例えばＴＶカメラ）に到達する。よって、明視野観察
時の照明光は反射膜１４で１回反射された後、反射膜１
４を１回透過することになる。In bright-field observation, a bright-field illumination unit 12 having a spectral transmittance characteristic indicated by a solid line in FIG. 3 is inserted in the optical path. As described above, the illumination light emitted from the light source 2 shown in FIG. 1 is deflected toward the objective lens 16 by the reflection film 14 of the bright field illumination unit 12, and the sample 19 is illuminated by the objective lens 16. The light reflected by the sample 19 passes through the objective lens 16 again, and then passes through the reflection film 14 and the plane parallel plate 13 to obtain the image pickup unit 10 shown in FIG.
(For example, a TV camera). Therefore, the illumination light at the time of bright field observation is reflected once by the reflection film 14 and then reflected by the reflection film 1.
4 will be transmitted once.
【００２２】本実施の形態では、明視野照明ユニット１
２の反射膜１４の可視波長域における分光透過率を、従
来の５０％〜７０％程度に比べてより大きい値、例えば
８０％以上１００％未満に設定することで、明視野観察
時における撮像ユニット１０に入射する光量を制限する
ようにしている。In this embodiment, the bright field illumination unit 1
By setting the spectral transmittance of the second reflective film 14 in the visible wavelength range to a value larger than the conventional value of about 50% to 70%, for example, 80% or more and less than 100%, the imaging unit during bright field observation The amount of light incident on 10 is limited.
【００２３】そこで、光源２を射出した直後の照明光の
光量を１とし、光源２から撮像ユニット１０までの間に
配置された光学系や標本１９による光量損失がないもの
と仮定して、撮像ユニット１０まで到達する光量を計算
すると次のようになる。Therefore, the light amount of the illumination light immediately after the light source 2 is emitted is set to 1, and it is assumed that there is no light amount loss due to the optical system and the sample 19 arranged between the light source 2 and the image pickup unit 10. The calculation of the amount of light reaching the unit 10 is as follows.
【００２４】例えば、反射膜１４の可視波長域における
分光透過率の平均値が８０％の場合、反射率＝０．２、
透過率＝０．８になるため、撮像ユニット１０に入射す
る光量は光源射出時の０．２×０．８＝０．１６（１６
％）となる。また、分光透過率の平均値が９５％の場合
は、反射率＝０．０５、透過率＝０．９５になるため、
撮像ユニット１０に入射する光量は光源射出時の０．０
５×０．９５＝０．０４７５（４．７５％）となる。一
方、暗視野観察の場合、図９と同様な構成の図４に示す
暗視野照明ユニット２０が光路中に挿入される。暗視野
照明ユニット２０は平行平面板２１が設けられている。
この平行平面板２１は、ガラス板にミラーコート２２が
施されたもので、中央部が略楕円状に切り取られてい
る。略楕円状に切り取られてできた中空部分４１では光
が透過し、中空部分４１以外のミラーコート２２の部分
は中空部分４１よりも反射率の高い反射領域になってお
り、光が反射される。よって、図１に示す光源２から出
た照明光は、遮光板２３によって光軸付近の光束が遮ら
れて輪帯状の照明光になり、暗視野照明ユニット２０内
の平行平面板２１のミラーコート２２で反射される。輪
帯状の照明光は対物レンズ１６に向かって偏向され、対
物レンズ１６の暗射照明光路１８のみを通過し、標本１
９に達する。したがって、標本には斜めに照明光が照射
され、照明光が標本１９によって散乱あるいは回折され
る。そして、散乱光や回折光のみが対物レンズ１６の対
物光学系１７に入射する。対物光学系１７を通過した散
乱光や回折光は暗視野照明ユニット２０に再び入射する
が、今度は平行平面板２１の中心部に形成された中空部
分４１を通過して、撮像ユニット１０に到達する。For example, when the average value of the spectral transmittance of the reflective film 14 in the visible wavelength range is 80%, the reflectance = 0.2,
Since the transmittance is 0.8, the amount of light incident on the imaging unit 10 is 0.2 × 0.8 = 0.16 (16
%). When the average value of the spectral transmittance is 95%, the reflectance is 0.05 and the transmittance is 0.95.
The amount of light incident on the imaging unit 10 is 0.0
5 × 0.95 = 0.0475 (4.75%). On the other hand, in the case of dark-field observation, the dark-field illumination unit 20 shown in FIG. 4 having the same configuration as that of FIG. 9 is inserted into the optical path. The dark-field illumination unit 20 is provided with a plane-parallel plate 21.
The plane-parallel plate 21 is formed by applying a mirror coat 22 to a glass plate, and has a substantially elliptical central portion. Light is transmitted through the hollow portion 41 cut out in a substantially elliptical shape, and the portion of the mirror coat 22 other than the hollow portion 41 is a reflection area having a higher reflectance than the hollow portion 41, and the light is reflected. . Therefore, the illuminating light emitted from the light source 2 shown in FIG. 1 is shielded from the light flux near the optical axis by the light-shielding plate 23 to become annular illumination light. It is reflected at 22. The annular illumination light is deflected toward the objective lens 16, passes only through the dark illumination optical path 18 of the objective lens 16, and
Reach 9. Therefore, the sample is irradiated with the illumination light obliquely, and the illumination light is scattered or diffracted by the sample 19. Then, only the scattered light and the diffracted light enter the objective optical system 17 of the objective lens 16. The scattered light and diffracted light that have passed through the objective optical system 17 enter the dark field illumination unit 20 again, but this time pass through the hollow portion 41 formed at the center of the parallel plane plate 21 and reach the imaging unit 10. I do.
【００２５】暗視野観察では、光源２からの照明光は暗
視野照明ユニット２０で輪帯状になるため、ここで照明
光の光量が落ちる。さらに、標本１９で散乱あるいは回
折された光が撮像ユニット１０に入射するので、その光
量は非常に少ない。したがって、本実施の形態の照明装
置で用いる明視野照明ユニットのように反射膜１４の分
光透過率の平均値を８０％〜９５％にしておくと、撮像
ユニット１０に入射する光量を少なくすることができる
ので、明視野観察時と暗視野観察時の像の明るさの差を
小さくすることができる。また、従来用いられていた前
記（Ｂ）、（Ｃ）のようなＮＤフィルターを用いる必要
がないため、新たな光学部材を使用せずに明視野観察時
と暗視野観察時とで、像の明るさの違いが観察に支障を
きたさない程度にすることでき、いずれの観察において
も簡単な構成で良好な観察が可能になる。In the dark-field observation, the illumination light from the light source 2 is formed into a ring shape by the dark-field illumination unit 20, so that the amount of the illumination light is reduced. Further, since the light scattered or diffracted by the sample 19 is incident on the imaging unit 10, the light amount is very small. Therefore, when the average value of the spectral transmittance of the reflective film 14 is set to 80% to 95% as in the bright field illumination unit used in the illumination device of the present embodiment, the amount of light incident on the imaging unit 10 can be reduced. Therefore, the difference in image brightness between bright-field observation and dark-field observation can be reduced. In addition, since it is not necessary to use an ND filter as in the above-mentioned (B) and (C), an image can be obtained between bright-field observation and dark-field observation without using a new optical member. The difference in brightness can be set to such an extent that the observation is not hindered, and good observation is possible with a simple configuration in any observation.
【００２６】なお、比較のために従来の明視野観照明ユ
ニット３８について、撮像ユニット１０まで到達する光
量について計算すると以下のようになる。従来の明視野
観照明ユニット３８では、ハーフミラーコート３９とし
て図３の点線で示すような分光透過率特性が５０％〜７
０％の反射膜が使用されている。この場合、光源２を射
出した直後の照明光の光量を１とし、光源２から撮像ユ
ニット１０までの光学系や標本１９による光量損失がな
いものと仮定して、撮像ユニット１０まで到達する光量
を計算すると次のようになる。例えば、透過率が５０％
の場合、反射率＝０．５、透過率＝０．５になるため、
撮像ユニット１０に入射する光量は光源射出時の０．５
×０．５＝０．２５（２５％）となる。また、透過率が
７０％の場合は、反射率＝０．３、透過率＝０．７にな
るため、撮像ユニット１０に入射する光量は光源射出時
の０．３×０．７＝０．２１（２１％）となる。For comparison, the light quantity reaching the image pickup unit 10 for the conventional bright-field view illumination unit 38 is calculated as follows. In the conventional bright-field illumination unit 38, the half mirror coat 39 has a spectral transmittance characteristic of 50% to 7 as indicated by a dotted line in FIG.
A 0% reflective film is used. In this case, the light amount of the illumination light immediately after the light source 2 is emitted is assumed to be 1, and the light amount reaching the image pickup unit 10 is assumed assuming that there is no light amount loss due to the optical system from the light source 2 to the image pickup unit 10 and the sample 19. The calculation is as follows. For example, if the transmittance is 50%
In the case of, since the reflectance = 0.5 and the transmittance = 0.5,
The amount of light incident on the imaging unit 10 is 0.5 at the time of emission from the light source.
× 0.5 = 0.25 (25%). When the transmittance is 70%, the reflectance is 0.3 and the transmittance is 0.7, so that the amount of light incident on the imaging unit 10 is 0.3 × 0.7 = 0. 21 (21%).
【００２７】このように、従来は撮像ユニット１０まで
到達する光量が光源射出時の２５％〜２１％であったの
に対し、本実施の形態の照明装置では分光透過率が８０
％〜１００％未満の反射膜１４を用いるため、光源射出
時の１０数％〜数％となる。これにより、明視野観察の
光量は、従来に比べて数分の１から数十分の１と小さく
なり、前記の（Ｂ）（Ｃ）のようなＮＤフィルターを用
いなくとも、明視野観察時と暗視野観察時で、像の明る
さの違いが気にならない程度の光量にすることが可能で
ある。As described above, conventionally, the amount of light reaching the image pickup unit 10 is 25% to 21% at the time of emission of the light source, whereas the illumination apparatus of the present embodiment has a spectral transmittance of 80%.
% To less than 100%, it is 10% to several% when the light source is emitted. As a result, the amount of light for bright-field observation is reduced from one-hundredths to several tens of minutes as compared with the conventional case. It is possible to make the light amount such that the difference in the brightness of the image is not noticeable during the dark field observation and the dark field observation.
【００２８】ところで、暗視野照明ユニットは従来通り
の明るさを確保するために、中心部の透過率はできるだ
け高くなくてはならない。よって、 ０．８ ＜ Ｔ１／Ｔ２ ＜ １ の条件式を満たす必要がある。ここで、Ｔ１は明視野用
ユニット１２の平行平面板１３における反射領域（反射
膜１４）の可視波長域の平均透過率、Ｔ２は暗視野ユニ
ット２０の平行平面板２１における透過領域（中空部分
４１）の可視波長域の平均透過率である。なお、暗視野
観察で像の明るさを確保するために、Ｔ２は以下の範囲
内の値にすることが好ましい。By the way, the transmittance of the dark field illumination unit must be as high as possible in order to secure the brightness as before. Therefore, it is necessary to satisfy the following conditional expression: 0.8 <T1 / T2 <1. Here, T1 is the average transmittance of the reflection region (reflection film 14) of the parallel plane plate 13 of the bright field unit 12 in the visible wavelength range, and T2 is the transmission region (hollow portion 41) of the parallel plane plate 21 of the dark field unit 20. ) Is the average transmittance in the visible wavelength range. In addition, in order to secure the brightness of an image in dark-field observation, it is preferable that T2 be a value within the following range.
【００２９】９０％ ＜ Ｔ２ ＜ １００％ ただし、暗視野観察ユニットとして、図５に示す暗視野
照明ユニット２４のように、標本からの反射光が透過
（通過）する部分２６が中空になっていないガラス板
に、略楕円状の領域以外の部分にミラーコート２２を施
した平行平面板２５を使用する場合も有り得るので、 ０．８ ＜ Ｔ１／Ｔ２ ≦ １ とした。この時、暗視野観察ユニット２４の光軸中心部
の透過率は１００％よりはわずかに落ちるが、実使用上
は問題ない。以上のような構成をとることで、従来の顕
微鏡において、明視野照明ユニットと暗視野照明ユニッ
トを切替えて使用する際に極端な光量差（像の明るさの
違い）の発生を抑えることができる。よって、暗視野観
察での像の明るさを大きくするために、高輝度の光源を
使用した場合であっても、明視野観察時の眩しさを軽減
することができる。また、明視野照明ユニット１２の平
行平面板１３は８０％以上１００％未満のハーフミラー
コートを付けたものでよいため、通常のハーフミラーコ
ートと比較してもほとんどコストアップにはならない。
なお、図２の明視野照明ユニット１２において、ノーコ
ート状態（反射膜１４が無い状態）にして平行平面板１
３としてガラス板を使用すれば、反射膜を形成する費用
を全くかけずに反射率数％の平行平面板が実現できる。90% <T2 <100% However, as the dark-field observation unit, the portion 26 through which the reflected light from the sample is transmitted (passes) is not hollow like the dark-field illumination unit 24 shown in FIG. 0.8 <T1 / T2 ≦ 1 was set because a parallel flat plate 25 having a mirror coat 22 applied to a portion other than the substantially elliptical region may be used for the glass plate. At this time, the transmittance at the center of the optical axis of the dark field observation unit 24 is slightly lower than 100%, but there is no problem in practical use. With the above-described configuration, it is possible to suppress occurrence of an extreme light amount difference (difference in image brightness) when the conventional microscope is used by switching between the bright field illumination unit and the dark field illumination unit. . Therefore, even if a high-luminance light source is used to increase the brightness of an image in dark-field observation, glare during bright-field observation can be reduced. Further, since the parallel plane plate 13 of the bright field illumination unit 12 may be provided with a half mirror coat of 80% or more and less than 100%, the cost is hardly increased as compared with a normal half mirror coat.
In the bright-field illumination unit 12 shown in FIG. 2, the parallel flat plate 1 is set in a no-coat state (a state without the reflective film 14).
If a glass plate is used as 3, a parallel plane plate having a reflectivity of several percent can be realized without any cost for forming a reflective film.
【００３０】次に、顕微鏡にアクティブ焦点検出装置を
組み合わせて使用する場合について説明する。アクティ
ブ焦点検出装置は、焦点検出用光源から照明光を標本面
に投光し、標本から反射してきた反射光を受光素子で受
光し、そこから出力された焦点信号により焦点検出を行
うものである。Next, a case where a microscope is used in combination with an active focus detecting device will be described. The active focus detection device projects illumination light from a focus detection light source onto a sample surface, receives reflected light reflected from the sample by a light receiving element, and performs focus detection based on a focus signal output therefrom. .
【００３１】図６は、既存の落射照明顕微鏡にアクティ
ブ焦点検出装置を取り付けた時の装置構成の様子を示し
ている。図６において、２７がアクティブ焦点検出装置
である。図６では、アクティブ焦点検出装置２７は、落
射照明顕微鏡１の照明装置３と撮像ユニット１０の間に
取り付けられている。これは、照明装置３が対物レンズ
７と最適な結像関係となるようにその位置関係が設定さ
れているためで、その関係を崩さないためには、照明装
置３の上方に積み重ねるように配置する方が好ましい。
アクティブ焦点検出装置２７は光源２８、遮光板２９、
ハーフミラー３０、コリメートレンズ３１、ダイクロイ
ックミラー３２、検出素子（受光素子）３３を備えてい
る。アクティブ焦点検出装置２７の光源２８（例えば赤
〜近赤外の半導体レーザー）から出た焦点検出用の照明
光は、光軸の近傍に配置された遮光板２９によって光束
の半分が遮光される。遮光板２９で遮光されなかった光
束の半分は、ハーフミラー３０で反射され、コリメータ
レンズ３１によって平行光束になる。ダイクロイックミ
ラー３２は光源２８が発する光の波長のみを反射する分
光透過率特性を有しているため、焦点検出用の照明光は
対物レンズ７に向かって偏向され標本８上に集光する。
標本８で反射した焦点検出用の光束は、光軸を挟んで入
射時と反対側の光路を通過して再びアクティブ焦点検出
装置２７に戻り、ダイクロイックミラー３２で検出素子
３３に向けて反射される。コリメータレンズ３１で収束
光になった反射光はハーフミラー３０を通過して検出素
子３３に入射する。検出素子３３は受光した光の位置に
応じた電気信号が発生し、電気信号はコントローラ３４
に送られて合焦状態が算出される。そして、コントロー
ラは算出された結果に基づいてモータ３５を駆動する信
号を発生する。モータ３５はステージ９を上下する駆動
つまみに接続されているため、モータ３５が回転するこ
とによってステージ９が上下し、ピント合わせが行われ
る。したがって、図６の構成においては、焦点検出用の
光は照明装置３内の照明ユニット５を２度通過すること
になる。FIG. 6 shows the state of the device configuration when an active focus detection device is attached to an existing epi-illumination microscope. In FIG. 6, reference numeral 27 denotes an active focus detection device. In FIG. 6, the active focus detection device 27 is mounted between the illumination device 3 of the epi-illumination microscope 1 and the imaging unit 10. This is because the positional relationship between the illumination device 3 and the objective lens 7 is set so as to have an optimum imaging relationship. In order not to break the relationship, the illumination device 3 is arranged so as to be stacked above the illumination device 3. Is preferred.
The active focus detection device 27 includes a light source 28, a light shielding plate 29,
A half mirror 30, a collimating lens 31, a dichroic mirror 32, and a detecting element (light receiving element) 33 are provided. Illumination light for focus detection emitted from a light source 28 (for example, a red to near-infrared semiconductor laser) of the active focus detection device 27 is shielded by a light shielding plate 29 arranged near the optical axis so that half of the light beam is shielded. Half of the light beam not shielded by the light shielding plate 29 is reflected by the half mirror 30 and becomes a parallel light beam by the collimator lens 31. Since the dichroic mirror 32 has a spectral transmittance characteristic that reflects only the wavelength of the light emitted from the light source 28, the illumination light for focus detection is deflected toward the objective lens 7 and condensed on the specimen 8.
The light beam for focus detection reflected by the sample 8 passes through the optical path opposite to that at the time of incidence across the optical axis, returns to the active focus detection device 27 again, and is reflected by the dichroic mirror 32 toward the detection element 33. . The reflected light converged by the collimator lens 31 passes through the half mirror 30 and enters the detection element 33. The detection element 33 generates an electric signal corresponding to the position of the received light, and the electric signal is transmitted to the controller 34.
And the in-focus state is calculated. Then, the controller generates a signal for driving the motor 35 based on the calculated result. Since the motor 35 is connected to a drive knob that moves the stage 9 up and down, the rotation of the motor 35 causes the stage 9 to move up and down to perform focusing. Therefore, in the configuration of FIG. 6, the light for focus detection passes through the illumination unit 5 in the illumination device 3 twice.
【００３２】ここで、照明ユニットとして従来の図８に
示した明視野照明ユニット３６を使用した場合、光源２
８から出た焦点検出用の照明光は反射膜２２を２度通過
することになる。この場合、検出素子３３に戻ってくる
反射光（焦点検出用の照明光）の光量Ｉは、反射膜２２
の透過率をαとし、他の光学系や標本１９による光量損
失がないものと仮定すると、最大でもＩ＝Ｉ0×α2とな
る。（Ｉ0は光源２８から射出され、ダイクロイックミ
ラー３２で対物レンズ７側に偏向された照明光の光
量。） 一方、照明ユニットとして図９の暗視野照明ユニット４
０を使用した場合、平行平面板２１の中心部は中空であ
るから、アクティブ焦点検出装置２７の光源２８から出
て検出素子３３に戻ってくる光はほとんど減衰しない。
例えば、透過率が５０％のハーフミラーを使用した明視
野照明ユニットと、中心部が中空の暗視野照明ユニット
とでは、受光素子に到達する焦点検出用光束の強度は４
倍の差があることになる。また、透過率が７０％であれ
ば、約２倍の差になる。Here, when the conventional bright-field illumination unit 36 shown in FIG.
The illumination light for focus detection emitted from 8 passes through the reflection film 22 twice. In this case, the amount I of reflected light (illumination light for focus detection) returning to the detection element 33 is
Is assumed to be α, and it is assumed that there is no light amount loss due to other optical systems or the sample 19, then I = I 0 × α 2 at the maximum. (I 0 is the amount of illumination light emitted from the light source 28 and deflected by the dichroic mirror 32 toward the objective lens 7.) On the other hand, the dark field illumination unit 4 in FIG.
When 0 is used, the light coming out of the light source 28 of the active focus detection device 27 and returning to the detection element 33 is hardly attenuated because the center of the parallel plane plate 21 is hollow.
For example, in a bright-field illumination unit using a half mirror having a transmittance of 50%, and in a dark-field illumination unit having a hollow center, the intensity of the focus detection light flux reaching the light receiving element is 4%.
There will be a double difference. If the transmittance is 70%, the difference is about twice.
【００３３】アクティブ焦点検出装置２７では、標本の
反射率や対物レンズの倍率の違いなどにより検出素子３
３が受光する光の強度が大幅に変化する。そのため、ア
クティブ焦点検出装置２７には、これらの強度変化を全
てカバーする広いダイナミックレンジを持つことが要求
されるが、実際に実現するのは非常に難しい。このよう
な状況において、明視野観察ユニット３６と暗視野観察
ユニット４０を切り換える使用形態が加わるとなると、
上述したような切り換えよって生じる光量差の影響を受
けないようにすることは更に難しくなる。しかしなが
ら、条件（１）を満足する図２の明視野照明ユニット１
２を用いれば、明視野観察ユニットと暗視野照明ユニッ
トの中心部における透過率の差を、従来に比べてより小
さくすることができる。その結果、アクティブ焦点検出
装置使用時に焦点検出信号の強度の差が大きいという問
題点を解決することができる。なお、（１）の条件を満
たせば、焦点検出信号の強度差は１．６倍未満に抑える
ことができる。また、図５に示す平行平面板２５を有す
る暗視野観察ユニット２４と、図２の平行平面板１３か
ら反射膜１４を取り除いたものを平行平面板として使用
した明視野観察ユニットを組み合わせれば、信号強度の
差をゼロとすることも可能である。In the active focus detecting device 27, the detecting element 3 is changed depending on the reflectance of the sample and the magnification of the objective lens.
3, the intensity of the light received greatly changes. Therefore, the active focus detection device 27 is required to have a wide dynamic range that covers all of these intensity changes, but it is very difficult to actually realize it. In such a situation, when a usage pattern for switching between the bright field observation unit 36 and the dark field observation unit 40 is added,
It is more difficult to avoid the influence of the light amount difference generated by the above-described switching. However, the bright field illumination unit 1 of FIG. 2 that satisfies the condition (1)
By using 2, the difference in transmittance at the center between the bright-field observation unit and the dark-field illumination unit can be made smaller than in the past. As a result, it is possible to solve the problem that the difference in the intensity of the focus detection signal is large when the active focus detection device is used. If the condition (1) is satisfied, the difference in the intensity of the focus detection signal can be suppressed to less than 1.6 times. Further, if a dark field observation unit 24 having a parallel plane plate 25 shown in FIG. 5 and a bright field observation unit using a parallel plane plate obtained by removing the reflection film 14 from the parallel plane plate 13 of FIG. It is also possible to make the difference in signal strength zero.
【００３４】次に、従来の図８に示す明視野観察ユニッ
ト３６と図９に示す暗視野観察ユニット４を併用した時
に光軸がずれるという問題については、本実施の形態で
は、明視野照明ユニットの平行平面板によって生じた光
軸ずれ量とほぼ同じ量の光軸を生じる手段を、暗視野照
明ユニットに設けることによって解決している。前述し
たとおり、例えば、厚み１ｍｍの白板ガラス（ｎ＝１．
５２）を４５度で配置すると、約０．３３ｍｍの光軸の
ずれを発生する。そこで、本実施の形態では、暗視野観
察ユニットにこのずれ量と同じずれを発生する手段を組
み込むことでこの問題を解決している。具体的には、図
５に示す暗視野照明ユニット２４を使用することであ
る。図５の暗視野照明ユニット２４では、平行平面板２
５の光軸中心部分は中空になっていない。そのため、平
行平面板１３と平行平面板２５の厚みと素材を同一にす
るれば、明視野照明ユニット１２で発生する光軸ずれ量
と同じ光軸ずれ量が暗視野照明ユニット２４でも生じる
ことになる。したがって、明視野照明ユニット１２と暗
視野照明ユニット２４を切替えても光軸ずれは生じな
い。別の具体的な構成を図７に示す。図７では、図９に
示す従来の暗視野照明ユニット４６で使用されている平
行平面板２１が用いられている。したがって、このまま
では光軸ずれが生じるが、図７に示す暗視野照明ユニッ
ト３６では、暗視野照明ユニット３６内に、ある角度に
傾けた厚みが一定の透明な平行平面板３７を配置するこ
とによって光軸ずれを無くすようにしている。ここで、
平行平面板３７は、暗視野照明ユニット３６内の標本か
らの反射光のみが通過する位置に配置されている。な
お、平行平面板３７を傾ける向きは、明視野観察ユニッ
ト１２と同等な光軸ずれを生じる向きでなくてはならな
いのは当然である。傾ける角度と平行平面板３７の厚み
については、０．３３ｍｍの光軸ずれを発生させるため
に、白板ガラス（ｎ＝１．５２）ならば、３０度では
１．７ｍｍ、２５度では２．１ｍｍ、１５度では３．６
ｍｍの厚みのものを使用すればよい。Next, with respect to the problem that the optical axis is deviated when the conventional bright-field observation unit 36 shown in FIG. 8 and the dark-field observation unit 4 shown in FIG. This problem is solved by providing a means for generating an optical axis having substantially the same amount as the optical axis shift caused by the parallel flat plate in the dark field illumination unit. As described above, for example, a white plate glass having a thickness of 1 mm (n = 1.
When 52) is arranged at 45 degrees, an optical axis shift of about 0.33 mm occurs. Therefore, in the present embodiment, this problem is solved by incorporating means for generating the same shift as the shift amount in the dark field observation unit. Specifically, a dark field illumination unit 24 shown in FIG. 5 is used. In the dark-field illumination unit 24 shown in FIG.
The center of the optical axis of No. 5 is not hollow. Therefore, if the thickness and the material of the parallel plane plate 13 and the parallel plane plate 25 are made the same, the same optical axis shift amount as that generated in the bright field illumination unit 12 occurs in the dark field illumination unit 24. Become. Therefore, even if the bright-field illumination unit 12 and the dark-field illumination unit 24 are switched, no optical axis shift occurs. Another specific configuration is shown in FIG. In FIG. 7, the parallel flat plate 21 used in the conventional dark field illumination unit 46 shown in FIG. 9 is used. Therefore, the optical axis shift occurs as it is, but in the dark field illumination unit 36 shown in FIG. 7, by disposing a transparent parallel flat plate 37 inclined at a certain angle and having a constant thickness in the dark field illumination unit 36. The optical axis deviation is eliminated. here,
The parallel flat plate 37 is arranged at a position where only the reflected light from the sample in the dark field illumination unit 36 passes. It should be noted that the direction in which the parallel flat plate 37 is inclined must be a direction that causes an optical axis shift equivalent to that of the bright field observation unit 12. Regarding the angle of inclination and the thickness of the parallel flat plate 37, in order to generate an optical axis shift of 0.33 mm, 1.7 mm at 30 degrees and 2.1 mm at 25 degrees in the case of white plate glass (n = 1.52). 3.6 at 15 degrees
What is necessary is just to use the thing of thickness of mm.
【００３５】以上のような構成をとることで、アクティ
ブ焦点検出装置と組み合わせた場合であっても、明視野
観察ユニットと暗視野観察ユニットの切り換えによる光
軸ずれの問題を解決することができ、焦点検出時の精度
劣化を防ぐことができるBy adopting the above configuration, the problem of optical axis shift caused by switching between the bright-field observation unit and the dark-field observation unit can be solved even when combined with the active focus detection device. Prevents deterioration of accuracy during focus detection
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上のように、本発明による顕微鏡シス
テムは、落射照明時の明視野観察と暗視野観察の切換え
時の問題点を解決し、なおかつ、アクティブ焦点検出装
置との組み合わせでも最良の効果を発揮することができ
る。As described above, the microscope system according to the present invention solves the problem at the time of switching between bright field observation and dark field observation during epi-illumination, and is the best even in combination with an active focus detection device. The effect can be exhibited.
【図１】 本発明の照明装置を備えた顕微鏡を示す図で
ある。FIG. 1 is a diagram showing a microscope provided with the illumination device of the present invention.
【図２】 本発明の照明装置で用いられる明視野照明ユ
ニットと、該ユニットによって対物レンズへ入射する光
線を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a bright-field illumination unit used in the illumination device of the present invention, and a light beam incident on an objective lens by the unit.
【図３】 本発明の照明装置で用いられる明視野照明ユ
ニットと従来の明視野照明ユニットの分光透過率特性を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing spectral transmittance characteristics of a bright field illumination unit used in the illumination device of the present invention and a conventional bright field illumination unit.
【図４】 本発明の照明装置で用いられる暗視野照明ユ
ニットと、該ユニットによって対物レンズへ入射する光
線をを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a dark-field illumination unit used in the illumination device of the present invention and light rays incident on the objective lens by the unit.
【図５】 （ａ）本発明の照明装置で用いられる別の暗
視野照明ユニット、（ｂ）該ユニットに用いられる平行
平面板を示す図である。5A is a diagram showing another dark-field illumination unit used in the illumination device of the present invention, and FIG. 5B is a diagram showing a plane-parallel plate used for the unit.
【図６】 本発明の照明装置を備えた顕微鏡にアクティ
ブ焦点検出装置を取り付けた時の図である。FIG. 6 is a diagram when an active focus detection device is attached to a microscope provided with the illumination device of the present invention.
【図７】 本発明の照明装置で用いられる別の暗視野照
明ユニットを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another dark-field illumination unit used in the illumination device of the present invention.
【図８】 従来の明視野照明ユニットを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a conventional bright field illumination unit.
【図９】 （ａ）従来の暗視野照明ユニット、（ｂ）該
ユニットに用いられる平行平面板を示す図である。9A is a diagram showing a conventional dark-field illumination unit, and FIG. 9B is a diagram showing a plane-parallel plate used for the unit.
【図１０】 焦点検出用の光が対物レンズに入射する様
子を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which light for focus detection is incident on an objective lens.
１ 落射照明顕微鏡 ２ 光源 ３ 照明装置 ４ 照明光学系 ５ 照明ユニット ６ 移動機構 ７、４２、４６ 対物レンズ ８、１９ 標本 ９ ステージ １０ 撮像ユニット １１ ＴＶモニタ １２、３８ 明視野照明ユニット １３、２５ 平行平面板（中空部なし） １４、３９ 反射膜 １５ 保持部材 １６ 暗視野対物レンズ １７ 対物光学系 １８ 暗視野照明用光路 ２０、２４、３６、４０ 暗視野照明ユニット ２１ 平行平面板（中空部あり） ２２ ミラーコート ２３ 遮光板 ２６ 反射光通過部分（平行平面板あり） ２７ アクティブ焦点検出装置 ２８ 光源（焦点検出用） ２９ 遮光板 ３０ ハーフミラー ３１ コリメートレンズ ３２ ダイクロイックミラー ３３ 検出素子 ３４ コントローラ ３５ モータ ３７ 平行平面板 ４１ 中空部 ４３、４７ 対物レンズの瞳 ４４ 光束入射位置（光路中に明視野観察ユニットがあ
る場合） ４５ 光束入射位置（光路中に暗視野観察ユニットがあ
る場合）DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Epi-illumination microscope 2 Light source 3 Illumination device 4 Illumination optical system 5 Illumination unit 6 Moving mechanism 7, 42, 46 Objective lens 8, 19 Sample 9 Stage 10 Imaging unit 11 TV monitor 12, 38 Bright field illumination unit 13, 25 Parallel flat Face plate (without hollow portion) 14, 39 Reflective film 15 Holding member 16 Dark field objective lens 17 Objective optical system 18 Light path for dark field illumination 20, 24, 36, 40 Dark field illumination unit 21 Parallel plane plate (with hollow portion) 22 Mirror coat 23 Shield plate 26 Reflected light passing portion (with parallel plane plate) 27 Active focus detection device 28 Light source (for focus detection) 29 Shield plate 30 Half mirror 31 Collimating lens 32 Dichroic mirror 33 Detector 34 Controller 35 Motor 37 Parallel flat Face plate 41 Hollow part 43, 47 Objective lens 44 the light beam incident position (if the optical path is bright field observation unit) 45 light-incident position (when there is a dark-field observation unit in the optical path)
Claims (3)
れた第１の平行平面板を備えた第１照明ユニットと、略
楕円状の透過領域と該透過領域よりも高い反射率を有す
る反射領域が形成された第２の平行平面板を備えた第２
照明ユニットと、前記第１照明ユニットと前記第２照明
ユニットを光路中に挿脱する切換機構を備え、以下の条
件を満たすことを特徴とする照明装置。 ０．８ ＜ Ｔ１／Ｔ２ ≦ １ ここで、Ｔ１は前記第１の平行平面板における反射領域
の可視波長域の平均透過率、Ｔ２は前記第２の平行平面
板における透過領域の可視波長域の平均透過率である。1. A first illumination unit including a first plane-parallel plate on which a reflection region having a predetermined transmittance is formed, a substantially elliptical transmission region, and a reflection having a higher reflectance than the transmission region. A second plane having a second plane-parallel plate having a region formed therein;
A lighting device comprising: a lighting unit; and a switching mechanism for inserting and removing the first lighting unit and the second lighting unit into and from an optical path, and satisfying the following conditions. 0.8 <T1 / T2 ≦ 1 Here, T1 is the average transmittance in the visible wavelength range of the reflection region in the first plane-parallel plate, and T2 is the average transmittance in the visible wavelength range of the transmission region in the second plane-parallel plate. It is an average transmittance.
軸ずれ量と略同量の光軸ずれを生じさせる光学部材を前
記第２照明ユニットに設けたこと特徴とする請求項１に
記載の照明装置。2. The optical system according to claim 1, wherein an optical member for causing an optical axis shift substantially equal to the optical axis shift amount caused by the first parallel plane plate is provided in the second illumination unit. Lighting equipment.
明光学系と、該照明光学系からの光を標本に照射する対
物レンズと、標本から反射した光を受光する受光素子に
よって焦点検出を行うアクティブ焦点検出装置を有し、
所定の透過率を有する反射領域が形成された第１の平行
平面板を備えた第１照明ユニットと、略楕円状の透過領
域と該透過領域よりも高い反射率を有する反射領域が形
成された第２の平行平面板を備えた第２照明ユニット
と、前記第１照明ユニットと前記第２照明ユニットを光
路中に挿脱する切換機構を備え、以下の条件を満たす照
明装置を備えたことを特徴とする顕微鏡システム。 ０．８ ＜ Ｔ１／Ｔ２ ≦ １ ここで、Ｔ１は前記第１の平行平面板における反射領域
の可視波長域の平均透過率、Ｔ２は前記第２の平行平面
板における透過領域の可視波長域の平均透過率である。3. A light source, an illumination optical system for guiding light from the light source to the sample, an objective lens for irradiating the sample with light from the illumination optical system, and a light receiving element for receiving light reflected from the sample. An active focus detection device that performs detection,
A first illumination unit including a first parallel flat plate having a reflection area having a predetermined transmittance formed thereon, a substantially elliptical transmission area and a reflection area having a higher reflectance than the transmission area being formed; A second lighting unit having a second plane-parallel plate; a switching mechanism for inserting and removing the first lighting unit and the second lighting unit into and out of an optical path; and a lighting device satisfying the following conditions. Characteristic microscope system. 0.8 <T1 / T2 ≦ 1 Here, T1 is the average transmittance in the visible wavelength range of the reflection region in the first plane-parallel plate, and T2 is the average transmittance in the visible wavelength range of the transmission region in the second plane-parallel plate. It is an average transmittance.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30484499A JP2001125002A (en) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | Illumination device and microscope system provided therewith |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP30484499A JP2001125002A (en) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | Illumination device and microscope system provided therewith |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001125002A true JP2001125002A (en) | 2001-05-11 |
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ID=17937958
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP30484499A Withdrawn JP2001125002A (en) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | Illumination device and microscope system provided therewith |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001125002A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7440184B2 (en) | 2005-03-28 | 2008-10-21 | Nikon Corporation | Microscope |
| JP5633836B1 (en) * | 2014-04-17 | 2014-12-03 | レーザーテック株式会社 | Illumination device and inspection device |
| US9678324B2 (en) | 2011-01-12 | 2017-06-13 | Nikon Corporation | Microscope system |
-
1999
- 1999-10-27 JP JP30484499A patent/JP2001125002A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9678324B2 (en) | 2011-01-12 | 2017-06-13 | Nikon Corporation | Microscope system |
| JP5633836B1 (en) * | 2014-04-17 | 2014-12-03 | レーザーテック株式会社 | Illumination device and inspection device |
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