JP2013174848A - Observation device with illuminating light intensity distribution measurement function and illuminating light intensity distribution measurement method for observation device and illuminating light illumination method for observation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、標本等の観察対象を観察中の観察面での照明光の2次元強度分布を測定する観察装置、観察装置の照明光強度分布測定方法及び観察装置の照明光照明方法に関するものである。 The present invention relates to an observation device that measures a two-dimensional intensity distribution of illumination light on an observation surface during observation of an observation target such as a specimen, an illumination light intensity distribution measurement method for the observation device, and an illumination light illumination method for the observation device. is there.
顕微鏡等の観察装置を用いて標本等の観察対象から発する蛍光等の微弱な光を観測中に、観測される光の強度に変化が生じることがある。しかるに、従来、観測中の観察対象から発する微弱な光の強度が変化する原因に関し、観察対象の状態変化に起因するものと、観察対象を照明する照明光源を含む光学系の変動に起因するものとを、区別することができないという問題があった。観測中の観察対象から発する微弱な光の強度が変化する原因に関し、観察対象を照明する照明光源を含む光学系の変動に起因するものを特定することは、蛍光観察等の微弱な光の観測データに基づく分析・定量化・診断等の信頼性を向上させる上で非常に重要である。 During observation of weak light such as fluorescence emitted from an observation target such as a specimen using an observation apparatus such as a microscope, the intensity of the observed light may change. However, with regard to the causes of changes in the intensity of the weak light emitted from the observation target under observation, conventionally, this is due to a change in the state of the observation target and due to fluctuations in the optical system including the illumination light source that illuminates the observation target. There is a problem that it cannot be distinguished from each other. Regarding the cause of the change in the intensity of the weak light emitted from the observation target under observation, it is possible to identify the weak light observation such as fluorescence observation by identifying the cause caused by fluctuations in the optical system including the illumination light source that illuminates the observation target. This is very important for improving the reliability of analysis, quantification and diagnosis based on data.
しかるに、例えば、次の特許文献1において、観測面近傍に検出器を配置することで、励起光源及び励起光が通過する光路上に配置された光学素子の変動に起因する励起光強度変化を測定する方法が提案されている。
However, for example, in the following
図9は特許文献1に記載の顕微鏡照明強度測定装置の要部構成を示す説明図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図、(c)はさらに他の例を示す図である。
図9(a)の例では、顕微鏡装置のステージ51に、顕微鏡照明強度測定装置の受光部52を備えた構成となっている。なお、図中、53は生細胞、54は生細胞53を入れた容器、55は図示しない落射照明光学系の光路を通る励起光を生細胞53に照射させるとともに生細胞53を観察するための対物レンズ、56は受光部52が出力した信号を光強度情報に変換する変換器、57は計測対象の光の波長を設定するための波長選択部、58は変換器で変換した光強度情報を表示する表示部である。
ステージ51は、図示しない顕微鏡本体に固定された固定ステージ51aと、固定ステージ51aに対して図中のB方向に移動可能な可動ステージ51bと、可動ステージ51bに対して図中のA方向に移動可能な可動ステージ51cとで構成され、可動ステージ51cの上面に生細胞53を入れた容器54を保持している。また、ステージ51a〜51cには、光を通し、且つ、対物レンズとの干渉を避けるための穴51a1,51b1,51c1が形成されている。
受光部52は、受光した光の強度を示すアナログ信号を出力するように構成され、可動ステージ51cの上面における観察光軸O上に配置され得る位置に固定されている。
このように構成された図9(a)の例では、必要に応じて、可動ステージ51b,51cの移動により、受光部52を観察光軸O上における生細胞53と略同じ高さ位置に配置することができ、生細胞53に照射される励起光の光路長と略同じ長さの励起光の光強度情報を測定できる。
FIG. 9 is an explanatory view showing the configuration of the main part of the microscope illumination intensity measuring device described in
In the example of FIG. 9A, the
The
The
In the example of FIG. 9A configured as described above, the
図9(b)の例では、レボルバ61の取付部に対物レンズ55と同様に着脱可能な検出器62を有している。
検出器62は、落射照明光学系の光路を通る励起光を通すための穴62aの先端に受光部62bを備えている。
このように構成された図9(b)の例では、必要に応じて、レボルバ61の回転操作等により、受光部62bを観察光軸O上における生細胞53に近接した位置に配置することができ、生細胞53に照射される励起光の光路長に極力近い長さの励起光の光強度情報を測定できる。
In the example of FIG. 9B, a
The
In the example of FIG. 9B configured as described above, the
図9(c)の例では、図示しない透過照明光学系の光路を通る励起光を生細胞53に照射させるコンデンサーレンズ71aを備えたコンデンサー部71のターレット71bの一つの保持部に受光部72を備えている。
このように構成された図9(c)の例では、必要に応じて、コンデンサー部71のターレット71bの回転により、受光部72を観察光軸O上に配置することができ、受光部72が配置された位置での励起光の光強度情報を測定できる。
In the example of FIG. 9C, the
In the example of FIG. 9C configured as described above, the
しかし、特許文献1に記載の技術では、観察対象を観察中の観察面での2次元照明光強度分布(照明ムラ)及びその変動をリアルタイムで測定することができない。
即ち、図9に記載の技術を用いて観察対象を観察中の照明光強度を測定する場合、その都度、ステージ51、レボルバ61、コンデンサー部71のターレット71bを操作して、観察対象(図9では容器54に入った生細胞53)、対物レンズ55、コンデンサーレンズ71aを観察光軸Oから外してから、受光部52,62b,72が観察光軸O上に位置するように操作する必要がある。このため、受光部52,62b,72が受光する時点の照明光は、観察対象を観察中の照明光に対して所定時間遅れたものとなり、受光部52,62b,72により測定された照明光の光強度は、観察対象を観察中の照明光の強度をリアルタイムで測定したものとはならない。
However, with the technique described in
That is, when measuring the illumination light intensity while observing the observation target using the technique shown in FIG. 9, the
また、図9に記載の技術を用いて観察対象を観察中の照明光強度を測定する場合、観察対象を観察中に観察対象に照明光源からの照明光が照射される状態と照射されない状態とが頻繁に入れ替わることになるため、タイプラプス観察等、観察対象に照明光を継続的に照射して観察対象の状態変化を観察するような場合において、観察対象を観察中に観察対象に照射する照明光量を一定に保つことができず、また、ステージ51、レボルバ61、コンデンサー部71のターレット71b等の操作時の振動により観察対象の観察状態に影響を受け易い。
In addition, when measuring the illumination light intensity while observing the observation target using the technique described in FIG. 9, the observation target is irradiated with the illumination light from the illumination light source while the observation target is being observed. Therefore, when observing the state change of the observation target by irradiating the observation target with illumination light continuously, such as type-lapse observation, the observation target is irradiated during observation. The amount of illumination light cannot be kept constant, and is easily affected by the observation state of the observation target due to vibration during operation of the
しかも、図9(a)の例では、観察光軸O上に配置された受光部52を通じて励起光の光強度情報を測定後、ステージ51を操作して、標本(図9では容器54に入った生細胞53)を観察光軸Oに対して垂直に交わる2次元座標上の元の位置に正確に位置調整して戻すことが難しい。
In addition, in the example of FIG. 9A, after measuring the light intensity information of the excitation light through the
また、図9(b)の例では、生細胞53に照射される励起光の光路長に極力近い長さの励起光の光強度情報を測定するためには、受光部62bを容器54に極力近づける必要がある。また、レボルバ61の取付部に取り付けられる対物レンズ55の鏡筒の長さは、倍率に応じて異なるので、倍率によってはレボルバ61を回転させたときに鏡筒の先端が容器54に衝突する虞がある。このため、観察光軸O上に配置された受光部62bを通じて励起光の光強度情報を測定する都度、レボルバ61を回転操作することに加えて、容器54が載置されているステージ51とレボルバ61との相対的な位置を変動させて、容器54又はステージ51と、検出器62又は対物レンズ55との衝突を回避する操作を行う必要が生じる。しかしそれでは、レボルバ61の操作の都度、対物レンズ55の生細胞53への焦点がずれてしまう。その結果、図9(b)の例では、観察光軸O上に配置された受光部61bを通じて励起光の光強度情報を測定後、レボルバ61を回転操作等して、対物レンズ55を観察光軸Oに対して垂直な2次元座標上の元の位置に戻しても、焦点合わせが煩雑化し易い。
Further, in the example of FIG. 9B, in order to measure the light intensity information of the excitation light having a length as close as possible to the optical path length of the excitation light irradiated to the
また、図9(c)の例では、ターレット71bを操作して受光部72を観察光軸O上に配置しても、観察光軸O上での受光部72と生細胞53との距離が離れており、生細胞53に照射される励起光の光路長と受光部72に照射される励起光の光路長が異なる。このため、受光部72により測定された励起光の光強度情報は、生細胞53が配置された位置での光強度情報とは大きく異なったものとなってしまう。
In the example of FIG. 9C, even if the
このため、図9に示したような特許文献1に記載の技術では、所定の時間ごとに受光部で励起光強度を測定し、励起光強度の時間変化を用いて蛍光強度を補正しても、観察対象から発する蛍光強度の時間変化を正確に測定できない。
現在、標本等の観察対象から発する蛍光は微弱な光は、例えば、病変部の有無、状態等についての診断に用いられている。このため、観測した照明光強度を用いて得た蛍光等の微弱な光の強度の補正値の精度が劣ると、病変等の正確な診断に悪影響を及ぼしかねない。
For this reason, in the technique described in
At present, weak light emitted from an observation target such as a specimen is used for diagnosis of the presence or absence of a lesion, a state, and the like. For this reason, if the accuracy of the correction value of the weak light intensity such as fluorescence obtained using the observed illumination light intensity is inferior, it may adversely affect the accurate diagnosis of a lesion or the like.
また、照明光原の光強度及び分布は、時間の経過とともに変動するが、上述のように、特許文献1に記載の技術では、観察と同時間における2次元照明強度分布(照明ムラ)が測定できないため、光強度分布調整手段を用いても、常時、リアルタイムで任意の光強度分布で照明することができなかった。
In addition, although the light intensity and distribution of the illumination light source vary with time, as described above, the technique described in
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、標本等の観察対象を観察中に観察面上での2次元照明光強度分布を、観察環境を変動させることなく、リアルタイムに測定し、更には、常時、リアルタイムで任意の光強度分布で照明することを可能にする照明光強度分布測定機能付き観察装置、観察装置の照明光強度分布測定方法及び観察装置の照明光照明方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and the two-dimensional illumination light intensity distribution on the observation surface while observing an observation target such as a specimen, without changing the observation environment, An observation device with an illumination light intensity distribution measurement function that can measure in real time and can always illuminate with an arbitrary light intensity distribution in real time, an illumination light intensity distribution measuring method of the observation device, and illumination light of the observation device It aims to provide a lighting method.
上記目的を達成するため、本発明による照明光強度分布測定機能付き観察装置は、照明光源と、前記照明光源から出射される照明光の初期状態の時点の強度分布測定時にのみ観察面上に配置するための第1のアレイ状検出器と、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置、から分岐した光路上に配置された第2のアレイ状検出器と、を有する観察装置であって、前記第1のアレイ状検出器によって測定された、前記初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布と、前記第2のアレイ状検出器によって測定された、該初期状態の時点から現時点までにおける該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布を用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出する演算処理装置を有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, an observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function according to the present invention is disposed on an observation surface only when measuring an illumination light source and an intensity distribution at the time of an initial state of illumination light emitted from the illumination light source. And a predetermined position between the illumination light source and the lens on the illumination light source side disposed at a position closest to the observation surface in the illumination light path of the illumination light source. A second array of detectors arranged on the branched optical path, the observation device having the initial state measured on the observation surface measured by the first array detector Using the illumination light intensity distribution and the illumination light intensity distribution at the placement position of the second array detector from the time of the initial state to the present time measured by the second array detector. At the time of It is characterized by an arithmetic processing unit for calculating an illumination light intensity distribution on the observation surface.
また、本発明の照明光強度分布測定機能付き観察装置においては、前記演算処理装置は、前記第2のアレイ状検出器によって測定された、前記初期状態の時点から現時点までの該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布を用いて、該初期状態の時点から現時点までの該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布の時間変化を検出する強度分布時間変化検出ステップと、前記第1のアレイ状検出器によって測定された、前記初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布と、前記強度分布時間変化検出ステップにおいて検出した、該初期状態の時点から現時点までの該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布の時間変化とを用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出する第1の強度分布算出ステップと、を行うのが好ましい。 In the observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function according to the present invention, the arithmetic processing unit is configured to measure the second array from the time of the initial state to the present time measured by the second array detector. An intensity distribution for detecting a temporal change in the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector from the time of the initial state to the present time using the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the shape detector A time change detection step, an illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state measured by the first array detector, and the initial value detected in the intensity distribution time change detection step. The illumination light intensity distribution on the observation surface at an arbitrary time point is calculated using the temporal change of the illumination light intensity distribution at the position of the second array detector from the time point of the state to the present time point. 1's A degree distribution calculating step is preferably performed.
また、本発明の照明光強度分布測定機能付き観察装置においては、前記演算処理装置は、前記第1のアレイ状検出器によって測定された、前記初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布と、前記第2のアレイ状検出器によって測定された、該初期状態の時点の該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布とを用いて、該初期状態の時点における該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布に対する該観察面上での照明光強度分布の比率を算出する強度分布比算出ステップと、前記第2のアレイ状検出器によって測定された、現時点の該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布と、前記強度分布比算出ステップにおいて算出した、前記初期状態の時点における該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布に対する前記観察面上での照明光強度分布の比率とを用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出する第2の強度分布算出ステップと、を行うのが好ましい。 Moreover, in the observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function according to the present invention, the arithmetic processing unit is the illumination light on the observation surface at the time of the initial state, measured by the first array detector. Using the intensity distribution and the illumination light intensity distribution at the position of the second array detector at the time of the initial state measured by the second array detector, the time of the initial state An intensity distribution ratio calculating step of calculating a ratio of the illumination light intensity distribution on the observation surface to the illumination light intensity distribution at the position where the second array detector is disposed, and the second array detector The measured illumination light intensity distribution at the current arrangement position of the second array detector and the second array detector at the time of the initial state calculated in the intensity distribution ratio calculation step. At the location Performing a second intensity distribution calculating step of calculating the illumination light intensity distribution on the observation surface at an arbitrary time point using the ratio of the illumination light intensity distribution on the observation surface to the bright light intensity distribution. Is preferred.
また、本発明の照明光強度分布測定機能付き観察装置においては、更に、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置に視野絞りを有し、前記第2のアレイ状検出器が、前記照明光源の照明光路における、前記視野絞りと前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズとの間の所定位置、から分岐した光路上に配置されているのが好ましい。 In the observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function of the present invention, further, from the illumination light source to the lens on the illumination light source side disposed at the position closest to the observation surface in the illumination light path of the illumination light source A field stop at a predetermined position between the illumination light source side and the second array detector is disposed at a position closest to the field stop and the observation plane in the illumination light path of the illumination light source It is preferable that the lens is disposed on an optical path branched from a predetermined position between the lens and the lens.
また、本発明の照明光強度分布測定機能付き観察装置においては、前記第2のアレイ状検出器が、前記観察面と共役な位置に配置されているのが好ましい。 In the observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function of the present invention, it is preferable that the second array detector is disposed at a position conjugate with the observation surface.
また、本発明の照明光強度分布測定機能付き観察装置においては、更に、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記第1のアレイ状検出器が配置される光路と前記第2のアレイ状検出器が配置されている光路との分岐位置までの間に配置された空間光変調手段を有し、前記空間光変調手段は、前記演算処理装置により算出される任意の時点における前記観察面上での照明光強度分布が所望の分布状態となるように調整可能に構成されているのが好ましい。 In the observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function according to the present invention, an optical path in which the first array detector is disposed from the illumination light source and the second array in the illumination light path of the illumination light source are further provided. A spatial light modulator arranged between the optical path where the state detector is arranged and a branch position, and the spatial light modulator is the observation surface at an arbitrary time point calculated by the arithmetic processing unit. It is preferable that the illumination light intensity distribution above can be adjusted so as to be in a desired distribution state.
また、本発明の照明光強度分布測定機能付き観察装置においては、更に、撮像素子と、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置に設けられ、該照明光源から出射された照明光を該観察面に導くとともに、該観察面からの所定波長の光を前記撮像素子に導くダイクロイックミラーと、を有し、前記第2のアレイ状検出器が、前記照明光源の照明光路における、前記ダイクロイックミラーと前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズとの間の所定位置、から分岐した光路上に配置されているのが好ましい。 Moreover, in the observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function of the present invention, the illumination light source further disposed at the position closest to the observation surface from the illumination light source in the illumination light path of the imaging element and the illumination light source A dichroic mirror provided at a predetermined position between the lens on the side and guiding the illumination light emitted from the illumination light source to the observation surface, and guiding light of a predetermined wavelength from the observation surface to the imaging device, A predetermined position between the illumination light source side lens disposed at a position closest to the observation surface in the illumination light path of the illumination light source; It is preferable to arrange on the optical path branched from
また、本発明の照明光強度分布測定機能付き観察装置においては、前記第1及び第2のアレイ状検出器が、2次元分光光度計からなるのが好ましい。 In the observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function according to the present invention, it is preferable that the first and second array detectors are two-dimensional spectrophotometers.
また、本発明による観察装置の照明光強度分布測定方法は、照明光源を有する観察装置における観察対象を観察中の観察面上での照明光強度分布を測定する方法であって、前記観察面上に第1のアレイ状検出器を配置し、該第1のアレイ状検出器により初期状態の時点の該観察面上での照明光強度分布を測定し、測定後に該第1のアレイ状検出器を該観察面から外れた位置に退避させる第1のステップと、前記第1のアレイ状検出器による初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布の測定前に、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から該観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置、から分岐した光路上に第2のアレイ状検出器を配置しておくとともに、該第2のアレイ状検出器により該初期状態の時点から現時点までにおける該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布を測定する第2のステップと、前記第1のステップにおいて測定した、前記初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布と、前記第2のステップにおいて測定した、該初期状態の時点から現時点までにおける前記第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布の時間変化とを用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出する第3のステップと、を有することを特徴としている。 An illumination light intensity distribution measuring method for an observation apparatus according to the present invention is a method for measuring an illumination light intensity distribution on an observation surface during observation of an observation target in an observation apparatus having an illumination light source, The first array detector is disposed on the observation surface, the illumination light intensity distribution on the observation surface at the initial state is measured by the first array detector, and the first array detector is measured after the measurement. Before the measurement of the illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state by the first array detector. A second array detector is disposed on the optical path branched from a predetermined position between the illumination light source and the lens on the illumination light source side disposed at a position closest to the observation surface in the illumination optical path. And the second array detector A second step of measuring an illumination light intensity distribution at an arrangement position of the second array detector from the time of the initial state to the present time; and a time of the initial state measured in the first step. The illumination light intensity distribution on the observation surface and the time change of the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array-shaped detector from the time of the initial state to the present time measured in the second step. And a third step of calculating an illumination light intensity distribution on the observation surface at an arbitrary time point.
また、本発明の観察装置の照明光強度分布測定方法においては、前記第2のステップでは、更に、前記第2のアレイ状検出器により測定した、前記初期状態の時点から現時点までの該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布を用いて、該初期状態の時点から現時点までの該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布の時間変化を検出し、前記第3のステップでは、前記第1のステップにおいて測定した、前記初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布と、前記第2のステップにおいて検出した、該初期状態の時点から現時点までの該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布の時間変化とを用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出するのが好ましい。 Moreover, in the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus of the present invention, in the second step, the second step from the time of the initial state to the present time measured by the second array detector is further performed. The time variation of the illumination light intensity distribution at the position of the second array detector from the initial state to the present time is detected using the illumination light intensity distribution at the position of the array detector. In the third step, the illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state measured in the first step and the time of the initial state detected in the second step It is preferable to calculate the illumination light intensity distribution on the observation surface at an arbitrary time point using the temporal change of the illumination light intensity distribution at the position where the second array detector is disposed up to the present time.
また、本発明の観察装置の照明光強度分布測定方法においては、前記第2のステップでは、更に、前記第2のアレイ状検出器により測定した、前記初期状態の時点の該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布と、前記第1のステップにおいて測定した、該初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布とを用いて、該初期状態の時点における該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布に対する該観察面上での照明光強度分布の比率を算出し、前記第3のステップでは、前記第2のステップにおいて測定した、現時点の前記第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布と、該第2のステップにおいて算出した、前記初期状態の時点における該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布に対する前記観察面上での照明光強度分布の比率とを用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出するのが好ましい。 In the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus of the present invention, in the second step, the second array shape at the time of the initial state, which is further measured by the second array detector. Using the illumination light intensity distribution at the detector arrangement position and the illumination light intensity distribution on the observation surface at the initial state measured in the first step, the initial state time The ratio of the illumination light intensity distribution on the observation surface to the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector is calculated, and in the third step, the current time measured in the second step is calculated. Illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector, and illumination light at the arrangement position of the second array detector at the time of the initial state calculated in the second step Against intensity distribution Using the ratio of the illumination light intensity distribution on the serial observation plane, it is preferable to calculate the illumination light intensity distribution on the observation surface at any time.
また、本発明の観察装置の照明光強度分布測定方法においては、前記観察装置は、更に、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置に視野絞りを有し、前記第2のステップにおける前記第2のアレイ状検出器の配置位置が、前記照明光源の照明光路における、前記視野絞りと前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズとの間の所定位置、から分岐した光路上であるのが好ましい。 In the illumination light intensity distribution measuring method of the observation device according to the present invention, the observation device is further arranged in the illumination light path of the illumination light source at a position closest to the observation surface from the illumination light source. A field stop at a predetermined position between the lens on the light source side, and the position of the second array detector in the second step is the field stop and the observation in the illumination optical path of the illumination light source It is preferable that the light path be branched from a predetermined position between the illumination light source side lens disposed at a position closest to the surface.
また、本発明の観察装置の照明光強度分布測定方法においては、前記第2ステップにおける前記第2のアレイ状検出器の配置位置が、前記観察面と共役な位置であるのが好ましい。 Moreover, in the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus of the present invention, it is preferable that the arrangement position of the second array detector in the second step is a position conjugate with the observation surface.
また、本発明の観察装置の照明光強度分布測定方法においては、前記観察装置は、更に、撮像素子と、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置に設けられ、該照明光源から出射された照明光を該観察面に導くとともに、該観察面からの所定波長の光を前記撮像素子に導くダイクロイックミラーと、を有し、前記第2のステップにおける前記第2のアレイ状検出器の配置位置が、前記照明光源の照明光路における、前記ダイクロイックミラーと前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズとの間の所定位置、から分岐した光路上であるのが好ましい。 Further, in the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus of the present invention, the observation apparatus is further disposed at a position closest to the observation surface from the illumination light source in the illumination light path of the imaging element and the illumination light source. The illumination light source is provided at a predetermined position between the illumination light source side lens and guides illumination light emitted from the illumination light source to the observation surface and guides light of a predetermined wavelength from the observation surface to the imaging element. A dichroic mirror, and an arrangement position of the second array detector in the second step is arranged at a position closest to the dichroic mirror and the observation surface in an illumination optical path of the illumination light source. It is preferable that the optical path is branched from a predetermined position between the illumination light source side lens.
また、本発明の観察装置の照明光強度分布測定方法においては、前記第1及び第2のアレイ状検出器が、2次元分光光度計であるのが好ましい。 Moreover, in the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus of the present invention, it is preferable that the first and second array detectors are two-dimensional spectrophotometers.
また、本発明の観察装置の照明光強度分布測定方法においては、前記第1及び第2のアレイ状検出器を一つのアレイ状検出器で共用するのが好ましい。 Moreover, in the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus of the present invention, it is preferable that the first and second array detectors are shared by one array detector.
また、本発明による観察装置の照明光強度分布測定方法を用いた、観察装置の照明光照明方法は、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記第1のアレイ状検出器が配置される光路と前記第2のアレイ状検出器が配置されている光路との分岐位置までの間の所定位置に、空間光変調手段を配置しておき、該空間光変調手段を用いて、前記第3のステップにおいて算出した任意の時点における前記観察面上での照明光強度分布が所望の分布状態となるように調整するステップを更に有することを特徴としている。 Moreover, the illumination light illumination method of the observation apparatus using the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus according to the present invention is such that the first array detector is arranged from the illumination light source in the illumination light path of the illumination light source. A spatial light modulation means is disposed at a predetermined position between the optical path of the second array detector and the optical path where the second array detector is arranged, and the spatial light modulation means is used to The method further includes a step of adjusting the illumination light intensity distribution on the observation surface at an arbitrary time calculated in step 3 so as to be in a desired distribution state.
また、本発明の観察装置の照明光照明方法においては、前記第1のアレイ状検出器による初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布の測定前に、前記空間光変調手段の変調状態をその照射面内で均一な変調状態となるように設定するのが好ましい。 In the illumination light illumination method for an observation apparatus according to the present invention, before the measurement of the illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state by the first array detector, the spatial light modulation means It is preferable to set the modulation state so that the modulation state is uniform within the irradiation surface.
本発明によれば、標本等の観察対象を観察中に観察面上での2次元照明光強度分布を、観察環境を変動させることなく、リアルタイムに測定し、更には、常時、リアルタイムで任意の光強度分布で照明することを可能にする照明光強度分布測定機能付き観察装置、観察装置の照明光強度分布測定方法及び観察装置の照明光照明方法が得られる。 According to the present invention, a two-dimensional illumination light intensity distribution on an observation surface during observation of an observation target such as a specimen is measured in real time without changing the observation environment. An observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function that enables illumination with a light intensity distribution, an illumination light intensity distribution measurement method for the observation apparatus, and an illumination light illumination method for the observation apparatus are obtained.
実施形態の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本発明の照明光強度分布測定機能付き観察装置は、照明光源と、前記照明光源から出射される照明光の初期状態の時点の強度分布測定時にのみ観察面上に配置するための第1のアレイ状検出器と、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置、から分岐した光路上に配置された第2のアレイ状検出器と、を有する観察装置であって、前記第1のアレイ状検出器によって測定された、前記初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布と、前記第2のアレイ状検出器によって測定された、該初期状態の時点から現時点までにおける該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布を用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出する演算処理装置を有する。
Prior to the description of the embodiment, the function and effect of the present invention will be described.
An observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function according to the present invention is a first array for disposing on an observation surface only when measuring an illumination light source and an intensity distribution at the time of an initial state of illumination light emitted from the illumination light source. And an optical path branched from a predetermined position between the state detector and the illumination light path of the illumination light source between the illumination light source and the lens on the illumination light source side disposed at a position closest to the observation surface. A second array detector, and an illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state measured by the first array detector, Using the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array-shaped detector from the time of the initial state to the present time, measured by the second array-shaped detector, on the observation surface at any time Illumination light intensity for An arithmetic processing unit for calculating a.
第1のアレイ状検出器を、前記照明光源から出射される照明光の初期状態の時点の強度分布測定時にのみ観察面上に配置し、第2のアレイ状検出器を、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置、から分岐した光路上に配置すれば、標本等の観察対象を観察中の照明光源からの2次元照明光強度分布を、観察環境を変動させることなく、リアルタイムで測定することができる。
また、前記第1のアレイ状検出器によって測定された、前記初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布と、前記第2のアレイ状検出器によって測定された、該初期状態の時点から現時点までにおける該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布を用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出する演算処理装置を備えれば、観察面上に配置されない第2のアレイ状検出器の配置位置でのリアルタイムの2次元照明光強度分布から観察面上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布を測定することができる。
その結果、観測中の観察対象から発する微弱な光の強度が変化する原因に関し、観察対象の状態変化に起因するものと、観察対象を照明する照明光源を含む光学系の変動に起因するものとを区別して、観察位置での観察対象の蛍光強度を非常に正確に測定することが可能となり、病変等を正確に診断することができるようになる。
The first array detector is arranged on the observation surface only when measuring the intensity distribution at the time of the initial state of the illumination light emitted from the illumination light source, and the second array detector is illuminated by the illumination light source. An observation target such as a sample is being observed if it is placed on the optical path branched from a predetermined position in the optical path between the illumination light source and the lens on the illumination light source side, which is located closest to the observation surface. The two-dimensional illumination light intensity distribution from the illumination light source can be measured in real time without changing the observation environment.
Further, the illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state measured by the first array detector, and the initial state measured by the second array detector. Provided with an arithmetic processing unit that calculates the illumination light intensity distribution on the observation surface at an arbitrary time point using the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector from the time point to the present time point The real-time two-dimensional illumination light intensity distribution on the observation surface can be measured from the real-time two-dimensional illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector not arranged on the observation surface.
As a result, regarding the cause of the change in the intensity of the weak light emitted from the observation target being observed, it is caused by a change in the state of the observation target, and by the fluctuation of the optical system including the illumination light source that illuminates the observation target. Thus, the fluorescence intensity of the observation target at the observation position can be measured very accurately, and a lesion or the like can be accurately diagnosed.
この場合、前記演算処理装置は、前記第2のアレイ状検出器によって測定された、前記初期状態の時点から現時点までの該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布を用いて、該初期状態の時点から現時点までの該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布の時間変化を検出する強度分布時間変化検出ステップと、前記第1のアレイ状検出器によって測定された、前記初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布と、前記強度分布時間変化検出ステップにおいて検出した、該初期状態の時点から現時点までの該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布の時間変化とを用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出する第1の強度分布算出ステップと、を行うのが好ましい。
このようにすれば、観察面上に配置されない第2のアレイ状検出器の配置位置でのリアルタイムの2次元照明光強度分布から観察面上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布の測定を実現できる。
In this case, the arithmetic processing unit uses the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector from the time of the initial state to the present time measured by the second array detector. An intensity distribution time change detecting step for detecting a time change of the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector from the time of the initial state to the present time; and the first array detector. The intensity distribution of the illumination light on the observation surface at the time of the initial state and the second array detection from the time of the initial state to the present time detected in the intensity distribution time change detection step It is preferable to perform a first intensity distribution calculation step of calculating the illumination light intensity distribution on the observation surface at an arbitrary time point using the temporal change of the illumination light intensity distribution at the placement position of the vessel.
In this way, real-time two-dimensional illumination light intensity distribution on the observation surface can be measured from the real-time two-dimensional illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector that is not arranged on the observation surface. it can.
または、前記演算処理装置は、前記第1のアレイ状検出器によって測定された、前記初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布と、前記第2のアレイ状検出器によって測定された、該初期状態の時点の該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布とを用いて、該初期状態の時点における該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布に対する該観察面上での照明光強度分布の比率を算出する強度分布比算出ステップと、前記第2のアレイ状検出器によって測定された、現時点の該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布と、前記強度分布比算出ステップにおいて算出した、前記初期状態の時点における該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布に対する前記観察面上での照明光強度分布の比率とを用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出する第2の強度分布算出ステップと、を行うのが好ましい。
このようにしても、観察面上に配置されない第2のアレイ状検出器の配置位置でのリアルタイムの2次元照明光強度分布から観察面上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布の検出を実現できる。
Alternatively, the arithmetic processing unit measures the illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state measured by the first array detector and the second array detector. Further, using the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector at the time of the initial state, illumination at the arrangement position of the second array detector at the time of the initial state An intensity distribution ratio calculating step for calculating a ratio of the illumination light intensity distribution on the observation surface to the light intensity distribution; and the current second array detector measured by the second array detector. The illumination light intensity distribution at the arrangement position and the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector at the time of the initial state calculated in the intensity distribution ratio calculation step on the observation surface Illumination light intensity distribution By using the ratio, and the second intensity distribution calculating step of calculating an illumination light intensity distribution on the observation surface at any time, preferably performed.
Even in this way, real-time two-dimensional illumination light intensity distribution on the observation surface can be detected from the real-time two-dimensional illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector that is not arranged on the observation surface. it can.
なお、本願における観察対象には、プレパラート標本の他、マイクロプレートやシャーレ等の透明容器に培養された生細胞等が含まれる。 In addition, the observation object in this application includes the living cell etc. which were cultured in transparent containers, such as a microplate and a petri dish, besides a preparation specimen.
また、本発明の照明光強度分布測定機能付き観察装置においては、更に、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置に視野絞りを有し、前記第2のアレイ状検出器が、前記照明光源の照明光路における、前記視野絞りと前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズとの間の所定位置、から分岐した光路上に配置されているのが好ましい。
第2のアレイ状検出器をこのように配置すれば、観察面に向かう照明光と第2のアレイ状検出器に向かう照明光とにおいて、視野絞りを原因とした光量の差異を生じさせずに済み、観察面上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布をより高精度に測定することができる。
In the observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function of the present invention, further, from the illumination light source to the lens on the illumination light source side disposed at the position closest to the observation surface in the illumination light path of the illumination light source A field stop at a predetermined position between the illumination light source side and the second array detector is disposed at a position closest to the field stop and the observation plane in the illumination light path of the illumination light source It is preferable that the lens is disposed on an optical path branched from a predetermined position between the lens and the lens.
By arranging the second array-shaped detector in this way, the illumination light traveling toward the observation surface and the illumination light traveling toward the second array-shaped detector do not cause a difference in light quantity due to the field stop. In other words, the real-time two-dimensional illumination light intensity distribution on the observation surface can be measured with higher accuracy.
また、本発明の照明光強度分布測定機能付き観察装置においては、前記第2のアレイ状検出器が、前記観察面と共役な位置に配置されているのが好ましい。
第2のアレイ状検出器をこのように配置すれば、観察面上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布をより高精度に測定できる。
In the observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function of the present invention, it is preferable that the second array detector is disposed at a position conjugate with the observation surface.
By arranging the second array detector in this way, the real-time two-dimensional illumination light intensity distribution on the observation surface can be measured with higher accuracy.
また、本発明の照明光強度分布測定機能付き観察装置においては、更に、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記第1のアレイ状検出器が配置される光路と前記第2のアレイ状検出器が配置されている光路との分岐位置までの間に配置された空間光変調手段を有し、前記空間光変調手段は、前記演算処理装置により算出される任意の時点における前記観察面上での照明光強度分布が所望の分布状態となるように調整可能に構成されているのが好ましい。
このようにすれば、常時、リアルタイムで所望の光強度分布の光で照明することが実現できる。
In the observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function according to the present invention, an optical path in which the first array detector is disposed from the illumination light source and the second array in the illumination light path of the illumination light source are further provided. A spatial light modulator arranged between the optical path where the state detector is arranged and a branch position, and the spatial light modulator is the observation surface at an arbitrary time point calculated by the arithmetic processing unit. It is preferable that the illumination light intensity distribution above can be adjusted so as to be in a desired distribution state.
In this way, it is possible to always illuminate with light having a desired light intensity distribution in real time.
また、本発明の照明光強度分布測定機能付き観察装置においては、更に、撮像素子と、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置に設けられ、該照明光源から出射された照明光を該観察面に導くとともに、該観察面からの所定波長の光を前記撮像素子に導くダイクロイックミラーと、を有し、前記第2のアレイ状検出器が、前記照明光源の照明光路における、前記ダイクロイックミラーと前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズとの間の所定位置、から分岐した光路上に配置されているのが好ましい。
第2のアレイ状検出器をこのように配置すれば、ダイクロイックミラーに励起光フィルタを備えた場合、第1のアレイ状検出器と第2のアレイ状検出器に入射する波長が同一になるため、夫々の検出器の波長特性を考慮しなくて済み、観察面上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布をより高精度に測定できる。
Moreover, in the observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function of the present invention, the illumination light source further disposed at the position closest to the observation surface from the illumination light source in the illumination light path of the imaging element and the illumination light source A dichroic mirror provided at a predetermined position between the lens on the side and guiding the illumination light emitted from the illumination light source to the observation surface, and guiding light of a predetermined wavelength from the observation surface to the imaging device, A predetermined position between the illumination light source side lens disposed at a position closest to the observation surface in the illumination light path of the illumination light source; It is preferable to arrange on the optical path branched from
If the second array detector is arranged in this manner, when the excitation light filter is provided in the dichroic mirror, the wavelengths incident on the first array detector and the second array detector are the same. Therefore, it is not necessary to consider the wavelength characteristics of each detector, and the real-time two-dimensional illumination light intensity distribution on the observation surface can be measured with higher accuracy.
また、本発明の照明光強度分布測定機能付き観察装置においては、前記第1及び第2のアレイ状検出器が、2次元分光光度計からなるのが好ましい。
第1及び第2のアレイ状検出器を2次元分光光度計で構成すれば、波長ごとの強度分布を考慮して正確に測定できる。
In the observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function according to the present invention, it is preferable that the first and second array detectors are two-dimensional spectrophotometers.
If the first and second array detectors are configured with a two-dimensional spectrophotometer, it is possible to accurately measure the intensity distribution for each wavelength.
また、本発明の観察装置の照明光強度分布測定方法は、照明光源を有する観察装置における観察対象を観察中の観察面上での照明光強度分布を測定する方法であって、前記観察面上に第1のアレイ状検出器を配置し、該第1のアレイ状検出器により初期状態の時点の該観察面上での照明光強度分布を測定し、測定後に該第1のアレイ状検出器を該観察面から外れた位置に退避させる第1のステップと、前記第1のアレイ状検出器による初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布の測定前に、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から該観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置、から分岐した光路上に第2のアレイ状検出器を配置しておくとともに、該第2のアレイ状検出器により該初期状態の時点から現時点までにおける該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布を測定する第2のステップと、前記第1のステップにおいて測定した、前記初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布と、前記第2のステップにおいて測定した、該初期状態の時点から現時点までにおける前記第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布の時間変化とを用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出する第3のステップと、を有する。 Further, the illumination light intensity distribution measuring method of the observation device of the present invention is a method for measuring the illumination light intensity distribution on the observation surface during observation of the observation target in the observation device having the illumination light source, The first array detector is disposed on the observation surface, the illumination light intensity distribution on the observation surface at the initial state is measured by the first array detector, and the first array detector is measured after the measurement. Before the measurement of the illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state by the first array detector. A second array detector is disposed on the optical path branched from a predetermined position between the illumination light source and the lens on the illumination light source side disposed at a position closest to the observation surface in the illumination optical path. And the second array detector A second step of measuring an illumination light intensity distribution at an arrangement position of the second array-like detector from the time of the initial state to the present time, and the time of the initial state measured in the first step The illumination light intensity distribution on the observation surface, and the time change of the illumination light intensity distribution at the position where the second array-shaped detector is measured from the time of the initial state to the present time, measured in the second step. And a third step of calculating the illumination light intensity distribution on the observation surface at an arbitrary time.
第1のステップにおいて、観察面上に第1のアレイ状検出器を配置し、該第1のアレイ状検出器により初期状態の時点の該観察面上での照明光強度分布を測定し、測定後に該第1のアレイ状検出器を該観察面から外れた位置に退避させ、第2のステップにおいて、前記第1のアレイ状検出器による初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布の測定前に、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から該観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置、から分岐した光路上に第2のアレイ状検出器を配置しておくとともに、該第2のアレイ状検出器により該初期状態の時点から現時点までにおける該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布を測定すれば、標本等の観察対象を観察中の照明光源からの2次元照明光強度分布を、観察環境を変動させることなく、リアルタイムで測定することができる。
また、第3のステップにおいて、前記第1のステップにおいて測定した、前記初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布と、前記第2のステップにおいて測定した、該初期状態の時点から現時点までにおける前記第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布の時間変化とを用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出すれば、観察面上に配置されない第2のアレイ状検出器の配置位置でのリアルタイムの2次元照明光強度分布から観察面上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布を測定することができる。
その結果、観測中の観察対象から発する微弱な光の強度が変化する原因に関し、観察対象の状態変化に起因するものと、観察対象を照明する照明光源を含む光学系の変動に起因するものとを区別して、観察面上での観察対象の蛍光強度を非常に正確に測定することが可能となり、病変等を正確に診断することができるようになる。
In the first step, the first array detector is arranged on the observation surface, and the illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state is measured by the first array detector, and the measurement is performed. Later, the first array detector is retracted to a position off the observation surface, and in the second step, the intensity of illumination light on the observation surface at the time of the initial state by the first array detector Before the distribution is measured, the second light beam on the optical path branched from the predetermined position in the illumination light path of the illumination light source from the illumination light source to the lens on the illumination light source side disposed at the position closest to the observation surface. The two array detectors are arranged, and the illumination intensity distribution at the position where the second array detector is disposed from the time of the initial state to the present time is measured by the second array detector. If you are observing the observation object such as a sample The 2-dimensional illumination intensity distribution from the illumination light source, without changing the viewing environment can be measured in real time.
In the third step, the illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state measured in the first step and the time of the initial state measured in the second step If the illumination light intensity distribution on the observation surface at an arbitrary time point is calculated using the temporal change of the illumination light intensity distribution at the position where the second array detector is located up to the present time, The real-time two-dimensional illumination light intensity distribution on the observation surface can be measured from the real-time two-dimensional illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array-shaped detector that is not arranged on the observation surface.
As a result, regarding the cause of the change in the intensity of the weak light emitted from the observation target being observed, it is caused by a change in the state of the observation target, and by the fluctuation of the optical system including the illumination light source that illuminates the observation target And the fluorescence intensity of the observation target on the observation surface can be measured very accurately, and a lesion or the like can be accurately diagnosed.
この場合、前記第2のステップでは、更に、前記第2のアレイ状検出器により測定した、前記初期状態の時点から現時点までの該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布を用いて、該初期状態の時点から現時点までの該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布の時間変化を検出し、前記第3のステップでは、前記第1のステップにおいて測定した、前記初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布と、前記第2のステップにおいて検出した、該初期状態の時点から現時点までの該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布の時間変化とを用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出するのが好ましい。
このようにすれば、観察面上に配置されない第2のアレイ状検出器の配置位置でのリアルタイムの2次元照明光強度分布から観察面上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布の測定を実現できる。
In this case, in the second step, the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector from the initial state to the present time, which is measured by the second array detector. Is used to detect a temporal change in the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector from the time of the initial state to the present time. In the third step, in the first step, The measured illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state and the arrangement position of the second array-shaped detector detected from the time of the initial state to the present time detected in the second step. It is preferable to calculate the illumination light intensity distribution on the observation surface at an arbitrary time point using the time variation of the illumination light intensity distribution at.
In this way, real-time two-dimensional illumination light intensity distribution on the observation surface can be measured from the real-time two-dimensional illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector that is not arranged on the observation surface. it can.
または、前記第2のステップでは、更に、前記第2のアレイ状検出器により測定した、前記初期状態の時点の該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布と、前記第1のステップにおいて測定した、該初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布とを用いて、該初期状態の時点における該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布に対する該観察面上での照明光強度分布の比率を算出し、前記第3のステップでは、前記第2のステップにおいて測定した、現時点の前記第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布と、該第2のステップにおいて算出した、前記初期状態の時点における該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布に対する前記観察面上での照明光強度分布の比率とを用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出するのが好ましい。
このようにしても、観察面上に配置されない第2のアレイ状検出器の配置位置でのリアルタイムの2次元照明光強度分布から観察面上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布の測定を実現できる。
Alternatively, in the second step, the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector at the time of the initial state, measured by the second array detector, and the second array detector, Using the illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state, measured in
Even in this way, real-time two-dimensional illumination light intensity distribution on the observation surface can be measured from the real-time two-dimensional illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector not disposed on the observation surface. it can.
また、本発明の観察装置の照明光強度分布測定方法においては、前記観察装置は、更に、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置に視野絞りを有し、前記第2のステップにおける前記第2のアレイ状検出器の配置位置が、前記照明光源の照明光路における、前記視野絞りと前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズとの間の所定位置、から分岐した光路上であるのが好ましい。
第2のアレイ状検出器をこのように配置すれば、観察面に向かう照明光と第2のアレイ状検出器に向かう照明光とにおいて、視野絞りを原因とした光量の差異を生じさせずに済み、観察面上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布をより高精度に測定することができる。
In the illumination light intensity distribution measuring method of the observation device according to the present invention, the observation device is further arranged in the illumination light path of the illumination light source at a position closest to the observation surface from the illumination light source. A field stop at a predetermined position between the lens on the light source side, and the position of the second array detector in the second step is the field stop and the observation in the illumination optical path of the illumination light source It is preferable that the light path be branched from a predetermined position between the illumination light source side lens disposed at a position closest to the surface.
By arranging the second array-shaped detector in this way, the illumination light traveling toward the observation surface and the illumination light traveling toward the second array-shaped detector do not cause a difference in light quantity due to the field stop. In other words, the real-time two-dimensional illumination light intensity distribution on the observation surface can be measured with higher accuracy.
また、本発明の観察装置の照明光強度分布測定方法においては、前記第2ステップにおける前記第2のアレイ状検出器の配置位置が、前記観察面と共役な位置であるのが好ましい。
第2のアレイ状検出器をこのように配置すれば、観察面上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布をより高精度に測定できる。
Moreover, in the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus of the present invention, it is preferable that the arrangement position of the second array detector in the second step is a position conjugate with the observation surface.
By arranging the second array detector in this way, the real-time two-dimensional illumination light intensity distribution on the observation surface can be measured with higher accuracy.
また、本発明の観察装置の照明光強度分布測定方法においては、前記観察装置は、更に、撮像素子と、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置に設けられ、該照明光源から出射された照明光を該観察面に導くとともに、該観察面からの所定波長の光を前記撮像素子に導くダイクロイックミラーと、を有し、前記第2のステップにおける前記第2のアレイ状検出器の配置位置が、前記照明光源の照明光路における、前記ダイクロイックミラーと前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズとの間の所定位置、から分岐した光路上であるのが好ましい。
第2のアレイ状検出器をこのように配置すれば、ダイクロイックミラーに励起光フィルタを備えて構成した場合、第1のアレイ状検出器と第2のアレイ状検出器に入射する波長が同一になるため、夫々の検出器の波長特性を考慮しなくて済み、観察面上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布をより高精度に測定できる。
Further, in the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus of the present invention, the observation apparatus is further disposed at a position closest to the observation surface from the illumination light source in the illumination light path of the imaging element and the illumination light source. The illumination light source is provided at a predetermined position between the illumination light source side lens and guides illumination light emitted from the illumination light source to the observation surface and guides light of a predetermined wavelength from the observation surface to the imaging element. A dichroic mirror, and an arrangement position of the second array detector in the second step is arranged at a position closest to the dichroic mirror and the observation surface in an illumination optical path of the illumination light source. It is preferable that the optical path is branched from a predetermined position between the illumination light source side lens.
By arranging the second array detector in this way, when the dichroic mirror is provided with the excitation light filter, the wavelengths incident on the first array detector and the second array detector are the same. Therefore, it is not necessary to consider the wavelength characteristics of each detector, and the real-time two-dimensional illumination light intensity distribution on the observation surface can be measured with higher accuracy.
また、本発明の観察装置の照明光強度分布測定方法においては、前記第1及び第2のアレイ状検出器が、2次元分光光度計であるのが好ましい。
第1及び第2のアレイ状検出器として2次元分光光度計を用いれば、波長ごとの強度分布を考慮して正確に測定できる。
Moreover, in the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus of the present invention, it is preferable that the first and second array detectors are two-dimensional spectrophotometers.
If a two-dimensional spectrophotometer is used as the first and second array detectors, it can be accurately measured in consideration of the intensity distribution for each wavelength.
また、本発明の観察装置の照明光強度分布測定方法においては、前記第1及び第2のアレイ状検出器を一つのアレイ状検出器で共用するのが好ましい。
第1及び第2のアレイ状検出器を一つのアレイ状検出器で共用すれば、その分、コストを低減することができる。
なお、第1及び第1及び第2のアレイ状検出器を一つのアレイ状検出器で共用した場合、観察面上での照明光強度分布を測定した初期状態の時点と、第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布を測定した初期状態の時点とが、完全に一致せず、タイミングがずれることになる。しかしながら、共用のアレイ状検出器で観察面上での照明光強度分布を測定した直後に第2のアレイ状検出器の配置位置に共用のアレイ状検出器を配置して照明光強度分布を測定することで、略同時性が保たれるので、この程度の測定タイミングのずれによっては、測定値の精度に影響を及ぼす可能性は極めて少ない。
Moreover, in the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus of the present invention, it is preferable that the first and second array detectors are shared by one array detector.
If the first and second array detectors are shared by one array detector, the cost can be reduced accordingly.
When the first, first, and second array detectors are shared by one array detector, the initial state when the illumination light intensity distribution on the observation surface is measured and the second array detector The time point of the initial state when the illumination light intensity distribution at the position where the detector is arranged does not completely match, and the timing is shifted. However, immediately after measuring the illumination light intensity distribution on the observation surface with the shared array detector, measure the illumination light intensity distribution by placing the shared array detector at the position of the second array detector. As a result, almost the same simultaneity is maintained, so that there is very little possibility that the accuracy of the measurement value will be affected by such a shift in the measurement timing.
また、本発明による観察装置の照明光強度分布測定方法を用いた、観察装置の照明光照明方法は、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記第1のアレイ状検出器が配置される光路と前記第2のアレイ状検出器が配置されている光路との分岐位置までの間の所定位置に、空間光変調手段を配置しておき、該空間光変調手段を用いて、前記第3のステップにおいて算出した任意の時点における前記観察面上での照明光強度分布が所望の分布状態となるように調整するステップを更に有する。
このようにすれば、常時、リアルタイムで所望の光強度分布の光で照明することが実現できる。
Moreover, the illumination light illumination method of the observation apparatus using the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus according to the present invention is such that the first array detector is arranged from the illumination light source in the illumination light path of the illumination light source. A spatial light modulation means is disposed at a predetermined position between the optical path of the second array detector and the optical path where the second array detector is arranged, and the spatial light modulation means is used to The method further includes a step of adjusting the illumination light intensity distribution on the observation surface at an arbitrary time calculated in step 3 so as to be in a desired distribution state.
In this way, it is possible to always illuminate with light having a desired light intensity distribution in real time.
また、本発明の観察装置の照明光強度分布測定方法を用いた、観察装置の照明光照明方法においては、前記第1のアレイ状検出器による初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布の測定前に、前記空間光変調手段の変調状態をその照射面内で均一な変調状態となるように設定する。
空間光変調手段を備えた構成において、第1のアレイ状検出器を用いて初期状態の観察面上の照明光強度分布を測定する際に、例えば、一部で光量がゼロとなる等、空間光変調手段の変調状態が一様でないと、正確な初期状態の照明光強度分布を測定できない。その結果、空間光変調手段を任意のパターンに変調させたとしても観察面上を所望の変調パターンに基づいた照明光強度分布で高精度に照明することができない。
しかるに、本発明の観察装置の照明光照明方法のように、前記第1のアレイ状検出器による初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布の測定前に、前記空間光変調手段の変調状態をその照射面内で均一な変調状態となるように設定すれば、正確な初期状態の照明光強度分布を測定でき、観察面上を所望の変調パターンに基づいた照明光強度分布で高精度に照明することができる。
In the illumination light illumination method of the observation apparatus using the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus of the present invention, the illumination light on the observation surface at the time of the initial state by the first array detector. Prior to the measurement of the intensity distribution, the modulation state of the spatial light modulation means is set to be a uniform modulation state within the irradiation surface.
When the illumination light intensity distribution on the observation surface in the initial state is measured using the first array detector in the configuration including the spatial light modulation unit, for example, the light amount is partially reduced to zero. If the modulation state of the light modulation means is not uniform, the accurate illumination light intensity distribution in the initial state cannot be measured. As a result, even if the spatial light modulation means is modulated into an arbitrary pattern, the observation surface cannot be illuminated with high accuracy with the illumination light intensity distribution based on the desired modulation pattern.
However, as in the illumination light illumination method of the observation apparatus of the present invention, the spatial light modulation means before the measurement of the illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state by the first array detector. If the modulation state is set to be a uniform modulation state within the irradiation surface, the accurate illumination light intensity distribution in the initial state can be measured, and the illumination light intensity distribution based on the desired modulation pattern can be measured on the observation surface. It can be illuminated with high accuracy.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
第1実施形態
図1は本発明の第1実施形態にかかる照明光強度分布測定機能付き観察装置の概略構成を示す説明図である。図2は第1実施形態における観察装置を用いた照明光強度分布測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。図3は第1実施形態における観察装置を用いた照明光強度分布測定方法の処理手順の他の例を示すフローチャートである。図4は図1の変形例にかかる照明光強度分布測定機能付き観察装置の概略構成を示す説明図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First Embodiment FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an observation apparatus with an illumination light intensity distribution measuring function according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of an illumination light intensity distribution measuring method using the observation apparatus according to the first embodiment. FIG. 3 is a flowchart showing another example of the processing procedure of the illumination light intensity distribution measuring method using the observation apparatus in the first embodiment. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an observation apparatus with an illumination light intensity distribution measuring function according to a modification of FIG.
本実施形態の照明光強度分布測定機能付き観察装置は、照明光源10と、第1のアレイ状検出器11と、第2のアレイ状検出器12と、演算処理装置13を有している。なお、図1中、14は視野絞り、15は対物レンズ、16は標本面、17は撮像素子、18はダイクロイックミラー、19は結像レンズ、20は光路分岐部材である。
照明光源10は、標本面16に照射するための照明光を発する。なお、ここでは、説明の便宜上、照明光源10全体として励起光を発するものとする。
第1のアレイ状検出器11は、CCDやビームプロファイラやPDアレイ等で構成されており、照明光源10から出射される照明光の初期状態の時点の強度分布測定時にのみ標本面16上に配置されるように備えられている。
第2のアレイ状検出器12は、照明光源10の照明光路における、視野絞り14から標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源側のレンズ(対物レンズ15)までの間の所定位置に配置された光路分岐部材20によって、標本面16とは異なる方向に分岐した光路上であって、標本面16と共役な位置に配置されている。
光路分岐部材20は、ハーフミラーで構成されている。
演算処理装置13は、例えば、パーソナルコンピュータ等の中央演算処理部を用いて構成されており、第1のアレイ状検出器11によって測定された、初期状態の時点の標本面16上での照明光強度分布と、第2のアレイ状検出器12によって測定された、初期状態の時点から現時点までにおける第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布を用いて、任意の時点における標本面16上での照明光強度分布を算出する。
The observation apparatus with an illumination light intensity distribution measuring function of the present embodiment includes an
The
The
The
The optical
The
より詳しくは、演算装置13は、次の第1の例又は第2の例のように構成されている。
第1の例の演算処理装置13は、強度分布時間変化検出ステップと、第1の強度分布算出ステップとを行うように構成されている。
強度分布時間変化検出ステップでは、第1の例の演算処理装置13は、第2のアレイ状検出器12によって測定された、初期状態の時点から現時点までの第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布を用いて、初期状態の時点から現時点までの第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布の時間変化を検出する。
第1の強度分布算出ステップでは、第1の例の演算処理装置13は、第1のアレイ状検出器11によって測定された、初期状態の時点の標本面16上での照明光強度分布と、強度分布時間変化検出ステップにおいて検出した、初期状態の時点から現時点までの第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布の時間変化とを用いて、任意の時点における標本面16上での照明光強度分布を算出する。
More specifically, the
The
In the intensity distribution time change detection step, the
In the first intensity distribution calculating step, the
また、第2の例の演算処理装置13は、強度分布比算出ステップと、第2の強度分布算出ステップとを行うように構成されている。
強度分布比算出ステップでは、第2の例の演算処理装置13は、第1のアレイ状検出器11によって測定された、初期状態の時点の標本面16上での照明光強度分布と、第2のアレイ状検出器12によって測定された、初期状態の時点の第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布とを用いて、初期状態の時点における第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布に対する標本面16上での照明光強度分布の比率を算出する。
第2の強度分布算出ステップでは、第2の例の演算処理装置13は、第2のアレイ状検出器12によって測定された、現時点の第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布と、強度分布比算出ステップにおいて算出した、初期状態の時点における第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布に対する標本面16上での照明光強度分布の比率とを用いて、任意の時点における標本面16上での照明光強度分布を算出する。
The
In the intensity distribution ratio calculating step, the
In the second intensity distribution calculating step, the
第1のアレイ状検出器11は、初期状態の照明光強度分布を測定時のみ標本面16上に配置されるものであって、それ以外の観察時には、標本面16上から外れた位置に退避される。初期状態の時点の強度分布測定時における第1のアレイ状検出器11の標本面16上の配置及び標本観察中の標本面16から外れた位置への退避は、手動で行うようにすればよいが、可動ステージやロボットアーム等の搬送機構及びその搬送機構を制御する制御手段を介して、第1のアレイ状検出器11の標本面16上への配置及び標本面16から外れた位置への退避を自動的に行うように構成してもよい。
The first array-shaped
ダイクロイックミラー18は、照明光源10の照明光路における、視野絞り14から標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源10側のレンズ(対物レンズ15)までの間の所定位置に設けられ、照明光源10から出射された照明光を反射させて標本面16に導くとともに、標本面16からの所定波長の光を透過させて撮像素子17に導く。
The
このように構成された第1実施形態の観察装置を用いた照明光強度分布測定方法の処理手順を説明する。
まず、標本面16上に第1のアレイ状検出器11を配置し、第1のアレイ状検出器11により初期状態の時点の標本面16上での照明光強度分布を測定し、測定後に第1のアレイ状検出器11を標本面16から外れた位置に退避させる(ステップS1)。
また、第2のアレイ状検出器12により初期状態の時点から現時点までにおける第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布を測定する(ステップS2)。
また、ステップS1において測定した、初期状態の時点の標本面16上での照明光強度分布と、ステップS2において測定した、初期状態の時点から現時点までにおける第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布の時間変化とを用いて、任意の時点における標本面16上での照明光強度分布を算出する(ステップS3)。
The processing procedure of the illumination light intensity distribution measuring method using the observation apparatus of the first embodiment configured as described above will be described.
First, the
In addition, the illumination intensity distribution at the position where the
Further, the illumination light intensity distribution on the
ここで、ステップS2及びステップS3のより詳細な処理手順を、演算処理装置13が第1の例及び第2の例で構成されたものである場合ごとに説明する。
演算処理装置13が、第1の例で構成されたものである場合、図2に示すように、ステップS2では、更に、第2のアレイ状検出器12により測定した、初期状態の時点から現時点までの第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布を用いて、初期状態の時点から現時点までの第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布の時間変化を変化率として検出する。また、ステップS3では、ステップS1において測定した、初期状態の時点の標本面16上での照明光強度分布と、ステップS2において検出した、初期状態の時点から現時点までの第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布の変化率とを掛け合わせて、任意の時点における標本面16上での照明光強度分布を算出する。
Here, a more detailed processing procedure of step S2 and step S3 will be described for each case where the
When the
演算処理装置13が、第2の例で構成されたものである場合、図3に示すように、ステップS2では、更に、第2のアレイ状検出器12により測定した、初期状態の時点の第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布と、ステップS1において測定した、初期状態の時点の標本面16上での照明光強度分布とを用いて、初期状態の時点における第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布に対する標本面16上での照明光強度分布の比率を算出する。また、ステップS3では、ステップS2において測定した、現時点の第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布と、ステップS2において算出した、初期状態の時点における第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布に対する標本面16上での照明光強度分布の比率とを用いて、任意の時点における標本面16上での照明光強度分布を算出する。
When the
本実施形態の照明光強度分布測定機能付き観察装置によれば、第1のアレイ状検出器11を、照明光源10から出射される照明光の初期状態の時点の強度分布測定時にのみ標本面16上に配置し、第2のアレイ状検出器12を、照明光源10の照明光路における、照明光源10から標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源10側のレンズ(対物レンズ15)までの間の所定位置、から分岐した光路上に配置したので、標本観察中の照明光源10からの2次元照明光強度分布を、観察環境を変動させることなく、リアルタイムで測定することができる。
また、演算処理装置13が、第1のアレイ状検出器11によって測定された、初期状態の時点の標本面16上での照明光強度分布と、第2のアレイ状検出器12によって測定された、初期状態の時点から現時点までにおける第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布を用いて、任意の時点における標本面16上での照明光強度分布を算出するので、標本面16上に配置されない第2のアレイ状検出器12の配置位置でのリアルタイムの2次元照明光強度分布から標本面16上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布を測定することができる。
その結果、観測中の標本等の観察対象から発する微弱な光の強度が変化する原因に関し、標本の状態変化に起因するものと、観察対象を照明する照明光源を含む光学系の変動に起因するものとを区別して、観察位置での観察対象の蛍光強度を非常に正確に測定することが可能となり、病変等を正確に診断することができるようになる。
According to the observation apparatus with the illumination light intensity distribution measuring function of the present embodiment, the
In addition, the
As a result, regarding the cause of the change in the intensity of the weak light emitted from the observation target such as the sample under observation, this is caused by the change in the state of the sample and the fluctuation of the optical system including the illumination light source that illuminates the observation target. The fluorescence intensity of the observation object at the observation position can be measured with high accuracy by distinguishing the object from the object, and the lesion or the like can be accurately diagnosed.
この場合、演算処理装置13が、第2のアレイ状検出器12によって測定された、初期状態の時点から現時点までの第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布を用いて、初期状態の時点から現時点までの第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布の時間変化を検出する強度分布時間変化検出ステップと、第1のアレイ状検出器11によって測定された、初期状態の時点の標本面16上での照明光強度分布と、強度分布時間変化検出ステップにおいて検出した、初期状態の時点から現時点までの第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布の時間変化とを用いて、任意の時点における標本面16上での照明光強度分布を算出する第1の強度分布算出ステップと、を行うようにしたので、標本面16上に配置されない第2のアレイ状検出器12の配置位置でのリアルタイムの2次元照明光強度分布から標本面16上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布の測定を実現できる。
In this case, the
また、演算処理装置13は、第1のアレイ状検出器11によって測定された、初期状態の時点の標本面16上での照明光強度分布と、第2のアレイ状検出器12によって測定された、初期状態の時点の第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布とを用いて、初期状態の時点における第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布に対する標本面16上での照明光強度分布の比率を算出する強度分布比算出ステップと、第2のアレイ状検出器12によって測定された、現時点の第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布と、強度分布比算出ステップにおいて算出した、初期状態の時点における第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布に対する標本面16上での照明光強度分布の比率とを用いて、任意の時点における標本面16上での照明光強度分布を算出する第2の強度分布算出ステップと、を行うようにしても、標本面16上に配置されない第2のアレイ状検出器12の配置位置でのリアルタイムの2次元照明光強度分布から標本面16上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布の測定を実現できる。
The
また、本実施形態の照明光強度分布測定機能付き観察装置においては、更に、照明光源10の照明光路における、照明光源10から標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源10側のレンズ(対物レンズ15)までの間の所定位置に視野絞り14を有し、第2のアレイ状検出器12を、照明光源10の照明光路における、視野絞り14と標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源10側のレンズ(対物レンズ15)との間の所定位置、から分岐した光路上に配置したので、標本面16に向かう照明光と第2のアレイ状検出器12に向かう照明光とにおいて、視野絞り14を原因とした光量の差異を生じさせずに済み、標本面16上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布をより高精度に測定することができる。
Further, in the observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function of the present embodiment, the lens on the
また、本実施形態の照明光強度分布測定機能付き観察装置によれば、第2のアレイ状検出器12を、標本面16と共役な位置に配置したので、標本面16上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布をより高精度に測定できる。
Further, according to the observation apparatus with the illumination light intensity distribution measurement function of the present embodiment, since the
また、本実施形態の照明光強度分布測定機能付き観察装置によれば、更に、撮像素子17と、照明光源10の照明光路における、視野絞り14から標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源10側のレンズ(対物レンズ15)までの間の所定位置に設けられ、照明光源10から出射された照明光を標本面16に導くとともに、標本面16からの所定波長の光を撮像素子17に導くダイクロイックミラー18と、を有し、第2のアレイ状検出器12を、照明光源10の照明光路における、ダイクロイックミラー18と標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源10側のレンズ(対物レンズ15)との間の所定位置、から分岐した光路上に配置したので、ダイクロイックミラー18に励起光フィルタを備えて構成した場合、第1のアレイ状検出器11と第2のアレイ状検出器12に入射する波長が同一になるため、夫々の検出器の波長特性を考慮しなくて済み、標本面16上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布をより高精度に測定できる。
Further, according to the observation device with the illumination light intensity distribution measurement function of the present embodiment, the
なお、本実施形態の照明光強度分布測定機能付き観察装置においては、第1及び第2のアレイ状検出器11,12を、2次元分光光度計で構成してもよい。検出器11,12を2次元分光光度計で構成すれば、波長ごとの強度分布を考慮して正確に測定できる。
In the observation apparatus with the illumination light intensity distribution measuring function of the present embodiment, the first and
また、図1の照明光強度分布測定機能付き観察装置では、落射照明光学系を備えた構成としたが、本実施形態の照明光強度分布測定機能付き観察装置は、落射照明光学系を備えた構成に限られるものではない。例えば、図4に示すように、透過照明光学系を備えた構成であってもよい。その場合、標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源10側のレンズは対物レンズ15ではなく、コンデンサーレンズ21である。図4中、22はミラーである。
Moreover, although the observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function in FIG. 1 is configured to include an epi-illumination optical system, the observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function according to the present embodiment includes an epi-illumination optical system. It is not limited to the configuration. For example, as shown in FIG. 4, the structure provided with the transmission illumination optical system may be sufficient. In that case, the lens on the side of the
また、図1の照明光強度分布測定機能付き観察装置では、光路分岐部材20をハーフミラーで構成したが、ハーフミラーの代わりに跳ね上げ機構を備えたミラーで構成してもよい。
このようにすれば、ミラーを跳ね上げて光路から退避させることで、初期状態、および標本観察中に照明光源からの照明光の光量を減らすことなく標本面16上に照射させることができ、また、標本観察中に時分割でミラーの光路への挿入と光路からの退避を行うことで、ほぼ同時性を保持しながら、第2アレイ状検出器12で、照明光源からの照明光の光量を減らすことなく第2アレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布を略リアルタイムで測定することができる。
In the observation apparatus with the illumination light intensity distribution measurement function of FIG. 1, the optical
In this way, the
また、本実施形態の観察装置の照明光強度分布測定方法によれば、第1のステップ(ステップS1)において、標本面16上に第1のアレイ状検出器11を配置し、第1のアレイ状検出器11により初期状態の時点の標本面16上での照明光強度分布を測定し、測定後に第1のアレイ状検出器11を標本面16から外れた位置に退避させ、第2のステップ(ステップS2)において、第1のアレイ状検出器11による初期状態の時点の標本面16上での照明光強度分布の測定前に、照明光源10の照明光路における、照明光源10から標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源10側のレンズ(図1の例では対物レンズ15、図4の例ではコンデンサーレンズ21)までの間の所定位置、から分岐した光路上に第2のアレイ状検出器12を配置しておくとともに、第2のアレイ状検出器12により初期状態の時点から現時点までにおける第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布を測定するので、標本観察中の照明光源10からの2次元照明光強度分布を、観察環境を変動させることなく、リアルタイムで測定することができる。
また、第3のステップ(ステップS3)において、第1のステップにおいて測定した、初期状態の時点の標本面16上での照明光強度分布と、第2のステップにおいて測定した、初期状態の時点から現時点までにおける第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布の時間変化とを用いて、任意の時点における標本面16上での照明光強度分布を算出するので、標本面16上に配置されない第2のアレイ状検出器12の配置位置でのリアルタイムの2次元照明光強度分布から標本面16上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布を測定することができる。
その結果、観測中の標本等の観察対象から発する微弱な光の強度が変化する原因に関し、標本の状態変化に起因するものと、観察対象を照明する照明光源を含む光学系の変動に起因するものとを区別して、観察面上での観察対象の蛍光強度を非常に正確に測定することが可能となり、病変等を正確に診断することができるようになる。
Further, according to the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus of the present embodiment, in the first step (step S1), the first array-
In the third step (step S3), the illumination light intensity distribution on the
As a result, regarding the cause of the change in the intensity of the weak light emitted from the observation target such as the sample under observation, this is caused by the change in the state of the sample and the fluctuation of the optical system including the illumination light source that illuminates the observation target. The fluorescence intensity of the observation object on the observation surface can be measured with high accuracy by distinguishing from the object, and the lesion or the like can be accurately diagnosed.
この場合、演算処理装置13が、第1の例で構成されたものである場合、第2のステップでは、更に、第2のアレイ状検出器12により測定した、初期状態の時点から現時点までの第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布を用いて、初期状態の時点から現時点までの第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布の時間変化を検出し、第3のステップでは、第1のステップにおいて測定した、初期状態の時点の標本面16上での照明光強度分布と、第2のステップにおいて検出した、初期状態の時点から現時点までの第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布の時間変化とを用いて、任意の時点における標本面16上での照明光強度分布を算出することで、標本面16上に配置されない第2のアレイ状検出器12の配置位置でのリアルタイムの2次元照明光強度分布から標本面16上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布の測定を実現できる。
In this case, when the
また、演算処理装置13が、第2の例で構成されたものである場合、第2のステップでは、更に、第2のアレイ状検出器12により測定した、初期状態の時点の第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布と、第1のステップにおいて測定した、初期状態の時点の標本面16上での照明光強度分布とを用いて、初期状態の時点における第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布に対する標本面16上での照明光強度分布の比率を算出し、第3のステップでは、第2のステップにおいて測定した、現時点の第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布と、第2のステップにおいて算出した、初期状態の時点における第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布に対する標本面16上での照明光強度分布の比率とを用いて、任意の時点における標本面16上での照明光強度分布を算出することで、標本面16上に配置されない第2のアレイ状検出器12の配置位置でのリアルタイムの2次元照明光強度分布から標本面16上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布の測定を実現できる。
Further, when the
また、本実施形態の観察装置の照明光強度分布測定方法よれば、観察装置は、更に、照明光源10の照明光路における、照明光源10から標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源10側のレンズ(図1の例では対物レンズ15、図4の例ではコンデンサーレンズ21)までの間の所定位置に視野絞り14を有し、第2のステップにおける第2のアレイ状検出器12の配置位置を、照明光源10の照明光路における、視野絞り14と標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源10側のレンズ(図1の例では対物レンズ15、図4の例ではコンデンサーレンズ21)との間の所定位置、から分岐した光路上としたので、標本面16に向かう照明光と第2のアレイ状検出器12に向かう照明光とにおいて、視野絞り14を原因とした光量の差異を生じさせずに済み、標本面16上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布をより高精度に測定することができる。
Moreover, according to the illumination light intensity distribution measuring method of the observation device of the present embodiment, the observation device is further arranged in the illumination light path of the
また、本実施形態の観察装置の照明光強度分布測定方法によれば、第2ステップにおける第2のアレイ状検出器12の配置位置を、標本面16と共役な位置としたので、標本面16上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布をより高精度に測定できる。
Further, according to the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus of the present embodiment, since the arrangement position of the
また、本実施形態の観察装置の照明光強度分布測定方法によれば、観察装置は、更に、撮像素子17と、照明光源10の照明光路における、照明光源10から標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源10側のレンズ(図1の例の対物レンズ15)までの間の所定位置に設けられ、照明光源10から出射された照明光を標本面16に導くとともに、標本面16からの所定波長の光を撮像素子17に導くダイクロイックミラー18と、を有し、第2のステップにおける第2のアレイ状検出器12の配置位置を、照明光源10の照明光路における、ダイクロイックミラー18と標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源10側のレンズ(図1の例の対物レンズ15)との間の所定位置、から分岐した光路上としたので、ダイクロイックミラー18に励起光フィルタを備えて構成した場合、第1のアレイ状検出器11と第2のアレイ状検出器12に入射する波長が同一になるため、夫々の検出器の波長特性を考慮しなくて済み、標本面16上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布をより高精度に測定できる。
Moreover, according to the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus of the present embodiment, the observation apparatus further moves the
また、本実施形態の観察装置の照明光強度分布測定方法においては、第1及び第2のアレイ状検出器11,12が、2次元分光光度計であるのが好ましい。
第1及び第2のアレイ状検出器11,12として2次元分光光度計を用いれば、波長ごとの強度分布を考慮して正確に測定できる。
Moreover, in the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus of this embodiment, it is preferable that the first and
If a two-dimensional spectrophotometer is used as the first and
また、本実施形態の観察装置の照明光強度分布測定方法においては、第1及び第2のアレイ状検出器11,12を一つのアレイ状検出器で共用するのが好ましい。
第1及び第2のアレイ状検出器11,12を一つのアレイ状検出器で共用すれば、その分、コストを低減することができる。
なお、第1及び第1及び第2のアレイ状検出器11,12を一つのアレイ状検出器で共用した場合、標本面16上での照明光強度分布を測定した初期状態の時点と、第2のアレイ状検出器12の配置位置での照明光強度分布を測定した初期状態の時点とが、完全に一致せず、タイミングがずれることになる。しかしながら、共用のアレイ状検出器で標本面16上での照明光強度分布を測定した直後に第2のアレイ状検出器12の配置位置に共用のアレイ状検出器を配置して照明光強度分布を測定することで、略同時性が保たれるので、この程度の測定タイミングのずれによっては、測定値の精度に影響を及ぼす可能性は極めて少ない。
Moreover, in the illumination light intensity distribution measuring method of the observation apparatus of this embodiment, it is preferable that the first and
If the first and
When the first, first, and
なお、第1実施形態の照明光強度分布測定機能付き観察装置では、照明光源10の照明光路における、第2のアレイ状検出器12を、視野絞り14から標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源側のレンズ(対物レンズ15)までの間の所定位置に配置された光路分岐部材20によって、標本面16とは異なる方向に分岐した光路上に配置したが、照明光源10から標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源側のレンズ(対物レンズ15)までの間の所定位置に配置された光路分岐部材20によって、標本面16とは異なる方向に分岐した光路上であれば、どこに配置してもよく、例えば、照明光源10と視野絞り14との間の所定位置に配置された光路分岐部材20によって、標本面16とは異なる方向に分岐した光路上に、第2のアレイ状検出器12を配置してもよい。また、図1の例の照明光強度分布測定機能付き観察装置では、ダイクロイックミラー18を、視野絞り14から標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源10側のレンズ(対物レンズ15)までの間の所定位置に設けたが、照明光源10から標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源側のレンズ(対物レンズ15)までの間の所定位置であれば、どこに配置してもよい。
In the observation apparatus with the illumination light intensity distribution measurement function of the first embodiment, the second array-shaped
第2実施形態
図5は本発明の第2実施形態にかかる照明光強度分布測定機能付き観察装置の概略構成を示す説明図である。
本実施形態の照明光強度分布測定機能付き観察装置では、第2のアレイ状検出器12が、照明光源10の照明光路における、ダイクロイックミラー18と標本面16に最も近い位置に配置されている照明光源10側のレンズ(対物レンズ15)との間の所定位置に配置された光路分岐部材20によって、標本面16とは異なる方向に分岐した光路上に配置されている。
その他の構成は、第1実施形態の照明光強度分布測定機能付き観察装置と略同じである。
Second Embodiment FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an observation apparatus with an illumination light intensity distribution measuring function according to a second embodiment of the present invention.
In the observation apparatus with the illumination light intensity distribution measurement function of the present embodiment, the
Other configurations are substantially the same as those of the observation apparatus with the illumination light intensity distribution measurement function of the first embodiment.
本実施形態の照明光強度分布測定機能付き観察装置及び観察装置の照明光強度分布測定方法によれば、第2のアレイ状検出器12を、照明光源10の照明光路における、ダイクロイックミラー18と標本面に最も近い位置に配置されている照明光源10側のレンズ(対物レンズ15)との間の所定位置、から分岐した光路上に配置したので、ダイクロイックミラー18に励起光フィルタを備えて構成した場合、第1のアレイ状検出器11と第2のアレイ状検出器12に入射する波長が同一になるため、夫々の検出器の波長特性を考慮しなくて済み、標本面16上でのリアルタイムの2次元照明光強度分布をより高精度に測定できる。
その他の作用効果は、第1実施形態の照明光強度分布測定機能付き観察装置及び観察装置の照明光強度分布測定方法と略同じである。
According to the observation device with the illumination light intensity distribution measurement function and the illumination light intensity distribution measurement method of the observation device of the present embodiment, the
Other functions and effects are substantially the same as those of the observation apparatus with the illumination light intensity distribution measurement function and the illumination light intensity distribution measurement method of the observation apparatus according to the first embodiment.
第3実施形態
図6は本発明の第3実施形態にかかる照明光強度分布測定機能付き観察装置の概略構成を示す説明図である。図7は第3実施形態における観察装置の照明光照明方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
本実施形態の照明光強度分布測定機能付き観察装置は、図1に示した第1実施形態の照明光強度分布測定機能付き観察装置の構成に加えて、照明光源10の照明光路における、照明光源から第1のアレイ状検出器11が配置される光路と第2のアレイ状検出器12が配置されている光路との分岐位置までの間(図6の例では視野絞り14と光路分岐部材20との間)に配置された空間光変調手段23を有している。
空間光変調手段23は、演算処理装置13により算出される任意の時点における標本面16上での照明光強度分布が所望の分布状態となるように調整可能に構成されている。
より詳しくは、図7に示すように、演算処理装置13は、図2に示した強度分布時間変化検出ステップと、第1の強度分布算出ステップに加えて、空間光変調手段23の変調量算出ステップを行うように構成されている。
空間光変調手段23の変調量算出ステップでは、演算処理装置13は、強度分布算出ステップにおいて算出した、任意の時点における標本面16上での照明光強度分布を用いて、空間光変調手段23における所望の分布状態となるために必要な変調量を算出する。
なお、本願での所望の分布状態は、規定値としては、初期状態における標本面16上の照明光強度分布と同じ分布状態である。本実施形態の観察装置では、更に、変調モードを選択可能な変調モード選択手段24を有している。変調モード選択手段24は、演算処理装置13に接続するキーボードやタッチパネル等からなり、規定値以外の変調モードとして、例えば、観察用途に応じて、所定の光強度で、標本面16上に規定値以外の所望の分布状態で照明光を照射させる複数種類の変調モードを選択入力可能に構成されている。
その他の構成は、第1実施形態の照明光強度分布測定機能付き観察装置と略同じである。
Third Embodiment FIG. 6 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an observation apparatus with an illumination light intensity distribution measuring function according to a third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the illumination light illumination method of the observation apparatus according to the third embodiment.
The observation apparatus with the illumination light intensity distribution measurement function of the present embodiment is an illumination light source in the illumination optical path of the
The spatial
More specifically, as shown in FIG. 7, the
In the modulation amount calculation step of the spatial
The desired distribution state in the present application is the same distribution state as the illumination light intensity distribution on the
Other configurations are substantially the same as those of the observation apparatus with the illumination light intensity distribution measurement function of the first embodiment.
このように構成された第3実施形態の観察装置を用いた照明光強度分布測定方法を用いた、観察装置の照明光照明方法の処理手順を説明する。
第1のステップ(ステップS1)から第3のステップ(ステップS3)までは、図2に示した手順と略同じであるので説明は省略する。
ステップS3の後、演算処理装置13は、ステップS3において算出した、任意の時点における標本面16上での照明光強度分布を用いて、空間光変調手段23における所望の分布状態となるために必要な変調量を算出する(ステップS4)。
次いで、空間変調手段23が、算出された変調量に基づいて、照明光源10から出射された光を変調する(ステップS5)。
そして、標本を観察中に、これらステップS2〜ステップS5の処理を繰り替して行う。
本実施形態の観察装置及び観察装置の照明光照明方法よれば、演算処理装置13により算出される任意の時点における標本面16上での照明光強度分布が所望の分布状態となるように調整可能に構成された空間光変調手段23を備えたので、常時、任意の時間においてリアルタイムで所望の光強度分布で照明することが実現できる。また、変調モード選択手段24を備えたので、観察用途に応じて、常時、任意の時間においてリアルタイムで所望の光強度分布の光で標本面16上に照明することができる。
なお、空間光変調手段23は、照明光源10の照明光路における、照明光源から第1のアレイ状検出器11が配置される光路と第2のアレイ状検出器12が配置されている光路との分岐位置までの間であれば、どこに配置してもよい。但し、空間光変調手段23による光変調作用を高密度に行うためには、図5に示したように、視野絞り14の近傍等、空間光変調手段23に入射する照射面の面積が大きくしかも光束が交わる瞳位置近傍に配置するのが好ましい。
A processing procedure of the illumination light illumination method of the observation apparatus using the illumination light intensity distribution measurement method using the observation apparatus of the third embodiment configured as described above will be described.
The procedure from the first step (step S1) to the third step (step S3) is substantially the same as the procedure shown in FIG.
After step S3, the
Next, the spatial modulation means 23 modulates the light emitted from the
And while observing a sample, the processing of these steps S2 to S5 is repeated.
According to the observation device and the illumination light illumination method of the observation device of the present embodiment, the illumination light intensity distribution on the
The spatial light modulation means 23 is an optical path of the
第4実施形態
図8は本発明の第4実施形態にかかる観察装置の照明光照明方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
本実施形態の観察装置の照明光照明方法は、第3実施形態の照明方法に加えて、第1のアレイ状検出器11による初期状態の時点の観察面16上での照明光強度分布の測定前に、空間光変調手段23の変調状態をその照射面内で均一な変調状態となるように設定する(ステップS0)。
観察装置の構成、観察装置を用いた照明光強度分布測定方法、及びその他の観察装置の照明光照明方法は、第3実施形態と略同じである。
空間光変調手段23を備えた構成において、第1のアレイ状検出器を用いて初期状態の観察面上の照明光強度分布を測定する際に、例えば一部で光量がゼロとなる等、空間光変調手段23の変調状態が一様でないと、正確な初期状態の照明光強度分布を測定できない。その結果、空間光変調手段23を任意のパターンに変調させたとしても標本面16上を所望の変調パターンに基づいた照明光強度分布で高精度に照明することができない。
しかるに、本実施形態の観察装置の照明光照明方法のように、第1のアレイ状検出器11による初期状態の時点の標本面16上での照明光強度分布の測定前に、空間光変調手段23の変調状態をその照射面内で均一な変調状態となるように設定すれば、標本面16上を所望の変調パターンに基づいた照明光強度分布で高精度に照明することができる。
その他の作用効果は、第3実施形態の照明光照明方法と略同じである。
Fourth Embodiment FIG. 8 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the illumination light illumination method of the observation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
The illumination light illumination method of the observation apparatus of the present embodiment is a measurement of the illumination light intensity distribution on the
The configuration of the observation apparatus, the illumination light intensity distribution measuring method using the observation apparatus, and the illumination light illumination methods of other observation apparatuses are substantially the same as those in the third embodiment.
When the illumination light intensity distribution on the observation surface in the initial state is measured using the first array detector in the configuration including the spatial light modulation means 23, for example, the amount of light is partially reduced to zero. If the modulation state of the
However, like the illumination light illumination method of the observation apparatus of the present embodiment, the spatial light modulation means before the measurement of the illumination light intensity distribution on the
Other functions and effects are substantially the same as those of the illumination light illumination method of the third embodiment.
なお、図6〜図8の第3及び第4実施形態では、図1の観察装置に空間光変調素子23を備えた構成としたが、図4や図5の観察装置に空間光変調素子23を備えて構成してもよい。また、第3及び第4実施形態の観察装置の照明光照明方法では、図2に示した観察装置の照明光強度分布測定手順に、空間光変調手段の変調量算出ステップ(ステップS4)、空間光変調手段による変調ステップ(ステップS5)、初期状態測定前の空間光変調手段の変調状態の設定ステップ(ステップS0)を加えた構成としたが、これらのステップを図3に示した観察装置の照明光強度分布測定手順に加えて構成してもよい。
In the third and fourth embodiments of FIGS. 6 to 8, the observation device of FIG. 1 includes the spatial
本発明の照明光強度分布測定機能付き観察装置、観察装置の照明光強度分布測定方法及び観察装置の照明光照明方法は、例えば、標本等の観察対象から発する蛍光等の微弱な光をより高精度に観測することが必要とされるあらゆる分野に有用である。 The observation apparatus with the illumination light intensity distribution measurement function, the illumination light intensity distribution measurement method of the observation apparatus, and the illumination light illumination method of the observation apparatus of the present invention, for example, increase weak light such as fluorescence emitted from an observation target such as a specimen. It is useful in all fields that require accurate observation.
10 照明光源
11 第1のアレイ状検出器
12 第2のアレイ状検出器
13 演算処理装置
14 視野絞り
15 対物レンズ
16 標本面(観察面)
17 撮像素子
18 ダイクロイックミラー
19 結像レンズ
20 光路分岐部材
21 コンデンサーレンズ
22 ミラー
23 空間光変調素子
24 変調モード選択手段
51 ステージ
51a 固定ステージ
51b、51c 可動ステージ
51a1、51b1、51c1 穴
52 受光部
53 生細胞
54 容器
55 対物レンズ
56 変換器
57 波長選択部
58 表示部
61 レボルバ
61b 受光部
71 コンデンサー部
71a コンデンサーレンズ
71b ターレット
72 受光部
DESCRIPTION OF
17
Claims (20)
前記照明光源から出射される照明光の初期状態の時点の強度分布測定時にのみ観察面上に配置するための第1のアレイ状検出器と、
前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置、から分岐した光路上に配置された第2のアレイ状検出器と、
を有する観察装置であって、
前記第1のアレイ状検出器によって測定された、前記初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布と、前記第2のアレイ状検出器によって測定された、該初期状態の時点から現時点までにおける該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布とを用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出する演算処理装置を有することを特徴とする照明光強度分布測定機能付き観察装置。 An illumination light source;
A first array detector for placing on the observation surface only when measuring the intensity distribution at the time of the initial state of the illumination light emitted from the illumination light source;
A second array arranged on an optical path branched from a predetermined position in the illumination light path of the illumination light source from the illumination light source to the lens on the illumination light source side disposed at a position closest to the observation surface. A state detector;
An observation device comprising:
The illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state measured by the first array detector, and the time of the initial state measured by the second array detector. It has an arithmetic processing unit for calculating the illumination light intensity distribution on the observation surface at an arbitrary time point using the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector up to the present time. An observation device with an illumination light intensity distribution measuring function.
前記第2のアレイ状検出器によって測定された、前記初期状態の時点から現時点までの該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布を用いて、該初期状態の時点から現時点までの該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布の時間変化を検出する強度分布時間変化検出ステップと、
前記第1のアレイ状検出器によって測定された、前記初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布と、前記強度分布時間変化検出ステップにおいて検出した、該初期状態の時点から現時点までの該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布の時間変化とを用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出する第1の強度分布算出ステップと、
を行うことを特徴とする請求項1に記載の照明光強度分布測定機能付き観察装置。 The arithmetic processing unit includes:
Using the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array-shaped detector from the time of the initial state to the current time, measured by the second array-shaped detector, from the time of the initial state to the current time An intensity distribution time change detecting step of detecting a time change of the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector up to
The illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state, measured by the first array detector, and the time from the initial state to the current time detected in the intensity distribution time change detection step. The first intensity distribution calculating step of calculating the illumination light intensity distribution on the observation surface at an arbitrary time point using the time variation of the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector. When,
The observation apparatus with illumination light intensity distribution measuring function according to claim 1, wherein:
前記第1のアレイ状検出器によって測定された、前記初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布と、前記第2のアレイ状検出器によって測定された、該初期状態の時点の該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布とを用いて、該初期状態の時点における該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布に対する該観察面上での照明光強度分布の比率を算出する強度分布比算出ステップと、
前記第2のアレイ状検出器によって測定された、現時点の該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布と、前記強度分布比算出ステップにおいて算出した、前記初期状態の時点における該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布に対する前記観察面上での照明光強度分布の比率とを用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出する第2の強度分布算出ステップと、
を行うことを特徴とする請求項1に記載の照明光強度分布測定機能付き観察装置。 The arithmetic processing unit includes:
The illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state measured by the first array detector, and the time of the initial state measured by the second array detector. The illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector is used on the observation surface with respect to the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector at the time of the initial state. An intensity distribution ratio calculating step of calculating a ratio of the illumination light intensity distribution at
Illumination light intensity distribution at the current arrangement position of the second array-shaped detector measured by the second array-shaped detector, and calculated at the intensity distribution ratio calculating step, at the time of the initial state Using the ratio of the illumination light intensity distribution on the observation surface to the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector, the illumination light intensity distribution on the observation surface at an arbitrary time point A second intensity distribution calculating step for calculating;
The observation apparatus with illumination light intensity distribution measuring function according to claim 1, wherein:
前記第2のアレイ状検出器が、前記照明光源の照明光路における、前記視野絞りと前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズとの間の所定位置、から分岐した光路上に配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の照明光強度分布測定機能付き観察装置。 Furthermore, in the illumination light path of the illumination light source, a field stop is provided at a predetermined position between the illumination light source and the lens on the illumination light source side disposed at a position closest to the observation surface,
The second array detector is branched from a predetermined position between the field stop and the lens on the side of the illumination light source disposed at a position closest to the observation surface in the illumination light path of the illumination light source. The observation device with an illumination light intensity distribution measurement function according to claim 1, wherein the observation device is disposed on an optical path.
前記空間光変調手段は、前記演算処理装置により算出される任意の時点における前記観察面上での照明光強度分布が所望の分布状態となるように調整可能に構成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の照明光強度分布測定機能付き観察装置。 Further, in the illumination light path of the illumination light source, between the illumination light source and a branch position between the light path where the first array detector is disposed and the light path where the second array detector is disposed. Having spatial light modulation means arranged;
The spatial light modulation means is configured to be adjustable so that an illumination light intensity distribution on the observation surface at an arbitrary time point calculated by the arithmetic processing device is in a desired distribution state. The observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function according to claim 1.
前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置に設けられ、該照明光源から出射された照明光を該観察面に導くとともに、該観察面からの所定波長の光を前記撮像素子に導くダイクロイックミラーと、
を有し、
前記第2のアレイ状検出器が、前記照明光源の照明光路における、前記ダイクロイックミラーと前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズとの間の所定位置、から分岐した光路上に配置されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の照明光強度分布測定機能付き観察装置。 Furthermore, an image sensor,
Illumination light emitted from the illumination light source is provided at a predetermined position in the illumination light path of the illumination light source between the illumination light source and the lens on the illumination light source side disposed at a position closest to the observation surface. A dichroic mirror that guides the light of a predetermined wavelength from the observation surface to the imaging device, and guides the light to the observation surface;
Have
The second array detector is branched from a predetermined position between the dichroic mirror and the lens on the side of the illumination light source disposed at a position closest to the observation surface in the illumination light path of the illumination light source. The observation apparatus with an illumination light intensity distribution measurement function according to claim 1, wherein the observation apparatus is disposed on an optical path.
前記観察面上に第1のアレイ状検出器を配置し、該第1のアレイ状検出器により初期状態の時点の該観察面上での照明光強度分布を測定し、測定後に該第1のアレイ状検出器を該観察面から外れた位置に退避させる第1のステップと、
前記第1のアレイ状検出器による初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布の測定前に、前記照明光源の照明光路における、該照明光源から該観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置、から分岐した光路上に第2のアレイ状検出器を配置しておくとともに、該第2のアレイ状検出器により該初期状態の時点から現時点までにおける該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布を測定する第2のステップと、
前記第1のステップにおいて測定した、前記初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布と、前記第2のステップにおいて測定した、該初期状態の時点から現時点までにおける前記第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布とを用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出する第3のステップと、
を有することを特徴とする観察装置の照明光強度分布測定方法。 A method of measuring an illumination light intensity distribution on an observation surface during observation of an observation target in an observation apparatus having an illumination light source,
A first array detector is arranged on the observation surface, and an illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of an initial state is measured by the first array detector, and after the measurement, the first array detector is measured. A first step of retracting the array detector to a position off the viewing surface;
Before the measurement of the illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state by the first array detector, it is arranged at the position closest to the observation surface from the illumination light source in the illumination light path of the illumination light source A second array detector is disposed on an optical path branched from a predetermined position between the illumination light source side lens and the time point of the initial state by the second array detector. A second step of measuring an illumination light intensity distribution at an arrangement position of the second array-like detector from to the present time;
Illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state measured in the first step, and the second array from the time of the initial state to the present time measured in the second step A third step of calculating the illumination light intensity distribution on the observation surface at an arbitrary time point using the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the shape detector;
An illumination light intensity distribution measuring method for an observation apparatus characterized by comprising:
前記第3のステップでは、前記第1のステップにおいて測定した、前記初期状態の時点の前記観察面上での照明光強度分布と、前記第2のステップにおいて検出した、該初期状態の時点から現時点までの該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布の時間変化とを用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出することを特徴とする請求項9に記載の観察装置の照明光強度分布測定方法。 In the second step, the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector from the time of the initial state to the present time measured by the second array detector is further used. , Detecting a temporal change in the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector from the time of the initial state to the present time,
In the third step, the illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state measured in the first step and the current time from the time of the initial state detected in the second step The illumination light intensity distribution on the observation surface at an arbitrary time point is calculated using the time variation of the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector up to. Item 10. A method for measuring illumination light intensity distribution of an observation device according to Item 9.
前記第3のステップでは、前記第2のステップにおいて測定した、現時点の前記第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布と、該第2のステップにおいて算出した、前記初期状態の時点における該第2のアレイ状検出器の配置位置での照明光強度分布に対する前記観察面上での照明光強度分布の比率とを用いて、任意の時点における該観察面上での照明光強度分布を算出することを特徴とする請求項9に記載の観察装置の照明光強度分布測定方法。 In the second step, the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector at the time of the initial state, measured by the second array detector, and the first array detector, The illumination light intensity distribution on the observation surface at the time of the initial state measured in the step is used for the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector at the time of the initial state. Calculate the ratio of the illumination light intensity distribution on the observation surface,
In the third step, the illumination light intensity distribution at the current arrangement position of the second array-shaped detector measured in the second step, and the initial state calculated in the second step Using the ratio of the illumination light intensity distribution on the observation surface to the illumination light intensity distribution at the arrangement position of the second array detector at the time point, the illumination light intensity on the observation surface at an arbitrary time point The illumination light intensity distribution measuring method for an observation apparatus according to claim 9, wherein the distribution is calculated.
前記第2のステップにおける前記第2のアレイ状検出器の配置位置が、前記照明光源の照明光路における、前記視野絞りと前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズとの間の所定位置、から分岐した光路上であることを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載の観察装置の照明光強度分布測定方法。 The observation device further includes a field stop at a predetermined position in the illumination light path of the illumination light source between the illumination light source and the lens on the illumination light source side disposed at a position closest to the observation surface,
The arrangement position of the second array detector in the second step is the illumination light source side lens arranged at the position closest to the field stop and the observation surface in the illumination light path of the illumination light source. The illumination light intensity distribution measuring method for an observation apparatus according to claim 9, wherein the illumination light intensity distribution is measured on a light path branched from a predetermined position.
撮像素子と、
前記照明光源の照明光路における、該照明光源から前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズまでの間の所定位置に設けられ、該照明光源から出射された照明光を該観察面に導くとともに、該観察面からの所定波長の光を前記撮像素子に導くダイクロイックミラーと、
を有し、
前記第2のステップにおける前記第2のアレイ状検出器の配置位置が、前記照明光源の照明光路における、前記ダイクロイックミラーと前記観察面に最も近い位置に配置されている該照明光源側のレンズとの間の所定位置、から分岐した光路上であることを特徴とする請求項9〜13のいずれかに記載の観察装置の照明光強度分布測定方法。 The observation apparatus further includes:
An image sensor;
Illumination light emitted from the illumination light source is provided at a predetermined position in the illumination light path of the illumination light source between the illumination light source and the lens on the illumination light source side disposed at a position closest to the observation surface. A dichroic mirror that guides the light of a predetermined wavelength from the observation surface to the imaging device, and guides the light to the observation surface;
Have
In the second step, the arrangement position of the second array detector is an illumination light source side lens arranged at a position closest to the dichroic mirror and the observation surface in an illumination optical path of the illumination light source. The illumination light intensity distribution measuring method for an observation apparatus according to claim 9, wherein the illumination light intensity distribution is measured on a light path branched from a predetermined position between the observation device and the light path.
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