JP2002006225A

JP2002006225A - 顕微鏡照明装置

Info

Publication number: JP2002006225A
Application number: JP2000189861A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Miyashita; 智裕宮下
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2002-01-09
Also published as: US6507434B2; US20020012164A1

Abstract

(57)【要約】【課題】照明ムラが少なく、デジタルカメラ等を用いた
場合でも良好な観察像を得ることができる顕微鏡照明装
置を提供すること。【解決手段】照明光を供給するための光源Ｓと、該光
源Ｓから射出した発散光束をほぼ平行な光束に変換する
ためのコレクタレンズＣＬと、該コレクタレンズＣＬの
後側焦点位置に配置されたフライアイレンズＦと、該フ
ライアイレンズＦの射出端面ＥＸＴに形成された疑似面
光源を開口絞りＡＳまたは開口絞りＡＳに共役な面にリ
レーするためのリレー光学系ＲＬ１，ＲＬ２とを有し、
所定の条件式を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡照明装置、
特にデジタルカメラ等の撮影に好適な顕微鏡照明装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタルカメラの高画素化に伴っ
て高画質の映像が得られるようになってきた。また、顕
微鏡による観察像の記録は、従来銀塩写真が主に用いら
れてきたが、デジタルカメラによる撮影も急速に増えて
いる。さらに、生物・医療用分野では、カルテの電子化
が提唱されるようになってきている。加えて、工業用分
野では検査工程のスループット向上のため目視での検査
よりもデジタルカメラやビデオカメラで撮影された像を
テレビモニタなどで観察することが多くなってきてい
る。このように、顕微鏡による観察では、今後さらにデ
ジタル化されることが予想される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、デジタルカメ
ラなどに用いられている電荷結合素子（ＣＣＤ）は銀塩
写真で用いられるフイルムよりも明るさの変化に対して
敏感である。このため、デジタルカメラによる撮像で
は、従来では問題にならなかった照明ムラも顕著に現れ
てしまう。したがって、顕微鏡の照明装置においても従
来よりも照明ムラを低減した照明系が要求されている。

【０００４】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、照明ムラが少なく、デジタルカメラ等を用いた場
合でも良好な観察像を得ることができる顕微鏡照明装置
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、照明光を供給するための光源と、該光源
から射出した発散光束をほぼ平行な光束に変換するため
のコレクタレンズと、該コレクタレンズの後側焦点位置
に配置されたフライアイレンズと、該フライアイレンズ
の射出端面に形成された疑似面光源を開口絞りまたは該
開口絞りに共役な面にリレーするためのリレー光学系と
を有し、以下の条件を満足することを特徴とする顕微鏡
照明装置を提供する。（１）８≦ｆ≦２４（２）１≦ｄ≦３ただし、ｆは前記フライアイレンズを構成する一素子の
焦点距離，ｄは前記フライアイレンズを構成する一素子
の半径．なお、好ましくは、上記条件式（１），（２）
の単位は「ｍｍ」が望ましい。

【０００６】条件式（１），（２）はフライアイレンズ
を構成する一素子の適切な焦点距離と半径を規定する条
件である。条件式（１），（２）共に下限値を下回る
と、フライアイレンズの大きさが小さくなってしまい製
造が困難になる。また、製造コストも高くなってしま
う。逆に、条件式（１），（２）共に上限値を上回る
と、フライアイレンズとそれに続くリレーレンズとの距
離が大きくなるので、照明系が大型化してしまう。ま
た、フライアイレンズの一素子が大きくなるので、照明
光の平均化効果が少なくなる。

【０００７】また、好ましい態様では、前記フライアイ
レンズを構成する光学素子の断面は６角形であることが
望ましい。断面が６角形の場合は、ｄは当該６角形に内
接する円の半径をいう。また、好ましい態様では、前記
リレー光学系は縮小リレー系であることが望ましい。こ
れにより明るい像を得ることができる。

【０００８】また、好ましい態様では、前記リレー光学
系は、少なくとも１つ以上の接合レンズが含まれている
ことが望ましい。リレー光学系に接合レンズを用いるの
は、視野絞りＦＳを試料面に結像する際に、収差を補正
するためである。また、好ましい態様では、前記フライ
アイレンズと前記リレー光学系との間に、拡散板が挿入
されていることが望ましい。これにより瞳ムラを防止す
ることができる。

【０００９】また、好ましい態様では、前記フライアイ
レンズは、プラスチックまたは硝子の一体射出成型によ
り製造されていることが望ましい。例えば、一体射出成
型により、一方の面はフライアイレンズの各素子が曲率
を有する面とし、他方の面を平面とした光学部材を２つ
製造し、平面側同士を対向させて使用することができ
る。このように、空気層を設けることで、同一の焦点距
離の場合に大きさをコンパクトにすることができる。ま
た、フライアイレンズ全体を一体で成形する場合に比較
して、プレスする部材の体積を小さくできるので、プレ
ス後の熱収縮する量を軽減できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の実施の形態にかかる顕微鏡照明装置について説明す
る。図１は、顕微鏡照明装置の概略構成を示す図であ
る。光源Ｓから射出された発散光束はコレクタレンズＣ
Ｌでほぼ平行な光束に変換される。この時、コレクタレ
ンズＣＬの後側焦点位置には視野絞りＦＳと共役な面が
形成される。この位置にフライアイレンズＦの入射端面
ＥＮＴと重なるようにフライアイレンズＦを配置する。
この時、フライアイレンズの射出端面ＥＸＴにはフライ
アイレンズの素子の個数だけ光源像が形成される。例え
ば、充填率が１００％の場合、フライアイレンズ全体に
疑似面光源が形成される。フライアイレンズの一素子か
ら射出した発散光束は、視野絞りＦＳ上で各々重なるた
め、例えば光源に配光特性がある場合でもムラのない均
一な照明が可能になる。フライアイレンズＦの射出面Ｅ
ＸＴから射出された発散光束は、リレーレンズ系ＲＬ
１，ＲＬ２を通って開口絞りＡＳへ投影される。リレー
倍率は、フライアイレンズＦ全体の直径、光源Ｓの大き
さ、求める光源倍率により決まる。本発明の好ましい態
様によれば縮小リレー系が望ましい。

【００１１】開口絞りＡＳには疑似面光源が投影され、
コンデンサーレンズＣＮＤを介して物体面Ｏを照明す
る。ここで、フライアイレンズＦは、プラスチックまた
は硝子の一体射出成型にて製造することにより一定品質
かつ安価で提供することが出来る。また、リレー光学系
ＲＬ１とＲＬ２との間には視野絞りＦＳ面が形成され
る。ここで、リレー光学系ＲＬ１，ＲＬ２に色収差が残
存していると、観察時に絞りが色づいて見えてしまう。
このため、リレー光学系は色収差補正のために接合レン
ズを用いることが望ましい。

【００１２】また、フライアイレンズＦの射出面ＥＸＴ
は疑似面光源となることは前述したが、より一様な疑似
面光源を形成するために、フライアイレンズＦの一素子
の断面形状は６角形形状であることが望ましい。また、
さらに均一な照明を行うために、フライアイレンズＦと
リレー光学系ＲＬ１との間には拡散板ＤＦを配置するこ
とが望ましい。

【００１３】表１に本顕微鏡照明装置が備えるフライア
イレンズの第１数値実施例の諸元値を掲げる。諸元値に
おいて、ｒ１はフライアイレンズ素子の光源側の曲率半
径、ｒ２はフライアイレンズ素子の物体面側の曲率半
径、ｄ１はフライアイレンズの光軸に沿った厚さ、ｎｄ
はｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、νｄ
はアッベ数、ｆは焦点距離、ｄはフライアイレンズの一
素子の半径である。なお、以下全ての数値実施例におい
て同様の符号を用いる。また、諸元表の焦点距離、曲率
半径、その他の長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われる
が、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性
能が得られるので、これに限られるものではない。

【００１４】

【表１】ｒ１＝４．１８ｄ１＝１２．２ｒ２＝−４．１８ｎｄ＝１．５２２１６０ νｄ＝５８．８ｆ＝８ｄ＝１

【００１５】表２に本顕微鏡照明装置が備えるフライア
イレンズの第２数値実施例の諸元値を掲げる。

【００１６】

【表２】ｒ１＝８．２７ｄ１＝２４．２ｒ２＝−８．２７ｎｄ＝１．５１６８０ νｄ＝６４．１ｆ＝１６ｄ＝２

【００１７】表３に本顕微鏡照明装置が備えるフライア
イレンズの第３数値実施例の諸元値を掲げる。

【００１８】

【表３】ｒ１＝１３．７ｄ１＝３７．７ｒ２＝−１３．７ｎｄ＝１．５６８８３ νｄ＝５６．１ｆ＝２４ｄ＝３

【００１９】図２（Ａ）は、フライアイレンズを使用し
ない場合の像面上の照明光の強度分布、図２（Ｂ）はフ
ライアイレンズを使用した場合の像面上の照明光の強度
分布である。図２（Ａ），（Ｂ）において、横軸は位置
座標、縦軸は光強度の相対的な単位である。図より明ら
かなように、フライアイレンズを使用することで格段に
照明ムラが少なくなっていることがわかる。

【００２０】また、表４にリレー光学系の諸元値を掲げ
る。ｒはレンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、ｎｄ
はｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、νｄ
はアッベ数である。

【００２１】

【表４】d0=130 r1= 83.75 d1=7 nd=1.5691 νd=71.3 r2=-96.5 d2=2.5 nd=1.5268 νd=51.4 r3=∞ d3=215 r4= 100.0 d4=3 nd=1.7569 νd=31.6 r5= 38.7 d5=10 nd=1.6304 νd=60.1 r6= -85.0 d6=90 倍率＝−０．６８

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、照
明ムラが少なく、デジタルカメラ等を用いた場合でも良
好な観察像を得ることができる顕微鏡照明装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる顕微鏡照明装置の概
略構成を示す図である。

【図２】（Ａ）はフライアイレンズを使用しない場合、
（Ｂ）は使用した場合の照明光強度分布を示す図であ
る。

【符号の説明】

Ｓ光源ＣＬコレクタレンズＦＥフライアイレンズＥＮＴ入射端面ＥＸＴ射出端面ＦＳ視野絞りＡＳ開口絞りＲＬ１，ＲＬ２リレーレンズＣＮＤコンデンサレンズＯ物体面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明光を供給するための光源と、該光源から射出した発散光束をほぼ平行な光束に変換す
るためのコレクタレンズと、該コレクタレンズの後側焦点位置に配置されたフライア
イレンズと、該フライアイレンズの射出端面に形成された疑似面光源
を開口絞りまたは該開口絞りに共役な面にリレーするた
めのリレー光学系とを有し、以下の条件を満足することを特徴とする顕微鏡照明装
置。（１）８≦ｆ≦２４（２）１≦ｄ≦３ただし、ｆは前記フライアイレンズを構成する一素子の
焦点距離，ｄは前記フライアイレンズを構成する一素子
の半径．
【請求項２】前記フライアイレンズを構成する光学素
子の断面は６角形であることを特徴とする請求項１記載
の顕微鏡照明装置。
【請求項３】前記リレー光学系は縮小リレー系である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡照明装
置。
【請求項４】前記リレー光学系は、少なくとも１つ以
上の接合レンズが含まれていることを特徴とする請求項
１乃至３の何れか一項に記載の顕微鏡照明装置。
【請求項５】上記フライアイレンズと前記リレー光学
系との間に、拡散板が挿入されていることを特徴とする
請求項１乃至４の何れか一項に顕微鏡照明装置。
【請求項６】前記フライアイレンズは、プラスチック
または硝子の一体射出成型により製造されていることを
特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の顕微鏡
照明装置。