JP2002162569A - Illumination optical system and optical device having the illumination optical system - Google Patents

Illumination optical system and optical device having the illumination optical system

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JP2002162569A
JP2002162569A JP2000361615A JP2000361615A JP2002162569A JP 2002162569 A JP2002162569 A JP 2002162569A JP 2000361615 A JP2000361615 A JP 2000361615A JP 2000361615 A JP2000361615 A JP 2000361615A JP 2002162569 A JP2002162569 A JP 2002162569A
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JP
Japan
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optical system
light beam
light
illumination
hologram element
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Application number
JP2000361615A
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Japanese (ja)
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Daisuke Nishiwaki
大介 西脇
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination optical system which is constituted compact in size, more particularly, the illumination optical system which can be lowered in the height of a stage, and to provide an optical device using this illumination optical system. SOLUTION: A diffraction optical element is arranged between a light source and an object. This diffraction optical element is provided with patterns for deflecting the luminous flux from the light source to the object side. If the direction normal to the surface of the stage for holding the object is defined as Z-axis, and the angle formed by a normal to the surface of the diffraction optical element and the Z-axis is defined as α, the diffraction optical element is so arranged as to satisfy the equation 0 deg.<α<45 deg.. The illumination optical system, having the diffraction optical element described above, is used for the optical device.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はホログラム光学素子
などの回折を利用した回折光学素子を有する照明光学
系、及びこの照明光学系を備えた光学装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination optical system having a diffractive optical element utilizing diffraction, such as a hologram optical element, and an optical apparatus having the illumination optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】細胞診断などの検診では非常にたくさん
の標本を取り扱い、また観察時間も長時間にわたる。こ
のような細胞診断において、標本の交換は観察者が一つ
ずつ手作業で行っている場合が多い。機械による自動化
がなされている場合もあるがごく一部である。その理由
としては、自動化すると装置が大きくなることや、広い
作業スペースを必要とすることや、スライドガラスのよ
うなガラス製品や培養液中にある液状の標本などは機械
では扱いにくいことなどがある。
2. Description of the Related Art In medical examinations such as cytodiagnosis, an extremely large number of specimens are handled, and observation time is long. In such a cell diagnosis, the exchange of specimens is often performed manually by an observer one by one. In some cases, automation is performed by a machine, but it is only a small part. Reasons include the fact that the equipment becomes large when automated, a large work space is required, and glass products such as slide glass and liquid specimens in culture medium are difficult to handle with a machine. .

【0003】図11は細胞診断などの検診に使われる従
来の顕微鏡を示したものであって、1は標本、2は標本
を保持するステージ、3はコンデンサ、4はミラー、6
は透過投光管、7は対物レンズ、10は照明光束、60
は対物レンズ7の光軸、70は作業台である。この顕微
鏡ではステージ2が光軸60に沿って上下に移動する。
したがって、観察者はステージ2の移動によって標本1
にピントを合わせることになる。また、標本を交換する
際には、ステージ2を作業台70側に大きく移動させる
必要がある。なお、ステージ2の移動に伴ってコンデン
サ3も移動するので、コンデンサ3に入射する光束10
は平行あるいは略平行になっている。
FIG. 11 shows a conventional microscope used for examination such as cytodiagnosis, wherein 1 is a specimen, 2 is a stage for holding the specimen, 3 is a condenser, 4 is a mirror, and 6 is a mirror.
Is a transmission light pipe, 7 is an objective lens, 10 is an illumination light beam, 60
Denotes an optical axis of the objective lens 7, and 70 denotes a work table. In this microscope, the stage 2 moves up and down along the optical axis 60.
Therefore, the observer moves the stage 2 to move the specimen 1
You will focus on Further, when exchanging the specimen, it is necessary to largely move the stage 2 to the workbench 70 side. Since the condenser 3 also moves with the movement of the stage 2, the luminous flux 10
Are parallel or substantially parallel.

【0004】図12は従来の別の顕微鏡を示したもので
あって、ステージ2を固定する代わりに、対物レンズ7
を上下させることで標本1のピントを合わせるタイプの
顕微鏡である。この顕微鏡ではステージ2が上下しない
ため、ステージ2の下にステージ2を移動させるための
空間が不要となる。またコンデンサ3も固定されている
ため、コンデンサ3に入射する光束10が平行あるいは
略平行な光束である必要もない。
FIG. 12 shows another conventional microscope. Instead of fixing the stage 2, an objective lens 7 is used.
This is a microscope of a type that adjusts the focus of the sample 1 by moving the microscope up and down. In this microscope, since the stage 2 does not move up and down, a space for moving the stage 2 below the stage 2 is not required. Further, since the condenser 3 is also fixed, the light flux 10 incident on the condenser 3 does not need to be a parallel or substantially parallel light flux.

【0005】また、図13は従来の透過型の暗視野照明
光学系の例である。この暗視野照明光学系では、図11
や図12のコンデンサレンズ3に代わって、ステージ2
とミラー4の間に暗視野照明用ミラー8、が配置されて
いる。暗視野照明用ミラーは第1のミラー8aと第2の
ミラー8bで構成されている。第1のミラー8aはミラ
ー4で反射された光束を、光軸60を中心にして2つの
光束に分割するように配置されている。第1のミラー8
aで反射された光束はミラー光軸から離れる方向に進
み、第2のミラー8bに入射する。ミラー8bはその反
射面が第1のミラー8aと向き合う方向で、且つ対物レ
ンズ7に入射しない角度で反射するように配置されてい
る。よって、ミラー8bで反射された光束45は、図1
3に示すように対物レンズ7に入射しない角度で標本を
斜めから照明する光束になる。
FIG. 13 shows an example of a conventional transmission type dark field illumination optical system. In this dark field illumination optical system, FIG.
Stage 2 instead of the condenser lens 3 of FIG.
A mirror 8 for dark-field illumination is arranged between the mirror 4 and the mirror 4. The dark field illumination mirror includes a first mirror 8a and a second mirror 8b. The first mirror 8a is arranged so as to split the light beam reflected by the mirror 4 into two light beams around the optical axis 60. First mirror 8
The light beam reflected by a travels in a direction away from the mirror optical axis, and enters the second mirror 8b. The mirror 8b is arranged such that its reflection surface reflects in a direction facing the first mirror 8a and at an angle that does not enter the objective lens 7. Therefore, the light beam 45 reflected by the mirror 8b is
As shown in FIG. 3, the light flux illuminates the sample obliquely at an angle that does not enter the objective lens 7.

【0006】上記の例はいずれも照明光学系に関するも
のであるが、結像光学系に関するものとして特開平4−
134303号公報がある。特開平4−134303号
公報はオフアクシス型ホログラム光学素子を用いた結像
光学系に関するものである。図14は特開平4−134
303号公報に開示された図の一つであって、側視型の
内視鏡の先端硬性部にある結像光学系を示す図である。
図14において、31は凹レンズ、32は凸レンズ群、
33は対物レンズ、34はイメージガイドファイバ、3
5はオフアクシス型ホログラム光学素子、36はプリズ
ムである。対物レンズ33は凹レンズ31と凸レンズ群
32で構成されており、イメージガイドファイバ34の
入射端面に図示しない標本(生体内部)の像を形成す
る。
All of the above examples relate to an illumination optical system.
There is 134303 publication. Japanese Patent Laying-Open No. 4-134303 relates to an imaging optical system using an off-axis hologram optical element. FIG.
FIG. 1 is one of the diagrams disclosed in Japanese Patent Publication No. 303, and shows an imaging optical system in a rigid distal end portion of a side-view type endoscope.
14, 31 is a concave lens, 32 is a convex lens group,
33 is an objective lens, 34 is an image guide fiber, 3
5 is an off-axis hologram optical element, and 36 is a prism. The objective lens 33 is composed of a concave lens 31 and a convex lens group 32, and forms an image of a specimen (not shown) on the incident end face of the image guide fiber 34.

【0007】プリズム36は標本からの光をイメージガ
イドファイバ34に導くために入射光を直角に偏向する
反射面を有しており、この反射面にオフアクシス型ホロ
グラム光学素子35が設けられている。ホログラム素子
は光の回折効果を利用した光学素子で、光の偏向方向を
自由に設定することができる特性を持っている。そのた
め、プリズム36の頂角Θを45度よりも小さくして
も、光を90度偏向することが可能になる。この結果、
結像光学系の長手方向に沿う長さLを従来と比べて短く
できる。
The prism 36 has a reflecting surface for deflecting the incident light at right angles in order to guide the light from the sample to the image guide fiber 34, and the off-axis hologram optical element 35 is provided on this reflecting surface. . The hologram element is an optical element utilizing the diffraction effect of light, and has a characteristic that the light deflection direction can be freely set. Therefore, even if the apex angle の of the prism 36 is smaller than 45 degrees, the light can be deflected by 90 degrees. As a result,
The length L along the longitudinal direction of the imaging optical system can be reduced as compared with the related art.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】図11に示す従来の顕
微鏡は、作業台70に従来の顕微鏡を設置した状態だ
と、標本1を保持するステージ2の高さは作業台70か
らかなり高い位置にある。図11に示す顕微鏡は標本に
ピントを合わせるためにステージ2を上下させる方法を
とっている。この場合、基本的には、ピント合わせのた
めにステージ2が移動できるだけの空間をステージ2の
周りに確保しておけば良い。しかしながら、操作性を考
慮すると、標本1の交換を容易にするために対物レンズ
7と標本1との間を広く空けておく必要がある。そのた
め、ステージ2の下には、ピント合わせに必要とする空
間よりも更に大きな空間が必要になる。
In the conventional microscope shown in FIG. 11, when the conventional microscope is installed on the worktable 70, the height of the stage 2 holding the specimen 1 is considerably higher than the worktable 70. It is in. The microscope shown in FIG. 11 employs a method in which the stage 2 is moved up and down to focus on the specimen. In this case, basically, a space enough to move the stage 2 for focusing may be secured around the stage 2. However, in consideration of the operability, it is necessary to keep a wide space between the objective lens 7 and the sample 1 in order to easily exchange the sample 1. Therefore, a space larger than the space required for focusing is required below the stage 2.

【0009】一方、光学性能を考慮すると、顕微鏡のス
テージ2の下には標本1を適切な照野とNAで照明する
ための、コンデンサ3を配置する必要がある。この時、
ステージ2が光軸60に沿って上下しても標本1を適切
な状態で照明するには、コンデンサ3はステージ2と共
に上下しなければならない。しかも、図示しない光源か
らの光束10はコンデンサ3に対して平行光束として入
射させる必要がある。このため、照明光学系の構成が複
雑になり、コンデンサ3を小型化することを難しくして
いる。以上のような様々な要因により、図11の従来の
顕微鏡では作業台70に対するステージ2の位置が高く
なっている。
On the other hand, considering the optical performance, it is necessary to dispose a condenser 3 for illuminating the specimen 1 with an appropriate illumination field and NA under the microscope stage 2. At this time,
In order to properly illuminate the specimen 1 even when the stage 2 moves up and down along the optical axis 60, the condenser 3 must move up and down together with the stage 2. Moreover, the light beam 10 from the light source (not shown) needs to be incident on the condenser 3 as a parallel light beam. For this reason, the configuration of the illumination optical system is complicated, and it is difficult to reduce the size of the condenser 3. Due to various factors as described above, the position of the stage 2 with respect to the worktable 70 is high in the conventional microscope of FIG.

【0010】ところで、細胞診断において観察者は標本
1を交換する度に、ステージ2をある程度下げ、その次
にステージ2から標本1を作業台70まで一旦下ろし、
更に作業台70上にある別の標本をステージ2まで持ち
上げ、そして再びピント位置近傍までステージ2を移動
させなければならない。このような動作は、観察位置を
探したりピントを合わせたりするためにステージを操作
する動作に比べると、観察者にとって大きな動作にな
る。そのため、たくさんの標本を交換するような場合だ
と、観察者にとっては肉体的な疲労が増加することにな
り、例えば標本を落下させてしまうという可能性があ
る。
By the way, in the cell diagnosis, the observer lowers the stage 2 every time the sample 1 is replaced, and then lowers the sample 1 from the stage 2 to the work table 70 once.
Further, another specimen on the work table 70 must be lifted to the stage 2 and the stage 2 must be moved again to a position near the focus position. Such an operation is a larger operation for the observer than an operation of operating the stage in order to search for an observation position or focus. Therefore, if a large number of specimens are exchanged, the observer may experience an increase in physical fatigue, for example, dropping the specimen.

【0011】これに対して、図12のようにステージ2
を固定し、ステージ2の高さを低くした顕微鏡も考案さ
れているが、そのステージの高さはまだ十分に低いとは
言えない。さらにステージ2の位置を作業台70に近づ
けるためには、ステージ2の下にある照明光学系をより
コンパクトにしなければならない。しかしながら、通
常、ミラーやプリズムでは90度の偏角を得るために
は、反射面の法線と照明光軸のなす角は必ず45度でな
ければならない。また、十分に明るい照明を行うために
は大きなNAが必要であるため、コンデンサ3に入射す
る光束10を細くすることが出来ない。そのため、図1
2に示すステージ2の高さは、ステージ2の下に設けた
コンデンサ3や、光源からの光束を対物レンズ7に向け
て90度偏向するために45度に配置されたミラー4
や、照明光束10の大きさにによって制限され、これ以
上低くすることができない。
On the other hand, as shown in FIG.
Although a microscope in which the height of the stage 2 is lowered by fixing the stage has been devised, the height of the stage is not yet sufficiently low. Further, in order to bring the position of the stage 2 closer to the worktable 70, the illumination optical system below the stage 2 must be made more compact. However, usually, in order to obtain a 90-degree deflection angle with a mirror or a prism, the angle between the normal to the reflection surface and the illumination optical axis must always be 45 degrees. Further, since a large NA is required to perform sufficiently bright illumination, the light beam 10 incident on the condenser 3 cannot be made thin. Therefore, FIG.
The height of the stage 2 shown in FIG. 2 is adjusted by a condenser 3 provided below the stage 2 and a mirror 4 arranged at 45 degrees to deflect the light beam from the light source 90 degrees toward the objective lens 7.
In addition, it is limited by the size of the illumination light beam 10 and cannot be reduced any more.

【0012】また、図13に示す暗視野照明光学系で
は、照明光束45が対物レンズ7に直接入射しない様に
偏向する必要がある。そのため、照明光束10を複雑に
構成された暗視野照明用ミラー8を用いて複数回反射し
て標本1に導かなければならず、ステージ下の空間を小
さくできない。
In the dark field illumination optical system shown in FIG. 13, it is necessary to deflect the illumination light beam 45 so that it does not directly enter the objective lens 7. Therefore, the illumination light beam 10 must be reflected a plurality of times using the complicated dark-field illumination mirror 8 and guided to the sample 1, and the space under the stage cannot be reduced.

【0013】本発明は上記のような問題点に鑑みなされ
たものであり、コンパクトに構成した照明光学系、特
に、ステージの高を低くすることが可能な照明光学系を
提供することを目的とする。また、この照明光学系を用
いた光学装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an illumination optical system having a compact configuration, and in particular, an illumination optical system capable of reducing the height of a stage. I do. It is another object of the present invention to provide an optical device using the illumination optical system.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の照明光学系は、光源と物体の間に配置され
た回折光学素子を備える照明光学系であって、前記回折
光学素子は前記光源からの光束を前記物体側に偏向する
パターンを有することを特徴とする。
To achieve the above object, an illumination optical system according to the present invention is an illumination optical system including a diffractive optical element disposed between a light source and an object, wherein the diffractive optical element is provided. Has a pattern for deflecting a light beam from the light source to the object side.

【0015】また、別の照明光学系は上記の照明光学系
において、前記物体を保持するステージの面の法線方向
をZ軸とし、前記回折光学素子の面の法線と前記Z軸と
のなす角をαとする時、前記回折光学素子は下記の式を
満足するように配置されていることを特徴とする。
Another illumination optical system is the illumination optical system described above, wherein the normal direction of the surface of the stage holding the object is the Z axis, and the normal of the surface of the diffractive optical element and the Z axis are different from each other. When the angle is α, the diffractive optical elements are arranged so as to satisfy the following equation.

【0016】0°<α<45° また、本発明の照明光学系を用いた光学装置は、光源と
物体との間に配置された照明光学系と、前記物体を挟ん
で照明光学系と反対側に配置された対物レンズと、該対
物レンズからの光束を結像する結像光学系とを備えた光
学装置であって、前記照明光学系は回折光学素子を備
え、該回折光学素子は前記光源からの光束を前記物体側
に偏向するパターンを有することを特徴とする。
0 ° <α <45 ° Further, an optical device using the illumination optical system of the present invention has an illumination optical system disposed between a light source and an object, and an illumination optical system opposite to the illumination optical system with the object interposed therebetween. An optical system comprising an objective lens arranged on the side and an imaging optical system for imaging a light beam from the objective lens, wherein the illumination optical system includes a diffractive optical element, and the diffractive optical element includes the diffractive optical element. It has a pattern for deflecting a light beam from a light source to the object side.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の照明光学系は、光源と物
体の間に配置された回折光学素子を備える照明光学系で
あって、前記回折光学素子は前記光源からの光束を前記
物体側に偏向するパターンを有するものである。この照
明光学系によれば、光源からの光束を対物レンズに向け
て偏向するミラーの代わりに回折光学素子を用いている
ので、例えば光束を90度偏向する場合であっても回折
光学素子を45度に配置する必要がなくなる。したがっ
て照明光学系の配置に自由度が増え、照明光学系をコン
パクトに構成することが出来る。その結果、この照明光
学系を顕微鏡に用いた場合、ステージの高さを低くする
ことができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An illumination optical system according to the present invention is an illumination optical system having a diffractive optical element disposed between a light source and an object, wherein the diffractive optical element transmits a light beam from the light source to the object side. The pattern has a pattern that deflects the light. According to this illumination optical system, a diffractive optical element is used instead of a mirror that deflects a light beam from a light source toward an objective lens. There is no need to arrange them each time. Therefore, the degree of freedom in the arrangement of the illumination optical system increases, and the illumination optical system can be made compact. As a result, when this illumination optical system is used for a microscope, the height of the stage can be reduced.

【0018】また、照明光学系において、前記物体を保
持するステージの面の法線方向をZ軸とし、前記回折光
学素子の面の法線と前記Z軸とのなす角をαとする時、
前記回折光学素子が下記の式を満足するように配置する
ことが好ましい。
In the illumination optical system, when the normal direction of the surface of the stage holding the object is the Z axis and the angle between the normal of the surface of the diffractive optical element and the Z axis is α,
It is preferable that the diffractive optical element is arranged so as to satisfy the following expression.

【0019】0°<α<45° この照明光学系によれば、光源からの光束を物体側に偏
向する回折光学素子を45度よりも水平に近づけて配置
する構成になるため、光学系の占める空間を高さ方向に
小さくすることができる。その結果、この照明光学系を
顕微鏡に用いた場合、ステージの高さを低くすることが
できる。
0 ° <α <45 ° According to this illumination optical system, the diffractive optical element for deflecting the light beam from the light source to the object side is arranged closer to the horizontal than 45 degrees, so that the optical system The space occupied can be reduced in the height direction. As a result, when this illumination optical system is used for a microscope, the height of the stage can be reduced.

【0020】また、照明光学系において、前記回折光学
素子を、前記光源からの入射光束を該入射光束よりも太
い光束径に変換して射出するように配置するか、あるい
は、前記光源からの円形光束を該円形光束よりも大きな
楕円光束として射出するように配置するか、あるいは、
前記光源からの楕円光束を該楕円光束の短軸方向の径が
拡大された光束として射出するように配置するのが好ま
しい。この照明光学系によれば、光源から前記回折光学
素子までの光束を細くすることができ、照明光束の占め
るスペースを小さくすることができる。また、回折光学
素子によって光源からの光束を太く変換し照明に必要な
NAを満たすように照明光学系を構成することができ
る。
In the illumination optical system, the diffractive optical element may be arranged so as to convert an incident light beam from the light source into a light beam diameter larger than the incident light beam and emit the converted light beam, or a circular beam from the light source. Arranged to emit the light beam as an elliptical light beam larger than the circular light beam, or
It is preferable to dispose the elliptical light beam from the light source so as to emit the elliptical light beam as a light beam whose diameter in the minor axis direction is enlarged. According to this illumination optical system, the light beam from the light source to the diffractive optical element can be narrowed, and the space occupied by the illumination light beam can be reduced. Also, the illumination optical system can be configured so that the light flux from the light source is converted to a large thickness by the diffractive optical element and the NA required for illumination is satisfied.

【0021】また、照明光学系において、前記回折光学
素子とは別体の第2の回折光学素子を備え、前記回折光
学素子と前記第2の回折光学素子を全体として回折効果
による分散を打ち消し合うように配置することが好まし
い。あるいは、前記回折光学素子を偶数個備え、該回折
光学素子を2つの同一な素子の対にして、対を成す一方
の回折光学素子の入射角をφ1、射出角をφ2とする
時、前記対を成す他方の回折光学素子を入射角がφ2、
射出角がφ1となるように配置し、前記対を成す回折光
学素子を互いに平行に配置するのが好ましい。この照明
光学系によれば、回折効果による分散を打ち消すことが
できるため、フレアや照明光の色むらをおさえることが
出来る。
In the illumination optical system, a second diffractive optical element separate from the diffractive optical element is provided, and the diffractive optical element and the second diffractive optical element as a whole cancel out dispersion due to a diffraction effect. It is preferable to arrange them in such a manner. Alternatively, when an even number of the diffractive optical elements are provided, and the diffractive optical elements are paired with two identical elements, and one of the diffractive optical elements forming the pair has an incident angle of φ1 and an exit angle of φ2, the pair The other diffractive optical element forming
It is preferable that the diffractive optical elements forming the pair are arranged in parallel with each other so that the exit angle becomes φ1. According to this illumination optical system, dispersion due to the diffraction effect can be canceled out, so that flare and color unevenness of illumination light can be suppressed.

【0022】また、照明光学系において、前記回折光学
素子は透過型回折光学素子、あるいは反射型回折光学素
子であることが好ましい。また、本発明の光学装置は、
光源と物体との間に配置された照明光学系と、前記物体
を挟んで照明光学系と反対側に配置された対物レンズ
と、該対物レンズからの光束を結像する結像光学系とを
備えた光学装置であって、前記照明光学系は回折光学素
子を備え、該回折光学素子は前記光源からの光束を前記
物体側に偏向するパターンを有することが好ましい。こ
れにより、光学装置として例えば顕微鏡であれば、ステ
ージ位置を従来のものより低く配置することが可能とな
る。よって、観察者の動作が少なく長時間にわたる観察
や多数の標本を扱う場合でも観察者にかかる負担を軽減
することが出来る。
In the illumination optical system, it is preferable that the diffractive optical element is a transmissive diffractive optical element or a reflective diffractive optical element. Further, the optical device of the present invention,
An illumination optical system disposed between the light source and the object, an objective lens disposed on the opposite side of the illumination optical system with respect to the object, and an imaging optical system for imaging a light beam from the objective lens. Preferably, the illumination optical system includes a diffractive optical element, and the diffractive optical element has a pattern for deflecting a light beam from the light source toward the object. Accordingly, if the optical device is, for example, a microscope, the stage position can be arranged lower than the conventional one. Therefore, the burden on the observer can be reduced even when the observer has few movements and observes for a long time or handles a large number of samples.

【0023】また、本発明の別の光学装置は、光源と物
体との間に配置された照明光学系と、前記物体に対して
照明光学系と同じ側に配置された集光する対物レンズ
と、該対物レンズからの光束を結像する結像光学系とを
備えた光学装置であって、前記照明光学系は回折光学素
子を備え、該回折光学素子は前記光源からの光束を前記
物体側に偏向するパターンを有することが好ましい。こ
れにより、光学装置として例えば顕微鏡であれば、対物
レンズと結像光学系間の距離を従来のものより短くする
ことができ、結像光学系の枠等によるケラレを減少させ
観察像の周辺光量不足を軽減することが出来る。また同
じ周辺光量であれば、より多くの中間鏡筒を取付けるこ
とが可能となりシステム性に優れる。
Further, another optical apparatus according to the present invention comprises: an illumination optical system disposed between a light source and an object; and a condensing objective lens disposed on the same side of the object as the illumination optical system. And an imaging optical system for imaging a light beam from the objective lens, wherein the illumination optical system includes a diffractive optical element, and the diffractive optical element transmits a light beam from the light source to the object side. It is preferable to have a pattern that deflects the light to the right. As a result, if the optical device is, for example, a microscope, the distance between the objective lens and the imaging optical system can be made shorter than that of the conventional device, and the vignetting due to the frame of the imaging optical system is reduced, and the peripheral light amount of the observed image Shortage can be reduced. Also, if the peripheral light amount is the same, more intermediate lens barrels can be mounted, and the system is excellent in systemicity.

【0024】また、本発明の別の光学装置は、光源と物
体との間に配置された照明光学系と、前記物体を挟んで
照明光学系と反対側に配置された対物レンズと、対物レ
ンズからの光束を結像する結像光学系とを備えた光学装
置であって、前記照明光学系は回折光学素子を備え、該
回折光学素子は前記光源からの光束を前記物体に対して
偏斜照明するパターンを有することが好ましい。これに
より、光学装置として例えば顕微鏡であれば、ステージ
位置を低く保った顕微鏡であっても偏斜照明が可能とな
り立体的な像の観察が可能となる。
Further, another optical apparatus according to the present invention comprises an illumination optical system disposed between a light source and an object, an objective lens disposed on the opposite side of the illumination optical system with respect to the object, and an objective lens. An optical system for imaging a light beam from the light source, wherein the illumination optical system includes a diffractive optical element, and the diffractive optical element biases the light beam from the light source with respect to the object. It is preferable to have a pattern to illuminate. Accordingly, if the optical device is, for example, a microscope, even if the stage position is kept low, oblique illumination is possible, and a three-dimensional image can be observed.

【0025】また、本発明の別の光学装置は、光源と物
体との間に配置された照明光学系と、前記物体を挟んで
照明光学系と反対側に配置された対物レンズと、対物レ
ンズからの光束を結像する結像光学系とを備えた光学装
置であって、前記照明光学系は回折光学素子を備え、該
回折光学素子は前記物体に対して直接対物レンズに入射
しない角度で光を偏向するパターンを有することが好ま
しい。これにより、光学装置として例えば顕微鏡であれ
ば、複雑に構成されたミラー群を使用しなくても暗視野
照明を行うことが可能になり、顕微鏡のステージ位置を
低くすることができる。
Further, another optical device according to the present invention comprises an illumination optical system disposed between a light source and an object, an objective lens disposed on the opposite side of the illumination optical system with respect to the object, and an objective lens. And an imaging optical system that forms an image of a light beam from the object, wherein the illumination optical system includes a diffractive optical element, and the diffractive optical element is at an angle that does not directly enter the objective lens with respect to the object. It is preferable to have a pattern for deflecting light. Thus, if the optical device is, for example, a microscope, dark field illumination can be performed without using a complicated mirror group, and the stage position of the microscope can be lowered.

【0026】また、上記光学装置において、前記回折光
学素子とは別体の第2の回折光学素子を備え、前記回折
光学素子と前記第2の回折光学素子は各々の回折面が互
いに平行になるように配置するようにしても良い。
In the above optical device, a second diffractive optical element is provided separately from the diffractive optical element, and the diffractive optical element and the second diffractive optical element have respective diffraction surfaces parallel to each other. It may be arranged in such a manner.

【0027】また、上記光学装置において、前記回折光
学素子とは別体の第2の回折光学素子を備え、前記回折
光学素子と前記第2の回折光学素子は各々の回折面が鏡
像関係になるように配置するようにしても良い。
In the above optical device, a second diffractive optical element is provided separately from the diffractive optical element, and each of the diffractive optical elements and the second diffractive optical element has a mirror image relation. It may be arranged in such a manner.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】本発明の特徴は、従来光源からの
光を試料まで導く光路中に配置されたミラーの代わり
に、ホログラム素子(Holographic optical element:HO
E)を用いている点である。ここで、ホログラム素子につ
いて説明する。ホログラム素子は光の回折効果を利用し
た回折光学素子のひとつで、光を回折させるためのパタ
ーンである周期的な構造、例えば格子パターンを有して
いる。このパターンとしては、素子の表面に凹凸によっ
て格子が形成されたものや、銀塩フィルムや高分子素材
を露光し屈折率変化によって素子内部に格子を形成する
ものなどがある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A feature of the present invention is that a holographic optical element (HOL) is used instead of a mirror arranged in an optical path for guiding light from a light source to a sample.
E) is used. Here, the hologram element will be described. The hologram element is one of the diffractive optical elements utilizing the diffraction effect of light, and has a periodic structure which is a pattern for diffracting light, for example, a grating pattern. Examples of the pattern include a pattern in which a grating is formed on the surface of the device by irregularities, and a pattern in which a silver salt film or a polymer material is exposed to light to change the refractive index to form a grating inside the device.

【0029】図10はホログラム素子に入射した光がパ
ターンによって回折される現象を示したものである。ホ
ログラム素子に入射した光41はホログラム素子に形成
されている格子43によって回折され射出光42にな
る。このとき格子43によって回折されて出射する射出
角θ’は、入射角θ、波長λ、格子の間隔dとすると、
次の式(1)で表される関係にある。
FIG. 10 shows a phenomenon that light incident on the hologram element is diffracted by a pattern. The light 41 incident on the hologram element is diffracted by a grating 43 formed on the hologram element to become an emission light 42. At this time, an exit angle θ ′ diffracted by the grating 43 and emitted is an incident angle θ, a wavelength λ, and a grating interval d.
The relationship is represented by the following equation (1).

【0030】 d(n・sinθ − n’・sinθ’ ) = mλ (1) n、n’は波長λにおける媒質の屈折率を表し、m は
整数であり回折光の次数を表す。図10は透過型のホロ
グラム素子による回折を例として図示してあるが、反射
型の場合には n=n’、θ'> 90°と考えることで
式(1)の関係を満足する。
D (n · sin θ−n ′ · sin θ ′) = mλ (1) n and n ′ represent the refractive index of the medium at the wavelength λ, and m is an integer and represents the order of the diffracted light. FIG. 10 shows the diffraction by the transmission type hologram element as an example. In the case of the reflection type, the relation of the expression (1) is satisfied by considering that n = n ′ and θ ′> 90 °.

【0031】ホログラム素子ではこの格子の間隔dを変
化させることで、射出される回折光の角度θ' を変化さ
せることが出来る。そのため、通常の反射ミラーのよう
に光を偏向する角度が素子の傾きのみに依存するものと
異なり、光の偏光方向を素子の傾きとは別に自由に設定
することができる。以下、ホログラム素子を用いた本発
明の照明光学系や光学装置を、実施例を用いて説明す
る。
In the hologram element, the angle θ 'of the diffracted light to be emitted can be changed by changing the interval d of the grating. Therefore, unlike a normal reflection mirror in which the angle at which light is deflected depends only on the inclination of the element, the polarization direction of the light can be set freely independently of the inclination of the element. Hereinafter, an illumination optical system and an optical device of the present invention using a hologram element will be described using examples.

【0032】(第1実施例)本発明の照明光学系の第1
実施例を図1に示す。ここで、本実施例の照明光学系
は、標本の下から照明光を照射する透過型照明光学系で
ある。図11と同じ構成要素には同じ番号を付して説明
は省略する。本実施例では回折光学素子としてホログラ
ム素子を1つ備えており、このホログラム素子を図11
に示すミラー4の代わりに用いている。光源12から発
せられた光は、図示しないレンズによって集光され平行
あるいは略平行な光束5として射出される。本実施例で
はホログラム素子9をコンデンサ3の下方に配置してい
るため、光源12からの光束5は、回折光学素子である
ホログラム素子9によって回折されて標本1側に偏向さ
れる。ここで、ホログラム素子9に設けられたパターン
は、ホログラム素子9を所定の角度で配置した場合に光
束5を90°偏向して光束10とするようなパターンで
ある。また、偏向された光束10がコンデンサ3を介し
てステージ2上の標本1を照明する際に、対物レンズ7
が必要とするNAと照野を満足するようなパターンとな
っている。
(First Embodiment) A first embodiment of the illumination optical system according to the present invention.
An embodiment is shown in FIG. Here, the illumination optical system of this embodiment is a transmission illumination optical system that irradiates illumination light from below the sample. The same components as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In this embodiment, one hologram element is provided as a diffractive optical element.
Are used in place of the mirror 4 shown in FIG. The light emitted from the light source 12 is collected by a lens (not shown) and emitted as a parallel or substantially parallel light flux 5. In this embodiment, since the hologram element 9 is disposed below the condenser 3, the light beam 5 from the light source 12 is diffracted by the hologram element 9, which is a diffractive optical element, and is deflected toward the sample 1. Here, the pattern provided on the hologram element 9 is a pattern that deflects the light beam 5 by 90 ° into the light beam 10 when the hologram element 9 is arranged at a predetermined angle. When the deflected light beam 10 illuminates the sample 1 on the stage 2 via the condenser 3, the objective lens 7
The pattern satisfies the required NA and Teruno.

【0033】本実施例の図1と従来例の図11を比較す
ると、従来例のミラー4に比べて本実施例のホログラム
素子9の方がより水平に近い角度で配置されていること
がわかる。ここで、ステージ2が標本1を保持している
面(この面は水平な面である)の法線方向をZ軸とし、
ホログラム素子9の表面の法線とこのZ軸とのなす角を
αとすると、ホログラム素子は下記の式を満足するよう
に配置されている。
Comparing FIG. 1 of the present embodiment with FIG. 11 of the conventional example, it can be seen that the hologram element 9 of the present embodiment is arranged at an angle closer to the horizontal than the mirror 4 of the conventional example. . Here, the normal direction of the surface on which the stage 2 holds the specimen 1 (this surface is a horizontal surface) is defined as the Z axis,
Assuming that the angle between the normal to the surface of the hologram element 9 and the Z axis is α, the hologram elements are arranged so as to satisfy the following equation.

【0034】 0°<α<45° (2) 前述のように、ホログラム素子9は回折を利用して光の
進行方向を変える(偏向する)素子で、その偏向方向は
自由に設定することができる。よって、光源12からの
光束5を標本1に向けて90°偏向させる場合にも、ミ
ラーに比べてより水平に近い角度で配置することができ
る。すなわち、図11に示すミラー4によって偏向する
場合に比べてホログラム素子9の方が、高さ方向に関し
て空間的に占める割合が小さくなる、この結果、投光管
6の厚みを従来に比べて薄く構成することができる。そ
して、例えばこの投光管6を顕微鏡に使用するれば、ス
テージ2の位置を低くすることが可能となる。その結
果、標本1の交換が容易に行えるようになり、観察者の
疲労を軽減できることになる。
0 ° <α <45 ° (2) As described above, the hologram element 9 is an element that changes (deflects) the traveling direction of light using diffraction, and the deflection direction can be set freely. it can. Therefore, even when the light beam 5 from the light source 12 is deflected by 90 ° toward the sample 1, the light beam 5 can be arranged at an angle closer to the horizontal than the mirror. That is, the ratio of the hologram element 9 spatially occupied in the height direction is smaller than that in the case where the light is deflected by the mirror 4 shown in FIG. Can be configured. If the light emitting tube 6 is used for a microscope, for example, the position of the stage 2 can be lowered. As a result, the sample 1 can be easily replaced, and the fatigue of the observer can be reduced.

【0035】(実施例2)本発明の第2実施例を図2に
示す。本実施例も透過型照明光学系であって、第1のホ
ログラム素子9と第2のホログラム素子11の2つを備
えている。ここで、第1のホログラム素子9は第1実施
例と同じように配置されているため詳細な説明は省略
し、第2のホログラム素子について説明する。
(Embodiment 2) FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. This embodiment is also a transmission-type illumination optical system, and includes a first hologram element 9 and a second hologram element 11. Here, since the first hologram element 9 is arranged in the same manner as in the first embodiment, detailed description will be omitted, and the second hologram element will be described.

【0036】本実施例では、第1のホログラム素子9と
第2のホログラム素子11は、互いの回折面が向き合う
ように配置されている。光源12から発せられた光は、
コレクタレンズ13によって集光され平行あるいは略平
行な光束14として射出される。コレクタレンズ13か
ら射出された光束14は、第2のホログラム素子11で
回折される。ここで、第2のホログラム素子11の面の
法線と光束14の光軸とのなす角は45度よりも小さい
が、第2のホログラム素子11に設けられた所定のパタ
ーンによって回折されて光束14は90°偏向される。
このため、ミラーによって偏向する場合に比べ、第2の
ホログラム素子11の占めるスペースを高さ方向に小さ
くできる。
In this embodiment, the first hologram element 9 and the second hologram element 11 are arranged such that their diffraction surfaces face each other. The light emitted from the light source 12 is
The light is condensed by the collector lens 13 and emitted as a parallel or substantially parallel light flux 14. The light beam 14 emitted from the collector lens 13 is diffracted by the second hologram element 11. Here, although the angle between the normal to the surface of the second hologram element 11 and the optical axis of the light beam 14 is smaller than 45 degrees, the light beam is diffracted by a predetermined pattern provided on the second hologram element 11 and 14 is deflected 90 °.
Therefore, the space occupied by the second hologram element 11 can be reduced in the height direction as compared with the case where the light is deflected by the mirror.

【0037】また、光源12から第2のホログラム素子
11に入射する光束14の断面は円形であるが、第2の
ホログラム素子11によって偏向された後の光束5は、
高さ方向に短軸を持つ楕円形状に変換されている。その
ため投光管6内の光束が通るスペースも高さ方向に小さ
くすることができる。
Although the cross section of the light beam 14 incident on the second hologram element 11 from the light source 12 is circular, the light beam 5 deflected by the second hologram element 11
It has been converted to an elliptical shape with a short axis in the height direction. Therefore, the space in the light emitting tube 6 through which the light beam passes can be reduced in the height direction.

【0038】第2のホログラム素子11により回折され
て射出した光束5は、第1のホログラム素子9により標
本1に向けて偏向される。第1のホログラム素子9は第
2のホログラム素子11とは逆に、ホログラム素子の面
の法線と入射する光束5とのなす角は45°よりも大き
くなっているが、これはZ軸とのなす角αが条件(2)
を満足していることを意味している。そのため、第2の
ホログラム素子11によって楕円光束に変換された光束
5は、第1のホログラム素子9によって短軸方向が拡大
され、コンデンサ3を通して標本1を照明するのに十分
な光束径となる。また、ミラーによって偏向する場合に
比べ、第1のホログラム素子9の占めるスペースが高さ
方向に小さくできる。上記のように、照明光学系にホロ
グラム素子を用いることによって、投光管6内の光学系
及び光束が占める空間を小さく抑えることができる。よ
って、このような投光管6を顕微鏡に用いると、ステー
ジ2の位置を低く構成することができる。
The light beam 5 diffracted and emitted by the second hologram element 11 is deflected toward the sample 1 by the first hologram element 9. In the first hologram element 9, the angle formed by the normal of the surface of the hologram element and the incident light beam 5 is larger than 45 °, which is opposite to that of the second hologram element 11, Angle α is the condition (2)
Means that you are satisfied. Therefore, the light beam 5 converted into the elliptical light beam by the second hologram element 11 is expanded in the short axis direction by the first hologram element 9, and has a light beam diameter sufficient to illuminate the sample 1 through the condenser 3. Further, the space occupied by the first hologram element 9 can be reduced in the height direction as compared with the case where the light is deflected by a mirror. As described above, by using the hologram element for the illumination optical system, the space occupied by the optical system and the light beam in the light projecting tube 6 can be reduced. Therefore, when such a light emitting tube 6 is used for a microscope, the position of the stage 2 can be configured low.

【0039】また、第1のホログラム素子9と第2のホ
ログラム素子11を同一の素子で構成し、第2のホログ
ラム素子11の入射角をφ1、射出角をφ2とする時、
第2のホログラム素子9の入射角がφ2、射出角がφ1
となるように構成する。このように、互いの回折面が鏡
像となるように構成することで、第1のホログラム素子
9によって射出された後の光束を第1のホログラム素子
11に入射する前の円形光束に戻すことができる。その
結果、対物レンズ7が必要とするNAと照野とを満足す
る照明をムダなく行うことができる。
When the first hologram element 9 and the second hologram element 11 are constituted by the same element, and the incident angle of the second hologram element 11 is φ1 and the exit angle is φ2,
The incidence angle of the second hologram element 9 is φ2 and the emission angle is φ1
It is configured so that In this way, by configuring the respective diffraction surfaces to be mirror images, it is possible to return the light beam emitted by the first hologram element 9 to a circular light beam before being incident on the first hologram element 11. it can. As a result, illumination satisfying the NA and the illumination field required by the objective lens 7 can be performed without waste.

【0040】(第3実施例)本発明の第3実施例を図3
に示す。本実施例も第2実施例と同様に透過型照明光学
系であって、第1のホログラム素子9と第2のホログラ
ム素子11の2つを備えているが、第2実施例と配置が
やや異なっている。
(Third Embodiment) FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention.
Shown in This embodiment is also a transmissive illumination optical system like the second embodiment, and includes the first hologram element 9 and the second hologram element 11, but the arrangement is slightly different from that of the second embodiment. Is different.

【0041】光源12から発せられた光はコレクタレン
ズ13によって集光され、平行な光束14として射出さ
れる。コレクタレンズ13から射出された光束14は第
2のホログラム素子11に設けられた所定のパターンに
よって回折される。ここで、第2のホログラム素子11
に設けられたパターンは、ミラーを同じように配置した
場合に光束が反射される角度(以下、正反射角という)
よりも大きな角度で回折するようなパターンとなってい
る。よって、第2のホログラム素子11はミラーに比べ
てより水平に近い角度で配置することができ、この状態
で所望の方向に光束を偏向させることができる。
The light emitted from the light source 12 is collected by the collector lens 13 and emitted as a parallel light flux 14. The light beam 14 emitted from the collector lens 13 is diffracted by a predetermined pattern provided on the second hologram element 11. Here, the second hologram element 11
The pattern provided at the angle at which the light flux is reflected when the mirrors are arranged in the same manner (hereinafter, referred to as a specular reflection angle)
The pattern is such that it is diffracted at an angle larger than that. Therefore, the second hologram element 11 can be arranged at an angle closer to the horizontal than the mirror, and in this state, the light beam can be deflected in a desired direction.

【0042】第2のホログラム素子11により回折され
て射出した光束は、ミラー15によって反射される。ミ
ラー15はその反射面が第2のホログラム素子11と略
平行となるように配置されており、入射した光束を第1
のホログラム素子9に向けて反射する。ミラー15で反
射された光束5は第2のホログラム素子9に入射し、こ
こで回折されて標本1側に偏向される。
The light beam diffracted and emitted by the second hologram element 11 is reflected by the mirror 15. The mirror 15 is arranged so that its reflection surface is substantially parallel to the second hologram element 11, and converts the incident light beam into the first hologram element 11.
Is reflected toward the hologram element 9. The light beam 5 reflected by the mirror 15 enters the second hologram element 9, where it is diffracted and deflected to the sample 1 side.

【0043】なお、第2実施例では第1のホログラム9
に入射する光束5がステージ2あるいは作業台の表面に
対して水平であったのに対し、本実施例では第1のホロ
グラム素子9に入射する光束5は傾斜した光束になって
いる。これは、本実施例では第2のホログラム素子11
で光束は一旦上方(ステージ2側)に偏向された後、今
度はミラー15で下方(作業台70側)に反射されるた
めである。このような構成において、第1のホログラム
素子9の面の法線と対物レンズの光軸60とのなす角
は、第1のホログラム素子9の面の法線と光束5とのな
す角よりも小さい。そのため、ミラーを使って構成する
場合に比べ、第1実施例と同様に光学系の占める空間を
高さ方向で小さくすることができる。
In the second embodiment, the first hologram 9
The light beam 5 incident on the first hologram element 9 in this embodiment is an inclined light beam, whereas the light beam 5 incident on the stage 2 or the surface of the worktable is horizontal. This is because, in this embodiment, the second hologram element 11
This is because the light beam is once deflected upward (toward the stage 2) and then reflected downward (toward the workbench 70) by the mirror 15. In such a configuration, the angle between the normal to the surface of the first hologram element 9 and the optical axis 60 of the objective lens is larger than the angle between the normal to the surface of the first hologram element 9 and the light beam 5. small. For this reason, the space occupied by the optical system can be reduced in the height direction as in the first embodiment, as compared with the case of using a mirror.

【0044】また、本実施例では第2のホログラム素子
11と第1のホログラム素子9に同一の素子を用い、両
ホログラム素子を互いに平行に配置している。そして、
本実施例では照明光学系を投光管6内にコンパクトに配
置するためにミラー15を用いて光束を反射している
が、このとき第2のホログラム素子11のミラー15に
よる鏡像は、第1のホログラム素子9と平行な関係にあ
る。このようにホログラム素子9、11を配置するのは
次のような理由からである。式(1)より格子間隔d と
入射角θが一定であっても、射出角θ' は波長によって
異なること、及び波長が短いほどθ'はθに近づくこと
がわかる。この効果を分散という。したがって、ホログ
ラム素子に白色光が入射する場合、回折された光は波長
によって射出角が異なり、そのままでは標本上における
照明にムラ(色ムラ)を生じる可能性がある。
In this embodiment, the same element is used for the second hologram element 11 and the first hologram element 9, and both hologram elements are arranged in parallel with each other. And
In this embodiment, the light beam is reflected using the mirror 15 in order to arrange the illumination optical system compactly in the light projecting tube 6. At this time, the mirror image of the second hologram element 11 by the mirror 15 is the first image. Are in parallel with the hologram element 9 of FIG. The hologram elements 9 and 11 are arranged in this manner for the following reasons. From equation (1), it can be seen that even when the lattice spacing d and the incident angle θ are constant, the exit angle θ ′ varies depending on the wavelength, and that the shorter the wavelength, the closer θ ′ to θ. This effect is called dispersion. Therefore, when white light is incident on the hologram element, the exit angle of the diffracted light varies depending on the wavelength, and as it is, there is a possibility that unevenness (color unevenness) will occur in illumination on the sample.

【0045】そこで、図3に示すように2つのホログラ
ム素子9、11の回折面が平行になるように配置する
と、第1のホログラム素子9に関する入射光と射出光の
関係は、第2のホログラム素子11において入射光と射
出光を入れ替えた状態と等価な関係になる。一方、図1
0において入射光41と射出光42を入れ替えても式
(1)を満たすことは明らかである。したがって、本実
施例のように構成した場合、光束5が第2のホログラム
素子11から波長によって異なる角度で射出されたとし
ても、この波長によって角度の異なる光束は第2のホロ
グラム素子9によって回折される時に同一の方向に射出
される。従って、本実施例の構成では、分散の無い照明
光学系を従来に比べてコンパクトに構成することができ
る。
When the two hologram elements 9 and 11 are arranged so that their diffraction surfaces are parallel as shown in FIG. 3, the relationship between the incident light and the exit light with respect to the first hologram element 9 is as follows. This is equivalent to a state where the incident light and the emitted light are interchanged in the element 11. On the other hand, FIG.
It is clear that the equation (1) is satisfied even if the incident light 41 and the emitted light 42 are exchanged at 0. Therefore, in the case of the configuration as in the present embodiment, even if the light beam 5 is emitted from the second hologram element 11 at a different angle depending on the wavelength, the light beam having a different angle depending on the wavelength is diffracted by the second hologram element 9. At the same time. Therefore, in the configuration of the present embodiment, the illumination optical system without dispersion can be configured to be more compact than before.

【0046】(第4実施例)本発明の第4実施例を図4
に示す。本実施例は標本の上方から照明光を照射する落
射型照明光学系である。本実施例では、第1のホログラ
ム素子17と第2のホログラム素子19は、互いの回折
面が平行になるように配置されている。光源12から発
せられた光は、コレクタレンズ13によって集光され平
行な光束14として射出される。コレクタレンズ13か
ら射出された光束14は、第2のホログラム素子19で
回折される。ここで、第2のホログラム素子19の面の
法線と光束14の光軸とのなす角は45度よりも小さい
が、第2のホログラム素子19に設けられた所定のパタ
ーンによって回折され光束14は90°偏向される。こ
のため、ミラーによって偏向する場合に比べ、第2のホ
ログラム素子19の占めるスペースが高さ方向に小さく
できる。
(Fourth Embodiment) FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention.
Shown in This embodiment is an epi-illumination optical system that irradiates illumination light from above the sample. In this embodiment, the first hologram element 17 and the second hologram element 19 are arranged such that their diffraction surfaces are parallel to each other. Light emitted from the light source 12 is collected by the collector lens 13 and emitted as a parallel light flux 14. The light beam 14 emitted from the collector lens 13 is diffracted by the second hologram element 19. Although the angle between the normal to the surface of the second hologram element 19 and the optical axis of the light beam 14 is smaller than 45 degrees, the light beam 14 is diffracted by a predetermined pattern provided on the second hologram element 19. Is deflected by 90 °. Therefore, the space occupied by the second hologram element 19 can be reduced in the height direction as compared with the case where the light is deflected by a mirror.

【0047】また、光源12から第2のホログラム素子
19に入射する光束14の断面は円形であるが、第2の
ホログラム素子19によって偏向された後の光束5は、
高さ方向に短軸を持つ楕円形状に変換されている。その
ため投光管22内の光束が通るスペースも高さ方向に小
さくすることができる。
Although the cross section of the light beam 14 incident on the second hologram element 19 from the light source 12 is circular, the light beam 5 deflected by the second hologram element 19 is
It has been converted to an elliptical shape with a short axis in the height direction. Therefore, the space in the light emitting tube 22 through which the light beam passes can be reduced in the height direction.

【0048】第2のホログラム素子19により回折され
て射出した光束5は、第1のホログラム素子17により
標本1に向けて偏向される。第1のホログラム素子17
は第2のホログラム素子19とは逆に、ホログラム素子
の面の法線と入射する光束5とのなす角は45°よりも
大きくなっているが、これはZ軸とのなす角αが条件
(2)を満足していることを意味している。そのため、
第2のホログラム素子19によって楕円光束に変換され
た光束5は、第1のホログラム素子17によって短軸方
向が拡大され、対物レンズ7を通して標本1を照明する
のに十分な光束径となる。 標本1で反射された照明光
は対物レンズ7によって集光され、第1のホログラム素
子17を透過し結像光学系20によって結像され、図示
しない観察光学系によって観察される。
The light beam 5 diffracted and emitted by the second hologram element 19 is deflected toward the sample 1 by the first hologram element 17. First hologram element 17
Is opposite to the second hologram element 19, the angle between the normal to the surface of the hologram element and the incident light beam 5 is larger than 45 °. This means that (2) is satisfied. for that reason,
The light beam 5 converted into an elliptical light beam by the second hologram element 19 is expanded in the short axis direction by the first hologram element 17 and has a light beam diameter sufficient to illuminate the sample 1 through the objective lens 7. The illumination light reflected by the specimen 1 is condensed by the objective lens 7, transmitted through the first hologram element 17, formed into an image by the imaging optical system 20, and observed by an observation optical system (not shown).

【0049】本実施例ではミラーによって照明光の角度
を90°偏向するという図5に示す構成と比べて、第1
のホログラム素子17の占めるスペースを高さ方向に小
さくできる。このように、照明光学系にホログラム素子
を用いることによって、投光管22内の光学系及び光束
が占める空間を小さく抑えることができ、投光管22の
小型化(薄型化)ができる。これにより、対物レンズ7
と結像光学系20との間隔を従来に比べて短くすること
ができる。
In this embodiment, as compared with the configuration shown in FIG.
Of the hologram element 17 can be reduced in the height direction. As described above, by using the hologram element for the illumination optical system, the space occupied by the optical system and the light beam in the light projecting tube 22 can be reduced, and the light projecting tube 22 can be made smaller (thinner). Thereby, the objective lens 7
And the distance between the optical system and the imaging optical system 20 can be made shorter than before.

【0050】対物レンズ7と結像光学系20との間隔が
短くなったことによる効果について、図6を用いて説明
する。図6には軸外光束29と軸上光束30の様子が示
されている。図6で示されているに、対物レンズ7から
射出される軸外光束29の光線高は対物レンズ7から遠
ざかるほど高くなる。そのため、対物レンズ7と結像光
学系20との間隔が長くなればなるほど、結像光学系2
0の径を大きくしなければならない。しかし、結像光学
系20の大きさには限界があるため、軸外光束29にケ
ラレが発生してしまい観察する像の周辺において光量の
低下を引き起こす。従って対物レンズ7と結像光学系2
0との間隔を短くできる本実施例の構成では、観察する
像の周辺において光量の低下を引き起こすことはない。
また、第1のホログラム素子17と第2のホログラム素
子19に同一の素子を使い、互いの回折面を平行に配置
することで回折による分散を相殺することができる。
The effect obtained by reducing the distance between the objective lens 7 and the imaging optical system 20 will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows the state of the off-axis light beam 29 and the on-axis light beam 30. As shown in FIG. 6, the ray height of the off-axis light flux 29 emitted from the objective lens 7 increases as the distance from the objective lens 7 increases. Therefore, the longer the distance between the objective lens 7 and the imaging optical system 20 becomes, the longer the imaging optical system 2 becomes.
The diameter of 0 must be increased. However, since the size of the imaging optical system 20 is limited, vignetting occurs in the off-axis light flux 29, which causes a decrease in the amount of light around the image to be observed. Therefore, the objective lens 7 and the imaging optical system 2
In the configuration of the present embodiment that can shorten the interval with 0, the light amount does not decrease around the image to be observed.
Moreover, the same hologram element 17 and the second hologram element 19 are used as the same hologram element 19 and the diffraction planes are arranged in parallel with each other, whereby the dispersion due to diffraction can be canceled.

【0051】(第5実施例)本発明の第5実施例を図7
に示す。本実施例も標本の上方から照明光を照射する落
射型照明光学系である。本実施例では2つの投光管2
2、59を備えている。第1の投光管22の光源12か
ら発せられた光はコレクタレンズ13によって集光さ
れ、平行な光束14として射出される。コレクタレンズ
13より射出された光束14は第4のホログラム素子2
8、第3のホログラム素子27、第2のホログラム素子
26によりそれぞれ90°偏向された後、第1のホログ
ラム素子17によって標本1に向かって90°偏向され
る。
(Fifth Embodiment) FIG. 7 shows a fifth embodiment of the present invention.
Shown in This embodiment is also an epi-illumination illumination optical system that emits illumination light from above the sample. In this embodiment, two light emitting tubes 2
2, 59 are provided. Light emitted from the light source 12 of the first light projecting tube 22 is collected by the collector lens 13 and emitted as a parallel light flux 14. The light beam 14 emitted from the collector lens 13 is the fourth hologram element 2
8. After being deflected by 90 ° by the third hologram element 27 and the second hologram element 26, the light is deflected by 90 ° toward the sample 1 by the first hologram element 17.

【0052】ここで、第4のホログラム素子28の面の
法線と光束14の光軸とのなす角は45度よりも小さい
ため、ミラーを用いた場合に比べて水平に近い角度で配
置されていることになる。しかしながら、所定のパター
ンによって光束14は回折され90°偏向される。同様
に、第1乃至第3のホログラム素子17、26、27も
ミラー用いた場合に比べ水平に近い角度で配置されてい
るが、所定のパターンが設けられているので入射した光
束を90°偏向することができる。この結果、第1の投
光管22を高さ方向に小さくすることができる。
Here, since the angle between the normal to the surface of the fourth hologram element 28 and the optical axis of the light beam 14 is smaller than 45 degrees, they are arranged at an angle closer to the horizontal than in the case where a mirror is used. Will be. However, the light beam 14 is diffracted and deflected by 90 ° according to a predetermined pattern. Similarly, the first to third hologram elements 17, 26, and 27 are also arranged at an angle closer to the horizontal as compared with the case where a mirror is used, but since a predetermined pattern is provided, the incident light beam is deflected by 90 °. can do. As a result, the first light emitting tube 22 can be reduced in the height direction.

【0053】また、本実施例では、第1のホログラム素
子17と第4のホログラム素子28を同一な素子で互い
の回折面が平行になるように配置し、同様に第2のホロ
グラム素子26と第3のホログラム素子27も同様に同
一な素子で互いの回折面が平行になるように位置に配置
させている。このような構成により、第1の投光管22
の光学系は全体として回折による分散が相殺された光学
系となっている。
Further, in the present embodiment, the first hologram element 17 and the fourth hologram element 28 are arranged so that their diffraction surfaces are parallel to each other with the same element. Similarly, the third hologram element 27 is the same element and is arranged at a position such that the diffraction surfaces are parallel to each other. With such a configuration, the first light emitting tube 22
Is an optical system in which dispersion due to diffraction is offset as a whole.

【0054】上述のように、第1の投光管22の厚みを
薄く構成することができるため、第1の投光管22の上
にさらにもう一つの第2の投光管59を設置することが
できる。この場合、第2の投光管59にも第5のホログ
ラム素子56と第6のホログラム素子57が用いられ、
第4実施例と同様に配置されている。よって、光源52
から射出した光束はコレクタレンズ53によって平行な
光束55になり、第6のホログラム素子57で90°偏
向される。第6のホログラム素子57で90°偏向され
た光束54は第5のホログラム素子56に入射し、対物
レンズ7に向けて90°偏向される。
As described above, since the thickness of the first light emitting tube 22 can be made thinner, another second light emitting tube 59 is provided on the first light emitting tube 22. be able to. In this case, the fifth hologram element 56 and the sixth hologram element 57 are also used for the second projection tube 59,
The arrangement is the same as in the fourth embodiment. Therefore, the light source 52
The light beam emitted from the hologram element is converted into a parallel light beam 55 by the collector lens 53, and is deflected by 90 ° by the sixth hologram element 57. The light beam 54 deflected by 90 ° by the sixth hologram element 57 enters the fifth hologram element 56 and is deflected by 90 ° toward the objective lens 7.

【0055】第2の投光管59に配置された第5のホロ
グラム素子56と第6のホログラム素子57も、ミラー
を用いた場合に比べて水平に近い角度で配置されてい
る。よって、第2の投光管59についてもその厚みを従
来に比べて薄くすることができる。そのため、対物レン
ズ7と結像光学系20の間に第1の投光管22と第2の
投光管59を配置させたとしても、従来のように対物レ
ンズ7と結像光学系20の間隔が大きく広がることが無
い。したがって、本実施例の構成においても観察する像
の周辺において光量の低下を引き起こすことはない。ま
た、2つの投光管を配置しながらも非常にコンパクトな
構成が実現できる。
The fifth hologram element 56 and the sixth hologram element 57 arranged in the second light projecting tube 59 are also arranged at an angle closer to the horizontal than in the case where a mirror is used. Therefore, the thickness of the second light emitting tube 59 can be reduced as compared with the related art. Therefore, even if the first light projecting tube 22 and the second light projecting tube 59 are arranged between the objective lens 7 and the image forming optical system 20, the objective lens 7 and the imaging There is no large gap. Therefore, even in the configuration of the present embodiment, the light amount does not decrease around the image to be observed. Also, a very compact configuration can be realized while arranging two light emitting tubes.

【0056】(第6実施例)本発明の第6実施例を図8
に示す。本実施例の照明光学系は透過型の偏斜照明光学
系であって、図3に示す実施例3とほぼ同じ構成を備え
ている。ただし、第3実施例ではコンデンサ3が用いら
れているが、本実施例ではコンデンサ3の代わりに第3
のホログラム素子23を用いている点で異なる。
(Sixth Embodiment) FIG. 8 shows a sixth embodiment of the present invention.
Shown in The illumination optical system of this embodiment is a transmission type oblique illumination optical system, and has almost the same configuration as that of the third embodiment shown in FIG. However, in the third embodiment, the capacitor 3 is used.
In that the hologram element 23 is used.

【0057】第1のホログラム素子9によって偏向され
た光束10は、第3のホログラム素子23に入射する。
ここで、第3のホログラム素子23はコンデンサ3のよ
うに光束10の全てを標本1に向けて集光するのではな
く、標本1を斜め方向から照射する偏斜照明を行うよう
に光を回折する。具体的には、輪帯状の略平行な光束を
所定の角度で標本1上において交差するように、しかも
略平行な光束のまま射出するようなパターンが、第3の
ホログラム素子23に設けられている。なお、輪帯状の
光束を得るには、光束14、5、10の何れかの光束中
に光束中心を遮光する遮光部材を配置するか、第3のホ
ログラム素子23に遮光領域を設ければ良い。この場
合、第3のホログラム素子23に遮光領域を設けておく
と、偏斜照明から別の照明に切替える際に第3のホログ
ラム素子23を光路から離脱させるだけで良いので、こ
のような構成が好ましい。あるいは、第3のホログラム
素子23の近傍に遮光部材を配置しておくのも好ましい
構成である。
The light beam 10 deflected by the first hologram element 9 enters the third hologram element 23.
Here, the third hologram element 23 does not condense the entire light beam 10 toward the sample 1 like the condenser 3 but diffracts light so as to perform oblique illumination that irradiates the sample 1 from an oblique direction. I do. More specifically, a pattern is provided in the third hologram element 23 so that substantially parallel light beams in a ring shape cross at a predetermined angle on the sample 1 and are emitted as substantially parallel light beams. I have. In order to obtain a ring-shaped light beam, a light-blocking member that blocks the center of the light beam may be arranged in any of the light beams 14, 5, and 10, or a light-blocking region may be provided in the third hologram element 23. . In this case, if a light-blocking region is provided in the third hologram element 23, it is only necessary to separate the third hologram element 23 from the optical path when switching from oblique illumination to another illumination. preferable. Alternatively, it is also a preferable configuration to arrange a light shielding member in the vicinity of the third hologram element 23.

【0058】本実施例では、第3のホログラム素子23
により偏斜照明が可能になるため、明視野観察では判別
しにくい透明に近い標本であっても標本に影が付き立体
感のある像を得ることができる。そして、第3のホログ
ラム素子23の厚みはコンデンサ3に比べて薄いため、
照明光学系を更にコンパクトに構成することができる。
In this embodiment, the third hologram element 23
Thus, oblique illumination becomes possible, so that even if the sample is nearly transparent and is difficult to be distinguished by bright-field observation, the sample is shaded and an image with a three-dimensional effect can be obtained. Since the thickness of the third hologram element 23 is smaller than that of the capacitor 3,
The illumination optical system can be made more compact.

【0059】(第7実施例)本発明の第7実施例を図9
に示す。本実施例の照明光学系は透過型の暗視野照明光
学系である。本実施例も第6実施例と同様に、コンデン
サ3の代わりにホログラム素子24を用いている。ただ
し、本実施例のホログラム素子24は、第6実施例のホ
ログラム素子23よりも更に大きな角度で光束を回折さ
せるパターンを備えている点で異なる。第6実施例では
ホログラム素子23で回折された光束が対物レンズ7に
直接入射するのに対し、本実施例では第3のホログラム
素子24によって回折された光束は対物レンズ7に直接
光束が入射しない角度に偏向される。よって、本実施例
の照明光学系は標本1を暗視野照明する暗視野照明光学
系になる。
(Seventh Embodiment) FIG. 9 shows a seventh embodiment of the present invention.
Shown in The illumination optical system of this embodiment is a transmission type dark field illumination optical system. This embodiment also uses a hologram element 24 instead of the capacitor 3 as in the sixth embodiment. However, the hologram element 24 of the present embodiment is different from the hologram element 23 of the sixth embodiment in that the hologram element 24 has a pattern for diffracting a light beam at an even larger angle. In the sixth embodiment, the light beam diffracted by the hologram element 23 directly enters the objective lens 7, whereas in the present embodiment, the light beam diffracted by the third hologram element 24 does not directly enter the objective lens 7. Deflected to an angle. Therefore, the illumination optical system of the present embodiment is a dark-field illumination optical system that illuminates the specimen 1 in a dark-field.

【0060】本実施例では、暗視野照明を行う光学素子
としてホログラム素子24を用いているため、図13に
示したような複雑な暗視野照明用ミラー8を必要としな
い。よって、照明光学系をコンパクトに構成することが
でき、ステージ2の位置を低くすることができる。ま
た、図13に示す従来例では、ミラー4からステージ2
までのスペースを小さく保つため、暗視野照明用ミラー
8の大きさをできるだけ小さくしければならない。この
結果、図12に示す光束10の径と図13に示す光束1
0の径を比較すればわかるように、従来の暗視野照明で
は光源12から射出された光束10の一部しか使用でき
ない。これに対して、ホログラム素子24を使った場合
は、光束10をほぼ余すところ無く使用することができ
る。よって、従来に比べ明るい照明を行うことができ
る。
In this embodiment, since the hologram element 24 is used as an optical element for performing dark-field illumination, a complicated dark-field illumination mirror 8 as shown in FIG. 13 is not required. Therefore, the illumination optical system can be made compact, and the position of the stage 2 can be lowered. Further, in the conventional example shown in FIG.
The size of the dark-field illumination mirror 8 must be as small as possible in order to keep the space up to this point small. As a result, the diameter of the light beam 10 shown in FIG.
As can be seen by comparing the diameters of 0, only a part of the light beam 10 emitted from the light source 12 can be used in the conventional dark-field illumination. On the other hand, when the hologram element 24 is used, the light beam 10 can be used almost completely. Therefore, brighter illumination can be performed as compared with the related art.

【0061】なお、上記実施例1〜7中のホログラム素
子は反射型素子であるが透過型素子を用いて構成しても
良い。また、ホログラム素子の格子間隔d を連続的に変
化させることでホログラム素子にレンズ効果を持たせる
ことができる。よって、上記実施例中のコンデンサ3や
コレクタレンズ13をホログラム素子で構成することも
できる。また、コンデンサ3やコレクタレンズ13のレ
ンズ効果を、例えば図2のホログラム素子9と11に持
たせても良い。ホログラム素子は実質的に厚みが無いた
め、上記のように構成することでより照明系をコンパク
トにすることができる。
Although the hologram element in the first to seventh embodiments is a reflection type element, it may be constituted by using a transmission type element. Further, the hologram element can have a lens effect by continuously changing the grid interval d of the hologram element. Therefore, the condenser 3 and the collector lens 13 in the above embodiment can be constituted by a hologram element. Further, the lens effects of the condenser 3 and the collector lens 13 may be provided to, for example, the hologram elements 9 and 11 in FIG. Since the hologram element has substantially no thickness, the configuration described above can make the illumination system more compact.

【0062】以上説明した以外に、本発明は以下のよう
な特徴を備えている。 1.光源と物体の間に配置され回折光学素子を備える照
明光学系であって、前記回折光学素子は前記光源からの
光束を前記物体側に偏向する回折パターンを有すること
を特徴とする照明光学系。
In addition to the above, the present invention has the following features. 1. An illumination optical system including a diffraction optical element disposed between a light source and an object, wherein the diffraction optical element has a diffraction pattern for deflecting a light beam from the light source toward the object.

【0063】2.前記物体を保持するステージの面の法
線方向をZ軸とし、前記回折光学素子の面の法線と前記
Z軸とのなす角をαとする時、前記回折光学素子は下記
の式を満足するように配置されていることを特徴とする
1.に記載の照明光学系。
2. When the normal direction of the surface of the stage that holds the object is the Z axis, and the angle between the normal of the surface of the diffractive optical element and the Z axis is α, the diffractive optical element satisfies the following equation. It is characterized by being arranged so that
1. 2. The illumination optical system according to 1.

【0064】0°<α<45° 3.前記回折光学素子は前記光源からの入射光束を、該
入射光束よりも太い光束径に変換して射出するように配
置されていることを特徴とする1.に記載の照明光学
系。
0 ° <α <45 ° The diffractive optical element is arranged so as to convert an incident light beam from the light source into a light beam diameter larger than the incident light beam and emit the light beam. 2. The illumination optical system according to 1.

【0065】4.前記回折光学素子は前記光源からの円
形光束を、該円形光束よりも大きな楕円光束として射出
するように配置されていることを特徴とする1.に記載
の照明光学系。
4. The diffractive optical element is arranged so as to emit a circular light beam from the light source as an elliptical light beam larger than the circular light beam. 2. The illumination optical system according to 1.

【0066】5.前記回折光学素子は前記光源からの楕
円光束を、該楕円光束の短軸方向の径が拡大された光束
として射出するように配置されていることを特徴とする
1.に記載の照明光学系。
5. The diffractive optical element is arranged so as to emit an elliptical light beam from the light source as a light beam whose diameter in the minor axis direction of the elliptical light beam is enlarged. 2. The illumination optical system according to 1.

【0067】6.前記回折光学素子とは別体の第2の回
折光学素子を備え、前記回折光学素子と前記第2の回折
光学素子は全体として回折効果による分散を打ち消し合
うように配置されていることを特徴とする1.から5.
のいずれかに記載の照明光学系。
6. A second diffractive optical element separate from the diffractive optical element, wherein the diffractive optical element and the second diffractive optical element are arranged so as to cancel dispersion due to a diffraction effect as a whole. Do 1. To 5.
The illumination optical system according to any one of the above.

【0068】7.前記照明光学系は前記回折光学素子を
偶数個備え、該回折光学素子は2つの同一な素子の対か
らなり、該対を成す一方の回折光学素子の入射角をφ
1、射出角をφ2とする時、前記対を成す他方の回折光
学素子は入射角がφ2、射出角がφ1となるように配置
され、前記対を成す回折光学素子は互いに平行に配置さ
れていることを特徴とする1.から5.のいずれかに記
載の照明光学系。
7. The illumination optical system includes an even number of the diffractive optical elements, and the diffractive optical element includes a pair of two identical elements, and the incident angle of one diffractive optical element forming the pair is φ.
1. When the exit angle is φ2, the other diffractive optical element forming the pair is disposed so that the incident angle is φ2 and the exit angle is φ1, and the diffractive optical elements forming the pair are disposed parallel to each other. 1. To 5. The illumination optical system according to any one of the above.

【0069】8.前記回折光学素子は透過型回折光学素
子であることを特徴とする1.から8.のいずれかに記
載の照明光学系。 9.前記回折光学素子は反射型回折光学素子であること
を特徴とする1.から8.のいずれかに記載の照明光学
系。
8. The diffractive optical element is a transmission type diffractive optical element. From 8. The illumination optical system according to any one of the above. 9. The diffractive optical element is a reflection type diffractive optical element. From 8. The illumination optical system according to any one of the above.

【0070】10.光源と物体との間に配置された照明
光学系と、前記物体を挟んで照明光学系と反対側に配置
された対物レンズと、該対物レンズからの光束を結像す
る結像光学系とを備えた光学装置であって、前記照明光
学系は回折光学素子を備え、該回折光学素子は前記光源
からの光束を前記物体側に偏向する回折パターンを有す
ることを特徴とする光学装置。
10. An illumination optical system disposed between the light source and the object, an objective lens disposed on the opposite side of the illumination optical system with respect to the object, and an imaging optical system for imaging a light beam from the objective lens. An optical device comprising: an illumination optical system including a diffraction optical element, wherein the diffraction optical element has a diffraction pattern for deflecting a light beam from the light source toward the object.

【0071】11.光源と物体との間に配置された照明
光学系と、前記物体に対して照明光学系と同じ側に配置
された集光する対物レンズと、該対物レンズからの光束
を結像する結像光学系とを備えた光学装置であって、前
記照明光学系は回折光学素子を備え、該回折光学素子は
前記光源からの光束を前記物体側に偏向する回折パター
ンを有することを特徴とする光学装置。
11. An illumination optical system disposed between the light source and the object, an objective lens for condensing light which is disposed on the same side of the object as the illumination optical system, and an imaging optical system for imaging a light beam from the objective lens Wherein the illumination optical system includes a diffractive optical element, and the diffractive optical element has a diffraction pattern for deflecting a light beam from the light source toward the object. .

【0072】12.光源と物体との間に配置された照明
光学系と、前記物体を挟んで照明光学系と反対側に配置
された対物レンズと、対物レンズからの光束を結像する
結像光学系とを備えた光学装置であって、前記照明光学
系は回折光学素子を備え、該回折光学素子は前記光源か
らの光束を前記物体に対して偏斜照明する回折パターン
を有することを特徴とする光学装置。
12. An illumination optical system disposed between the light source and the object, an objective lens disposed on the opposite side of the illumination optical system with respect to the object, and an imaging optical system for imaging a light beam from the objective lens. An optical device, wherein the illumination optical system includes a diffractive optical element, and the diffractive optical element has a diffraction pattern for obliquely illuminating a light beam from the light source on the object.

【0073】13.光源と物体との間に配置された照明
光学系と、前記物体を挟んで照明光学系と反対側に配置
された対物レンズと、対物レンズからの光束を結像する
結像光学系とを備えた光学装置であって、前記照明光学
系は回折光学素子を備え、該回折光学素子は前記物体に
対して直接対物レンズに入射しない角度で光を偏向する
回折パターンを有することを特徴とする光学装置。
13. An illumination optical system disposed between the light source and the object, an objective lens disposed on the opposite side of the illumination optical system with respect to the object, and an imaging optical system for imaging a light beam from the objective lens. Wherein the illumination optical system includes a diffractive optical element, and the diffractive optical element has a diffraction pattern that deflects light at an angle that does not directly enter the objective lens with respect to the object. apparatus.

【0074】14.前記回折光学素子とは別体の第2の
回折光学素子を備え、前記回折光学素子と前記第2の回
折光学素子は各々の回折面が互いに平行になるように配
置されていることを特徴とする1.に記載の照明光学
系。
14. A second diffractive optical element separate from the diffractive optical element, wherein the diffractive optical element and the second diffractive optical element are arranged such that respective diffraction surfaces are parallel to each other. Do 1. 2. The illumination optical system according to 1.

【0075】15.前記回折光学素子とは別体の第2の
回折光学素子を備え、前記回折光学素子と前記第2の回
折光学素子は各々の回折面が鏡像関係になるように配置
されていることを特徴とする1.に記載の照明光学系。
15. A second diffractive optical element separate from the diffractive optical element, wherein the diffractive optical element and the second diffractive optical element are arranged such that respective diffraction surfaces have a mirror image relationship. Do 1. 2. The illumination optical system according to 1.

【0076】[0076]

【発明の効果】上述のように、本発明によれば照明光学
系に回折光学素子を用いることにより従来に比べ照明光
学系をコンパクトに構成することができる。その結果、
使用者にかかる負担を軽減することができる。また、照
明光学系をコンパクトに構成することで、光学的な性能
を損なうこと無く従来に比べ小さな空間に複数の光学系
を構成することが可能となる。
As described above, according to the present invention, by using a diffractive optical element for the illumination optical system, the illumination optical system can be made more compact than before. as a result,
The burden on the user can be reduced. In addition, by making the illumination optical system compact, it becomes possible to configure a plurality of optical systems in a smaller space than before, without impairing optical performance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1実施例であって、透過型の照明
光学系を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a transmission-type illumination optical system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第2実施例であって、透過型の照明
光学系を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a transmission-type illumination optical system according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第3実施例であって、透過型の照明
光学系を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a transmission type illumination optical system according to a third embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第4実施例であって、落射型の照明
光学系を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an epi-illumination type illumination optical system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】 従来のミラーを用いた落射型の照明光学系を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an epi-illumination type illumination optical system using a conventional mirror.

【図6】 対物レンズと結像レンズの間隔の違いによる
光線の様子を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a state of a light beam due to a difference in an interval between an objective lens and an imaging lens.

【図7】 本発明の第5実施例であって、落射型の照明
光学系を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an epi-illumination type illumination optical system according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の第6実施例であって、透過型の偏斜
照明光学系を示す図である。
FIG. 8 is a view showing a transmission type oblique illumination optical system according to a sixth embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の第7実施例であって、透過型の暗視
野照明光学系を示す図である。
FIG. 9 is a view showing a transmission-type dark-field illumination optical system according to a seventh embodiment of the present invention.

【図10】 本発明で用いるホログラム素子の作
用を説明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating the operation of the hologram element used in the present invention.

【図11】 従来の顕微鏡に用いられている照明
光学系を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an illumination optical system used in a conventional microscope.

【図12】 従来の顕微鏡に用いられている別の
照明光学系を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing another illumination optical system used in a conventional microscope.

【図13】 従来の顕微鏡に用いられている暗視
野照明光学系を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a dark-field illumination optical system used in a conventional microscope.

【図14】 従来の内視鏡に用いられている先端
光学系を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a distal end optical system used in a conventional endoscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 標本 2 ステージ 3 コンデンサ 4、15、21 ミラー 5、10、14、16、45、54、55 光束 6、22、59 投光管 7、33 対物レンズ 8、8a、8b 暗視野照明用ミラー 9、11、17、19、23、24、26、27、2
8、56、57 ホログラム素子 12、52 光源 13、53 コレクタレンズ 20 結像レンズ 29 軸外光束 30 軸上光束 31 凹レンズ 32 凸レンズ群 34 イメージガイドファイバ 35 オフアクシス型ホログラム光学素子 36 プリズム 41 入射光 42 射出光 43 格子 60 対物レンズの光軸 70 作業台
Reference Signs List 1 specimen 2 stage 3 condenser 4, 15, 21 mirror 5, 10, 14, 16, 45, 54, 55 luminous flux 6, 22, 59 floodlight tube 7, 33 objective lens 8, 8a, 8b dark-field illumination mirror 9 , 11, 17, 19, 23, 24, 26, 27, 2
8, 56, 57 Hologram element 12, 52 Light source 13, 53 Collector lens 20 Imaging lens 29 Off-axis light beam 30 On-axis light beam 31 Concave lens 32 Convex lens group 34 Image guide fiber 35 Off-axis hologram optical element 36 Prism 41 Incident light 42 Emission light 43 Lattice 60 Optical axis of objective lens 70 Workbench

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源と物体の間に配置された回折光学素
子を備える照明光学系であって、前記回折光学素子は前
記光源からの光束を前記物体側に偏向するパターンを有
することを特徴とする照明光学系。
1. An illumination optical system including a diffractive optical element disposed between a light source and an object, wherein the diffractive optical element has a pattern for deflecting a light beam from the light source toward the object. Illumination optics.
【請求項2】 前記物体を保持するステージの面の法線
方向をZ軸とし、前記回折光学素子の面の法線と前記Z
軸とのなす角をαとする時、前記回折光学素子は下記の
式を満足するように配置されていることを特徴とする請
求項1に記載の照明光学系。 0°<α<45°
2. The method according to claim 1, wherein a direction normal to a surface of the stage holding the object is defined as a Z-axis, and a normal to a surface of the diffractive optical element and the Z-axis.
2. The illumination optical system according to claim 1, wherein, when an angle between the axis and the axis is α, the diffractive optical elements are arranged so as to satisfy the following expression. 0 ° <α <45 °
【請求項3】 光源と物体との間に配置された照明光学
系と、前記物体を挟んで該照明光学系と反対側に配置さ
れた対物レンズと、該対物レンズからの光束を結像する
結像光学系とを備えた光学装置であって、前記照明光学
系は回折光学素子を備え、該回折光学素子は前記光源か
らの光束を前記物体側に偏向するパターンを有すること
を特徴とする光学装置。
3. An illumination optical system disposed between a light source and an object, an objective lens disposed on the opposite side of the illumination optical system with respect to the object, and an image of a light beam from the objective lens. An optical device comprising an imaging optical system, wherein the illumination optical system includes a diffractive optical element, and the diffractive optical element has a pattern for deflecting a light beam from the light source toward the object. Optical device.
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