JP2004151303A - 拡大観察用照明装置および拡大観察装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な操作により一方向からの照明と全周方向からの照明とを切り替えることができるとともに凹部と凸部とを見間違えることが防止された拡大観察用照明装置およびそれを備えた拡大観察装置を提供することである。
【解決手段】コントローラ部１の光源部１１からの光が導光用光ファイバ束３１を通してヘッド部２に伝送される。全周方向からの照明時には、マスク体１４が光源部１１と導光用光ファイバ束３１の端面との間から外れることにより、光源部１１からの光が導光用光ファイバ束３１の端面の２つのブロックに入射し、導光用光ファイバ束３１の出射側の端面の２つのブロックから光が出射される。一方向からの照明時には、光源部１１からの光がマスク体１４の開口を通して導光用光ファイバ束３１の中央部の１つのブロックに入射し、導光用光ファイバ束３１の出射側の端面の１つのブロックから光が出射される。
【選択図】 図１
【解決手段】コントローラ部１の光源部１１からの光が導光用光ファイバ束３１を通してヘッド部２に伝送される。全周方向からの照明時には、マスク体１４が光源部１１と導光用光ファイバ束３１の端面との間から外れることにより、光源部１１からの光が導光用光ファイバ束３１の端面の２つのブロックに入射し、導光用光ファイバ束３１の出射側の端面の２つのブロックから光が出射される。一方向からの照明時には、光源部１１からの光がマスク体１４の開口を通して導光用光ファイバ束３１の中央部の１つのブロックに入射し、導光用光ファイバ束３１の出射側の端面の１つのブロックから光が出射される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物の拡大された画像を得る際に対象物を照明する拡大観察用照明装置およびそれを備えた拡大観察装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、対象物を照明しつつその対象物を撮像して拡大された画像を得るために顕微鏡等の拡大観察装置が用いられている。拡大観察装置では、対象物の拡大された画像が画面上に表示される。このような拡大観察装置において、対象物を斜め上方から照明することにより陰影を有する立体感のある画像を得ることができる。
【０００３】
拡大観察装置に用いられる照明装置（拡大観察用照明装置）では、光源から発生された光が光ファイバからなる導光部により照明部まで伝送されて試料（対象物）に照射される。このような拡大観察用照明装置において、光源と導光部との間または導光部中に一部の光を遮るマスクを挿入し、そのマスクを手動で回転させることにより照明方向を切り替えることが提案されている（例えば特許文献１および特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−８６７２０号公報
【特許文献２】
特開平１０−２７４７１４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の拡大観察用照明装置において、照明方向を任意の方向に切り替えた場合、試料を観察者の手前側から照明した場合と、試料を観察者の奥側（向こう側）から照明した場合とで、画面上に表示される画像において凹部と凸部とが逆に見える。そのため、試料が現在どの方向から照明されているかを正確に把握していないと、試料の凹部と凸部とを見間違えることがある。
【０００６】
また、陰影のない平面的な画像を得る場合には、試料を全周方向から照明する必要がある。この場合、上記の従来の拡大観察用照明装置では、マスクを取り外す必要がある。したがって、照明方向を一方向と全周方向とに切り替えるための操作が煩雑となり、使い勝手が悪い。
【０００７】
本発明の目的は、簡単な操作により一方向からの照明と全周方向からの照明とを切り替えることができるとともに凹部と凸部とを見間違えることが防止された拡大観察用照明装置およびそれを備えた拡大観察装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係る拡大観察用照明装置は、対象物の拡大された画像を得る際に対象物を照明する拡大観察用照明装置であって、光を発生する光源と、対象物を照明するための照明部と、光源により発生された光を照明部に導く複数の光ファイバからなる導光用光ファイバ束とを備え、導光用光ファイバ束の一方の端面は光源側に配置されるとともに第１の領域と第２の領域とに区分され、導光用光ファイバ束の他方の端面は照明部において対象物に全周方向から光を照射可能に配置されるとともに対象物に一方向から光を照射可能な第３の領域と残りの第４の領域とに区分され、第１の領域の光ファイバが第３の領域に導かれ、第２の領域の光ファイバが第４の領域に導かれ、光源により発生された光を導光用光ファイバ束の第１の領域に入射させる状態と光源により発生された光を導光用光ファイバ束の第１の領域および第２の領域に入射させる状態とを選択的に切り替える切り替え手段が設けられたものである。
【０００９】
本発明に係る拡大観察用照明装置においては、光源により発生された光が複数の光ファイバからなる導光用光ファイバ束により照明部に導かれ、照明部により対象物が照明される。この場合、導光用光ファイバ束の一方の端面は光源側に配置されるとともに第１の領域と第２の領域とに区分され、導光用光ファイバ束の他方の端面は照明部において対象物に全周方向から光を照射可能に配置されるとともに対象物に一方向から光を照射可能な第３の領域と残りの第４の領域とに区分されている。
【００１０】
一方向からの照明時には、光源により発生された光が導光用光ファイバ束の光源側の端面の第１の領域に入射する状態に切り替えられる。それにより、第１の領域に入射した光が導光用光ファイバ束の照明部側の端面の第３の領域から出射され、対象物に一方向から光が照射される。
【００１１】
全周方向からの照明時には、光源により発生された光が導光用光ファイバ束の第１の領域および第２の領域に入射する状態に切り替えられる。それにより、第１および第２の領域に入射した光が導光用光ファイバ束の照明部側の端面の第３および第４の領域から出射され、対象物に全周方向から光が照射される。
【００１２】
このように、照明方向を一方向からの照明と全周方向からの照明とに切り替えることにより、平面的な均一な対象物の観察と対象物の凹凸を明確に見分けることができる立体感のある観察との２つの観察方法を容易に行うことが可能となる。
【００１３】
また、照明方向の切り替えが一方向からの照明と全周方向からの照明の２系統であるので、一方向からの照明時および全周方向からの照明時の両方において光源からの光を常時第１の領域に入射させ、全周方向からの照明時に光源からの光をさらに第２の領域に入射させることにより、一方向からの照明と全周方向からの照明とを切り替えることができる。そのため、照明方向の切り替え機構を簡単で安価に構成することができる。また、一方向からの照明と全周方向からの照明とを自動的に切り替えることができ、さらに高速な照明方向の切り替えが可能となる。
【００１４】
したがって、簡単な操作により一方向の照明と全周方向からの照明とを切り替えることができるとともに凹部と凸部とを見間違えることが防止される。
【００１５】
第２の発明に係る拡大観察用照明装置は、第１の発明に係る拡大観察用照明装置の構成において、切り替え手段は、光源と導光用光ファイバ束の一方の端面との間に挿脱可能に設けられた遮光体と、光源から第１の領域に入射する光を通過させかつ光源から第２の領域に入射する光を遮る位置と光源から第１の領域および第２の領域に入射する光を通過させる位置とに遮光体を移動させる遮光体駆動手段とを含むものである。
【００１６】
一方向からの照明時には、遮光体が光源から第１の領域に入射する光を通過させかつ光源から第２の領域に入射する光を遮る位置に移動する。それにより、第１の領域に入射した光が第３の領域から出射され、対象物に一方向から光が照射される。
【００１７】
全周方向からの照明時には、遮光体が光源から第１の領域および第２の領域に入射する光を通過させる位置に移動する。それにより、第１の領域および第２の領域に入射した光が第３の領域および第４の領域から出射され、対象物に全周方向から光が照射される。
【００１８】
第３の発明に係る拡大観察用照明装置は、第２の発明に係る拡大観察用照明装置の構成において、遮光体は、第１の領域に対応する開口を有し、遮光体駆動手段は、光源からの光が開口を通して第１の領域に入射しかつ遮光体が光源から第２の領域に入射する光を遮る位置と遮光体が光源から第１の領域および第２の領域に入射する光を遮らない位置とに遮光体を移動させるものである。
【００１９】
一方向からの照明時には、光源からの光が開口を通して第１の領域に入射しかつ遮光体が光源から第２の領域に入射する光を遮る位置に遮光体が移動する。それにより、第１の領域に入射した光が第３の領域から出射され、対象物に一方向から光が照射される。
【００２０】
全周方向からの照明時には、光源から第１の領域および第２の領域に入射する光を遮らない位置に遮光体が移動する。それにより、第１および第２の領域に入射した光が第３および第４の領域から出射され、対象物に全周方向から光が照射される。
【００２１】
第４の発明に係る拡大観察用照明装置は、第２の発明に係る拡大観察用照明装置の構成において、遮光体は、第１の領域に対応する第１の開口および第１および第２の領域に対応する第２の開口を有し、遮光体駆動手段は、光源からの光が第１の開口を通して第１の領域に入射しかつ遮光体が光源から第２の領域に入射する光を遮る位置と光源からの光が第２の開口を通して第１の領域および第２の領域に入射する位置とに遮光体を移動させるものである。
【００２２】
一方向からの照明時には、光源からの光が第１の開口を通して第１の領域に入射しかつ遮光体が光源から第２の領域に入射する光を遮る位置に遮光体が移動する。それにより、第１の領域に入射した光が第３の領域から出射され、対象物に一方向から光が照射される。
【００２３】
全周方向からの照明時には、光源からの光が第２の開口を通して第１の領域および第２の領域に入射する位置に遮光体が移動する。それにより、第１および第２の領域に入射した光が第３および第４の領域から出射され、対象物に全周方向から光が照射される。
【００２４】
第５の発明に係る拡大観察用照明装置は、第２の発明に係る拡大観察用照明装置の構成において、切り替え手段は、光源と導光用光ファイバ束の一方の端面との間に設けられたレンズと、光源からの光を第１の領域に収束させる位置と光源からの光を第１の領域および第２の領域に収束させる位置とにレンズを移動させるレンズ駆動手段とを含むものである。
【００２５】
一方向からの照明時には、光源からの光を第１の領域に収束させる位置にレンズが移動する。それにより、第１の領域に入射した光が第３の領域から出射され、対象物に一方向から光が照射される。
【００２６】
全周方向からの照明時には、光源からの光を第１の領域および第２の領域に収束させる位置にレンズが移動する。それにより、第１および第２の領域に入射した光が第３および第４の領域から出射され、対象物に全周方向から光が照射される。
【００２７】
第６の発明に係る拡大観察用照明装置は、第１〜第５のいずれかの発明に係る拡大観察用照明装置の構成において、第１の領域は導光用光ファイバ束の一方の端面の中央部に配置された略円形の領域であり、第２の領域は第１の領域の周囲を取り囲むように配置された略環状の領域である。
【００２８】
この場合、光源からの光の強度は中央部で最も高く、外側に行くにつれて低くなるので、導光用光ファイバ束の第１の領域に入射する光の強度が高くなる。それにより、導光用光ファイバ束の第３の領域から出射される光量が高くなり、一方向からの照明時に高い光量が得られる。
【００２９】
第７の発明に係る拡大観察用照明装置は、第１〜第４のいずれかの発明に係る拡大観察用照明装置の構成において、第１の領域は導光用光ファイバ束の一方の端面の中心を頂点とする略扇形の領域であり、第２の領域は一方の端面の第１の領域を除く領域である。
【００３０】
この場合、導光用光ファイバ束の第１の領域および第２の領域に入射する光量が均一となる。それにより、導光用光ファイバ束の第３および第４の領域から出射される光量分布が均一となり、全周方向からの照明時に均一な光量分布が得られる。
【００３１】
第８の発明に係る拡大観察用照明装置は、第１〜第７のいずれかの発明に係る拡大観察用照明装置の構成において、導光用光ファイバ束の他方の端面は略環状であり、第３の領域は略環状の一部の領域であり、第４の領域は略環状の残りの領域である。
【００３２】
一方向の照明時には、略環状の一部の領域から光が出射され、対象物に一方向から光が照射される。全周方向の照明時には、略環状の領域から光が出射され、対象物に全周方向から光が照射される。
【００３３】
第９の発明に係る拡大観察装置は、対象物を照明しつつ対象物の拡大された画像を得る拡大観察装置であって、光を発生する光源と、対象物を照明するための照明部と、光源により発生された光を照明部に導く複数の光ファイバからなる導光用光ファイバ束と、対象物を撮像して画像を得る撮像部と、撮像部により得られた画像を表示する画面を有する表示部とを備え、導光用光ファイバ束の一方の端面は光源側に配置されるとともに第１の領域と第２の領域とに区分され、導光用光ファイバ束の他方の端面は照明部において対象物に全周方向から光を照射可能に配置されるとともに対象物に一方向から光を照射可能な第３の領域と残りの第４の領域とに区分され、第１の領域の光ファイバが第３の領域に導かれ、第２の領域の光ファイバが第４の領域に導かれ、第３の領域は、表示部の画面に表示される対象物の画像において画面上部からの照明が行われるように配置され、光源により発生された光を導光用光ファイバ束の第１の領域に入射させる状態と光源により発生された光を導光用光ファイバ束の第１の領域および第２の領域に入射させる状態とを選択的に切り替える切り替え手段が設けられたものである。
【００３４】
本発明に係る拡大観察装置においては、光源により発生された光が複数の光ファイバからなる導光用光ファイバ束により照明部に導かれ、照明部により対象物が照明される。撮像部により対象物が撮像されて画像が得られ、得られた画像が表示部の画面に表示される。
【００３５】
この場合、導光用光ファイバ束の一方の端面は光源側に配置されるとともに第１の領域と第２の領域とに区分され、導光用光ファイバ束の他方の端面は照明部において対象物に全周方向から光を照射可能に配置されるとともに対象物に一方向から光を照射可能な第３の領域と残りの第４の領域とに区分されている。
【００３６】
一方向からの照明時には、光源により発生された光が導光用光ファイバ束の光源側の端面の第１の領域に入射する状態に切り替えられる。それにより、第１の領域に入射した光が導光用光ファイバ束の照明部側の端面の第３の領域から出射され、対象物に一方向から光が照射される。
【００３７】
この場合、第３の領域は、表示部の画面に表示される対象物の画像において画面上部からの照明が行われるように配置される。それにより、一方向からの照明時に凹部と凸部とを見間違えることがなく、対象物を自然に観察することができる。
【００３８】
全周方向からの照明時には、光源により発生された光が導光用光ファイバ束の第１の領域および第２の領域に入射する状態に切り替えられる。それにより、第１および第２の領域に入射した光が導光用光ファイバ束の照明部側の端面の第３および第４の領域から出射され、対象物に全周方向から光が照射される。
【００３９】
このように、照明方向を一方向からの照明と全周方向からの照明とに切り替えることにより、平面的な均一な対象物の観察と対象物の凹凸を明確に見分けることができる立体感のある観察との２つの観察方法を容易に行うことが可能となる。
【００４０】
また、照明方向の切り替えが一方向からの照明と全周方向からの照明の２系統であるので、一方向からの照明時および全周方向からの照明時の両方において光源からの光を第１の領域に入射させ、全周方向からの照明時に光源からの光をさらに第２の領域に入射させることにより、一方向からの照明と全周方向からの照明とを切り替えることができる。そのため、照明方向の切り替え機構を簡単で安価に構成することができる。また、一方向からの照明と全周方向からの照明とを自動的に切り替えることができ、さらに高速な照明方向の切り替えが可能となる。
【００４１】
したがって、簡単な操作により一方向の照明と全周方向からの照明とを切り替えることができるとともに凹部と凸部とを見間違えることが防止される。
【００４２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置の全体の構成を示すブロック図である。
【００４３】
図１において、拡大観察装置は、コントローラ部１、ヘッド部２およびケーブル３により構成される。コントローラ部１は、光源部１１、電源回路１２、信号処理部１３およびマスク体１４を含む。信号処理部１３にはディスプレイ１５が接続されている。
【００４４】
ヘッド部２は、撮像部２１および照明用光学系２２を含む。照明用光学系２２は対物レンズ２３を含む。ケーブル３は、複数の光ファイバからなる導光用光ファイバ束３１および画像信号伝送線３２を含む。
【００４５】
コントローラ部１の電源回路１２は、光源部１１および信号処理部１３に電力を供給する。光源部１１と導光用光ファイバ束３１の端部との間にマスク体１４が配置されている。光源部１１により発生された光はマスク体１４の開口を通して導光用光ファイバ束３１に入射する。導光用光ファイバ束３１は光源部１１からの光をヘッド部２に伝送する。
【００４６】
導光用光ファイバ束３１によりヘッド部２に伝送された光は、照明用光学系２２の対物レンズ２３を通して試料（対象物）に照射される。撮像部２１は、試料を撮像し、得られた画像を画像信号として画像信号伝送線３２を通してコントローラ部１の信号処理部１３に伝送する。信号処理部１３は、ヘッド部２から伝送された画像信号に基づいて試料の画像をディスプレイ１５の画面上に表示する。
【００４７】
図１のヘッド部２は、後述するように、試料への全周からの照明と試料への一方向からの照明とを切り替えることができる。ここで、試料への全周からの照明とは、試料の中心に対して周囲３６０度の斜め上方からの照明をいう。また、試料への一方向からの照明とは、試料の中心に対して一方向の斜め上方からの照明をいい、一方向は観察者から見て試料の奥側（向こう側）の斜め上方から試料に向かう方向である。この一方向は、画面上に表示された試料の画像において画面上部から試料に向かう方向に相当する。以下、試料への全周からの照明を全体照明と呼び、試料への一方向からの照明を一部照明と呼ぶ。
【００４８】
図２は図１のヘッド部２による全体照明を示す概略斜視図である。図３は全体照明により画面上に表示された試料の画像を示す模式図である。図４は図１のヘッド部２による一部照明を示す概略斜視図である。図５は一部照明により画面上に表示された試料の画像を示す模式図である。
【００４９】
図２および図４に示すように、ヘッド部２の撮像部２１はＣＣＤ（電荷結合素子）２１０および撮像用光学系２１１を有する。ここで、試料１００は凸部１０１を有するものとする。
【００５０】
全体照明では、図２に示すように、図１のコントローラ部１の光源部１１から伝送された光が、ヘッド部２の対物レンズ２３を含む照明用光学系２２を通して試料１００に対して周囲３６０度の斜め上方から照射される。この場合、図３に示すように、画面上に表示された試料１００の画像においては全方向から光が照射されている。それにより、凸部１０１の周囲に陰影が形成されず、試料１００を平面的に観察することが可能となる。また、試料１００全体にわたりほぼ均一に光が照射されるので、画面上に表示される試料１００の全体を観察しやすくなる。
【００５１】
一部照明では、図４に示すように、コントローラ部１の光源部１１から伝送された光が、ヘッド部２の対物レンズ２３を含む照明用光学系２２を通して試料１００に対して一方向の斜め上方から照射される。この場合、図５に示すように、画面上に表示された試料１００の画像においては凸部１０１による陰影が形成され、立体感が強調される。また、人間の感覚は試料１００の奥側（向こう側）からの照明に慣れているので、一部照明により凹部と凸部との見間違えが最も少なく、試料１００を自然に観察することができる。
【００５２】
図６（ａ）は図１の拡大観察装置における光源部１１の構成の一例および導光用光ファイバ束３１の端面に入射する光量の分布を示す図、図６（ｂ）は図１の拡大観察装置における光源部１１の構成の他の例および導光用光ファイバ束３１の端面に入射する光量の分布を示す図である。
【００５３】
図６（ａ）の例では、光源部１１は光源１１０およびレンズ１１１を含む。光源１１０からの光がレンズ１１１により収束されて導光用光ファイバ束３１の端面に入射する。導光用光ファイバ束３１の端面に入射する光の強度は、中央部が最も高く、外側に行くにしたがって低くなる。
【００５４】
図６（ｂ）の例では、光源部１１は光源１１０および凹面状のミラー１１２を含む。光源１１０からの光がミラー１１２により反射されるとともに収束されて導光用光ファイバ束３１の端面に入射する。導光用光ファイバ束３１の端面に入射する光の強度は、中央部が最も高く、外側に行くにしたがって低くなる。
【００５５】
図７は図１の拡大観察装置における導光用光ファイバ束３１の光源部１１側の端面を示す図である。また、図８は図１の拡大観察装置における導光用光ファイバ束３１の出射側の端面を示す図である。
【００５６】
図７に示すように、光源部１１側では、導光用光ファイバ束３１の端面が中心部の円形のブロック３１Ａとその周囲の円環状のブロック３１Ｂとに分割されている。また、図８に示すように、出射側では、導光用光ファイバ束３１の端面が円環の一部からなるブロック３１ａと円環の残りの部分からなるブロック３１ｂとに分割されている。光源部１１側のブロック３１Ａ内の光ファイバが出射側のブロック３１ａ内に導かれ、光源部１１側のブロック３１Ｂ内の光ファイバが出射側のブロック３１ｂ内に導かれている。それにより、光源部１１側のブロック３１Ａに入射した光は出射側のブロック３１ａから出射され、光源部１１側のブロック３１Ｂに入射した光は出射側のブロック３１ｂから出射される。
【００５７】
図８の出射側のブロック３１ａは、観察者から見て試料の奥側（向こう側）に配置される。ここで、試料の奥側は、ディスプレイ１５の画面上部に相当する。図７の光源部１１側において、導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａに光を入射させることにより、一部照明を行うことができる。また、図７の光源部１１側において、導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａ，３１Ｂに光を入射させることにより、全体照明を行うことができる。
【００５８】
上記のように、光源１１０からの光をレンズ１１１またはミラー１１２により収束させて導光用光ファイバ束３１に入射させる場合には、導光用光ファイバ束３１に入射する光の強度は中央部が最も高く、外側に行くにしたがって低くなる。
【００５９】
一部照明では、全体照明に比べて光量が低くなるため、光源部１１側のブロック３１Ａを光の強度が最も高い中央部に配置することにより、一部照明における光量を高くすることができる。
【００６０】
図９は図１の拡大観察装置におけるマスク体１４の正面図である。また、図１０は図９のマスク体１４を移動させるための駆動装置の模式図である。
【００６１】
図９に示すように、マスク体１４は、円形の開口１４Ａを有する。開口１４Ａは、図７に示した導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａとほぼ同じ面積を有する。
【００６２】
図１０に示すように、マスク体１４は、導光用光ファイバ束３１の端面と光源部１１内の光源１１０との間に配置される。直動型ソレノイド１６は、マスク体１４を導光用光ファイバ束３１の端面と光源１１０との間を横切る矢印Ｚの方向に移動させる。
【００６３】
マスク体１４が導光用光ファイバ束３１の端面と光源１１０との間から外れたときに光源１１０からの光が導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａ，３１Ｂに入射する。それにより、導光用光ファイバ束３１中を伝送される光は出射側の端面のブロック３１ａ，３１ｂから出射され、全体照明が行われる。
【００６４】
マスク体１４の開口１４Ａが導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａに対向したときに光源１１０からの光が開口１４Ａを通して導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａに入射する。それにより、導光用光ファイバ束３１中を伝送される光は出射側の端面のブロック３１ａから出射され、一部照明が行われる。
【００６５】
図１１は図１の拡大観察装置におけるマスク体および駆動装置の他の例を示す模式図である。
【００６６】
図１１に示すマスク体１４０は、１対の扇形形状をからなり、回転軸１４１を中心に回動可能に支持されている。マスク体１４０の一方の扇形の外周近傍に２つの開口１４０Ａ，１４０Ｂが形成されている。開口１４０Ａは、図７に示した導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａとほぼ同じ面積を有し、開口１４０Ｂは、図７に示した導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａ，３１Ｂとほぼ同じ面積を有する。マスク体１４０の他方の扇形の外周部にはギヤ１４２が設けられている。
【００６７】
マスク体１４０は、図７の導光用光ファイバ束３１の端面と光源１１０との間に配置される。モータ１９の回転軸１７にマスク体１４０のギヤ１４２に噛み合うギヤ１８が設けられている。それにより、モータ１９の回転軸１７が回転すると、マスク体１４０が矢印Ｒで示す方向に回動する。
【００６８】
マスク体１４０の開口１４０Ａが導光用光ファイバ束３１の端面に対向したときに光源１１０からの光が導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａに入射する。それにより、導光用光ファイバ束３１中を伝送される光は出射側の端面のブロック３１ａから出射され、一部照明が行われる。
【００６９】
マスク体１４の開口１４０Ｂが導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａ，３１Ｂに対向したときに光源１１０からの光が導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａ，３１Ｂに入射する。それにより、導光用光ファイバ束３１中を伝送される光は出射側の端面のブロック３１ａ，３１ｂから出射され、全体照明が行われる。
【００７０】
上記のように、本実施の形態に係る拡大観察装置では、照明方向を全体照明と一部照明とに切り替えることにより、平面的な均一な試料１００の観察と試料１００の凹凸を明確に見分けることができる立体感のある観察との２つの観察方法を容易に行うことが可能となる。
【００７１】
また、照明方向の切り替えが全体照明と一部照明の２系統であるので、試料１００への一方向からの照明を常時オンとし、試料１００へのその他の方向からの照明をオンおよびオフすることにより、全体照明と一部照明とを切り替えることができる。そのため、照明方向の切り替え機構を簡単で安価に構成することができる。また、全体照明と一部照明とを自動的に切り替えることができ、さらに高速な照明方向の切り替えが可能となる。
【００７２】
本実施の形態では、ヘッド部２が照明部に相当し、ディスプレイ１５が表示部に相当する。マスク体１４および直動型ソレノイド１６またはマスク体１４０およびモータ１９が切り替え手段に相当する。また、マスク体１４またはマスク体１４０が遮光体に相当し、直動型ソレノイド１６またはモータ１９が遮光体駆動手段に相当する。さらに、ブロック３１Ａが第１の領域に相当し、ブロック３１Ｂが第２の領域に相当し、ブロック３１ａが第３の領域に相当し、ブロック３１ｂが第４の領域に相当する。
【００７３】
図１２は照明方向の切り替え機構の他の例を示す模式図である。図１２の例では、マスク体が用いられる代わりに光源部１１がレンズ１１３および駆動機構１１４を含む。
【００７４】
レンズ１１３は、導光用光ファイバ束３１の端面と光源１１０との間に配置される。駆動機構１１４は、レンズ１１３を導光用光ファイバ束３１の光軸に沿った矢印Ｘの方向に移動させる。本例では、駆動機構１１４がレンズ駆動手段に相当する。
【００７５】
図１２（ａ）に示すように、レンズ１１３が光源１１０から遠ざかった位置で光源１１０からの光がレンズ１１３により収束されて導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａ，３１Ｂに入射する。それにより、導光用光ファイバ束３１中を伝送される光は出射側のブロック３１ａ，３１ｂから出射され、一部照明が行われる。
【００７６】
図１２（ｂ）に示すように、レンズ１１３が光源１１０に近づいた位置で光源１１０からの光がレンズ１１３により収束されて導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａに入射する。それにより、導光用光ファイバ束３１中を伝送される光は出射側のブロック３１ａから出射され、一部照明が行われる。
【００７７】
本例においては、光源部１１側のブロック３１Ａを光の強度が最も高い中央部に配置することにより一部照明時に高い光量が得られ、全体照明時に均一な光量分布が得られる。
【００７８】
図１３は導光用光ファイバ束３１の光源部１１側の端面の他の例を示す図である。また、図１４はマスク体の他の例を示す図である。
【００７９】
図１３に示すように、光源部１１側の導光用光ファイバ束３１の端面が扇形のブロック３１Ａと残りの領域のブロック３１Ｂとに分割されている。
【００８０】
光源部１１側のブロック３１Ａ内の光ファイバが図７に示した出射側のブロック３１ａ内に導かれ、光源部１１側のブロック３１Ｂ内の光ファイバが図７に示した出射側のブロック３１ｂ内に導かれている。それにより、光源部１１側のブロック３１Ａに入射した光は出射側のブロック３１ａから出射され、光源部１１側のブロック３１Ｂに入射した光は出射側のブロック３１ｂから出射される。
【００８１】
図１４に示すように、マスク体１５０は、扇形の開口１５０Ａを有する。開口１５０Ａは、光源部１１側のブロック３１Ａにほぼ等しい面積を有する。図１４のマスク体１５０は、図１０に示した駆動機構により移動可能に導光用光ファイバ束３１の端面と光源部１１内の光源１１０との間に設けられる。本例では、マスク体１５０が遮光体に相当する。
【００８２】
マスク体１５０が導光用光ファイバ束３１の端面と光源１１０との間から外れたときに光源１１０からの光が導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａ，３１Ｂに入射する。それにより、導光用光ファイバ束３１中を伝送される光は出射側の端面のブロック３１Ａ，３１Ｂから出射され、全体照明が行われる。
【００８３】
マスク体１５０の開口１５０Ａが導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａに対向したときに光源１１０からの光が導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａに入射する。それにより、導光用光ファイバ束３１中を伝送される光は出射側の端面のブロック３１Ａから出射され、一部照明が行われる。
【００８４】
本例では、一部照明時に高い光量が必要ない場合に全体照明時に均一な光量分布が得られる。
【００８５】
本実施の形態では、ヘッド部２が照明部に相当し、マスク体１４および駆動装置１６が切替手段に相当する。また、マスク体１４，４０が遮光体に相当し、直動型ソレノイド１６またはモータ１９が遮光体駆動手段に相当する。さらに、ブロック３１ａが第３の領域に相当し、ブロック３１ｂが第４の領域に相当し、ブロック３１Ａが第１の領域に相当し、ブロック３１Ｂが第２の領域に相当する。
【００８６】
本例では、駆動機構１１４がレンズ駆動手段に相当する。また、ディスプレイ１５が表示部に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置の全体の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のヘッド部による全体照明を示す概略斜視図である。
【図３】全体照明により画面上に表示された試料の画像を示す模式図である。
【図４】図１のヘッド部による一部照明を示す概略斜視図である。
【図５】一部照明により画面上に表示された試料の画像を示す模式図である。
【図６】図１の拡大観察装置における光源部の構成の例および導光用光ファイバ束に入射する光量の分布を示す図である。
【図７】図１の拡大観察装置における導光用光ファイバ束の光源部側の端面を示す図である。
【図８】図１の拡大観察装置における導光用光ファイバ束の出射側の端面を示す図である。
【図９】図１の拡大観察装置におけるマスク体の正面図である。
【図１０】図９のマスク体を移動させるための駆動装置の模式図である。
【図１１】図１の拡大観察装置におけるマスク体および駆動装置の他の例を示す模式図である。
【図１２】照明方向の切り替え機構の他の例を示す模式図である。
【図１３】導光用光ファイバ束の光源部側の端面の他の例を示す図である。
【図１４】マスク体の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１ コントローラ部
２ ヘッド部
３ ケーブル
１１ 光源部
１４，１４０，１５０ マスク体
１４Ａ，１４０Ａ，１４０Ｂ，１５０Ａ 開口
１５ ディスプレイ
１６ 直動型ソレノイド
１９ モータ
２１ 撮像部
２２ 照明用光学系
３１Ａ，３１Ｂ，３１ａ，３１ｂ ブロック
１１０ 光源
１１１，１１３ レンズ
１１２ ミラー
１１４ 駆動機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物の拡大された画像を得る際に対象物を照明する拡大観察用照明装置およびそれを備えた拡大観察装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、対象物を照明しつつその対象物を撮像して拡大された画像を得るために顕微鏡等の拡大観察装置が用いられている。拡大観察装置では、対象物の拡大された画像が画面上に表示される。このような拡大観察装置において、対象物を斜め上方から照明することにより陰影を有する立体感のある画像を得ることができる。
【０００３】
拡大観察装置に用いられる照明装置（拡大観察用照明装置）では、光源から発生された光が光ファイバからなる導光部により照明部まで伝送されて試料（対象物）に照射される。このような拡大観察用照明装置において、光源と導光部との間または導光部中に一部の光を遮るマスクを挿入し、そのマスクを手動で回転させることにより照明方向を切り替えることが提案されている（例えば特許文献１および特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−８６７２０号公報
【特許文献２】
特開平１０−２７４７１４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の拡大観察用照明装置において、照明方向を任意の方向に切り替えた場合、試料を観察者の手前側から照明した場合と、試料を観察者の奥側（向こう側）から照明した場合とで、画面上に表示される画像において凹部と凸部とが逆に見える。そのため、試料が現在どの方向から照明されているかを正確に把握していないと、試料の凹部と凸部とを見間違えることがある。
【０００６】
また、陰影のない平面的な画像を得る場合には、試料を全周方向から照明する必要がある。この場合、上記の従来の拡大観察用照明装置では、マスクを取り外す必要がある。したがって、照明方向を一方向と全周方向とに切り替えるための操作が煩雑となり、使い勝手が悪い。
【０００７】
本発明の目的は、簡単な操作により一方向からの照明と全周方向からの照明とを切り替えることができるとともに凹部と凸部とを見間違えることが防止された拡大観察用照明装置およびそれを備えた拡大観察装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係る拡大観察用照明装置は、対象物の拡大された画像を得る際に対象物を照明する拡大観察用照明装置であって、光を発生する光源と、対象物を照明するための照明部と、光源により発生された光を照明部に導く複数の光ファイバからなる導光用光ファイバ束とを備え、導光用光ファイバ束の一方の端面は光源側に配置されるとともに第１の領域と第２の領域とに区分され、導光用光ファイバ束の他方の端面は照明部において対象物に全周方向から光を照射可能に配置されるとともに対象物に一方向から光を照射可能な第３の領域と残りの第４の領域とに区分され、第１の領域の光ファイバが第３の領域に導かれ、第２の領域の光ファイバが第４の領域に導かれ、光源により発生された光を導光用光ファイバ束の第１の領域に入射させる状態と光源により発生された光を導光用光ファイバ束の第１の領域および第２の領域に入射させる状態とを選択的に切り替える切り替え手段が設けられたものである。
【０００９】
本発明に係る拡大観察用照明装置においては、光源により発生された光が複数の光ファイバからなる導光用光ファイバ束により照明部に導かれ、照明部により対象物が照明される。この場合、導光用光ファイバ束の一方の端面は光源側に配置されるとともに第１の領域と第２の領域とに区分され、導光用光ファイバ束の他方の端面は照明部において対象物に全周方向から光を照射可能に配置されるとともに対象物に一方向から光を照射可能な第３の領域と残りの第４の領域とに区分されている。
【００１０】
一方向からの照明時には、光源により発生された光が導光用光ファイバ束の光源側の端面の第１の領域に入射する状態に切り替えられる。それにより、第１の領域に入射した光が導光用光ファイバ束の照明部側の端面の第３の領域から出射され、対象物に一方向から光が照射される。
【００１１】
全周方向からの照明時には、光源により発生された光が導光用光ファイバ束の第１の領域および第２の領域に入射する状態に切り替えられる。それにより、第１および第２の領域に入射した光が導光用光ファイバ束の照明部側の端面の第３および第４の領域から出射され、対象物に全周方向から光が照射される。
【００１２】
このように、照明方向を一方向からの照明と全周方向からの照明とに切り替えることにより、平面的な均一な対象物の観察と対象物の凹凸を明確に見分けることができる立体感のある観察との２つの観察方法を容易に行うことが可能となる。
【００１３】
また、照明方向の切り替えが一方向からの照明と全周方向からの照明の２系統であるので、一方向からの照明時および全周方向からの照明時の両方において光源からの光を常時第１の領域に入射させ、全周方向からの照明時に光源からの光をさらに第２の領域に入射させることにより、一方向からの照明と全周方向からの照明とを切り替えることができる。そのため、照明方向の切り替え機構を簡単で安価に構成することができる。また、一方向からの照明と全周方向からの照明とを自動的に切り替えることができ、さらに高速な照明方向の切り替えが可能となる。
【００１４】
したがって、簡単な操作により一方向の照明と全周方向からの照明とを切り替えることができるとともに凹部と凸部とを見間違えることが防止される。
【００１５】
第２の発明に係る拡大観察用照明装置は、第１の発明に係る拡大観察用照明装置の構成において、切り替え手段は、光源と導光用光ファイバ束の一方の端面との間に挿脱可能に設けられた遮光体と、光源から第１の領域に入射する光を通過させかつ光源から第２の領域に入射する光を遮る位置と光源から第１の領域および第２の領域に入射する光を通過させる位置とに遮光体を移動させる遮光体駆動手段とを含むものである。
【００１６】
一方向からの照明時には、遮光体が光源から第１の領域に入射する光を通過させかつ光源から第２の領域に入射する光を遮る位置に移動する。それにより、第１の領域に入射した光が第３の領域から出射され、対象物に一方向から光が照射される。
【００１７】
全周方向からの照明時には、遮光体が光源から第１の領域および第２の領域に入射する光を通過させる位置に移動する。それにより、第１の領域および第２の領域に入射した光が第３の領域および第４の領域から出射され、対象物に全周方向から光が照射される。
【００１８】
第３の発明に係る拡大観察用照明装置は、第２の発明に係る拡大観察用照明装置の構成において、遮光体は、第１の領域に対応する開口を有し、遮光体駆動手段は、光源からの光が開口を通して第１の領域に入射しかつ遮光体が光源から第２の領域に入射する光を遮る位置と遮光体が光源から第１の領域および第２の領域に入射する光を遮らない位置とに遮光体を移動させるものである。
【００１９】
一方向からの照明時には、光源からの光が開口を通して第１の領域に入射しかつ遮光体が光源から第２の領域に入射する光を遮る位置に遮光体が移動する。それにより、第１の領域に入射した光が第３の領域から出射され、対象物に一方向から光が照射される。
【００２０】
全周方向からの照明時には、光源から第１の領域および第２の領域に入射する光を遮らない位置に遮光体が移動する。それにより、第１および第２の領域に入射した光が第３および第４の領域から出射され、対象物に全周方向から光が照射される。
【００２１】
第４の発明に係る拡大観察用照明装置は、第２の発明に係る拡大観察用照明装置の構成において、遮光体は、第１の領域に対応する第１の開口および第１および第２の領域に対応する第２の開口を有し、遮光体駆動手段は、光源からの光が第１の開口を通して第１の領域に入射しかつ遮光体が光源から第２の領域に入射する光を遮る位置と光源からの光が第２の開口を通して第１の領域および第２の領域に入射する位置とに遮光体を移動させるものである。
【００２２】
一方向からの照明時には、光源からの光が第１の開口を通して第１の領域に入射しかつ遮光体が光源から第２の領域に入射する光を遮る位置に遮光体が移動する。それにより、第１の領域に入射した光が第３の領域から出射され、対象物に一方向から光が照射される。
【００２３】
全周方向からの照明時には、光源からの光が第２の開口を通して第１の領域および第２の領域に入射する位置に遮光体が移動する。それにより、第１および第２の領域に入射した光が第３および第４の領域から出射され、対象物に全周方向から光が照射される。
【００２４】
第５の発明に係る拡大観察用照明装置は、第２の発明に係る拡大観察用照明装置の構成において、切り替え手段は、光源と導光用光ファイバ束の一方の端面との間に設けられたレンズと、光源からの光を第１の領域に収束させる位置と光源からの光を第１の領域および第２の領域に収束させる位置とにレンズを移動させるレンズ駆動手段とを含むものである。
【００２５】
一方向からの照明時には、光源からの光を第１の領域に収束させる位置にレンズが移動する。それにより、第１の領域に入射した光が第３の領域から出射され、対象物に一方向から光が照射される。
【００２６】
全周方向からの照明時には、光源からの光を第１の領域および第２の領域に収束させる位置にレンズが移動する。それにより、第１および第２の領域に入射した光が第３および第４の領域から出射され、対象物に全周方向から光が照射される。
【００２７】
第６の発明に係る拡大観察用照明装置は、第１〜第５のいずれかの発明に係る拡大観察用照明装置の構成において、第１の領域は導光用光ファイバ束の一方の端面の中央部に配置された略円形の領域であり、第２の領域は第１の領域の周囲を取り囲むように配置された略環状の領域である。
【００２８】
この場合、光源からの光の強度は中央部で最も高く、外側に行くにつれて低くなるので、導光用光ファイバ束の第１の領域に入射する光の強度が高くなる。それにより、導光用光ファイバ束の第３の領域から出射される光量が高くなり、一方向からの照明時に高い光量が得られる。
【００２９】
第７の発明に係る拡大観察用照明装置は、第１〜第４のいずれかの発明に係る拡大観察用照明装置の構成において、第１の領域は導光用光ファイバ束の一方の端面の中心を頂点とする略扇形の領域であり、第２の領域は一方の端面の第１の領域を除く領域である。
【００３０】
この場合、導光用光ファイバ束の第１の領域および第２の領域に入射する光量が均一となる。それにより、導光用光ファイバ束の第３および第４の領域から出射される光量分布が均一となり、全周方向からの照明時に均一な光量分布が得られる。
【００３１】
第８の発明に係る拡大観察用照明装置は、第１〜第７のいずれかの発明に係る拡大観察用照明装置の構成において、導光用光ファイバ束の他方の端面は略環状であり、第３の領域は略環状の一部の領域であり、第４の領域は略環状の残りの領域である。
【００３２】
一方向の照明時には、略環状の一部の領域から光が出射され、対象物に一方向から光が照射される。全周方向の照明時には、略環状の領域から光が出射され、対象物に全周方向から光が照射される。
【００３３】
第９の発明に係る拡大観察装置は、対象物を照明しつつ対象物の拡大された画像を得る拡大観察装置であって、光を発生する光源と、対象物を照明するための照明部と、光源により発生された光を照明部に導く複数の光ファイバからなる導光用光ファイバ束と、対象物を撮像して画像を得る撮像部と、撮像部により得られた画像を表示する画面を有する表示部とを備え、導光用光ファイバ束の一方の端面は光源側に配置されるとともに第１の領域と第２の領域とに区分され、導光用光ファイバ束の他方の端面は照明部において対象物に全周方向から光を照射可能に配置されるとともに対象物に一方向から光を照射可能な第３の領域と残りの第４の領域とに区分され、第１の領域の光ファイバが第３の領域に導かれ、第２の領域の光ファイバが第４の領域に導かれ、第３の領域は、表示部の画面に表示される対象物の画像において画面上部からの照明が行われるように配置され、光源により発生された光を導光用光ファイバ束の第１の領域に入射させる状態と光源により発生された光を導光用光ファイバ束の第１の領域および第２の領域に入射させる状態とを選択的に切り替える切り替え手段が設けられたものである。
【００３４】
本発明に係る拡大観察装置においては、光源により発生された光が複数の光ファイバからなる導光用光ファイバ束により照明部に導かれ、照明部により対象物が照明される。撮像部により対象物が撮像されて画像が得られ、得られた画像が表示部の画面に表示される。
【００３５】
この場合、導光用光ファイバ束の一方の端面は光源側に配置されるとともに第１の領域と第２の領域とに区分され、導光用光ファイバ束の他方の端面は照明部において対象物に全周方向から光を照射可能に配置されるとともに対象物に一方向から光を照射可能な第３の領域と残りの第４の領域とに区分されている。
【００３６】
一方向からの照明時には、光源により発生された光が導光用光ファイバ束の光源側の端面の第１の領域に入射する状態に切り替えられる。それにより、第１の領域に入射した光が導光用光ファイバ束の照明部側の端面の第３の領域から出射され、対象物に一方向から光が照射される。
【００３７】
この場合、第３の領域は、表示部の画面に表示される対象物の画像において画面上部からの照明が行われるように配置される。それにより、一方向からの照明時に凹部と凸部とを見間違えることがなく、対象物を自然に観察することができる。
【００３８】
全周方向からの照明時には、光源により発生された光が導光用光ファイバ束の第１の領域および第２の領域に入射する状態に切り替えられる。それにより、第１および第２の領域に入射した光が導光用光ファイバ束の照明部側の端面の第３および第４の領域から出射され、対象物に全周方向から光が照射される。
【００３９】
このように、照明方向を一方向からの照明と全周方向からの照明とに切り替えることにより、平面的な均一な対象物の観察と対象物の凹凸を明確に見分けることができる立体感のある観察との２つの観察方法を容易に行うことが可能となる。
【００４０】
また、照明方向の切り替えが一方向からの照明と全周方向からの照明の２系統であるので、一方向からの照明時および全周方向からの照明時の両方において光源からの光を第１の領域に入射させ、全周方向からの照明時に光源からの光をさらに第２の領域に入射させることにより、一方向からの照明と全周方向からの照明とを切り替えることができる。そのため、照明方向の切り替え機構を簡単で安価に構成することができる。また、一方向からの照明と全周方向からの照明とを自動的に切り替えることができ、さらに高速な照明方向の切り替えが可能となる。
【００４１】
したがって、簡単な操作により一方向の照明と全周方向からの照明とを切り替えることができるとともに凹部と凸部とを見間違えることが防止される。
【００４２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置の全体の構成を示すブロック図である。
【００４３】
図１において、拡大観察装置は、コントローラ部１、ヘッド部２およびケーブル３により構成される。コントローラ部１は、光源部１１、電源回路１２、信号処理部１３およびマスク体１４を含む。信号処理部１３にはディスプレイ１５が接続されている。
【００４４】
ヘッド部２は、撮像部２１および照明用光学系２２を含む。照明用光学系２２は対物レンズ２３を含む。ケーブル３は、複数の光ファイバからなる導光用光ファイバ束３１および画像信号伝送線３２を含む。
【００４５】
コントローラ部１の電源回路１２は、光源部１１および信号処理部１３に電力を供給する。光源部１１と導光用光ファイバ束３１の端部との間にマスク体１４が配置されている。光源部１１により発生された光はマスク体１４の開口を通して導光用光ファイバ束３１に入射する。導光用光ファイバ束３１は光源部１１からの光をヘッド部２に伝送する。
【００４６】
導光用光ファイバ束３１によりヘッド部２に伝送された光は、照明用光学系２２の対物レンズ２３を通して試料（対象物）に照射される。撮像部２１は、試料を撮像し、得られた画像を画像信号として画像信号伝送線３２を通してコントローラ部１の信号処理部１３に伝送する。信号処理部１３は、ヘッド部２から伝送された画像信号に基づいて試料の画像をディスプレイ１５の画面上に表示する。
【００４７】
図１のヘッド部２は、後述するように、試料への全周からの照明と試料への一方向からの照明とを切り替えることができる。ここで、試料への全周からの照明とは、試料の中心に対して周囲３６０度の斜め上方からの照明をいう。また、試料への一方向からの照明とは、試料の中心に対して一方向の斜め上方からの照明をいい、一方向は観察者から見て試料の奥側（向こう側）の斜め上方から試料に向かう方向である。この一方向は、画面上に表示された試料の画像において画面上部から試料に向かう方向に相当する。以下、試料への全周からの照明を全体照明と呼び、試料への一方向からの照明を一部照明と呼ぶ。
【００４８】
図２は図１のヘッド部２による全体照明を示す概略斜視図である。図３は全体照明により画面上に表示された試料の画像を示す模式図である。図４は図１のヘッド部２による一部照明を示す概略斜視図である。図５は一部照明により画面上に表示された試料の画像を示す模式図である。
【００４９】
図２および図４に示すように、ヘッド部２の撮像部２１はＣＣＤ（電荷結合素子）２１０および撮像用光学系２１１を有する。ここで、試料１００は凸部１０１を有するものとする。
【００５０】
全体照明では、図２に示すように、図１のコントローラ部１の光源部１１から伝送された光が、ヘッド部２の対物レンズ２３を含む照明用光学系２２を通して試料１００に対して周囲３６０度の斜め上方から照射される。この場合、図３に示すように、画面上に表示された試料１００の画像においては全方向から光が照射されている。それにより、凸部１０１の周囲に陰影が形成されず、試料１００を平面的に観察することが可能となる。また、試料１００全体にわたりほぼ均一に光が照射されるので、画面上に表示される試料１００の全体を観察しやすくなる。
【００５１】
一部照明では、図４に示すように、コントローラ部１の光源部１１から伝送された光が、ヘッド部２の対物レンズ２３を含む照明用光学系２２を通して試料１００に対して一方向の斜め上方から照射される。この場合、図５に示すように、画面上に表示された試料１００の画像においては凸部１０１による陰影が形成され、立体感が強調される。また、人間の感覚は試料１００の奥側（向こう側）からの照明に慣れているので、一部照明により凹部と凸部との見間違えが最も少なく、試料１００を自然に観察することができる。
【００５２】
図６（ａ）は図１の拡大観察装置における光源部１１の構成の一例および導光用光ファイバ束３１の端面に入射する光量の分布を示す図、図６（ｂ）は図１の拡大観察装置における光源部１１の構成の他の例および導光用光ファイバ束３１の端面に入射する光量の分布を示す図である。
【００５３】
図６（ａ）の例では、光源部１１は光源１１０およびレンズ１１１を含む。光源１１０からの光がレンズ１１１により収束されて導光用光ファイバ束３１の端面に入射する。導光用光ファイバ束３１の端面に入射する光の強度は、中央部が最も高く、外側に行くにしたがって低くなる。
【００５４】
図６（ｂ）の例では、光源部１１は光源１１０および凹面状のミラー１１２を含む。光源１１０からの光がミラー１１２により反射されるとともに収束されて導光用光ファイバ束３１の端面に入射する。導光用光ファイバ束３１の端面に入射する光の強度は、中央部が最も高く、外側に行くにしたがって低くなる。
【００５５】
図７は図１の拡大観察装置における導光用光ファイバ束３１の光源部１１側の端面を示す図である。また、図８は図１の拡大観察装置における導光用光ファイバ束３１の出射側の端面を示す図である。
【００５６】
図７に示すように、光源部１１側では、導光用光ファイバ束３１の端面が中心部の円形のブロック３１Ａとその周囲の円環状のブロック３１Ｂとに分割されている。また、図８に示すように、出射側では、導光用光ファイバ束３１の端面が円環の一部からなるブロック３１ａと円環の残りの部分からなるブロック３１ｂとに分割されている。光源部１１側のブロック３１Ａ内の光ファイバが出射側のブロック３１ａ内に導かれ、光源部１１側のブロック３１Ｂ内の光ファイバが出射側のブロック３１ｂ内に導かれている。それにより、光源部１１側のブロック３１Ａに入射した光は出射側のブロック３１ａから出射され、光源部１１側のブロック３１Ｂに入射した光は出射側のブロック３１ｂから出射される。
【００５７】
図８の出射側のブロック３１ａは、観察者から見て試料の奥側（向こう側）に配置される。ここで、試料の奥側は、ディスプレイ１５の画面上部に相当する。図７の光源部１１側において、導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａに光を入射させることにより、一部照明を行うことができる。また、図７の光源部１１側において、導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａ，３１Ｂに光を入射させることにより、全体照明を行うことができる。
【００５８】
上記のように、光源１１０からの光をレンズ１１１またはミラー１１２により収束させて導光用光ファイバ束３１に入射させる場合には、導光用光ファイバ束３１に入射する光の強度は中央部が最も高く、外側に行くにしたがって低くなる。
【００５９】
一部照明では、全体照明に比べて光量が低くなるため、光源部１１側のブロック３１Ａを光の強度が最も高い中央部に配置することにより、一部照明における光量を高くすることができる。
【００６０】
図９は図１の拡大観察装置におけるマスク体１４の正面図である。また、図１０は図９のマスク体１４を移動させるための駆動装置の模式図である。
【００６１】
図９に示すように、マスク体１４は、円形の開口１４Ａを有する。開口１４Ａは、図７に示した導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａとほぼ同じ面積を有する。
【００６２】
図１０に示すように、マスク体１４は、導光用光ファイバ束３１の端面と光源部１１内の光源１１０との間に配置される。直動型ソレノイド１６は、マスク体１４を導光用光ファイバ束３１の端面と光源１１０との間を横切る矢印Ｚの方向に移動させる。
【００６３】
マスク体１４が導光用光ファイバ束３１の端面と光源１１０との間から外れたときに光源１１０からの光が導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａ，３１Ｂに入射する。それにより、導光用光ファイバ束３１中を伝送される光は出射側の端面のブロック３１ａ，３１ｂから出射され、全体照明が行われる。
【００６４】
マスク体１４の開口１４Ａが導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａに対向したときに光源１１０からの光が開口１４Ａを通して導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａに入射する。それにより、導光用光ファイバ束３１中を伝送される光は出射側の端面のブロック３１ａから出射され、一部照明が行われる。
【００６５】
図１１は図１の拡大観察装置におけるマスク体および駆動装置の他の例を示す模式図である。
【００６６】
図１１に示すマスク体１４０は、１対の扇形形状をからなり、回転軸１４１を中心に回動可能に支持されている。マスク体１４０の一方の扇形の外周近傍に２つの開口１４０Ａ，１４０Ｂが形成されている。開口１４０Ａは、図７に示した導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａとほぼ同じ面積を有し、開口１４０Ｂは、図７に示した導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａ，３１Ｂとほぼ同じ面積を有する。マスク体１４０の他方の扇形の外周部にはギヤ１４２が設けられている。
【００６７】
マスク体１４０は、図７の導光用光ファイバ束３１の端面と光源１１０との間に配置される。モータ１９の回転軸１７にマスク体１４０のギヤ１４２に噛み合うギヤ１８が設けられている。それにより、モータ１９の回転軸１７が回転すると、マスク体１４０が矢印Ｒで示す方向に回動する。
【００６８】
マスク体１４０の開口１４０Ａが導光用光ファイバ束３１の端面に対向したときに光源１１０からの光が導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａに入射する。それにより、導光用光ファイバ束３１中を伝送される光は出射側の端面のブロック３１ａから出射され、一部照明が行われる。
【００６９】
マスク体１４の開口１４０Ｂが導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａ，３１Ｂに対向したときに光源１１０からの光が導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａ，３１Ｂに入射する。それにより、導光用光ファイバ束３１中を伝送される光は出射側の端面のブロック３１ａ，３１ｂから出射され、全体照明が行われる。
【００７０】
上記のように、本実施の形態に係る拡大観察装置では、照明方向を全体照明と一部照明とに切り替えることにより、平面的な均一な試料１００の観察と試料１００の凹凸を明確に見分けることができる立体感のある観察との２つの観察方法を容易に行うことが可能となる。
【００７１】
また、照明方向の切り替えが全体照明と一部照明の２系統であるので、試料１００への一方向からの照明を常時オンとし、試料１００へのその他の方向からの照明をオンおよびオフすることにより、全体照明と一部照明とを切り替えることができる。そのため、照明方向の切り替え機構を簡単で安価に構成することができる。また、全体照明と一部照明とを自動的に切り替えることができ、さらに高速な照明方向の切り替えが可能となる。
【００７２】
本実施の形態では、ヘッド部２が照明部に相当し、ディスプレイ１５が表示部に相当する。マスク体１４および直動型ソレノイド１６またはマスク体１４０およびモータ１９が切り替え手段に相当する。また、マスク体１４またはマスク体１４０が遮光体に相当し、直動型ソレノイド１６またはモータ１９が遮光体駆動手段に相当する。さらに、ブロック３１Ａが第１の領域に相当し、ブロック３１Ｂが第２の領域に相当し、ブロック３１ａが第３の領域に相当し、ブロック３１ｂが第４の領域に相当する。
【００７３】
図１２は照明方向の切り替え機構の他の例を示す模式図である。図１２の例では、マスク体が用いられる代わりに光源部１１がレンズ１１３および駆動機構１１４を含む。
【００７４】
レンズ１１３は、導光用光ファイバ束３１の端面と光源１１０との間に配置される。駆動機構１１４は、レンズ１１３を導光用光ファイバ束３１の光軸に沿った矢印Ｘの方向に移動させる。本例では、駆動機構１１４がレンズ駆動手段に相当する。
【００７５】
図１２（ａ）に示すように、レンズ１１３が光源１１０から遠ざかった位置で光源１１０からの光がレンズ１１３により収束されて導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａ，３１Ｂに入射する。それにより、導光用光ファイバ束３１中を伝送される光は出射側のブロック３１ａ，３１ｂから出射され、一部照明が行われる。
【００７６】
図１２（ｂ）に示すように、レンズ１１３が光源１１０に近づいた位置で光源１１０からの光がレンズ１１３により収束されて導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａに入射する。それにより、導光用光ファイバ束３１中を伝送される光は出射側のブロック３１ａから出射され、一部照明が行われる。
【００７７】
本例においては、光源部１１側のブロック３１Ａを光の強度が最も高い中央部に配置することにより一部照明時に高い光量が得られ、全体照明時に均一な光量分布が得られる。
【００７８】
図１３は導光用光ファイバ束３１の光源部１１側の端面の他の例を示す図である。また、図１４はマスク体の他の例を示す図である。
【００７９】
図１３に示すように、光源部１１側の導光用光ファイバ束３１の端面が扇形のブロック３１Ａと残りの領域のブロック３１Ｂとに分割されている。
【００８０】
光源部１１側のブロック３１Ａ内の光ファイバが図７に示した出射側のブロック３１ａ内に導かれ、光源部１１側のブロック３１Ｂ内の光ファイバが図７に示した出射側のブロック３１ｂ内に導かれている。それにより、光源部１１側のブロック３１Ａに入射した光は出射側のブロック３１ａから出射され、光源部１１側のブロック３１Ｂに入射した光は出射側のブロック３１ｂから出射される。
【００８１】
図１４に示すように、マスク体１５０は、扇形の開口１５０Ａを有する。開口１５０Ａは、光源部１１側のブロック３１Ａにほぼ等しい面積を有する。図１４のマスク体１５０は、図１０に示した駆動機構により移動可能に導光用光ファイバ束３１の端面と光源部１１内の光源１１０との間に設けられる。本例では、マスク体１５０が遮光体に相当する。
【００８２】
マスク体１５０が導光用光ファイバ束３１の端面と光源１１０との間から外れたときに光源１１０からの光が導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａ，３１Ｂに入射する。それにより、導光用光ファイバ束３１中を伝送される光は出射側の端面のブロック３１Ａ，３１Ｂから出射され、全体照明が行われる。
【００８３】
マスク体１５０の開口１５０Ａが導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａに対向したときに光源１１０からの光が導光用光ファイバ束３１の端面のブロック３１Ａに入射する。それにより、導光用光ファイバ束３１中を伝送される光は出射側の端面のブロック３１Ａから出射され、一部照明が行われる。
【００８４】
本例では、一部照明時に高い光量が必要ない場合に全体照明時に均一な光量分布が得られる。
【００８５】
本実施の形態では、ヘッド部２が照明部に相当し、マスク体１４および駆動装置１６が切替手段に相当する。また、マスク体１４，４０が遮光体に相当し、直動型ソレノイド１６またはモータ１９が遮光体駆動手段に相当する。さらに、ブロック３１ａが第３の領域に相当し、ブロック３１ｂが第４の領域に相当し、ブロック３１Ａが第１の領域に相当し、ブロック３１Ｂが第２の領域に相当する。
【００８６】
本例では、駆動機構１１４がレンズ駆動手段に相当する。また、ディスプレイ１５が表示部に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る拡大観察装置の全体の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のヘッド部による全体照明を示す概略斜視図である。
【図３】全体照明により画面上に表示された試料の画像を示す模式図である。
【図４】図１のヘッド部による一部照明を示す概略斜視図である。
【図５】一部照明により画面上に表示された試料の画像を示す模式図である。
【図６】図１の拡大観察装置における光源部の構成の例および導光用光ファイバ束に入射する光量の分布を示す図である。
【図７】図１の拡大観察装置における導光用光ファイバ束の光源部側の端面を示す図である。
【図８】図１の拡大観察装置における導光用光ファイバ束の出射側の端面を示す図である。
【図９】図１の拡大観察装置におけるマスク体の正面図である。
【図１０】図９のマスク体を移動させるための駆動装置の模式図である。
【図１１】図１の拡大観察装置におけるマスク体および駆動装置の他の例を示す模式図である。
【図１２】照明方向の切り替え機構の他の例を示す模式図である。
【図１３】導光用光ファイバ束の光源部側の端面の他の例を示す図である。
【図１４】マスク体の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１ コントローラ部
２ ヘッド部
３ ケーブル
１１ 光源部
１４，１４０，１５０ マスク体
１４Ａ，１４０Ａ，１４０Ｂ，１５０Ａ 開口
１５ ディスプレイ
１６ 直動型ソレノイド
１９ モータ
２１ 撮像部
２２ 照明用光学系
３１Ａ，３１Ｂ，３１ａ，３１ｂ ブロック
１１０ 光源
１１１，１１３ レンズ
１１２ ミラー
１１４ 駆動機構
Claims (9)
- 対象物の拡大された画像を得る際に対象物を照明する拡大観察用照明装置であって、
光を発生する光源と、
対象物を照明するための照明部と、
前記光源により発生された光を前記照明部に導く複数の光ファイバからなる導光用光ファイバ束とを備え、
前記導光用光ファイバ束の一方の端面は前記光源側に配置されるとともに第１の領域と第２の領域とに区分され、前記導光用光ファイバ束の他方の端面は前記照明部において対象物に全周方向から光を照射可能に配置されるとともに対象物に一方向から光を照射可能な第３の領域と残りの第４の領域とに区分され、前記第１の領域の光ファイバが前記第３の領域に導かれ、前記第２の領域の光ファイバが前記第４の領域に導かれ、
前記光源により発生された光を前記導光用光ファイバ束の前記第１の領域に入射させる状態と前記光源により発生された光を前記導光用光ファイバ束の前記第１の領域および前記第２の領域に入射させる状態とを選択的に切り替える切り替え手段が設けられたことを特徴とする拡大観察用照明装置。 - 前記切り替え手段は、
前記光源と前記導光用光ファイバ束の前記一方の端面との間に挿脱可能に設けられた遮光体と、
前記光源から前記第１の領域に入射する光を通過させかつ前記光源から前記第２の領域に入射する光を遮る位置と前記光源から前記第１の領域および前記第２の領域に入射する光を通過させる位置とに前記遮光体を移動させる遮光体駆動手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の拡大観察用照明装置。 - 前記遮光体は、前記第１の領域に対応する開口を有し、
前記遮光体駆動手段は、前記光源からの光が前記開口を通して前記第１の領域に入射しかつ前記遮光体が前記光源から前記第２の領域に入射する光を遮る位置と前記遮光体が前記光源から前記第１の領域および前記第２の領域に入射する光を遮らない位置とに前記遮光体を移動させることを特徴とする請求項２記載の拡大観察用照明装置。 - 前記遮光体は、前記第１の領域に対応する第１の開口および前記第１および第２の領域に対応する第２の開口を有し、
前記遮光体駆動手段は、前記光源からの光が前記第１の開口を通して前記第１の領域に入射しかつ前記遮光体が前記光源から前記第２の領域に入射する光を遮る位置と前記光源からの光が前記第２の開口を通して前記第１の領域および前記第２の領域に入射する位置とに前記遮光体を移動させることを特徴とする請求項２記載の拡大観察用照明装置。 - 前記切り替え手段は、
前記光源と前記導光用光ファイバ束の前記一方の端面との間に設けられたレンズと、
前記光源からの光を前記第１の領域に収束させる位置と前記光源からの光を前記第１の領域および前記第２の領域に収束させる位置とに前記レンズを移動させるレンズ駆動手段とを含むことを特徴とする請求項２記載の拡大観察用照明装置。 - 前記第１の領域は前記導光用光ファイバ束の前記一方の端面の中央部に配置された略円形の領域であり、前記第２の領域は前記第１の領域の周囲を取り囲むように配置された略環状の領域であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の拡大観察用照明装置。
- 前記第１の領域は前記導光用光ファイバ束の前記一方の端面の中心を頂点とする略扇形の領域であり、前記第２の領域は前記一方の端面の前記第１の領域を除く領域であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の拡大観察用照明装置。
- 前記導光用光ファイバ束の前記他方の端面は略環状であり、前記第３の領域は前記略環状の一部の領域であり、前記第４の領域は前記略環状の残りの領域であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の拡大観察用照明装置。
- 対象物を照明しつつ対象物の拡大された画像を得る拡大観察装置であって、
光を発生する光源と、
対象物を照明するための照明部と、
前記光源により発生された光を前記照明部に導く複数の光ファイバからなる導光用光ファイバ束と、
前記対象物を撮像して画像を得る撮像部と、
前記撮像部により得られた画像を表示する画面を有する表示部とを備え、
前記導光用光ファイバ束の一方の端面は前記光源側に配置されるとともに第１の領域と第２の領域とに区分され、前記導光用光ファイバ束の他方の端面は前記照明部において対象物に全周方向から光を照射可能に配置されるとともに対象物に一方向から光を照射可能な第３の領域と残りの第４の領域とに区分され、前記第１の領域の光ファイバが前記第３の領域に導かれ、前記第２の領域の光ファイバが前記第４の領域に導かれ、
前記第３の領域は、前記表示部の画面に表示される対象物の画像において画面上部からの照明が行われるように配置され、
前記光源により発生された光を前記導光用光ファイバ束の前記第１の領域に入射させる状態と前記光源により発生された光を前記導光用光ファイバ束の前記第１の領域および前記第２の領域に入射させる状態とを選択的に切り替える切り替え手段が設けられたことを特徴とする拡大観察装置。
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