JP2005003994A - 偏光顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
【課題】透過照明によるコノスコープ観察と落射照明による簡易偏光観察とを両立しうるコンパクトで安価な偏光顕微鏡を提供すること。
【解決手段】対物レンズと（１１０）、前記対物レンズの光軸上に挿脱可能かつ対物レンズの射出瞳像を焦点面に結像させるベルトランレンズを有する着脱可能な偏光用中間鏡筒（１１３）と、顕微鏡構成ユニットの組み合わせ状況に応じて光路に挿入され、前記ベルトランレンズと協業して対物レンズの射出瞳像を前記焦点面に結像させる補正光学系（３１５）とを具備する。
【選択図】 図１
【解決手段】対物レンズと（１１０）、前記対物レンズの光軸上に挿脱可能かつ対物レンズの射出瞳像を焦点面に結像させるベルトランレンズを有する着脱可能な偏光用中間鏡筒（１１３）と、顕微鏡構成ユニットの組み合わせ状況に応じて光路に挿入され、前記ベルトランレンズと協業して対物レンズの射出瞳像を前記焦点面に結像させる補正光学系（３１５）とを具備する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対物レンズの瞳面に得られる偏光干渉像を観察（いわゆるコノスコープ観察）することが可能な偏光顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、偏光顕微鏡の中間鏡筒においては、観察光軸上から一旦直交方向に光を偏向させて周回光路を形成し、この周回光路上にベルトランレンズを位置調節可能に配置することで、観察試料のコノスコープ像を得るようにしたものが多い。
【０００３】
特許文献１には、顕微鏡の対物レンズおよび鏡筒が配置される主ビーム路と、主ビーム路の一部の代わりに選択的に介在できる補助ビーム路と、対物レンズからの光が補助ビーム路に導かれた際には複数の光学偏向素子によって周回光路を形成し、この補助ビーム路の途中にあるベルトランレンズによってコノスコープ観察ができるような構成が示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、通常の像位置近傍にベルトランレンズを配設するとともに、対物レンズと接眼レンズとの間に反射部材にて構成したバイパス光学系を光路に対して挿脱可能に設け、オルソスコープ像観察およびコノスコープ像観察を可能にした観察装置が示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、透過偏光観察あるいは透過微分干渉観察と落射観察とを切り換えて複合観察が可能なシステム顕微鏡において、アナライザーとデポラライザーとからなるキューブを落射照明観察に用いるキューブと同じ担持体に取り付けて観察方法を切り換えるようにしたシステム顕微鏡が示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−２５８５１４号公報
【０００７】
【特許文献２】特開昭５３−７０４５４号公報
【０００８】
【特許文献３】特開平５−２５７０６６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の顕微鏡用光学装置では、対物レンズからの光が補助ビーム路に導かれた際には複数の光学偏向素子によって周回光路を形成し、この補助ビーム路の途中にあるベルトランレンズによってコノスコープ観察ができるような構成をとっており、縦方向（対物レンズ光軸方向）には、補助ビーム路へ対物レンズからの光を導くとともに補助ビーム路から主ビーム路へ光を戻すための光学素子分のスペースしか必要としない。このため、縦方向には装置をコンパクトに構成できるが、周回光路を形成してベルトランレンズを合焦するために横方向にはコンパクトにならない。
【００１０】
また、この顕微鏡用光学装置は通常、対物レンズと観察鏡筒との間の中間鏡筒として挿入できる附加ユニットとして設計（公報４頁右上１１行目記載）されるが、コノスコープ観察に加えて落射照明による観察を行うために落射照明モジュールとともに積み重ねて使用する場合には、落射照明モジュールを使用しない場合と比較して、対物レンズと観察鏡筒との間の距離が長くなる。したがって、この顕微鏡用光学装置と落射照明モジュール等との積み重ね使用を想定する場合には、ベルトランレンズの合焦のための移動量がさらに大きくなり、装置が大型化するという問題がある。なお、落射照明との積み重ね使用をしない場合には、ベルトランレンズの合焦のための移動量は、対物レンズ毎の射出瞳位置のずれに対応した量だけを見込めば良いが、特許文献１には、落射照明モジュールとの併用については特に記載されておらず、その場合の詳細については不明である。
【００１１】
特許文献２に記載のコノスコープ像観察光学系では、通常の像位置近傍にベルトランレンズを配設するとともに、対物レンズと接眼レンズとの間に反射部材にて構成したバイパス光学系を光路に対して挿脱可能に設けており、通常の像位置近傍にあるベルトランレンズによって対物レンズの射出瞳を接眼レンズに投影するために、光路長がかなり長くなってしまう。（特許文献２の第１図あるいは第２図と第３図を比較）
この長くなった光路長を、反射部材にて構成したバイパス光路を挿入することによって、対物レンズの光軸方向には短くする（特許文献２の第４図、第５図参照）ことができるが、対物レンズの光軸に対して直交する方向にバイパス光路による突出部が形成されてしまうため、特許文献１と同様に横方向にコンパクトにはならないという問題がある。
【００１２】
また、落射照明モジュールとの併用についても、特許文献２にも特許文献１と同様に、そのような記載がなく詳細は不明である。
【００１３】
特許文献３に記載のシステム顕微鏡では、アナライザーとデポラライザーとからなるキューブを落射照明観察に用いるキューブと同じ担持体に取り付けて観察方法を切り換えるように構成したため、透過偏光観察あるいは透過微分干渉観察と落射観察とを素早く切り換えて複合観察が可能であるが、特許文献３に示されているのは顕微鏡本体内に最初から落射照明光学系を内蔵したシステム顕微鏡であることから高価なものであるため、学校等における教育用あるいはルーチン検査用の顕微鏡には適用し難い。
【００１４】
また、透過偏光でコノスコープ像観察をする場合には、ベルトランレンズを内蔵する中間鏡筒を観察光路に挿入することが記載されている（特許文献３の図８参照）が、その中間鏡筒の構成等についての詳細は記載がなく不明である。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、特に、教育用・検査用等の偏光顕微鏡において、透過照明によるコノスコープ観察と落射照明による簡易偏光観察とを両立しうるコンパクトで安価な偏光顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一局面に係る偏光顕微鏡は、対物レンズと、前記対物レンズの光軸上に挿脱可能かつ対物レンズの射出瞳像を焦点面に結像させるベルトランレンズを有する着脱可能な偏光用中間鏡筒と、顕微鏡構成ユニットの組み合わせ状況に応じて光路に挿入され、前記ベルトランレンズと協業して対物レンズの射出瞳像を前記焦点面に結像させる補正光学系とを具備することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態が適用される偏光顕微鏡の概略構成を示す図であり、まず図１に基づき偏光顕微鏡の全体構成について簡単に説明する。
【００１９】
図１において、１０１は顕微鏡本体（以下、「鏡体」と称する）、１０２は鏡体のベース部に内蔵された光源、１０３はこの光源１０２からの光を集光し鉛直上方に向けて出射するコレクターレンズをそれぞれ示す。また、１０４は観察試料、１０５は観察試料１０４を載せるステージ、１０６はコレクターレンズ１０３から出射された光を観察試料１０４上に集光させるコンデンサーレンズである。１０７はステージ１０５を支えるステージ受け、１０８はコンデンサーレンズ１０６を支えるとともにステージ受け１０７上でコンデンサー上下ハンドル１０９によって自在に上下動可能なコンデンサー受けである。
なお、１１０は対物レンズ、１１１は対物レンズ１１０を含む複数の対物レンズを選択的に光軸上に位置させるレボルバーである。
【００２０】
上記のような構成において、観察試料１０４、ステージ１０５、コンデンサーレンズ１０６、コンデンサー受け１０８、及びコンデンサー上下ハンドル１０９は、ステージ受け１０８とともに鏡体１０１に設けられた焦準ハンドル１１２によって一体的に上下動可能となっていて、この焦準ハンドル１１２を回転させることにより、対物レンズ１１０に対する観察試料１０４のピント調節を行うようになっている。
【００２１】
鏡体１０１の上部には、偏光観察用中間鏡筒１１３が着脱自在に装着されており、更に、偏光観察用中間鏡筒１１３の上部には、観察鏡筒１１４が着脱自在に装着されている。観察鏡筒１１４の内部には、対物レンズ１１０と協業して観察試料１０４の像を形成するための結像レンズ１１５と、結像レンズ１１５からの鉛直上向きの結像光束を双眼部（図示せず）の方向に偏向させる偏向プリズム１１６と、偏向プリズム１１６からの結像光束を２つに分割する分割プリズム（図示せず）とが内蔵されている。観察鏡筒１１４の双眼部の先端には接眼レンズ１１７が装着されており、この接眼レンズ１１７により、対物レンズ１１０と結像レンズ１１５によって形成された観察試料１０４の像を観察することができる。
【００２２】
なお、１０６ａはコンデンサーレンズ１０６に内蔵されコンデンサーレンズ１０６から観察試料１０４に照明する光の出射角度（開口数）を制限する開口絞り、１１８はコンデンサーレンズ１０６の下端に回転可能に保持されたポラライザー、１０１ａは鏡体１０１の上方でレボルバー１１１のすぐ上に設けられた、後述の検板等を挿入可能な検板スロットである。
【００２３】
偏光観察用中間鏡筒１１３について図２を用いて詳細に説明する。
図２（ａ）は偏光観察用中間鏡筒１１３を横から見た断面図、図２（ｂ）は主要部を下方から見た平面図である。
【００２４】
図２において、２０１はその下端に位置する丸アリ部２０１ａで鏡体１０１に接続される中間鏡筒本体、２０２は中間鏡筒本体２０１に固着されたターレット軸２０３を中心に回転自在に支持されている回転ターレット、２０４は中間鏡筒本体２０１の上に固定され観察鏡筒１１４を装着するための丸アリ部２０４ａを有する中間鏡筒カバーである。回転ターレット２０２の上面には円周上に２箇所のクリック溝２０２ａ、２０２ｂが設けられており、中間鏡筒カバー２０４の裏面に固着された板バネ２０５の作用によって板バネ２０５の先端に固定されたボール２０６が前記クリック溝２０２ａ、２０２ｂに嵌まり込むことによって、回転ターレット２０２が２ケ所で停止するようになっている。
【００２５】
回転ターレット２０２の２ケ所の停止位置のうち１ケ所にはベルトランレンズ２０７が保持されている。なお、図２では、ボール２０６が回転ターレット２０２上面のクリック溝２０２ａに嵌まった時にベルトランレンズ２０７が対物レンズ１１０の光軸上に位置するようになっている。
【００２６】
２０８はベルトランレンズ２０７が接着されたレンズ枠、２０９はレンズ枠２０８の外周に固着されたピン、２１０はそれ自体回転ターレット２０２に固定されており、レンズ枠２０８の外側にあってレンズ枠２０８を光軸方向に摺動自在に保持している外枠、２１１は外枠２１０のさらに外側にあって外枠２１０に対して回転自在に嵌合保持されているカムリングである。外枠２１０にはピン２０９がちょうど通るだけの幅寸法をもった光軸方向へ延びる長穴２１０ａが、またカムリング２１１にはピン２０９がガタなく案内されるようなカム溝２１１ａがそれぞれ形成されており、カムリング２１１を回転させると、これらのカム溝２１１ａと長穴２１０ａの作用により、ピン２０９が固着されているレンズ枠２０８とレンズ枠２０８に接着されているベルトランレンズ２０７とが、光軸方向に移動する。
【００２７】
一方、２１２はターレット軸２０３の下方に配置され、ターレット軸２０３に対して回転自在に支持されているフォーカスリング、２１３はこのフォーカスリング２１２の上面に固着されている連動ピンである。この連動ピン２１３は、カムリング２１１の下面に設けられた連動溝２１１ｂに係合しており、フォーカスリング２１２を回転させることで、連動ピン２１３を介してカムリング２１１が回転する。
【００２８】
したがって、ベルトランレンズ２０７が光軸上にくるような回転ターレット２０２の１つの停止位置において、フォーカスリング２１２を回転させることで、ベルトランレンズ２０７を光軸方向に移動調節することができるようになっている。なお、ベルトランレンズ２０７の光軸方向の調節範囲は、対物レンズ１１０をはじめ使用するすべての対物レンズの射出瞳の位置のずれと同じ量が確保されている。使用する対物レンズの射出瞳の位置が比較的近い位置に設計されていれば、ベルトランレンズ２０７の光軸方向の調節範囲を大きくとる必要はなく、その結果、偏光観察用中間鏡筒１１３の光軸方向寸法がコンパクトに設計できる。このことを、図３の光学系を示す図で説明する。
【００２９】
図３において、図１及び図２と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００３０】
観察試料１０４の１点からの光は、対物レンズ１１０で集光されて平行光束となり、ベルトランレンズ２０７が光路に挿入されていない場合は、そのまま結像レンズ１１５に入射して結像作用を受け、接眼レンズ１１７の焦点面Ｉで像を結ぶ（図中実線）。一方、ベルトランレンズ２０７が挿入されている場合には、対物レンズ１１０の射出瞳面ＦＢ上の１点からの光をベルトランレンズ２０７で平行光束にし、その後結像レンズ１１５でやはり接眼レンズ１１７の焦点面Ｉに結像させる（図中破線）。図３では、射出瞳ＦＢ上の光軸中心の１点について図示しているが、この１点は観察試料１０４のある領域を光軸と平行に出射した平行光束に対する対物レンズ１１０による焦点位置である。実際には観察試料１０４を通過したあらゆる方向の平行光束が対物レンズ１１０の射出瞳面ＦＢ上で焦点を結び、これをベルトランレンズ２０７と結像レンズ１１５によって接眼レンズ１１７の焦点面Ｉに結像させて観察するのがコノスコープ観察である。
【００３１】
この場合、対物レンズ１１０の射出瞳面ＦＢ上の１点からの光はベルトランレンズ２０７によって平行光束になるので、もし対物レンズ１１０の他に使用する対物レンズの射出瞳位置が異なっていた（図中ＦＢ′）場合は、そのずれ量Ｌと同じ量Ｌだけベルトランレンズ２０７を動かせば、他の対物レンズに対してもその射出瞳の観察が可能である。
【００３２】
再び図２を参照して、偏光観察用中間鏡筒の説明を継続する。
【００３３】
回転ターレット２０２の２ケ所の停止位置のうちの残り１ケ所は、対物レンズ１１０からの光をそのまま通過させるような位置となっている。
【００３４】
中間鏡筒本体２０１の丸アリ部２０１ａのすぐ上にはアナライザー挿入スロット２０１ｂが設けられていて、アナライザー１１９が内蔵されたアナライザーユニット１２０等が装着可能である。
【００３５】
なお、中間鏡筒カバー２０４の下面にはストッパーピン２１４が固着されていて、このストッパーピン２１４は回転ターレット２０２の上面に設けられた円弧状の溝２０２ｃとの作用により、回転ターレット２０２の回転範囲を、２箇所の停止位置すなわちボール２０６が前記クリック溝２０２ａ、２０２ｂに嵌まり込む位置の間（本実施形態では９０度範囲）に規制している。
【００３６】
次に、図１の偏光顕微鏡の構成に落射投光管を組み合わせた場合の構成を、図４および図５に基づいて説明する。なお、図４および図５は、図１の偏光顕微鏡の構成に、落射投光管を加えて落射簡易偏光観察ができるようにしたものであり、図４は落射投光管を組み合わせた状態で、透過照明光によるコノスコープ像観察を行う場合を、図５は落射投光管を組み合わせた状態で、落射照明光による簡易偏光観察を行う場合をそれぞれ示している。なお、図４及び図５において、図１と同じ部分には同一符号を付して説明する。
【００３７】
図４および図５において、３０１は落射照明装置を構成する落射投光管、３０２は落射投光管３０１の後端部に固定されたランプハウスである。ランプハウス３０２には、ハロゲン等の光源３０３および光源３０３から出射する光を集光するためのコレクターレンズ３０４が内蔵されている。落射投光管３０１には、コレクターレンズ３０４を出た照明光の調節を行うフィルターを挿入するための２つのフィルタースロット３０５と、コレクターレンズ３０４とフィルタースロット３０５に挿入されたフィルター（ここでは図示せず）を通過した照明光を対物レンズに投影する投影レンズ３０６と、投影レンズから出射した照明光に特定の方向の偏光性を与えるポラライザー３０７とが設けられている。このポラライザー３０７はスライダー等によって保持され、ポラライザー挿入スロット３０８に挿入されている。さらに落射投光管３０１には、光源３０３からポラライザー３０７に至る水平方向の照明光を、対物レンズ１１０の光軸上で対物レンズ１１０の方向に偏向させるための下記の２つの光学要素が内蔵されている。すなわち図４に示すような、中心部が切り欠かれ周辺部の照明光のみを鉛直下向きに反射し中心部は透過する暗視野ミラー３０９を内蔵した暗視野ブロック３１０と、図５に示すようなハーフミラー３１１を内蔵した明視野ブロック３１２とが、選択的に対物レンズ１１０の光軸上に位置決めされるようになっている。さらに落射投光管３０１には、対物レンズ１１０の光軸上であって暗視野ブロック３１０や明視野ブロック３１２の上方に位置するアナライザー３１３が設けられている。このアナライザー３１３はスライダー等によって保持され、アナライザー挿入スロット３１４に挿入されている。
【００３８】
なお、落射投光管３０１はその下端部に形成された丸アリ部３０１ａで鏡体１０１に固定されており、またその上端部に形成された丸アリ部３０１ｂで偏光観察用中間鏡筒１１３を保持している。
【００３９】
図４は、落射投光管３０１を組み合わせた状態で、光源１０２の透過照明光によるコノスコープ像観察を行う場合を示しており、図５は、落射投光管３０１を組み合わせた状態で、光源３０３の落射照明光による簡易偏光観察を行う場合を示している。
【００４０】
さらに、３１５は、偏光観察用中間鏡筒１１３のアナライザー挿入スロット２０１ｂに挿入される、負のパワーを有する補正光学系３１６を内蔵した補正光学系スライダーであり、図４の状態では、対物レンズ１１０の光軸上に補正光学系３１６が位置するように、また図５の状態では、補正光学系スライダー３１５上に設けられた開口部３１５ａが位置するように、その位置を可変することができる。この補正光学系スライダー３１５の断面図および平面図を図６に示す。
【００４１】
図４および図５のように落射投光管３０１が組み合わされた場合における光学系を図７に基づき説明する。
【００４２】
観察試料１０４の１点からの光は、対物レンズ１１０で集光されて平行光束となり、ベルトランレンズ２０７および補正光学系３１６が光路に挿入されていない場合は、そのまま結像レンズ１１５に入射して結像作用を受け、接眼レンズ１１７の焦点面Ｉで像を結ぶ（図中実線）。一方、ベルトランレンズ２０７および補正光学系３１６が挿入されている場合には、対物レンズ１１０の射出瞳面ＦＢ上の１点からの光は補正光学系３１６およびベルトランレンズ２０７で平行光束にされ、その後、結像レンズ１１５でやはり接眼レンズ１１７の焦点面Ｉに像を結ぶ（図中破線）。図７では、射出瞳ＦＢ上の光軸中心の１点について図示しているが、この１点は観察試料１０４のある領域を光軸と平行に出射した平行光束に対する対物レンズ１１０による焦点位置である。実際には、観察試料１０４を通過したあらゆる方向の平行光束が対物レンズ１１０の射出瞳面ＦＢ上で焦点を結び、これを補正光学系３１６とベルトランレンズ２０７および結像レンズ１１５によって接眼レンズ１１７の焦点面Ｉに結像させて観察するのがコノスコープ像観察である。補正光学系３１６の機能は、ベルトランレンズ２０７単体では焦点距離が短く対物レンズ１１０の射出瞳面ＦＢにフォーカシングすることができないが、ベルトランレンズ２０７に補正光学系３１６を組み合わせて焦点距離を長くすることにより、対物レンズ１１０の射出瞳面ＦＢにフォーカシングしてコノスコープ像観察を可能にすることである。
【００４３】
またこの場合、対物レンズ１１０の他に使用する対物レンズの射出瞳位置が異なっていた（図７中ＦＢ′）場合に必要となるベルトランレンズ２０７の移動量Ｌ′は、補正光学系３１６の機能によって、対物レンズの射出瞳のずれ量Ｌよりも小さくて済む。設計にもよるが、対物レンズの射出瞳のずれ量Ｌに対して、ベルトランレンズ２０７の移動量Ｌ′は１／２以下で良い場合があり、非常に好都合である。
【００４４】
以上のように構成された第１の実施形態において、落射投光管３０１を組み合わせた状態（図４および図５）で透過偏光観察と落射簡易偏光観察を行う場合の動作について説明する。
【００４５】
まず、偏光観察用中間鏡筒１１３の回転ターレット２０２は、ベルトランレンズ２０７が対物レンズ１１０の光軸上に位置しない位置としておく。通常の明視野等の観察方法と同様に、焦準ハンドル１１２を回転させ対物レンズ１１０に対して観察試料１０４のピントを概略合わせる。コンデンサー上下ハンドル１０９を回転してコンデンサーレンズ１０６の位置を最適に調節する。
【００４６】
落射投光管３０１の光軸上には、暗視野ミラー３０９を内蔵した暗視野ブロック３１０を挿入しておく。
【００４７】
観察試料１０４のピントを正確に合わせ、落射投光管３０１のアナライザー挿入スロット３１４にアナライザー３１３を挿入し、アナライザー３１３をポラライザー１１８と直交させた状態で、コンデンサーレンズ１０６に内蔵されている開口絞り１０６ａを絞ると、観察試料１０４のオルソスコープ観察ができる。
【００４８】
この状態（オルソスコープ観察）からコノスコープ観察に切り換える場合は、まず、コンデンサーレンズ１０６に内蔵されている開口絞り１０６ａを大きく開放する。次に偏光観察用中間鏡筒１１３の回転ターレット２０２に装着されたベルトランレンズ２０７が対物レンズ１１０の光軸上に位置するように回転ターレット２０２を停止させるとともに、補正光学系スライダー３１５を操作して補正光学系３１６を対物レンズ１１０の光軸上に位置させる。
【００４９】
そして、フォーカスリング２１２を回転してベルトランレンズ２０７を上下調節し、接眼レンズ１１７で対物レンズ１１０の射出瞳１１０ａにピントを合わせると、コノスコープ像観察ができる。また、鏡体１０１の検板スロット１０１ａに鋭敏色等の検板（図示せず）を挿入することによって、観察試料１０４の結晶特性に応じた干渉色の変化が生じ、結晶の正負の方向性を判断することもできる。
【００５０】
次に、透過偏光のコノスコープ像観察の状態から落射簡易偏光観察に切り換える場合は、まず落射投光管３０１の光軸上に挿入された暗視野ブロック３１０から、ハーフミラー３１１の内蔵された明視野ブロック３１２に切り換える。
【００５１】
偏光観察用中間鏡筒１１３の回転ターレット２０２に装着されたベルトランレンズ２０７を対物レンズ１１０の光軸から退避させて対物レンズ１１０からの光をそのまま通過させる位置となるよう回転ターレット２０２を停止させるとともに、補正光学系スライダー３１５を操作することにより補正光学系３１６を対物レンズ１１０の光軸上から退避させて補正光学系スライダー３１５上に設けられた開口部３１５ａを対物レンズ１１０の光軸上に位置させる。
【００５２】
この状態で光源３０３からの落射照明光は、ポラライザー３０７によって直線偏光になってハーフミラー３１１により対物レンズ１１０の方向に偏向されて観察試料１０４に照射される。観察試料１０４で反射した光は、再び対物レンズ１１０に入射しハーフミラー３１１を通過してアナライザー３１３に入射する。ポラライザー３０７とアナライザー３１３とがクロスニコルの状態であれば、観察試料の中で偏光性のある部分から反射した光はアナライザー３１３を通過し、偏光性のない部分からの反射光はアナライザー３１３を通過することができない。そして、アナライザー３１３を通過した光はさらに偏光観察用中間鏡筒１１３を通過して観察鏡筒１１４の結像レンズ１１５、偏向プリズム１１６を介して接眼レンズ１１７の焦点面に結像し、観察者の眼で観察される。
【００５３】
以上のように本第１の実施形態においては、落射投光管３０１が挿入されることでベルトランレンズ２０７から対物レンズ１１０の射出瞳ＦＢまでの距離が長くなった場合でも、補正光学系３１６を挿入することによって、ベルトランレンズ２０７の移動範囲を大きくとることなく対物レンズ１１０の射出瞳面ＦＢにフォーカシングすることができるため、偏光観察用中間鏡筒をコンパクトなまま変更することなくコノスコープ像観察が可能である。
【００５４】
本実施形態のような補正光学系を採用しなければ、落射投光管３０１の挿入によるベルトランレンズ２０７から対物レンズ１１０の射出瞳ＦＢまでの距離の変動分と同じ量のベルトランレンズ２０７の移動範囲を確保する必要があるため、偏光観察用中間鏡筒１１３が光軸方向に異様に大きな寸法となってしまう。
【００５５】
また、落射投光管３０１を組み合わせた状態のまま（仕立てを変えることなく）、コノスコープ像観察から、落射簡易偏光観察の状態に容易に切り換えることが可能である。
【００５６】
なお、補正光学系３１６を内蔵した補正光学系スライダー３１５は、設計によっては、図８に示すように落射投光管３０１のアナライザー挿入スロット３１４に挿入することも可能である。この場合には透過偏光観察あるいは落射簡易偏光観察で使用するアナライザー３１３は偏光観察用中間鏡筒のアナライザー挿入スロット２０１ｂに挿入すればよい。
【００５７】
この場合、その他の構成および動作は前述のとおりまったく同様であるので、その説明は省略する。
【００５８】
次に、本発明の第２の実施形態となる偏光顕微鏡について説明する。
【００５９】
本発明の第２の実施形態の構成は、第１の実施形態とほとんど同様であり、補正光学系３１６を光路に挿入する場合のみが第１の実施形態と異なっている。
【００６０】
第１の実施形態では、落射投光管３０１が装着される場合に補正光学系３１６を対物レンズ１１０の光軸上に挿入するようにしたが、本第２の実施形態では、装着されている対物レンズの種類に応じて、補正光学系３１６を対物レンズ１１０の光軸上に挿入する。
【００６１】
例えば、装着している複数の対物レンズとして、アクロマートシリーズの対物レンズが装着されている場合には補正光学系３１６を光路に挿入せず、プランアポクロマートシリーズの対物レンズが装着されている場合に補正光学系３１６を光路に挿入するようにする。
【００６２】
通常、対物レンズは同じシリーズ（すなわち、同じ種類）で倍率が異なるもの同士であれば、その射出瞳の位置は比較的近い位置に揃えて設計されている場合が多いが、異なるシリーズ間では、射出瞳位置が大きく異なる場合がある。
【００６３】
また通常、１台の顕微鏡には同じシリーズの対物レンズを揃えて装着するのがほとんどである。
【００６４】
したがって、装着する対物レンズのシリーズに応じて補正光学系３１６を光路に挿入するようにすれば、対応すべき対物レンズの射出瞳ＦＢの位置の変動が少なく、ベルトランレンズ２０７の光軸方向への移動範囲を小さく抑えることができる。その結果、偏光観察用中間鏡筒をコンパクトに構成でき、偏光顕微鏡全体をコンパクトに構成できるという利点を有している。
【００６５】
以上詳記したように、本発明の実施形態に係る偏光顕微鏡によれば、ベルトランレンズとの協業により対物レンズの射出瞳像を（例えば、接眼レンズの）焦点面に結像させる補正光学系を採用することによってベルトランレンズの移動範囲を小さくすることができ、コンパクトで安価な偏光観察用中間鏡筒を有する偏光顕微鏡が実現できる。その結果、教育用や検査用等の安価な偏光顕微鏡にも十分適用可能である。なお、上記の各実施形態においては、説明の便宜上、焦点面を接眼レンズの焦点面として説明したが、観察像の撮影又は観察用のＴＶカメラの焦点面であっても、勿論構わない。
【００６６】
上記の各実施形態から下記の発明が抽出できる。なお、下記の各発明は単独で適用しても良いし、適宜組み合わせて適用しても良い。
【００６７】
本発明の一実施形態に係る偏光顕微鏡は、対物レンズと、前記対物レンズの光軸上に挿脱可能かつ対物レンズの射出瞳像を焦点面に結像させるベルトランレンズを有する着脱可能な偏光用中間鏡筒と、顕微鏡構成ユニットの組み合わせ状況に応じて光路に挿入され、前記ベルトランレンズと協業して対物レンズの射出瞳像を前記焦点面に結像させる補正光学系とを具備することを特徴とする。コノスコープ像観察を行う際に、顕微鏡構成ユニットの組み合わせ状況により、必要に応じて補正光学系を光路に挿入するため、補正光学系を必要としない顕微鏡構成ユニットの組み合わせでは、より簡単な構成で安価にコノスコープ像観察が可能な偏光顕微鏡を提供することができる。また、好ましい実施態様は以下のとおりである。
【００６８】
（１） 顕微鏡本体と前記偏光観察用中間鏡筒の間に着脱可能な落射投光管を更に備え、前記補正光学系は、前記落射投光管が顕微鏡本体と偏光観察用中間鏡筒の間に装着されている場合に、光路に挿入されること。落射投光管が装着されていない場合には、前記ベルトランレンズのみを光路に挿入することによってコノスコープ像観察が可能であるとともに、落射投光管が装着されている場合には、前記ベルトランレンズとともに前記補正光学系を光路に挿入することにより、コノスコープ像観察が可能である。
【００６９】
（２） 前記対物レンズは、複数の対物レンズを切り換えることによって１つの対物レンズが選択的に光路に挿入されるように構成されており、前記補正光学系は、光路に挿入された対物レンズの種類に応じて光路に挿入されること。装着されている対物レンズの種類によって、前記補正光学系の光路への挿入および非挿入を選択することによって、対物レンズの射出瞳位置のばらつきによるベルトランレンズの移動範囲が小さくなり、結果としてコンパクトな偏光観察用中間鏡筒を有する偏光顕微鏡を提供することが可能である。
【００７０】
（３） 前記偏光用中間鏡筒は、偏光観察のための光学要素を挿入可能、かつ、ベルトランレンズより対物レンズ側に設けられた光学要素挿入スロットを更に備え、前記補正光学系は、前記光学要素挿入スロットに挿入されること。前記補正光学系をあらかじめ偏光用中間鏡筒に内蔵しておくのではなく、落射投光管が装着される場合に限って後付けで光学要素挿入スロットに挿入するので、偏光用中間鏡筒自体のコストを抑制するとともにコンパクトに構成できるという利点を有する。
【００７１】
（４） （１）において、前記補正光学系は、前記落射投光管に設けられたアナライザー挿入スロットに挿入されること。前記補正光学系を落射投光管のアナライザー挿入スロットに挿入するので、偏光用中間鏡筒自体のコストを抑制するとともにコンパクトに構成できるという利点を有する。
【００７２】
（５） 前記対物レンズは、複数の対物レンズを切り換えることによって１つの対物レンズが選択的に光路に挿入されるように構成されており、前記ベルトランレンズは、前記対物レンズの前記切り換えによる射出瞳位置の変動に伴って、対物レンズの射出瞳像を前記焦点面に結像させるように光軸方向への移動が可能に構成されていること。射出瞳位置の異なる複数の対物レンズのうちいずれが光路に挿入された場合でも、前記ベルトランレンズを光軸方向に移動させることによって、対物レンズの射出瞳像を焦点面に結像させることができるため、色々な対物レンズに幅広く対応してコノスコープ像観察が可能であるという利点を有する。
【００７３】
（６） 前記焦点面は、接眼レンズの焦点面或いは撮影又は観察用カメラの焦点面のいずれかであること。接眼レンズによる目視観察やＴＶカメラ、デジタルカメラ等による観察・撮影に幅広く対応することができる。
【００７４】
本発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。
【００７５】
また、例えば各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、特に教育用・検査用等の安価な偏光顕微鏡において、透過照明によるコノスコープ観察と落射照明による簡易偏光観察とを両立しうる偏光顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態が適用される偏光顕微鏡の概略構成を示す図。
【図２】偏光観察用中間鏡筒を横断面図及び下方から見た図。
【図３】偏光顕微鏡の光学系を示す図。
【図４】偏光顕微鏡の構成に、落射投光管を加えて落射簡易偏光観察ができるようにした構成を示す図。
【図５】偏光顕微鏡の構成に、落射投光管を加えて落射簡易偏光観察ができるようにした構成を示す図。
【図６】補正光学系スライダーの断面図および平面図。
【図７】落射投光管が組み合わされた場合における光学系を示す図。
【図８】第１の実施形態の変形例。
【符号の説明】
１０１…鏡体
１０１ａ…検板スロット
１０２…光源
１０３…コレクターレンズ
１０４…観察試料
１０５…ステージ
１０６…コンデンサーレンズ
１０９…コンデンサー上下ハンドル
１１０…対物レンズ
１１１…レボルバー
１１０ａ…射出瞳
１１２…焦準ハンドル
１１３…偏光観察用中間鏡筒
１１４…観察鏡筒
１１５…結像レンズ
１１６…偏向プリズム
１１７…接眼レンズ
１１８…ポラライザー
１１９…アナライザー
１２０…アナライザーユニット
２０１ａ…丸アリ部
２０１…中間鏡筒本体
２０１ｂ…アナライザースロット
２０２…回転ターレット
２０２ａ、２０２ｂ…クリック溝
２０２ｃ…溝
２０３…ターレット軸
２０４ａ…丸アリ部
２０４…中間鏡筒カバー
２０５…板バネ
２０６…ボール
２０７…ベルトランレンズ
２０８…レンズ枠
２０９…ピン
２１０…外枠
２１０ａ…長穴
２１１…カムリング
２１１ａ…カム溝
２１１ｂ…連動溝
２１２…フォーカスリング
２１３…連動ピン
２１４…ストッパーピン
３０１…落射投光管
３０１ａ…丸アリ部
３０１ｂ…丸アリ部
３０２…ランプハウス
３０３…光源
３０４…コレクターレンズ
３０５…フィルタースロット
３０６…投影レンズ
３０７…ポラライザー
３０８…ポラライザー挿入スロット
３０９…暗視野ミラー
３１０…暗視野ブロック
３１１…ハーフミラー
３１２…明視野ブロック
３１３…アナライザー
３１４…アナライザー挿入スロット
３１５…補正光学系スライダー
３１５ａ…開口部
３１６…補正光学系
【発明の属する技術分野】
本発明は、対物レンズの瞳面に得られる偏光干渉像を観察（いわゆるコノスコープ観察）することが可能な偏光顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、偏光顕微鏡の中間鏡筒においては、観察光軸上から一旦直交方向に光を偏向させて周回光路を形成し、この周回光路上にベルトランレンズを位置調節可能に配置することで、観察試料のコノスコープ像を得るようにしたものが多い。
【０００３】
特許文献１には、顕微鏡の対物レンズおよび鏡筒が配置される主ビーム路と、主ビーム路の一部の代わりに選択的に介在できる補助ビーム路と、対物レンズからの光が補助ビーム路に導かれた際には複数の光学偏向素子によって周回光路を形成し、この補助ビーム路の途中にあるベルトランレンズによってコノスコープ観察ができるような構成が示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、通常の像位置近傍にベルトランレンズを配設するとともに、対物レンズと接眼レンズとの間に反射部材にて構成したバイパス光学系を光路に対して挿脱可能に設け、オルソスコープ像観察およびコノスコープ像観察を可能にした観察装置が示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、透過偏光観察あるいは透過微分干渉観察と落射観察とを切り換えて複合観察が可能なシステム顕微鏡において、アナライザーとデポラライザーとからなるキューブを落射照明観察に用いるキューブと同じ担持体に取り付けて観察方法を切り換えるようにしたシステム顕微鏡が示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−２５８５１４号公報
【０００７】
【特許文献２】特開昭５３−７０４５４号公報
【０００８】
【特許文献３】特開平５−２５７０６６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の顕微鏡用光学装置では、対物レンズからの光が補助ビーム路に導かれた際には複数の光学偏向素子によって周回光路を形成し、この補助ビーム路の途中にあるベルトランレンズによってコノスコープ観察ができるような構成をとっており、縦方向（対物レンズ光軸方向）には、補助ビーム路へ対物レンズからの光を導くとともに補助ビーム路から主ビーム路へ光を戻すための光学素子分のスペースしか必要としない。このため、縦方向には装置をコンパクトに構成できるが、周回光路を形成してベルトランレンズを合焦するために横方向にはコンパクトにならない。
【００１０】
また、この顕微鏡用光学装置は通常、対物レンズと観察鏡筒との間の中間鏡筒として挿入できる附加ユニットとして設計（公報４頁右上１１行目記載）されるが、コノスコープ観察に加えて落射照明による観察を行うために落射照明モジュールとともに積み重ねて使用する場合には、落射照明モジュールを使用しない場合と比較して、対物レンズと観察鏡筒との間の距離が長くなる。したがって、この顕微鏡用光学装置と落射照明モジュール等との積み重ね使用を想定する場合には、ベルトランレンズの合焦のための移動量がさらに大きくなり、装置が大型化するという問題がある。なお、落射照明との積み重ね使用をしない場合には、ベルトランレンズの合焦のための移動量は、対物レンズ毎の射出瞳位置のずれに対応した量だけを見込めば良いが、特許文献１には、落射照明モジュールとの併用については特に記載されておらず、その場合の詳細については不明である。
【００１１】
特許文献２に記載のコノスコープ像観察光学系では、通常の像位置近傍にベルトランレンズを配設するとともに、対物レンズと接眼レンズとの間に反射部材にて構成したバイパス光学系を光路に対して挿脱可能に設けており、通常の像位置近傍にあるベルトランレンズによって対物レンズの射出瞳を接眼レンズに投影するために、光路長がかなり長くなってしまう。（特許文献２の第１図あるいは第２図と第３図を比較）
この長くなった光路長を、反射部材にて構成したバイパス光路を挿入することによって、対物レンズの光軸方向には短くする（特許文献２の第４図、第５図参照）ことができるが、対物レンズの光軸に対して直交する方向にバイパス光路による突出部が形成されてしまうため、特許文献１と同様に横方向にコンパクトにはならないという問題がある。
【００１２】
また、落射照明モジュールとの併用についても、特許文献２にも特許文献１と同様に、そのような記載がなく詳細は不明である。
【００１３】
特許文献３に記載のシステム顕微鏡では、アナライザーとデポラライザーとからなるキューブを落射照明観察に用いるキューブと同じ担持体に取り付けて観察方法を切り換えるように構成したため、透過偏光観察あるいは透過微分干渉観察と落射観察とを素早く切り換えて複合観察が可能であるが、特許文献３に示されているのは顕微鏡本体内に最初から落射照明光学系を内蔵したシステム顕微鏡であることから高価なものであるため、学校等における教育用あるいはルーチン検査用の顕微鏡には適用し難い。
【００１４】
また、透過偏光でコノスコープ像観察をする場合には、ベルトランレンズを内蔵する中間鏡筒を観察光路に挿入することが記載されている（特許文献３の図８参照）が、その中間鏡筒の構成等についての詳細は記載がなく不明である。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、特に、教育用・検査用等の偏光顕微鏡において、透過照明によるコノスコープ観察と落射照明による簡易偏光観察とを両立しうるコンパクトで安価な偏光顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一局面に係る偏光顕微鏡は、対物レンズと、前記対物レンズの光軸上に挿脱可能かつ対物レンズの射出瞳像を焦点面に結像させるベルトランレンズを有する着脱可能な偏光用中間鏡筒と、顕微鏡構成ユニットの組み合わせ状況に応じて光路に挿入され、前記ベルトランレンズと協業して対物レンズの射出瞳像を前記焦点面に結像させる補正光学系とを具備することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態が適用される偏光顕微鏡の概略構成を示す図であり、まず図１に基づき偏光顕微鏡の全体構成について簡単に説明する。
【００１９】
図１において、１０１は顕微鏡本体（以下、「鏡体」と称する）、１０２は鏡体のベース部に内蔵された光源、１０３はこの光源１０２からの光を集光し鉛直上方に向けて出射するコレクターレンズをそれぞれ示す。また、１０４は観察試料、１０５は観察試料１０４を載せるステージ、１０６はコレクターレンズ１０３から出射された光を観察試料１０４上に集光させるコンデンサーレンズである。１０７はステージ１０５を支えるステージ受け、１０８はコンデンサーレンズ１０６を支えるとともにステージ受け１０７上でコンデンサー上下ハンドル１０９によって自在に上下動可能なコンデンサー受けである。
なお、１１０は対物レンズ、１１１は対物レンズ１１０を含む複数の対物レンズを選択的に光軸上に位置させるレボルバーである。
【００２０】
上記のような構成において、観察試料１０４、ステージ１０５、コンデンサーレンズ１０６、コンデンサー受け１０８、及びコンデンサー上下ハンドル１０９は、ステージ受け１０８とともに鏡体１０１に設けられた焦準ハンドル１１２によって一体的に上下動可能となっていて、この焦準ハンドル１１２を回転させることにより、対物レンズ１１０に対する観察試料１０４のピント調節を行うようになっている。
【００２１】
鏡体１０１の上部には、偏光観察用中間鏡筒１１３が着脱自在に装着されており、更に、偏光観察用中間鏡筒１１３の上部には、観察鏡筒１１４が着脱自在に装着されている。観察鏡筒１１４の内部には、対物レンズ１１０と協業して観察試料１０４の像を形成するための結像レンズ１１５と、結像レンズ１１５からの鉛直上向きの結像光束を双眼部（図示せず）の方向に偏向させる偏向プリズム１１６と、偏向プリズム１１６からの結像光束を２つに分割する分割プリズム（図示せず）とが内蔵されている。観察鏡筒１１４の双眼部の先端には接眼レンズ１１７が装着されており、この接眼レンズ１１７により、対物レンズ１１０と結像レンズ１１５によって形成された観察試料１０４の像を観察することができる。
【００２２】
なお、１０６ａはコンデンサーレンズ１０６に内蔵されコンデンサーレンズ１０６から観察試料１０４に照明する光の出射角度（開口数）を制限する開口絞り、１１８はコンデンサーレンズ１０６の下端に回転可能に保持されたポラライザー、１０１ａは鏡体１０１の上方でレボルバー１１１のすぐ上に設けられた、後述の検板等を挿入可能な検板スロットである。
【００２３】
偏光観察用中間鏡筒１１３について図２を用いて詳細に説明する。
図２（ａ）は偏光観察用中間鏡筒１１３を横から見た断面図、図２（ｂ）は主要部を下方から見た平面図である。
【００２４】
図２において、２０１はその下端に位置する丸アリ部２０１ａで鏡体１０１に接続される中間鏡筒本体、２０２は中間鏡筒本体２０１に固着されたターレット軸２０３を中心に回転自在に支持されている回転ターレット、２０４は中間鏡筒本体２０１の上に固定され観察鏡筒１１４を装着するための丸アリ部２０４ａを有する中間鏡筒カバーである。回転ターレット２０２の上面には円周上に２箇所のクリック溝２０２ａ、２０２ｂが設けられており、中間鏡筒カバー２０４の裏面に固着された板バネ２０５の作用によって板バネ２０５の先端に固定されたボール２０６が前記クリック溝２０２ａ、２０２ｂに嵌まり込むことによって、回転ターレット２０２が２ケ所で停止するようになっている。
【００２５】
回転ターレット２０２の２ケ所の停止位置のうち１ケ所にはベルトランレンズ２０７が保持されている。なお、図２では、ボール２０６が回転ターレット２０２上面のクリック溝２０２ａに嵌まった時にベルトランレンズ２０７が対物レンズ１１０の光軸上に位置するようになっている。
【００２６】
２０８はベルトランレンズ２０７が接着されたレンズ枠、２０９はレンズ枠２０８の外周に固着されたピン、２１０はそれ自体回転ターレット２０２に固定されており、レンズ枠２０８の外側にあってレンズ枠２０８を光軸方向に摺動自在に保持している外枠、２１１は外枠２１０のさらに外側にあって外枠２１０に対して回転自在に嵌合保持されているカムリングである。外枠２１０にはピン２０９がちょうど通るだけの幅寸法をもった光軸方向へ延びる長穴２１０ａが、またカムリング２１１にはピン２０９がガタなく案内されるようなカム溝２１１ａがそれぞれ形成されており、カムリング２１１を回転させると、これらのカム溝２１１ａと長穴２１０ａの作用により、ピン２０９が固着されているレンズ枠２０８とレンズ枠２０８に接着されているベルトランレンズ２０７とが、光軸方向に移動する。
【００２７】
一方、２１２はターレット軸２０３の下方に配置され、ターレット軸２０３に対して回転自在に支持されているフォーカスリング、２１３はこのフォーカスリング２１２の上面に固着されている連動ピンである。この連動ピン２１３は、カムリング２１１の下面に設けられた連動溝２１１ｂに係合しており、フォーカスリング２１２を回転させることで、連動ピン２１３を介してカムリング２１１が回転する。
【００２８】
したがって、ベルトランレンズ２０７が光軸上にくるような回転ターレット２０２の１つの停止位置において、フォーカスリング２１２を回転させることで、ベルトランレンズ２０７を光軸方向に移動調節することができるようになっている。なお、ベルトランレンズ２０７の光軸方向の調節範囲は、対物レンズ１１０をはじめ使用するすべての対物レンズの射出瞳の位置のずれと同じ量が確保されている。使用する対物レンズの射出瞳の位置が比較的近い位置に設計されていれば、ベルトランレンズ２０７の光軸方向の調節範囲を大きくとる必要はなく、その結果、偏光観察用中間鏡筒１１３の光軸方向寸法がコンパクトに設計できる。このことを、図３の光学系を示す図で説明する。
【００２９】
図３において、図１及び図２と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００３０】
観察試料１０４の１点からの光は、対物レンズ１１０で集光されて平行光束となり、ベルトランレンズ２０７が光路に挿入されていない場合は、そのまま結像レンズ１１５に入射して結像作用を受け、接眼レンズ１１７の焦点面Ｉで像を結ぶ（図中実線）。一方、ベルトランレンズ２０７が挿入されている場合には、対物レンズ１１０の射出瞳面ＦＢ上の１点からの光をベルトランレンズ２０７で平行光束にし、その後結像レンズ１１５でやはり接眼レンズ１１７の焦点面Ｉに結像させる（図中破線）。図３では、射出瞳ＦＢ上の光軸中心の１点について図示しているが、この１点は観察試料１０４のある領域を光軸と平行に出射した平行光束に対する対物レンズ１１０による焦点位置である。実際には観察試料１０４を通過したあらゆる方向の平行光束が対物レンズ１１０の射出瞳面ＦＢ上で焦点を結び、これをベルトランレンズ２０７と結像レンズ１１５によって接眼レンズ１１７の焦点面Ｉに結像させて観察するのがコノスコープ観察である。
【００３１】
この場合、対物レンズ１１０の射出瞳面ＦＢ上の１点からの光はベルトランレンズ２０７によって平行光束になるので、もし対物レンズ１１０の他に使用する対物レンズの射出瞳位置が異なっていた（図中ＦＢ′）場合は、そのずれ量Ｌと同じ量Ｌだけベルトランレンズ２０７を動かせば、他の対物レンズに対してもその射出瞳の観察が可能である。
【００３２】
再び図２を参照して、偏光観察用中間鏡筒の説明を継続する。
【００３３】
回転ターレット２０２の２ケ所の停止位置のうちの残り１ケ所は、対物レンズ１１０からの光をそのまま通過させるような位置となっている。
【００３４】
中間鏡筒本体２０１の丸アリ部２０１ａのすぐ上にはアナライザー挿入スロット２０１ｂが設けられていて、アナライザー１１９が内蔵されたアナライザーユニット１２０等が装着可能である。
【００３５】
なお、中間鏡筒カバー２０４の下面にはストッパーピン２１４が固着されていて、このストッパーピン２１４は回転ターレット２０２の上面に設けられた円弧状の溝２０２ｃとの作用により、回転ターレット２０２の回転範囲を、２箇所の停止位置すなわちボール２０６が前記クリック溝２０２ａ、２０２ｂに嵌まり込む位置の間（本実施形態では９０度範囲）に規制している。
【００３６】
次に、図１の偏光顕微鏡の構成に落射投光管を組み合わせた場合の構成を、図４および図５に基づいて説明する。なお、図４および図５は、図１の偏光顕微鏡の構成に、落射投光管を加えて落射簡易偏光観察ができるようにしたものであり、図４は落射投光管を組み合わせた状態で、透過照明光によるコノスコープ像観察を行う場合を、図５は落射投光管を組み合わせた状態で、落射照明光による簡易偏光観察を行う場合をそれぞれ示している。なお、図４及び図５において、図１と同じ部分には同一符号を付して説明する。
【００３７】
図４および図５において、３０１は落射照明装置を構成する落射投光管、３０２は落射投光管３０１の後端部に固定されたランプハウスである。ランプハウス３０２には、ハロゲン等の光源３０３および光源３０３から出射する光を集光するためのコレクターレンズ３０４が内蔵されている。落射投光管３０１には、コレクターレンズ３０４を出た照明光の調節を行うフィルターを挿入するための２つのフィルタースロット３０５と、コレクターレンズ３０４とフィルタースロット３０５に挿入されたフィルター（ここでは図示せず）を通過した照明光を対物レンズに投影する投影レンズ３０６と、投影レンズから出射した照明光に特定の方向の偏光性を与えるポラライザー３０７とが設けられている。このポラライザー３０７はスライダー等によって保持され、ポラライザー挿入スロット３０８に挿入されている。さらに落射投光管３０１には、光源３０３からポラライザー３０７に至る水平方向の照明光を、対物レンズ１１０の光軸上で対物レンズ１１０の方向に偏向させるための下記の２つの光学要素が内蔵されている。すなわち図４に示すような、中心部が切り欠かれ周辺部の照明光のみを鉛直下向きに反射し中心部は透過する暗視野ミラー３０９を内蔵した暗視野ブロック３１０と、図５に示すようなハーフミラー３１１を内蔵した明視野ブロック３１２とが、選択的に対物レンズ１１０の光軸上に位置決めされるようになっている。さらに落射投光管３０１には、対物レンズ１１０の光軸上であって暗視野ブロック３１０や明視野ブロック３１２の上方に位置するアナライザー３１３が設けられている。このアナライザー３１３はスライダー等によって保持され、アナライザー挿入スロット３１４に挿入されている。
【００３８】
なお、落射投光管３０１はその下端部に形成された丸アリ部３０１ａで鏡体１０１に固定されており、またその上端部に形成された丸アリ部３０１ｂで偏光観察用中間鏡筒１１３を保持している。
【００３９】
図４は、落射投光管３０１を組み合わせた状態で、光源１０２の透過照明光によるコノスコープ像観察を行う場合を示しており、図５は、落射投光管３０１を組み合わせた状態で、光源３０３の落射照明光による簡易偏光観察を行う場合を示している。
【００４０】
さらに、３１５は、偏光観察用中間鏡筒１１３のアナライザー挿入スロット２０１ｂに挿入される、負のパワーを有する補正光学系３１６を内蔵した補正光学系スライダーであり、図４の状態では、対物レンズ１１０の光軸上に補正光学系３１６が位置するように、また図５の状態では、補正光学系スライダー３１５上に設けられた開口部３１５ａが位置するように、その位置を可変することができる。この補正光学系スライダー３１５の断面図および平面図を図６に示す。
【００４１】
図４および図５のように落射投光管３０１が組み合わされた場合における光学系を図７に基づき説明する。
【００４２】
観察試料１０４の１点からの光は、対物レンズ１１０で集光されて平行光束となり、ベルトランレンズ２０７および補正光学系３１６が光路に挿入されていない場合は、そのまま結像レンズ１１５に入射して結像作用を受け、接眼レンズ１１７の焦点面Ｉで像を結ぶ（図中実線）。一方、ベルトランレンズ２０７および補正光学系３１６が挿入されている場合には、対物レンズ１１０の射出瞳面ＦＢ上の１点からの光は補正光学系３１６およびベルトランレンズ２０７で平行光束にされ、その後、結像レンズ１１５でやはり接眼レンズ１１７の焦点面Ｉに像を結ぶ（図中破線）。図７では、射出瞳ＦＢ上の光軸中心の１点について図示しているが、この１点は観察試料１０４のある領域を光軸と平行に出射した平行光束に対する対物レンズ１１０による焦点位置である。実際には、観察試料１０４を通過したあらゆる方向の平行光束が対物レンズ１１０の射出瞳面ＦＢ上で焦点を結び、これを補正光学系３１６とベルトランレンズ２０７および結像レンズ１１５によって接眼レンズ１１７の焦点面Ｉに結像させて観察するのがコノスコープ像観察である。補正光学系３１６の機能は、ベルトランレンズ２０７単体では焦点距離が短く対物レンズ１１０の射出瞳面ＦＢにフォーカシングすることができないが、ベルトランレンズ２０７に補正光学系３１６を組み合わせて焦点距離を長くすることにより、対物レンズ１１０の射出瞳面ＦＢにフォーカシングしてコノスコープ像観察を可能にすることである。
【００４３】
またこの場合、対物レンズ１１０の他に使用する対物レンズの射出瞳位置が異なっていた（図７中ＦＢ′）場合に必要となるベルトランレンズ２０７の移動量Ｌ′は、補正光学系３１６の機能によって、対物レンズの射出瞳のずれ量Ｌよりも小さくて済む。設計にもよるが、対物レンズの射出瞳のずれ量Ｌに対して、ベルトランレンズ２０７の移動量Ｌ′は１／２以下で良い場合があり、非常に好都合である。
【００４４】
以上のように構成された第１の実施形態において、落射投光管３０１を組み合わせた状態（図４および図５）で透過偏光観察と落射簡易偏光観察を行う場合の動作について説明する。
【００４５】
まず、偏光観察用中間鏡筒１１３の回転ターレット２０２は、ベルトランレンズ２０７が対物レンズ１１０の光軸上に位置しない位置としておく。通常の明視野等の観察方法と同様に、焦準ハンドル１１２を回転させ対物レンズ１１０に対して観察試料１０４のピントを概略合わせる。コンデンサー上下ハンドル１０９を回転してコンデンサーレンズ１０６の位置を最適に調節する。
【００４６】
落射投光管３０１の光軸上には、暗視野ミラー３０９を内蔵した暗視野ブロック３１０を挿入しておく。
【００４７】
観察試料１０４のピントを正確に合わせ、落射投光管３０１のアナライザー挿入スロット３１４にアナライザー３１３を挿入し、アナライザー３１３をポラライザー１１８と直交させた状態で、コンデンサーレンズ１０６に内蔵されている開口絞り１０６ａを絞ると、観察試料１０４のオルソスコープ観察ができる。
【００４８】
この状態（オルソスコープ観察）からコノスコープ観察に切り換える場合は、まず、コンデンサーレンズ１０６に内蔵されている開口絞り１０６ａを大きく開放する。次に偏光観察用中間鏡筒１１３の回転ターレット２０２に装着されたベルトランレンズ２０７が対物レンズ１１０の光軸上に位置するように回転ターレット２０２を停止させるとともに、補正光学系スライダー３１５を操作して補正光学系３１６を対物レンズ１１０の光軸上に位置させる。
【００４９】
そして、フォーカスリング２１２を回転してベルトランレンズ２０７を上下調節し、接眼レンズ１１７で対物レンズ１１０の射出瞳１１０ａにピントを合わせると、コノスコープ像観察ができる。また、鏡体１０１の検板スロット１０１ａに鋭敏色等の検板（図示せず）を挿入することによって、観察試料１０４の結晶特性に応じた干渉色の変化が生じ、結晶の正負の方向性を判断することもできる。
【００５０】
次に、透過偏光のコノスコープ像観察の状態から落射簡易偏光観察に切り換える場合は、まず落射投光管３０１の光軸上に挿入された暗視野ブロック３１０から、ハーフミラー３１１の内蔵された明視野ブロック３１２に切り換える。
【００５１】
偏光観察用中間鏡筒１１３の回転ターレット２０２に装着されたベルトランレンズ２０７を対物レンズ１１０の光軸から退避させて対物レンズ１１０からの光をそのまま通過させる位置となるよう回転ターレット２０２を停止させるとともに、補正光学系スライダー３１５を操作することにより補正光学系３１６を対物レンズ１１０の光軸上から退避させて補正光学系スライダー３１５上に設けられた開口部３１５ａを対物レンズ１１０の光軸上に位置させる。
【００５２】
この状態で光源３０３からの落射照明光は、ポラライザー３０７によって直線偏光になってハーフミラー３１１により対物レンズ１１０の方向に偏向されて観察試料１０４に照射される。観察試料１０４で反射した光は、再び対物レンズ１１０に入射しハーフミラー３１１を通過してアナライザー３１３に入射する。ポラライザー３０７とアナライザー３１３とがクロスニコルの状態であれば、観察試料の中で偏光性のある部分から反射した光はアナライザー３１３を通過し、偏光性のない部分からの反射光はアナライザー３１３を通過することができない。そして、アナライザー３１３を通過した光はさらに偏光観察用中間鏡筒１１３を通過して観察鏡筒１１４の結像レンズ１１５、偏向プリズム１１６を介して接眼レンズ１１７の焦点面に結像し、観察者の眼で観察される。
【００５３】
以上のように本第１の実施形態においては、落射投光管３０１が挿入されることでベルトランレンズ２０７から対物レンズ１１０の射出瞳ＦＢまでの距離が長くなった場合でも、補正光学系３１６を挿入することによって、ベルトランレンズ２０７の移動範囲を大きくとることなく対物レンズ１１０の射出瞳面ＦＢにフォーカシングすることができるため、偏光観察用中間鏡筒をコンパクトなまま変更することなくコノスコープ像観察が可能である。
【００５４】
本実施形態のような補正光学系を採用しなければ、落射投光管３０１の挿入によるベルトランレンズ２０７から対物レンズ１１０の射出瞳ＦＢまでの距離の変動分と同じ量のベルトランレンズ２０７の移動範囲を確保する必要があるため、偏光観察用中間鏡筒１１３が光軸方向に異様に大きな寸法となってしまう。
【００５５】
また、落射投光管３０１を組み合わせた状態のまま（仕立てを変えることなく）、コノスコープ像観察から、落射簡易偏光観察の状態に容易に切り換えることが可能である。
【００５６】
なお、補正光学系３１６を内蔵した補正光学系スライダー３１５は、設計によっては、図８に示すように落射投光管３０１のアナライザー挿入スロット３１４に挿入することも可能である。この場合には透過偏光観察あるいは落射簡易偏光観察で使用するアナライザー３１３は偏光観察用中間鏡筒のアナライザー挿入スロット２０１ｂに挿入すればよい。
【００５７】
この場合、その他の構成および動作は前述のとおりまったく同様であるので、その説明は省略する。
【００５８】
次に、本発明の第２の実施形態となる偏光顕微鏡について説明する。
【００５９】
本発明の第２の実施形態の構成は、第１の実施形態とほとんど同様であり、補正光学系３１６を光路に挿入する場合のみが第１の実施形態と異なっている。
【００６０】
第１の実施形態では、落射投光管３０１が装着される場合に補正光学系３１６を対物レンズ１１０の光軸上に挿入するようにしたが、本第２の実施形態では、装着されている対物レンズの種類に応じて、補正光学系３１６を対物レンズ１１０の光軸上に挿入する。
【００６１】
例えば、装着している複数の対物レンズとして、アクロマートシリーズの対物レンズが装着されている場合には補正光学系３１６を光路に挿入せず、プランアポクロマートシリーズの対物レンズが装着されている場合に補正光学系３１６を光路に挿入するようにする。
【００６２】
通常、対物レンズは同じシリーズ（すなわち、同じ種類）で倍率が異なるもの同士であれば、その射出瞳の位置は比較的近い位置に揃えて設計されている場合が多いが、異なるシリーズ間では、射出瞳位置が大きく異なる場合がある。
【００６３】
また通常、１台の顕微鏡には同じシリーズの対物レンズを揃えて装着するのがほとんどである。
【００６４】
したがって、装着する対物レンズのシリーズに応じて補正光学系３１６を光路に挿入するようにすれば、対応すべき対物レンズの射出瞳ＦＢの位置の変動が少なく、ベルトランレンズ２０７の光軸方向への移動範囲を小さく抑えることができる。その結果、偏光観察用中間鏡筒をコンパクトに構成でき、偏光顕微鏡全体をコンパクトに構成できるという利点を有している。
【００６５】
以上詳記したように、本発明の実施形態に係る偏光顕微鏡によれば、ベルトランレンズとの協業により対物レンズの射出瞳像を（例えば、接眼レンズの）焦点面に結像させる補正光学系を採用することによってベルトランレンズの移動範囲を小さくすることができ、コンパクトで安価な偏光観察用中間鏡筒を有する偏光顕微鏡が実現できる。その結果、教育用や検査用等の安価な偏光顕微鏡にも十分適用可能である。なお、上記の各実施形態においては、説明の便宜上、焦点面を接眼レンズの焦点面として説明したが、観察像の撮影又は観察用のＴＶカメラの焦点面であっても、勿論構わない。
【００６６】
上記の各実施形態から下記の発明が抽出できる。なお、下記の各発明は単独で適用しても良いし、適宜組み合わせて適用しても良い。
【００６７】
本発明の一実施形態に係る偏光顕微鏡は、対物レンズと、前記対物レンズの光軸上に挿脱可能かつ対物レンズの射出瞳像を焦点面に結像させるベルトランレンズを有する着脱可能な偏光用中間鏡筒と、顕微鏡構成ユニットの組み合わせ状況に応じて光路に挿入され、前記ベルトランレンズと協業して対物レンズの射出瞳像を前記焦点面に結像させる補正光学系とを具備することを特徴とする。コノスコープ像観察を行う際に、顕微鏡構成ユニットの組み合わせ状況により、必要に応じて補正光学系を光路に挿入するため、補正光学系を必要としない顕微鏡構成ユニットの組み合わせでは、より簡単な構成で安価にコノスコープ像観察が可能な偏光顕微鏡を提供することができる。また、好ましい実施態様は以下のとおりである。
【００６８】
（１） 顕微鏡本体と前記偏光観察用中間鏡筒の間に着脱可能な落射投光管を更に備え、前記補正光学系は、前記落射投光管が顕微鏡本体と偏光観察用中間鏡筒の間に装着されている場合に、光路に挿入されること。落射投光管が装着されていない場合には、前記ベルトランレンズのみを光路に挿入することによってコノスコープ像観察が可能であるとともに、落射投光管が装着されている場合には、前記ベルトランレンズとともに前記補正光学系を光路に挿入することにより、コノスコープ像観察が可能である。
【００６９】
（２） 前記対物レンズは、複数の対物レンズを切り換えることによって１つの対物レンズが選択的に光路に挿入されるように構成されており、前記補正光学系は、光路に挿入された対物レンズの種類に応じて光路に挿入されること。装着されている対物レンズの種類によって、前記補正光学系の光路への挿入および非挿入を選択することによって、対物レンズの射出瞳位置のばらつきによるベルトランレンズの移動範囲が小さくなり、結果としてコンパクトな偏光観察用中間鏡筒を有する偏光顕微鏡を提供することが可能である。
【００７０】
（３） 前記偏光用中間鏡筒は、偏光観察のための光学要素を挿入可能、かつ、ベルトランレンズより対物レンズ側に設けられた光学要素挿入スロットを更に備え、前記補正光学系は、前記光学要素挿入スロットに挿入されること。前記補正光学系をあらかじめ偏光用中間鏡筒に内蔵しておくのではなく、落射投光管が装着される場合に限って後付けで光学要素挿入スロットに挿入するので、偏光用中間鏡筒自体のコストを抑制するとともにコンパクトに構成できるという利点を有する。
【００７１】
（４） （１）において、前記補正光学系は、前記落射投光管に設けられたアナライザー挿入スロットに挿入されること。前記補正光学系を落射投光管のアナライザー挿入スロットに挿入するので、偏光用中間鏡筒自体のコストを抑制するとともにコンパクトに構成できるという利点を有する。
【００７２】
（５） 前記対物レンズは、複数の対物レンズを切り換えることによって１つの対物レンズが選択的に光路に挿入されるように構成されており、前記ベルトランレンズは、前記対物レンズの前記切り換えによる射出瞳位置の変動に伴って、対物レンズの射出瞳像を前記焦点面に結像させるように光軸方向への移動が可能に構成されていること。射出瞳位置の異なる複数の対物レンズのうちいずれが光路に挿入された場合でも、前記ベルトランレンズを光軸方向に移動させることによって、対物レンズの射出瞳像を焦点面に結像させることができるため、色々な対物レンズに幅広く対応してコノスコープ像観察が可能であるという利点を有する。
【００７３】
（６） 前記焦点面は、接眼レンズの焦点面或いは撮影又は観察用カメラの焦点面のいずれかであること。接眼レンズによる目視観察やＴＶカメラ、デジタルカメラ等による観察・撮影に幅広く対応することができる。
【００７４】
本発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。
【００７５】
また、例えば各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、特に教育用・検査用等の安価な偏光顕微鏡において、透過照明によるコノスコープ観察と落射照明による簡易偏光観察とを両立しうる偏光顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態が適用される偏光顕微鏡の概略構成を示す図。
【図２】偏光観察用中間鏡筒を横断面図及び下方から見た図。
【図３】偏光顕微鏡の光学系を示す図。
【図４】偏光顕微鏡の構成に、落射投光管を加えて落射簡易偏光観察ができるようにした構成を示す図。
【図５】偏光顕微鏡の構成に、落射投光管を加えて落射簡易偏光観察ができるようにした構成を示す図。
【図６】補正光学系スライダーの断面図および平面図。
【図７】落射投光管が組み合わされた場合における光学系を示す図。
【図８】第１の実施形態の変形例。
【符号の説明】
１０１…鏡体
１０１ａ…検板スロット
１０２…光源
１０３…コレクターレンズ
１０４…観察試料
１０５…ステージ
１０６…コンデンサーレンズ
１０９…コンデンサー上下ハンドル
１１０…対物レンズ
１１１…レボルバー
１１０ａ…射出瞳
１１２…焦準ハンドル
１１３…偏光観察用中間鏡筒
１１４…観察鏡筒
１１５…結像レンズ
１１６…偏向プリズム
１１７…接眼レンズ
１１８…ポラライザー
１１９…アナライザー
１２０…アナライザーユニット
２０１ａ…丸アリ部
２０１…中間鏡筒本体
２０１ｂ…アナライザースロット
２０２…回転ターレット
２０２ａ、２０２ｂ…クリック溝
２０２ｃ…溝
２０３…ターレット軸
２０４ａ…丸アリ部
２０４…中間鏡筒カバー
２０５…板バネ
２０６…ボール
２０７…ベルトランレンズ
２０８…レンズ枠
２０９…ピン
２１０…外枠
２１０ａ…長穴
２１１…カムリング
２１１ａ…カム溝
２１１ｂ…連動溝
２１２…フォーカスリング
２１３…連動ピン
２１４…ストッパーピン
３０１…落射投光管
３０１ａ…丸アリ部
３０１ｂ…丸アリ部
３０２…ランプハウス
３０３…光源
３０４…コレクターレンズ
３０５…フィルタースロット
３０６…投影レンズ
３０７…ポラライザー
３０８…ポラライザー挿入スロット
３０９…暗視野ミラー
３１０…暗視野ブロック
３１１…ハーフミラー
３１２…明視野ブロック
３１３…アナライザー
３１４…アナライザー挿入スロット
３１５…補正光学系スライダー
３１５ａ…開口部
３１６…補正光学系
Claims (7)
- 対物レンズと、
前記対物レンズの光軸上に挿脱可能かつ対物レンズの射出瞳像を焦点面に結像させるベルトランレンズを有する着脱可能な偏光用中間鏡筒と、
顕微鏡構成ユニットの組み合わせ状況に応じて光路に挿入され、前記ベルトランレンズと協業して対物レンズの射出瞳像を前記焦点面に結像させる補正光学系と、
を具備することを特徴とする偏光顕微鏡。 - 請求項１に記載の偏光顕微鏡において、顕微鏡本体と前記偏光観察用中間鏡筒の間に着脱可能な落射投光管を更に備え、
前記補正光学系は、前記落射投光管が顕微鏡本体と偏光観察用中間鏡筒の間に装着されている場合に、光路に挿入されることを特徴とする偏光顕微鏡。 - 請求項１又は請求項２に記載の偏光顕微鏡において、
前記対物レンズは、複数の対物レンズを切り換えることによって１つの対物レンズが選択的に光路に挿入されるように構成されており、
前記補正光学系は、光路に挿入された対物レンズの種類に応じて光路に挿入されることを特徴とする偏光顕微鏡。 - 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の偏光顕微鏡において、前記偏光用中間鏡筒は、偏光観察のための光学要素を挿入可能、かつ、ベルトランレンズより対物レンズ側に設けられた光学要素挿入スロットを更に備え、
前記補正光学系は、前記光学要素挿入スロットに挿入されることを特徴とする偏光顕微鏡。 - 請求項２に記載の偏光顕微鏡において、前記補正光学系は、前記落射投光管に設けられたアナライザー挿入スロットに挿入されることを特徴とする偏光顕微鏡。
- 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の偏光顕微鏡において、
前記対物レンズは、複数の対物レンズを切り換えることによって１つの対物レンズが選択的に光路に挿入されるように構成されており、
前記ベルトランレンズは、前記対物レンズの前記切り換えによる射出瞳位置の変動に伴って、対物レンズの射出瞳像を前記焦点面に結像させるように光軸方向への移動が可能に構成されていることを特徴とする偏光顕微鏡。 - 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の偏光顕微鏡において、前記焦点面は、接眼レンズの焦点面或いは撮影又は観察用カメラの焦点面のいずれかであることを特徴とする偏光顕微鏡。
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