JP2006047672A - 顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】 より良く試料の形状を観察することができる顕微鏡を提供すること。
【解決手段】 照明光学系７と、前記照明光学系７に照明光を導くライトガイド５を有し、前記照明光の出射位置５ｂは、前記照明光学系７の光軸Ｉに垂直な面内で移動可能である顕微鏡。
【選択図】 図１

Description

本発明は、顕微鏡に関し、特に標本に斜光照明可能な顕微鏡に関する。

従来、反射型の顕微鏡に於いて、試料をムラなく均一に照明するためにケーラー照明方法が一般的に使用されている。この照明方法は、試料面を照明光が垂直に照射し反射光が標本像として結像するので、試料面の凸面とその周辺に反射率の差があれば試料面の形状を認識することができる（例えば、非特許文献１参照。）。
藤野 健、「光学顕微鏡」、光アライアンス、日本工業出版、１９９３年８月、第４巻、第８号、ｐ.５３−５８

しかしながら、従来の試料面に照明光を垂直に照射する方法では、凸面の上部からの反射光と凸面の上部と平行なその他の試料面からの反射光との強度が同じであると、凸面の側面を認識することが困難になることや、更に凸凹の幅や長さが小さい場合、凸凹の存在すら認識し難くなってしまうという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みて行われたものであり、より良く試料の形状を観察することができる顕微鏡を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、照明光学系と、前記照明光学系に照明光を導くライトガイドを有し、前記照明光の出射位置は、前記照明光学系の光軸に垂直な面内で移動可能であることを特徴とする顕微鏡を提供する。

また、本発明の顕微鏡は、対物レンズを有し、前記出射位置は、前記対物レンズの瞳位置と略共役な位置にあることが好ましい。

また、本発明の顕微鏡では、前記出射位置は、前記ライトガイドのファイバーバンドル部であることが好ましい。

また、本発明の顕微鏡では、前記出射位置は、前記ライトガイドの出射端面近傍に配置された開口であることが好ましい。

また、本発明の顕微鏡では、前記開口は、前記ライトガイドの前記出射端面を覆う口金に形成されていることが好ましい。

また、本発明の顕微鏡では、前記出射位置は、前記照明光学系の光軸に対して偏心して配置され、前記光軸を中心軸として回転可能であることが好ましい。

また、本発明の顕微鏡は、前記出射位置を回転するための回転伝達手段を有することが好ましい。

本発明によれば、より良く試料の形状を観察することができる顕微鏡を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態に関し図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の第１実施の形態にかかる顕微鏡の概略構成図を示し、（ａ）は、照明光学系の断面概略構成図を、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図を、（ｃ）は、試料への照明光の入射状態を模式的に示した図である。図２は、本発明の第２実施の形態にかかる顕微鏡の部分概略構成図を示し、（ａ）は照明光出射部分の断面概略構成図を、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図を示す。図３は、本発明の第３実施の形態にかかる顕微鏡の部分概略構成図を示し、（ａ）は照明光出射部分の断面概略構成図を、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図を示す。図４は、本発明の第４実施の形態にかかる顕微鏡の部分概略構成図を示し、（ａ）は照明光出射部分の断面概略構成図を、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図を示す。

（第１実施の形態）
図１（ａ）において、光源１（例えば、Ｈｇランプ光源等）の照明光はコンデンサレンズ３によりライトガイド５の入射端５ａのファイバーバンドル部５ｂに集光される。入射端５ａに集光された照明光はライトガイド５により照明光学系７の入射部７ａに導かれ、出射端５ｃから出射し照明光学系７に導入される。

ファイバーバンドル部５ｂから出射し照明光学系７に入射した照明光は、コレクタレンズ９とフィールドレンズ１１を介してハーフミラー１３に入射し、ハーフミラー１３で対物レンズ１５方向に略９０度偏向され、対物レンズ１５の瞳面１６に集光され、対物レンズ１５を介して標本１７に照射される。

照射された照明光のうち標本１７からの反射光は対物レンズ１５で集光され、ハーフミラー１３を透過し観察光学系１９により一次像２１として結像し、接眼レンズ２３で拡大され観察者２５に観察される。

照明光学系７と観察光学系１９は、不図示の顕微鏡本体に支持され、標本１７は不図示のステージ上に載置されている。

図１（ｂ）に示すように、ライトガイド５の出射端５ｃは、略円錐形状のライトガイド取り付け部材２７の中心孔２８に挿入され、固定ネジ２９で固定されている。ライトガイド取り付け部材２７は、照明光学系７の入射部７ａに形成された略円形の凹部３１に挿入される。

照明光学系７の入射部７ａには３本の心だしネジ３３ａ、３３ｂ、３３ｃが配置され、３本の心だしネジ３３ａ、３３ｂ、３３ｃによりライトガイド取り付け部材２７が照明光学系７の光軸Ｉに垂直な面内で移動、かつ固定できるように構成されている。

これによりライトガイド５のファイバーバンドル部５ｂは照明光学系７の光軸Ｉに垂直な面内の任意の場所に移動できる。例えば、図１（ｂ）に示すように、ファイバーバンドル部５ｂの中心位置を光軸Ｉに対して距離ｄ（例えば、図中上方に）偏心（偏心距離ｄ）して固定することができる。

ライトガイド５の出射端５ｃは、対物レンズ１５の瞳面１６と共役に配設されている。光軸Ｉに対して偏心距離ｄずれているファイバーバンドル部５ｂからの照明光は、観察光学系１９の光軸Ｏから瞳面１６の半径方向に所定距離ずれた位置に集光される。なお、光軸Ｏからのずれ量は照明光学系７の投影倍率で決められる。

この結果、瞳面１６の光軸Ｏからずれた位置に集光された照明光は、図１（ａ）に示すように、対物レンズ１５を介して標本１７を斜線部３７ａ、３７ｂで示すように斜光照明する。この照明光は左端の斜線部３７ａから右端の斜線部３７ｂまで連続的に存在し、標本の所定領域を斜光照明する。

また、ファイバーバンドル部５ｂからの照明光は、コレクタレンズ９により開口絞り３９の位置に結像され、更にフィールドレンズ１１により対物レンズ１５の瞳面１６に結像してケーラー照明を実現している。しかし、本発明では、ケーラー照明を実現していない光学系にも適用が可能である。なお、符号４１は標本１７上における照明範囲を規定する視野絞りである。このようにして、本第１実施の形態発明にかかる顕微鏡が構成されている。

本第１実施の形態の顕微鏡では、ライトガイドであるファイバーの照明光の出射端面（ファイバーバンドル部５ｂの位置）を光軸Ｉに垂直な面内で移動可能に構成することによって、標本１７に斜光照明を可能にすると共に、ケーラー照明をも可能にしている。

図１（ｃ）に示すように、標本１７の凸部上面１７ａの表面を照明する光束Ｌ１は凸部上面１７ａで反射したのち再び対物レンズ１５に入射し一次像２１の形成に寄与する。一方、凸部上面１７ａのエッジ部１７ｂに入射した光束Ｌ２は、凸部上面１７ａの右側側面を照明するだけの角度を有していないため凸部上面１７ａの紙面上右側に影部１７ｃを形成する。この結果、影部１７ｃの存在により凸部上面１７ａの形状が強調され標本像がより明瞭に観察することができる。

また、心だしネジ３３ａ、３３ｂ、３３ｃを調整して光軸Ｉに対するファイバーバンドル部５ｂの偏心距離ｄを変えることによって、標本１７に対する照明光の傾き角度を調整することができる。また、心だしネジ３３ａ、３３ｂ、３３ｃを調整して光軸Ｉを中心としてファイバーバンドル部５ｂの位置を回転することで、標本１７に対する照明光の入射方向を変えることができる。なお、照明光の入射方向は標本１７を観察光学系１９の光軸Ｏを中心として回転することで変えても同様の効果を奏する。

このように、本第１実施の形態では、ファイバーバンドル部５ｂの位置を変えることで、標本像が最も良く観察できる照明光の出射位置を選択することができ、より明瞭な標本象を観察することができる顕微鏡を実現することができる。

（第２実施の形態）
次に、本発明の第２実施の形態にかかる顕微鏡に関し図２を参照しつつ説明する。

本第２実施の形態と第１実施の形態との異なる所は照明光の出射方法にあり、その他の照明光学系７および結像光学系１９は第１実施の形態と同様であり同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。

図２において、ライトガイド５の出射端５ｃは照明光学系７の照明光の入射部７ａに形成されている円形状のライトガイド支持孔５１に挿入され、固定ネジ５３で照明光学系７の入射部７ａに固定されている。

照明光の出射位置であるライトガイド５のファイバーバンドル部５ｂの中心は、図２（ｂ）に示すように、照明光学系７の光軸Ｉに対して偏心距離ｄだけずらした位置に設けられている。また、ライトガイド５の中心軸と照明光学系Ｉの中心軸とは一致しており、ライトガイド５を照明光学系７の光軸Ｉを中心として回転することでファイバーバンドル部５ｂは偏心距離ｄを保った状態で回転し、３６０度任意の方向から照明光を照射することができる。

第１実施の形態と同様に、照明光の出射位置（ファイバーバンドル部５ｂ）は対物レンズ１５の瞳面１６（図１（ａ）参照）と共役に構成されているので、ファイバーバンドル部５ｂからの照明光は、瞳面１６上において観察光学系１９の光軸Ｏから半径方向に所定距離ずれた位置に集光され、対物レンズ１５を介して標本１７に斜光照明される。

このように本第２実施の形態では、ライトガイド５を回転しファイバーバンドル部５ｂの位置を変えることで、標本像が最も良く観察できる照明光の出射位置を選択することができ、より明瞭な標本象を観察することができる顕微鏡を実現することができる。

また、偏心距離ｄを変えたライトガイド５を複数本準備し、適宜交換することで、観察光学系１９の光軸Ｏを軸として３６０度任意の方向から色々な照明光の傾き角度で標本１７に照明光を斜光照射することができる。その他の作用、効果は第１実施の形態と同様であり説明を省略する。

（第３実施の形態）
次に、本発明の第３実施の形態にかかる顕微鏡に関し図３を参照しつつ説明する。

本第３実施の形態と第２実施の形態との差異はライトガイドの出射端に開口を有する口金が配置されている所にあり、その他の照明光学系７および結像光学系１９は第１実施の形態および第２実施の形態と同様であり同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。

図３において、ライトガイド５の出射端５ｃは照明光学系７の照明光の入射部７ａに形成されている円形状のライトガイド支持孔５１に挿入され、固定ネジ５３で照明光学系７の入射部７ａに固定されている。ライトガイド５のファイバーバンドル部５ｂは第２実施の形態とは異なりライドガイド５の出射端５ｃのほぼ全体から照明光が出射するように形成されている。

ライトガイド５の出射端５ｃは、開口部６１ａが形成された口金６１で覆われている。口金６１は出射端５ｃに緩まない程度にきつく嵌めあわされており、ライトガイド５と一緒に動くように構成されている。

開口部６１ａが照明光の出射位置となる。開口部６１ａの中心は、図３（ｂ）に示すように、照明光学系７の光軸Ｉに対して偏心距離ｄずらした位置に設けられている。また、ライトガイド５の中心軸と照明光学系Ｉの中心軸とは一致しているので、ライトガイド５を照明光学系７の光軸Ｉを中心として回転することによって口金６１も一緒に回転し、開口部６１ａが偏心距離ｄを保った状態で回転し、３６０度任意の方向から照明光を照射することができる。

第１実施の形態と同様に、照明光の出射位置（開口部６１ａ）は対物レンズ１５の瞳面１６（図１（ａ）参照）と共役に構成されているので、開口部６１ａからの照明光は、瞳面１６上において観察光学系１９の光軸Ｏから外周方向に所定距離ずれた位置に集光され、対物レンズ１５を介して標本１７に斜光照明される。

このように本第３実施の形態では、ライトガイド５を回転し開口部６１ａの位置を変えることで、標本像が最も良く観察できる照明光の出射位置を選択することができ、より明瞭な標本象を観察することができる顕微鏡を実現することができる。

また、偏心距離ｄを変えた口金６１を複数準備しておき、適宜交換することで、観察光学系１９の光軸Ｏを軸として３６０度任意の方向から色々な照明光の傾き角度で標本１７に照明光を斜光照射することができる。その他の作用、効果は第１実施の形態と同様であり説明を省略する。

（第４実施の形態）
次に、本発明の第４実施の形態にかかる顕微鏡に関し図４を参照しつつ説明する。

本第４実施の形態と第３実施の形態との差はライトガイドの出射端に開口を有する絞り環が配置され、絞り環を回転する回転手段が設けられている所にあり、その他の照明光学系７および結像光学系１９は第１実施の形態から第３実施の形態と同様であり同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。

図４において、ライトガイド５の出射端５ｃは照明光学系７の照明光の入射部７ａに形成されている円形状のライトガイド支持孔５１に挿入され固定されている。ライトガイド５のファイバーバンドル部５ｂはライドガイド５の出射端５ｃのほぼ全体から照明光が出射するように形成されている。

ライトガイド５の出射端５ｃの近傍には、開口部７１ａが形成された絞り環７１が配置されている。絞り環７１の外周部には絞り環７１を回転する際に駆動力が伝達される歯車７３が設けられている。歯車７３は照明光学系７の入射部７ａの外周部に突出して設けられた歯車７５と噛み合い、歯車７５の回転を絞り環７１に伝達している。歯車７５と歯車７３とで回転伝達手段を構成している。歯車７５を回転させることで、歯車７３を介して絞り環７１が照明光学系７の光軸Ｉを軸として回転可能に構成されている。なお、回転伝達手段は歯車以外にベルト等を適宜用いることができる。

開口部７１ａが照明光の出射位置となる。開口部７１ａの中心は、図４（ｂ）に示すように、照明光学系７の光軸Ｉに対して偏心距離ｄずらした位置に設けられている。また、照明光学系７の光軸Ｉと絞り環７１の中心軸は一致するように構成されているので、歯車７５を回転して絞り環７１を照明光学系７の光軸Ｉを中心として回転すると開口部７１ａも光軸Ｉを中心に回転し、開口部７１ａが偏心距離ｄを保った状態で回転し３６０度任意の方向から照明光を照射することができる。

第１実施の形態と同様に、照明光の出射位置（開口部７１ａ）は対物レンズ１５の瞳面１６（図１（ａ）参照）と共役に構成されているので、開口部７１ａからの照明光は、瞳面１６上において観察光学系１９の光軸Ｏから外周方向にずれた位置に集光され、対物レンズ１５を介して標本１７に斜光照明される。

このように本第４実施の形態では、歯車７５を回転することで歯車７３を介して絞り環７１を回転し開口部７１ａの位置を変えることができ、標本像が最も良く観察できる照明光の出射位置を選択することができ、より明瞭な標本象を観察することができる。

また、偏心距離ｄを変えた絞り環７１を複数準備しておき、適宜交換することで、観察光学系１９の光軸Ｏを軸として３６０度任意の方向から色々な照明光の傾き角度で標本１７に照明光を斜光照射することができる。その他の作用、効果は第１実施の形態と同様であり説明を省略する。

上述のように、本発明の全ての実施の形態によれば、標本に対し所望の傾き角度を有する斜光照明光で標本を照射し、標本像をより明瞭に認識できる顕微鏡を実現することができる。

なお、上述の実施の形態では反射照明型の顕微鏡を例に詳述したが、対物レンズをコンデンサレンズに置き換え、同様の技術的思想で透過照明型の顕微鏡に適用できることは言うまでもない。

なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。

本発明の第１実施の形態にかかる顕微鏡の概略構成図を示し、（ａ）は、照明光学系の断面概略構成図を、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図を、（ｃ）は、試料への照明光の入射状態を模式的に示した図である。 本発明の第２実施の形態にかかる顕微鏡の部分概略構成図を示し、（ａ）は照明光出射部分の断面概略構成図を、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図を示す。 本発明の第３実施の形態にかかる顕微鏡の部分概略構成図を示し、（ａ）は照明光出射部分の断面概略構成図を、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図を示す。 本発明の第４実施の形態にかかる顕微鏡の部分概略構成図を示し、（ａ）は照明光出射部分の断面概略構成図を、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図を示す。

符号の説明

１ 光源
３ コンデンサレンズ
５ ライトガイド
７ 照明光学系
９ コンデンサレンズ
１１ フィールドレンズ
１３ ハーフミラー
１５ 対物レンズ
１６ 瞳面
１７ 標本
１９ 観察光学系
２３ 接眼レンズ
２７ ライトガイド取り付け部材
２９ 固定ネジ
３１ 凹部
３３ 心だしネジ
３９ 開口絞り
４１ 視野絞り
５１ ライトガイド支持孔
５３ 固定ネジ
６１ 口金
７１ 絞り環
７３、７５ 歯車
Ｉ 照明光学系の光軸
Ｏ 観察光学系の光軸
ｄ 偏心距離

Claims (7)

1. 照明光学系と、
   前記照明光学系に照明光を導くライトガイドを有し、
   前記照明光の出射位置は、前記照明光学系の光軸に垂直な面内で移動可能であることを特徴とする顕微鏡。
2. 対物レンズを有し、
   前記出射位置は、前記対物レンズの瞳位置と略共役な位置にあることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記出射位置は、前記ライトガイドのファイバーバンドル部であることを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡。
4. 前記出射位置は、前記ライトガイドの出射端面近傍に配置された開口であることを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡。
5. 前記開口は、前記ライトガイドの前記出射端面を覆う口金に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡。
6. 前記出射位置は、前記照明光学系の光軸に対して偏心して配置され、前記光軸を中心軸として回転可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の顕微鏡。
7. 前記出射位置を回転するための回転伝達手段を有することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の顕微鏡。

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