JP2007017901A - 照明装置および顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】単軸顕微鏡および実体顕微鏡のそれぞれに対し、容易に照明条件を最適化可能として装置の共通化を実現できること。
【解決手段】顕微鏡１００は、所定の１方向から標本ＳＰを観察するモノズーム顕微鏡ユニットに対応し、光源１２からの照明光を標本ＳＰに導く第１の照明光学系と、第１の照明光学系の一部に挿入され、所定の２方向から標本ＳＰを観察するステレオズーム顕微鏡ユニットに対応する第２の照明光学系を形成するプリズムシート１７と、を備える照明装置と、モノズーム顕微鏡ユニットおよびステレオズーム顕微鏡ユニットを交換可能に配設する焦準装置２と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、標本を照明して観察する際に用いる照明装置および顕微鏡に関し、特に、所定の１方向から標本を観察するモノラル観察光学系と、所定の２方向から標本を観察するステレオ観察光学系とを交換して用いる場合に適用して好適な照明装置および顕微鏡に関するものである。

従来、ステレオ観察光学系を搭載する顕微鏡としての実体顕微鏡において、照明ムラおよび照明効率の改善を目的として、１方向に周期構造を有する光学素子や、これに類する光学部材を用いた照明装置が提案されている（たとえば、特許文献１〜４参照）。特許文献１〜４に開示されている照明装置では、１方向に周期構造を有して光源からの照明光を２方向に分割する光学素子を用い、分割された各照明光の方向を実体顕微鏡の２つの観察光軸にほぼ一致させるようにして、実体顕微鏡における照明ムラや照明効率を最適化するようにしている。

特開２００４−１５１３５１号公報 特開２００２−２０７１７０号公報 特開２００４−３２５４８１号公報 実開昭５１−８２４６６号公報

ところで、モノラル観察光学系を搭載する顕微鏡として、大口径ズームレンズによって標本を観察するモノズーム顕微鏡が知られている。モノズーム顕微鏡では、通常、大口径ズームレンズによる高ＮＡ化により、実体顕微鏡よりも明るく標本を観察することができる。かかるモノズーム顕微鏡と実体顕微鏡とは、同程度の観察倍率を有し、観察対象とする標本が一部共通するため、焦準機構や照明架台が類似した構成となる場合がある。

しかしながら、かかるモノズーム顕微鏡と実体顕微鏡とでは、観察光学系の光学特性の違いから、それぞれに固有の照明装置を開発して製作しなければならないという問題があった。たとえば、単軸顕微鏡に最適化した照明装置を実体顕微鏡に適用した場合、照明ムラが発生するとともに、照明効率が低下して観察像が暗くなるという問題があった。また、観察像を明るくするために光源の発光強度を増大させることにともなって、消費電力や発熱量が増大するとともに、ハロゲンランプ等の光源の寿命を短縮させる恐れがあるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、単軸顕微鏡および実体顕微鏡のそれぞれに対し、容易に照明条件を最適化可能として装置の共通化を実現できるとともに、標本を一層明るく観察することができ、結果として省電力化、長寿命化等を実現できる照明装置および顕微鏡を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１にかかる照明装置は、所定の１方向から標本を観察するモノラル観察光学系に対応し、光源からの照明光を前記標本に導く第１の照明光学系と、前記第１の照明光学系に挿入され、所定の２方向から前記標本を観察するステレオ観察光学系に対応する第２の照明光学系を形成する照明切替光学部材と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項２にかかる照明装置は、上記の発明において、前記照明切替光学部材は、前記第１の照明光学系に含まれる一部の光学部材と交換して挿入されることを特徴とする。

また、請求項３にかかる照明装置は、上記の発明において、前記照明切替光学部材は、前記標本の近傍で前記第１の照明光学系の一部に挿入されることを特徴とする。

また、請求項４にかかる照明装置は、上記の発明において、前記照明切替光学部材は、前記標本に導かれた照明光が前記２方向の各方向に略平行となるように前記照明光を分割する分割光学部材と、前記標本に導かれた照明光が前記２方向の一方に略平行となるように前記照明光を偏向する偏向光学部材と、の少なくとも一方を有することを特徴とする。

また、請求項５にかかる照明装置は、上記の発明において、前記分割光学部材および前記偏向光学部材の少なくとも一方は、１平面内で互いに平行に所定間隔で並列する複数の稜線を有した周期構造部材として形成され、前記複数の稜線が前記２方向に略直交するように前記第１の照明光学系の一部に挿入されることを特徴とする。

また、請求項６にかかる照明装置は、上記の発明において、前記照明切替光学部材を保持して前記第１の照明光学系の一部に挿脱する保持切替手段を備えたことを特徴とする。

また、請求項７にかかる照明装置は、上記の発明において、前記照明切替光学部材は、複数であり、前記保持切替手段は、前記複数の照明切替光学部材を保持し、該保持した複数の照明切替光学部材の１つを選択的に挿脱することを特徴とする。

また、請求項８にかかる照明装置は、上記の発明において、前記照明切替光学部材は、前記照明光を反射する光学部材であり、前記保持切替手段は、前記照明切替光学部材と、前記第１の照明光学系の一部の反射光学部材とを保持し、該保持した照明切替光学部材または反射光学部材を前記第１の照明光学部材の一部に挿入するとともに、前記保持した照明切替光学部材と反射光学部材とを切り替えることを特徴とする。

また、請求項９にかかる照明装置は、上記の発明において、前記モノラル観察光学系が有する第１の観察ＮＡに対応する第１の集光ＮＡをなして前記照明光を前記標本に対して集光する第１集光レンズと、前記ステレオ観察光学系が有する第２の観察ＮＡに対応する第２の集光ＮＡをなして前記照明光を前記標本に対して集光する第２集光レンズと、前記第１集光レンズおよび前記第２集光レンズを保持し、前記標本の近傍に、該第１集光レンズを前記第１の照明光学系の集光レンズとして挿入するとともに、該第２集光レンズを前記第２の照明光学系の集光レンズとして挿入するレンズ保持切替手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項１０にかかる照明装置は、上記の発明において、前記第１の集光ＮＡは、前記第２の集光ＮＡより大きいことを特徴とする。

また、請求項１１にかかる顕微鏡は、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の照明装置と、前記モノラル観察光学系および前記ステレオ観察光学系を交換可能に配設する観察系配設手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項１２にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記モノラル観察光学系および前記ステレオ観察光学系の少なくとも一方は、変倍光学系を有することを特徴とする。

本発明にかかる照明装置および顕微鏡によれば、単軸顕微鏡および実体顕微鏡のそれぞれに対し、容易に照明条件を最適化可能として装置の共通化を実現できるとともに、標本を一層明るく観察することができ、結果として省電力化、長寿命化等を実現できる。

以下、添付図面を参照して、本発明にかかる照明装置および顕微鏡の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１にかかる照明装置および顕微鏡について説明する。図１は、この実施の形態１にかかる照明装置と、この照明装置を搭載した顕微鏡１００との概要構成を示す模式図である。図１に示すように、顕微鏡１００は、顕微鏡用架台としての透過照明架台１を備える。透過照明架台１は、照明光学系を内蔵して水平に配置されるベース部１ａと、ベース部１ａに直立して設けられた支柱部１ｂとを有する。

透過照明架台１に搭載された観察系配設手段としての焦準装置２は、支柱部１ｂに挿着された固定部２ａと、固定部２ａに沿って鉛直方向（図上、上下方向）に上下動する可動部２ｂと、可動部２ｂを上下動させる図示しない焦準機構を動作させる焦準ハンドル２ｃとを有する。なお、焦準機構は、可動部２ｂに内蔵されているものとする。

焦準装置２に交換可能に配設されたステレオ観察光学系としてのステレオズーム顕微鏡ユニットは、ステレオズーム本体３と、ステレオズーム本体３の下部に設けられた対物レンズ４と、ステレオズーム本体３の上部に設けられた三眼鏡筒５と、三眼鏡筒５の前上部に設けられた接眼レンズ部６と、三眼鏡筒５の上部に設けられた写真撮影用のカメラ７と、を一体に備える。なお、ステレオズーム顕微鏡ユニットは、ステレオズーム本体３を可動部２ｂに着脱することによって交換可能とされる。

ステレオズーム本体３、対物レンズ４および三眼鏡筒５は、内部にレンズ系を備え、標本ＳＰからの観察光を集光して標本像を結像する。ステレオズーム本体３は、内部に左右１対の変倍光学系としてのズームレンズ系を備え、三眼鏡筒５を介し、接眼レンズ部６が備える左右１対の接眼レンズのそれぞれに対して、互いに異なる方向から標本ＳＰを観察した標本像を結像する。このとき、ステレオズーム本体３は、側面部に設けられたズームハンドル３ａの操作に応じて内部のズームレンズ系を駆動し、標本像の結像倍率を変化させることができる。観察者は、１対の接眼レンズのそれぞれに対して結像された標本像を、接眼レンズ部６を介して観察することによって、標本ＳＰを立体的に目視観察することができる。なお、ステレオズーム本体３が備える変倍光学系は、結像倍率を連続的に変化できるズームレンズ系に限らず、離散的な所定の複数の結像倍率に変化させる変倍光学系としてもよい。

カメラ７は、たとえばＣＣＤカメラであって、三眼鏡筒５の側面部に設けられたツマミ５ａの操作に応じ、ステレオズーム本体３および対物レンズ４によって結像される標本像を受光して写真撮影する。ツマミ５ａは、三眼鏡筒５に内蔵された図示しない光路切替機構を動作させ、接眼レンズ部６またはカメラ７のいずれか一方に対して標本像を結像させることによって、観察者による目視観察とカメラ７による写真撮影とを切り替えることができる。なお、カメラ７は、ＣＣＤカメラ等の電子カメラに限らず、フィルムを用いたカメラでもよい。

ステレオズーム顕微鏡ユニットと交換して配設されるモノラル観察光学系としてのモノズーム顕微鏡ユニットは、ステレオズーム顕微鏡ユニットと同様の外観構成を有し、ステレオズーム本体３、対物レンズ４および三眼鏡筒５に替えてモノズーム本体２３、対物レンズ２４および三眼鏡筒２５を備える。モノズーム顕微鏡ユニットは、モノズーム本体２３を可動部２ｂに着脱することによって交換可能とされる。

モノズーム本体２３は、内部に単軸の変倍光学系としてのズームレンズ系を備える。三眼鏡筒２５は、対物レンズ２４およびモノズーム本体２３からの観察光を２分岐し、接眼レンズ部６の左右の接眼レンズに対して同一の標本像を結像させる。これによって観察者は、接眼レンズ部６を介して、両眼で同一の標本像を目視観察することができる。また、三眼鏡筒２５の側面に設けられたツマミ２５ａは、ツマミ５ａと同様に三眼鏡筒２５内の図示しない光路切換機構を動作させる。カメラ７は、ツマミ２５ａの操作に応じて標本像を受光して写真撮影する。

一方、ベース部１ａは、上面部に、対物レンズ４の光軸ＯＡを略中心とする開口部１ａａを有する。開口部１ａａに嵌合して保持された光学的に透明なガラスプレート１０には、上面に標本ＳＰが載置される。また、ベース部１ａは、内部に照明光学系１１を備え、照明光学系１１は、光軸ＯＡに沿って下方から標本ＳＰを照明する。

照明光学系１１は、照明光を発するハロゲンランプ等の光源１２と、光源１２からの照明光を略平行光束に変換するコレクタレンズ１３と、コレクタレンズ１３からの照明光を拡散して透過する拡散板１４と、拡散板１４からの照明光を収斂する凸レンズ１５と、凸レンズ１５からの照明光を光軸ＯＡに沿って上方に反射する偏向ミラー１６と、偏向ミラー１６からの照明光を標本ＳＰに対して照射する凸レンズ１８と、を備える。かかる照明光学系１１では、拡散板１４によって略均一な照明光となり、一様な強度分布を有する大きな２次光源としての面光源が拡散板１４上に形成される。なお、凸レンズ１５，１８は、各々複数のレンズによって構成してもよい。

照明切替光学部材としてのプリズムシート１７は、偏向ミラー１６と凸レンズ１８との間で凸レンズ１８の近傍に挿脱可能に配置され、挿入された場合、偏向ミラー１６からの照明光を光軸ＯＡと異なる方向に２分割または偏向して透過する。具体的には、プリズムシート１７は、図２に示すように、分割光学部材としてのプリズムシート１７ａと、偏向光学部材としてのプリズムシート１７ｂとを有し、保持切換手段としての保持部１９に保持される。プリズムシート１７は、保持部１９から突起し、穴部１ａｂから突出する棒状のツマミ１９ａの操作に応じて、顕微鏡１００の正面（図１における左側面）に対して左右方向（図２の上下方向）に、図示しないスライド機構によって移動され、かかる移動によって、プリズムシート１７ａまたは１７ｂは、光軸ＯＡ上に配置される。

凸レンズ１８は、図２に示すように、第２集光レンズとしての凸レンズ１８ａと、第１集光レンズとしての凸レンズ１８ｂとを有し、レンズ保持切換手段としての保持部２０に保持される。凸レンズ１８は、保持部２０から突起し、穴部１ａｃから突出する棒状のツマミ２０ａの操作に応じて、顕微鏡１００の正面に対して左右方向に、図示しないスライド機構によって移動され、かかる移動によって、凸レンズ１８ａまたは１８ｂは、光軸ＯＡ上に配置される。

なお、モノズーム顕微鏡ユニットが可動部２ｂに装着された場合、偏向ミラー１６とガラスプレート１０との間に凸レンズ１８ｂが配置され、モノズーム顕微鏡ユニットに対応する第１の照明光学系としてのモノラル照明光学系が形成される。一方、ステレオズーム顕微鏡ユニットが可動部２ｂに装着された場合、凸レンズ１８ｂに替えて凸レンズ１８ａが配置され、かつ、プリズムシート１７が偏向ミラー１６と凸レンズ１８ａとの間に挿入して配置され、ステレオズーム顕微鏡ユニットに対応する第２の照明光学系としてのステレオ照明光学系が形成される。

ここで、プリズムシート１７について、図３−１および図３−２を参照して説明する。図３−１は、プリズムシート１７ａを示す斜視図である。図３−１に示すように、プリズムシート１７ａは、１平面内で互いに平行に所定間隔Ｄａで並列する複数の稜線１７ａａと、この各稜線１７ａａに対して略対称の斜面１７ａｂ，１７ａｃを有した周期構造をなして形成される。かかるプリズムシート１７ａは、複数の稜線１７ａａと対向する平面側からの光軸ＯＡ１に沿った入射光束を、光軸ＯＡ１に対して略対称な光軸ＯＡ１ａ，ＯＡ１ｂの方向に２分割して射出する。

なお、プリズムシート１７ａは、各斜面１７ａｂによって入射光束の一部を光軸ＯＡ１ａ方向に屈折し、各斜面１７ａｃによって入射光束の他の一部を光軸ＯＡ１ｂ方向に屈折することにより、入射光束を２分割する。また、斜面１７ａｂ，１７ａｃの傾斜角と、プリズムシート１７ａの材料の屈折率とは、プリズムシート１７ａがステレオ照明光学系の一部として配置された場合、光軸ＯＡ１ａ，ＯＡ１ｂがそれぞれステレオズーム顕微鏡ユニットの２つの観察光軸と略一致するように設定される。なお、所定間隔Ｄａは、周期構造に起因する回折の影響が問題にならない程度に大きく設定されることが好ましい。

図３−２は、プリズムシート１７ｂを示す斜視図である。図３−２に示すように、プリズムシート１７ｂは、１平面内で互いに平行に所定間隔Ｄｂで並列する複数の稜線１７ｂａと、この各稜線１７ｂａに対して非対称の斜面１７ｂｂ，１７ｂｃを有した周期構造をなして形成される。なお、斜面１７ｂｃは、複数の稜線１７ｂａを含む平面に垂直に形成されることが好ましい。かかるプリズムシート１７ｂは、複数の稜線１７ｂａと対向する平面側からの光軸ＯＡ２に沿った入射光束を、光軸ＯＡ２に対して所定角をなす光軸ＯＡ２ａ方向に偏向して射出する。

なお、プリズムシート１７ｂは、斜面１７ｂｂによって入射光束を光軸ＯＡ２ａ方向に屈折することにより、入射光束を偏向する。また、斜面１７ｂｂの傾斜角と、プリズムシート１７ｂの材料の屈折率とは、プリズムシート１７ｂがステレオ照明光学系の一部として配置された場合、光軸ＯＡ２ａがステレオズーム顕微鏡ユニットの一方の観察光軸と略一致するように設定される。なお、所定間隔Ｄｂは、周期構造に起因する回折の影響が問題にならない程度に大きく設定されることが好ましい。

つぎに、プリズムシート１７と凸レンズ１８との作用について、図４−１〜図４−３を参照して説明する。図４−１は、ステレオズーム顕微鏡ユニットが配設された場合の顕微鏡１００の一部構成であって、正面方向から見た一部断面を示す模式図である。図４−１は、接眼レンズ６を介して目視観察を行う場合であって、プリズムシート１７ａおよび凸レンズ１８ａが標本ＳＰの下方に配置されステレオ照明光学系を形成した状態を示している。

プリズムシート１７ａは、図３−１に示した複数の稜線１７ａａがステレオズーム顕微鏡ユニットの２つの観察光軸ＯＡａ，ＯＡｂに略直交するように挿入されるとともに、２分割した各照明光が凸レンズ１８ａを介した後、観察光軸ＯＡａ，ＯＡｂに略一致するように配置される。このとき、凸レンズ１８ａは、ステレオズーム顕微鏡ユニットの観察ＮＡ（ｓｉｎα）に適応する集光ＮＡをなして、プリズムシート１７ａからの各照明光を標本ＳＰに対して集光する。

そして、対物レンズ４とズームレンズ系３ｚａ，３ｚｂとは、観察光軸ＯＡａ，ＯＡｂごとに、接眼レンズ部６の各接眼レンズに対して標本像を結像し、観察者は、かかる標本像を接眼レンズ部６を介して両眼で目視観察することによって、標本ＳＰを立体的に観察することができる。このとき、ツマミ５ａは、図４−１に示すように三眼鏡筒５に押し込まれ、標本ＳＰからの観察光を接眼レンズ部６に導くように観察光路を形成する。

図４−２は、図４−１と同様に、ステレオズーム顕微鏡ユニットが配設された場合の顕微鏡１００の一部構成を示す模式図である。図４−２は、カメラ７によって写真撮影を行う場合であって、プリズムシート１７ｂおよび凸レンズ１８ａが標本ＳＰの下方に配置されステレオ照明光学系を形成した状態を示している。

プリズムシート１７ｂは、図３−２に示した複数の稜線１７ｂａが観察光軸ＯＡａ，ＯＡｂに略直交するように挿入されるとともに、偏向した照明光が凸レンズ１８ａを介した後、観察光軸ＯＡａに略一致するように配置される。このとき、凸レンズ１８ａは、ステレオズーム顕微鏡ユニットの観察ＮＡに適応する集光ＮＡをなして、プリズムシート１７ｂからの照明光を標本ＳＰに対して集光する。

そして、対物レンズ４とズームレンズ系３ｚａとは、カメラ７の撮像面上に標本像を結像し、観察者は、かかる標本像をカメラ７によって撮像して標本ＳＰを観察することができる。このとき、ツマミ５ａは、図４−２に示すように三眼鏡筒５から引き出され、標本ＳＰからの観察光をカメラ７に導くように観察光路を形成する。

図４−３は、モノズーム顕微鏡ユニットが配設された場合の顕微鏡１００の一部構成であって、正面方向から見た一部断面を示す模式図である。図４−３は、接眼レンズ６を介して目視観察を行う場合であって、凸レンズ１８ｂが標本ＳＰの下方に配置されモノラル照明光学系を形成した状態を示している。

凸レンズ１８ｂは、モノズーム顕微鏡ユニットの観察ＮＡ（ｓｉｎβ）に適応する集光ＮＡをなして、偏向ミラー１６からの照明光を標本ＳＰに対して集光する。対物レンズ２４とズームレンズ系２３ｚとは、接眼レンズ部６の各接眼レンズに対して標本像を結像し、観察者は、かかる標本像を接眼レンズ部６を介して両眼で目視観察し、標本ＳＰを観察することができる。

このとき、ツマミ２５ａは、図４−３に示すように三眼鏡筒２５に押し込まれ、標本ＳＰからの観察光を左右に分岐して接眼レンズ部６の左右の接眼レンズに導くように観察光路を形成する。一方、ツマミ２５ａは、三眼鏡筒２５から引き出された場合、標本ＳＰからの観察光をカメラ７に導くように観察光路を形成し、観察者は、標本像をカメラ７によって撮像して標本ＳＰを観察することができる。

なお、モノズーム顕微鏡ユニットの観察ＮＡはステレオズーム顕微鏡ユニットの観察ＮＡより大きく設定されており（ｓｉｎα＜ｓｉｎβ）、かかる設定条件に対応して、凸レンズ１８ｂの集光ＮＡは凸レンズ１８ａの集光ＮＡより大きく設定されている。

つぎに、プリズムシート１７と凸レンズ１８とを用いる効果について、図５−１〜図５−３を参照して説明する。図５−１〜図５−３は、ステレオズーム顕微鏡ユニットまたはモノズーム顕微鏡ユニットの観察光学系の瞳を示す模式図であって、図５−１は、図４−１に示したようにステレオズーム顕微鏡ユニットに対してプリズムシート１７ａおよび凸レンズ１８ａが設置された場合、図５−２は、図４−３に示したようにモノズーム顕微鏡ユニットに対して凸レンズ１８ｂが設置された場合、図５−３は、ステレオズーム顕微鏡ユニットに対して凸レンズ１８ｂが設置された場合を示す。なお、図５−３は、ステレオズーム顕微鏡ユニットに対してプリズムシート１７を用いずに照明を行う従来の一般的な照明光学系の構成に相当する。

ステレオズーム顕微鏡ユニットに対してプリズムシート１７ａおよび凸レンズ１８ａが設置された場合、図５−１に示すように、対物レンズ４の口径に対応する最大瞳径Ｐｍａｘ内には、観察光軸ＯＡａ，ＯＡｂごとに、明るい瞳領域Ｐαａ，Ｐαｂが形成される。この瞳領域Ｐαａ，Ｐαｂは、プリズムシート１７ａによって２分割された各照明光に対応する観察光によって形成され、瞳領域Ｐαａ，Ｐαｂの各径は、ステレオズーム顕微鏡ユニットの観察ＮＡに比例した大きさとなる。

また、モノズーム顕微鏡ユニットに対して凸レンズ１８ｂが設置された場合、図５−２に示すように、対物レンズ２４に対応する最大瞳径Ｐｍａｘ内には、光軸ＯＡを略中心とする明るい瞳領域Ｐβが形成される。この瞳領域Ｐβは、凸レンズ１８ｂからの照明光に対応する観察光によって形成され、領域Ｐβの径は、モノズーム顕微鏡ユニットの観察ＮＡに比例した大きさとなる。なお、ここでは、対物レンズ４，２４の口径とともに最大瞳径Ｐｍａｘが等しいものとして示している。

一方、ステレオズーム顕微鏡ユニットに対して凸レンズ１８ｂが設置された場合、図５−３に示すように、最大瞳径Ｐｍａｘ内には、図５−１と同様に明るい瞳領域Ｐαａ，Ｐαｂが形成される。ただし、この場合の瞳領域Ｐαａ，Ｐαｂは、図５−１の場合と異なり、凸レンズ１８ｂからの照明光に対応する観察光のうち、ズームレンズ系３ｚａ，３ｚｂによって切り出された観察光によって形成されている。すなわち、瞳領域Ｐβのうち瞳領域Ｐαａ，Ｐαｂを除く領域Ｐδに対応する観察光は、ズームレンズ系３ｚａ，３ｚｂによるケラレによって遮光され無駄にされている。

また、大きな観察ＮＡ（ｓｉｎβ）に対応する瞳領域Ｐβでは、一般に、中央部に比して周辺部の輝度が低下する。このため、図５−３に示す瞳領域Ｐαａ，Ｐαｂ内には、瞳領域Ｐβの周辺部にかかる領域Ｐαａ’，Ｐαｂ’が他の領域に比して暗い照明ムラが生じる。この結果、接眼レンズ部６に対する観察光軸ＯＡａ，ＯＡｂの各標本像は、左右対称の陰影を有する目視観察を行い難い標本像となる。

これに比して、図５−１に示した場合では、小さい観測ＮＡ（ｓｉｎα）に対応する集光ＮＡの小さい照明光をプリズムシート１７ａによって２分割し、瞳領域Ｐαａ，Ｐαｂを生成するようにしているため、各瞳領域Ｐαａ，Ｐαｂ内に照明ムラを生じさせることなく、各観察光軸ＯＡａ，ＯＡｂにおいて陰影が少なく目視観察を行い易い標本像を生成することができる。また、ズームレンズ系３ｚａ，３ｚｂによるケラレを生じることなく、光源１２からの照明光を効率的に利用して明るい標本像を形成することができる。

さらに、図４−２に示したようにステレオズーム顕微鏡ユニットに対してプリズムシート１７ｂを用いる場合には、プリズムシート１７ａと異なり、照明光をすべて観察光軸ＯＡａ方向に偏向し、この偏向したすべての照明光に対応する観察光によって瞳領域Ｐαａを形成するようにしているため、図５−１に示した場合の観察像よりも一層明るい観察像をカメラ７に対して形成することができる。

また、このように明るい観察像を得ることによって、目視観察を行う場合の観察者の観察作業を容易にすることができるとともに、写真撮影を行う場合の露出時間を短縮することができる。さらに、図５−３に示した場合に比して観察像の明るさに余裕を生じさせることが可能であり、この余裕に応じて光源１２の発光強度を低減させることが可能であるため、光源１２の省電力化、長寿命化、発熱量の低減等を実現することができる。

また、図５−１に示した照明状態と、図５−２に示した照明状態との切り替えは、プリズムシート１７の挿脱、および凸レンズ１８ａ，１８ｂの切り替えのみによって容易に実現可能であり、したがって、ステレオズーム顕微鏡ユニットとモノズーム顕微鏡ユニットとのそれぞれに適応した照明条件を容易に切り替え可能である。

以上説明したように、この実施の形態１にかかる照明装置および顕微鏡によれば、モノズーム顕微鏡ユニットとステレオズーム顕微鏡ユニットとが交換可能に配設され、各顕微鏡ユニットに対して、簡易な切換機構によって容易に照明条件の最適化が可能であって装置の共通化を実現できるとともに、標本を一層明るく観察することができ、結果として省電力化、長寿命化等を実現できる。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、プリズムシート１７は、透過型の光学部材として用いたが、この実施の形態２では、プリズムシートを反射型の光学部材として用いるようにしている。

図６は、本発明の実施の形態２にかかる照明装置と、この照明装置を搭載した顕微鏡２００との概要構成を示す模式図である。図６に示すように、顕微鏡２００は、顕微鏡１００が備えた照明光学系１１に替えて、照明光学系３１をベース部１ａ内に備える。照明光学系３１は、照明光学系１１が備えた透過型のプリズムシート１７、保持部１９およびツマミ１９ａに替えて、反射型のプリズムシート３６、保持部３９およびツマミ３９ａを備える。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。ただし、ベース部１ａは、穴部１ａｂに替えて、穴部１ａｄを有するものとしている。

プリズムシート３６は、偏向ミラー１６と交換して挿脱可能なように配置され、挿入された場合、凸レンズ１５からの照明光を光軸ＯＡと異なる方向に２分割または偏向するように反射する。具体的には、プリズムシート３６は、図７に示すように、分割光学部材としてのプリズムシート３６ａと、偏向光学部材としてのプリズムシート３６ｂとを有し、保持切換手段としての保持部３９に、偏向ミラー１６とともに保持されている。

プリズムシート３６および偏向ミラー１６は、保持部３９から突起し、穴部１ａｄから突出する棒状のツマミ３９ａの操作に応じて、顕微鏡２００の正面に対して左右方向（図７の上下方向）に、図示しないスライド機構によって移動され、かかる移動によって、プリズムシート３６ａ，３６ｂおよび偏向ミラー１６のいずれか１つが、光軸ＯＡ上で凸レンズ１５からの照明光を反射する位置に配置される。

具体的には、モノズーム顕微鏡ユニットが可動部２ｂに装着された場合、偏向ミラー１６が配置され、モノズーム顕微鏡ユニットに対応するモノラル照明光学系が形成される。また、ステレオズーム顕微鏡ユニットが可動部２ｂに装着された場合、プリズムシート３６ａまたはプリズムシート３６ｂが偏向ミラー１６と切り替えて配置され、ステレオズーム顕微鏡ユニットに対応するステレオ照明光学系が形成される。なお、凸レンズ１８ａ，１８ｂは、実施の形態１と同様に、モノズーム顕微鏡ユニットおよびステレオズーム顕微鏡ユニットに応じて切り替えられる。

プリズムシート３６ａは、プリズムシート１７ａと同様の周期構造を有し、稜線に沿った入射光束を、稜線に対して略対象な２方向に分割して反射する。プリズムシート３６ａの稜線を挟む斜面の傾斜角は、プリズムシート３６ａがステレオ照明光学系の一部として配置された場合、２分割して反射し、凸レンズ１８ａを介した各照明光がステレオズーム顕微鏡ユニットの２つの観察光軸ＯＡａ，ＯＡｂと略一致するように設定される。

プリズムシート３６ｂは、プリズムシート１７ｂと同様の周期構造を有し、稜線に沿った入射光束を、稜線に対して所定角をなす方向に偏向して反射する。プリズムシート３６ｂの斜面の傾斜角は、プリズムシート３６ｂがステレオ照明光学系の一部として配置された場合、偏向して反射し、凸レンズ１８ａを介した照明光がステレオズーム顕微鏡ユニットの一方の観察光軸と略一致するように設定される。

このように構成され配置されるプリズムシート３６は、実施の形態１にかかるプリズムシート１７と同様に作用して同様の効果を得ることができる。さらに、プリズムシート３６では、偏向ミラー１６と交換して照明光学系に挿入されるため、モノラル照明光学系をもとに光学部材の数を増加させることなくステレオ照明光学系を形成することができ、結果として、実施の形態１にかかる照明装置に比して、この実施の形態２にかかる照明装置の省スペース化を実現できる。

（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１および２では、ステレオズーム顕微鏡ユニットとモノズーム顕微鏡ユニットとを、可動部２ｂに対して着脱して交換するようにしていたが、この実施の形態３では、各顕微鏡ユニットを同時に搭載して切り替えられるようにしている。

図８は、本発明の実施の形態３にかかる照明装置と、この照明装置を搭載した顕微鏡３００との概要構成を示す模式図である。図８に示すように、顕微鏡３００は、顕微鏡１００が備えた焦準装置２に替えて焦準装置４２を備え、さらに焦準装置４２による顕微鏡ユニットの切り替え動作を補助する部材としての板ばね４３、軸４４および円筒リング４５を備える。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

焦準装置４２は、支柱部１ｂに挿着された回転固定部４２ａと、回転固定部４２ａに沿って上下動可能な可動部４２ｂと、可動部４２ｂを上下動させる図示しない焦準機構を動作させる焦準ハンドル４２ｃとを有する。回転固定部４２ａは、内部に嵌合穴部４２ａａを有し、この嵌合穴部４２ａａを支柱部１ｂの内部に設けられた軸１ｂａに嵌め合わせ、軸１ｂａを中心軸として回動可能に支柱部１ｂに挿着される。

板ばね４３は、両端部を互いに逆方向に鍵状に屈曲した形状に形成され、一端に軸４４を備え、他端がベース部１ａの上面部に固定される。軸４４は、軸４４を中心軸として回動可能な円筒状の円筒リング４５を備え、円筒リング４５の側面部を回転可動部４２ａの側面部に平行に押し当てるようにして、板ばね４３に固定される。

回転可動部４２ａは、円筒リング４５に対応する側面部に溝４２ａｂ，４２ａｃを有し、軸１ｂａを中心に回転した場合、円筒リング４５が溝４２ａｂまたは溝４２ａｃに落ち込む位置で回転が制限される。具体的には、例えば図９に示すように、溝４２ａｂ，４２ａｃが軸１ｂａを挟んで対向する位置に設けられ、円筒リング４５が溝４２ａｂに落ち込む位置で回転可動部４２ａの回転が制限される。この位置からさらに回転を行った場合、つぎに円筒リング４５が溝４２ａｃに落ち込む位置で回転可動部４２ａの回転が制限される。

ステレオズーム顕微鏡ユニットおよびモノズーム顕微鏡ユニットは、溝４２ａｂ，４２ａｃの円周方向の位置に対応して可動部４２ｂの側面部に固定されており、円筒リング４５および溝４２ａｂ，４２ａｃによって回転可動部４２ａの回転が制限された場合、いずれか一方の顕微鏡ユニットが標本ＳＰに対して配設されるとともに、回転可動部４２ａの回転に応じて容易に各顕微鏡ユニットの配置を切り替えることができる。なお、図８では、円筒リング４５が溝４２ａｂに落ち込んだ場合に、ステレオズーム顕微鏡ユニットが標本ＳＰ上に配設された状態を示している。

このようにして、実施の形態３にかかる照明装置および顕微鏡では、実施の形態１および２に比して、一層容易にステレオズーム顕微鏡ユニットとモノズーム顕微鏡ユニットとを切り替え可能であるとともに、かかる顕微鏡ユニットの切り替えに応じてプリズムシート１７および凸レンズ１８の切り替えを行うことによって、各顕微鏡ユニットに適応した照明条件を容易に実現することができる。

なお、上述した実施の形態１〜３で説明したプリズムシート１７，３６、凸レンズ１８、顕微鏡ユニット等の切り替えは、手動切替および自動切替のいずれでもよい。

本発明の実施の形態１にかかる照明装置および顕微鏡の概要構成を示す図である。 図１に示した照明光学系の一部断面を示す図である。 プリズムシートの形状を示す斜視図である。 プリズムシートの形状を示す斜視図である。 図１に示した顕微鏡の一部構成を示す一部断面図である。 図１に示した顕微鏡の一部構成を示す一部断面図である。 図１に示した顕微鏡の一部構成を示す一部断面図である。 顕微鏡ユニットが有する観察光学系の瞳を示す図である。 顕微鏡ユニットが有する観察光学系の瞳を示す図である。 顕微鏡ユニットが有する観察光学系の瞳を示す図である。 本発明の実施の形態２にかかる照明装置および顕微鏡の概要構成を示す図である。 図６に示した照明光学系の一部断面を示す図である。 本発明の実施の形態３にかかる照明装置および顕微鏡の概要構成を示す図である。 図８に示した照明光学系の一部断面を示す図である。

符号の説明

１ 透過照明架台
１ａ ベース部
１ｂ 支柱部
２，４２ 焦準装置
２ａ 固定部
２ｂ，４２ｂ 可動部
２ｃ，４２ｃ 焦準ハンドル
３，２３ ステレオズーム本体
３ａ，２３ａ ズームハンドル
３ｚａ，３ｚｂ，２３ｚ ズームレンズ系
４，２４ 対物レンズ
５，２５ 三眼鏡筒
５ａ，２５ａ ツマミ
６ 接眼レンズ部
７ カメラ
１０ ガラスプレート
１１，３１ 照明光学系
１２ 光源
１３ コレクタレンズ
１４ 拡散板
１５ 凸レンズ
１６ 偏向ミラー
１７，１７ａ，１７ｂ，３６，３６ａ，３６ｂ プリズムシート
１８，１８ａ，１８ｂ 凸レンズ
１９，２０，３９ 保持部
１９ａ，２０ａ，３９ａ ツマミ
４２ａ 回転固定部
４３ 板ばね
４４ 軸
４５ 円筒リング
ＯＡ，ＯＡ１，ＯＡ２ 光軸
ＯＡａ，ＯＡｂ 観察光軸
Ｐαａ，Ｐαｂ，Ｐβ 瞳領域
ＳＰ 標本

Claims (12)

1. 所定の１方向から標本を観察するモノラル観察光学系に対応し、光源からの照明光を前記標本に導く第１の照明光学系と、
   前記第１の照明光学系に挿入され、所定の２方向から前記標本を観察するステレオ観察光学系に対応する第２の照明光学系を形成する照明切替光学部材と、
   を備えたことを特徴とする照明装置。
2. 前記照明切替光学部材は、前記第１の照明光学系に含まれる一部の光学部材と交換して挿入されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記照明切替光学部材は、前記標本の近傍で前記第１の照明光学系の一部に挿入されることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記照明切替光学部材は、前記標本に導かれた照明光が前記２方向の各方向に略平行となるように前記照明光を分割する分割光学部材と、前記標本に導かれた照明光が前記２方向の一方に略平行となるように前記照明光を偏向する偏向光学部材と、の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の照明装置。
5. 前記分割光学部材および前記偏向光学部材の少なくとも一方は、１平面内で互いに平行に所定間隔で並列する複数の稜線を有した周期構造部材として形成され、前記複数の稜線が前記２方向に略直交するように前記第１の照明光学系の一部に挿入されることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
6. 前記照明切替光学部材を保持して前記第１の照明光学系の一部に挿脱する保持切替手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の照明装置。
7. 前記照明切替光学部材は、複数であり、
   前記保持切替手段は、前記複数の照明切替光学部材を保持し、該保持した複数の照明切替光学部材の１つを選択的に挿脱することを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
8. 前記照明切替光学部材は、前記照明光を反射する光学部材であり、
   前記保持切替手段は、前記照明切替光学部材と、前記第１の照明光学系の一部の反射光学部材とを保持し、該保持した照明切替光学部材または反射光学部材を前記第１の照明光学部材の一部に挿入するとともに、前記保持した照明切替光学部材と反射光学部材とを切り替えることを特徴とする請求項６または７に記載の照明装置。
9. 前記モノラル観察光学系が有する第１の観察ＮＡに対応する第１の集光ＮＡをなして前記照明光を前記標本に対して集光する第１集光レンズと、
   前記ステレオ観察光学系が有する第２の観察ＮＡに対応する第２の集光ＮＡをなして前記照明光を前記標本に対して集光する第２集光レンズと、
   前記第１集光レンズおよび前記第２集光レンズを保持し、前記標本の近傍に、該第１集光レンズを前記第１の照明光学系の集光レンズとして挿入するとともに、該第２集光レンズを前記第２の照明光学系の集光レンズとして挿入するレンズ保持切替手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の照明装置。
10. 前記第１の集光ＮＡは、前記第２の集光ＮＡより大きいことを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一つに記載の照明装置と、
    前記モノラル観察光学系および前記ステレオ観察光学系を交換可能に配設する観察系配設手段と、
    を備えたことを特徴とする顕微鏡。
12. 前記モノラル観察光学系および前記ステレオ観察光学系の少なくとも一方は、変倍光学系を有することを特徴とする請求項１１に記載の顕微鏡。

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