JP2007316444A - 顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の高輝度部の移動を検出し、この検出結果に基づいて高輝度部の位置を補正できること。
【解決手段】紫外線顕微鏡１００は、光源１１が発した光を集光して２次光源ＳＳを形成するとともに、この２次光源ＳＳと共役な位置に入射瞳３ａが設けられた対物レンズ３を介して、２次光源ＳＳからの光を標本１に照射する顕微鏡であって、光源１１が発した光のうち一部の光を非照明光として分岐して射出するダイクロイックミラー１３と、非照明光を集光し、２次光源ＳＳと実質的に共役な検出面上に光源１１の光源像を形成するとともに、この光源像を検出して像強度情報を出力する光源像検出部７と、光源１１を光軸断面方向に移動可能に保持する光源保持機構２７と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源が発した光を集光して２次光源を形成するとともに、この２次光源と共役な位置に入射瞳が設けられた集光レンズを介して前記２次光源からの光を標本に照射する顕微鏡に関し、特に、紫外光を標本に照射する紫外線顕微鏡に適用して好適な顕微鏡に関する。

従来、キセノンランプ等の放電ランプを使用する場合、ランプの個体差や経時劣化等によらず安定して所望の光量が得られるように、あるいはランプ寿命を延命できるように点灯制御を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１および２参照）。特許文献１および２に開示された技術では、放電ランプが発した光の一部を直接、あるいは所定の基準反射板を介して検出し、この検出強度に基づいて放電ランプに供給する電力を制御するようにしている。

特開１０−５６５３６号公報 特開５−２１１７６号公報

ところで、放電ランプは、経時劣化として発光光量が低下するばかりでなく、ランプ内の電極（放電電極）の消耗にともなって発光領域中の高輝度部が移動することが知られている。このため、例えば放電ランプを光源に用いた顕微鏡の照明光学系では、ランプの高輝度部が光軸上から外れ、この高輝度部から発した光にケラレが生じることで、標本に対する照明光量が低下する場合があるという問題があった。

これに対して、上述した従来技術では、放電ランプから発した光の強度を検出することはできるものの、放電電極の消耗などにともなう高輝度部の移動を検出することができないため、照明光量の低下が生じた場合、その原因が放電ランプの経時劣化によるものか、あるいは高輝度部の移動に起因するものかを判別することができなかった。このため、照明光量の低下に応じて放電ランプに供給する電力を増加させる、あるいはランプを交換するなど行って、無用にランプ寿命を低下させる等の問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、放電電極の消耗等にともなう光源の高輝度部の移動を検出できるばかりでなく、この検出結果に基づいて光源の高輝度部の位置を補正することができ、光源を効率的に利用して常に適正な照明光量を確保できるとともに、光源寿命を延命させることができる顕微鏡を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる顕微鏡は、光源が発した光を集光して２次光源を形成するとともに、前記２次光源と共役な位置に入射瞳が設けられた集光レンズを介して該２次光源からの光を標本に照射する顕微鏡において、前記光源が発した光を分岐して射出する光路分割手段と、前記光路分割手段が分岐した一方の光を集光し、前記２次光源と実質的に共役な検出面上に前記光源の光源像を形成するとともに、該光源像を検出して像強度情報を出力する光源像検出手段と、前記光源を光軸に直交する平面内で移動可能に保持する光源保持手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項２にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記光源像検出手段は、前記検出面上の所定位置に配置された開口によって前記光源像の検出領域を制限する光源像制限手段と、前記検出領域内の前記光源像を検出し、この検出した像強度を前記像強度情報として出力する像強度検出手段と、を有することを特徴とする。

また、請求項３にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記光源像検出手段は、前記光源像の像強度を検出して該光源像の最大強度位置を検知するとともに、前記検出面上の所定位置を基準とした前記最大強度位置を示す位置情報を前記像強度情報として出力する像強度検出手段を有することを特徴とする。

また、請求項４にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記像強度情報をもとに前記光源保持手段を駆動し、前記光源像の最大強度位置が前記検出面上の所定位置に一致するように前記光源を移動させる制御を行う移動制御手段を備えたことを特徴とする。

また、請求項５にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記所定位置は、前記集光レンズの入射瞳中心と実質的に共役な位置であることを特徴とする。

また、請求項６にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記光源と共役な位置に入射端が配置され、前記光源が発した光を前記入射端から受光するとともに、この受光した光を射出する射出端が前記２次光源として前記集光レンズの入射瞳と共役な位置に配置されたライトガイドを備えたことを特徴とする。

また、請求項７にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記標本に照射された前記２次光源からの光のうち該標本で反射された光を検出し、この検出強度を前記標本に対する照射強度情報として出力する照射強度検出手段と、前記照射強度情報と前記像強度情報とを比較し、その比較結果を出力する強度比較手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明にかかる顕微鏡によれば、放電電極の消耗等にともなう光源の高輝度部の移動を検出できるばかりでなく、この検出結果に基づいて光源の高輝度部の位置を補正することができ、光源を効率的に利用して常に適正な照明光量を確保できるとともに、光源寿命を延命させることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明にかかる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にかかる顕微鏡について説明する。図１は、本実施の形態１にかかる顕微鏡としての紫外線顕微鏡１００の要部構成を示す図である。図１に示すように、紫外線顕微鏡１００は、標本１が載置されたステージ２と、標本１の上部に配置された対物レンズ３と、光源が発した光を集光して２次光源を形成する光源部４と、を備える。また、２次光源からの光を集光し、対物レンズ３を介して標本１に照射する落射照明系としての照明部５と、標本１で反射された光を集光して標本１の観察像を形成する標本観察部６と、光源の観察像としての光源像を形成して検出する光源像検出部７と、光源像検出部７が検出した情報を表示する表示部８と、を備える。

光源部４は、光源１１、コレクタレンズ１２、ダイクロイックミラー１３、バンドパスフィルタ１４、ミラー１５および投影レンズ１６を用いて構成されている。光源１１は、水銀ランプ、水銀キセノンランプ等の放電ランプであって、少なくとも紫外光を含む波長域の光を発光部１１ａから発する。コレクタレンズ１２は、光源１１が発した光を集光し、平行光束に変換して射出する。

光路分割手段としてのダイクロイックミラー１３は、コレクタレンズ１２が射出した平行光束のうち長波長域の光を透過させて分岐し、非照明光として射出するとともに、標本１に照射させる照明光としての紫外光を含んだ短波長域の光を反射させる。なお、光路分割手段としての光学素子は、このように波長域に応じて光を分岐するものに限定されず、例えばハーフミラーのように、入射した光のうち一部の光を波長域によらず分岐するものであってもよい。

バンドパスフィルタ１４は、ダイクロイックミラー１３が反射した光の中から照明光としての紫外光を選択的に透過させ、ミラー１５は、バンドパスフィルタ１４を透過した照明光を反射させる。投影レンズ１６は、ミラー１５が反射させた照明光を集光し、発光部１１ａの共役像である２次光源ＳＳを結像する。

照明部５は、投影レンズ１７およびハーフミラー１８を用いて構成されている。投影レンズ１７は、２次光源ＳＳから発せられる照明光を集光し、ハーフミラー１８の反射光路上に配置された対物レンズ３の前側焦平面である入射瞳３ａ上に、２次光源ＳＳの共役像を結像する。この共役像から発せられる照明光は、対物レンズ３を介して標本１に照射される。このようにして、照明部５は、２次光源ＳＳと共役な位置に入射瞳３ａが設けられた対物レンズ３を介し、２次光源ＳＳから発せられる照明光としての紫外光を標本１に照射することでケーラー照明を行う。これによって、標本１は、対物レンズ３の視野範囲内においてムラなく均一に照明される。

標本観察部６は、結像レンズ１９および撮像素子２０を用いて構成されている。結像レンズ１９は、標本１に照射された２次光源ＳＳからの照明光のうち、標本１で反射され、対物レンズ３およびハーフミラー１８を透過した紫外光を受光して、撮像素子２０の撮像面２０ａ上に標本１の観察像を結像する。撮像素子２０は、例えばＣＣＤが用いられ、標本１の観察像を撮像して検出するとともに、その観察画像を生成して出力する。出力された観察画像は、図示しない表示装置、記憶装置などによって表示および記憶等される。

光源像検出部７は、結像レンズ２１、低反射ミラー２２、バンドパスフィルタ２３、光源像制限部材２４および光検出器２５を用いて構成されている。結像レンズ２１は、保持部材２６に保持され、ダイクロイックミラー１３の透過光路上に配置されている。保持部材２６の入射側端面には、絞り２６ａが一体に形成されている。

絞り２６ａは、ダイクロイックミラー１３を透過した平行光束の光束径を所定の大きさに制限することで、非照明光を減光する。絞り２６ａにおける光の透過率は、平行光束の断面と絞り２６ａの開口部との面積比にほぼ等しく、例えば各々円形である場合、各半径の比の二乗に等しくなる。この場合、絞り２６ａは、通過させる非照明光を開口部の半径に応じて大幅に減光させることができる。

結像レンズ２１は、絞り２６ａを通過した非照明光を集光し、低反射ミラー２２およびバンドパスフィルタ２３を介して所定の検出面上に、光源１１の観察像として、発光部１１ａの共役像を結像する。これによって、結像レンズ２１は、その結像面である検出面と２次光源ＳＳとを実質的に共役にすることができる。

低反射ミラー２２は、ガラス等を光学研磨した反射面２２ａを有し、この反射面２２ａによって、結像レンズ２１が射出した非照明光を数％程度の反射率で反射させて減光する。バンドパスフィルタ２３は、低反射ミラー２２で反射した非照明光のうち所定の波長域の光、例えば５５０ｎｍ近傍の可視光を選択的に透過させる。なお、バンドパスフィルタ２３が透過させる光の波長域は、可視域に限らず、紫外域または赤外域としてもよい。

光源像制限部材２４は、所定の開口径を有するピンホール２４ａが形成されており、このピンホール２４ａが光源像の結像面上で所定位置に設けられるように配置されている。具体的には、ピンホール２４ａは、発光部１１ａの最大輝度部に対応する光源像の最大強度部の大きさに等しく形成され、光源像の結像面上であって、対物レンズ３の入射瞳３ａの中心と実質的に共役な位置に配置されている。これによって、光源像制限部材２４は、入射瞳３ａの中心と実質的に共役な位置において、光源像の検出領域をその最大強度部と等しい大きさに制限している。なお、光源像制限部材２４の配置は、厳密に光源像の結像面上である必要はなく、その近傍であればよい。

光検出器２５は、光源像制限部材２４の近傍に配置されており、ピンホール２４ａを通過した非照明光を受光して、このピンホール２４ａ内に制限された光源像を検出する。そして、光検出器２５は、この検出した光源像の像強度を像強度情報として表示部８に出力する。表示部８は、光検出器２５から取得した像強度情報をもとに、光源像の像強度を可視化して表示する。

このようにして構成された光源像検出部７では、発光部１１ａの最大輝度部が移動すると光源像の最大強度部が移動し、この最大強度部のピンホール２４ａによるケラレが発生する。このとき、光検出器２５が検出する光源像の像強度は、最大輝度部の移動量に応じて低下する。

一方、光源１１は、その光軸断面方向に移動可能な光源保持機構２７に保持されている。光源保持機構２７は、手動操作または電動操作によって、少なくとも光源１１内の電極が消耗する方向に光源１１を移動可能に保持しており、ピンホール２４ａに対して、発光部１１ａの最大輝度部の位置を変化させることができる。

このため、紫外線顕微鏡１００の作業者等は、表示部８に示される光源像の像強度を参照し、例えばその像強度が所定値以下に低下した場合、光源保持機構２７を駆動操作し、像強度が極大値を示す位置に光源１１を移動させることで、光源像の最大強度部にピンホール２４ａによるケラレが生じないようにすることができる。この結果、対物レンズ３の入射瞳３ａの中心に、発光部１１ａの最大輝度部の像、つまり２次光源ＳＳの最大輝度部の像を投影させることができ、照明部５がケーラー照明を行う上で最適な状態に復帰させることができる。そして、このようにして光源１１の位置を適宜補正することで、常に適正な照明光量を確保することができる。

また、作業者らは、光源１１の位置を調整することによって、光検出器２５で検出される光源像の像強度が回復する場合、光源１１内の電極の消耗にともなう最大輝度部の移動、もしくは光源１１自体の変動が生じていたものと判断することができる。これに対して、光源１１の位置を調整しても光源像の像強度が回復しない場合には、光源１１に経時劣化が生じているものと判断することができ、光源１１の交換時期を的確に判断することができる。これによって、光源１１を効率的に利用することができ、光源寿命を延命させることができる。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡について説明する。上述した実施の形態１では、光源像検出部７で検出した光源像の像強度をもとに、作業者らがマニュアル操作で光源保持機構２７を駆動し、光源１１を移動させるようにしていたが、本実施の形態２では、検出した光源像の像強度に基づいて、自動的に光源１１を移動させるようにしている。

図２は、本実施の形態２にかかる顕微鏡としての紫外線顕微鏡２００の要部構成を示す図である。図２に示すように、紫外線顕微鏡２００は、紫外線顕微鏡１００の構成をもとに、光源部４および光源像検出部７に替えて、光源部３４および光源像検出部３７を備えるとともに、光源移動制御部３８を新たに備える。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示している。

光源部３４は、光源部４の構成をもとに、光源保持機構２７に替えて光源保持機構３６を備える。光源保持機構３６は、光源１１を、その光軸断面方向に移動可能に保持している。光源保持機構３６は、光源移動制御部３８に電気的に接続されており、光源移動制御部３８からの指示に基づいて、少なくとも光源１１内の電極が消耗する方向に光源１１を移動させる。

光源像検出部３７は、光源像検出部７の構成をもとに、光源像制限部材２４を取り除き、光検出器２５に替えて光検出器３５を備えている。光検出器３５は、結像レンズ２１が結像する光源像の結像面に検出面３５ａが一致するように配設されている。光検出器３５は、検出面３５ａ上に結像される光源１１の光源像を検出し、この光源像の最大強度部の位置を検知するとともに、検出面３５ａ上の所定位置を基準としたこの最大強度部の位置を示す最大強度位置情報を生成する。検出面３５ａ上の基準位置は、例えば対物レンズ３の入射瞳３ａの中心と実質的に共役な位置に設定される。

光検出器３５は、検出した光源像の像強度と最大強度位置情報とを像強度情報として、表示部８および光源移動制御部３８に出力する。表示部８は、光源像の像強度を可視化して表示し、光源移動制御部３８は、最大強度位置情報に基づいて光源保持機構３６を駆動制御する。具体的には、光源移動制御部３８は、例えば光検出器３５が検出した光源像の最大強度部の位置が検出面３５ａ上の基準位置に一致するように、光源保持機構３６によって光源１１を移動させる制御を行う。

これによって、発光部１１ａの最大輝度部は、対物レンズ３の入射瞳３ａの中心位置と常に共役関係にあるように位置調整される。この結果、光源１１内の電極の消耗等によらず、２次光源ＳＳの最大輝度部の像は、常に入射瞳３ａの中心に投影され、照明部５は、最適な状態でケーラー照明を行って、適正な照明光量を確保することができる。

また、紫外線顕微鏡２００の作業者等は、表示部８に示される光源像の像強度を参照し、例えばその像強度が所定値以下に低下した場合、光源１１に経時劣化が生じているものと判断することができ、光源１１の交換時期を的確に判断することができる。これによって、光源１１を効率的に利用することができ、光源寿命を延命させることができる。

（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３にかかる顕微鏡について説明する。上述した実施の形態１および２では、各々光源部４，３４と照明部５とが２次光源ＳＳを介して光学的に直接接続されていたが、本実施の形態３では、光源部と照明部とがライトガイドを介して光学的に接続されている。

図３は、本実施の形態３にかかる顕微鏡としての紫外線顕微鏡３００の要部構成を示す図である。図３に示すように、紫外線顕微鏡３００は、紫外線顕微鏡１００の構成をもとに、ライトガイド４８および光量比較部４９を新たに備える。また、本実施の形態３では、標本１に替えて基準標本４１がステージ２上に載置されるものとしている。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示している。

ライトガイド４８は、光導波部材であって、例えばバンドル状の光ファイバが用いられる。ライトガイド４８の入射端４８ａは、発光部１１ａと共役な位置、すなわち投影レンズ１６によって結像される発光部１１ａの共役像の結像位置に配置され、射出端４８ｂは、照明部５を介して対物レンズ３の入射瞳３ａと共役な位置に配置されている。ライトガイド４８は、投影レンズ１６による発光部１１ａの共役像が発する照明光を入射端４８ａから受光し、この受光した照明光を射出端４８ｂから射出する。このとき、射出端４８ｂは、発光部１１ａの配向特性（射出角度特性）を概ね維持した状態で照明光を射出することで、発光部１１ａと実質的に共役な２次光源ＳＳとして作用する。

撮像素子２０は、２次光源ＳＳとしての射出端４８ｂから射出された照明光であって基準標本４１に照射された照明光のうち、基準標本４１で反射され、結像レンズ１９によって撮像面２０ａ上に結像された紫外光を検出し、この検出強度を基準標本４１に対する照明光の照射強度情報として、観察画像とともに出力する。なお、紫外線顕微鏡３００は、かかる照射強度情報を検出して出力する照射強度検出手段を、撮像素子２０とは別に備えるようにしてもよい。

光量比較部４９は、光検出器２５から出力される光源像の像強度情報と、撮像素子２０から出力される照射強度情報とを取得して各強度情報を比較するとともに、その比較結果を表示部８に出力する。この比較結果は、例えば照射強度情報を像強度情報で除算した数値情報として出力される。表示部８は、この比較結果とともに、光検出器２５から取得した光源像の像強度情報を表示する。

これによって、紫外線顕微鏡３００の作業者等は、表示部８に示される光源像の像強度情報を参照し、例えばその像強度が所定値以下に低下した場合、光源保持機構２７を駆動操作し、像強度が極大値を示す位置に光源１１を移動させることで、ライトガイド４８の入射端４８ａの中心に、発光部１１ａの最大輝度部の像を投影させることができる。そして、このように光源１１の位置を適宜補正することで、常に適正な照明光量を確保することができる。

また、作業者らは、光源１１の位置を調整することによって、光検出器２５で検出される光源像の像強度が回復する場合、光源１１内の電極の消耗にともなう最大輝度部の移動、もしくは光源１１自体の変動が生じていたものと判断することができる。これに対して、光源１１の位置を調整しても光源像の像強度が回復しない場合には、光源１１に経時劣化が生じているものと判断することができ、光源１１の交換時期を的確に判断することができる。これによって、光源１１を効率的に利用することができ、光源寿命を延命させることができる。

さらに、作業者らは、光源１１の位置を調整した後、表示部８に示される比較結果を参照し、例えばその比較結果としての数値情報が所定値以下に低下した場合、ライトガイド４８の経時劣化としての透過率劣化が生じたものと判断することができる。これによって、ライトガイド４８の交換時期を適確に判断することができる。ただし、光源像制限部材２４上のピンホール２４ａと、ライトガイド４８の入射端４８ａとを同形状とした場合には、光源１１の位置を調整した後に限らず、ライトガイド４８の透過率劣化の有無を判断することができる。なお、ライトガイド４８の透過率劣化は、照明光として透過させる紫外光から素材（ガラス）が受けるダメージに起因して、経時的に吸収率が増加する現象として理解される。

（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４にかかる顕微鏡について説明する。上述した実施の形態１〜３では、光源部４，３４が１つの波長域の光を照明光として射出するようにしていたが、本実施の形態４では、複数の波長域の光を任意に組み合わせて射出することが可能な光源部を備えるようにしている。

本実施の形態４にかかる顕微鏡は、紫外線顕微鏡３００の構成をもとに、光源部４および光源像検出部７に替えて、光源部６４および光源像検出部６７を備えている。図４は、その光源部６４および光源像検出部６７の要部構成を示す図である。図４に示すように、光源部６４は、コレクタレンズ５２、選択反射光学系５３、折返光学系５４Ａ〜５４Ｃ、シャッター５８Ａ〜５８Ｃおよびミラー５５を備えている。

発光部１１ａは、コレクタレンズ５２の前側焦平面上であって、コレクタレンズ５２の光軸５０から外れた位置（図４では、光軸５０から上方向に外れた位置）に配置されている。コレクタレンズ５２は、発光部１１ａから発せられる光を集光し、光軸５０に対して傾斜した平行光束ＰＦを射出する。この平行光束ＰＦは、厳密に平行な光束に限定されるものではなく、略平行な光束を含むものである。これに応じて、発光部１１ａの配置位置は、厳密にコレクタレンズ５２の前側焦平面上に限定されるものではなく、前側焦平面の近傍であればよい。なお、発光部１１ａを有する光源１１は、光源部４の場合と同様に、光源保持機構２７によって移動可能に保持されているものとする。

選択反射光学系５３は、光軸５０上に直列に配設されたダイクロイックミラー５３Ａ〜５３Ｃを用いて構成されている。このダイクロイックミラー５３Ａ〜５３Ｃは、それぞれ平行光束ＰＦ中の異なる所定波長域の紫外光を反射するとともに、反射する波長域以外の光を透過させる。具体的には、例えばダイクロイックミラー５３Ａは、２４０〜２９０ｎｍの波長域（第１波長域）の紫外光を反射し、この波長域以外の光を透過させる。同様にダイクロイックミラー５３Ｂ，５３Ｃは、それぞれ２９０〜３３０ｎｍの波長域（第２波長域）、３３０〜３８５ｎｍの波長域（第３波長域）の紫外光を反射し、この反射する波長域以外の光を透過させる。ただし、実際には、ダイクロイックミラー５３Ａ〜５３Ｃは、それぞれ第１〜第３波長域の紫外光を高反射率で反射するとともに、第１〜第３波長域以外の光も低反射率で反射させる。

折返光学系５４Ａ〜２７Ｄは、それぞれダイクロイックミラー５３Ａ〜５３Ｃの反射光軸５０Ａ〜５０Ｃ上に配置され、ダイクロイックミラー５３Ａ〜５３Ｃが各々反射した第１〜第３波長域の反射光束ＲＦＡ〜ＲＦＣを受光するとともに、この受光した反射光束ＲＦＡ〜ＲＦＣを各々反射光軸５０Ａ〜５０Ｃに対して対称に折り返して射出する。なお、反射光軸５０Ａ〜５０Ｃは、それぞれダイクロイックミラー５３Ａ〜５３Ｃによる光軸５０の反射像に相当する。

ここで、折返光学系５４Ａ〜５３Ｃの構成について具体的に説明する。折返光学系５４Ａは、結像レンズ５７Ａと凹面鏡５９Ａとを組み合わせて構成されている。結像レンズ５７Ａは、第１波長域の紫外光に対して収差補正され、所定の焦点距離を有したレンズであり、反射光軸５０Ａ上であって、コレクタレンズ５２の射出瞳ＥＰ１から光軸に沿ってその所定の焦点距離以上に離れた位置に配置されている。この結像レンズ５７Ａは、反射光束ＲＦＡを集光し、発光部１１ａの第１中間像としての中間像ＭＩＡ１を後側焦平面上に結像する。

凹面鏡５９Ａは、所定の曲率半径で形成された球面の反射面５９Ａａを有し、反射光軸５０Ａ上で、中間像ＭＩＡ１から反射光軸５０Ａ方向にその所定の曲率半径と等しい距離だけ離れた位置に配置されている。この配置位置は、結像レンズ５７Ａによる射出瞳ＥＰ１の共役位置に相当する。凹面鏡５９Ａは、中間像ＭＩＡ１から発せられる光束を集光し、反射光軸５０Ａに対して中間像ＭＩＡ１と対称な位置に第２中間像としての中間像ＭＩＡ２を結像する。

より具体的には、例えば、結像レンズ５７Ａの焦点距離を５０ｍｍとした場合、この結像レンズ５７Ａは、反射光軸５０Ａ上で射出瞳ＥＰ１から５０ｍｍ以上離れた位置に配置される。その配置位置を射出瞳ＥＰ１から１００ｍｍとすると、結像レンズ５７Ａによる射出瞳ＥＰ１の共役位置は、結像レンズ５７Ａから１００ｍｍの位置となり、この位置に凹面鏡５９Ａが配置される。このとき、中間像ＭＩＡ１は結像レンズ５７Ａから５０ｍｍの位置に結像されるため、凹面鏡５９Ａの曲率半径は、この中間像ＭＩＡ１からの距離に等しく５０（＝１００−５０）ｍｍとされる。この場合、中間像ＭＩＡ２は、結像レンズ５７Ａから５０ｍｍの位置で、かつ反射光軸５０Ａに対して中間像ＭＩＡ１と対称な位置に結像される。

このように構成された折返光学系５４Ａにおいて、結像レンズ５７Ａは、中間像ＭＩＡ２から発せられる光束を集光し、反射光軸５０Ａに対して反射光束ＲＦＡと対称な平行光束としての折返光束ＴＦＡを射出する。

折返光学系５４Ｂ，５４Ｃは、折返光学系５４Ａと同様に、それぞれ結像レンズ５７Ｂ，５７Ｃと凹面鏡５９Ｂ，５９Ｃとを組み合わせて構成されている。すなわち、結像レンズ５７Ｂ，５７Ｃは、それぞれ第２および第３波長域の紫外光に対して収差補正され、所定の焦点距離を有したレンズであり、反射光軸５０Ｂ，５０Ｃ上であって、コレクタレンズ５２の射出瞳ＥＰ２から光軸に沿って各々所定の焦点距離以上に離れた位置に配置されている。この結像レンズ５７Ｂ，５７Ｃは、それぞれ反射光束ＲＦＢ，ＲＦＣを集光し、発光部１１ａの第１中間像としての中間像ＭＩＢ１，ＭＩＣ１を後側焦平面上に結像する。

凹面鏡５９Ｂ，５９Ｃは、それぞれ所定の曲率半径で形成された球面の反射面５９Ｂａ，５９Ｃａを有し、反射光軸５０Ｂ，５０Ｃ上で、中間像ＭＩＢ１，ＭＩＣ１から反射光軸５０Ｂ，５０Ｃ方向に各々所定の曲率半径と等しい距離だけ離れた位置に配置されている。この凹面鏡５９Ｂ，５９Ｃは、それぞれ中間像ＭＩＢ１，ＭＩＣ１から発せられる光束を集光し、反射光軸５０Ｂ，５０Ｃに対して中間像ＭＩＢ１，ＭＩＣ１と対称な位置に第２中間像としての中間像ＭＩＢ２，ＭＩＣ２を結像する。

そして、結像レンズ５７Ｂ，５７Ｃは、それぞれ中間像ＭＩＢ２，ＭＩＣ２から発せられる光束を集光し、反射光軸５０Ｂ，５０Ｃに対して反射光束ＲＦＢ，ＲＦＣと対称な平行光束としての折返光束ＴＦＢ，ＴＦＣを射出する。

なお、折返光学系５４Ａ〜５４Ｃは、例えば結像レンズ５７Ａ〜５７Ｃを第１〜第３波長域の紫外光に対して良好に収差補正された同仕様のレンズとした場合、コレクタレンズ５２から折返光学系５４Ａ〜５４Ｃに至る各光路長が等しくなるように配置される。つまり、射出瞳ＥＰ１から結像レンズ５７Ａに至る光路長と、射出瞳ＥＰ２から結像レンズ５７Ｂ，５７Ｃに至る各光路長とが等しくなるように配置される。

また、折返光学系５４Ａ〜５４Ｃで用いた凹面鏡５９Ａ〜５９Ｃは、それぞれ上述したように中間像ＭＩＡ２，ＭＩＢ２，ＭＩＣ２を結像するものであれば、球面鏡に限定されず、放物面鏡等の任意の反射結像素子を用いることができる。さらに、単独の反射結像素子に限定されず、任意の複数の光学素子を組み合わせて構成した結像光学系としてもよい。

このように折返光学系５４Ａ〜５４Ｃから射出された折返光束ＴＦＡ〜ＴＦＣは、それぞれダイクロイックミラー５３Ａ〜５３Ｃで再反射される。この結果、平行光束ＰＦ中に含まれる第１〜第３波長域の紫外光は、それぞれダイクロイックミラー５３Ａ〜５３Ｃによって往復で２回選択的に反射され、高い波長選択性をもって抽出される。

折返光学系５４Ａから射出された折返光束ＴＦＡは、反射光軸５０Ａに対して反射光束ＲＦＡと対称に、かつ逆向きに射出瞳ＥＰ１を通過し、ダイクロイックミラー５３Ａで再反射される。また、ダイクロイックミラー５３Ｂ，５３Ｃで再反射された各再反射光束は、光軸５０に対して平行光束ＰＦと対称に、かつ逆向きに射出瞳ＥＰ２を通過する。そして、ダイクロイックミラー５３Ａ〜５３Ｃで再反射された各再反射光束は、同軸に合成され、戻り光束ＢＦとしてコレクタレンズ５２によって集光される。

コレクタレンズ５２は、第１〜第３波長域の紫外光に対して良好に収差補正されており、戻り光束ＢＦ中の第１〜第３波長域の紫外光を、ミラー５５を介して同じ位置に収束するとともに、光源像５６Ａ〜５６Ｃをテレセントリックに結像する。この光源像５６Ａ〜５６Ｃは、それぞれ第１〜第３波長域の紫外光に対する光源像である。

なお、コレクタレンズ５２は、ミラー５５を介さなければ、光軸５０に対して発光部１１ａと対称な位置に戻り光束ＢＦを収束させ、光源像５６’を結像する。ミラー５５の配置位置は、この光源像５６’とコレクタレンズ５２との間の光路上であって、光源像５６’の結像光束と発光部１１ａからの有効光束とが空間的に干渉しない位置であればよい。

光源像５６Ａ〜５６Ｃを統合した光源像としての光源像５６は、折返光学系５４Ａ〜５４Ｃごとに設けられたシャッター５８Ａ〜５８Ｃによる光路の遮断および開放動作応じて、第１〜第３波長域の紫外光を選択的に発する。すなわち、光源像５６は、シャッター５８Ａ〜５８Ｃのうち開放されたものに対応する波長域の紫外光を発するとともに、第１〜第３波長域の任意の組み合わせによる紫外光を発することができる。

ライトガイド４８は、その入射端４８ａが光源像５６の結像位置に配置されており、光源像５６から発せられる紫外光を入射端４８ａから受光するとともに、対物レンズ３の入射瞳３ａの中心と共役な位置に配置された射出端４８ｂから射出する。これによって、２次光源ＳＳとしての射出端４８ｂは、第１〜第３波長域の任意の組み合わせによる紫外光を射出することができる。

なお、シャッター５８Ａ〜５８Ｃは、それぞれ図示しない開閉駆動機構によって開閉動作され、結像レンズ５７Ａ〜５７Ｃと凹面鏡５９Ａ〜５９Ｃとの間の各光束を適宜遮断する。かかるシャッター５８Ａ〜５８Ｃには、羽根板等を機械的に駆動する機構によるシャッターの他、液晶等を用いて電気的に透過率を制御するシャッターなど、種々のシャッターを用いることができる。

また、シャッター５８Ａ〜５８Ｃの配置および大きさは、図４に示すものに限定されず、各々ダイクロイックミラー５３Ａ〜５３Ｃと折返光学系５４Ａ〜５４Ｃとの間を往復する光束の少なくとも一方、もしくは折返光学系５４Ａ〜５４Ｃ内を往復する光束の少なくとも一方を遮断できるものであれば任意でよい。

一方、光源像検出部６７は、バンドパスフィルタ２３、結像レンズ２１、光源像制限部材２４および光検出器２５が、ダイクロイックミラー５３Ｃの透過光路上に配置されている。バンドパスフィルタ２３は、ダイクロイックミラー５３Ｃを透過した平行光束ＰＦ中の非照明光のうち、所定の波長域の光を選択的に透過させる。結像レンズ２１は、バンドパスフィルタ２３を透過した非照明光を集光し、所定の検出面上に発光部１１ａの光源像を結像する。これによって、この光源像は、２次光源ＳＳと実質的に共役となる。

光源像制限部材２４は、結像レンズ２１による結像面上に配置され、ピンホール２４ａは、その結像面上であって、ライトガイド４８の入射端４８ａの中心と実質的に共役な位置に配置されている。光検出器２５は、光源像制限部材２４の近傍に配置されており、ピンホール２４ａを通過した非照明光を受光し、このピンホール２４ａ内に制限された光源像を検出するとともに、検出した光源像の像強度情報を出力する。

以上のような構成によって、本実施の形態４にかかる顕微鏡では、第１〜第３波長域の紫外光を任意の組み合わせた照明光によって標本の観察が行えるほか、実施の形態３にかかる紫外線顕微鏡３００と同様の効果を得ることができる。

（変形例）
図５は、本実施の形態４の変形例としての光源部６４’および光源像検出部６７’を示す図である。図５に示すように、光源部６４’は、光源部６４の構成をもとに、ミラー５５に替えてハーフミラー５５’を備える。ハーフミラー５５’は、コレクタレンズ５２によって収束される結像光束のほとんどをライトガイド４８に向けて反射させるとともに、この結像光束中の一部の光を非照明光として透過させる。光源像検出部６７’としての光源像制限部材２４および光検出器２５は、ハーフミラー５５’を透過した非照明光による光源像を検出し、その像強度情報を出力する。本変形例の構成によると、上述した実施の形態４の構成と同様の効果を、より簡易な構成で得ることができる。

ここまで、本発明を実施する最良の形態を実施の形態１〜４として説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。

例えば、上述した実施の形態１〜４にかかる顕微鏡のうち、紫外線顕微鏡２００を除く他の顕微鏡では、表示部８に示される光源像の像強度情報をもとに、作業者等がマニュアル操作で光源保持機構２７を駆動して光源１１を移動させるものとしていたが、紫外線顕微鏡２００と同様に、自動制御可能な光源保持機構３６およびその制御部を設けるようにしてもよい。この場合、その制御部は、光検出器２５から出力される像強度情報をもとに、光源像の像強度が極大値を示すように光源保持機構３６を駆動させるとよい。

これとは逆に、紫外線顕微鏡２００における光源保持機構３６を光源保持機構２７に変更することもできる。この場合、例えば光検出器３５から出力される最大強度位置情報を表示部８に表示させることで、作業者等は、その表示された最大強度位置情報を参照して光源保持機構２７を駆動操作し、光源１１の位置を調整することができる。

また、上述した実施の形態１〜４にかかる顕微鏡では、照明部５は、照明光としての紫外光を、対物レンズ３を介して標本１または４１に照射する落射照明系としたが、ステージ２に対して対物レンズ３と反対側に集光レンズとしてのコンデンサレンズを設け、このコンデンサレンズを介して照明光を標本に照射する透過照明光学系としてもよい。

さらに、上述した実施の形態１〜４では、本発明にかかる顕微鏡として紫外光を照明光とする紫外線顕微鏡について説明したが、可視光あるいは赤外光を照明光として用いる顕微鏡において本発明を適用することもできる。

本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の構成を示す図である。 本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡の構成を示す図である。 本発明の実施の形態３にかかる顕微鏡の構成を示す図である。 本発明の実施の形態４にかかる顕微鏡が備える光源部および光源像検出部の構成を示す図である。 本発明の実施の形態４にかかる顕微鏡が備える光源部および光源像検出部の変形構成を示す図である。

符号の説明

１ 標本
２ ステージ
３ 対物レンズ
３ａ 入射瞳
４，３４，６４，６４’ 光源部
５ 照明部
６ 標本観察部
７，３７，６７，６７’ 光源像検出部
８ 表示部
１１ 光源
１１ａ 発光部
１２ コレクタレンズ
１３ ダイクロイックミラー
１４ バンドパスフィルタ
１５ ミラー
１６，１７ 投影レンズ
１８ ハーフミラー
１９ 結像レンズ
２０ 撮像素子
２０ａ 撮像面
２１ 結像レンズ
２２ 低反射ミラー
２３ バンドパスフィルタ
２４ 光源像制限部材
２４ａ ピンホール
２５，３５ 光検出器
２６ 保持部材
２７，３６ 光源保持機構
３８ 光源移動制御部
４１ 基準標本
４８ ライトガイド
４８ａ 入射端
４８ｂ 射出端
４９ 光量比較部
５０ 光軸
５０Ａ〜５０Ｃ 反射光軸
５２ コレクタレンズ
５３ 選択反射光学系
５３Ａ〜５３Ｃ ダイクロイックミラー
５４Ａ〜５４Ｃ 折返光学系
５５ ミラー
５５’ ハーフミラー
５６，５６Ａ〜５６Ｃ 光源像
５７Ａ〜５７Ｃ 結像レンズ
５８Ａ〜５８Ｃ シャッター
５９Ａ〜５９Ｃ 凹面鏡
５９Ａａ，５９Ｂａ，５９Ｃａ 反射面
１００，２００，３００ 紫外線顕微鏡
ＢＦ 戻り光束
ＥＰ１，ＥＰ２ 射出瞳
ＭＩＡ１，ＭＩＡ２，ＭＩＢ１、ＭＩＢ２，ＭＩＣ１，ＭＩＣ２ 中間像
ＰＦ 平行光束
ＲＦＡ〜ＲＦＣ 反射光束
ＳＳ ２次光源
ＴＦＡ〜ＴＦＣ 折返光束

Claims (7)

1. 光源が発した光を集光して２次光源を形成するとともに、前記２次光源と共役な位置に入射瞳が設けられた集光レンズを介して該２次光源からの光を標本に照射する顕微鏡において、
   前記光源が発した光を分岐して射出する光路分割手段と、
   前記光路分割手段が分岐した一方の光を集光し、前記２次光源と実質的に共役な検出面上に前記光源の光源像を形成するとともに、該光源像を検出して像強度情報を出力する光源像検出手段と、
   前記光源を光軸に直交する平面内で移動可能に保持する光源保持手段と、
   を備えたことを特徴とする顕微鏡。
2. 前記光源像検出手段は、
   前記検出面上の所定位置に配置された開口によって前記光源像の検出領域を制限する光源像制限手段と、
   前記検出領域内の前記光源像を検出し、この検出した像強度を前記像強度情報として出力する像強度検出手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記光源像検出手段は、前記光源像の像強度を検出して該光源像の最大強度位置を検知するとともに、前記検出面上の所定位置を基準とした前記最大強度位置を示す位置情報を前記像強度情報として出力する像強度検出手段を有することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
4. 前記像強度情報をもとに前記光源保持手段を駆動し、前記光源像の最大強度位置が前記検出面上の所定位置に一致するように前記光源を移動させる制御を行う移動制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の顕微鏡。
5. 前記所定位置は、前記集光レンズの入射瞳中心と実質的に共役な位置であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の顕微鏡。
6. 前記光源と共役な位置に入射端が配置され、前記光源が発した光を前記入射端から受光するとともに、この受光した光を射出する射出端が前記２次光源として前記集光レンズの入射瞳と共役な位置に配置されたライトガイド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顕微鏡。
7. 前記標本に照射された前記２次光源からの光のうち該標本で反射された光を検出し、この検出強度を前記標本に対する照射強度情報として出力する照射強度検出手段と、
   前記照射強度情報と前記像強度情報とを比較し、その比較結果を出力する強度比較手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡。

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