JP2011128550A

JP2011128550A - 偏斜照明装置、顕微鏡

Info

Publication number: JP2011128550A
Application number: JP2009289501A
Authority: JP
Inventors: Seito Hosobuchi; 誠人細渕
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-30

Abstract

【課題】複数の方向から偏斜照明を行うことができる偏斜照明装置と、これを有する顕微鏡を提供すること。
【解決手段】面光源２３と、偏斜照明光学系の光軸に沿って面光源２３側から順に、クロスニコルの状態で配置された第１偏光板２５と第２偏光板２９と、第１偏光板２５と第２偏光板２９の間に配置され、入射する直線偏光の偏光面と遅相軸とが前記光軸方向に見て略４５度の角度をなすλ／２板で作成した複数の絞り羽根２７と、絞り羽根２７を前記光軸に対して垂直な平面内で移動するための移動機構とを有する偏斜照明装置２１。
【選択図】図２

Description

本発明は、偏斜照明装置、顕微鏡に関するものである。

従来、例えば実体顕微鏡を用いて透明な標本や微細構造を観察する場合、観察像にコントラストをつけるために偏斜照明を用いることがある。従来の偏斜照明装置として、光源からの光束を反射して標本側へ導くためのミラーの一部を被覆部材で覆うことにより、ミラーで反射される光束の一部を遮る構成としたものがある（例えば特許文献１を参照）。

特開２００１−１８８１７６号公報

しかしながら、上述の偏斜照明装置では、被覆部材は一方向からミラーを覆うので、観察像においてコントラストが強調される方向も一方向のみであった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、複数の方向から偏斜照明を行うことができる偏斜照明装置と、これを有する顕微鏡を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る偏斜照明装置は、光源と、偏斜照明光学系の光軸に沿って前記光源側から順に、クロスニコルの状態で配置された第１偏光板と第２偏光板と、前記第１偏光板と前記第２偏光板の間に配置され、入射する直線偏光の偏光面と遅相軸とが前記光軸方向に見て略４５度の角度をなす複数のλ／２板と、前記λ／２板を前記光軸に対して垂直な平面内で移動するための移動機構とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る顕微鏡は、標本を観察するための対物レンズと、前記標本を照明するための前記偏斜照明装置とを有することを特徴とする。

本発明によれば、複数の方向から偏斜照明を行うことができる偏斜照明装置と、これを有する顕微鏡を提供することができる。

第１実施形態に係る偏斜照明装置を備えた実体顕微鏡の側面図である。第１実施形態に係る偏斜照明装置の構成を示す簡略化した断面図である。図２に示される偏斜照明装置の絞りの作用を示す簡略化した上面図であり、（ａ）から（ｆ）は、（ａ）から順に絞りが閉じていく様子を示す。第１実施形態に係る偏斜照明装置の移動機構の内部構成を示す下面図であり、（ａ）は絞りを全開にした状態、（ｂ）は絞りを閉じた状態を示す。第１実施形態に係る偏斜照明装置の移動機構を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図である。第２実施形態に係る偏斜照明装置の移動機構を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。

以下、本願の実施形態に係る偏斜照明装置と、これを備えた顕微鏡について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態の偏斜照明装置を備えた顕微鏡の全体的な構成について図１を参照して説明する。以下、顕微鏡は実体顕微鏡とする。なお、実体顕微鏡が備える偏斜照明装置は後述する第２実施形態のものでもよい。また、図１に示す実体顕微鏡は一例であり、この形態に限定されるものではない。

図１に示すように、実体顕微鏡１は、ベース３、支柱５、支柱５に上下動可能に取り付けられ、内部に図示しないズーム光学系を有する鏡体７、鏡体７の上部に取り付けられた鏡筒９、鏡筒９の双眼部１１に取り付けられた接眼レンズ１３、鏡体７の下部に取り付けられた対物レンズ１５等を有する。また、符号１７は鏡体７を上下動する上下動ハンドル、符号１９は鏡体７内部のズーム光学系の構成レンズを光軸方向に移動するためのズームハンドルを示す。

実体顕微鏡１のベース３の内部には、ベース３の上面に載置される図示しない標本を照明するための後述する第１実施形態の偏斜照明装置が設けられている。検鏡者は、対物レンズ１５から接眼レンズ１３までの光学系を通して標本を観察することができる。

次に、第１実施形態に係る偏斜照明装置２１について図２から図５を参照して説明する。

図２に示すように、ベース３の内部に収められている偏斜照明装置２１は、ベース３の下面部３ａに設けられた薄い面光源（ＬＥＤ光源）２３と、偏斜照明光学系の光軸（観察光路中に配置された対物レンズ１５の光軸に一致する）に沿って面光源２３側から順に、第１偏光板２５と、λ／２板（半波長板）で作成した複数の絞り羽根２７と、第２偏光板２９とを有する。ベース３の上面部３ｂに形成された開口部３ｃには透明な載物板３１が取り付けられており、載物板３１の上面に図示しない標本が載置される。

第１偏光板２５と第２偏光板２９は、偏斜照明光学系の光軸方向（鉛直方向）に見て周が一致する円形であり、クロスニコルの状態で配置されている。第１偏光板２５と第２偏光板２９を保持する部材等については図示を省略している。

λ／２板で作成した絞り羽根２７は、図２では２枚のみが図示されているが、図３に示すように計８枚設けられており、偏斜照明光学系の光軸方向に見て当該光軸を中心とする円に沿って配置されている。これら８枚の絞り羽根２７は、後述する移動機構により、偏斜照明光学系の光軸に垂直な面内で前記円の径方向（第１偏光板２５及び第２偏光板２９の中心に向かう方向、或いは当該中心から遠ざかる方向）に平行移動可能となっている。なお、絞り羽根２７の枚数は特に限定されるものではない。

それぞれの絞り羽根２７は、図３に示すようにその全体、或いは先端部分（図４参照）が三角形に近い台形である。そして８枚の絞り羽根２７は、上記のように平行移動することで図３の（ａ）から（ｆ）に示すように開閉することが可能な絞り３３を構成している。図３（ｆ）に示すように、絞り３３が閉じ切った時には８枚の絞り羽根２７の隣接する斜辺同士が合わさるようになっている。なお、図３では図を見やすくするために（ａ）にのみ符号をつけている。

λ／２板で作成したそれぞれの絞り羽根２７は、入射する直線偏光の偏光面と遅相軸とが偏斜照明光学系の光軸方向に見て４５度の角度をなすように、第１偏光板２５と第２偏光板２９の間に配置されている。８枚の絞り羽根２７を保持する部材等については図示を省略している。

偏斜照明装置２１における第１偏光板２５、第２偏光板２９、及び８枚の絞り羽根２７から構成される絞り３３の作用について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２は、８枚の絞り羽根２７が例えば図３（ａ）の位置にある状態を表しているものとする。

まず、８枚の絞り羽根２７から構成される絞り３３が図３（ａ）の全開状態の時、８枚の絞り羽根２７は光路から外れており、面光源２３から上方に向かう光は、第１偏光板２５を通過して直線偏光となった後、そのまま第２偏光板２９に到達するが、第１偏光板２５と第２偏光板２９がクロスニコルの状態で配置されているため、第２偏光板２９で完全に遮断され、載物板３１まで到達しない。なお、図３、及び後に参照する図４と図５における網目模様の線影部分は、上記のようにして面光源２３からの光が遮断される遮光部分３５を示す。

一方、絞り３３が図３（ｂ）から（ｆ）の状態では、８枚の絞り羽根２７が先端から光路に入り込んでくる。例えば絞り３３が図３（ｃ）のようにやや閉じてきた状態の時は、第１偏光板２５を通過して直線偏光となった面光源２３からの光束の一部が８枚の絞り羽根２７、すなわちλ／２板を通過する。ここで、８枚の絞り羽根２７（λ／２板）の遅相軸は、上述のように偏斜照明光学系の光軸方向に見て第１偏光板２５側から入射してくる直線偏光の偏光面と４５度の角度をなしているため、８枚の絞り羽根２７を通過する直線偏光の偏光面は９０度回転する。そして偏光面が９０度回転した直線偏光は第２偏光板２９を透過し、載物板３１に到達する。

８枚の絞り羽根２７を通過しない光は、上述の絞り３３が全開の場合と同様に第２偏光板２９で遮断されるため、８枚の絞り羽根２７を通過する光のみが載物板３１に到達することになる。８枚の絞り羽根２７を外側から光路に入り込ませることにより、面光源２３からの光束の一部のみを利用して、偏斜照明光学系の光軸方向に見て周囲の複数の方向から載物板３１上の標本を偏斜照明することができる。

図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）の順に、８枚の絞り羽根２７が遮光部分３５の円内に入り込む部分、つまり第２偏光板２９を光が透過する部分が大きくなっていく。図３（ｂ）や（ｃ）に示される絞り３３の配置は、視野の広い低倍率で観察を行う場合に適しており、図３（ｅ）や（ｆ）に示される絞り３３の配置は、視野の狭い高倍率で観察を行う場合に適している。つまり絞り３３の開閉により、観察倍率に適した偏斜照明を行うことが可能である。なお、図３（ｆ）の状態では、暗視野照明に近い照明が可能となる。

また、第２偏光板２９と載物板３１の間にλ／４板（四分の一波長板）を設ける構成とすれば、絞り羽根２７を通過してから第２偏光板２９を透過した直線偏光を円偏光に変えることによって、より良好な観察像を得ることができる。

上述のように、絞り３３は移動機構により開閉するが、この時すべての絞り羽根２７は、第１偏光板２５からの直線偏光の偏光面と遅相軸とのなす角度が４５度の状態を維持したまま、回転せずに平行移動する。この構成により、それぞれの絞り羽根２７の遅相軸の上記偏光面に対する傾きが４５度から変化して第２偏光板２９を透過する光量が減少することを防ぎ、この光量が最大となる４５度を維持して良好な観察像を得ることができる。

８枚の絞り羽根２７を平行移動するための移動機構について図４及び図５を参照して説明する。なお、図４及び図５では図を見やすくするために符号を一部省略している。

図４と図５に示すように、８枚の絞り羽根２７を平行移動するための移動機構は、固定板３７、固定板３７の下側に回転可能に設けられた回転板３９等から構成されている。固定板３７と回転板３９は、偏斜照明光学系の光軸方向に見て、内周及び外周が一致する環状の円板であり、これらの内周の内側が上述の遮光部分３５となる。

固定板３７の下側に配置された８枚の絞り羽根２７には、検鏡者から見て上方に突出する第１ピン４１と、上下方向に突出する第２ピン４３とが固定板３７の径方向に並んでそれぞれ設けられている。なお、これらの第１ピン４１と第２ピン４３とは、実際には絞り羽根２７を保持する図示しない部材に設けられている。

固定板３７には、径方向に放射状に延びる８本の長溝４５が周方向に等間隔で形成されており、８枚の絞り羽根２７の第１ピン４１と第２ピン４３とが８本の長溝４５にそれぞれ移動可能に嵌っている。そして８枚の絞り羽根２７は８本の長溝４５に沿って固定板３７の径方向にそれぞれ移動可能となっている。下方にも突出する第２ピン４３は、図５（ｂ）に示すように回転板３９に形成された８本のカム溝４７にそれぞれ移動可能に嵌っている。

図４（ａ）と図５（ａ）、（ｂ）とは絞り３３を全開にした状態を示し、この状態から、検鏡者は回転板３９に設けたノブ４９を図５（ｂ）に矢印で示すように下方から見て右回りに回転することで、回転板３９を回転することができる。回転板３９が回転すると、絞り３３が全開の状態で長溝４５及びカム溝４７の外端に位置していた第２ピン４３が、カム溝４７の縁に押されることによって長溝４５に沿って固定板３７の径方向内方に移動する。つまり８枚の絞り羽根２７が固定板３７の径方向内方に同期して移動し、絞り３３が閉じていく。この時、第１ピン４１と第２ピン４３とが長溝４５に嵌っているため、８枚の絞り羽根２７は、上述のように遅相軸の傾きを維持したまま回転せずに平行移動する。このようにして、検鏡者は、図４（ｂ）に示す状態になるまで、絞り３３を連続的に調整することができる。また、ノブ４９を逆方向に回せば絞り３３を開くことができる。

以上のように、第１実施形態によれば、偏斜照明光学系の光軸方向に見て周囲の複数の方向から偏斜照明を行うことができるので、複数の方向にコントラストが強調された良好な観察像を得ることができる。特に第１実施形態の偏斜照明装置２１の移動機構によれば、λ／２板で作成した絞り３３を調整する際、８枚の絞り羽根２７を同期させて移動することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る偏斜照明装置について図６を参照して説明する。第２実施形態の偏斜照明装置は、上述の８枚の絞り羽根２７を平行移動するための移動機構のみが第１実施形態と相違する。よって絞り羽根は第１実施形態と同一符号２７で図６に示し、重複する説明は省略する。

図６に示すように、第２実施形態の偏斜照明装置の移動機構においては、絞り羽根２７は第１ブロック５１に固定されている。また第２ブロック５３には小型のモーター５５が取り付けられており、モーター５５は第２ブロック５３に設けられた送りねじシャフト５７につながっている。第２ブロック５３にはシャフト５９が固定されている。送りねじシャフト５７は第１ブロック５１に形成された図示しない送りねじに回転可能に螺合しており、シャフト５９は第１ブロック５１に形成された図示しない穴に相対的に移動可能に嵌合している。

検鏡者は図示しない操作部を操作してモーター５５を駆動することで、第１ブロック５１と絞り羽根２７をシャフト５９に沿って前後に移動することができる。８枚の絞り羽根２７全てについて同様の機構が設けられており、８個のモーター５５を同時に駆動することで、第１実施形態と同様、図３に示すような絞り３３の開閉が可能となる。また、モーター５５を個別に駆動することで、８枚の絞り羽根２７を個別に移動させることもできる。

以上の第２実施形態によっても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。特に第２実施形態の偏斜照明装置の移動機構によれば、λ／２板で作成した絞り３３を調整する際、８枚の絞り羽根２７を個別に移動することができるため、偏斜照明の方向を選択して偏らせることができる。例えば図３で見て左側の３枚の絞り羽根２７のみを光路に挿入して偏斜照明を行うことも可能である。

なお、上述の実施形態は例に過ぎず、上述の構成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。例えば、複数の絞り羽根を平行移動するための移動機構は上述の形態に限定されない。複数の絞り羽根を一枚ずつ手動で移動させる構成とすることもできる。また、第１偏光板、第２偏光板等を光路外へ移動可能な構成とすれば、通常の明視野照明も可能である。

なお、本明細書では、複数の方向から偏斜照明を行うことを想定したが、このような照明方法は、斜光照明と称してもよい。

１実体顕微鏡
３ベース
１５対物レンズ
２１偏斜照明装置
２３面光源
２５第１偏光板
２７絞り羽根
２９第２偏光板
３３絞り
３７固定板
３９回転板

Claims

光源と、
偏斜照明光学系の光軸に沿って前記光源側から順に、クロスニコルの状態で配置された第１偏光板と第２偏光板と、
前記第１偏光板と前記第２偏光板の間に配置され、入射する直線偏光の偏光面と遅相軸とが前記光軸方向に見て略４５度の角度をなす複数のλ／２板と、
前記λ／２板を前記光軸に対して垂直な平面内で移動するための移動機構とを有することを特徴とする偏斜照明装置。
前記λ／２板は、前記光軸方向に見て当該光軸を中心とする円に沿って配置され、前記移動機構により前記平面内を前記円の径方向に移動することを特徴とする請求項１に記載の偏斜照明装置。
前記移動機構は、前記λ／２板の少なくとも２枚を同期させて移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の偏斜照明装置。
標本を観察するための対物レンズと、前記標本を照明するための請求項１から３のいずれか１項に記載の偏斜照明装置とを有することを特徴とする顕微鏡。