JP2012220609A - 顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】、暗視野用光源を対物レンズから離して配置することにより、対物レンズに影響を与えずに照明光と結像光とを効率よく分離する顕微鏡装置を提供する。
【解決手段】標本３１からの観察光を結像するための結像光学系１０の光路上に、対物レンズ２１を配置可能なレボルバ１０２を有し、暗視野観察時には対物レンズ２１の周囲に形成された暗視野光路２０ｂを介し、明視野観察時には対物レンズ２１を介して標本３１に照明光を照射するように構成された顕微鏡装置１００は、暗視野用光源２０２と、入射端２０１ａが暗視野用光源２０２に向かって配置され、射出端２０１ｂが暗視野光路２０ｂに照明光を導くように結像光学系１０の光軸を囲むように輪帯状に配置された複数の光ファイバ２０１からなる輪帯光束生成部材２００と、を有し、暗視野用光源２０２は、レボルバ１０２の回転中心付近に配置されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡装置に関する。

従来、特に工業顕微鏡分野では、明視野照明と暗視野照明とを切り換え可能にした照明装置を用いる場合がある。このような照明装置を用いて暗視野照明を行う場合、対物レンズの開口数より大きい角度で標本を照明し、その散乱光のみを結像光学系に導くために、輪帯状の照明を生成する必要がある（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−１３６８０７号公報

しかしながら、輪帯照明光束を生成するために対物レンズの瞳付近に光源を輪帯状に配置することは、光源の小型化に伴って有効な手段ではあるが、光源としてＬＥＤを用いたとしても、この光源の点灯中は発熱するため、対物レンズのレンズ部材あるいは分離環等の金物部材が温度変化により膨張・収縮することによって形状が変化し、レンズ中心厚や曲率半径、空気間隔等が変わってしまい、性能が発揮できなくなるという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、暗視野観察用の光源を対物レンズから離して配置することにより、この光源が対物レンズに影響を与えずに照明光と結像光とを効率よく分離する顕微鏡装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る顕微鏡装置は、標本からの観察光を結像するための結像光学系の光路上に、対物レンズを配置可能なレボルバを有し、暗視野観察時には、対物レンズの周囲に形成された光路を介して標本に照明光を照射し、明視野観察時には、対物レンズを介して標本に照明光を照射するように構成された顕微鏡装置であって、暗視野観察のための照明光を放射する暗視野用光源と、入射端が暗視野用光源に向かって配置され、射出端が暗視野光路に照明光を導くように結像光学系の光軸を囲むように輪帯状に配置された複数の光ファイバからなる輪帯光束生成部材と、を有し、暗視野用光源は、レボルバの回転中心付近に配置されていることを特徴とする。

このような顕微鏡装置において、輪帯光束生成部材の射出端は、対物レンズの射出瞳の近傍に配置されていることが好ましい。

また、このような顕微鏡装置は、明視野観察のための照明光を放射する明視野用光源と、この明視野用光源からの照明光を標本に照射する明視野用照明光学系と、を有し、明視野用照明光学系は、当該明視野用照明光学系の光軸と結像光学系の光軸とが交差する点に挿脱自在に配置され、明視野用光源からの照明光を結像光学系の光軸に沿って対物レンズに導くハーフミラーを有することが好ましい。

本発明に係る顕微鏡装置を以上のように構成すると、暗視野観察用の光源を対物レンズから離して配置することにより、この光源が対物レンズに影響を与えずに、照明光と結像光とを効率よく分離することができ、また、結像光の周辺減光の発生を抑えることができる。

顕微鏡装置の構成を示す説明図である。 輪帯光束生成部材の構成を示す説明図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１及び図２を用いて、本実施形態に係る顕微鏡装置の構成について説明する。本実施形態に係る顕微鏡装置１００は、明視野照明と暗視野照明とを切り替えて標本３１の観察が可能に構成されている。この顕微鏡装置１００は、標本３１が載置されるステージ３０が取り付けられたベース部１０１ａ、及び、このベース部１０１ａの上部に設けられ対物レンズユニット２０を有するレボルバ１０２を保持するアーム部１０１ｂからなる基部１０１と、アーム部１０１ｂの上部に取り付けられた照明部１０３と、この照明部１０３の上部に取り付けられた接眼鏡筒１０４と、から構成される。

この顕微鏡装置１００の光学系は、ステージ３０上に載置された標本３１の像を対物レンズユニット２０の対物レンズ２１を介して結像する結像光学系１０と、明視野用光源５１からの照明光を対物レンズ２１を介して標本３１に照射して明視野観察をするための明視野用照明光学系５０と、暗視野用光源２０２からの照明光を後述する暗視野光路２０ｂを介して標本３１に照射して暗視野観察をするための暗視野用照明光学系である輪帯光束生成部材２００と、を有している。

結像光学系１０は、標本３１側から順に、この標本３１から出た光（観察光）を略平行光に変換する対物レンズ２１と、この略平行の観察光を集光して標本３１の一次像４３を結像する結像レンズ４１と、この結像光学系１０の光路を折り曲げるプリズム４２と、標本３１の一次像４３を観察するための接眼レンズ４４と、から構成される。なお、上述のように、対物レンズ２１は、レボルバ１０２に取り付けられた対物レンズユニット２０に保持され、結像レンズ４１、プリズム４２及び接眼レンズ４４は接眼鏡筒１０４に保持されている。このレボルバ１０２は、回転することにより複数の対物レンズユニット２０のいずれかを、結像光学系１０の光路上に配置するように構成されている。

一方、明視野用照明光学系５０は、結像光学系１０の側方に配置され、明視野用光源５１側から順に、明視野用光源５１からの照明光を集光してこの明視野用光源５１の像を結像するコレクタレンズ５２と、コレクタレンズ５２で結像された明視野用光源５１の像をリレーして明視野用光源５１の像５６を結像するリレーレンズ群５３，５４，５５と、光明視野用源５１の像５６（すなわち、明視野用光源５１と共役な位置）と略一致するように配置された開口絞り５７と、視野絞り５８と、視野絞り５８の像を標本３１上に投影するフィールドレンズ群５９と、明視野用光源５１からの照明光を結像光学系１０上に重ね合わせて対物レンズ２１に導くハーフミラー６０と、から構成される。なお、ハーフミラー６０は、結像光学系１０（対物レンズ２１）の光軸と明視野用照明光学系５０の光軸とが交差する点に配置されており、上述する結像光学系１０と共用される。このハーフミラー６０は、結像光学系１０及び明視野照明光学系５０の光路上に挿脱可能に構成されている。また、この明視野用照明光学系５０は、照明部１０３により保持されている。

対物レンズユニット２０の内部には、筒状の遮光部材２２が光軸に沿って延びるように設けられており、この対物レンズユニット２０の内部を、遮光部材２２の内側に形成された結像光路２０ａと、遮光部材２２の外側に形成された暗視野光路２０ｂとに分離している。そして、上述の対物レンズ２１は結像光路２０ａに配置されている。また、この対物レンズユニット２０の暗視野光路２０ｂには、後述する輪帯光束生成部材２００により導かれ、射出部２００ｂから出射した暗視野用光源２０２からの照明光を集光する輪帯状の集光レンズ２３と、この集光レンズ２３により集光された照明光を反射して対物レンズ２１の先端部の周囲から標本３１に照射する輪帯状のミラー２４が設けられている。

次に、輪帯光束生成部材２００の構成について説明する。この輪帯光束生成部材２００は、複数の光ファイバ２０１が束ねられて構成されており、一方の端部（入射端２０１ａ）がレボルバ１０２内に設けられた暗視野用光源２０２に対向するように配置されている。また、他方の端部（射出端２０１ｂ）が、レボルバ１０２内の対物レンズユニット２０上方で、結像光学系１０の光軸を囲むように射出部２００ｂに保持されて輪帯状に配置されている。このとき、光ファイバ２０１の射出端２０１ｂを、対物レンズ２１の射出瞳の近傍に配置することにより、この射出端２０１ｂを対物レンズ２１の射出瞳の外側に配置することができるので、暗視野の照明光と明視野および暗視野の結像光を確実に分離することができる。この射出端２０１ｂは、その端面が結像光学系１０の光軸と略平行方向であってあって、集光レンズ２３側に向くように配置されている。

なお、上述の暗視野用光源２０２、及び、この暗視野用光源２０２に電力を供給する電源（例えば、バッテリー）２０３は、レボルバ１０２の回転中心付近であって、このレボルバ１０２を回転させるためのモータ類が収められたユニット部１０２ａに格納されている。そのため、輪帯光束生成部２００も、このレボルバ１０２内に配置されている。

以上のような構成の顕微鏡装置１００において、明視野観察をするときは、結像光学系１０及び明視野照明光学系５０の光路上にハーフミラー６０を取り付ける。このような状態で明視野用光源５１から放射された照明光は、コレクタレンズ５２で集光され、さらに、リレーレンズ群５３，５４，５５で明視野用光源５１の像がリレーされてこの光源像５６が形成される。そして、開口絞り５７及び視野絞り５８を通過してフィールドレンズ群５９に入射する。さらに、このフィールレンズ群５９を透過した光はハーフミラー６０に入射し、一部の照明光がこのハーフミラー６０で反射され、対物レンズユニット２０の結像光路２０ａ内の対物レンズ２１を介して標本３１に照射される。また、標本３１で反射した光（観察光）は、対物レンズ２１により集光され、この観察光の一部がハーフミラー６０を透過し、結像レンズ４１で標本３１の一次像４３が形成され、接眼レンズ４４を介して観察に供される。上述のように、輪帯光束生成部材２００の射出部２００ｂで囲まれた内径は、結像光学系１０の有効径以上となっているため、この輪帯光束生成部材２００が、結像光束（観察光）を遮ることはない。

一方、暗視野観察をするときは、結像光学系１０及び明視野照明光学系５０の光路上からハーフミラー６０を取り外す。このような状態で暗視野光源２０２から放射された照明光は、輪帯光束生成部材２００の光ファイバ２０１の入射端２０１ａからこの光ファイバ２０１内に入射する。そして、この光ファイバ２０１の各々により導かれた光は、射出部２００ｂで保持されている射出端２０１ｂから出射し、集光レンズ２３で集光され、ミラー２４で反射されて、対物レンズ２１の先端部の周囲から標本３１に照射される。この標本３１で反射した光（観察光）は、上述の明視野観察の場合と同様に進む。このとき、結像光学系１０の光路上から上述のハーフミラー６０が取り外されているため、標本３１で反射した光のほとんどが観察光として利用することができる。

以上のような構成によれば、輪帯光束生成部材２００を用いることにより、暗視野用光源２０２を対物レンズユニット２０から離れた位置にあるユニット部１０２ａに配置することができるため、この暗視野用光源２０２から発する熱等により対物レンズ２１等が影響を受けることがない。また、対物レンズ２１の射出瞳に近いところに輪帯光束生成部材２００の射出端２０１ｂを配置することができるため、この射出瞳の外側に射出端２０１ｂを配置することにより、明視野及び結像光束と暗視野照明光束とを確実に効率よく分離することができる。そのため、結像光学系１０における対物レンズユニット２０とハーフミラー６０との間の空間Ｔは、明視野の照明光と明視野および暗視野の観察光のみが通る空間となり、最適な照明が可能となる。また、この空間Ｔには暗視野照明のための部材（例えば、結像光路を通る光束と暗視野光路を通る光束とを分離する光束分離部材）が配置されないため、周辺光量を妨げることなく光束を通すことができるので、周辺まで明るい像を得ることができる。

また、まれに標本３１の微細構造が大きな角度で回折した場合に、回折光が対物レンズユニット２０の暗視野光路２０ｂ内に紛れ込んでしまい、空間Ｔから結像光束内にはいって、結像光のコントラストを下げることがあったが、以上のような構成によれば、暗視野光路２０ｂを照明と逆に進む光は、輪帯光束生成部材２００の射出端２０１ｂから光ファイバ２０１に入って暗視野用照明光学系に射出されるため、結像光のコントラストに影響を与えることがない。

２０ 対物レンズユニット ２０ａ 結像光路 ２０ｂ 暗視野光路
２１ 対物レンズ ３１ 標本 ５０ 明視野用照明光学系
５１ 明視野用光源 １００ 顕微鏡装置 ２００ 輪帯光束生成部材
２０１ 光ファイバ ２０１ａ 入射端 ２０１ｂ 射出端
２０２ 暗視野用光源

Claims (3)

1. 標本からの観察光を結像するための結像光学系の光路上に、対物レンズを配置可能なレボルバを有し、暗視野観察時には、前記対物レンズの周囲に形成された暗視野光路を介して前記標本に照明光を照射し、明視野観察時には、前記対物レンズを介して前記標本に照明光を照射するように構成された顕微鏡装置であって、
   前記暗視野観察のための照明光を放射する暗視野用光源と、
   入射端が前記暗視野用光源に向かって配置され、射出端が前記暗視野光路に前記照明光を導くように前記結像光学系の光軸を囲むように輪帯状に配置された複数の光ファイバからなる輪帯光束生成部材と、を有し、
   前記暗視野用光源は、前記レボルバの回転中心付近に配置されていることを特徴とする顕微鏡装置。
2. 前記輪帯光束生成部材の前記射出端は、前記対物レンズの射出瞳の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
3. 前記明視野観察のための照明光を放射する明視野用光源と、
   前記明視野用光源からの前記照明光を前記標本に照射する明視野用照明光学系と、を有し、
   前記明視野用照明光学系は、当該明視野用照明光学系の光軸と前記結像光学系の光軸とが交差する点に挿脱自在に配置され、前記明視野用光源からの前記照明光を前記結像光学系の光軸に沿って前記対物レンズに導くハーフミラーを有することを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡装置。

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