JP2017530417A - 顕微鏡 - Google Patents

Abstract

本発明は、対象面（１２）に存在する対象物（１４）の像を検出する顕微鏡（１０）に関する。当該顕微鏡は、顕微鏡台（１８）と、顕微鏡対物系（２０）と、顕微鏡台（１８）に組み込まれる光源（２２）と、顕微鏡対物系（２０）に組み込まれる、共軸直立光照明を入力させるためのビームスプリッタ（２４）とを含む。

Description

本発明は、対象面に存在する対象物の像を検出する顕微鏡に関する。

従来技術から、対物系及び顕微鏡台に組み込まれる共軸照明部を備えたシステムが公知である。この場合、コントラスト適応化回路は顕微鏡台内に配置されている。公知のシステムはズーム顕微鏡部を含み、このズーム顕微鏡部では、対物系とズーム体との間に共軸照明供給部が配置されている。この場合、対物系は交換可能である。

また、従来技術から、対物系もしくは対物レボルバと観察チューブ系との間に配置された、複合型顕微鏡のための直立光軸が公知である。

さらに、従来技術から、対物系とズーム系との間に配置された、顕微鏡のためのモジュラー式の共軸照明部が公知である。当該公知の共軸モジュールは、特に、立体視顕微鏡の明視野共軸照明部として使用される。

ただし、これら公知の顕微鏡照明システムは、対物系の上方、ズームと対物系との間に、別個の照明モジュールが配置されるという欠点を有する。なお、偏光顕微鏡測定を行い、像内の障害的な背景輝度を抑制するために、λ／４プレートが別個のユニットとして対物系の下方に取り付けられている。別個の照明モジュール又はλ／４プレートが別個のユニットとして配置されることにより、顕微鏡の観察光路に多くのスペースが必要となる。よって、公知のシステムは構造高さに関して最適化されていない。また、公知のシステムの構造は、別個のユニットとしての別個の照明モジュール又はλ／４プレートを備えるため、比較的複雑である。さらに、別個の照明モジュールの各素子は種々の対物系にとって専用のものでない。このため、使用可能な全ての対物系に対して照明モジュールを構成しなくてはならないので、システム全体の像品質が低下する。また、公知のシステムのさらなる欠点として、対象物の操作に利用可能な自由な作業距離（すなわち対物系と対象面との間の自由空間）が最適化されないことも挙げられる。

公知の従来技術から出発して、本発明の課題は、小さな構造高さ、最大限に自由な作業距離、単純な構造及び高い像品質を特徴とする、対象面に存在する対象物の像を検出する顕微鏡を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の特徴を有する顕微鏡によって解決される。有利な実施形態は、各従属請求項に記載されている。

請求項１に記載の特徴を有する顕微鏡により、小さな構造高さ、最大限に自由な作業距離、単純な構造及び高い像品質が達成される。これは特に、当該顕微鏡対物系に組み込まれるビームスプリッタが共軸直立光照明の入力のために設けられているからである。

この場合、顕微鏡対物系に組み込まれるビームスプリッタは、光源で形成された光を対象面に存在する対象物へ偏向できるよう、対象面と像面との間の観察光路に位置し、かつ、光源と対象面との間の照明光路に位置する。好ましくは、観察光路と照明光路とは少なくとも部分的に共軸である。したがって、当該顕微鏡に対する共軸照明を実現可能である。さらに、顕微鏡対物系に組み込まれるビームスプリッタが観察光路又は照明光路に位置することにより、顕微鏡の小さな構造高さ、最適化された自由な作業距離、単純な構造及び高い像品質が得られる。

この場合、像面は、視覚的な、すなわち従来のチューブ系の設けられた顕微鏡の中間像面、又は、例えば画像センサ、ディジタル顕微鏡などの画像検出ユニットの撮像面であってよい。共軸直立光照明とは、側方へ入力される光によって対象物を上方から照明することに相当する。この場合、照明用光源は対象面より上側に配置される。さらにこの場合、観察光路と照明光路とは少なくとも部分的に共軸である。

ビームスプリッタが、光源で形成された光を観察光路に入力させるように構成されると有利である。好ましくは、ビームスプリッタは、光源で形成された光を側方から観察光路へ入力させ、当該側方から観察光路へ入力された光を対象面に存在する対象物へ偏向できるよう、光源に対して相対的に配置される。このように、顕微鏡の共軸照明のための、光源で形成された光の側方入力を実現可能である。

好ましくは、光源と対象面との間の照明光路における、顕微鏡台の、顕微鏡対物系に面する部分に、対象物を照明するためのケーラー条件が満足されるよう、視野絞り及び開口絞りが配置される。これにより、対象面に存在する対象物のケーラー照明を達成できる。

これに代えて、光源を、視野平面と、さらに顕微鏡対物系を介して対象面とに結像し、これにより対象物のクリティカル照明を達成できるようにしてもよい。これにより、ケーラー照明に代えて、対象面に存在する対称面のクリティカル照明も達成可能である。

特に好ましい実施形態によれば、照明方向でビームスプリッタに後置された複数の対物レンズの間にλ／４プレートが配置され、照明方向でλ／４プレートに後置される対物レンズのレンズ面は、このレンズ面で反射光が実質的に観察光路から離れる方向へ偏向されるように構成される。これにより、顕微鏡対物系の、対象面に面する側の端部に、高い屈折率を有する対物レンズを配置することができる。

特に、λ／４プレートは、対物系のうち、照明光路及び観察光路によって共通に利用される部分に配置される。

さらに有利には、顕微鏡対物系に組み込まれる屈折素子が設けられ、ここで、顕微鏡対物系の、対象面に面する部分は、対象面と像面との間の観察光路に位置し、かつ、光源と対象面との間の照明光路に位置し、顕微鏡対物系に組み込まれる屈折素子は、照明開口が顕微鏡対物系の対物開口に対応するよう、照明方向でビームスプリッタの前方に、かつ、光源と対象面との間の照明光路における、顕微鏡対物系の、光源に面する部分内に位置する。これにより、共軸照明に対する複雑な配置構成を要することなく、照明開口を個別に適合化できる。また、個別に顕微鏡対物系に適合化可能な屈折素子により、対物野における照明の均一性を最適化できる。

好ましくは、顕微鏡対物系にコントラスト調整素子が配置される。これにより、例えば、対象面に存在する対象物の斜光照明を達成できる。

さらに有利には、当該顕微鏡は、顕微鏡対物系に組み込まれる、種々のコントラスト調整素子を挿入するためのインタフェースを有する。これにより、コントラスト調整素子を各顕微鏡対物系にフレキシブルに適合化でき、又は、種々に形成されたコントラスト調整素子を照明光路に導入できる。

好ましくは、顕微鏡対物系は、顕微鏡台での取り付け又は取り外しが可能なリムーバブル顕微鏡対物系である。

別の実施形態によれば、顕微鏡対物系が提供される。当該顕微鏡対物系は、顕微鏡対物系ケーシングと、対物系ケーシング内に配置された複数の対物レンズと、対物系ケーシングに組み込まれ、共軸直立光照明を入力させるために設けられている少なくとも１つのビームスプリッタとを含む。

別の実施形態によれば、顕微鏡システムが提供される。当該顕微鏡システムは、例示した顕微鏡と、例示したビームスプリッタを含む顕微鏡対物系と、ビームスプリッタを含まない、少なくとも１つの別のリムーバブル顕微鏡対物系とを含む。ここで、ビームスプリッタを含まない対物系が取り付けられる場合の作業距離及び／又は焦点距離は、ビームスプリッタを含む対物系が取り付けられる場合の作業距離及び／又は焦点距離よりも大きい。

本発明は特に、公知の顕微鏡照明システムの次のような欠点を克服するものである。すなわち、低倍対物系に対しては、多くのケースで共軸照明は必須でない。しかし、公知のシステムでは、共軸照明のためのビームスプリッタはズーム系に固定に接続されているため、低倍対物系に対するシステム全体の最適化は阻害される。特に低倍対物系の場合、通常、共軸照明のためのビームスプリッタによって覆われたレンズが構造空間に収容されると有利であることが知られている。低屈折対物系の場合、つまり対物系が大きな焦点距離を有する場合には、レンズ数が少ないために収差補正の手間が低減されることにより、こうした対物系の作業距離を増大できる。これに加えて、固定に組み込まれる、例えば５０／５０の分割比を有するビームスプリッタは、公知のシステムでの低倍対物系に対して、持続的に検出器での輝度を低下させる作用を有する。この場合、光源の輝度増大が必須となり、光源の位置での高い温度及び試料の位置での高い照明強度が生じる。

これに対して、本発明によれば、ビームスプリッタが対物系内に組み込まれることにより、作業距離に関する最適化が可能である。このため、最大可能作業距離を実現することができる。固有の光源を備えた照明オプションを利用できることにより、本発明によれば、場合により同時に利用される第２の照明、例えば環状光に依存せずに、光源の輝度を調整できる。このことは、１つの光源が２つの照明形式すなわち環状光照明及び共軸照明の双方に利用されるために、公知のシステムでは不可能である。また、本発明では、顕微鏡の最適でない照明が防止される。なぜなら、低倍対物系のための共軸照明に代えて、他の照明を設けることができるからである。

公知のシステムの直立光軸では、ビームスプリッタプリズムを旋回除去できる。これにより高い照明強度が得られる。ただし、上述した作業距離に関する欠点が再び生じる。また、公知のシステムは、特にコントラスト調整又は斜光照明が可能である。しかし、こうした公知のシステムは、照明軸に固定に接続されたコントラスト調整ユニットがその特性として顕微鏡での使用のために設けられた全ての対物系をカバーしなければならないので、比較的複雑である。

これに対して、本発明によれば、コントラスト調整素子を構造的に固定に対物系に組み込むことができる。従来技術に比べて、例示した使用法は、コントラスト調整素子を対物系の固有条件に適合化できるという利点を有し、これによりコントラスト調整の出力が向上する。これに対して、モジュラー式の共軸照明部を含む公知のシステムでは、典型的には、コントラストの増大は不可能である。

本発明の別の特徴及び利点は以下の説明から得られる。なお以下の説明では、添付図に関連した複数の実施形態に即して本発明を詳細に説明する。

対象面に存在する対象物の像を画像センサによって検出する顕微鏡の例を示す概略図である。 対象物のクリティカル照明を説明するための、結像光路を有する図１の例の顕微鏡を示す概略図である。

図１には、対象面１２に存在する対象物１４の像を画像センサ１６によって検出する例示としての顕微鏡１０の概略図が示されている。センサ素子１６は、中間像面とも顕微鏡内の視覚的印象のためのインタフェースとも見なすことができる。図１に示されているように、顕微鏡１０は顕微鏡台１８と顕微鏡対物系２０とを含む。ここで、顕微鏡台１８と顕微鏡対物系２０とは、顕微鏡１０の相互に別個の２つの部品である。また、図１に示されている顕微鏡１０は、顕微鏡台１８に組み込まれている光源２２を含む。図１に示されているように、画像センサ１６は、顕微鏡台１８に取り付けられた検出器１１の要素である。これに代えて、視覚化システム内にチューブを設けてもよい。画像センサ１６は、対象面１２に存在する対象物１４の２次元像を検出するために用いられる。

さらに、図１には、対象面１２と画像センサ１６との間の、光軸１３を有する観察光路と、光源２２と対象面１２との間の、光軸１３に対して少なくとも部分的に共軸の光軸１５を有する照明光路と、が示されている。観察光路と照明光路とは、少なくとも部分的に共軸である。この場合、観察光路及び照明光路の共軸部分は、対象面１２に対して垂直に位置している。照明方向は、光源２２で形成された光が照明光路１５に沿って対象面１２の方向へ伝搬する方向として定義されている。

図１に示されているように、顕微鏡対物系２０は、光源２２に面する部分と、対象面１２に面する部分と、を含む。また、顕微鏡対物系２０は、組み込み型のビームスプリッタ２４を含む。さらに、顕微鏡対物系２０は組み込み型の屈折素子２８を含み、この屈折素子２８は、照明方向でビームスプリッタ２４の前方に、かつ、顕微鏡対物系２０の、光源２２に面する部分内に位置している。屈折素子２８とビームスプリッタ２４との間にコントラスト調整素子３６が配置されている。さらに、顕微鏡対物系２０は組み込み型のλ／４プレート２６を含み、このλ／４プレート２６は照明方向でビームスプリッタ２４の後方に、かつ、顕微鏡対物系２０の、対象面１２に面する部分内に位置している。λ／４プレート２６は、照明方向でビームスプリッタ２４に後置された複数の対物レンズ４０ａ〜４０ｄの間に配置されている。この場合、対物レンズ４０ａ，４０ｂは照明方向でλ／４プレート２６に前置されており、一方、対物レンズ４０ｃ，４０ｄは照明方向でλ／４プレート２６に後置されている。作業距離１７は、顕微鏡対物系２０の対象面１２に面する端面９から対象面１２までの距離に相当する。

顕微鏡台１８は、顕微鏡対物系２０に面する部分も含む。当該顕微鏡台１８の、顕微鏡対物系２０に面する部分は、照明方向で光源２２に後置された光学素子３８ａ，３８ｂと、照明方向で光学素子３８ａ，３８ｂに後置された視野絞り３０と、を含む。また、当該顕微鏡台１８の、顕微鏡対物系２０に面する部分は、照明方向で視野絞り３０に後置された偏光器３２を含む。さらに、対象面１２と画像センサ１６との間の観察光路１３では、ビームスプリッタ２４の光路下流に分析器３４が配置されている。この場合、分析器３４は、顕微鏡台１８に取り付けられた検出器１１の要素である。

図１に示されている偏光器３２の位置は、例示として顕微鏡台１８内に示されているのみである。同様に偏光器を対物系内に組み込むこともできる。さらに、分析器を検出器ユニットに組み込むことに代えて、鏡台に組み込むこともできる。

顕微鏡１０は、顕微鏡対物系２０に加え、複数の対物レンズ４４ａ〜４４ｃを含みかつビームスプリッタを含まない別の顕微鏡対物系４２を含む。特に、図１に示されている顕微鏡システムは、ビームスプリッタ２４を含む顕微鏡対物系２０と、ビームスプリッタを含まない別の顕微鏡対物系４２と、を含む。ここで、顕微鏡対物系２０，４２はそれぞれリムーバブル顕微鏡対物系である。また、ビームスプリッタを含まない対物系４２が取り付けられる場合の作業距離１９及び／又は焦点距離は、ビームスプリッタ２４を含む対物系２０が取り付けられる場合の作業距離１９及び／又は焦点距離よりも大きい。

別の顕微鏡対物系４２が対象面１２と画像センサ１６との間の観察光路１３に配置される場合、顕微鏡１０では、直立光照明に代えてもしくはこれに加えて、通光照明もしくは斜光照明もしくは環状光照明を行うことができる。こうした代替的な照明もしくは付加的な照明は図１には示されていない。直立光照明は、顕微鏡対物系２０を、対象面１２と画像センサ１６との間の観察光路１３へ図１の方式で導入することによって実現される。

図１に示されている配置構成では、光源２２は発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、光学素子３８ａ，３８ｂは照明光路専用のレンズであり、屈折素子２８は平凸レンズであり、対物レンズ４０ａ〜４０ｄ及び４４ａ〜４４ｃは顕微鏡対物系２０又は４２の各対物レンズ系を形成するレンズである。

顕微鏡対物系２０に組み込まれるビームスプリッタ２４は、光源２２で形成された光を側方から観察光路１３へ入力させるために用いられる。また、観察光路１３へ側方から入力された光は、ビームスプリッタ２４を用いて、対象面１２に存在する対象物１４の方へ偏向される。ビームスプリッタ２４が共軸光を観察光路１３へ入力させるために顕微鏡対物系２０に組み込まれている場合、作業距離に関するシステム全体の最適化が可能となる。共軸光と称される光は、観察光路に入力され、対象面１２に存在する対象物１４の方へ偏向される光である。図１に示されている別の顕微鏡対物系４２のように共軸ビームスプリッタを必要としない対物系は、より大きな作業距離及び／又はより大きな焦点距離すなわちより大きな変倍率で、実現可能である。これにより制限された構造空間を当該対物系のために有利に利用できる。特に、顕微鏡対物系４２のようにビームスプリッタを必要としない対物系は、重量を最適化した状態で、小さな体積で実現できる。このことは、こうした顕微鏡システムが旋回架台上で用いられる場合、試料、例えば複数の背の高い素子を含む回路板が著しく大きな体積を占有でき、旋回時にも試料が対象物に衝突することがないので、ユーザにとって殊に一貫して有利である。

照明方向で光源２２に後置される視野絞り３０は、対象面１２に存在する対象物１４のケーラー照明を形成するために用いられる。この場合、視野絞り３０は、対象物１４の照明に対していわゆるケーラー条件が満足されるように配置される。種々の顕微鏡対物系に対物野を照明する光を供給するには、共軸光路すなわち少なくとも部分的に共軸の観察光路又は照明光路がケーラー照明方式から導出可能な瞳結像及び窓結像（Pupillen- und Lukenabbildung）の条件を満足しなければならない。瞳と視野との厳密な対応関係が与えられている場合、視野縁までの視野照明のための面Ｆの照明点面積が制御される。開口絞り面における照明点の最大面積によって、対象物での最大照明角度が定められる。当該照明角度は、対象物で反射されたビームが観察路を通って検出器（目又はカメラ）まで供給されるように選定されるものとする。

同様に、共軸光路においていわゆるクリティカル照明を使用してもよい。この場合、光源２２は視野面Ｆに結像され、さらに顕微鏡対物系２０又は４２によってプレパラート面とも称される対象面１２の近傍へ結像される。光源２２から出た光のパターンが破壊されてしまう場合、これは、顕微鏡対物系ごとに固有に、個別に光学面をマット化することによって、顕微鏡対物系２０の、光源２２に面する部分、すなわち、照明部とも称される部分において生じうる。

図２には、対象物のクリティカル照明を行うための結像光路２１ａ，２１ｂを有する、図１に例示された顕微鏡１０の概略図が示されている。図２では、対象面１２に存在する対象物が示されている。図２に示されている結像光路２１ａ，２１ｂは、光源２２から出る光の中心ビーム又は縁部ビームに関連する。

光源２２を視野面Ｆ及び対象面１２へ結像するために、照明方向で光源２２に後置された光学素子３８ａ，３８ｂが使用される。対象面１２に存在する対象物１４で反射された後、検出器１１の方向へ反射される反射ビームの相応の光路２３ａ，２３ｂが生じる。特に、図２では、結像光路２１ａ，２１ｂは概略的にしか示されていない。さらに、反射光路は、検出器１１の画像センサ１６まで完全には示されていない。

顕微鏡対物系２０に組み込まれたλ／４プレート２６は、このλ／４プレート２６を通過する光の偏光方向を制御するために用いられる。また、偏光器３２及び分析器３４は交差偏光器として構成されている。すなわち、分析器３４の透過方向は、偏光器３２によって形成される偏光方向に対して９０°回転されている。偏光器３２、λ／４プレート２６及び分析器３４は、改善された明視野偏光の顕微鏡測定を生じさせる。当該改善された明視野偏光の顕微鏡測定は、特に、λ／４プレート２６を取り付けて適切に配向することにより達成される。また、λ／４プレート２６の除去もしくは回転によって、暗視野偏光の顕微鏡測定も実現可能である。この場合、λ／４プレート２６は、明視野偏光の顕微鏡測定での位置に比べて４５°回転されている。

改善された明視野偏光の顕微鏡測定を実現するため、偏光器３２、λ／４プレート２６及び分析器３４は、対象面１２に存在する対象物１４で反射され、かつ、λ／４プレート２６を画像センサ１６に向かって横断して分析器３４へ入射する光の偏光方向が、分析器３４の透過方向に対応するように構成される。この場合、偏光器３２が調整する、光源２２で形成されてλ／４プレート２６を対象面１２に向かって横断する光の偏光方向は、対象面１２に存在する対象物１４での反射後、λ／４プレート２６を画像センサ１６に向かって反復横断する際に、λ／４プレート２６によって９０°ずつ回転される。これに対して、光源２２で形成され、照明方向でλ／４プレート２６に前置された対物レンズ４０ａ，４０ｂのレンズ面で反射されて反射後に分析器３４へ入射する光につき偏光器３２が調整した偏光方向は、回転されない。また、照明方向でλ／４プレート２６に後置される対物レンズ４０ｃ，４０ｄは、この箇所で反射光を観察光路から偏向排除できる強さで湾曲している。したがって、対象面１２に存在する対象物１４で反射された光のみがλ／４プレート２６を２回すなわち照明方向とこれとは反対の方向とで通過し、分析器３４を透過して、これにより当該光が画像センサ１６によって検出される。ただし、対物レンズ４０ａ〜４０ｄのレンズ面で反射された光は、検出器１１の画像センサ１６には到達しない。

特に、図１に示されている、λ／４プレート２６が複数の対物レンズ４０ａ〜４０ｄ間に設けられる配置構成では、照明方向でλ／４プレート２６に後置される対物レンズ４０ｃ，４０ｄが高い屈折率を有する対物レンズである。このことは、光学系の設計に対し、対物レンズの屈折作用部を顕微鏡対物系２０の下方端部に配置でき、このため作業距離１７が増大するという利点を提供する。こうした実施形態は特に、対物レンズが高い屈折率を有する場合、ひいては下方のレンズが大きな曲率半径を有する場合に、有利である。

図１に示されている配置構成に代えて、λ／４プレート２６を、好ましくは顕微鏡対物系２０の対象面１２に面する端部に配置することもできる。すなわち、この場合、λ／４プレート２６は照明方向で全ての対物レンズ４０ａ〜４０ｄに後置される。これにより、レンズ面での反射がこれら全ての対物レンズ４０ａ〜４０ｄから検出器１１の画像センサ１６に達してしまうことが防止される。

例示されている共軸照明では、観察光路に配置された対物レンズのレンズ面で反射された照明光が、取得される像内に障害的な背景輝度を生じさせることが回避される。これは、交差偏光器すなわち偏光器３２及び分析器３４の導入によって防止される。この場合、照明光路に配置された偏光器３２は、観察光路に配置された分析器３４に交差するように配向される。したがって、光の偏光状態が回転されないかぎり、画像センサ１６の照明光を得ることはできない。

本発明の好ましい一実施形態によれば、特に２つの顕微鏡測定プロセスが可能となる。これは、暗視野偏光の顕微鏡測定及び明視野偏光の顕微鏡測定である。

暗視野偏光の顕微鏡測定の好ましい実施形態では、２つの偏光器３２，３４が、偏光に障害がない場合に全ての光が阻止されるように構成される。偏光障害は、この適用形態では、通常であれば反射性を有するプレパラート上の障害位置によってのみ起こるので、観察者は、主として暗く、明るい障害位置を有する像を取得することになる。

明視野偏光の顕微鏡測定の好ましい実施形態では、光がλ／４プレート２６を２回すなわち往復通過することにより、戻り光の偏光方向が９０°回転されるよう、偏光器３２及びλ／４プレート２６及び分析器３４が構成される。この場合、観察者は、対象物１４で反射されて戻る照明光が分析器３４の透過方向に回転されるため、主として明るい像を取得することになる。

λ／４プレート２６を顕微鏡対物系２０の組み込み型の素子として構成することにより、次のような利点が得られる。対物系から対象物までの自由作業距離を増大することができる。また、回避不能な球面収差及び色収差を生じさせるλ／４プレートを対物系の下方に導入する必要がないので、光学結像品質を高めることができる。さらに、高い倍率もしくは高い分解能を有する対物系にも組み込み型のλ／４プレートを設けることができる。λ／４プレートを最下方の素子として配置するのでなく、対物系の複数のレンズ素子間に配置する実施形態では、基本的には下方に続くレンズ面の反射も観察されることになるが、当該実施形態は、レンズの屈折作用部を対物系の下方端部に配置できるという利点を有する。

好ましくは、λ／４プレート２６は回転可能に支持される。これにより、偏光を受けた反射光と偏光を受けていない再放出光との像内の比を調整できる。これにより、上述した明視野のシナリオと暗視野のシナリオとの切り替えを行うことができる。

λ／４プレートは典型的には回転可能である。したがって、当該λ／４プレートの偏光への作用を任意に調整できる。特に、照明光路の偏光器もしくは偏光フィルタ及び観察光路の分析器は、工場で予め調整され、相互に９０°に固定される。付加的に、λ／４プレートは、回転可能な調整に応じて、対象物で反射された戻り光を分析器の透過方向に回転させることのできる上述した位置に導入可能である。λ／４プレートが作用位置に対して４５°回転されると、当該λ／４プレートは何ら作用せず、つまり光は（あたかもλ／４プレートが導入されなかったかのように）分析器によって阻止される。

顕微鏡対物系２０に組み込まれる屈折素子２８は、照明開口を顕微鏡対物系２０の対物開口に適合させるために用いられる。この場合、屈折素子２８は、共軸照明のための照明開口が観察光路に配置された各顕微鏡対物系２０の対物開口に対応するように選定される。したがって、それぞれ異なる対物開口を有する種々の対物系を共軸照明するための複雑な照明装置は必要ない。照明開口がそれぞれ顕微鏡対物系２０の対物開口に対応することにより、各顕微鏡対物系２０の分解能の低下が防止される。この場合、照明分岐の光学系の一部、すなわち、顕微鏡対物系２０の光源２２に面する部分内に配置された屈折素子２８を、各顕微鏡対物系２０の組み込み型の素子とすると有利である。これにより、当該部分を対物系と交換して、照明ビームを各対物系に個別に適合させることができる。

さらに、各対物系に対して個別に定められる屈折率により、組み込み型の屈折素子２８を用いて、共軸光路を一貫して専用に、例えば対象面１２での均一性が改善されるように適合化できる。

コントラスト調整素子３６を屈折素子２８とビームスプリッタ２４との間の照明光路に導入することにより、斜光照明を実現することができる。この場合、コントラスト調整素子３６のジオメトリは、例えば三日月状ジオメトリ、円形ジオメトリもしくは直線の辺を有するジオメトリを含むことができる。特にこうしたジオメトリは、各対象物の条件に適合化可能である。

例示した顕微鏡１０は、対物系に組み込まれる、照明を分離するビームスプリッタ、対物系に組み込まれる、照明光路の少なくとも１つの屈折作用部、対物系に固定に組み込まれるコントラスト調整素子、対物系に組み込まれる、種々のコントラスト調整素子を挿入するためのインタフェース４８、又は、対物系に組み込まれる、回転可能に支持されるλ／４プレートを含む。

好ましい実施形態によれば、顕微鏡内に照明インタフェースが実現される。当該照明インタフェースは特に、顕微鏡台と対象面に存在する対象物との間に形成される。この場合、照明インタフェースは、対物系に組み込まれるビームスプリッタ、対物系に組み込まれるλ／４プレート、又は、対物系に組み込まれる屈折素子に対応する。照明源と対物系とが構造的に分離されることにより、定められた照明インタフェースを用いて、種々の対物系を簡単かつフレキシブルに適応化できる。この場合、光源は鏡台に組み込まれるので、放熱に関する利点が得られる。なぜなら、熱感応性の観察光学系又は対物系を空間的にひいては熱的に光源から明確に分離して配置できるからである。コントラスト調整素子は対物系に組み込まれ、これにより、コントラスト調整素子を対物系の条件ごとに適合するように構成できる。

１０ 顕微鏡
１１ 検出器
１２ 対象面
１３，１５ 光路の光軸
２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂ 光路
１４ 対象物
１６ 画像センサ又は像面
１７，１９ 作業距離
１８ 顕微鏡台
２０，４２ 顕微鏡対物系
２１ 顕微鏡対物系ケーシング
２２ 光源
２４ ビームスプリッタ
２６ λ／４プレート
２８ 屈折素子
３０ 視野絞り
３２ 偏光器
３４ 分析器
３６ コントラスト調整素子
３８ａ，３８ｂ 光学素子
４０ａ〜４０ｄ，４４ａ〜４４ｃ 対物レンズ
４６ 視野縁部
４８ コントラスト調整素子インタフェース
Ｆ 視野面

Claims (18)

1. 対象面（１２）に存在する対象物（１４）の像を検出する顕微鏡（１０）であって、
   顕微鏡台（１８）と、
   顕微鏡対物系（２０）と、
   前記顕微鏡台（１８）に組み込まれた光源（２２）と、
   前記顕微鏡対物系（２０）に組み込まれた、共軸直立光照明を入力させるためのビームスプリッタ（２４）と、
   を含む、顕微鏡（１０）。
2. 前記顕微鏡対物系（２０）に組み込まれた前記ビームスプリッタ（２４）は、前記光源（２２）で形成された光を前記対象面（１２）に存在する前記対象物（１４）へ偏向できるよう、前記顕微鏡（１０）の前記対象面（１２）と像面（１６）との間の観察光路に位置し、かつ、前記光源（２２）と前記対象面（１２）との間の照明光路に位置している、
   請求項１に記載の顕微鏡（１０）。
3. 観察光路と照明光路とは、少なくとも部分的に共軸である、
   請求項１又は２に記載の顕微鏡（１０）。
4. 前記ビームスプリッタ（２４）は、前記光源（２２）で形成された光を観察光路へ入力できるように構成されている、
   請求項１から３までのいずれか１項に記載の顕微鏡（１０）。
5. 前記ビームスプリッタ（２４）は、前記光源（２２）で形成された光を側方から観察光路へ入力でき、前記側方から観察光路へ入力される光を、前記対象面（１２）に存在する前記対象物（１４）へ偏向できるよう、前記光源（２２）に対して相対的に配置されている、
   請求項１から４までのいずれか１項に記載の顕微鏡（１０）。
6. 前記光源（２２）と前記対象面（１２）との間の照明光路における、前記顕微鏡台（１８）の、前記顕微鏡対物系（２０）に面した部分に、前記対象物（１４）を照明するためのケーラー条件が満足されるよう、視野絞り（３０）及び開口絞りが配置されている、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の顕微鏡（１０）。
7. 前記光源（２２）は、視野面と、前記顕微鏡対物系（２０）を通して前記対象面（１２）と、に結像可能であり、これにより前記対象面（１２）のクリティカル照明を達成可能である、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の顕微鏡（１０）。
8. 照明方向で前記ビームスプリッタ（２４）に後置された複数の対物レンズ（４０ａ−４０ｄ）の間にλ／４プレート（２６）が配置されており、
   照明方向で前記λ／４プレート（２６）に後置された対物レンズ（４０ｃ，４０ｄ）のレンズ面は、前記レンズ面で反射光が実質的に観察光路から離れる方向へ偏向されるように構成されている、
   請求項１から７までのいずれか１項に記載の顕微鏡（１０）。
9. 前記顕微鏡対物系（２０）に組み込まれる屈折素子（２８）が設けられており、
   前記顕微鏡対物系（２０）の、前記対象面（１２）に面した部分が、前記対象面（１２）と像面（１６）との間の観察光路に位置し、かつ、前記光源（２２）と前記対象面（１２）との間の照明光路に位置し、
   前記顕微鏡対物系（２０）に組み込まれる屈折素子（２８）は、照明開口が顕微鏡対物系（２０）の対物開口に対応するよう、照明方向で前記ビームスプリッタ（２４）の前方に、かつ、前記光源（２２）と前記対象面（１２）との間の照明光路における、前記顕微鏡対物系（２０）の、前記光源（２２）に面する部分内に位置している、
   請求項１から８までのいずれか１項に記載の顕微鏡（１０）。
10. 前記顕微鏡対物系（２０）内にコントラスト調整素子（３６）が配置されている、
    請求項９に記載の顕微鏡（１０）。
11. 前記顕微鏡対物系（２０）に組み込まれる、種々のコントラスト調整素子を挿入するためのインタフェース（４８）が設けられている、
    請求項９又は１０に記載の顕微鏡（１０）。
12. 前記顕微鏡対物系は、前記顕微鏡台（１８）に取り付け可能又は前記顕微鏡台（１８）から取り外し可能なリムーバブル顕微鏡対物系（２０）である、
    請求項１から１１までのいずれか１項に記載の顕微鏡（１０）。
13. 顕微鏡対物系（２０）であって、
    顕微鏡対物系ケーシング（２１）と、
    前記顕微鏡対物系ケーシング内に配置された複数の対物レンズ（４０ａ−４０ｄ）と、
    前記顕微鏡対物系ケーシングに組み込まれ、共軸直立光照明を入力させるために設けられた少なくとも１つのビームスプリッタ（２４）と、
    を含む、顕微鏡対物系（２０）。
14. 前記対物系は、さらにλ／４プレート（２６）を含み、
    前記λ／４プレート（２６）は、照明方向で前記ビームスプリッタ（２４）に後置された前記複数の対物レンズ（４０ａ−４０ｄ）の間に配置されるように、前記顕微鏡対物系ケーシング内に組み込まれている、
    請求項１３に記載の顕微鏡対物系（２０）。
15. 照明方向で前記λ／４プレート（２６）に後置された対物レンズ（４０ｃ，４０ｄ）のレンズ面は、前記レンズ面で反射光が実質的に観察光路から離れる方向へ偏向されるように構成されている、
    請求項１４に記載の顕微鏡対物系（２０）。
16. 前記対物系は、さらに、前記顕微鏡対物系ケーシング（２１）に組み込まれる屈折素子（２８）を含み、
    前記顕微鏡対物系（２０）の、前記対象面（１２）に面する部分は、前記対象面（１２）と像面（１６）との間の観察光路に位置し、かつ、前記光源（２２）と前記対象面（１２）との間の照明光路に位置しており、
    前記組み込まれる屈折素子（２８）は、照明開口が前記顕微鏡対物系（２０）の対物開口に対応するよう、照明方向で前記ビームスプリッタ（２４）の前方に、かつ、前記光源（２２）と前記対象面（１２）との間の照明光路における、顕微鏡対物系（２０）の、前記光源（２２）に面する部分内に位置している、
    請求項１３から１５までのいずれか１項に記載の顕微鏡対物系（２０）。
17. 前記顕微鏡対物系は、顕微鏡台（１８）に取り付け可能又は顕微鏡台（１８）から取り外し可能なリムーバブル顕微鏡対物系（２０）である、
    請求項１３から１６までのいずれか１項に記載の顕微鏡対物系（２０）。
18. 顕微鏡システムであって、
    請求項１から１２までのいずれか１項に記載の顕微鏡と、
    請求項１３から１７までのいずれか１項に記載の、ビームスプリッタを含む顕微鏡対物系と、
    ビームスプリッタを含まない、別の少なくとも１つのリムーバブル顕微鏡対物系（４２）と、
    を含み、
    ビームスプリッタを含まない前記顕微鏡対物系（４２）が取り付けられる場合の作業距離及び／又は焦点距離は、前記ビームスプリッタを含む対物系（２０）が取り付けられる場合の作業距離及び／又は焦点距離よりも大きい、
    顕微鏡システム。

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