JP3872871B2 - 対物レンズ及び顕微鏡 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、落射照明を行なう光学顕微鏡用の対物レンズ及び顕微鏡に関し、例えば暗視野観察用の照明や落射蛍光観察用としてエバネッセント波を発生させるための照明を行なうために、観察光路の外側の空間を利用して照明を行なう対物レンズ及び顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の光学顕微鏡の照明系の構成を示す断面図である。観察対象であるサンプル１の拡大像を得るために、観察光軸２上には、対物レンズ３、結像レンズ４、及び接眼レンズ（不図示）が配置されている。このうち対物レンズ３内には、レンズ系６が設けられている。
【０００３】
一方、ランプ７が観察光軸２から所定距離離れた位置に配置されている。ランプ７は、観察光軸２に直交する光軸８を有する落射照明光を発する。光軸８上には、半球状をなすコレクタレンズ９及び環状のミラー１０が配置されている。ミラー１０は光軸２と光軸８に対して４５°をなすよう傾けて配置され、かつその外周部に輪帯状の反射面が形成されている。
【０００４】
ランプ７から出力された落射照明光は、コレクタレンズ９により集光されて円状の光線束になり、ミラー１０に達する。落射照明光の一部はミラー１０の空部を通過するとともに、一部は前記反射面にて下方へ反射し、観察光軸２と同軸である輪帯状の光線束をなす落射照明光１１になる。この落射照明光１１は、観察光路の外周側を通り、対物レンズ３内に導かれる。
【０００５】
やがて落射照明光１１は、対物レンズ３においてレンズ系６の外周側の光路を通り、ミラー１２で反射し、サンプル１に集光される。サンプル１からの観察光５は、対物レンズ３内のレンズ系６を介して結像レンズ４を通り前記接眼レンズ等に導かれ、拡大像として得られる。
【０００６】
図８は、当該光学顕微鏡に用いられる乾燥系の対物レンズ３の観察光軸２を含む面での縦断面図である。レンズ系６は、複数のレンズ６ａ〜６ｇを観察光軸２方向へ配列したものであり、レンズ６ａ〜６ｇはそれぞれレンズ保持枠２０ａ〜２０ｇに固着されている。これらレンズ保持枠２０ａ〜２０ｇは、それぞれレンズ６ａ〜６ｇを固着した状態で、外枠２１の内径側に順次嵌入されて落し込まれ、さらに押え環２２が外枠２１内側面に螺合されることで固定されている。
【０００７】
図９は、対物レンズ３に設けられた鍔２５の構成を示す上面図であり、図８のＡ−Ａ断面図の一部である。鍔２５は、外枠２１の外側面に取り付けられている。鍔２５には、二つの弧状の孔２３、２４が形成されており、外周部と内周部が二カ所（あるいは一カ所以上）で繋がっている。鍔２５には、外周にねじ部２６が形成され、このねじ部２６にカバー２７が螺合固定される。鍔２５の孔２３、２４により、外枠２１とカバー２７の間に落射照明光１１を通すための輪帯状の空間、すなわち照明用光路が確保される。また、カバー２７の先端部には、ミラー１２が設けられ、このミラー１２の反射面１２ａで落射照明光１１をサンプル１側に導光する。
【０００８】
図８において、２９はサンプル面、３０はカバーガラスである。対物レンズ３全体は、カバー２７に形成されたねじ部２７ａを介して顕微鏡本体に着脱でき、顕微鏡本体に螺合固定される。なお、上述した構成では、ランプ７を光源とし、コレクタレンズ９及びミラー１０を介して対物レンズ３内に落射照明光１１を導光している。
【０００９】
以上のように、サンプル１に照射された落射照明光１１は、観察光の開口数ＮＡよりも大きなＮＡでサンプル１に照射される。正反射した０次光は、対物レンズ３内の観察光路に入らず、高次の回折光や散乱光のみが観察光路のレンズ６ａ〜６ｇに入り、結像レンズ４にて結像して接眼レンズやビデオカメラ等に導かれることで、暗視野観察が可能になる。
【００１０】
一方、例えば対物レンズ３が液浸系の油浸対物レンズである場合、カバーガラス３０の屈折率が１．５、油浸対物レンズ用のオイルの屈折率が１．５、サンプル１の屈折率が１．３であれば、１．３以上のＮＡで照明された照明光は、カバーガラス３０とサンプル１との境界面で全反射し、サンプル１側にエバネッセント光が発生する。
【００１１】
このエバネッセント光を励起光として利用することより、高いＮＡを有する液浸対物レンズにおいても、観察系と独立した照明光路における蛍光観察を行なうことが可能である。これは近年、主に１分子蛍光観察を目的とした対物レンズを用いた自家蛍光の少ない高ＳＮ比の要求される分野で利用されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示す対物レンズ３のように、乾燥系でＮＡが小さく、かつカバーガラス３０と対物レンズ３の先端との間の作動距離ＷＤの大きい対物レンズ３の場合は特に問題ない。しかし、液浸系、特に油浸対物レンズの場合、ＮＡが１〜１．４５程度で大きく、作動距離ＷＤが０．１ｍｍ程度で小さい仕様のものが多い。この場合、対物レンズ先端部やレンズ保持枠、外枠に邪魔されるため、照明用光路を確保するためのスペースが少ないという問題がある。
【００１３】
この種の対物レンズにおいて明るい照明を得るためには、できるだけ落射照明光の光線束のＮＡを大きく取る必要がある。しかし、ＮＡが観察光の光線束に近い、すなわちマージナル比の大きい観察光の光線束の外側近傍の照明光は、特にレンズ保持枠に邪魔され、落射照明の光線束のＮＡを大きく確保することはできない。
【００１４】
そこで、レンズ保持枠２０ａ〜２０ｇの横方向の肉厚を薄くすれば、落射照明光１１を通すための輪帯状の空間が広くなり、落射照明の光線束のＮＡを少しでも大きく確保できる。しかし、レンズ保持枠２０ａ〜２０ｇの肉厚を薄くすると、僅かな偏心も許されないレンズ保持枠自体の剛性が確保できず、寸法の精度を高く確保することも困難になる。また実際には、対物レンズ３全体の大きさに制約があり、例えば通常全長は４５ｍｍ以下である。よって、単純に各レンズやレンズ保持枠を大きくし作動距離ＷＤを大きくすることで照明用光路を確保するためのスペースを大きくすることは、現実的ではない。
【００１５】
本発明の目的は、油浸対物レンズのような高いＮＡを有し作動距離ＷＤの短い対物レンズにおいて、観察光路の外周側の空間でレンズやレンズ保持枠に邪魔されずに落射照明の光路を確保できる対物レンズ及び顕微鏡を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の対物レンズ及び顕微鏡は以下の如く構成されている。
（１）本発明の対物レンズは、観察対象からの観察光を入射するレンズの外周側に形成された照明用光路に照明光が入射される対物レンズにおいて、前記照明用光路を介した前記照明光を前記観察対象に導くとともに、前記観察光を前記レンズに導く共用レンズと、前記共用レンズを保持するレンズ保持枠と、を備え、前記レンズ保持枠は、前記照明光を前記共用レンズへ向けて通過させる、少なくとも一つの貫通孔または溝が形成されている。
（２）本発明の対物レンズは、観察対象からの観察光を入射するレンズの外周側に形成された照明用光路に照明光が入射される対物レンズにおいて、前記照明用光路を介した前記照明光を前記観察対象に向けて導光するための、少なくとも一つの貫通孔または溝を有するレンズ保持枠と、前記レンズ保持枠に保持され、前記貫通孔または溝を通して導光された前記照明光を前記観察対象に導くとともに、前記観察光を前記レンズに導く共用レンズと、から構成されている。
（３）本発明の対物レンズは、上記（１）または（２）に記載の対物レンズであり、前記貫通孔または溝には、光透過性を有する透明部材が挿設されている。
（４）本発明の対物レンズは、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の対物レンズであり、前記レンズ保持枠は、さらに、前記貫通孔または溝、及び前記共用レンズを通して導光され前記観察対象にて反射された前記照明光を前記照明用光路へ導く貫通穴を有する。
（５）本発明の対物レンズは、観察対象からの観察光を入射するレンズの外周側に形成された照明用光路に照明光が入射される対物レンズにおいて、前記照明光を前記観察対象に導くとともに、前記観察光を前記レンズに導く共用レンズと、前記共用レンズを保持するレンズ保持枠であり、前記照明用光路に入射される前記照明光を前記共用レンズへ向けて通過させる透明部材で形成されたレンズ保持枠と、から構成されている。
（６）本発明の顕微鏡は、観察対象を照明する光源と、前記観察対象からの観察光を入射するレンズと、前記レンズの外周側に形成され照明光が入射される照明用光路と、を有する対物レンズと、前記光源から出射された照明光を、前記対物レンズの前記照明用光路に導光する照明光学系と、を備え、前記対物レンズは、前記照明光を前記観察対象に導くとともに、前記観察対象からの前記観察光を前記レンズに導く共用レンズと、前記共用レンズを保持するとともに、前記照明光を前記共用レンズへ向けて通過させる、少なくとも一つの貫通孔または溝が形成されたレンズ保持枠と、を有する。
【００１７】
上記手段を講じた結果、それぞれ次のような作用が生じる。
（１）本発明の対物レンズによれば、照明光と観察光の通過を共用レンズにより共用することで、構成が簡単になりスペースの有効利用ができ、照明専用のレンズを設けることなく落射照明光を容易に観察対象に集光でき、観察光路の外周側の空間でレンズやレンズ保持枠に邪魔されずに落射照明の光路を確保できる。
（２）本発明の対物レンズによれば、照明光が前記レンズ保持枠の前記導光機能手段により導光されることで、前記レンズ保持枠により照明光を遮光することなく観察対象に落射照明でき、前記レンズ保持枠に邪魔されることなく、落射照明光路で有効光線束を確保することが容易になる。
（３）本発明の対物レンズによれば、照明光が前記レンズ保持枠の前記導光機能手段により導光されることで、前記レンズ保持枠により照明光を遮光することなく観察対象に落射照明でき、前記レンズ保持枠に邪魔されることなく、落射照明光路で有効光線束を確保することが容易になるとともに、観察光路の外側から観察光軸に対して例えば輪帯状に全周に亘って落射照明光を観察対象に照明することが可能になる。
（４）本発明の対物レンズによれば、前記レンズ保持枠は、前記観察対象にて反射された照明光を前記照明用光路へ導く貫通穴を有するので、前記観察対象にて反射された照明光が周辺のレンズ保持枠などで散乱し、観察光路にフレアーなどの有害なノイズとして混入することがなくなり、高いコントラスト、高いＳＮ比による観察が可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る対物レンズの観察光軸を含む面での縦断面構成図である。図１に示す対物レンズ３１は、図７に示した光学顕微鏡の照明系に、対物レンズ３に代えて配置される。図１において図８と同一な部分には同一符号を付してある。対物レンズ３１は、オイル４０が対物レンズ先端部とカバーガラス３０との間に充填された油浸対物レンズであり、その作動距離ＷＤは０．１ｍｍ程度である。スライドガラス７０上にはサンプル１が載置されており、サンプル１はカバーガラス３０によりカバーされている。
【００１９】
対物レンズ３１先端側のサンプル１側には、共用レンズ４１及びレンズ保持枠４２が設けられている。外観が中空部を有する円柱状をなし中央部に円状の開口を有するレンズ保持枠４２には、輪帯状の落射照明光１１を通過させるための貫通孔４２ａが形成されている。貫通孔４２ａは、レンズ保持枠４２の外径面から内径面へ貫通している。貫通孔４２ａはレンズ保持枠４２の全周に亘って形成されているのではなく、レンズ保持枠４２自身の形状を保つよう、全周のうち少なくとも一部には貫通孔４２ａが形成されていない。すなわち貫通孔４２ａは、レンズ保持枠４２の周面に沿って一つまたは複数形成されている。
【００２０】
なお、貫通孔４２ａは、レンズ保持枠４２の外径面から内径面へ貫通していればよく、レンズ保持枠４２の底部において溝状をなしていても、穴状をなしていてもよい。
【００２１】
共用レンズ４１はレンズ保持枠４２下方の内径面に固着されている。レンズ保持枠４２は共用レンズ４１を固着した状態で円筒状の外枠２１の内径側に嵌入される。レンズ保持枠４２は、外枠２１の内側面最端部の突起部２１１と係合することで外枠２１に固定される。さらに、各レンズ保持枠２０ａ〜２０ｇは、それぞれ各レンズ６ａ〜６ｇを固着した状態で、外枠２１の内径側に順次嵌入されて落し込まれ、さらに押え環２２が外枠２１内径面に螺合されることで固定されている。また、ミラー４３は外観が中空部を有する円柱状をなし中央部に円状の開口を有し、傾斜した内壁の曲面全周に亘って、反射面４３ａが形成されている。輪帯状の落射照明光１１が反射面４３ａで反射し、レンズ保持枠４２の貫通孔４２ａを通ってサンプル１に略集光される。
【００２２】
以下、共用レンズ４１及びレンズ保持枠４２について具体的に説明する。対物レンズ３１は、上述したように油浸対物レンズであり、ＮＡが大きい。このため、先端部の共用レンズ４１は、球体の一部を切った形状をなし、その大きさが半球を越えており、その切り口は前記球体の直径より小さな直径を有する円になっている。レンズ保持枠４２には、前記円の直径と同一の内径を有する開口が形成されている。共用レンズ４１は、レンズ保持枠４２の前記開口に嵌入され固着されている。またレンズ保持枠４２には、前述したように外径面と内径面すなわち共用レンズ４１の保持面とを貫通する貫通孔４２ａが形成されている。
【００２３】
次に、上述したように構成された対物レンズの作用について説明する。図７に示すようにランプ７から出力された落射照明光は、コレクタレンズ９により集光されて円状の光線束になる。落射照明光の一部は、ミラー１０の反射面にて下方へ反射し、観察光軸２と同軸である輪帯状の光線束をなす落射照明光１１になる。この落射照明光１１は、観察光路の外周側を通り、対物レンズ３１内へ導かれる。
【００２４】
やがて落射照明光１１は、対物レンズ３１においてレンズ系すなわちレンズ６ａ〜６ｇの外周側において外枠２１とカバー２７の間に形成された輪帯状の空間すなわち照明用光路を通ってミラー４３に到達する。落射照明光１１は、ミラー４３の反射面４３ａで略集光し反射され、貫通孔４２ａを通過し、共用レンズ４１に到達する。落射照明光１１は、共用レンズ４１にて屈折し、オイル４０、カバーガラス３０を経て、スライドガラス７０上のサンプル１に照射される。サンプル１からの観察光５は、カバーガラス３０、オイル４０、共用レンズ４１、各レンズ６ａ〜６ｇ及び結像レンズ４を通って接眼レンズ（不図示）等に導かれ、拡大像として得られる。
【００２５】
なお、レンズ保持枠４２における貫通孔４２ａが形成されていない箇所に、二点鎖線ｌに示すように貫通孔を設けてもよい。これにより、共用レンズ４１の切り口にて屈折し、サンプル１とカバーガラス３０の境界面で全反射した落射照明光１１を前記貫通孔を通して照明用光路へ導くことができる。
【００２６】
上記第１の実施の形態によれば、油浸対物レンズのようにＮＡが大きく、作動距離ＷＤが短いために対物レンズ先端部付近のスペースがない場合でも、レンズ保持枠に邪魔されることなく、落射照明光路で有効光線束を確保することが容易になる。また、落射照明光１１を対物レンズ先端部のレンズ保持枠４２に遮光されることなく、観察光路の外側からサンプル１に導くことができる。
【００２７】
共用レンズ４１により、観察用のレンズと落射照明用のレンズとを共通にしたので、構成が簡単でスペースの有効利用が可能になり、落射照明専用のレンズを設ける必要がなく安価に構成できる。さらに、元来観察用に観察光軸２付近のサンプル１を投影するために設計された共用レンズ４１を照明用にも利用するので、落射照明光１１を容易にサンプル１に集光できる。
【００２８】
また、レンズ保持枠４２に形成された貫通孔４２ａは観察光軸２の周りに全周に亘って開けられているのではないため、共用レンズ４１を保持するための嵌合の内径を確保でき、もともと僅かしかない共用レンズ４１との接着面積を殆ど損なうことなく確保できる。また、レンズ保持枠４２は高い寸法精度が要求されるが、部分的に貫通孔４２ａを形成することで、レンズ保持枠自体の部品の剛性を損なうことはなく、加工時の切削抵抗等に十分に耐え、高い寸法精度を確保できる。
【００２９】
さらに、二点鎖線ｌに示すように、サンプル１とカバーガラス３０の境界面で全反射した落射照明光１１を照明光路へ戻すための貫通穴４２ａが設けられている。このため、全反射した照明光１１が周辺の枠などで散乱し、観察光路にフレアーなどの有害なノイズとして混入することがなくなり、高いコントラスト、高いＳＮ比による観察が可能になる。
【００３０】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る対物レンズの観察光軸を含む面での縦断面構成図である。図２に示す対物レンズ３２は、図７に示した光学顕微鏡の照明系に、対物レンズ３に代えて配置される。図２において図１，図８と同一な部分には同一符号を付してある。対物レンズ３２は、オイル４０が対物レンズ先端部とカバーガラス３０との間に充填された油浸対物レンズであり、その作動距離ＷＤは０．１ｍｍ程度である。
【００３１】
対物レンズ３２先端側のサンプル１側には、共用レンズ４１及びレンズ保持枠５０が設けられている。外観が中空部を有する円柱状をなし中央部に円状の開口を有するレンズ保持枠５０には、輪帯状の落射照明光１１を通過させるための貫通孔５０ａが形成されている。貫通孔５０ａは、レンズ保持枠４２の外径面から内径面へ貫通している。貫通孔５０ａはレンズ保持枠５０の全周に亘って形成されているのではなく、レンズ保持枠５０自身の形状を保つよう、全周のうち少なくとも一部には貫通孔５０ａが形成されていない。すなわち貫通孔５０ａは、レンズ保持枠５０の周面に沿って一つまたは複数形成されている。この貫通孔５０ａ内に後述するプリズム５１が挿設されている。
【００３２】
なお、貫通孔５０ａは、レンズ保持枠５０の外径面から内径面へ貫通していればよく、レンズ保持枠５０の底部において溝状をなしていても、穴状をなしていてもよい。
【００３３】
共用レンズ４１はレンズ保持枠５０下方の内径面に固着されている。レンズ保持枠５０は共用レンズ４１を固着した状態で円筒状の外枠２１の内径側に嵌入される。レンズ保持枠５０は、外枠２１の内径側最端部の突起部２１１と係合することで外枠２１に固定される。さらに、各レンズ保持枠２０ａ〜２０ｇは、それぞれ各レンズ６ａ〜６ｇを固着した状態で、外枠２１の内径側に順次嵌入されて落し込まれ、さらに押え環２２が外枠２１内径面に螺合されることで固定されている。
【００３４】
また、ミラー５２は外観が中空部を有する円柱状をなし中央部に円状の開口を有し、傾斜した内壁の曲面全周に亘って、反射面５２ａが形成されている。輪帯状の落射照明光１１は反射面５２ａで反射し、レンズ保持枠５０の貫通孔５０ａを通ってプリズム５１を透過してサンプル１に略集光される。以下、プリズム５１、共用レンズ４１及びレンズ保持枠５０について具体的に説明する。
【００３５】
図３の（ａ），図３の（ｂ）は、プリズム５１の外観図である。図３の（ａ）のプリズム５１は、その外観が切頭円錐形状をなし、中央部に円状の開口を有している。このプリズム５１は、その内径５１１に円筒面を、外径５１２に円錐面を形成したものであり、その屈折率が共用レンズ４１の屈折率よりも高い材質により形成されている。プリズム５１の内径５１１とこの内径５１１と同一面をなすレンズ保持枠５０の内径とに、共用レンズ４１の半球を越える部分が嵌入され、固着されている。またレンズ保持枠５０には、その外径面と内径面すなわち共用レンズ４１の保持面とを貫通する貫通孔５０ａが形成されている。
【００３６】
図３の（ｂ）は、図３の（ａ）のプリズム５１を８分割した場合の一片を示す図である。なお、プリズム５１を８分割に限らず、任意の数に分割してもよい。この分割されたプリズム５１の一片あるいは複数片を、それぞれレンズ保持枠５０の貫通孔５０ａに埋設することができる。このとき貫通孔５０ａは、設けられるプリズム５１の分割片の数と同数分レンズ保持枠５０の所定箇所に設けられ、各貫通孔５０ａの大きさはプリズム５１の一片に適合する大きさで形成される。
【００３７】
図４の（ａ），図４の（ｂ），図４の（ｃ）は、プリズム５１と共用レンズ４１の結合状態を示す図である。図４の（ａ）では、円筒面であるプリズム５１の内径面と球面である共用レンズ４１の表面とが、プリズム５１と同じ屈折率を有する接合剤ｃにより接着されている。図４（ｂ）では、共用レンズ４１の球面と同じ径を有するプリズム５１の内径面と共用レンズ４１の表面とが光学的に接合すなわちオプティカル・コンタクトがなされている。図４の（ｃ）では共用レンズ４１の球面と同じ径を有するプリズム５１の内径面と共用レンズ４１の表面とが、プリズム５１と同じ屈折率を有する接合剤ｃにより接着されている。プリズム５１と共用レンズ４１の光学的な結合は、図４の（ａ），図４の（ｂ），図４の（ｃ）のいずれの手法でも用いることができる。
【００３８】
次に、上述したように構成された対物レンズの作用について説明する。図７に示すようにランプ７から出力された落射照明光は、コレクタレンズ９により集光されて円状の光線束になる。落射照明光の一部は、ミラー１０の反射面にて下方へ反射し、観察光軸２と同軸である輪帯状の光線束をなす落射照明光１１になる。この落射照明光１１は、観察光路の外周側を通り、対物レンズ３２内へ導かれる。
【００３９】
やがて落射照明光１１は、対物レンズ３２においてレンズ系すなわちレンズ６ａ〜６ｇの外周側において外枠２１とカバー２７の間に形成された輪帯状の空間すなわち照明用光路を通ってミラー５２に到達する。落射照明光１１は、ミラー５２の反射面５２ａで略集光し反射され、貫通孔５０ａを通過し、プリズム５１を透過し、共用レンズ４１に到達する。
【００４０】
ここで、屈折率はプリズム５１の方が共用レンズ４１よりも高いので、落射照明光１１は、プリズム５１と共用レンズ４１との境界面で観察光軸２に対して外側へ屈折する。その後、落射照明光１１は共用レンズ４１にて屈折し、オイル４０、カバーガラス３０を経て、スライドガラス７０上のサンプル１に照射される。サンプル１からの観察光５は、カバーガラス３０、オイル４０、共用レンズ４１、各レンズ６ａ〜６ｇ及び結像レンズ４を通って接眼レンズ（不図示）等に導かれ、拡大像として得られる。
【００４１】
上記第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏するとともに、レンズ保持枠５０に共用レンズ４１の屈折率よりも高い屈折率を有するプリズム５１を設けたので、同一のＮＡを有する照明光であっても、以下に示すように観察光軸２に対してより大きな角度をもって落射照明光１１を導くことができる。
【００４２】
図５の（ａ），図５の（ｂ）は、落射照明光と観察光との成す角度を示す図である。例えば、上記第１の実施の形態では、図５の（ａ）に示すようにレンズ保持枠４２や外枠２１に邪魔されて落射照明光１１の光線束を観察光軸２に対してより内側にすなわち落射照明光１１と観察光５との成す角度αを小さくすることに制限がある。しかし第２の実施の形態では、図５の（ｂ）に示すように観察光路の有効光線束のぎりぎりのところまで内側に落射照明光１１の光束を確保できる。すなわち、落射照明光１１と観察光５との成す角度αを小さくし、落射照明光１１の光束を大きくして、観察光路の各レンズ６ａ〜６ｇ、外枠２１と離れた位置で落射照明光路を形成できる。このように対物レンズ３３では先端部付近がスペース的に有利になり、同一スペースであれば、より大きな光線束で導光でき、サンプル１に対してより明るい落射照明ができる。
【００４３】
また、図４の（ａ）の如く、プリズム５１と共用レンズ４１をプリズム５１と同一の屈折率を有する接合剤により接着している。このため、プリズム５１における共用レンズ４１との接着面の面精度を精度よく加工せずとも、照明光線の所望される入射角度を精度よく維持し導光することが可能である。一方、プリズム５１と共用レンズ４１とをオプティカルコンタクトにより接合することで、プリズム５１と共用レンズ４１との接合面の接合剤による散乱光が観察光路に進入することを防げるため、より高いＳＮ比（観察光／散乱光）による観察が可能になる。
【００４４】
また、プリズム５１における落射照明光１１の入射面すなわち外径面は、上記第２の実施の形態では殆ど屈折作用を受けないが、周囲の枠等の配置に合わせ入射面を変えることで、入射角を大きくし屈折作用を生じさせることもできる。この入射面を球面で構成してもよい。また、プリズム１５と共用レンズ４１との境界面での屈折による収差を減らすために、プリズム５１の屈折率を共用レンズ４１の屈折率と同一にするか、もしくは同一ガラスで形成してもよい。
【００４５】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る対物レンズの観察光軸を含む面での縦断面構成図である。図３に示す対物レンズ３３は、図７に示した光学顕微鏡の照明系に、対物レンズ３に代え配置される。図６において図１，図２，図８と同一な部分には同一符号を付してある。対物レンズ３３は、オイル４０が対物レンズ先端部とカバーガラス３０との間に充填された油浸対物レンズであり、その作動距離ＷＤは０．１ｍｍ程度である。
【００４６】
対物レンズ３３先端側のサンプル１側には、共用レンズ４１及びレンズ保持枠６０が設けられている。外観が中空部を有する円柱状をなし中央部に円状の開口を有するレンズ保持枠６０は、光学的に高透光性の材質により形成され、一種のプリズムとして作用する。レンズ保持枠６０の内径には、共用レンズ４１の半球を越える側の球面が嵌入され、共用レンズ４１が固着され保持されている。
【００４７】
共用レンズ４１はレンズ保持枠６０下方の内径面に固着されている。レンズ保持枠６０は共用レンズ４１を固着した状態で円筒状の外枠２１の内径側に嵌入される。レンズ保持枠６０は、外枠２１の内径側最端部の突起部２１１と係合することで外枠２１に固定される。さらに、各レンズ保持枠２０ａ〜２０ｇが、それぞれ各レンズ６ａ〜６ｇを固着した状態で、外枠２１の内径側に順次嵌入されて落し込まれ、さらに押え環２２が外枠２１内径面に螺合されることで固定されている。また、ミラー４３は外観が中空部を有する円柱状をなし中央部に円状の開口を有し、傾斜した内壁の曲面全周に亘って、反射面４３ａが形成されている。輪帯状の落射照明光１１は反射面４３ａで反射し、プリズムであるレンズ保持枠６０を透過してサンプル１に略集光される。
【００４８】
次に、上述したように構成された対物レンズの作用について説明する。図７に示すようにランプ７から出力された落射照明光は、コレクタレンズ９により集光されて円状の光線束になる。落射照明光の一部は、ミラー１０の反射面にて下方へ反射し、観察光軸２と同軸である輪帯状の光線束をなす落射照明光１１になる。この落射照明光１１は、観察光路の外周側を通り、対物レンズ３３内へ導かれる。
【００４９】
やがて落射照明光１１は、対物レンズ３３においてレンズ系すなわちレンズ６ａ〜６ｇの外周側において外枠２１とカバー２７の間に形成された輪帯状の空間すなわち照明用光路を通ってミラー４３に到達する。落射照明光１１は、ミラー４３の反射面４３ａで略集光し反射され、プリズムであるレンズ保持枠６０を透過し、共用レンズ４１に到達する。その後、落射照明光１１は共用レンズ４１にて屈折し、オイル４０、カバーガラス３０を経て、スライドガラス７０上のサンプル１に照射される。サンプル１からの観察光５は、カバーガラス３０、オイル４０、共用レンズ４１、各レンズ６ａ〜６ｇ及び結像レンズ４を通って接眼レンズ（不図示）等に導かれ、拡大像として得られる。
【００５０】
上記第３の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏するとともに、レンズ保持枠６０を光透過性を有する材質により形成したので、レンズ保持枠６０により落射照明光を遮光することはなく、観察光路の外側から観察光軸２に対して例えば輪帯状に全周に亘って落射照明光１１をサンプル１に照明できる。
【００５１】
例えば、輪帯状の落射照明光１１のように観察光軸２を中心に同心円状に全周に近い照明の場合でも、レンズ保持枠６０に孔等の空隙を形成する必要がなく、高剛性のレンズ保持枠により確実に共用レンズ４１を保持でき、かつレンズ保持枠６０により落射照明光１１を遮ることなく、落射照明光１１を導光できる。また、レンズ保持枠６０の全体が光透過性を有するので、落射照明光１１の光線束を観察光軸２に対してより外側に、すなわち図５の（ｂ）に示したと同様に、落射照明光１１から観察光５までのなす角度βを広げることができ、より明るい照明が得られる。なお、レンズ保持枠６０を複数個に分割し、分割片のいくつかをレンズ保持枠６０に代えて配設してもよい。
【００５２】
なお、本発明は上記各実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施できる。例えば、第１〜第３の実施の形態では、対物レンズの先端部の共用レンズとこれを保持するレンズ保持枠により落射照明光１１を導光しているが、対物レンズの先端から数えて第２番目のレンズ６ａとそのレンズ保持枠２０ａにより落射照明光１１を導光してもよい。
【００５３】
さらに、上記第１〜第３の実施の形態では、落射照明光と観察光との両方を通過させる共用レンズ４１を使用しているが、この共用レンズ４１の開口を観察光だけに限り、落射照明光には作用しないように設定してもよい。すなわち、例えば前記落射照明光として、エバネッセント照明光を含む暗視野照明光を適用することができる。また、上記第１〜第３の実施の形態では、液浸系の油浸対物レンズの例を示したが、本発明は乾燥系の対物レンズにも適用できる。この場合の構成は、図１，図２，図５の構成からオイル４０を削除したものになる。また、上記第１〜第３の実施の形態の構成要素を複合、組み合わせて構成することもできる。
【００５４】
さらに、上述した構成に限らず、対物レンズ３の外枠２１とカバー２７との間の輪帯状の空間に、観察光軸２と略平行に落射照明光１１が導光されるのであればよく、例えば輪帯状の光ファイバーを前記空間上方に設け、前記空間に上方からレーザ光を直接投射するようにしてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、油浸対物レンズのような高いＮＡを有し作動距離ＷＤの短い対物レンズにおいて、観察光路の外周側の空間でレンズやレンズ保持枠に邪魔されずに落射照明の光路を確保できる対物レンズ及び顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る対物レンズの観察光軸を含む面での縦断面構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る対物レンズの観察光軸を含む面での縦断面構成図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る図であり、（ａ）はプリズムの外観図、（ｂ）はプリズムを８分割した図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るプリズムと共用レンズの結合状態を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る図であり、落射照明光と観察光との成す角度を示す図。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る対物レンズの観察光軸を含む面での縦断面構成図
【図７】従来例に係る光学顕微鏡の照明系の構成を示す断面図。
【図８】従来例に係る光学顕微鏡に用いられる乾燥系の対物レンズの縦断面図。
【図９】従来例に係る対物レンズに設けられた鍔の構成を示す上面図。
【符号の説明】
１…サンプル
６ａ〜６ｇ…レンズ
２０ａ〜２０ｇ…レンズ保持枠
２１…外枠
２７…カバー
４０…オイル
４１…共用レンズ
４２，５０，６０…レンズ保持枠
４２ａ，５０ａ…貫通孔
５１…プリズム

Claims (6)

1. 観察対象からの観察光を入射するレンズの外周側に形成された照明用光路に照明光が入射される対物レンズにおいて、
   前記照明用光路を介した前記照明光を前記観察対象に導くとともに、前記観察光を前記レンズに導く共用レンズと、
   前記共用レンズを保持するレンズ保持枠と、を備え、
   前記レンズ保持枠は、前記照明光を前記共用レンズへ向けて通過させる、少なくとも一つの貫通孔または溝が形成されていることを特徴とする対物レンズ。
2. 観察対象からの観察光を入射するレンズの外周側に形成された照明用光路に照明光が入射される対物レンズにおいて、
   前記照明用光路を介した前記照明光を前記観察対象に向けて導光するための、少なくとも一つの貫通孔または溝を有するレンズ保持枠と、
   前記レンズ保持枠に保持され、前記貫通孔または溝を通して導光された前記照明光を前記観察対象に導くとともに、前記観察光を前記レンズに導く共用レンズと、
   を具備したことを特徴とする対物レンズ。
3. 前記貫通孔または溝には、光透過性を有する透明部材が挿設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の対物レンズ。
4. 前記レンズ保持枠は、さらに、前記貫通孔または溝、及び前記共用レンズを通して導光され前記観察対象にて反射された前記照明光を前記照明用光路へ導く貫通穴を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の対物レンズ。
5. 観察対象からの観察光を入射するレンズの外周側に形成された照明用光路に照明光が入射される対物レンズにおいて、
   前記照明光を前記観察対象に導くとともに、前記観察光を前記レンズに導く共用レンズと、
   前記共用レンズを保持するレンズ保持枠であり、前記照明用光路に入射される前記照明光を前記共用レンズへ向けて通過させる透明部材で形成されたレンズ保持枠と、
   を具備したことを特徴とする対物レンズ。
6. 観察対象を照明する光源と、
   前記観察対象からの観察光を入射するレンズと、前記レンズの外周側に形成され照明光が入射される照明用光路と、を有する対物レンズと、
   前記光源から出射された照明光を、前記対物レンズの前記照明用光路に導光する照明光学系と、を具備し、
   前記対物レンズは、
   前記照明光を前記観察対象に導くとともに、前記観察対象からの前記観察光を前記レンズに導く共用レンズと、前記共用レンズを保持するとともに、前記照明光を前記共用レンズへ向けて通過させる、少なくとも一つの貫通孔または溝が形成されたレンズ保持枠と、を有することを特徴とする顕微鏡。

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