JP5294005B2 - 顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は顕微鏡に関し、特に、絞りを容易に調節できるようにした顕微鏡に関する。

顕微鏡においては、照明用の光源が設けられており、光源からの照明用光が照明用光学系に案内されて対物レンズを介して試料を照明する。試料からの光は対物レンズで集光され、観察用光学系を介して接眼レンズまで案内される。ユーザは接眼レンズを介して試料の像を観察することができる（例えば、特許文献１）。

照明用の光学系の途中には絞りが配置されており、ユーザはその絞りを調節することで、試料が適切に照明されるように照明状態を調節する。

特開２００５−２３４２７９号公報

ところで光源は照明用光を発生するとき、合わせて熱も発生する。この熱が試料に作用すると、試料が変化してしまうおそれがある。そこで、照明用の光源は顕微鏡本体、特に試料を載置するステージから最も離れた位置に配置される。

従来の顕微鏡においては、照明用の光源からの照明用光が対物レンズに向かう光路は、顕微鏡を上面から見た場合、奥行き方向（すなわち、前後方向）に配置されていた。その結果、照明用光学系の途中に配置される絞りの位置（顕微鏡を上面から見た場合の位置）が、ユーザから遠い位置になる。

例えば、照明用光源の直後に配置されるコレクタレンズのために４０乃至５０ｍｍ、その後のリレー光学系のために１００乃至２５０ｍｍ、さらにその後のフィールドレンズ群のために８０乃至１２０ｍｍの光路長が必要となる。ここまでの長さの光路を水平に配置し、その後の光路を垂直に偏向して対物レンズに案内するようにした場合、水平な光路の長さは約２２０ｍｍ乃至４２０ｍｍとなる。実際にはそれに加えて、さらに観察用光の光路が必要となる。

このように、上面から見た場合の照明用光学系の光路を奥行き方向に配置すると、絞りを調節する部材の位置がユーザから遠くなり、ユーザが接眼レンズを介して試料を観察しながら絞りを調節する場合の操作性が必ずしも良好ではなかった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、絞りを容易に調節することができるようにするものである。

本発明は、光源からの光束で試料を照明する照明用光学系と、対物レンズを介して前記試料の像を形成するとともに、該像を接眼レンズに案内する観察用光学系とを有する顕微鏡において、前記顕微鏡を上面から見た場合の前記接眼レンズの光路と平行な方向を縦方向としたとき、前記照明用光学系は、少なくともその一部に、前記光源からの光束を横方向であって、前記接眼レンズの光路から離れる向きに案内する光路を有し、その横方向の光路内に、前記光源からの光束を制御する絞り部材が配置されている顕微鏡である。

本発明においては、顕微鏡を上面から見た場合の接眼レンズの光路と平行な方向を縦方向としたとき、照明用光学系は、少なくともその一部に、光源からの光束を横方向に案内する光路を有し、その横方向の光路内に、照明用光学系の絞りが配置されている。

以上のように、本発明によれば、光源からの光束を横方向に案内する光路内に、照明用光学系の絞りが配置されているので、絞りを容易に調節することができる。

以下、図を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１乃至図３は、本発明を適用した顕微鏡の一実施の形態の構成を表している。顕微鏡５１の本体６１の右側上方には、レボルバ６２が回転自在に配置されている。このレボルバ６２にはいくつかの対物レンズが着脱自在とされており、ユーザは必要に応じてレボルバ６２を回転し、装着された対物レンズのうち所望の１つの対物レンズを予め定められた所定の位置に配置することで、使用する対物レンズを選択することができる。図１には、対物レンズ１２０が１個だけ装着されている状態が示されている。

レボルバ６２の上方には、本体６１に対して水平に固定板６３が取り付けられている。ステージ６４、６５は、固定板６３に対して、それぞれX軸方向（図２において左右方向）とY軸方向（図２において上下方向）に沿って移動自在に配置されている。レボルバ６２の右側に下方に伸びるように配置された調節軸６８には、その下方に、調節部材６９と調節部材７０が回転自在に取り付けられている。ユーザが調節部材６９または調節部材７０を時計方向または反時計方向に回転すると、ステージ６４またはステージ６５が、X軸方向またはY軸方向に沿ってそれぞれ移動される。

ステージ６４には試料ホルダ６６が着脱自在に配置されている。ユーザは観察する試料９０に応じて複数の試料ホルダ６６の中から所定のものを選択し、ステージ６４上に装着し、その上に試料９０を載置する。試料ホルダ６６の中央には孔６７が形成されており、対物レンズ１２０からの光束が、この孔６７を介して試料９０に照射される。従って、ユーザは調節部材６９と調節部材７０を回転調節することにより、ステージ６４上に配置された試料９０の水平面内（ｘｙ平面内）の所定の位置を観察することができる。

本体６１の右側面には焦準ハンドル７１が、左側面には焦準ハンドル７１’と、焦準ハンドル７２が、それぞれ回転自在に取り付けられている。ユーザは焦準ハンドル７１または焦準ハンドル７１’を回転調整することで、対物レンズ１２０が装着されたレボルバ６２を試料９０に対して微動で近づけたり、遠ざけたりするので、対物レンズ１２０によるフォーカス状態を微調整することができ、焦準ハンドル７２を回転調整することで、レボルバ６２を試料９０に対して粗動で近づけたり遠ざけたりするので、フォーカスを粗調整および微調整することができる。

本体６１の正面であって、接眼レンズ７６の右斜め下方には、開口絞り調節用の調節部材７３と視野絞り調節用の調節部材７４とからなる調節部材７５が回転自在に取り付けられている。ユーザは、調節部材７５（開口絞り調節用の調節部材７３または視野絞り調節用の調節部材７４）を回転調節することで、後述する絞り部材１１７（開口絞り１１５または視野絞り１１６）の開き具合を調節することができる。

本体６１の左前上方には、接眼レンズ７６が配置されている。接眼レンズ７６は、ステージ６４よりも上方に配置されている。ユーザは接眼レンズ７６を介して試料９０の画像を観察することができる。また、接眼レンズ７６から視線を外せば、肉眼で試料９０を確認することができる。なお、この接眼レンズ７６は一つまたは複数のレンズから構成された接眼光学系であってもよい。

本体６１の左側面の後方には、図８を参照して後述するフィルタ１５１や偏光素子などの光学部材を光路中に配置したり、それを交換するとき操作される操作部９１が設けられている。

本体６１の背面の左側後方には収容部８１が配置されている。収容部８１には、図４を参照して後述する照明用の光源１１１が内部に収容されている。収容部８１の側面には、光源１１１で発生された熱を逃がすための放熱用のフィン８１Ａが形成されている。収容部８１は光源１１１から発生する熱が試料９０に影響しないように、また接眼レンズ７６を覗くユーザに不快感を与えないように、ステージ６４の試料ホルダ６６の取り付け位置、並びに接眼レンズ７６からの距離が長くなる位置に配置されている。

図４は本体６１の内部の光学系の構成を表している。この光学系は照明用の光源１１１からの光束を案内し、対物レンズ１２０を介して試料９０を照明する照明用光学系１０１と、対物レンズ１２０を介して試料の像を観察できるように、試料からの反射光を接眼レンズ７６に案内する観察用光学系１０２とにより構成されている。

照明用光学系１０１において、ハロゲンランプなどよりなる光源１１１は照明用の光束を射出する。照明用の光束は光路P１１の方向に配列されたコレクタレンズ１１２、リレー光学系１１３及びミラー１１４の順に進行する。光源１１１はコレクタレンズ１１２の前側焦点面近傍に配置されており、コレクタレンズ１１２は光源１１１からの発散光をほぼ平行光に変換する。リレー光学系１１３は光源１１１の像である光源像を開口絞り１１５の位置に形成する。ミラー１１４はこの光源像とリレー光学系１１３の間に配置され、光源１１１からほぼ水平にユーザの方向（上面から見て接眼レンズ７６の方向）に向かう光路P１１を進行した光束を、右方向に偏向し、光路P１２の光束とする。すなわち、顕微鏡を上面から見た場合の図２において、紙面と平行に下方向に向かう光源１１１の直近の光路P１１と平行な方向を縦方向とするとき、その光路は横方向の光路P１２に偏向される。

光路P１２には、開口絞り１１５、視野絞り１１６及びフィールドレンズ群１１８及びハーフミラー１１９が順次配置されている。開口絞り１１５は、光路P１２内の、コレクタレンズ１１２およびリレー光学系１１３による光源１１１の像が形成される位置に配置される。視野絞り１１６は光路P１２内の、コレクタレンズ１１２の後ろ側焦点面と略共役な関係であり、リレー光学系１１３によりコレクタレンズ１１２の後ろ側焦点面の像が形成される位置の近傍に配置される。フィールドレンズ群１１８は、視野絞り１１６の像を試料９０の観察面上に投影するために、その前側焦点面が視野絞り１１６に重なるように配置される。

光束合成部材としてのハーフミラー１１９は、フィールドレンズ群１１８からの照明用の光束の光路P１２を、垂直方向（図１において上方向）に偏向し、対物レンズ１２０に向かう光路P１３とする。この光路P１３は対物レンズ１２０の光軸を中心とした光路となっており、ハーフミラー１１９により、照明用の光路P１３の光軸が対物レンズ１２０による観察用の光路P１４の光軸と一致される。光路P１３に偏向された光束は、対物レンズ１２０の瞳の位置で光源１１１の像を形成し、対物レンズ１２０により略平行光となって、例えば金属などよりなる試料９０を照明する。

観察用光学系１０２において、試料９０で反射または散乱された光を観察用の光束とするために、対物レンズ１２０により集光され、試料９０の各点からの光束が対物レンズ１２０により平行光束となって、試料９０の載置面から垂直下方向を指向する対物レンズ１２０の直近の光路P１４の光束となる。この光束はハーフミラー１１９を透過することで照明用の光束と分離される。すなわちハーフミラー１１９と対物レンズ１２０は、照明用光学系１０１と観察用光学系１０２の両方の機能を有しており、光路Ｐ１３は照明用光学系１０１と観察用光学系１０２の共通光路となる。光路P１４に配置された第２対物レンズ１３１はハーフミラー１１９を透過した光束を集束し、試料９０の像９０Ｉを形成する。

ミラー１３２は、ほぼ垂直な光路P１４をほぼ水平に、図１と図４において左方向に偏向し、光路P１５とする。従って、光路P１５は光路P１２とほぼ平行であり、図２に示されるように、上面から見たときその光路は同じ1本の直線上に位置する。

光路P１５では、第２対物レンズ１３１によって形成された試料９０の中間像である１次像が形成される。そして、中間像を形成した光束はリレーレンズ１３３を介してミラー１３４に入射され、ミラー１３４によりほぼ垂直上方向に偏向され、光路P１６に進行する。リレーレンズ１３３とリレーレンズ１３５は、１次像を接眼レンズ７６の光軸へ導くために結像光をリレーする。ミラー１３４からの光束は、光路P１５内に配置されたリレーレンズ１３３とともにリレー光学系を構成する光路P１６内に配置されたリレーレンズ１３５でリレーされ、光路P１６内の結像レンズ１３６に入射する。結像レンズ１３６より射出された光束は、プリズム１３７により反射されるとともに、図示していない光路分割光学素子により２つの光路に分割され、光路P１７に沿って接眼レンズ７６に入射される。従って、ユーザはその眼１４０により接眼レンズ７６を介して試料９０の拡大された画像を観察することができる。

図５は、上面から見た照明用光学系１０１と観察用光学系１０２の光路の関係を表している。照明用の光路P１１と接眼レンズ７６の光路P１７は、顕微鏡５１の奥行き方向（図２の上下方向、図３の左右方向）とほぼ平行な光路であり、光源１１１から接眼レンズ７６（ユーザの眼１４０）に向かう方向の光路である。したがって、光源１１１は観察者に対して、十分遠ざかる位置に配置可能な配置構成となる。また、光路P１２と光路P１５は、光路P１１、従って光路P１７とほぼ垂直な光路である。そのため、ステージがユーザに対して左右の方向に配置されているので、接眼レンズ７６を覗きながら、ステージ上に配置された試料９０に手が届き易い。

なお、接眼レンズ７６がその光軸方向を光路P１６を基準に回動できる場合には、少なくとも光路Ｐ１７が、照明用光学系１０１の光路Ｐ１２または観察用光学系１０２の光路P１５に対して、顕微鏡５１を上面から見て縦・横の関係を有する状態にすることができるものが、本発明に該当する。また、本顕微鏡５１は照明用光学系１０１及び観察用光学系１０２の最も試料側に近い光路Ｐ１３が共通光路にして落射照明が可能となっている。そのため、重い試料をステージに置くことが容易な倒立型顕微鏡に最適でかつ顕微観察中に容易に手が試料に届きやすくなっている。

図６は、照明用光学系１０１の光路内に配置された光学部材の位置関係の詳細を表している。光源１１１と開口絞り１１５が共役であり、さらに図４の対物レンズ１２０の後ろ側焦点面が略共役である。光源１１１から光軸と平行に発した光がコレクタレンズ１１２により集束するコレクタレンズ１１２の焦点面F１１２と、視野絞り１１６が共役である。また、焦点面Ｆ１１２と視野絞り１１６の中心を通る光束は、フィールドレンズ群１１８により平行光に変換されるため、対物レンズ１２０により試料９０の観察面とも共役になる。

このように、本実施の形態においては、接眼レンズの光路P１７と平行な光路P１１の方向（図６の上下方向）、すなわちユーザが顕微鏡５１を使用するとき、ユーザが向く方向を縦方向としたとき、偏向部材としてのミラー１１４により光源１１１からの光束が横方向、すなわちユーザから見て左右方向に偏向される。そして、開口絞り１１５と視野絞り１１６よりなる絞り部材としての絞り部材１１７が横方向の光路P１２内に配置される。公知の構造で絞り部材１１７を調節する調節部材７５は、絞り部材１１７の近傍に配置される。従って、絞り部材１１７を調節する調整部材７５（開口絞り調節用の調節部材７３と視野絞り調節用の調節部材７４）を、本体６１の正面（すなわち、ほぼ直方体形状の本体６１の４つの側面のうちの、接眼レンズ７６に最も近い面）に配置することができ、接眼レンズ７６に対して眼１４０を近接させながら作業をするユーザの調節部材の操作が容易となる。

また、光路Ｐ１２を横方向に配置したので、光路P１２を光源１１１の直近の光路P１１と同じ１本の直線上に縦方向に配置するようにした場合に比べて、奥行き方向の長さを短くすることができ、操作部９１の位置を接眼レンズ７６に近い位置に配置することができる。従って、ユーザはユーザはフィルタの交換などの作業を容易に操作することが可能となる。

なお、上面から見た場合の接眼レンズ７６の直近の光路P１７（光路P１７と平行な光源１１１の直近の光路P１１）と光路P１２の角度、すなわち接眼レンズ７６の直近の光路P１７の方向を縦方向とする場合における横方向の角度は、必ずしも正確に垂直である必要はなく、開口絞り１１５や視野絞り１１６を調節するための調節部材７５を本体６１の正面に配置することができる角度であれば、若干鈍角あるいは鋭角な角度とすることができる。

また、図７に示すように、照明用光学系１０１において、ミラー１１４を省略し、光源１１１、コレクタレンズ１１２、リレー光学系１１３からなる光路P１１を、光路P１２と平行にし、すなわち、照明用光学系１０１の光路を１本の直線状にして、接眼レンズ７６の光路P１７の縦方向に対して全体を横方向（左右方向）に配置するようにしてもよい。しかしながら、照明用光学系１０１の光路を一本の直線状にした場合、光源１１１の収容部８１が観察者から近くなる。そのため、収容部８１に誤って触れてしまい、ユーザに不快感を与える可能性が高くなるので、本実施の形態のように光路Ｐ１１と光路Ｐ１２の方向を変えるようにすることが好ましい。

開口絞り１１５と視野絞り１１６を共に光路Ｐ１２上に配置するためには、視野絞り１１６を対物レンズ１２０の光路Ｐ１３に近付ける必要がある。本発明者は、そのために、フィールドレンズ群１１８の焦点距離ｆ１、並びにフィールドレンズ群１１８の視野絞り１１６から最も離れた面と、視野絞り１１６の面との光軸に沿った距離Ｌ１を、次の式（１）の関係を満たすようにした。
１＜Ｌ１／ｆ１＜１．２ （１）

Ｌ１／ｆ１の値が下限値より小さくなると、すなわち１以下になると、フィールドレンズ群１１８に強いテレフォト比をかけることになり、収差、特に像面湾曲が補正しきれなくなる。具体的には、像面湾曲はペッツバール和で評価することができるが、目安としてこの値が±０．０１５を超えると、平らな試料を観察するとき、中央と端とでピントが異なる状態を目視で認識できるようになってしまう。Ｌ１／ｆ１の値が下限値より小さくなると、ペッツバール和の値を±０．０１５の範囲内に抑えることが困難になる。フィールドレンズ群１１８に、照明光が進む方向とは逆に、ハーフミラー１１９の方向から平行光を入射して光線追跡を行うと、その平行光は視野絞り１１６の面に結像する。その場合において、ペッツバール和の値が大きいと像面湾曲が発生するため、観察時に視野絞り１１６の像を試料９０の面に重ねたとき、視野絞り１１６の開口径によってピントの合う面がずれていく現象が起き、操作性が悪化する。

また、Ｌ１／ｆ１の値が上限値より大きくなると、すなわち１．２以上になると、視野絞り１１６とフィールドレンズ群１１８の間の光路長が長くなり、小型化に不利となる。その結果、顕微鏡全体の各部の配置の変更を余儀なくされたり、開口絞り１１５と視野絞り１１６を共に光路Ｐ１２上に配置することが困難になり、操作部９１が、観察者から遠くなり、操作性が悪化する。従って、Ｌ１／ｆ１の値が式（１）の関係を満足するようにするのが好ましい。

さらに縦方向（奥行き方向）に配置した光路P１１に対して、光路P１２を横方向に配置するためには、リレー光学系１１３と開口絞り１１５の間に偏向部材としてのミラー１１４を配置する必要がある。そのために、本発明者は、リレー光学系１１３の焦点距離ｆ２と、リレー光学系１１３の最も開口絞り１１５に近い光学部材の面から、開口絞り１１５の面までの光軸に沿った距離Ｌ２に、次の式（２）の関係を満足させればよいことがわかった。
０．７０＜Ｌ２／ｆ２＜１．０ （２）

リレー光学系１１３の後ろ側焦点の位置に開口絞り１１５が配置されるため、リレー光学系１１３と開口絞り１１５の間にミラー１１４を配置するには、リレー光学系１１３の最も開口絞り１１５側の面と焦点面までの距離、すなわちバックフォーカスを十分長くする必要がある。Ｌ２／ｆ２の値が下限値を超えると、すなわち０．７０以下になると、ミラー１１４を挿入する空間が狭くなる。このためミラー１１４の有効径を小さくする必要が生じ、その結果、照明のＮＡが小さくなってしまう。これに対して、Ｌ２／ｆ２の値が上限値を超えると、すなわち１．０以上になると、必要な照明ＮＡを満たすための光束の径が大きくなり過ぎ、リレー光学系１１３の口径が大きくなってしまう。従って、Ｌ２／ｆ２の値が式（２）の関係を満足するようにするのが好ましい。

図８は式（１）のＬ１＝５４．７ｍｍ、ｆ１＝５０ｍｍ、従って、Ｌ１／ｆ１＝１．０９とし、式（２）のＬ２＝５６．４ｍｍ、ｆ２＝６７．７ｍｍ、従って、Ｌ２／ｆ２＝０．８３とした場合の照明用光学系１０１の構成を表している。この場合のペッツバール和の値は０．０１４である。なお、図８においてはコレクタレンズ１１２とリレー光学系１１３の間にフィルタ１５１が配置されている他、開口絞り１１５の直前に光を拡散する拡散板１５２が配置されている。また、距離Ｌ２は、リレー光学系１１３の最もミラー１１４に近い面とミラー１１４の光路に沿った距離Ｌ２１と、ミラー１１４と開口絞り１１５の光軸に沿った距離Ｌ２２の和である。

図９は、図８のフィールドレンズ群１１８に対して、照明光が進む方向とは逆に、ハーフミラー１１９の方向から平行光を入射して行った光線追跡を説明する図である。フィールドレンズ群１１８を構成する２つのレンズのうち、面ｓ１６を有する視野絞り１１６から遠いレンズは、視野絞り１１６から遠い方の面ｓ１１と近い方の面ｓ１２とを有している。視野絞り１１６に近い方のレンズは、視野絞り１１６から遠い方の面ｓ１３、中間の面ｓ１４、および近い方の面ｓ１５を有している。

表１は、図９のフィールドレンズ群１１８の光線追跡の結果を表している。面ｓ１１乃至ｓ１６の曲率半径は、それぞれ６０．０００ｍｍ、−６０．０００ｍｍ、３５．０００ｍｍ、−４０．０００ｍｍ、７５．５２１ｍｍ、０．０００ｍｍ、とされている。

面ｓ１１と隣接する面ｓ１２との間隔は６ｍｍ、面ｓ１２と隣接する面ｓ１３との間隔は０．５ｍｍ、面ｓ１３と隣接する面ｓ１４との間隔は７．５ｍｍ、面ｓ１４と隣接する面ｓ１５との間隔は１．５ｍｍ、面ｓ１５と隣接する面ｓ１６との間隔は３９．２ｍｍとされている。

ｄ線（Ｎａランプを光源とした場合の輝線）の屈折率ｎｄは、面ｓ１１と面ｓ１３では１．４９７８２、面ｓ１４では１．６５４１２とされている。アッベ数νｄは、面ｓ１１と面ｓ１３では８２．５２、面ｓ１４では３９．７とされている。

また、図８のリレー光学系１１３のレンズデータを表２に示した。なお、開口絞り１１５に近い面から光源１１１に向かって、面番号を付している。リレー光学系１１３を構成する２つのレンズのうち、開口絞り１１５から遠いレンズは、開口絞り１１５から遠い面ｓ４５、中間面ｓ４４、および近いほうの面ｓ４３を有している。開口絞り１１５から近いレンズは、開口絞り１１５から遠い面ｓ４２と、近い面ｓ４１を有している。

表２は、図８のリレー光学系１１３の光線追跡の結果を表している。曲率半径と面間隔はいずれもミリメートル単位である。また、ｎｄはｄ線の波長における屈折率を表し、νdはｄ線を中心波長にしたときのアッベ数を示している。また、リレー光学系１１３の最もミラー１１４に近い面とミラー１１４の光路中心に沿った距離Ｌ２１は、２６．４ｍｍで、ミラー１１４と開口絞り１１５の光路中心に沿った距離Ｌ２２は３０．０ｍｍであった。

図１０は式（１）のＬ１＝５７．９ｍｍ、ｆ１＝５０ｍｍ、従って、Ｌ１／ｆ１＝１．１６とし、式（２）のＬ２＝５４．７ｍｍ、ｆ２＝６９．７ｍｍ、従って、Ｌ２／ｆ２＝０．７８とした場合の照明用光学系１０１の構成を表している。この場合のペッツバール和の値は０．００９である。

図１１は、図１０のフィールドレンズ群１１８に対して行った光線追跡を説明する図である。フィールドレンズ群１１８を構成する２つのレンズのうち、面ｓ２７を有する視野絞り１１６から遠いレンズは、視野絞り１１６から遠い方の面ｓ２１、中間の面ｓ２２、および近い方の面ｓ２３を有している。視野絞り１１６に近いレンズは、視野絞り１１６から遠い方の面ｓ２４、中間の面ｓ２５、および近い方の面ｓ２６を有している。

表３は、図１１のフィールドレンズ群１１８の光線追跡の結果を表している。面ｓ２１乃至面ｓ２７の曲率半径はそれぞれ、３４．８００ｍｍ、−３２．３００ｍｍ、−６４．９２２ｍｍ、２３．１２０ｍｍ、−３３．５００ｍｍ、２６．４５０ｍｍ、０．０００ｍｍである。

面ｓ２１と隣接する面ｓ２２との間隔は１０ｍｍ、面ｓ２２と隣接する面ｓ２３との間隔は５．０ｍｍ、面ｓ２３と隣接する面ｓ２４との間隔は７．７ｍｍ、面ｓ２４と隣接する面ｓ２５との間隔は１２．０ｍｍ、面ｓ２５と隣接する面ｓ２６との間隔は５ｍｍ、面ｓ２６と隣接する面ｓ２７との間隔は１８．２ｍｍとされている。

ｄ線の屈折率ｎｄは、面ｓ２１と面ｓ２４では１．４９７８２、面ｓ２２では１．６５４１２、面ｓ２５では１．７７２５とされている。アッベ数νｄは、面ｓ２１と面ｓ２４では８２．５２、面ｓ２２では３９．７、面ｓ２５では４９．６１とされている。

また、図１０のリレー光学系１１３のレンズデータを表４に示した。なお、開口絞り１１５に近い面から光源１１１に向かって、面番号を付している。リレー光学系１１３を構成する４つのレンズのうち、開口絞り１１５から最も遠いレンズは、開口絞り１１５から遠い面ｓ５８、および近い面ｓ５７を有している。次いで開口絞り１１５から遠いレンズは、開口絞り１１５から遠い面ｓ５６、および近い面ｓ５５を有している。次いで、開口絞り１１５から2番目に近いレンズは、開口絞り１１５から遠い面ｓ５４、及び近い面ｓ５３を有している。開口絞り１１５から最も近いレンズは、開口絞り１１５から遠い面ｓ５２と、近い面ｓ５１を有している。

表４は、図１０のリレー光学系１１３の光線追跡の結果を表している。曲率半径と面間隔はいずれもミリメートル単位である。また、ｎｄはｄ線の波長における屈折率を表し、νdはｄ線を中心波長にしたときのアッベ数を示している。

また、リレー光学系１１３の最もミラー１１４に近い面とミラー１１４の光路中心に沿った距離Ｌ２１は、２５．０ｍｍで、ミラー１１４と開口絞り１１５の光路中心に沿った距離Ｌ２２は２９．７ｍｍであった。

図１０におけるリレー光学系１１３を、図１２に示されるように、前段の光学系１１３Aと後段の光学系１１３Bとに分割し、前段の光学系１１３Aと後段の光学系１１３Bの間にミラー１１４を配置することもできる。ただし、図１０に示されるように構成した方が、試料９０と接眼レンズ７６を近づけることができ、全体をコンパクトにすることができる。

図１３は式（１）のＬ１＝６５．８ｍｍ、ｆ１＝６０ｍｍ、従って、Ｌ１／ｆ１＝１．１０とし、式（２）のＬ２＝５０．０ｍｍ、ｆ２＝６７．７ｍｍ、従って、Ｌ２／ｆ２＝０．７４とした場合の照明用光学系１０１の構成を表している。この場合のペッツバール和の値は０．０１２である。なお、図１３においては、図８の場合と同様に、コレクタレンズ１１２とリレー光学系１１３の間にフィルタ１５１が配置されている他、開口絞り１１５の直前に、光を拡散する拡散板１５２が配置されている。

図１４は、図１３のフィールドレンズ群１１８に対して行った光線追跡を説明する図である。フィールドレンズ群１１８を構成する２つのレンズのうち、面ｓ３６を有する視野絞り１１６から遠いレンズは、視野絞り１１６に遠い方の面ｓ３１と近い方の面ｓ３２を有している。視野絞り１１６に近いレンズは、視野絞り１１６から遠い方の面ｓ３３、中間の面ｓ３４、および近い方の面ｓ３５を有している。

表５は、図１４のフィールドレンズ群１１８の光線追跡の結果を表している。面ｓ３１乃至面ｓ３６の曲率半径はそれぞれ、７１．０００ｍｍ、−７１．０００ｍｍ、５９．０００ｍｍ、−４１．５００ｍｍ、２６３．３０８ｍｍ、０．０００ｍｍとされている。

面ｓ３１と隣接する面ｓ３２との間隔は６ｍｍ、面ｓ３２と隣接する面ｓ３３との間隔は０．５ｍｍ、面ｓ３３と隣接する面ｓ３４との間隔は７．５ｍｍ、面ｓ３４と隣接する面ｓ３５との間隔は１．５ｍｍ、面ｓ３５と隣接する面ｓ３６との間隔は５０．３ｍｍとされている。

ｄ線の屈折率ｎｄは、面ｓ３１と面ｓ３３では１．４９７８２、面ｓ３４では１．６５４１１５とされている。アッベ数νｄは、面ｓ３１と面ｓ３３では８２．５２、面ｓ３４では３９．７である。

また、図１３のリレー光学系１１３のレンズデータを表６に示した。なお、開口絞り１１５に近い面から光源１１１に向かって、面番号を付している。リレー光学系１１３を構成する２つのレンズのうち、開口絞り１１５から遠いレンズは、開口絞り１１５から遠い面ｓ６５、中間面ｓ６４および近い面ｓ６３を有している。開口絞り１１５から近いレンズは、開口絞り１１５から遠い面ｓ６２と、近い面ｓ６１を有している。

表６は、図１３のリレー光学系１１３の光線追跡の結果を表している。曲率半径と面間隔はいずれもミリメートル単位である。また、ｎｄはｄ線の波長における屈折率を表し、νdはｄ線を中心波長にしたときのアッベ数を示している。

また、リレー光学系１１３の最もミラー１１４に近い面とミラー１１４の光路中心に沿った距離Ｌ２１は、２０．０ｍｍで、ミラー１１４と開口絞り１１５の光路中心に沿った距離Ｌ２２は３０．０ｍｍであった。

図１３の構成は図８と図１０の構成に比べて、リレー光学系１１３とミラー１１４の距離をより短くすることができる。リレー光学系１１３とミラー１１４の距離をより短くすることは、式（２）におけるＬ２／ｆ２の値を小さくすることを意味する。リレー光学系１１３をミラー１１４に近づけると、リレー光学系１１３から射出されて開口絞り１１５に向かう集束光の径を小さくすることができるので、リレー光学系１１３の径とミラー１１４の径を小さくすることができる。

ただし、径を小さくし過ぎて式（２）の下限値を超えると、リレー光学系１１３とミラー１１４が接触してしまうので、それを避けて径を小さくすると、必要な光束径を確保することができず、照明のＮＡが小さくなってしまうのは上述した通りである。

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

本発明の顕微鏡の一実施の形態の構成を示す正面図である。 本発明の顕微鏡の一実施の形態の構成を示す上面図である。 本発明の顕微鏡の一実施の形態の構成を示す側面図である。 本発明の顕微鏡の一実施の形態の照明用光学系と観察用光学系の構成を示す斜視図である。 本発明の顕微鏡の一実施の形態の照明用光学系と観察用光学系の構成を示す上面図である。 本発明の顕微鏡の一実施の形態の照明用光学系の構成を示す上面図である。 本発明の顕微鏡の一実施の形態の照明用光学系の構成を示す上面図である。 本発明の顕微鏡の一実施の形態の照明用光学系の構成を示す上面図である。 光線追跡のためのフィールドレンズ群と視野絞りの構成を示す上面図である。 本発明の顕微鏡の一実施の形態の照明用光学系の構成を示す上面図である。 光線追跡のためのフィールドレンズ群と視野絞りの構成を示す上面図である。 本発明の顕微鏡の一実施の形態の照明用光学系の構成を示す上面図である。 本発明の顕微鏡の一実施の形態の照明用光学系の構成を示す上面図である。 光線追跡のためのフィールドレンズ群と視野絞りの構成を示す上面図である。

符号の説明

５１ 顕微鏡、 ６１ 本体、 ６４，６５ ステージ、 ７１，７２ 焦準ハンドル、 ７３，７４ 調節部材、 ７６ 接眼レンズ、 ８１ 収容部、 ９０ 試料、 １２０ 対物レンズ、 １１１ 光源、 １１２ コレクタレンズ、 １１３ リレー光学系、 １１４ ミラー、 １１５ 開口絞り、 １１６ 視野絞り、 １１７ 絞り部材、 １１８ フィールドレンズ群、 １１９ ハーフミラー

Claims (6)

1. 光源からの光束で試料を照明する照明用光学系と、
   対物レンズを介して前記試料の像を形成するとともに、該像を接眼レンズに案内する観察用光学系とを有する顕微鏡において、
   前記顕微鏡を上面から見た場合の前記接眼レンズの光路と略平行な方向を縦方向としたとき、前記照明用光学系は、少なくともその一部に、前記光源からの光束を横方向であって、前記接眼レンズの光路から離れる向きに案内する光路を有し、その横方向の光路内に、前記光源からの光束を制御する絞り部材が配置されている顕微鏡。
2. 前記顕微鏡を上面から見た場合、前記照明用光学系の最も前記光源に近い領域の光路は、前記接眼レンズの光路とほぼ平行であり、
   前記照明用光学系は、前記光源からの光束を前記横方向の光路に向けて偏向する偏向部材を有する
   請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記照明用光学系は、前記光源からの光束を集光して光源像を形成するリレー光学系を有し、
   前記偏向部材は、前記リレー光学系からの光束を前記絞り部材に向けて偏向する
   請求項２に記載の顕微鏡。
4. 前記絞り部材は視野絞りを含み、
   前記照明用光学系は、前記視野絞りの位置と前側焦点位置とが一致するように、前記視野絞りより前記対物レンズ側に配置されたフィールドレンズ群を有し、
   前記フィールドレンズ群の焦点距離をｆ１、前記フィールドレンズ群の最も前記視野絞りから遠い面と、前記視野絞りの面との光軸に沿った距離をＬ１とするとき、焦点距離ｆ１と距離Ｌ１は、以下の式
   １＜Ｌ１／ｆ１＜１．２
   を満足する
   請求項２または３に記載の顕微鏡。
5. 前記絞り部材は前記リレー光学系の前記試料側に配置された開口絞りを含み、
   前記リレー光学系の焦点距離をｆ２、前記リレー光学系の最も前記開口絞り側の光学部材の面から、前記開口絞り面までの光軸に沿った距離をＬ２とするとき、焦点距離ｆ２と距離Ｌ２は、以下の式
   ０．７＜Ｌ２／ｆ２＜１．０
   を満足する
   請求項３または４に記載の顕微鏡。
6. 前記照明用光学系と前記観察用光学系の前記試料側の光路を共通光路とする光束合成部材を有し、前記光束合成部材よりも前記試料側に対物レンズを配置したことを特徴とする
   請求項１乃至５のいずれかに記載の顕微鏡。

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