JP5888509B2 - 対物レンズ及び顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は、対物レンズ及び顕微鏡に関する。

落射暗視野照明（「エピダーク照明」とも称される）とは、落射照明型顕微鏡において標本からの反射光を結像するレンズ系の周囲から当該レンズ系の光軸に中心が一致するリング状光束を供給し、この光束をレンズ系の先端付近に設けられた集光部材（例えば穴あき放物面鏡）によって標本上に導く落射暗視野観察のための照明である。ここでは、暗視野用照明光学系も含んだ全体を「対物レンズ」と称し、結像に寄与する内側のレンズ系を「対物光学系」と称する。近年では、対物レンズの高開口数化や長作動距離化が進んでおり、これに伴って対物光学系のレンズの外径がより大きくなる傾向にあるため、従来の落射照明型顕微鏡において標準的に装備されている照明系（リング状光束の供給系）では有効な落射暗視野照明を行うことが難しい。そこで、大口径を有する対物光学系に対応した落射暗視野照明を可能にすべく、対物光学系の光軸と同心円状に配置された外方偏向部材、内方偏向部材、及び集光部材を備えた落射暗視野照明用の対物レンズが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、対物光学系は高開口数や長作動距離化のためその径が太くなっているが、外側の鏡筒は制限があるので、暗視野用の光束に使える空間は制限されるため、狭い空間に暗視野用照明光学系の光学部材を配置する必要があり、配置が困難であるとともに、対物光学系の周囲に配置する光学部材（偏向部材、集光部材）間での光路中で入射角度を持つ光線（入射時に光軸に平行な光束以外の光線）が光学部材の周囲に設けられた鏡筒の内壁面に当たって光路外へ反射されることで光量ロスが生じる。特に暗視野用照明光学系では入射光束の瞳位置は対物レンズから離れた位置にあることが一般的で、例えば、照明光と結像光を分離する穴あきミラー近辺にある絞りが開口絞りに相当することが多い。この場合、径方向のアフォーカル系では瞳位置が離れているため、角度を持つ光線は広がってしまい、光量ロスになりやすい。

特公平４−０４８２０３号公報

顕微鏡における暗視野観察では、その観察方法の特性上、強い照明光を供給することが必要となるため、照明光の光量を十分に確保できないと、良好な落射暗視野観察ができなくなるという課題がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、高開口数、長作動距離の対物光学系に対しても、光量ロスを低減して有効な落射暗視野照明を供給することが可能な構成の対物レンズ、及び、この対物レンズを備えた顕微鏡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、本発明に係る対物レンズは、対物光学系の光軸に対して略平行な光を、この対物光学系を囲むように配置された光路を介して標本に照射する暗視野用照明光学系を有する対物レンズであって、暗視野用照明光学系は、少なくとも対物光学系の光軸を中心とする円の径方向に正の屈折力を有し、この径方向に光を集光し、集光点を形成する第１光学部材と、この集光点から発散した光を光軸方向に偏向して標本に照射する第２光学部材と、を有することを特徴とする。

このような対物レンズにおいて、第１光学部材は、光軸を含む任意の断面内において、前記光のうち最も光軸側の光を、最も光軸から離れた光よりも大きく径方向に屈折させるとともに、最も光軸側の光を光軸から離れるように径方向に屈折させるように構成されている。

また、このような対物レンズは、次式の条件を満足することが好ましい。
１／３ ≦ ｆｒ／（ｆｐ−ＷＤ） ＜ １
但し、
ｆｒ：第１光学部材の径方向の焦点距離
ｆｐ：対物レンズの同焦点距離
ＷＤ：対物レンズの作動距離

また、このような対物レンズにおいて、第２光学部材は、反射面が高次非球面形状に形成された凹面であって、光軸を含む部分に円筒状の開口部を有する穴あきミラーであることが好ましい。

また、このような対物レンズにおいて、第２光学部材は、少なくとも１つのレンズ面が非球面形状に形成され、光軸を含む部分に開口部を有する穴あきレンズであることが好ましい。

また、このような対物レンズにおいて、第２光学部材は、反射面が、対物レンズの光軸に対して長軸が傾いた楕円の一部を光軸周りに回転させて形成された凹面であって、光軸を含む部分に円筒状の開口部を有する穴あきミラーであることが好ましい。

また、本発明に係る顕微鏡は、上述の対物レンズいずれかを有することを特徴とする。

本発明によると、高開口数、長作動距離の対物光学系に対しても、光量ロスを低減して有効な落射暗視野照明を供給することが可能な構成の対物レンズ、及び、この対物レンズを備えた顕微鏡を提供することができる。

顕微鏡の構成を示す説明図である。 顕微鏡の構成の一部を示す説明図である。 第１実施例に係る対物レンズの構成を示す説明図である。 第１光学部材の構成を示す説明図であって、（ａ）は正面図を示し、（ｂ）はＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ断面図を示す。 第２実施例に係る対物レンズの構成を示す説明図である。 第３実施例に係る暗視野照明系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。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る顕微鏡１は、光源が格納されたランプハウス１１と、照明光学系１２と、レボルバー１９と、このレボルバー１９に取り付けられた対物レンズ３０と、この対物レンズ３０に格納された対物光学系３１及び第２対物レンズ２３を有する結像光学系１７と、照明光学系１２と結像光学系１７との間の光路に挿脱可能に配置された暗視野用レンズ２１及び暗視野観察用のミラーを含むミラーブロック１３（以下、「暗視野ブロック１３」と呼ぶ）と、結像光学系１７により結像された像を観察する接眼レンズ１８と、標本１６が載置されるステージ１５と、を有して構成されている。

図２に示すように、ランプハウス１１からの照明光は照明光学系１２と暗視野ブロック１３に含まれる暗視野用レンズ２１によりリング状の光束に変換され、暗視野用中空ミラー２２に入射する。そして、この暗視野用中空ミラー２２で反射された光束は、対物レンズ３０内の対物光学系３１を囲むように配置された暗視野用照明光学系３５を介して対物レンズ３０の先端部から、標本１６に対して外周部から斜めに照射される。また、標本１６からの観察光は、対物光学系３１により略平行光束となり、第２対物レンズ２３で集光されて一次像面２４上に結像され、さらに、接眼レンズ１８により観察される。なお、暗視野ブロック１３の代わりに、ハーフミラー４２を有する明視野観察用のミラーブロック４１をこの顕微鏡１に取り付けることにより、明視野観察が可能となる。

それでは、このような対物レンズ３０、及び、この対物レンズ３０内に配置された暗視野用照明光学系３５の構成について、図３〜図５を合わせて用いて説明する。本実施形態に係る対物レンズ３０は、図２、図３及び図５に示すように、内部に対物光学系３１が格納された円筒形状の遮光部材３２と、遮光部材３２を囲むように配置され、この遮光部材３２の周りに空間（以下、「暗視野用光路３３」と呼ぶ）を形成する対物レンズ筐体３４と、暗視野用光路３３内に配置された暗視野用照明光学系３５と、から構成される。また、暗視野用照明光学系３５は、光源側に配置された第１光学部材３６と、標本側先端部に配置された第２光学部材３７と、から構成されている。上述した暗視野用中空ミラー２２で反射されたリング状の照明光束は、この対物レンズ３０の光源側から暗視野用光路３３内に導かれ、暗視野用照明光学系３５の第１光学部材３６に入射する。

第１光学部材３６は、図４（ａ）に示すように、光源側から見たときにリング状であって、対物レンズ３０の対物光学系３１の光軸ＡＸ（結像光学系１７の光軸でもある）を含む断面において、光軸ＡＸを円の中心とするときに、この円の径方向に広がる２つの面Ｒ１，Ｒ２のうちの少なくとも一方の面が正の屈折力を有するように構成されており、全体として正の屈折力を持っている。例えば、これらの面Ｒ１，Ｒ２は、図４（ｂ）においては、対物光学系３１の光軸ＡＸから距離ｈ２離れて略平行に延びる対称軸ＳＡＸ上に頂点を持つ２つの円弧で構成され、これらの円弧を光軸ＡＸを中心に回転させた軌跡として形成されるトロイダルレンズが用いられる。また、図３に示す第１光学部材３６は、光源側の面が凸面で、標本側の面が平面に形成されている場合を示している。これ以外にも、光源側の面を凸面にし、標本側の面を凹面とする、或いは光源側の面を凹面にし、標本側の面を凸面としても良い。さらに、この第１光学部材３６の面Ｒ１，Ｒ２の断面形状は、円弧以外でも軸ＳＡＸに対して線対称であればよく、双曲線や放物線、楕円形状、高次非球面形状であれば良い。

このように、第１光学部材３６は、少なくとも対物光学系３１の光軸ＡＸを中心とする円の径方向に正の屈折力を有し、暗視野光路３３に入射した照明光束（リング状の光束）を、径方向に集光する。なお、この第１光学部材３６は、図４（ｂ）に示す断面形状を光軸を中心に回転させた軌跡の形状を有しているため、その周方向の屈折力は無い（焦点距離が無限大）。ここで、本実施形態に係る対物レンズ３０は、図３に示すように、照明光束の大部分が、リング状の第１光学部材３６の内側部分（光軸側の部分）を通過するように構成されている。すなわち、距離ｈ２が、リング状の光束の中心半径（光軸ＡＸからリング状光束の中心までの距離）より大きくなるように構成されている。そのため、この第１光学部材３６は、対物光学系３１の光軸ＡＸを含む任意の断面において、光束のうち最も光軸ＡＸ側の光を、最も光軸ＡＸから離れた光よりも大きく径方向に屈折させるとともに、最も光軸側（内側）の光を光軸ＡＸから離れるように径方向に屈折させる。これにより、図３または図５に示すように、対物光学系３１の中間部分に口径の大きいレンズが配置されている場合などの理由により、遮光部材３２が二重円筒形状に形成されて段差３２ａがあり、暗視野光路３３が狭くなっていたとしても、光束は、この段差３２ａと干渉することなく、狭くなった暗視野用光路３３を通過させることが可能となる。

一方、第２光学部材３７は、第１光学部材３６から出射した光束を光軸ＡＸの方向に偏向して標本１６の標本面１６ａ上の光軸ＡＸを含む所定の照明領域に照射するように構成されている。この第２光学部材３７は、図３に示すように、対物光学系３１の光軸ＡＸを中心軸とする高次非球面形状の凹面である反射面３７ａを有する穴あきミラー（反射面３７ａが高次非球面形状に形成された凹面であって、光軸を含む部分に円筒状の開口部３７ｂが形成されたミラー）、または、図５に示すように、少なくとも１つのレンズ面が非球面形状に形成されたレンズであって、光軸を含む部分に円筒状の開口部を有する穴あきレンズが用いられる。なお、この第２光学部材３７は、対物レンズ３０（対物光学系３１）の作動距離や開口数に合わせて設計する必要があるため、倍率の異なる対物レンズ間で共通化することは難しい。

このような構成の暗視野用照明光学系３５によると、第１光学部材３６で径方向に集光された照明光は、この第１光学部材３６の径方向の集光位置Ｂで一旦集光して発散光となって第２光学部材３７に入射する。そして、この第２光学部材３７で反射または屈折されて対物光学系３１の光軸ＡＸの方向に偏向されて標本面１６ａに照射される。

なお、この暗視野用照明光学系３５を小型化するためには、第１光学部材３６で集光される照明光の径方向の集光位置Ｂが、第１光学部材３６と第２光学部材３７との間であって、第１光学部材３６を基点として、この第１光学部材３６から第２光学部材３７までの距離の１／３より離れていることが望ましい。一般に第１光学部材３６は胴付面近辺に配置され、第２光学部材３７は作動距離が確保できるぎりぎりの位置に配置される。そのため、この暗視野用照明光学系３５は、次式（１）の条件を満足することが望ましい。このように対物レンズ３０を構成すると、対物光学系３１の径が大きくなる部分に、照明光束が最も細くなり、且つ、光軸ＡＸから離れる集光位置Ｂが位置することにより、照明光を効率良く標本面１６ａに導くことができるからである。

１／３ ≦ ｆｒ／（ｆｐ−ＷＤ） ＜ １ （１）
但し、
ｆｒ：第１光学部材３６の径方向の焦点距離
ｆｐ：対物レンズ３０の同焦点距離
ＷＤ：対物レンズ３０の作動距離

なお、この条件式（１）において、作動距離は、対物レンズ３０の先端から標本面１６ａまでの距離を示し、同焦点距離は、胴付面３４ａ（この対物レンズ３０がレボルバー１９に取り付けられるときの取付面）から標本面１６ａまでの距離を示す。また、焦点距離（同焦点距離及び径方向の焦点距離）は、対物レンズ３０で使用される主波長に対する値である。すなわち、対物レンズ３０を可視光用として使用する場合は主波長はｄ線であり、近赤外用や紫外用として使用する場合はそれに応じた主波長となる。また、第１光学部材３６の径方向の焦点距離ｆｒは、次式（２）の関係を有している。

但し、
Ｒｒ１：光源側面Ｒ１の径方向の曲率半径
Ｒｒ２：標本側面Ｒ２の径方向の曲率半径
ｄ：面Ｒ１，Ｒ２の軸ＳＡＸ上の距離
ｎ：媒質の主波長に対する屈折率

また、上述したように、リング状の照明光の通過領域は、リング状の第１光学部材３６の内側領域（光軸側の部分）に偏っているため、この第１光学部材３６を、光の通過しない外側の部分（図４の破線の部分）が削り取られた形状とすることにより、小型化することができる。

なお、以上の説明では、第１光学部材３６及び第２光学部材３７のそれぞれを、対物レンズ３０の対物光学系３１の光軸ＡＸを回転軸とする回転対称形状として構成した場合について説明したが、これは、暗視野用照明光学系３５に入射する照明光束がリング形状を有しているためである。しかしながら、照明光束は、このリング形状に限定されることはない。例えば、複数の光源（例えば、ＬＥＤや、光源装置からの光を導く光ファイバーの端面）とこの光源からの照明光を平行光にするマイクロレンズとの組を、対物レンズ３０の暗視野用光路３３のリング状の開口部に沿って並べ、それぞれの光源からの照明光を、第１光学部材３６及び第２光学部材３７からなる暗視野用照明光学系３５で標本面１６ａに照射するように構成しても良い。この場合、第１及び第２光学部材３６，３７は、回転対称形状の部材のうち、照明光が通過する部分だけに円周上に複数並べた構成とすることができる。

なお、前述のように、第２光学部材３７を複数の光学部材により構成した場合であっても、後述する実施例１，２における穴あきミラー、又は穴あきレンズに含まれる。

以下、対物レンズ３０に設けられた暗視野用照明光学系３５の実施例を、図面に基づいて説明する。なお、図３、図５及び図６は、第１〜第３実施例の構成を示している。

［第１実施例］
図３は第１実施例に係る暗視野用照明光学系３５を有する対物レンズ３０の構成を示す断面図である。この第１実施例に係る対物レンズ３０は高倍率の対物レンズである。この対物レンズ３０において、暗視野用照明光学系３５は、光源側から順に、光源側の面（図４（ｂ）における面Ｒ１）から入射したリング状の照明光束を径方向（光軸ＡＸを円の中心とするときに、この円の径方向）に集光する第１光学部材３６と、この第１光学部材３６で集光された照明光束を、対物光学系３１の光軸方向に偏向させ、標本面１６ａの所定の照明領域に照射する第２光学部材３７と、から構成されている。ここで、第１光学部材３６は、照明光束を、径方向の内側の光線が対物光学系３１の光軸ＡＸから離れるように屈折させ、この第１光学部材３６と第２光学部材３７との間の集光位置Ｂで一旦集光させるように構成されている。また、第２光学部材３７は、対物光学系３１の光軸ＡＸ上に頂点を有する高次非球面の一部により構成された穴あきミラーである。この第１実施例に係る対物レンズ３０は高倍率の対物レンズであるため、標本面１６ａ上の狭い照明領域に照明光を集光するため、第２光学部材３７としては、上述した高次非球面形状のミラーを用いて、上述の焦点位置Ｂより発散光となった照明光束を集光して標本面１６ａ上に照射するように構成されている。

以下の表１に、この第１実施例に係る暗視野用照明光学系３５の諸元の値を示す。なお、この表１において、ｆ、ＮＡ、ＷＤ、βはそれぞれ対物レンズ３０（対物光学系３１）の焦点距離、開口数、作動距離及び倍率を示す。また、ｈ２は、対物光学系３１（結像光学系１７）の光軸ＡＸから第１光学部材３５の面Ｒ１，Ｒ２の対称軸ＳＡＸまでの距離を示す。また、ｍは光線の進行する方向に沿った各光学面の番号（面番号）を示し、ｒは各光学面の曲率半径（径方向の曲率半径の場合もある）を示し、ｄは各光学面から次の光学面までの光軸ＡＸ上（対称軸ＳＡＸ上の場合もある）の距離を示し、ｎｄは媒質のｄ線に対する屈折率を示し、νｄはアッベ数（＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ））を示す。ここで、ｎＦ及びｎＣはそれぞれＦ線及びＣ線に対する屈折率を表す。

ここで、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、高さｙにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をｒとし、円錐定数をＫとし、ｎ次の非球面係数をＡｎとしたとき、以下の式（３）で表される。従って、以降の諸元表においては、非球面については、非球面データ、すなわち円錐定数Ｋ及び各非球面定数Ａ4〜Ａ8の値を示す。ここで、「Ｅ−ｎ」は「×１０^-n」を示す。

Ｓ（ｙ）＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ²／ｒ²）｝^1/2］
＋Ａ4×ｙ⁴＋Ａ6×ｙ⁶＋Ａ8×ｙ⁸ （３）

なお、各実施例の表中において、非球面（その形状が上記非球面式（３）で表される面）には面番号の右側に＊を付している。

また、以下の全ての諸元値において掲載されている曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、空気の屈折率1.000000は省略してある。以上の説明は、以降の諸元表においても同様である。

（表１）
ｆ＝2mm
ＮＡ＝0.8
ＷＤ＝4.5mm
β＝100x
ｈ２＝14.2mm

ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
光源面 ∞ ∞
1 17.00000 3.500000 1.5251 56
2 ∞ 62.900000
3* -9.20000 -4.400000
標本面 ∞

非球面データ
Ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8
第３面 -0.900000 0.100000E-03 -0.340000E-06 0.350000E-09

この表１に示す面番号１〜３は、図３に示す番号１〜３に対応している。具体的には、第１面は第１光学部材３６の光源側の面（図４（ｂ）の面Ｒ１）に対応し、第２面は第１光学部材３６の標本側の面（図４（ｂ）の面Ｒ２）に対応する。この第１面及び第２面における曲率半径ｒは、対物光学系３１の光軸ＡＸから距離ｈ２だけ離れて略平行に延びる対称軸ＳＡＸ上に中心がある円弧として示されており、面間隔ｄは、対称軸ＳＡＸ上にある各面の頂点を光軸ＡＸに対して垂直に下ろした位置からの距離として示されている。なお、この表１の第１面及び第２面に示す曲率半径ｒは、光軸ＡＸを中心とする円の径方向の値であり、周方向は無限大である。また、第３面は第２光学部材３６の反射面３７ｂに対応している。この第３面は、表１に示す非球面データと非球面式（３）とにより表される曲線を対物光学系３１の光軸ＡＸを中心軸として回転させた面の一部であり、この非球面の基準球面の頂点は、光軸ＡＸ上の標本面１６よりも光源から離れた位置にある。なお、図３において、その一部が第３面を形成する非球面を破線で示す。また、標本面１６ａも平面（曲率半径ｒ＝∞）である。

この第１実施例に係る暗視野用照明光学系３５及びこの照明光学系を有する対物レンズ３０を以上のように構成すると、照明光の光量ロスを最小限に留め効率的な照明が可能となる。また、部品点数が少なく、低コスト化が可能となる。

［第２実施例］
図５は第２実施例に係る暗視野用照明光学系３５を有する対物レンズ３０の構成を示す断面図である。この第２実施例に係る対物レンズ３０は低倍率の対物レンズである。この対物レンズ３０において、暗視野用照明光学系３５は、光源側から順に、光源側の面（図４（ｂ）における面Ｒ１）から入射したリング状の照明光束を径方向に集光する第１光学部材３６と、この第１光学部材３６で集光された照明光束を、対物光学系３１の光軸方向に偏向させ、標本面１６ａの所定の照明領域に照射する第２光学部材３７と、から構成されている。ここで、第１光学部材３６は、第１実施例と同一の部材であり、対物光学系３１の光軸ＡＸを含む任意の断面において、光束のうち最も光軸ＡＸ側の光を、最も光軸ＡＸから離れた光よりも大きく径方向に屈折させるとともに、最も光軸側（内側）の光（径方向の内側の光）を対物光学系３１の光軸ＡＸから離れるように屈折させ、この第１光学部材３６と第２光学部材３７との間の集光位置Ｂで一旦集光させるように構成されている。また、第２光学部材３７は、そのレンズ面が対物光学系３１の光軸ＡＸ上に頂点を有するレンズの一部であり、光源側の面が高次非球面形状を有した穴あきレンズである（標本側の面は放物面である）。

以下の表２に、この第２実施例に係る暗視野用照明光学系３５の諸元の値を示す。

（表２）
ｆ＝10mm
ＮＡ＝0.4
ＷＤ＝19mm
β＝20x
ｈ２＝14.2mm

ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
光源面 ∞ ∞
1 17.00000 3.500000 1.5251 56
2 ∞ 28.100000
3* 17.00000 12.000000 1.5251 56
4* -41.00000 18.400000
標本面 ∞

非球面データ
Ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8
第３面 -1.000000 -0.200000E-05 -0.200000E-07 0.000000E+00
第４面 -1.000000 0.000000E+00 0.000000E+00 0.000000E+00

この表２に示す面番号１〜４は、図５に示す番号１〜４に対応している。具体的には、第１面及び第２面は第１光学部材３６の面に対応する（第１実施例と同じである）。また、第３面は第２光学部材３７の光源側の面であり、表２に示す非球面データと非球面式（３）とにより表される曲線を対物光学系３１の光軸ＡＸを中心軸として回転させた面の一部であって、この非球面の基準球面の頂点は、対物光学系３１の光軸ＡＸ上にある。また、第４面は第２光学部材３７の標本面側の面であり、表２に示す非球面データと非球面式（３）とにより表される曲線を対物光学系３１の光軸ＡＸを中心軸として回転させた面の一部であって、この非球面の基準球面の頂点は、対物光学系３１の光軸ＡＸ上にある。なお、図５において、第３面及び第４面を形成する第２光学部材３７のレンズ面のうち、切り欠かれた部分を破線で示す。その他の説明は第１実施例と同じである。

この第２実施例に係る暗視野用照明光学系３５及びこの照明光学系を有する対物レンズ３０を以上のように構成すると、照明光の光量ロスを最小限に留め効率的な照明が可能となる。また、部品点数が少なく、低コスト化が可能となる。なお、本第２実施例の第１光学部材３６は第１実施例の第１光学部材３６と同一形状であり、異なる倍率でも同じ第１光学部材３６を使用することでさらなる低コスト化が可能となる。

［第３実施例］
上述の第１実施例では、第２光学部材３７として、対物光学系３１の光軸ＡＸ上に基準球面の頂点を有する高次非球面の一部を穴あきミラーとして用いた場合について説明したが、この形状に反射面が限定されることはない。例えば、図６に示すように、対物光学系３１の光軸ＡＸに対して長軸を傾けた楕円であって、その２つの焦点のうちの一方（焦点Ｆａ）を第１光学部材３６による照明光束の集光位置でかつ、第１光学部材３６の対称軸ＳＡＸ上に配置し、他方（焦点Ｆｂ）を標本面と光軸ＡＸとが交わる位置に配置した楕円を、光軸ＡＸの周り回転させた回転対称面の一部（凹面）を第２光学部材３７の反射面とすることもできる。

この図６に示す第３実施例では、第１光学部材３６は、その対称軸ＳＡＸの光軸ＡＸからの高さｈ２が１３．９ｍｍであり、面Ｒ１の曲率半径が１７．２ｍｍの円弧、面Ｒ２が平面で構成され、面Ｒ１と面Ｒ２との対称軸ＳＡＸ上の距離ｄが３．５ｍｍに設定されている。また、この第１光学部材３６の媒質はｄ線に対する屈折率ｎｄが１．５２５１で、アッベ数νｄが５６である。また、第２光学部材３７の反射面を構成する楕円は、その長軸半径ａが１９．１７８３１ｍｍ、短軸半径ｂが１０．７２４５１ｍｍで、光軸ＡＸに対して長軸の傾き角θが２５．９２０４°である。

この第３実施例に係る暗視野用照明光学系３５及びこの照明光学系を有する対物レンズ３０でも、照明光の光量ロスを最小限に留め効率的な照明が可能となる。また、部品点数が少なく、低コスト化が可能となる。

なお、図６では、対称軸ＳＡＸ上にその焦点Ｆａを配置しているが、１ｍｍ以下の範囲であれば、この焦点Ｆａを図６の位置から光軸ＡＸの垂直方向にずらしてもかまわない。この第３実施例において、照明光は半角１°程度の広がり角を持っており、トロイダルレンズである第１光学部材３６の径方向の集光位置は１ｍｍ程度の幅を持つからである。具体的には、第１光学部材３６に対する照明光の入射角が１°であって、この第１光学部材３６の径方向の焦点距離ｆｒが３２．３７５ｍｍであるとすると、集光位置での光軸に垂直方向のずれ量はｆｒ×ｔａｎ（１°）＝０．５６５ｍｍとなり、幅で１ｍｍ程度になる。

１ 顕微鏡 ３０ 対物レンズ ３１ 対物光学系
３５ 暗視野用照明光学系 ３６ 第１光学部材 ３７ 第２光学部材

Claims (6)

1. 対物光学系の光軸に対して略平行な光を、前記対物光学系を囲むように配置された光路を介して標本に照射する暗視野用照明光学系を有する対物レンズであって、
   前記暗視野用照明光学系は、
   少なくとも前記対物光学系の光軸を中心とする円の径方向に正の屈折力を有し、前記径方向に前記光を集光し、集光点を形成する第１光学部材と、
   前記集光点から発散した前記光を前記光軸方向に偏向して前記標本に照射する第２光学部材と、を有し、
   前記第１光学部材は、前記光軸を含む任意の断面内において、前記光のうち最も光軸側の光を、最も光軸から離れた光よりも大きく前記径方向に屈折させるとともに、最も光軸側の光を前記光軸から離れるように前記径方向に屈折させるように構成されていることを特徴とする対物レンズ。
2. 次式の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
   １／３ ≦ ｆｒ／（ｆｐ−ＷＤ） ＜ １
   但し、
   ｆｒ：前記第１光学部材の前記径方向の焦点距離
   ｆｐ：前記対物レンズの同焦点距離
   ＷＤ：前記対物レンズの作動距離
3. 前記第２光学部材は、反射面が高次非球面形状に形成された凹面であって、光軸を含む部分に円筒状の開口部を有する穴あきミラーであ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. 前記第２光学部材は、少なくとも１つのレンズ面が非球面形状に形成され、光軸を含む部分に開口部を有する穴あきレンズであ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。
5. 前記第２光学部材は、反射面が、前記対物レンズの光軸に対して長軸が傾いた楕円の一部を前記光軸周りに回転させて形成された凹面であって、光軸を含む部分に円筒状の開口部を有する穴あきミラーであ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。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の対物レンズを有することを特徴とする顕微鏡。

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