JPH05119266A

JPH05119266A - 高解像光顕微鏡用の照明系及び照明方法

Info

Publication number: JPH05119266A
Application number: JP4095710A
Authority: JP
Inventors: Gary Greenberg; グリーンバーグギヤリー
Original assignee: YUNIMATSUTO U S EE CORP; Unimat USA Corp
Current assignee: YUNIMATSUTO U S EE CORP; Unimat USA Corp
Priority date: 1991-04-19
Filing date: 1992-04-16
Publication date: 1993-05-18
Also published as: JP2001201693A; US5305139A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】使用レンズに可能な最大角度を有する傾斜光を
発生させることにより、顕微鏡の解像力及び像の鮮明度
を高める透過光型顕微鏡のための照明系及び照明方法を
提供する。【構成】光軸を有するコンデンサ・レンズ手段１２、
光軸を有する対物レンズ手段１４及び接眼レンズ手段を
含む透過光型顕微鏡のための、リアルタイム３−Ｄ観察
を可能にすると共に解像度、鮮明度、視野深度及び深度
知覚を改善する照明系及び照明方法において、光路変向
手段４８，４９，５０の作用下に２つ以上の別々の光束
を、コンデンサ・レンズ手段１２光軸と一致せず、対物
レンズ手段１４口径以内に収まる対物レンズ手段１４光
軸に対する最大傾斜角度を形成するコンデンサ・レンズ
手段１２からの射出光路６６，６７を発生させる光路に
沿ってコンデンサ・レンズ手段１２に合焦させることが
できる照明系及び照明方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】本発明はコンデンサ・レンズ手段を
利用する透過光型顕微鏡のための照明系、特に顕微鏡の
対物レンズ光軸に対して傾斜した照明光を利用する照明
系に係わる。

【０００２】

【発明の背景】顕微鏡にいわゆる“傾斜光”を利用する
ことは前世紀末から今世紀初頭にかけて注目を集めた
が、いくつかの独創的なものも含めてこの種の装置が数
多く試みられたにもかかわらず、いずれも永続できなか
った。このことはC.W.Oliver著“The Intelligent Use
of the Microscope ”（Chemical Publishing Co.,1953
年刊）に詳述されている。

【０００３】Oliverは“傾斜光”の意味を“光軸以外の
方向から被験体［標本］に向けられ、被験体ガラスに入
射する細い光錐または光束の使用”（同書第97頁）に限
定している。即ち、彼は光軸以外の方向から来るが被験
体ガラスに入射しない光線を利用する照明系及び光線が
（単に標本台を傾斜させただけの照明系のように）斜め
に対物レンズに入射しない照明系を論議の対象から外し
ている。１次光束が対物レンズに入射しない照明系によ
って行われる照明はR.P.Loveland著“Photomicrography
a Comprehensive Treatise” John Weily& Sons刊，第1
2章に詳しく説明されているように一般に“暗視野”照
明と呼ばれている。本発明はOliverの定義通りの傾斜光
を使用し、従って、“暗視野”照明系とははっきり区別
されるものであるが、本発明の性質を明確にする上で
“明視野”及び“暗視野”照明について簡単に説明する
ことが有意義であると考えられる。

【０００４】光軸に沿って標本に光線を向ける照明系は
“明視野”照明効果を生むが、明視野照明という名称は
標本を囲むフィールドを通過して顕微鏡対物レンズに入
射する光線が全く妨げられず、標本を通過することによ
って減衰させられる光線に比較して明るいことに由来す
る。“暗視野”照明系においては、光軸に対して傾斜
し、対物レンズ口径の外側を進む光線だけを標本フィー
ルドに向けることによって相対輝度を反転させる。標本
を囲むフィールドを通過する光はすべて全く妨げられ
ず、対物レンズに入射せず、従って、対物レンズからは
“見えない”ことになる。ただし、標本に向けられる光
の一部は散乱して２次光線となり、その一部は対物レン
ズに入射する（対物レンズから“見える”ことにな
る）。従って、被験体がこれを囲む暗視野よりも明るく
見える。このような照明系は米国特許第4,896,966 号に
記載されている。

【０００５】公知照明系のうちには、英国特許第887,23
0 号及び米国特許第4,601,551 号に開示されているよう
に“明視野”及び“暗視野”照明を選択的に使用できる
ように組合わせた多くの照明系が含まれる。これらの照
明系においては、いずれの場合にも１次照明光を光軸と
整列させるか、または傾斜させて対物レンズ口径外を通
過させる。

【０００６】米国特許第3,876,283 号の発明は顕微鏡コ
ンデンサ・レンズ光軸上にプリズムを配置することによ
り光軸沿いの照明光を光軸から離れた光路へ横にずらす
ことにより光束がコンデンサ・レンズの中心を外れた箇
処に入射するように真の傾斜光を使用する照明系の採用
を教示している。光軸と平行な光線がコンデンサ・レン
ズの中心を外れた箇処に入射すると、光線は光軸に対し
て角度を形成してレンズから射出される。この角度はレ
ンズ中心からの光線の変位置に応じて異なる。前記米国
特許第3,876,283 号の場合に見られるように角度が対物
レンズ口径以内なら、この照明系はOliverが定義してい
るように真の傾斜照明効果を生む（即ち、対物レンズか
ら光が“見える”）。光線の傾斜角が最大となるために
は、光線が対物レンズ口径内ぎりぎりに収まる角度でコ
ンデンサ・レンズの周縁またはその近くで射出しなけれ
ばならない。特許第3,876,283 号の発明は（図示の平プ
リズムにウェッジ形プリズムを加えることによって）こ
の条件を満たすことができるが、最大角度を達成するに
は、コンデンサ・レンズと対物レンズの組合わせごとに
それぞれ異なるプリズム対が必要となる。さもないと、
使用する対物レンズ及びコンデンサ・レンズの特性によ
っては、米国特許第3,876,283 号の照明系の場合、射出
角が対物レンズ口径以内に収まるためには横ずれさせた
光線をコンデンサ・レンズの周縁よりも内側の箇処に向
けねばならなくなる。このような場合には、以下に説明
するように最大傾斜角は実現されず、照明系の最大解像
力は達成されない。

【０００７】米国特許第3,876,283 号では、照明光線の
位置（１５と１７の間）及び光軸上の光路変向手段２３
（プリズム）が単一照明光束しか使用できないことで照
明系の性能を制約する。

【０００８】以上に引用したのは解像力を高めるはずの
傾斜照明を潜在的な効果を正しく認識していない典型的
な公知例である。即ち、米国特許第3,876,283 号は傾斜
光の解像力増大効果を認識せず、標本の不均一部分を引
き立たせるために陰影の与えることを目的としている。
従って、最大傾斜角を実現することは必ずしも米国特許
第3,876,283 号の目的または要望ではない（例えば、陰
影が強過ぎると細部が不明瞭となる）。ところが、解像
力を著しく高めるために傾斜光の潜在的効果をフルに活
用する条件の１つとして、傾斜光の角度が最大でなけれ
ばならない。単一光束照明系の場合、照明光が最大傾斜
角を形成し、しかも対物レンズ口径内に収まるように所
与のコンデンサ・レンズ／対物レンズ組合わせにおいて
照明光束をコンデンサ・レンズの周縁から射出させるこ
とによって最大解像力が達成される。射出位置とは独立
にコンデンサ・レンズから光束が射出する角度を調節で
きるようにすることで、標本を照明する光の（対物レン
ズ手段光軸に対する）角度を最大にすることかできる。
同様に、射出角度とは独立に光束がコンデンサ・レンズ
を射出する位置を調節することによって、コンデンサ・
レンズをフルに活用することができる。コンデンサ・レ
ンズから射出する光束の角度及び位置を調節できれば、
大抵の対物レンズとの関連において、大きいコンデンサ
・レンズ（高開口数）を使用して最大傾斜光を達成でき
る。

【０００９】

【発明の概要】本発明は真の傾斜光の最大効果を実現す
る必須条件が２つ以上の別々の光束をコンデンサ・レン
ズに向け、各光束が対物レンズ光軸に対して照明光が対
物レンズに入射できる最大角度となるように構成できる
ことにあることを教示するものである。そのためには、
物理的な必要手段として、光線変向手段をコンデンサ・
レンズ光軸から外して配置しなければならない。さらに
また、本発明は公知の傾斜光照明系に見られる異方性を
克服する。

【００１０】本発明はまた、例えば米国特許第4,072,96
7 号に開示されているような単一光束によって達成し得
るよりもはるかにすぐれた成果を発揮する多重光束式の
リアルタイム３−Ｄ照明系を教示する。米国特許第4,07
2,967 号は単一コンデンサ・レンズ及び単一対物レンズ
を有する顕微鏡を使用し、コンデンサ・レンズの左半分
と右半分に相補フィルターを配置すると共に双眼式接眼
レンズにも相補フィルタ・セットを配置することによっ
て３−Ｄ像を達成する方法を開示している。この種の照
明系にあっては視差の程度は一定である。また、特に像
フィールドの中心において左右像間の視差食い違いは極
めて小さい。これに反して、本発明では左右の像が互い
に独立に制御され、左右像間の視差の程度を容易に調節
して使用される対物レンズのタイプ及び観察される標本
のタイプに合わせることができる。本発明のさらに別
の、おそらくはもっと重要な利点として、詳しくは後述
するように、解像力を損なうことなく視野深度を深める
ことができる。このことは鮮明な３−Ｄ像を形成するた
めの重要な前提条件である。

【００１１】本発明は（場合によっては数個のレンズか
ら成る）コンデンサ・レンズ手段及び（同じく場合によ
っては数個のレンズから成る）対物レンズ手段を特徴と
する透過光型顕微鏡のための照明系に係わる。照明すべ
き被験体または標本をコンデンサ・レンズ手段と対物レ
ンズ手段の間に配置する。

【００１２】顕微鏡像の回折理論によれば、例えば珪藻
類（Amphipleura pellucida ）のマーキングのように間
隔の詰まった構造細部を有する被験体を透過光で観察す
る場合、細部の単一点または単一線の像は多数のスペク
トル（種々の次数の回折波と呼ばれることもある）によ
って囲まれた中心光束から成る。スペクトルの数及び配
列はマーキングのパターン及び使用する光の波長に応じ
て異なる。中心光束からの回折波の距離は標本のマーキ
ングが細かければ細かい程（構造細部の間隔が小さけれ
ば小さい程）大きくなる。

【００１３】さらに、回折理論によれば、標本の像を得
るには少なくとも１つの次数の回折波を吸収し、中心光
束と再結合する必要がある。中心光束と再結合される回
折波の次数が多ければ多い程、像の解像度及び鮮明度が
高くなる。

【００１４】珪藻類のような被験体に対して光軸方向の
照明光線を使用すると、中心光束から余りに遠く離れて
いるため最大口径をもってしても捕捉できないスペクト
ルが発生する。標本のマーキングは解像されないままと
なり、従って視認できない。

【００１５】傾斜照明を採用することにより、光軸方向
の照明ではすべての次数の回折波が対物レンズからはみ
出すような被験体の場合でも１つまたは２つ以上の次数
の回折波を捕捉することができる。傾斜光の角度が大き
ければ大きい程、対物レンズ口径内に含まれる回折波の
次数も多くなり、従って、照明系の解像力が高くなる。
即ち、最適傾斜照明ではゼロ次数回折波が対物レンズの
縁辺付近に位置し、対物レンズが所与の構造細部につい
てより多くの次数の回折波を再結合できるから、像の解
像度も鮮明度を光軸方向照明に比較してはるかに高める
ことができる。

【００１６】従って、本発明の主な目的は使用レンズに
可能な最大角度を有する傾斜光を発生させることにより
顕微鏡の解像力及び像の鮮明度を高める透過光型顕微鏡
のための照明系及び照明方法を提供することにある。

【００１７】上記目的との関連における本発明のもう１
つの目的は標本に対する照明源としてコンデンサ・レン
ズへの光束を残らず利用することにある。即ち、本発明
は多くの公知例と異なり、コンデンサ・レンズへの入射
光線の小部分から傾斜光線を発生するためにコンデンサ
・レンズ上に、またはコンデンサ・レンズと標本の間に
マスクを使用しない。

【００１８】コンデンサ・レンズを有する透過光型顕微
鏡のために、コンデンサ・レンズから射出する位置と角
度の双方を互いに独立に選択的に調節できる傾斜光束を
発生させる照明系を提供することも本発明の目的であ
る。

【００１９】本発明は単一照明光束を使用しても解像力
の点で公知技術にまさる成果を達成できるが、互いに独
立の複数光束を使用する場合に傾斜照明の効果を最大限
に活用できる。具体的には、単一光束照明系でも解像度
は高められるが、それは（標本平面に投射される）光軸
の方向に沿ってであって、この光軸に対して９０°では
解像度も鮮明度も著しく低下する。例えば、珪藻類の詳
細なパターンを観察するには、マーキングが傾斜照明光
束の軸に沿った向きとなるように標本台上で標本を回転
させねばならない。標本が回転して最適位置から遠ざか
ると、マーキングがぼんやりし、最後には全く見えなく
なる。標本をさらに回転させて、標本の向きが１８０°
に近づくとマーキングが再び見えるようになる。単一傾
斜光束はＸ次元に沿って解像度を高めるが、これと直交
するＹ次元に沿って解像度を低下させるからである。と
ころが、２つの傾斜光束が互いに９０°の間隔で標本を
照明すると、Ｘ次元でもＹ次元でも像の解像度及び鮮明
度が高められる。コンデンサ・レンズ光軸を中心に間隔
を保つ多重傾斜照明光束を使用すれば標本平面のほぼ全
体にわたって解像度が高められる。従って、標本台にお
ける標本の向きに関係なく、例えばAmphipleura Pelluc
ida のマーキングのような極めて微細な構造細部を観察
することができる。

【００２０】多重光束を使用することで解像度が高めら
れるのは傾斜照明の有益な効果に起因するだけでなく、
多重光束がコンデンサ・レンズから対物レンズへのそれ
ぞれ別々の光路を辿るため照明系のＮ．Ａ．（開口数）
が全体として増大することにも起因する。即ち、傾斜角
の大きい光束は光軸方向の光束よりも大きい角度でコン
デンサ・レンズから射出するから、コンデンサ光束の
“作用”Ｎ．Ａ．が通常のレベル以上に増大する。射出
角度が大きくなるのはコンデンサ・レンズの一方の側だ
けであり、反対側では射出角不足となる。しかし、第２
傾斜光束を第１光束とは逆の角度でコンデンサ・レンズ
に入射させると、コンデンサ・レンズの両側から単一中
心光束の場合よりも大きい角度で光束が射出する。従っ
て、多重傾斜光束を光軸を挟んで互いに逆の角度でコン
デンサ・レンズに入射させることにより、その結果形成
される射出光束が複合されて照明口径を増大させ、照明
系の全体的な解像度を高めるようにすればよい。像の最
終解像度は照明系のＮ．Ａ．によって決定される。コン
デンサ・レンズと共に対物レンズを使用する顕微鏡で
は、照明系のＮ．Ａ．は対物レンズのＮ．Ａ．とコンデ
ンサ・レンズのＮ．Ａ．との複合値に相当する。

【００２１】従って、本発明の他の目的はそれぞれが対
物レンズへの別々の（対物レンズ光軸に対して）傾斜し
た射出光路を辿る複数の独立照明光束をコンデンサ・レ
ンズに入射させる透過光型顕微鏡のための照明系及び照
明方法を提供することにある。

【００２２】本発明のさらに他の目的は複数の独立照明
光束をコンデンサ・レンズに入射させ、コンデンサ・レ
ンズからの各光束の射出光路の位置及び角度を光束ごと
に調節できる透過光型顕微鏡用照明系を提供することに
ある。このような照明系は上記利点のほかに、解像度を
損わずに視野深度を著しく増大させることができるとい
う利点をも有する。

【００２３】従来の顕微鏡用照明系において、視野深度
及びコントラストを増大させるためにコンデンサ・レン
ズ口径を縮小すると解像度が低下することは周知の通り
である。視野深度を増大させる他の公知方法としては、
視野深度を増大させるために視野絞りアイリスを絞り込
みながら（コンデンサ・レンズ口径を全開状態に維持し
て）コンデンサ・レンズをややアンダーフォーカスする
という方法がある。単一照明光束を使用する場合、光軸
方向光束であろうと傾斜光束であろうと、視野深度を増
大させると解像度が低下する。本発明では、視野レンズ
口径を縮小させて視野深度及びコントラストを増大させ
ても解像度が低下しないように多重傾斜光束をコンデン
サ・レンズに入射させる。コンデンサ・レンズがその全
口径で受光し、透過させるから、コンデンサ・レンズに
おける全体としての照明口径は縮小しないからである。
別の観点からすれば、最終像は多重像の組合わせであ
り、視野深度の大きい個々の像を形成するあらかじめ開
きを設定された傾斜照明光束群も全体としての照明口径
に影響する。

【００２４】本発明のさらに他の目的はコンデンサ・レ
ンズを有する透過光型顕微鏡において、二重傾斜照明光
束を利用し、解像度を高めると共に視野深度の深いリア
ルタイム３−Ｄ像を形成する手段を提供することにあ
る。

【００２５】独立の複数照明光束をコンデンサ・レンズ
に入射させることにより、本発明では例えば相補フィル
タを介在させることにより必要に応じて各光束を独立に
操作して真のリアルタイム３−Ｄ像を形成することがで
きる。１つまたは２つ以上の光路中に偏光フィルタを介
在させれば、解像度を高めると同時に例えば選択的なシ
ャドー回転のような種々の効果を達成することができ
る。

【００２６】本発明のその他の目的はすでに明らかであ
るか、あるいは以下の説明から明らかになるであろう。

【００２７】本発明の要点は単一照明光束では不可能な
成果を得るために種々の構成で２つ以上の別々の光束を
コンデンサ・レンズに入射させることによって傾斜照明
の効果を最大限に実現することにある。上記種々の構成
のいくつかを図示し、その利点を以下に説明する。ただ
し、以下に述べる具体例のほかにも本発明の範囲内で種
々の構成が可能である。

【００２８】本発明の上記及びその他の目的、特徴及び
長所は添付図面に沿って以下に詳述する好ましい実施例
の説明から明らかになるであろう。

【００２９】

【実施例の説明】図１ａ乃至１ｃを参照して本発明の要
点を説明する。図中、光路変向手段（ミラー）１１、光
軸１３を有するコンデンサ・レンズ手段１２、光軸１６
を有する対物レンズ手段１４、及びコンデンサ１２と対
物レンズ１４の間に配置されて標本平面２０を画定する
標本載置台１７が顕微鏡照明系の主要部分である。載置
台１７は（図示しない）光源からの光線１８によって照
明されるように（図示しない）標本を保持する。図面で
はコンデンサ１２の光軸１３と対物レンズ１４の光軸１
６が一致しており、これは透過光型顕微鏡に共通の構成
である。ただし、このような光軸の一致は本発明に必須
の条件ではなく、本発明は例えば対物レンズに対してコ
ンデンサを傾斜させた照明系にも応用できる。コンデン
サ・レンズ手段１２も対物レンズ手段１４も単一レンズ
として略示してあるが、当業者には明らかなように、コ
ンデンサ・レンズ手段も対物レンズ手段も公知の多重素
子またはその他の光学手段で構成してもよい。

【００３０】図１ａに示すようにミラー１１をコンデン
サ光軸１３上に、該光軸１３と直交する光線１８の初期
光路１９に対して４５°の角度に配置すると、ミラー１
１によって変向させられた光線の光路２１ａは光軸１３
と一致する。

【００３１】特に断わらない限り、例えば１９，２１ａ
のような光路を表わす線は光線の軸心を略示したもので
あり、実際には光線が収斂、放散または平行包絡面を有
することはいうまでもない。ただし、光線の軸心で表わ
される光路を辿るのが本発明を理解する上で便利であ
る。

【００３２】図示のように、光軸１３に沿ってコンデン
サ１２に入射する光線は光路２２ａに沿ってレンズから
射出される。図１ａの構成では、光路２２ａは標本平面
２０をこれと直角に通過し、光軸１６に沿って対物レン
ズ１４を含む。図１ａは典型的な“明視野”照明系を示
す。

【００３３】図１ｂに示すように、４５°の角度に保っ
たままミラー１１をコンデンサ１２の光軸１３から横に
ずらすと、変向後の光路２１ｂはコンデンサ光軸１３と
平行ではあるが該光軸から横にずれる。光軸からずれた
位置で光路２１ｂがコンデンサ１２に入射すると、射出
光路２２ｂと対物レンズ光軸１６との間に角度βが生ず
る。ただしコンデンサ１２からの光線２２ｂの射出位置
はコンデンサ光軸１３から横にずれない。

【００３４】標本平面２０は対物レンズ光軸１６と直交
関係にあるから、光路２２ｂは標本平面２０内の標本に
対して傾斜する。ただし、本発明の目的に照らして、重
要な関係はコンデンサ１２からの射出光路２２ｂと対物
レンズ１４の光軸１６との間の角度βである。本発明の
利点は対物レンズ光軸と平行な光路に沿って照明光線を
通過させながら標本載置台を傾けることによって標本平
面と照明光路との間に傾斜角を形成する方式からは得ら
れない。このような構成ではなんらかのシャドウィング
によってのみ強調される標準的な“明視野”照明が得ら
れるに過ぎない。

【００３５】図１ｃでは入射光線１８の光路１９に対し
てミラー１１を４５°以上（例えば５０°）傾斜させる
ことにより、コンデンサ手段１２への光路２１ｃがコン
デンサ手段光軸１３に対して角度Ωを形成するようにミ
ラー１１における反射角を設定する。コンデンサ１２へ
の入射光路２１ｃの角度をΩとすることによって射出光
路２２ｃの位置がコンデンサ・レンズ手段１２の中心か
らその周縁近くまで側方にずれる。即ち、図１ｃに示す
ように、光路１９に対するミラー１１の角度を変えると
共に光路を光軸１３から側方へ変位させることによっ
て、光路変向手段１１は射出光路２２ｃの角度だけでな
く、コンデンサ１２からの射出位置をも制御することに
なる。このような制御によって斜め照明の角度が大きく
なる（図１ｃにおける角度μは図１ｂにおける角度βよ
りも大きい）。従って、コンデンサ１２からの射出光路
２２ｃの角度は入射光路２１ｃの側方への（光軸１３か
ら半径方向への）変位量に応じて決定され、コンデンサ
１２からの射出光路２２ｃの側方への（光軸１３から半
径方向への）射出位置ずれはコンデンサ手段１２の光軸
１３に対する入射光路２１ｃの角度に応じて決定され
る。

【００３６】本発明の必須条件は対物レンズ口径の限度
内でコンデンサからの射出光線の角度が最大となるよう
に光路変向手段１１を操作することである。これは焦点
距離、作動距離、開口数などのようなレンズの仕様に応
じて異なる。

【００３７】所与のコンデンサ１２に関して、対物レン
ズ光軸１６に対する照明光線１８の傾斜角を対物レンズ
の口径内で最大とするにはコンデンサ１２からの射出光
路をコンデンサの縁辺またはその近くで射出させればよ
く、初期光路１９に対するミラー１１の角度を、従っ
て、コンデンサに対する光路２１ｃの角度Ωを変えるこ
とによって達成される。同時に、真の斜め照明を実現す
るためには、光線のすべてまたは一部が対物レンズに入
射しなければならず、特定の対物レンズに対してはコン
デンサからの射出光路が特定の角度及び位置でコンデン
サから射出する必要がある。また、既に述べたように、
角度μはミラー１１の半径方向位置、従って、コンデン
サ光軸１３に対する入射光路２１ｃの半径方向位置に応
じて変化する。

【００３８】本発明の利点の１つとして、光路変向手段
がコンデンサの縁辺からの射出光路角度Ωを、この角度
に対物レンズが入るまで変向させることができるから、
多くの場合最大サイズのコンデンサを使用できる。従っ
て、良質のガラスを使用し、光路角度を最大に設定する
ことによって解像力を著しく高めることができる。本発
明ではまた、公知の照明系と異なり、最適角度に傾斜さ
せた光線の縁辺部またはその小部分だけではなく大部分
が対物レンズに入射し、与えられた光量で最も明るい像
を形成することができる。

【００３９】上述した単一光線方式でも顕微鏡の解像力
を著しく高めることができるが、解像力が高められるの
は主として（標本平面へ投射される）照明光線の光軸方
向であって、これに対して９０°の方向では解像力が著
しく低下する。

【００４０】解像力及び鮮明度は究極的には対物レンズ
が吸収、再結合できる回折波の数によって決定される。
図２，図３及び図４は図１ａ，図１ｂ及び図１ｃに示し
た照明条件下で対物レンズが捕捉できる回折波の相対数
を示す。図１ｂの斜め照明条件に対応する図３の場合、
対物レンズは図１ａの軸方向照明方式に対応する図２に
示す場合よりも多い数の回折波２５を吸収、再結合す
る。ただし、Ｘ方向における吸収回折波数の増大はその
ままＹ方向における吸収回折波数の減少につながる。軸
方向照明によって達成される解像力に対する解像力の増
大（または減少）はｃｏｓφの２倍に比例する。ただ
し、角度φは斜め照明の光軸に対する（図示しない）標
本の角度である。角度φは０°乃至９０°であり、０°
はＸ次元（または斜め照明の光軸方向）であり、９０°
はＹ次元である。

【００４１】図１ｃに示した最大斜め照明条件に対応す
る図４の場合、対物レンズによって吸収、再結合される
回折波２５の数は図１ｂ及び図３に示した斜め照明条件
で達成される数よりもさらに多い。即ち、対物レンズが
大きい傾斜角度で波面を捕えるから回折波の間隔が詰ま
って見え、その分だけ対物レンズ捕捉できる回折波の数
が多くなることに起因する。この解像力増大は斜め照明
光線の光軸と対物レンズ光軸１６との間に画定される角
度のｓｉｎｅに比例する。

【００４２】以上の説明から明らかなように、照明光線
の側方への変位量に関連する解像力増大と光軸に対する
照明光線の角度に関連する解像力増大がある。解像力の
総増大量はこれらの２つの要素の複合効果である。

【００４３】本発明の重要な構成要件の１つは照明光線
変向手段（即ち、ミラー１１）をコンデンサ光軸から外
れた位置に配置することにより、同じ照明系内で複数の
光線変向手段を同時に作用できるようにすることにあ
る。即ち、それぞれの光軸が互いに所定の角度を形成す
るように配置した複数の照明光線を利用することにより
標本平面の全面にわたって解像力を高めることができ
る。

【００４４】図５に示す構成では、ミラー２３及び２４
の形態を取る一対の光路変向手段をコンデンサ１２の光
軸１３から外れた位置に設けることにより、照明系がコ
ンデンサ・レンズ手段１２に対する２つの独立照明光線
で作用できるように構成している。光源手段（ランプ）
２６は光路変向手段２３を含む光源光路２８に沿って光
線２７を送る。同様に、光源手段（ランプ）２９は光路
変向手段２４を含む光源光路３２に沿って光線３１を送
る。ミラー２３は光路２８の方向をコンデンサ１２を含
む光路２８ａへ変える。ミラー２３をコンデンサ光軸１
３から半径方向に外れた位置に、該コンデンサへの入射
光線２７に対して角度πを形成するように配置し、コン
デンサ１２からの射出光路３３を対物レンズ１４を含む
最大角度でコンデンサ・レンズの縁辺から射出させる。
同様に、ミラー２４は光路３２の方向をコンデンサ１２
を含む光路３２ａへ変える。ミラー２４はミラー２３と
全く同様に作用してコンデンサ１２から所期の射出光路
３４を発生させる。

【００４５】光軸１３に対するミラー２３，２４の位置
関係を図６ａに示すが、所期の結果によってはこれとは
異なる位置関係も考えられる。例えば、３−Ｄ結像を得
るためには図６ａに示すように変向手段をほぼ対向関係
に（１８０°間隔に）配置すればよいが、２光束方式で
最大の全体的解像度を達成するには図６ｂに示すように
ほぼ直角に（９０°間隔に）配置すればよい。標本平面
全体の解像度は光束数を増やすことで高められる。光軸
１３を中心に等角度間隔に（１２０°間隔に）光束変向
手段を配置した図６ｃに示す３光束方式は標本平面全体
にわたって解像度を高める。（図示しないが）光束数を
６に増やせばさらに好ましい成果が得られる。光束変向
手段を光軸からずらして配置するから、必要に応じてミ
ラーの配置及び間隔を適宜選択することができる。

【００４６】例えば、２光束方式の場合、光束を１８０
°の線から最大限４５°までずらすことですぐれた３−
Ｄ効果が得られ、約３０°が最適であることが明らかに
なった。光束をこのように位置ぎめすることにより、解
像度が高められ、シェーディングが改善され、しかも３
−Ｄ効果は損われない。

【００４７】本発明を実施するには、光束２７，２８
（図５）を図示のようにそれぞれ別々の光源から放出さ
せるか、または単一光源からの単一光束を（図示しな
い）公知のビームスプリッター手段で分割すればよい。
光源よりも重要なのは、多重光束２７，３１をそれぞれ
の別々の光路に沿ってコンデンサ・レンズに入射させ、
対物レンズ手段１４の光軸１６と一致しない光路３３，
３４に沿って射出させることである。

【００４８】同様に、ミラーは光束変向手段の１つでは
あるが、プリズムなども変向手段であり、このような手
段をすべて図示しないからといって本発明から除外され
ることを意味するわけではない。事実、本発明は例えば
ファイバーオプチックを利用して別々のマイクロ光源を
配列し、これらの光源の位置及び方向を制御する機械的
または電気機械的手段を光束変向手段とする構成も本発
明の範囲に含まれる。いずれの場合にも、本発明の特徴
は別々の光束をコンデンサ・レンズ手段に入射させるこ
とにある。

【００４９】また、本発明を説明する便宜上、光束変向
手段を、多様な対物レンズに適応させるため調節自在な
変向手段として図示したが、所与の対物レンズ／コンデ
ンサ・レンズ組合わせに関しては調節自在な光束変向手
段である必要はなく、固定または予調定光束変向手段で
充分である。従って、本発明は適当な箇処で、かつ適当
な角度で光束をコンデンサ・レンズに入射させる公知の
固定式変向手段をも含む。

【００５０】本発明の多重光束実施例の重要な特徴の１
つは標本平面２０において標本を照明する光の強さにあ
る。傾斜光束を形成する公知装置とは異なり、本発明は
マスクなどのような遮光手段を使用する必要がない。従
って、本発明では光源手段からの光をほとんどすべて標
本の照明に利用できる。

【００５１】光源手段を電球として略示したが、当業者
には明らかなように、光源手段は適当な光源のほかに照
明光線の供給手段として公知のレンズ手段及びその他の
光学手段をも含むことができる。

【００５２】多重光束実施例の他の重要な特徴は公知の
傾斜照明系に固有の異方性を克服できることにある。

【００５３】解像度及び鮮明度の異方性については上述
した。公知照明系に伴なう異方性のもう１つの影響は像
フィールドの照明が著しく不均一になることである。即
ち、視野の一方の側が明るく、反対の側が暗くなる。本
発明に多重光束方式を導入することによって均一に照明
された視野を発生させることができる。

【００５４】別々の光路を辿って複数の光束がコンデン
サ・レンズに入射する方式を本発明に採用することによ
り、解像度を高めるだけでなく、その他の多様な成果を
得るために複数光束を個別に操作することができる。例
えば、図５から明らかなように、光路２８，３２にそれ
ぞれ相補偏光フィルタ３６，３７を介在させると共に、
一対の接眼レンズ４２，４３を有する双眼式アイピース
４１に同様のアイピース偏光フィルタ３８，３９を設け
ることによってリアルタイム３−Ｄが達成される。フィ
ルタ３６，３７には正及び負の符号を付して公知の多様
な態様で相補作用できることを示した。該フィルタはそ
れぞれの偏光軸が互いに直交するような向きの平面偏光
子でもよい。あるいは、一方の左手偏光を、他方が右手
偏光を発生させる円形偏光子でもよい。あるいは吸収ま
たは干渉型の（例えば赤と緑のような）相補カラーフィ
ルタでもよい。アイピース・フィルタ３８，３９がフィ
ルタ３６，３７と相互作用することにより、光源２６，
２９の一方だけからの光を選択的に制限して光路３３に
沿った光によって生ずる像が接眼レンズ４３から射出せ
ず、光路３４に沿った光によって生ずる像が接眼レンズ
４２から射出しないようにする。

【００５５】光路変向手段２３，２４を調節することで
可能となるフィルタ済み光束のオーバラップがリアルタ
イム３−Ｄ像を形成し、光路の方向をそれぞれ独立に制
御できることによって左右像の視差角度を制御し、最終
像における深度知覚度を制御することが可能になる。

【００５６】一対の光束が一方の接眼レンズに照明を与
え、他方の対の光束が他方の接眼レンズに照明を与える
ように構成してある均等に間隔を置いた４本の光束系
（図示せず）は、直角における２光束系のごとく３−Ｄ
観察において全体的な高解像の利点を与える。

【００５７】本発明は視差度が固定されていて、特に像
フィールドの中心において左右像間の視差の不均衡が極
めて小さい単一光束リアルタイム３−Ｄ照明系で達成で
きる成果をはるかに超えた成果をもたらす。本発明では
左右の像がそれぞれ独立に制御され、左右像間の視差度
を、使用する対物レンズのタイプ及び観察される標本の
タイプに応じて容易に調節できる。さらに、本発明の重
要な利点として、解像度を損うことなく大きい視野深度
を達成できる。これは鮮明な３−Ｄ像を発生させるのに
必須の前提条件である。

【００５８】本発明の２光束照明系によって照明される
標本の３−Ｄ写真記録（ステレオペア）を得るために必
要なことは一方の光束がオン、他方の光束がオフの状態
で第１の写真を撮影し、オンの光束とオフの光束を逆に
した状態で第２の写真を撮影することだけであり、フィ
ルタは不要である。

【００５９】ただし、リアルタイム３−Ｄ視像の場合に
は、各照明光束がそれぞれ別々の接眼レンズに入射する
ように光束を分離させる必要がある。そのためには上述
のようにフィルタを使用すればよい。しかし、フィルタ
には例外なく最終像を劣化させる作用がある。カラーフ
ィルタは光量を低下させ、特に着色標本の場合には標本
の色をゆがめる可能性がある。偏光フィルタは特殊レン
ズの使用を必要とし、全消光（分離）を起こさない。

【００６０】本発明は別々の光源から２つの光束を発生
させるから、フィルタを使用せず、その代りにシャッタ
ー・システムを使用することによって全分離を達成する
ことができる（機械的または電子的）。シャッター・シ
ステムを使用することにより、光源光束を交代パルスに
分割し、一方の光源光束からのパルスだけが特定の接眼
レンズに入射し、他方の光源光束からのパルスが他方の
接眼レンズだけに入射するように、両接眼レンズに入射
させることができる。毎秒約２４個またはそれ以上のパ
ルスを発生させれば、観察者の眼は照明が非連続的であ
ることに気付かない。

【００６１】図７では、回転シャッター板１０１を有す
る機械的光源光束シャッター１００を光路２８中に介在
させることにより、透明四分円１０２の１つが光路中に
位置するか不透明四分円１０３の１つが光路中に位置す
るかによって交互に光束２７を透過させたりブロックし
たりする。説明の便宜上、４つのセクションから成るシ
ャッター板を図示したが、本発明ではセクションの数は
任意である。

【００６２】回転シャッター板１０５を有する第２の４
セクション光源光束シャッター１０４を光路３２中に配
置することにより、透明四分円１０６の１つが光路中に
位置するか不透明四分円１０７の１つが光路中に位置す
るかによって交互に光束３１を透過させたりブロックし
たりする。光源光束シャッター１００，１０４を同期さ
せることにより、一方が光束を透過させている時には他
方が光束をブロックし、一方がブロックしている時には
他方が透過させるようにする。従って、常時一方の光束
だけが標本平面２０及び対物レンズ１４を照明する。光
束が交代して対物レンズを照明する交代頻度はシャッタ
ー・プレートのセクション数×シャッター回転数によっ
て決定される。観察者が“フリッカー効果”を経験しな
いようにするためには光束の交代が毎秒２４回以上でな
ければならない。

【００６３】３−Ｄ効果は光源２６からの光を接眼レン
ズ４２，４３の一方だけに入射させ、光源２９からの光
を他方の接眼レンズだけに入射させることによって達成
される。これは光源光束シャッター１０１，１０４とほ
とんど同じくこれと同期する回転シャッター板１１１を
有する接眼レンズ・シャッター１１０及び回転シヤッタ
ー板１１６を有する接眼レンズ・シャッターによって達
成される。接眼レンズ・シャッター板１１１は一対の透
明四分円１１２及び一対の不透明四分円１１３を有し、
シャッターの回転に伴なってこれらの四分円が交互に対
物レンズ１４から接眼レンズ４２への光を透過させた
り、ブロックしたりする。同様に、接眼レンズ・シャッ
ター板１１６は一対の透明四分円１１７及び一対の不透
明四分円１１８を有し、シェッターの回転に伴なってこ
れらの四分円が対物レンズ１４から接眼レンズ４３への
光を交互に透過させたりブロックしたりする。

【００６４】シャッターは光源光線シャッター板１０１
の透明セクション１０２が光路２８中に来ると接眼レン
ズ・シャッター板１１１の透明セクション１１２が対物
レンズ１４から接眼レンズ４２へ光を透過させ、光源光
線シャッター板１０５及び接眼レンズ・シャッター板１
１６の不透明セクションが光源２９及び対物レンズ１４
からの光をそれぞれブロックする。シャッター板１０１
の不透明セクション１０３が光路２８中に来ると事態が
反対になるだけであり、不透明セクション１１３が対物
レンズ１４から接眼レンズ４２への入射光をブロック
し、光源光束シャッター板１０５の透明セクション１０
６を通過した光は対物レンズ１４から接眼レンズ・シャ
ッター板１１６の透明セクション１１７を通って接眼レ
ンズ４３に入射する。その結果、解像度も鮮明度も高
く、正しいカラーの明るい３−Ｄ像が得られる。

【００６５】本発明の範囲内で、機械的シャッター１０
０，１０４，１１０，１１５の代りに、例えば電子式Ｌ
ＣＤシャッターなどのような公知の手段を利用して光を
交互にブロックしたり透過させたりすることも可能であ
る。

【００６６】本発明の照明系を利用する顕微鏡は顕微鏡
の分野で公知の種々の光束操作手段、例えば偏光フィル
タ、視野絞り、コリメータなどを任意に使用することが
できる。本発明の多重光束照明系においては、このよう
な操作手段を利用することにより、特性の異なる光束ま
たは同じ特性の光束を得ることができる。

【００６７】解像度は主として照明光束の（両方向）光
軸沿いの傾斜照明によって高められるから、これに対し
て９０°の光軸沿いには低下するが、２つの光束を使用
することにより標本平面全体にわたって１次近似値とし
て高い解像度が得られる。光束を２つ以上に増やせば標
本平面における高解像度の分布がさらに改善される。た
だし、６乃至６本の傾斜光束と光軸を中心に配置しても
ほとんど効果はない。単一傾斜光束（図１Ｅ及び図１
Ｆ）に伴なう解像度の異方性に関する上記説明から明ら
かなように、各照明光束光軸の両側１５°程度の範囲内
における解像度低下は取るに足らない（前記角度のｃｏ
ｓに比例する）。

【００６８】３光束照明系の実施例を示す図８，図９ａ
及び図９ｂにおいて、鏡面４５，５６，４７はそれぞれ
光束変向手段４８，４９，５０で支持されている。各鏡
面は光源手段５８，５９，６１からそれぞれ放射される
光束５４，５６，５７の光源光束光路５１，５２，５３
のそれぞれに配置されている。特に図９ａ，９ｂから明
らかなように、変向手段４８，４９，５０はコンデンサ
・レンズ手段１２（図５及び図８）の光束１３に対して
半径方向の光路５５に沿って移動自在である。本発明で
は光束変更手段をそれぞれの光路５５上の、鏡面４５，
４６，４７で反射した光束を光軸１３から半径方向に外
方へ向ける位置に配置する。すでに詳しく述べたよう
に、半径方向光路５５に沿ってミラー（例えば４５）の
位置を変えるとコンデンサ・レンズ手段１２からの射出
光路６６（図８）の角度が変化する。

【００６９】図９ｃに示すように、鏡面の１つ（例えば
４７）を、コンデンサ・レンズ手段光軸１３に沿って移
動する光路を発生させる光軸１３上の位置に配置するこ
とによって本発明の照明系において“明視野”照明を行
うことができる。その他の鏡面を同時に傾斜光を形成す
るように配置するか、または作用不能にする（鏡面をコ
ンデンサ・レンズ手段の範囲から外すかまたは対応の光
源手段をオフにする）ことによって標準的な“明視野”
照明を行うことができる。

【００７０】変向手段４８，４９，５０の配置次第で
は、“暗視野”照明にもなる。鏡面の半径方向位置が対
物レンズ口径よりも外側へ外れるように傾斜したコンデ
ンサ・レンズ手段からの射出光路を発生させれば、“暗
視野”照明が可能になる。

【００７１】図８に示すように、各鏡面４５，４６，４
７を対応の光源光束に対して傾斜させることにより鏡面
の反射角を変化させることができる。即ち、鏡面を傾け
ることによって変向手段からコンデンサ・レンズ手段１
２への光路の角度を変え、コンデンサ・レンズ手段から
の射出光路の位置を変える。

【００７２】光源光束５４，５６，５７はコンデンサ・
レンズ手段１２の光軸１３とほぼ直交し、互いに一致し
ている状態で図示されている（図５）コンデンサ・レン
ズ手段１２の光軸１３及び対物レンズ手段１４の光軸１
６を中心に等間隔の光路変向手段４８，４９，５０への
光源光路５１，５２，５３を辿る。ミラー４５，４６，
４７はコンデンサ・レンズ手段１２への光路６２，６
３，６４の方向を決定し、コンデンサ・レンズ手段から
対物レンズ手段への射出光路６６，６７の位置及び方向
を制御するように半径方向にかつ傾斜自在に位置ぎめす
ることができる。

【００７３】変向手段及びコンデンサ・レンズ手段１２
のサイズと間隔に鑑み、個々の光束５４，５６，５７か
らの光を全部集めて、コンデンサ・レンズ手段１２から
所要の射出光路を発生させるのに必要な正確な位置及び
角度でコンデンサ・レンズ手段１２に入射させることは
極めて困難である。大きい視野レンズ７１（例えば５０
mm f／1.2 カメラレンズ）がプレコンデンサ・レンズ手
段として作用して入射光束からの光を残らず集めてこれ
を正確にコンデンサ・レンズ手段１２に入射させること
ができる。コンデンサ・レンズ手段１２に対して視野レ
ンズ７１を上下させることにより、低出力及び高出力照
明系にそれぞれ適応させるように標本平面２０への光束
のサイズを調節する。

【００７４】また、コンデンサ・レンズ手段１２はやや
アンダーフォーカス状態になるが、視野レンズ口径（ア
イリス絞り）７２を利用することによって視野深度及び
コントラストを制御することができる。公知の照明系は
コンデンサ・レンズの口径を縮小することによって視野
深度を深くするが、この方式ではコンデンサ・レンズ手
段からの射出光束の開口数もこれに伴なって縮小するた
め解像度が低下する。ところが、本発明の多重光束実施
例では、コンデンサ・レンズ口径６９を全開のままにし
て視野レンズ口径７２を縮小することによって解像度の
低下を伴なうことなく視野深度を深くすることができ
る。コンデンサ・レンズ手段から射出する照明光の全体
的な口径を著しく縮小することなく各照明光束の口径を
縮小するからである。多重光束はコンデンサ・レンズ手
段の全口径を照明し、解像度の低下は起こらない。

【００７５】視野レンズ７１及びアイリス絞り７２を介
在させても、鏡面４５，４６，４７はコンデンサ・レン
ズ手段１２から射出光路の方向及び位置を制御し続ける
から本発明の作用を妨げない。

【００７６】同様に、光源光路５４，５６，５７にラン
プ・コンデンサ７３、（光束のサイズを調節するため
の）ズームレンズ７４、偏光フィルタ７６などのような
手段を介在させても本発明の作用を妨げず、それどころ
か重要な利点の１つを一段と顕著にする。このような光
束操作手段を各光路に（光源と変向手段の間に）、また
は例えば視野レンズ７１、視野レンズ口径（絞り）７２
または偏光フィルタ７７のように共通光路に（変向手段
と接眼レンズ７８の間に）使用しても照明系の解像度を
低下させることはない。

【００７７】（光学手段で単一光源を分割する場合とは
反対に）光源５８，５９，６１が独立している場合に
は、それぞれの強さを変化させることによって調査にバ
リエーションを持たせることができる。

【００７８】以上の説明から明らかなように、解像度を
高めるために本発明は公知の光束操作手段の使用を制限
せず、その結果光レベルが光源によって与えられる光の
レベルよりも低くなることもない。従って、本発明の照
明系は解像度を高めると同時に広範囲の調査ニーズを満
たし得る照明条件を成立させることができる。

【００７９】本発明の多重光束照明系は対物レンズ手段
光軸に対する照明光束の傾斜度の増大（再結合される回
折波次数の増大）と、コンデンサ・レンズの周縁から射
出する多重光束による効果に起因するコンデンサ・レン
ズの全体的な照明口径の増大との双方によって解像度を
高めることができる。

【００８０】光源手段から光束変向手段への光路５４，
５６，５７中の偏光フィルタ７６が相補フィルタなら
ば、対物レンズ手段１４から接眼レンズ７８までの複合
光束中の偏光フィルタ７７の回転によって標本に対する
傾斜照明のシャドー効果を回転させて１つまたは２つの
光束からの照明を効果的に減衰させながら、残る光束の
効果を観察することができる。

【００８１】標本が極めて薄く透明な場合（例えば生体
細胞または未着色細胞）、位相差レンズを利用して可視
像を得ることは公知である。位相差技術を利用する公知
の照明系はいずれもコンデンサ・レンズと同軸の光を使
用して可視像を形成する。本発明では、上記コンデンサ
及び対物レンズの代りに、上述の多重傾斜光束と共に位
相差コンデンサ・レンズ及び位相差対物レンズを使用す
ることにより、すべての点で公知照明系で得られる位相
差像と同じであるが解像度及び視野深度が公知のものよ
りもすぐれた位相差像を形成できる予期しない成果を達
成する。さらにまた、本発明は上記の観察困難な標本の
リアルタイム３−Ｄ像を、高い解像度、深い視野深度、
高い鮮明度で形成することができる。

【００８２】本発明は照明光束を位置ぎめ及び方向制御
するための特定の機械的または電気的システムに制約さ
れるものではなく、調節自在な、またはあらかじめ調定
されたものでもよいし、ミラー、プリズム、ファイバー
オプチックまたはその他の公知または未知の手段を利用
するシステムでもよい。このような機械的システムは当
業者には公知の多様な形態を取ることができる。変向手
段のミラーを位置ぎめする機械的システムの実施例を図
４に示した。

【００８３】変向手段８０は軌道８７に沿って走行する
台車８６に固定された“Ｌ”字形マウント部材８４にヒ
ンジ８３を介して回転自在に連接された可傾アーム８２
に固定したミラー８１を含む。マウント部材８４の端部
に形成したタブ８９に取付けられたケーブル８８が軌道
８７上に台車８６を位置ぎめ、光軸に対するミラー８１
の半径方向位置を決定する手段として作用する。ピボッ
トアーム９１の一端を可傾アーム８２に枢動自在に取付
け、他端をマウント部材の溝９３に沿って走行するスラ
イド９２に取付ける。スライド９２の端部に形成したタ
ブ９６に取付けたケーブル９４がスライドをその溝内に
位置ぎめすることにより、可傾アーム８２の傾斜及びミ
ラー８１の角度を調節する。ケーブルを操作するために
ケーブル９４，９８の端部に取付けた（図示しない）マ
イクロメータを使用することにより、本発明に必要な精
度を達成することができる。

【００８４】同一照明系における複数の変向手段８０を
（公知手段によって）機械的に連動させることにより、
それぞれの位置を相互依存させる。即ち、１つの変向手
段が新しい半径方向位置へ、または１つのミラーが異な
る角度位置へ移動すると、他の変向手段も対応して移動
する。このように構成すれば、ミラー間に固定的関係が
設定され、対物レンズ光軸１６に対するそれぞれの円周
方向位置を除いて照明系においてすべて光束が実質的に
同様の光路を辿るようにすることは容易に可能となる。

【００８５】他の光束を混乱させることなく１つの光束
を変化させたい場合には変向手段の位置ぎめを機械的に
独立とすれば好都合である。本発明の好ましい実施例で
は一体的に移動させたい時にはミラー部材を機械的に連
動させ、独立に移動させたい時には機械的連動を解除で
きるように選択操作する。このような照明系は広汎な顕
微鏡利用のニーズを満たすことができる。

【００８６】光束変向手段を連動させる機械的システム
に関しても本発明手は特定の機械的システムに制約され
るものではなく、このような機械的システムは当業者に
公知の多様と形態を取ることができる。

【００８７】光軸を有するコンデンサ・レンズ手段及び
光軸を有する対物レンズ手段を含む透過光型顕微鏡にお
ける解像度、鮮明度及び視野深度を大きくする本発明の
方法は以上の説明から明らかなように、コンデンサ・レ
ンズ手段光軸と一致しない光路に沿って複数の独立光束
をコンデンサ・レンズ手段に入射させ、コンデンサ・レ
ンズ手段から射出する光束が、対物レンズ手段を含み、
かつ対物レンズ手段光軸に対して傾斜した光路に沿った
方向となるようにコンデンサ・レンズ手段への光路の位
置及び方向を固定するステップから成る。また、コンデ
ンサ・レンズ手段への光路の方向を、コンデンサ・レン
ズ手段からの射出光路が対物レンズ手段光軸に対して対
物レンズ手段を含む最適角度となるように選択する。

【００８８】光束の数が２であり、それぞれがコンデン
サ・レンズ光軸を挟んで互いに９０°乃至１８０°の間
隔を保つ光路を辿る場合には、リアルタイム３−Ｄ像を
得る照明となる。互いに直交する場合には２つの光束を
使用して得られる最善の全体的解像度が達成される。光
束の数が３以上の場合にはコンデンサ・レンズ手段光軸
を中心に順次間隔を保って放射状に配置すれば標本平面
において最善の全体的解像度が得られる。

【００８９】本発明は以上に説明した細部に制限される
ものではなく、頭書した特許請求項によってのみその範
囲を限定される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本原理を図解する光学的簡略図であ
る。

【図２】本発明の図１ａに示した照明条件下で対物レン
ズが捕捉できる回折波の相対数を示す簡略図である。

【図３】本発明の図１ｂに示す斜め照明条件に対応する
場合の対物レンズが捕捉できる回折波の相対数を示す簡
略図である。

【図４】本発明の図１ｃに示す斜め照明条件に対応する
場合の対物レンズが捕捉できる回折波の相対数を示す簡
略図である。

【図５】本発明の２光束実施例を略示する光学的説明図
である。

【図６】図６ａ及び図６ｂは本発明の図５実施例のため
の２通りのミラー配置を示す平面図である。図６ｃは、
ミラー構成を示す平面図である。

【図７】フィルタの代りにシャッターを採用した図５と
ほぼ同じ説明図である。

【図８】本発明の３光束実施例を略示する光学的斜視図
である。

【図９】図８ｂ及び図８ｃは図７のミラーを種々の配列
で示す平面図である。

【図１０】本発明の光束変向手段を示す斜視図である。

【符号の説明】

１１，２３，２４，４５，４６，４８，４９，５０，８
０光路変向手段（ミラー）１２コンデンサレンズ１４対物レンズ１８，２６，２９，５８，５９，６１光源１９，５１，５２，５３，５４，５７光源光路２０標本平面２１ｃ，３３，６６，６７射出光路３６，３７相補フィルタ３８，３９，７６，７７偏光フィルタ４２，４３接眼レンズ７１プレコンデンサ・レンズ７２視野絞りアイリス１１１，１１６回転シャッター板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光軸を有するコンデンサ・レンズ手段及
び光軸を有する対物レンズ手段を含む透過光型顕微鏡の
ための照明系において、コンデサ・レンズ手段の光軸から外れたコンデンサ・レ
ンズ手段を含む光源光路に沿って光線を送出する光源手
段と、コンデンサ・レンズ手段の光軸と非平行となるように光
源光路を変向させる光路変向手段を組合わせて成ること
を特徴とする照明系。
【請求項２】前記光源手段がコンデンサ・レンズ手段
を含む光源光路に沿って複数の互いに独立の光線を送出
することを特徴とする請求項１記載の照明系。
【請求項３】光軸を有するコンデンサ・レンズ手段及
び光軸を有する対物レンズ手段を含む透過光型顕微鏡の
ための照明系において、コンデンサ・レンズ手段の光軸と一致しない光源光路に
沿って光線を送出する光源手段と、コンデンサ・レンズ手段の光軸からは外れて前記光源光
路中に配置され、前記光源光線の光路を変向させて、コ
ンデンサ・レンズ手段を含む入射光路及び対物レンズ手
段を含むコンデンサ・レンズ手段からの射出光路に沿っ
た方向とし、コンデンサ・レンズ手段と対物レンズ手段
を結ぶ光路を対物レンズ手段の光軸に対して傾斜させる
光路変向手段を組合わせて成ることを特徴とする照明
系。
【請求項４】前記変向手段がコンデンサ・レンズ手段
への光路の方向を、対物レンズ手段を含むコンデンサ・
レンズ手段からの射出光路を含む範囲にわたって可変的
に変化させることを特徴とする請求項３記載の照明系。
【請求項５】前記変向手段がコンデンサ・レンズ手段
からの射出光路の位置及び方向を、対物レンズ手段を含
む範囲にわたって可変的に変化させることを特徴とする
請求項３記載の照明系。
【請求項６】前記変向手段が射出光路の位置及び角度
をそれぞれ独立に変化させることを特徴とする請求項５
記載の照明系。
【請求項７】前記変向手段が前記光源光路に対して角
度を変えることができ、かつコンデンサ・レンズ手段の
光軸に対して側方へ移動できるミラーであることを特徴
とする請求項６記載の照明系。
【請求項８】コンデンサ・レンズ手段がプレコンデン
サ・レンズを含むことを特徴とする請求項６記載の照明
系。
【請求項９】プレコンデンサ・レンズが視野絞りアイ
リスを含むことを特徴とする請求項８記載の照明系。
【請求項１０】光軸を有するコンデンサ・レンズ手段
及び光軸を有する対物レンズ手段を含む透過光型顕微鏡
のための照明系において、コンデンサ・レンズ手段の光
軸と一致しない複数の光源光路に沿って複数の互いに独
立の光線を送出する光源手段と、光源手段光線の光路を変向させ、コンデンサ・レンズ手
段を含む入射光路及び対物レンズ手段を含むコンデンサ
・レンズ手段からの射出光路に沿った方向とし、射出光
路を対物レンズ手段の光軸に対して傾斜させる複数の光
線変向手段を組合わせて成ることを特徴とする照明系。
【請求項１１】前記光線変向手段がそれぞれと対応す
るコンデンサ・レンズ手段への光路の方向を、対物レン
ズ手段を含むコンデンサ・レンズ手段からの射出光路を
含む範囲にわたって可変的に変更することを特徴とする
請求項１０記載の照明系。
【請求項１２】前記光線変向手段がコンデンサ・レン
ズ手段からの射出光路の位置及び角度を可変的に変更す
ることを特徴とする請求項１１記載の照明系。
【請求項１３】前記光線変向手段が互いに独立に作用
することを特徴とする請求項１１記載の照明系。
【請求項１４】前記光線変向手段を互いに連動させる
ことにより、１つの変向手段が作用して対応の光路を変
更すると他のそれぞれの光線変向手段と対応する光路も
変更されるようにしたことを特徴とする請求項１１記載
の照明系。
【請求項１５】前記コンデンサ・レンズ手段から多重
射出光路が形成されるように前記光線変向手段をあらか
じめセットしたことを特徴とする請求項１０記載の照明
系。
【請求項１６】コンデンサ・レンズ手段が前記変向手
段からコンデンサ・レンズ手段への入射光路中に光学的
に配置したプレコンデンサ・レンズを含むことを特徴と
する請求項１０記載の照明系。
【請求項１７】コンデンサ・レンズ手段が光軸を有す
るコンデンサ・レンズを含み、前記プレコンデンサ・レ
ンズが前記コンデンサ・レンズの光軸と整列する光軸を
有し、該光軸に沿って前記コンデンサ・レンズに対して
物理的に移動自在であることを特徴とする請求項１６記
載の照明系。
【請求項１８】前記プレコンデンサ・レンズがこれと
連携する視野絞りアイリスをも含むことを特徴とする請
求項１６記載の照明系。
【請求項１９】光線の数及び前記光線変向手段の数が
２であることを特徴とする請求項１０記載の照明系。
【請求項２０】照明系がコンデンサ・レンズ手段と対
物レンズ手段の間の標本平面において標本を支持する手
段をも含み、前記変向手段が標本平面において互いにほ
ぼ直交する光線を形成することを特徴とする請求項１９
記載の照明系。
【請求項２１】照明系がコンデンサ・レンズ手段と対
物レンズ手段の間の標本平面において標本を支持する手
段をも含み、前記光線が標本平面の位置においてほぼ１
８０°の間隔を保って互いに対向関係にあることを特徴
とする請求項１９記載の照明系。
【請求項２２】前記光源手段とコンデンサ・レンズ手
段の間の光源光路中に設けた相補フィルターをも含むこ
とを特徴とする請求項１９記載の照明系。
【請求項２３】前記フィルターが平面変向器であるこ
とを特徴とする請求項２２記載の照明系。
【請求項２４】前記フィルターが円変向器であること
を特徴とする請求項２２記載の照明系。
【請求項２５】前記フィルターが補色であることを特
徴とする請求項２２記載の照明系。
【請求項２６】独立光線の数及び前記光線変向手段の
数が３であることを特徴とする請求項１０記載の照明
系。
【請求項２７】照明系がコンデンサ・レンズ手段と対
物レンズ手段の間の標本平面において標本を支持する手
段をも含み、前記射出光路が標本平面において互いに一
定の角度間隔を保つことを特徴とする請求項２６記載の
照明系。
【請求項２８】照明系が対物レンズ手段から受光する
ように配置された接眼レンズ手段をも含むと共に、前記
光源手段と前記コンデンサ・レンズ手段の間の光源手段
光路中に光学的に配置された偏光フィルター及び対物レ
ンズ手段と接眼レンズ手段の間に光学的に配置された偏
光フィルターをも含むことを特徴とする請求項２６記載
の照明系。
【請求項２９】前記光源手段と前記変向手段の間の光
源手段光路中に光学的に配置されたズーム・レンズをも
含むことを特徴とする請求項２６記載の照明系。
【請求項３０】前記光路変向手段がコンデンサ・レン
ズ手段の光軸を中心に光源手段光路中に配置された３個
のミラーから成り、前記ミラーがコンデンサ・レンズ手
段の光軸に対して半径方向であり光源手段光路に対して
角度を形成する通路に沿って移動自在であることを特徴
とする請求項２６記載の照明系。
【請求項３１】前記ミラーの１つの移動が他のミラー
とは独立であることを特徴とする請求項３０記載の照明
系。
【請求項３２】前記ミラーの１つが移動するのに伴な
って他のミラーも移動することを特徴とする請求項３０
記載の照明系。
【請求項３３】光軸を有するコンデンサ・レンズ手段
及び光軸を有する対物レンズ手段を含む透過光型顕微鏡
のための照明系において、別々の光源手段光路に沿ってコンデンサ・レンズ手段へ
複数の互いに独立の光線を送出する光源手段と、光源手段光路中に光学的に配置された複数の鏡面を組合
わせて成り、それぞれの前記鏡面がコンデンサ・レンズ手段の光軸に
対して半径方向に、かつ対応の光源光線に対して角度を
形成して移動自在であり、前記鏡面がコンデンサ・レン
ズ光軸と交差しない半径方向通路に沿った位置へ移動す
ることにより、前記鏡面の半径方向位置及び角度位置に
よって決定されるコンデンサ・レンズ手段の箇処へ光源
光線を向けることができることを特徴とする照明系。
【請求項３４】前記鏡面の少なくとも１つが該鏡面が
コンデンサ・レンズ手段の光軸と交差する位置へ半径方
向に移動自在であることを特徴とする請求項３３記載の
照明系。
【請求項３５】前記鏡面の移動が互いに依存関係にあ
ることを特徴とする請求項３３記載の照明系。
【請求項３６】前記鏡面の移動が互いに独立であるこ
とを特徴とする請求項３３記載の照明系。
【請求項３７】前記鏡面の移動が選択に応じて互いに
独立または依存関係となることを特徴とする請求項３３
記載の照明系。
【請求項３８】鏡面の移動範囲が、対物レンズ手段を
含むコンデンサ・レンズ手段からの射出光路を発生させ
る前記コンデンサ・レンズ手段への前記光源手段光路を
確立するのに充分な範囲であることを特徴とする請求項
３３記載の照明系。
【請求項３９】鏡面の移動範囲が対物レンズ手段を含
む及び含まないコンデンサ・レンズ手段からの射出光路
を発生させる前記コンデンサ・レンズ手段への前記光源
手段光路を確立するのに充分な範囲であることを特徴と
する請求項３３記載の照明系。
【請求項４０】コンデンサ・レンズ手段がプレコンデ
ンサ・レンズを含むことを特徴とする請求項３３記載の
照明系。
【請求項４１】プレコンデンサ・レンズが視野絞りア
イリスをも含むことを特徴とする請求項４０記載の照明
系。
【請求項４２】光軸を有するコンデンサ・レンズ手段
及び光軸を有する対物レンズ手段を有する透過光型顕微
鏡の解像力を高める方法において、コンデンサ・レンズ手段の光軸と一致しない光路に沿っ
て複数の独立光線をコンデンサ・レンズ手段に入射さ
せ、コンデンサ・レンズ手段からの射出光線が対物レンズ手
段を含み、かつ対物レンズ手段の光軸に対して傾斜する
光路に沿った方向となるまでコンデンサ・レンズ手段へ
の光路方向を調節するステップから成ることを特徴とす
る方法。
【請求項４３】コンデンサ・レンズ手段への光路方向
を、コンデンサ・レンズ手段からの射出光線が対物レン
ズ手段を含み、かつ対物レンズ手段の光軸に対して最大
角度の光路に沿った方向となるまで調節することを特徴
とする方法。
【請求項４４】光線の数が２であることを特徴とする
請求項４２記載の方法。
【請求項４５】光線が互いにほぼ９０°の間隔を保つ
光路に沿った進路を取ることを特徴とする請求項４４記
載の方法。
【請求項４６】光線が互いにほぼ１８０°の間隔を保
つ光路に沿った進路を取ることを特徴とする請求項４４
記載の方法。
【請求項４７】光線の数が２以上であり、コンデンサ
・レンズ手段の光軸を中心とする円周上に位置すること
を特徴とする請求項４２記載の方法。
【請求項４８】光軸を有するコンデンサ・レンズ手
段、光軸を有する対物レンズ手段、光源手段及び双眼式
接眼レンズ手段を有する透過光型顕微鏡における高解像
力リアルタイム３−Ｄ結像方法において、３つの光源手段から２つの独立光源を、コンデンサ・レ
ンズ手段光軸と一致せず、コンデンサ・レンズ手段から
の射出光路として対物レンズ手段光軸に対して傾斜し、
かつ対物レンズ手段を含む射出光路を発生させる光路に
沿ってコンデンサ・レンズ手段に入射させ、光源手段とコンデンサ・レンズ手段の間の光源光路中に
相補フィルターを配置し、双眼式接眼レンズ手段にも相補フィルターを設けるステ
ップから成ることを特徴とする方法。
【請求項４９】光源手段とコンデンサ・レンズ手段の
間の光源光路の位置及び角度を調節することによって視
差を制御するステップをも含むことを特徴とする請求項
４８記載の方法。
【請求項５０】コンデンサ・レンズ手段がプレコンデ
ンサ・レンズ及びアイリス絞りを含み、前記方法がアイ
リス口径を調節することによって視野深度を調節するス
テップをも含むことを特徴とする請求項４８記載の方
法。
【請求項５１】光軸を有するコンデンサ・レンズ手段
及び光軸を有する対物レンズ手段を含む透過光型顕微鏡
のための照明系において、コンデンサ・レンズ手段の光軸と一致しない別々の光源
光路に沿って２つの独立光線を送出する光源手段と、光源手段光路を変向させて、コンデンサ・レンズ手段を
含む入射光路及び対物レンズ手段を含み、対物レンズ手
段光軸に対して傾斜するコンデンサ・レンズ手段からの
射出光路に沿った方向とする光線変向手段と、コンデンサ・レンズ手段と対物レンズ手段の間の標本平
面において標本を支持する手段と、前記変向手段が標本平面において９０°乃至１８０°の
間隔を保つ光路を確立させることができることを組合わ
せて成ることを特徴とする照明系。
【請求項５２】コンデンサ・レンズ手段及び対物レン
ズ手段が位相差レンズを含むことを特徴とする請求項５
１記載の照明系。
【請求項５３】前記変向手段が標本平面において１０
０°乃至１４０°の間隔を保つ光路を確立することがで
きることを特徴とする照明系。
【請求項５４】前記変向手段が標本平面において約１
２０°の間隔を保つ光路を確立することができることを
特徴とする請求項５１記載の照明系。
【請求項５５】前記顕微鏡が対物レンズから受光する
ように配置された２つの接眼レンズをも含むと共に、さ
らに、前記光源手段とコンデンサ・レンズ手段の間の前記独立
光線の光路中に配置され、前記光線の透過を択一的にブ
ロックすることにより、いずれか一方の光線をブロック
する時には他方の光線をブロックせず、他方の光線をブ
ロックする時には前記一方の光線をブロックしないよう
に作用する光源光線シャッター手段と、対物レンズ手段と接眼レンズの間の光路に配置され、対
物レンズから接眼レンズへの光線を択一的にブロックす
ることにより、一方の接眼レンズを対物レンズからブロ
ックする時には他方の接眼レンズをブロックせず、他方
の接眼レンズをブロックする時には前記一方の接眼レン
ズをブロックしないように作用する接眼レンズ・シャッ
ター手段をも含むことを特徴とする請求項５１記載の照
明系。
【請求項５６】一方の前記光線だけが一方の接眼レン
ズに入射し、前記他方の光線だけが他方の接眼レンズに
入射するように前記シャッター手段を同期させることを
特徴とする請求項５５記載の照明系。
【請求項５７】前記シャッター手段が少なくとも毎秒
２４回ブロック及び非ブロック状態を交互に繰返すこと
を特徴とする請求項５６記載の照明系。
【請求項５８】前記シャッター手段が不透明部及び透
明部を有する回転シャッター板を含むことを特徴とする
請求項５５記載の照明系。
【請求項５９】前記シャッター手段がＬＣＤｓ（liqu
id crystal display）を含むことを特徴とする請求項５
５記載の照明系。
【請求項６０】光軸を有するコンデンサ・レンズ手
段、光軸を有する対物レンズ手段、光源手段、及び対物
レンズから受光するように配置された双眼式接眼レンズ
手段を含む透過光型顕微鏡における高解像力リアルタイ
ム３−Ｄ結像方法において、光源手段から２つの独立光線を、コンデンサ・レンズ手
段光軸と一致せず、コンデンサ・レンズ手段光軸を挟ん
で１００°乃至１８０°の間隔を保ち、コンデンサ・レ
ンズ手段からの射出光路として対物レンズ手段光軸に対
して傾斜し、かつ対物レンズ手段を含む射出光路を発生
させる光路に沿ってコンデンサ・レンズ手段に入射さ
せ、光源手段とコンデンサ・レンズ手段の間で各光線を交互
にブロックしたり透過させたりし、対物レンズから各接眼レンズへの光線を交互にブロック
したり透過させたりするステップから成ることを特徴と
する方法。
【請求項６１】光源手段とコンデンサ・レンズ手段の
間で行われる光線のブロック及び透過を、一方の光線が
ブロックされる時には他方の光線が透過させられるよう
に同期させる一方、対物レンズ手段から接眼レンズへの
光線のブロック及び透過を、一方の接眼レンズへ光線が
透過させられる時には他方の接眼レンズへの光線がブロ
ックされるように同期させることを特徴とする方法。
【請求項６２】一方の光線が一方の接眼レンズだけに
入射し、他方の光線が他方の接眼レンズだけに入射する
ようにブロックと透過を同期させることを特徴とする請
求項６１記載の方法。
【請求項６３】光源手段とコンデンサ・レンズ手段の
間の光源光路の位置及び角度を調節することによって視
差を制御するステップをも含むことを特徴とする請求項
６２記載の方法。
【請求項６４】コンデンサ・レンズ手段がプレコンデ
ンサ・レンズ及びアイリス絞りをも含み、前記方法がア
イリス口径を調節することによって視野深度を調節する
ステップをも含むことを特徴とする請求項６２記載の方
法。
【請求項６５】光源手段からコンデンサ・レンズへの
２つの独立光線の光路がコンデンサ・レンズ手段光軸を
挟んで１００°乃至１４０°の間隔を保つことを特徴と
する請求項６２記載の方法。
【請求項６６】光源手段からコンデンサ・レンズへの
２つの独立光線の光路がコンデンサ・レンズ手段光軸を
挟んで約１２０°の間隔を保つことを特徴とする方法。
【請求項６７】光軸を有するコンデンサ・レンズ手段
及び光軸を有する対物レンズ手段を含む透過光型顕微鏡
のための照明系において、コンデンサ・レンズ手段の光軸と一致しない別々の光源
光路に沿って複数の独立光線を送出する光源手段と、光源光線の光路を変向させて、コンデンサ・レンズ手段
を含む入射光路、及び対物レンズ手段を含み、かつ対物
レンズ手段光軸に対して傾斜する射出光路に沿った方向
とする複数の光線変向手段と、コンデンサ・レンズ手段及び対物レンズ手段が位相差レ
ンズを含むことを組合わせて成ることを特徴とする照明
系。
【請求項６８】前記光線変向手段がコンデンサ・レン
ズ手段への対応する光路の方向を、対物レンズ手段を含
むコンデンサ・レンズ手段からの射出光路を含む範囲に
わたって可変的に変更することを特徴とする請求項６７
記載の照明系。
【請求項６９】前記光線変向手段がコンデンサ・レン
ズ手段からの射出光路の位置及び角度を可変的に変更す
ることを特徴とする請求項６８記載の照明系。
【請求項７０】光源光線の数及び前記光線変向手段の
数が３であることを特徴とする請求項６８記載の照明
系。
【請求項７１】前記光線変向手段が鏡面を含んでいる
ことを特徴とする請求項１０記載の照明系。
【請求項７２】前記光線変向手段がファイバーオプテ
ィックスを含んでいることを特徴とする請求項１０記載
の照明系。
【請求項７３】前記独立光線の数が４であることを特
徴とする請求項１０記載の照明系。
【請求項７４】照明系が、前記対物レンズ手段から受
光するように配置された接眼レンズ手段を含み、更に該
接眼レンズ手段と前記対物レンズ手段との間に光学的に
配置された相補フィルタを含むことを特徴とする請求項
２２記載の照明系。
【請求項７５】前記異なる光源光路がファイバーオプ
ティック手段を含み、且つ前記光路変向手段がファイバ
ーオプティック位置づけ手段を含んでいることを特徴と
する請求項２６記載の照明系。