JPH10502742A - 照明システムおよび高精細度光学顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光学顕微鏡用の解像度、鮮明さ、視野の付加さ、および深さの知覚を高めるための照明システムおよび方法は、光軸（１６）を有する対物レンズ（１４）および一組の反射鏡（２３、２４）を含み、一以上の照明光線（２８、３２）は、反射鏡から反射され、次に、対物レンズを通り対物レンズの軸とは一致しない経路（３３、３４）を経由して試料（２０）上に焦点が合わされる。

Description

【発明の詳細な説明】 照明システムおよび高精細度光学顕微鏡 発明の背景 １．発明の分野 本発明は、対物レンズを利用する光学顕微鏡の為の照明システムに関し、より 詳しくは対物レンズの光軸に対して斜角で当てられる照明光を利用するこの種の システムに関する。 ２．先行技術 顕微鏡に一般に「斜光」とよばれる光を使用することは、前世紀の末から今世 紀の始めにかけて関心集めたが、そのために考案された多くの装置は、中には独 創的なものもあったが、今日ではすでに用いられていない。この点に関しては、 Ｃ．Ｗ．オリバー著「The Intelligent Use of the Microscope(顕微鏡の聰明な 使い方)」Chemical Publishing Co.，1953 を参照のこと。 オリバーは、「斜光」という語をしようするとき、注意深く「光軸以外の方向 から対物レンズに入射する任意の方向の光錐あるいは光線の使用」（同書９４ペ ージ）に限定している。これによって、彼は、光軸以外の方向から試料に向けら れるが対物レンズには入射しない光線を使用するシステムや光がある角度で対物 レンズに入射しないシステム（単に試料の載物台を傾けるシステムなど）を検討 の対象から除外している。一次光線が対物レンズに入射しないシステムによって 得られる照明が、一般に「暗視野」照明と呼ばれることは知られているが、この 点に関しては、Ｒ．Ｐ．ラブランド著「Photomicrography，a Comprehensive Tr eatise（顕微鏡写真術概論）」John Weily & Sons 第１２章に詳しい。本発明は 、オリバーが使用している意味で真の斜光を利用するもので、したがって「暗視 野」系とは明確に区別されるべきものではあるが、ここで「明視野」照明と「暗 視野」照明を簡単に説明しておくことで、本発明がより明かとなりまたその属性 がより明確に理解されよう。 光軸に添って試料に光線を当てる照明システムによって「明視野」照明が得ら れる。この呼び名は、光線が試料を取り囲む視野を通って顕微鏡の対物レンズに 入射する光線が妨げられずしたがって試料を通過して減衰する光線と比較して明 るいために用いられる。「暗視野」系にあっては、相対輝度は、光線を光軸に対 して角度が与えられまた対物レンズのアパーチャーの外側に向けられた試料視野 にのみ向けることで逆転する。試料を取り囲む試料視野を通る光は、すべて妨げ られずに入射し、したがって対物レンズによって「見られる」ことがない。ただ し、試料に向けられる光が若干散乱して二次光線となり、その中のあるものが対 物レンズに入射する（そして「見られる」）ことはある。このため、対物レンズ は、周囲の暗視野より明るく見える。この種のシステムは、アメリカ合衆国特許 第４８９６９６６号に記載されている。 先行技術には、例えばイギリス連合王国特許第８８７２３０号およびアメリカ 合衆国特許請求の範囲第４６０１５５１号に示されているような「明視野」およ び「暗視野」照明を共に用いるシステムおよび選択的に用いるシステムが多数含 まれている。これらのシステムでは、すべて、一次照明光が光軸と一線に揃えら れるかあるいは対物レンズのアパーチャーの外側に向けられるかのいずれかであ る。 アメリカ合衆国特許第３８７６２８３号の発明は、顕微鏡の集光装置の光軸上 に配置されたプリズムを使用して軸方向の照明光線を光軸とは別の通路へ横方向 に逸らせ、光線を集光レンズ上の中心を外れた位置へ向けるようにして真の斜光 を用いるシステムの使用を開示している。光軸に平行な光線が集光レンズ上の中 心を外れた位置に入射すると、光線は、光軸に対してある角度でレンズを出る。 この角度は、光線のレンズの中心からのずれの関数である。特許第’２８３号に 述べられているように、この角度が対物レンズのアパーチャーの範囲内にある場 合には、そのシステムは、オリバーが定義した真の斜光照明を生成する（光が対 物レンズによって「見られる」）。光線の最大傾斜角を得るためには、高精細度 が集光レンズの周にきわめて近いところで対物レンズのアパーチャーの範囲内の 角度で該レンズを出なければならない。特許第’２８３号の開示では（図示の平 プリズムに楔形のプリズムを加えることによって）これは可能であるが、集光レ ンズと対物レンズの組み合わせを変えるごとに最大角を得るために異なる対のプ リズムが必要となる。さもなければ、特許第’２８３号のシステムでは、使用す る対物レンズと集光レンズの特性によっては、集光レンズの周の内側の位置で該 レンズに横方向にずらされた光線を向け、それによって対物レンズのアパーチャ ーの範囲内で出射角が得られるようにする必要が生じる。そのような場合には、 最大可能斜光角が得られず、下に説明するようにシステムの最大分解能が得られ なくなる。 特許第’２８３号では、システムは、（１５と１７の間の）照明光線の位置と 光軸上の光線経路変更手段２３（プリズム）によって制限され、単一の照明光線 のみを使用することが許される。上に挙げた参考文書は、解像度を高めることの できる斜光照明の真の潜在能力を認識していない先行技術の代表的な例である。 実際、特許第’２８３号は、斜光照明の解像度を高める潜在能力を認めておらず 、それを使用する一つの理由として陰影を付けて試料の不均一な部分を際だたせ ることを挙げている。すなわち、特許請求の範囲第’２８３号の目的あるいは必 要性は、必ずしも最大斜光角を提供することではない（例えば、陰影を付け過ぎ ると細部が不明瞭になるおそれがある）。しかし、斜光照明の解像度を大幅に高 める潜在能力を完全に実現するための要件の一つは、斜光の角度を最大にするこ とである。単一光線系では、照明光線が集光レンズの周を出て、対象物を照明し ている光が最大斜角を示ししかも対物レンズのアパーチャーの範囲内にあるよう にすることによって、所与の集光レンズ／対物レンズの組み合わせに対して最大 の解像度が得られる。光線が集光レンズを出る角度を、光線が集光レンズを出る 位置とは独立に調節できるようにすることによって、試料を照明する光の（対物 レンズ手段の光軸に対する）角度を完全に最大にすることができる。同様に、光 線が集光レンズを出る位置を出る角度とは独立に調節できるようにすることによ って、任意の集光レンズの潜在能力を完全に利用することができる。集光レンズ を出る光線の角度および位置を調節する能力があれば、（開口数の大きい）大き い集光レンズを使用して多くの対物レンズで最大斜光照明を達成することができ る。 本発明は、真の斜光照明の潜在能力を最大限に実現するための本質的な要件は 、各光線が照明が対物レンズに入射できる対物レンズの軸に対する最大角度を示 すような二以上の別個の光線を対物レンズに当てる能力であることを開示するも のである。物理的必然性から、そのためには、光線シフト手段が対物レンズの光 軸から外れた位置にあることが必要である。また、本発明は、先行技術の照明シ ス テムに認める異方性を克服するものである。 さらに、本発明は、多数の光線を用いて例えばアメリカ合衆国特許第４０７２ ９６７号に記載されているような単一光線で得られるよりはるかにすぐれたリア ルタイムの３−Ｄシステムを開示するものである。特許第’９６７号は、単一の 集光レンズと単一の対物レンズを備えた顕微鏡を用い、複数の相補性フィルター を集光レンズの左半分と右半分を横切って配置しまた双眼鏡の接眼レンズを含む アイピースの中に一つの相補性フィルターを配置して３−Ｄ像を得る方法を開示 している。この主のシステムでは、視差度は固定される。さらに、とくに像視野 の中央で左と右の像の視差にはほとんど相違がない。これに対して、本発明では 、左と右の像が独立に制御され、またそれらの間の視差度を使用している対物レ ンズの種類と見ている試料の種類に合うように容易に調節することができる。さ あに、本発明には他のおそらくはさらに重要な効果がある。それは、以下により 詳細に説明するように解像度を犠牲にすることなく視野深度を高めることができ る点である。これは、シャープな３−Ｄ像を生成するための必要条件である。 発明の概要 本発明は、光学顕微鏡のための照明システムにおいて対物レンズ手段（これは 数このレンズからなるものとすることができる）を特徴とする。該対物レンズ手 段は、見る手段と照明された対象物あるいは試料の間に配置される。 顕微鏡の視界の回折理論は、アンフィプレウラ・ペルシダ（Amphipleura Pell ucida)のような珪藻植物の標識などのきわめて接近した構造上の詳細部分を有す る対象物を検査するときに、詳細部分の単一の点または線の像が多数のスペクト ル（回折さざなみの序列と呼ばれることもある）で取り囲まれる中央光線からな ることを教えている。これらのスペクトルの数と配置は、標識のパターンと用い られる光の波長によってきまる。中央光線から回折さざなみ間での距離は、試料 の上の標識が細かければ細かいほど（構造上の詳細部分の間隔が小さければ小さ いほど）大きい。 この回折理論は、さらに、試料の任意の像を得るためには少なくともの一つの さざなみの序列を回収して中央光線と再結合する必要があることを教えている。 中央光線と再結合される連続するさざなみの序列が多ければ多いほど、像の解像 度と鮮明さが高まる。 アンフィプレウラ・ペルシダ(Amphipleura Pellucida)のような珪藻植物上で 軸方向の照明光線を用いると、スペクトルが生成されるが、中央光線からきわめ て離れているために、それらを含めようとすると現存のアパーチャーでは最も高 いものでも不十分である。そのため、試料の標識は解像されずしたがって見えな いままとなる。 斜光照明を使用すると、試料に関するさざなみの一以上の序列を含めることが 可能となり、軸方向の光で照明するとさざなみのすべての序列が集光レンズの先 まで投影される。斜光の角度が大きければ大きいほど、対物レンズのアパーチャ ーの中に含まれるさざなみの序列の数が大きくなり、したがってシステムの分解 能が高まる。実際、軸方向の照明と比較すると、最適の斜光照明は序列ゼロのさ ざなみを対物レンズのアパーチャーの縁近くに配置ししたがって任意の所与の構 造上の詳細部分に関して対物レンズがより多くの回折さざなみの序列を再結合で きるため、像の解像度と鮮明さをともに有意に高めることができる。 したがって、本発明の一つの主要な目的の一つは、光学顕微鏡のために、斜光 照明を生成しそれによって顕微鏡の分解能と像の鮮明さを高める照明システムお よび照明方法を提供することである。 上に述べた目的に関連して、透過光顕微鏡または反射顕微鏡に用いた場合に一 または複数の光源光線全体を試料用の照明光源として利用することである。すな わち、本発明は、先行技術とは大きく異なり、光源光線の小さな部分から斜光光 線を生成するために集光装置上または対物レンズと試料の間にマスクを使用する ものではない。 本発明のさらに他の一つの目的は、集光レンズを有する透過光顕微鏡または集 光レンズをもたない反射顕微鏡のために、対物レンズの光軸に対してその位置お よび角度をともに独立かつ選択的に調節することのできる斜光光線を生成する照 明システムを提供することである。 本発明のさらに他の一つの目的は、対物レンズを有する反射光顕微鏡のために 、対物レンズを通過する位置および角度をともに独立かつ選択的に調節すること の できる斜光光線を生成する照明システムを提供することである。 本発明にもとづく単一の照明光線を使用すれば、本発明の範囲内で解像度に関 して先行技術を凌駕することのできる結果が得られるが、本発明では複数の独立 光線が用いられるときに斜光照明の最大の潜在能力が得られる。具体的には、単 一光線システムによって高い解像度が得られるが、それは、主として（試料の面 に投射される）光の光軸の方向に添ってである。さらに、この軸に対して９０度 の角度では解像度と鮮明さが有意の減少する。例えば、アンフィプレウラ・ペル シダ(Amphipleura Pellucida)の詳細部分のパターンを見るためには、試料を載 物台上で回転させて標識を斜めの照明光線の軸に添った方向に向ける必要がある 。試料を最適の状態から離れる方向に回転させると、標識の明瞭さが損なわれ、 最後にはまったく見えなくなってしまう。試料をさらに回転させると、方向が１ ８０度に近づくにしたがって再び標識が見えるようになる。これは、単一の斜光 光線がＸ軸に添って解像度を高めまた垂直なＹ軸に添って解像度が低下する結果 である。しかし、方向が９０度異なる二本の斜光光線で試料を照明すると、Ｘ軸 およびＹ軸の双方で像の解像度と鮮明さが増大する。集光装置の光軸の周囲で径 方向に間隔を置いた多数の斜めの照明光線を用いれば、基本的に試料面全体で高 い解像度が得られる。その結果、試料を載物台上でどのような方向に向けてもア ンフィプレウラ・ペルシダ(Amphipleura Pellucida)上の標識など構造上のきわ めて小さい詳細部分を見ることができる。 多数の光線を使用する場合には、斜光照明によるばかりでなく対物レンズへの 斜めの異なる経路を通る多数の光線から生じるシステムのＮＡ（開口数）の全体 的な増大によって高い解像度が得られる。すなわち、きわめて斜めの光線が通常 の軸方向の光線より大きい角度で対物レンズに近づくために光線の「役に立つ」 ＮＡがその通常の潜在能力を越えて増大する。各光線ごとに角度が増大するのは 対物レンズの片側だけであり、反対側では角度が不足する。しかし、第二の斜光 光線が第一の光線に対して反対側の角度で対物レンズ上に向けられると、対物レ ンズの両側で単一の中央光線で可能なよりも大きい角度で光線が見られることに なる。したがって、多数の斜光光線を光軸に対して互いに対向する角度で対物レ ンズに向けると、それらが組み合わされて照明のアパーチャーが全体として増大 し、したがってシステムの解像度が全体として増大する。像の最終的な解像度は 、システムのＮＡに依存する。対物レンズとともに集光レンズを使用する顕微鏡 では、システムのＮＡは、対物レンズと集光レンズのＮＡの組み合わせである。 すなわち、本発明の他の一つの目的は、対物レンズ上に向けられる複数の独立 した個別の照明光線であって、各照明光線が対物レンズの光軸に対して斜めであ るような対物レンズまでの経路をたどる照明光線を利用する光学顕微鏡のための 照明システムおよび方法を提供することである。 本発明の他の一つの目的は、各照明光線が対物レンズの光軸に対して斜めであ るような複数の独立した個別の照明光線が試料を照明するために対物レンズを通 るように向けられる反射光学顕微鏡のための照明システムおよび方法を提供する ことである。 本発明の他の一つの目的は、各光線の経路がその位置および角度の両方で独立 に調節できる複数の独立した個別の照明光線を対物レンズを通るように向けられ る光学顕微鏡のための照明システムを提供することである。このようなシステム は、既に述べた効果に加えて、解像度を低下させることなく視野の深さを有意に 増大させることができる効果が得られる。 顕微鏡用の従来の照明システムでは、視野の深さおよびコントラストを高める ために集光レンズのアパーチャーを小さくすると解像度が低下することはよく知 られている。視野の深さを高める公知の他の方法としては、（集光レンズのアパ ーチャーを完全に開いたまま）集光レンズをの焦点をわずかに外し、視野絞りア イリスを閉めて視野の深さを高めるものがある。単一の照明光線を使用する場合 には、それが軸方向に添ったものであってもあるいは斜めのものであっても、視 野の深さを高めると解像度が低下する。本発明にあっては、多数の斜光光線が集 光レンズの上に向けられるため、視野の深さとコントラストを高めるために視野 レンズのアパーチャーを減少させても解像度は低下しない。これは、集光レンズ がその全アパーチャーから光線を受けて透過させるため、集光レンズでの照明の 全アパーチャーが減少しないことによる。換言すれば、最終像は、各々が照明の 全アパーチャーに加算効果をもつあらかじめアパーチャーが設けられた斜めの照 明光線の配列によって生成される視野の深さが高められた多数の像の組み合わせ である。同じ効果は、本発明の反射式実施形態にもあてはまる。 本発明のさらに他の目的は、高い解像度と視野の深さの高められたリアルタイ ムの３−Ｄ像を生成する対物レンズをもつ光学顕微鏡において二重の斜光光線を 用いるための手段を提供することである。 本発明においては、個別の独立した照明光線を用いることによって、のぞむ場 合には相補性フィルターを介在させて各光線を独立に操作し、それによって真の リアルタイムの３−Ｄ像を生成することが可能となる。一以上の光線の経路に偏 光フィルターを介在させることによって、高い解像度が実現されると同時に選択 的な影の回転など各種の効果を得ることができる。 本発明の他の目的は、一部はおのずから明らかであり、他の一部は以後の説明 から明かとなろう。 本発明の重要な部分は、単一の照明光線では不可能な結果を得るために二以上 の個別の明確な斜光光線を多様な形状の対物レンズの上に向けることによって斜 めの照明の最大の潜在能力を実現する方法を開示するものである。以下では、こ れらの形状の一部を説明しまたそれらの効果を検討する。しかし、とくに検討し ないがやはり本発明の範囲に入る他の形状も可能である。 図面の簡単な説明 本発明の以上説明した目的および他の目的、側面、および効果は、図面を参照 して以下に行なう本発明の好ましい実施形態の詳細な説明からよりよく理解され よう。 第１Ａ図は、照明経路がレンズの軸と一致する（集光レンズおよび対物レンズ を含む）顕微鏡光学素子の略図である。 第１Ｂ図は、照明経路が集光レンズおよび対物レンズに平行であるが一致しな い第１Ａ図と同様な顕微鏡光学素子の略図である。 第１Ｃ図は、照明経路が二つのレンズの軸と一致せずそれらに対して斜めの第 １Ａ図と同様な顕微鏡光学素子の略図である。 第１Ｄ図は、第１Ａ図の照明構成による対物レンズで見ることのできるさざな みの相対序列数を示す波の図である。 第１Ｅ図は、第１Ｂ図の照明構成による対物レンズで見ることのできるさざな みの相対序列数を示す波の図である。 第１Ｆ図は、第１Ｃ図の照明構成による対物レンズで見ることのできるさざな みの相対序列数を示す波の図である。 第２図は、本発明の二本光線の実施形態の光学系の略図である。 第２Ａおよびは２Ｂ図は、第２図の実施形態のための二つの可能な鏡の構成を 示す平面図である。 第３図は、本発明の三本光線の実施形態の光学系の略図である。 第３Ａ、３Ｂ、および３Ｃ図は、第３図の鏡の異なる各種構成を示す平面図で ある。 第４図は、本発明の光線シフト手段の異性図である。 第５図は、反射顕微鏡のための本発明の単一光線照明システムの光学系の略図 である。 第６図は、反射顕微鏡のための本発明の二重光線照明システムの光学系の略図 である。 第７Ａ図は、光線が１００°−１８０°離れている本発明の反射顕微鏡の二本 の光線の照明構成を示す平面図である。 第７Ｂ図は、光線が９０°離れている本発明の反射顕微鏡の二本の光線の照明 構成を示す平面図である。 第７Ｃ図は、光線が対物レンズ手段の光軸の周囲に等間隔で配置される本発明 の反射顕微鏡の三本の光線の照明構成を示す平面図である。 第７Ｄ図は、本発明の反射顕微鏡の四本の光線の照明構成を示す平面図である 。 第７Ｅ図は、本発明の反射顕微鏡の六本の光線の照明構成を示す平面図である 。 第８図は、ずれた光源をもつ反射顕微鏡のための本発明の多数光線の照明構成 を示す前面光学系の略図である。 第９図は、第８図の実施形態の上平面図である。 第１０図は、第８図の実施形態の側面図である。 好ましい実施形態の説明 本発明の重要な一側面は、第１Ａ−１Ｃ図を参照して最もよく説明することが できるが、同図では、光線経路シフト手段（鏡）１１、光軸１３を有する集光レ ンズ手段１２、光軸１６を有する対物レンズ手段１４、および集光レンズ１２と 対物レンズ１４の間に配置されて試料面２０を画定する試料支持載物台１７が透 過光顕微鏡照明システムの基本構成要素である。同図では本発明の諸原理が本発 明の透過光実施形態との関連で示されているが、これらの諸原理は、以下により 詳細に説明する反射顕微鏡に関しても等しく適用される。 支持載物台１７は、光線源手段（図示せず）からの光線１８によって照明され る試料（図示せず）を保持する。集光レンズ１２の軸１３と対物レンズ１４の軸 １６は一致するように示されているが、透過光顕微鏡に関してはこれが最も一般 的な構成である。このような軸の一致は本発明にとって必要ではなく、本発明は 、例えば集光レンズが対物レンズに対して傾けられるようなシステムでも機能す る。集光手段１２も対物手段１４もともにそれぞれ単一のレンズとして概略が示 されているが、当業者には、集光手段も対物手段も複数のレンズ素子ならびに当 該技術分野で公知の他の光学素子で構成する工程ができる。 第１Ａ図に示すように鏡１１が集光レンズの軸１３上に置かれて集光レンズの 軸１３に対して法線となる光線１８の最初の経路１９に対して４５度の角度で配 置される場合には、鏡１１でシフトされた後、光線の経路２１ａは軸１３をたど ることになる。 とくに断わらない限り、１９および２１ａのように光線の経路を示す線は、光 線の軸を略図で表わすものである。もちろん、実際には光線は、収斂または発散 する、または平行となる包絡面を有する。しかし、本発明は、光線の軸の経路を たどることによって最も容易に理解することができる。 公知のように、軸１３に添って集光レンズ１２に入射する光線は、経路２２ａ に添ってレンズから現われる。第１Ａ図の構成の場合には、光線の経路２２ａは 、試料面２０に対して直角に試料面を通過し、またその軸１６に添って対物レン ズ１４を含むものとなる。第１Ａ図は、典型的な「明視野」照明システムをあら わす。 第１Ｂ図に示すように、鏡１１が集光レンズ１２の軸１３から横方向にずらさ れて４５度の角度に保たれる場合、シフトされた光線経路２１ｂは、集光レンズ の軸１３に平行のままであるがそこから横方向にずらされる。集光レンズ１２に 入射する光線の経路２１ｂが軸から外れた位置にあると、出射光線の経路２２ｂ と対物レンズの軸１６の間に角度βが生じる効果が得られる。しかし、光線２２ ｂの集光レンズ手段１２からの出射位置は、集光レンズの光軸１３から横方向に ずらされない。 試料面２０は対物レンズの軸１６に対して直角であるので、光線の経路２２ｂ は試料面２０で試料に対して角度が付けられて斜めとなる。しかし、本発明の目 的のために重要な関係は、集光レンズ１２からの出射光の経路２２ｂと対物レン ズ１４の光軸１６の間の角度βである。本発明の効果は、例えば試料載物台を傾 けることによって試料面と照明光線の経路の間に斜めの角度を生成しながら同時 に照明光線が対物レンズの軸に平行な経路を進めるようにするシステムから生じ るものではない。そのような構成では、若干の可能な影付けをすることによって のみ高められる標準的な「明視野」照明が生成されることになる。 第１Ｃ図を参照して、鏡１１は、入射光源光線１８の経路に対して４５度より 大きくなるように（例えば５０度）傾けられ、該光線のために集光レンズ手段の 光軸１３に対してある角度Ωで集光レンズ手段１２への光線経路を設定するある 反射率の角度を生じさせる。角度Ωで集光レンズ１１２に入射する光の経路２１ ｃの効果は、出射光線の経路２２ｃの位置を集光レンズ手段１２の中心から周に より近い位置へ横方向にシフトさせることである。従って、第１Ｃ図に示すよう に光線経路１９に対する鏡１１の角度を変化させまた軸１３から外れるように横 方向にずらすことによって、光線経路シフト手段１１は、出射経路２２ｃの角度 を制御するばかりでなく集光レンズ１２上でのその位置を制御するように作動す る。このような状況のもとでは斜めの照明角度は増大する（第１Ｃ図に角度μは 第１Ｂ図の角度βより大きい）。したがって、集光レンズ１２からの出射光線の 経路２２ｃの角度は、入射光線の経路２１ｃの横方向（軸１３から径方向）のず れの関数であり、集光レンズ１２上での出射光線の経路２２の横方向（軸１３か ら径方向）の位置は、集光レンズ手段１２の軸１３に対する入射光線の経路２１ ｃの角度の関数である。 本発明の必要性の一つは、対物レンズのアパーチャーの限度内で集光レンズか らの出射光線の角度を最大にするために光線経路シフト手段１１を操作すること である。これは、焦点距離、活動距離、および開口数などのレンズの使用に左右 される。 対物レンズのアパーチャーの範囲内での対物レンズの軸１６に対する光線経路 ２２ｃの最大傾斜角度は、集光レンズ１２の縁部またはそれにきわめて近いとこ ろで集光レンズを出る光線経路をもつようにすることによって得られる。これは 、光源光線１８に対する鏡１１の角度を変えそれによって集光レンズに対する光 線経路２１ｃの角度Ωを変えることによって行なわれる。同時に、真の斜光照明 を生成するためには、光線の全部または一部が対物レンズに入射することが必要 であり、したがって特定の対物レンズに関しては集光レンズからの出射光の経路 が特定の角度ならびに位置を示すことが必要である。また、すでに説明したよう に、角度μは鏡１１の径方向の位置のしたがって集光レンズの光軸１３に対する 入射光線の経路２１ｃの径方向の位置の関数として変化する。 本発明で得られる効果の一つは、光線経路のシフト手段によって集光レンズの 縁部からの出射光線の経路を対物レンズを含むようになるまでシフトすることが できるため、大部分のシステムで最大の大きさの集光レンズを使用することがで きる利点があることである。このようにすれば、最良のガラスを用いて最大の光 線経路角度が得られ、その結果解像度を大幅に高めることができる。さらに、本 発明にあっては、先行技術のシステムと異なり、光錘の縁部または小さな部分だ けではなく最適の角度にした光線の大部分を対物レンズに入射させることができ 、したがって利用可能な光に対して可能な最も明るい像を生成することができる 。 上に述べた単一光線のシステムも顕微鏡の解像度を大幅に改善することができ るが、解像度の改善は主として（試料面上に投射される）照明光線の軸方向に添 って行なわれ、軸方向に対して９０度の方向での解像度は有意に劣化する。 解像度と鮮明さは、最終的には対物レンズで回収して再結合することのできる 回折さざなみの序列の数によってきまる。第１Ｄ、１Ｅ、および１Ｆ図は、それ ぞれ第１Ａ、１Ｂ、および１Ｃ図に示す照明条件のもとで対物レンズによって見 ることのできるさざなみの序列の相対数を示す。第１Ｂ図の斜光照明条件に対応 する第１Ｅ図では、対物レンズが第１Ａ図の軸方向の照明システムに対応する第 １Ｄ図に示すものより多くの回折さざなみ２５の序列を回収して再結合する。し かし、Ｘ軸方向で回収されるさざなみの序列の増大は、Ｙ軸方向で回収される序 列の減少をともなう。軸方向の照明で達成可能な解像度に対するこの解像度の増 大（または減少）は、角度φの余弦の２倍に比例する。ただし、角度φは斜光照 明の軸に対する試料（図示せず）の方向の角度である。角度φは、０から９０度 の範囲にあり、０度はＸ軸（斜光照明の軸）であり、９０度はＹ軸である。 第１Ｃ図に示す最大斜光照明条件にたい応する第１Ｆ図では、対物レンズによ って回収されて再結合される回折さざなみ２５の数は、第１Ｂおよび１Ｅ図に示 す斜光照明条件で得られる数より大きい。これは、対物レンズが、さざなみの間 隔が短縮されるように見えしたがって対物レンズによってより多くのさざなみが 見えるようなきわめて斜めの角度でさざなみの前面を見るという事実による。こ の付加的な解像度の増大は、斜光照明光線の軸と対物レンズ手段の光軸１６の間 の角度の正弦に比例する。 すなわち、照明光線の横方向のずれの量に関係する解像度の増大があり、また 光軸に対する照明光線の角度に関係する解像度の増大がある。解像度の増大全体 は、これら二つの要素の組み合わせの効果である。 本発明の際だった特徴の一つは、照明光線シフト手段（すなわち鏡１１）が集 光レンズの軸から外れて配置され、しかもシステム内部で複数のこのような光線 シフト手段を作動できるようにしたことである。このため、それぞれの軸が互い に選ばれた角度で配置された複数の照明光線を利用して試料面全体で解像度を改 善することができる。 第２図を参照して、集光レンズ１２の光軸１３から外れて配置された鏡２３お よび２４の形の一対の光線経路シフト手段によって、システムは、集光レンズ手 段１２に対する二つの独立した照明光線を用いて作動することが可能となる。光 線源手段（ランプ）２６は、光線２７を光線経路シフト手段２３を含む光源光線 経路２８に添った方向に向ける。同様に、光線源手段（ランプ）２９は、光線３ １を経路シフト手段２４を含む光源光線経路３２に添った方向に向ける。鏡２３ は、光線経路２８の方向を集光レンズ１２を含む経路２８ａにシフトする。鏡２ ３は、集光レンズの軸１３から径方向にある距離で離されて集光レンズ１２から の出射光線経路３３が対物レンズ１４を通る最大角度でレンズの縁部から現 われるようにする入射光線２７に対してある角度πを示すように配置される。同 様に、鏡２４は、光線経路３２の方向を集光レンズ１２を含む経路３２ａにシフ トする。鏡２４は、鏡２３と全く同様に作動して集光レンズ１２からのぞむ出射 光線経路を生成する。第２Ａ図には、軸１３に対する鏡２３および２４の位置の 関係を示すが、この間系は、のぞむ結果に応じて異なるものとすることができる 。例えば、シフト手段は、３−Ｄで見る目的では第２Ａ図に示すように基本的に 対向する（１８０度離れた）関係に配置することができるし、二本光線システム 全体として最良の解像度を得るために第２Ｂ図に示すように基本的に直角の（９ ０度離れた）関係に配置することもできる。試料面全面での解像度は、光線の数 を増やすことで改善される。第２Ｃ図に示す三本光線システムでは、軸１３の周 囲に等角度の（１２０度離れた）間隔で光線シフト手段３０が配置され、試料面 前面の解像度が改善される。光線シフト手段を軸を外して配置するため、鏡の構 成および間隔を多様に変えて特定のニーズに合うようにすることができる。 本発明の目的を達成するため、光線２７および２８（第２図）の光源は、図示 のような個別の独立した光線源から得ることもできるし、あるいは当該技術分野 では公知のように単一の光線を生成する光線源手段から得た光線を光線分割手段 で分割して用いることもできる。個別の独立した経路に添って集光レンズに向け られた多数の光線２７および３１を用いて対物レンズ手段１４の光軸１６に添っ ていない出射光線経路３３および３４が得られることは、光源の問題よりさらに 重要である。 同様に、光線シフト手段の一つとして鏡を使用することができるが、プリズム 等他の手段を用いることもでき、ここに示されていない他の手段も本発明の範囲 から除外されているわけではない。本発明は、実際、光ファイバーを用いて得ら れる個別のマイクロ光源とこれらの光源を配置して特定の方向に向ける機械的ま たは電気機械的手段を含む光線シフト手段と組み合わせる構成も含むものである 。いずれにせよ、本発明は、対物レンズ手段の光軸に対して斜めの経路に添って 対物レンズ手段に向けられる個別の独立した光線を特徴とするものである。 さらに、本発明にあっては、光線シフト手段は各種の異なる対物レンズに対応 するために調節自在である。ただし、所与の対物レンズ／集光レンズの組み合わ せでは、調節自在の光線シフト手段を用いる必要はなく、固定式あるいは事前調 節式光線シフト・システムがあれば十分である。したがって、本発明は、光線を 適当な位置および配向角度で集光レンズ内に向ける公知のこの種固定式システム を含むものである。 本発明の多数光線式実施形態の顕著な特徴の一つは、試料面２０で試料を照明 するために利用可能な光の強度である。角度の付いた光線を生成する先行技術の 装置とは異なり、本発明は、マスクあるいは他の遮光装置の使用を必要としない 。そのため、本発明では試料の照明のために実質的に光線源からのすべての光を 利用することができる。光線源手段は図式的に電球として示してあるが、当業者 には、光線源手段が任意の照射光源ならびに対象物に照明光を与えるためのレン ズ手段および他の公知の光学装置を含むものであることが理解されよう。 多数光線実施形態の他の一つの重要な特徴は、先行技術で知られるすべての斜 光照明システムに固有の異方性の問題を克服できることである。解像度および鮮 明さの異方性についてはすでに述べた。先行技術のシステムに関連する異方性の 他の問題は、像視野の明らかな不均等照明である。すなわち、視野の片側が明く 見えるのに対して反対側が暗く見えるという問題である。本発明において多数の 光線を導入することにより、均等に照明された視野を生成することが可能となる 。 本発明においては、集光レンズにいたる異なる経路をたどる複数の光線を利用 することにより、それらの光線を個々に操作して解像度の増大に加えて各種の結 果を生み出すことが可能となる。例えば、第２図を参照して、光線経路２８およ び３２にそれぞれ相補性偏光フィルター３６および３７を挿入し、合わせて一対 の接眼レンズ４２および４３を有する双眼鏡のアイピース４１内に同様なアイピ ース用偏光フィルター３８および３９を配設してリアルタイム３−Ｄを得ること ができる。フィルター３６および３７は、当該技術分野ではさまざまな形の相補 性をもたせることが可能なことを示すためにプラスとマイナスの符号を付けてあ る。これらは、偏光軸が互いに直角であるように配向された面偏光子とすること もできる。あるいは、円形偏光子で、対の一方が左回り偏光を生成し他方が右回 り偏光を生成するものとすることもできる。さらにあるいは、該フィルターを吸 収式または二色式（例えば赤と緑）フィルターとすることもできる。アイピース ・フィルター３８および３９は、フィルター３６および３７と相互に作用して光 源２６および２９の一方からの光のみを選択的に制限し、光線経路３３に添った 光で生成される像が接眼レンズ４３を出ずまた光線経路３４に添った光で生成さ れる像が接眼レンズ４２を出ないようにする。 フィルターを通った光線は光線経路シフト手段２３および２４の調節によって 重なり合わせることができ、それによって真の３−Ｄ像が生成され、また光線の 光の経路の方向を独立に制御することができるために左右の像の視差角度を制御 することができ、したがって最終の像の深みの知覚度を制御することができる。 均等な間隔で配置される四本光線システムでは、一対の隣接する光線によって 一方のアイピース用の照明が得られ、他方の対の隣接する光線によって他方のア イピース用の照明が得られるため、３−Ｄ像用の直角な二本光線のシステムに適 した高い解像度を得る効果がある。したがって、二対の三本の光線を用いる六本 光線システムでは３−Ｄ用にさらに高い解像度が得られることになる。 本発明は、視差度が固定される単一光線リアルタイムの３−Ｄシステムで得ら れるものをはるかに凌駕し、とくに像視野の中心では左像と右像の間に視差の相 違はほとんどない。むしろ、本発明では、左と右の像は独立して制御することが でき、それらの間の視差の度合いを簡単に調節して使用している対物レンズの種 類および見る試料の種類に合ったものとすることができる。さらに、本発明には 、解像度を犠牲にせずに視野の深まりを高めることができるというさらに他のお そらくはより重要な効果がある。これは、鮮明な３−Ｄ像を生成するための必要 条件である。 本発明の照明システムを利用する顕微鏡は、偏光フィルター、アパーチャー絞 り、コリメーター等の顕微鏡検査法で公知の各種光線操作装置を任意に使用する ことができる。本発明の多数光線システムでは、これらの装置を用いて特性の異 なるあるいは特性の等しい光線を提供することができる。 解像度は、主として照明光線の（両方向の）軸に添いまたそれに対して９０度 の軸に添っては低減する斜光照明によって高められるので、二本の光線を用いて 試料面全体での高い解像度の第一次近似を得ることができる。しかし、光軸の周 囲に径方向に間隔を置いて配置した五本または六本以上の斜光光線を用いても得 られるところは少ない。単一の斜光光線に関連する解像度の異方性について既に 述べたことから明らかなように（第１Ｅおよび１Ｆ図）、各照明光線の軸の片側 での１５度以内での解像度の落ち込みは（当該角度の余弦に比例する）無視でき る。 三本光線システムの例として、第３、３Ａ、３Ｂ、および３Ｃ図を参照して、 鏡の表面４５、４６、および４７は、それぞれ光線シフト手段４８、４９、およ び５０上に支持されている。各鏡の表面は、それぞれ光線源手段５８、５９、お よび６１から出る光線５４、５６、および５７の光学光線経路５１、５２、およ び５３のいずれかに配置されている。第３Ａおよび３Ｂ図を参照すると最もよく わかるように、シフト手段４８、４９、および５９は、集光レンズ手段１２の光 軸１３に対して径方向に向かう経路５５に添って移動自在である（第２および３ 図参照）。本発明に関しては、該光線シフト手段は、光線反射鏡の表面４５、４ ６、および４７が軸１３から径方向に向けて配置される経路５５上に位置に配置 されている。既に詳細に説明したように、鏡（例えば４５）の位置をその径方向 の経路５５に添って変えることによって、光線の出射経路６６（第３図参照）の 集光レンズ手段１２からの角度が変えられる。 第３Ｃ図を参照して、本発明のシステムでは、鏡の表面の一つ（例えば４７） を光軸１３上方で集光レンズ手段の軸１３に添って移動する光線経路を生成する 位置に配置することによって「明視野」照明が利用可能となる。他の鏡の表面は 、同時に斜光照明を得るように配置することもできるし、あるいは標準「明視野 」照明のために使用不能（鏡を集光レンズ手段の範囲外に出すかあるあいは関連 する光線源手段のスイッチを切る）とすることもできる。 シフト手段４８、４９、および５０の配置によっては、また、「暗視野」照明 を行なうこともできる。鏡の表面を径方向に配置して対物レンズのアパーチャー の外側に落ちる角度にされた集光レンズ手段からの光線出射経路が生成されるよ うにすれば、「暗視野」照明が可能となる。 第３図を参照して、各鏡の表面４５、４６、および４７は、また関連する光源 手段に対する角度を傾けてその鏡の表面の反射角を変化させることもできる。す なわち、鏡の表面を傾けることによってシフト手段から集光レンズ１２までの光 線経路の角度を変え、それによって集光レンズ手段からの出射光線経路の位置が 変えられる。 光学手段の光線５４、５６、および５７は、光学光線経路５１、５２、および ５３をたどって、集光レンズ手段１２の軸に対してほぼ法線の方向でありまた集 光レンズ手段１２の軸および対物レンズ手段１４の軸の周囲に等角間隔で配置さ れる光線経路シフト手段４８、４９、および５０まで達する。ちなみに、これら 二本の軸は一致するものとして図示されている（第２図参照）。鏡４５、４６、 および５７は、径方向に角度をもたせて配置して集光レンズ手段１２経の光線経 路６２、６３、および６４の方向を確立し、それによって集光レンズ手段から対 物レンズ手段までの出射経路６６、６７、および６８の位置および方向を制御す る。 シフト手段と集光レンズ手段１２の間の実用的な寸法と間隔では、集光レンズ １２からののぞむ出射経路を得るために必要な正確な位置と角度で個々の光線５ ４、５６、および５７からの光をすべて集光して集光レンズ１２上に向けること はきわめて困難である。大きい視野レンズ７１（例えば、５０ｍｍ、ｆ／1.2の カメラ・レンズ）を用いれば、プレ集光レンズ手段として作用し、入射光線から のすべての光を集光してそれらの光線を正確に集光レンズ１２上に向けることが できる。集光レンズ１２に対して視野レンズ７１を昇降させれば、試料面２０上 の光線の大きさを調節する効果が得られ、低屈折力システムにも高屈折力システ ムにも対応することができる。 さらに、視野レンズ・アパーチャー（アイリス絞り）７２を用いれば、集光レ ンズ手段をわずかに焦点外しとすることを条件に視野の深さとコントラストを制 御することができる。先行技術のシステムでは、視野の深さを高めるために集光 レンズのアパーチャーを減少させるが、そうすることによって集光レンズを出る 光線の開口数がそれに伴って減少して解像度が低下する結果となる。しかし、本 発明の多数光線実施形態では、集光レンズのアパーチャー６９は完全に開いたま まにして視野レンズ７２のアパーチャーを減少させ、解像度を犠牲にすることな く視野の深さを高めることができる。これは、各照明光線のアパーチャーは減少 するが集光レンズを出る照明全体のアパーチャーが有意に減少しないためである 。 多数光線は、集光レンズのアパーチャー全体を照明し、解像度の犠牲は生じない 。 鏡の表面４５、４６、および４７の調節によって集光レンズ１２ｋらの光線の 出射経路の方向および位置の制御を継続できるため、視野レンズ７１とアイリス 絞り７２の挿入によって本発明の使用が妨害されることはない。 同様に、ランプ集光レンズ７３、（光線の大きさを調節するための）ズームレ ンズ７４、および偏光フィルター７６等の装置を光源光線経路５４、５６、およ び５７に挿入することによって本発明の使用が妨害されることはなく、むしろそ の主要な効果の一つが強調されることになる。この種の光操作装置を（光源とシ フト手段の間に）個別にあるいは合わせて光線上の例えば視野レンズ７１の側な どで使用しても、視野レンズのアパーチャー（アイリス）７２または（シフト手 段とアイピース７８の間の）偏光フィルター７７がシステムの解像度を低下させ ることはない。 光源５８、５９、、および６１が（単一の光源の光が光学手段によって分割さ れるのではなく）互いに独立している場合には、その強度を変化させてさらに研 究のための異なる効果を挙げることができる。 以上の説明から、本発明は、高い解像度を得るために光操作用の公知の光学装 置の使用を制限するものではなく、光源手段によって得られる光に対して低い光 のレベルで使用されするものでもないことが明かとなったであろう。すなわち、 本発明の照明システムは、解像度を高め、同時に多様なの研究上の必要を満たす ことのできる照明条件を生成することができる。 本発明の多光線システムは、対物レンズ手段の光軸に対する照明光線の斜めの 配向による増大（再結合されるさざなみの序列数の増大）と集光レンズの周の周 囲から出る多数光線の加算効果による集光レンズの照明全体のアパーチャーの増 大の双方から解像度の増大を得ることができる。 光源手段から光線シフト手段までの光源光線経路５４、５６、および５７内の 偏光フィルター７６が相補性を有する場合は、対物レンズ手段１４とアイピース ・レンズ７８の間の光線の組み合わせの中で偏光フィルター７７を回転させるこ とによって、光線の効果を見ながらその一本または二本からの照明を有効に減衰 させれば試料上の斜光照明の影の作用を回転させることができる。本発明は、 照明光線の位置および方向をきめるためのどのような特定の機械的または電気的 システムにも依存するものではない。本発明は、調節自在な、あるいはあらかじ め調節された、あるいは固定式のシステムを含み、鏡、プリズム、光ファイバー 、あるいは他の既知または未知の装置を利用することができる。機械的システム は、当業者に公知の任意の形態をとることができる。例として、シフト手段の鏡 を配置する機械装置を第４図を参照して説明する。 シフト手段８０は、軌道８７内で走行する車８６に固定される「Ｌ字形」のマ ウント部材８４にヒンジ８３によって回動自在に接続された傾斜アーム８２に取 り付けられた鏡８１を含む。該マウント部材８４の端部に形成されたタブ８９に 取り付けられたケーブル８８は、軌道８７上に車８６を配置ししたがって光軸に 対する鏡８１の径方向の位置をきめるための手段となる。枢動アーム９１は、そ の一端が傾斜アーム８２に枢動自在に取り付けられ、他単が該マウント部材内の 溝９３の中を走行するスライド９２に取り付けられる。スライドの端部内に形成 されたタブ９６に取り付けられるケーブル９４は、該スライドをその溝の中に配 置し、そうすることによって傾斜アーム８１の傾斜と鏡８１の角度を調節する。 ケーブル９４および９８を操作するために該ケーブルの端部に取り付けられたマ イクロメーター（図示せず）を使用すれば、本発明のために必要な精度を得るこ とができる。 上のシステムの多数のシフト手段８０は（当該技術分野で得られる技能の範囲 内にある手段によって）機械的に相互接続させ、それらの位置が相互依存関係に あるようにすることができる。すなわち、一つのシフト手段を新しい径方向の位 置に動かしたりあるいは一つの鏡を異なる角位置に傾ければ、他のシフト手段に 対応する動きが生じる。このような構成によって、鏡の間にある固定関係を設定 することができ、すべての光線を対物レンズの軸１６に対する周方向の位置以外 でシステムを通る経路内でほぼ同一とすることが可能となる。 一本の光線を他の光線を変動させずに変えられることがのぞましい場合には、 シフト手段の配置を機械的に独立させることが最も有効である。本発明の好まし い実施形態にあっては、統一的な動きのためには機械的に相互接続され独立した 動きのために機械的に接続されないように選択的に操作が可能である。このよう なシステムは、多様な顕微鏡の用途でのニーズを満たすことができる。光軸を持 つ集光レンズとそこから見える光軸をもつ対物レンズ手段を有する透過光顕微鏡 の解像度、鮮明さ、および視野の深さを高めるための本発明の方法は、複数の独 立光線を集光レンズ手段の光軸と一致しない経路に添って集光レンズ手段上に向 ける作業、および集光レンズ手段へ向かう該光線の経路の位置および方向を固定 して該集光レンズ手段を出る該光線が対物レンズ手段を含みまた対物レンズ手段 の光軸に対して斜めである経路に添った方向に向けられるようにする作業からな る。さらに、集光レンズ手段上への光線の経路の方向を選択して、対物レンズ手 段を含む対物レンズ手段の光軸に対して最適の角度にある集光レンズからの出射 経路を生成する。 光線の数が二本であってそれらが互いに対向する（基本的に１８０度離れた） 経路に添った方向に向けられる場合には、リアルタイムの３−Ｄ像用の照明を行 なうことができる。それらが直角（互いに９０度）である場合には、二本の光線 のみを用いて全体の解像度を最善にすることができる。光線の数が三本以上であ る場合には、それらを好ましくは径方向にまた集光レンズ手段の光軸の周囲に間 隔を置いて配置すれば、試料面で全体の解像度を最善にすることができる。 本発明の−試料から対物レンズまでの多数斜光−という主たる開示内容は、対 物レンズが照明を異なる角度から試料上に向ける集光レンズとして作用する透過 光顕微鏡とならんで反射顕微鏡にも適用することができる。 第５図を参照して、光軸１０２を有する対物レンズ手段１０１は、試料支持載 物台１０６にある試料１０４と観察手段１０７の間に光学的に配置されている。 試料１０４は、光線源手段１０８によって照明され、該光線源手段は、初期光線 経路１１１を介して試料１０４まで進む光線１０９をあたえるが、該光線は、部 分的に銀が張られた鏡１１５を含む光線シフト手段１１２よって、対物レンズ手 段１０１の光軸１０２に対して斜めで対物レンズ手段１０１を含む経路１１３へ シフトされる。対物レンズ手段１０１は、やはり対物レンズ手段１０１の光軸１ ０２に対して斜めの経路１１４に添って該光線１０９を試料１０４上に向ける。 光線１０９は、反射され反射経路１１６に添って試料１０４から離れるが、該反 射経路１１６は、光軸１０２に対して入射光線の経路１１４と同じ角度にあり、 対物レンズ手段１０１を通過した後、経路１１７をたどり部分的に銀の張られた 鏡１１５を通って見る手段１０７へ向かう。 光線経路１１３の角度および位置は、シフト手段１１２の角度１１２Ａおよび 横方向１１２Ｔを移動させることによって調節自在で、大きさの異なる対物レン ズ手段１０１を使用することができ、またその各々のために最適の傾斜角を得る ことができる。顕微鏡に一般に使用できる他の光学装置と同様にまた第３図に示 すように、ランプ集光レンズ１２２および／またはアイリス１２３を光線経路１ １１内に配置することができる。 試料からの反射光は、対物レンズ手段１０１の光軸１０２に対して斜めの角度 で対物レンズ手段１０１を通り、それによって第１Ｂおよび１Ｃ図の透過光実施 形態に関連して上に述べたすべての効果を得ることができる。透過光実施形態の 場合と同様にまた既に述べたと同じ理由から、反射光実施形態の性能は、多数で 独立の斜光光線を使用することで改善される。 第６図を参照して、試料１０４は、第二の光線源手段１２６によって照明され る。この光線源手段は、初期光線経路１２８を介して試料１０４まで進む光線１ ２７をあたえるが、該光線は、半分銀が張られた鏡１３０を含む光線シフト手段 １２９よって、対物レンズ手段１０１の光軸１０２に対して斜めで対物レンズ手 段１０１を含む経路１３１へシフトされる。対物レンズ手段１０１は、やはり対 物レンズ手段１０１の光軸１０２に対して斜めの経路１３２に添って該光線１２ ７を試料１０４上に向ける。光線１２７は、反射され反射経路１３３に添って試 料１０４から離れるが、該反射経路１１６は、光軸１０２に対して入射光線の経 路１３２と同じ角度にあり、対物レンズ手段１０１を通過した後、経路１３４を たどり部分的に銀の張られた鏡１１５および１３０を通って見る手段１０７へ向 かう。 光線経路１３１の角度および位置は、シフト手段の鏡１２９の角度１２９Ａお よび横方向１２９Ｔを移動させることによって調節自在で、大きさの異なる対物 レンズ手段を使用することができ、またその各々のために最適の傾斜角を得るこ とができる。顕微鏡に一般に使用できるフィルターなどの他の光学装置と同様に ランプ集光レンズ１４１および／またはアイリス１４２を光線経路１２８内に配 置することができる。 すなわち、第２図の透過光実施形態と同様に、試料１０４は、多数の独立の光 線によって照明されるが、これらの光線は、対物レンズ手段の光線に対して斜め であり、対物レンズ手段を含み該対物レンズ手段の光軸に対して斜めの見る手段 まで反射経路をたどる。上に述べた多数斜透過光照明によって得られる効果は、 すべて、上の多数反射光照明に関しても等しく得られる。 光線１０９の入射経路（１１３および１１４）は、光線１２７の反射経路（１ ３３および１３４）であってもよく、光線１２７（１３１および１３２）の入射 経路は、光線１０９（二本の光線が１８０度離されている場合のように）の反射 経路（１１６および１１７）であってもよい。 二本光線システムは、光線を互いにさまざまな相対角度にして構成することが できる。二本光線の場合には、直角（第２Ｂ図参照）にして全体の構造を最善に することができる。１００°と１８０°の間では（第７Ａ図参照）最良の３−Ｄ を得ることができる。 追加の光学およびシフト手段を積み重ねれば、三本、四本、六本（第７Ｃ、７ Ｄ、および７Ｅ図参照）あるいは他の任意の数の入射斜光線のシステムを生成す ることができる。しかし、二本以上の光線を使用する場合には、第６図に示す部 分的に銀を張った鏡などの光線分割装置を積み重ね、反射光線の各々が見る手段 に達する前に複数のこのような光線分割装置を通過するようにしなければならな い。したがって、多数光線を有するが多数回分割する必要のないシステムを使用 することが好ましいであろう。第８、９、および１０図は、このような一実施形 態を示す図で、以下、これらの図を参照して説明する。 ハウジング１４１は、反射顕微鏡１４３の軸１４３に対して垂直に延び、複数 の調節自在な鏡１４６を有する光線シフト手段１４４を支持している。各鏡１４ ６は、光源手段１４７からの光線を受けてその光線を部分的に銀を張った鏡１５ １を含む主光線シフト手段１４９上へ反射するように位置合わせされている。鏡 １５１上に反射されるすべての光線は、顕微鏡１４３の対物レンズ手段１４８を 通って試料１５２上に向けられる。反射されて試料から離れて見る手段１５３内 に入る光線は、単一の光線分割装置一部分的に銀が張られた鏡１５１−のみを 通過する。シフト手段１４４は、試料上に向けて反射されるすべての光線が試料 照明光線としてもまた反射光線としてもともに軸１４８（これは対物レンズ手段 の軸でもある）に対して斜めになるような角度で該光線を主シフト手段１４９に 向ける。 以上、単一の主光シフト手段を有する二本光線システムのみを図示して詳細に 説明したが、三本、四本、六本、あるいはそれ以上の光線を用いるシステムも、 鏡１４４の数および光源１４７の数が増える以外は基本的に同じである。 第８、９、および１０図の実施形態によって、反射顕微鏡で多数の斜光線を使 用し、光線を多数の光線分割装置を通して光の強度を弱めることなく試料を照明 することができる。主シフト手段１５１として薄膜を用いれば、光線が例えば部 分的に銀を張った鏡の形態の光線分割装置を通ることによる光線のシフトから生 じる問題をなくすことができる。 二本以上の光線を用いれば、すぐれた３−Ｄ像を見ることも可能である。本出 願人の係属出願である１９９２年１０月６日出願の一連番号０７／９５７２８６ 「立体像顕微鏡の改良」に記載の３−Ｄ像を見るためのヘッドを用いれば、フィ ルターあるいはチョッパーを使用せずにリアルタイムで見たり写真撮影をするこ とができる。 ３−Ｄ像を得るためのフィルターの使用は、透過光顕微鏡に関して上に説明し たと同様に本発明の反射実施形態でも可能である。 双眼鏡システムを備えた顕微鏡にあっては、等間隔に配置された四光線システ ム（第７Ｄ図）において、一対の隣接する光線が一つのアイピースのための照明 を行ない、他の一対の隣接する光線が他のアイピースのための照明を行ない、３ −Ｄ像用の直角の二光線システムで得られると同様な全体的な高い解像度のシス テムが提供される。各々の眼が三本の光線を見る場合には（第７Ｅ図参照）、全 体的な解像度がさらに改善される。 本発明は、リアルタイムの３−Ｄシステムを提供することによって従来の単一 光線反射顕微鏡で得られるものをはるかに凌駕する成果が得られる。本発明にあ っては、左右の像は独立して制御され、それらの間の視差の程度を容易に調節し て使用する対物レンズや見る試料の種類に合わせることができる。さらに、本発 明の他のおそらくはより重要な効果として、コントラストを高めまた解像度を犠 牲にすることなく視野の深さを高めることができる。 以上、本発明を詳細に説明したが、本発明は、以上の詳細に限定されるもので はなく、添付の請求の範囲で定義されるすべての範囲を含むものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．試料を見るための光軸を持つ対物レンズ手段を有する反射顕微鏡において、 改良が、 複数の照明光線が試料上に向けられ、前記光線が該対物レンズ手段を通り該 対物レンズ手段の光軸に対して斜めの照明経路をたどる、改良。 ２．請求の範囲第１項に記載の発明において、前記照明光線は、該対物レンズ手 段を通り該対物レンズ手段の光軸に対して斜めである試料からの反射経路をもつ 発明。 ３．請求の範囲第２項に記載の発明において、さらに、 前記照明光線を提供する光線源手段、 前記照明光線の照明経路内に配置された光線シフト手段、を有する発明。 ４．請求の範囲第３項に記載の発明において、 前記シフト手段は、前記照明光線を前記光線源手段から対物レンズ手段上に 向ける発明。 ５．請求の範囲第２項に記載の発明において、さらに、 前記照明光線を提供する光線源手段、 前記照明光線の照明経路内に配置され、前記照明光線の反射経路内には配置 されない光線シフト手段、を有する発明。 ６．請求の範囲第５項に記載の発明において、さらに、 主光線シフト手段を有し、 前記シフト手段は、前記照明光線を前記光線源手段から前記主シフト手段上 に向けるように作動する、発明。 ７．請求の範囲第６項に記載の発明において、 前記主シフト手段は、照明光線を対物レンズ手段上に向ける、発明。 ８．請求の範囲第７項に記載の発明において、 前記主シフト手段は、前記照明光線の反射経路内にあり、光を反射させまた 通過させる光線分割手段を含む、発明。 ９．請求の範囲第８項に記載の発明において、前記光線分割手段は薄膜である、 発明。 10．請求の範囲第４項に記載の発明において、 前記シフト手段は、光を反射させまた通過させる光線分割手段を含む、発明 。 11．請求の範囲第１０項に記載の発明において、前記光線分割手段は薄膜である 、発明。 12．請求の範囲第１項に記載の発明において、前記光線の数は二である、発明。 13．請求の範囲第１項に記載の発明において、前記光線の数は三である、発明。 14．請求の範囲第１項に記載の発明において、前記光線の数は四である、発明。 15．請求の範囲第１項に記載の発明において、前記光線の数は六である、発明。 16．請求の範囲第２項に記載の発明において、前記光線の数は二である、発明。 17．請求の範囲第２項に記載の発明において、前記光線の数は三である、発明。 18．請求の範囲第２項に記載の発明において、前記光線の数は四である、発明。 19．請求の範囲第２項に記載の発明において、前記光線の数は六である、発明。 20．試料を見るための光軸を持つ対物レンズ手段を有する反射顕微鏡の解像度を 高める方法において、 対物レンズ手段を通り該対物レンズ手段の光軸に対して斜めの経路に添って 試料上に複数の照明光線を向ける作業、有する方法。 21．請求の範囲第２０項に記載の方法において、さらに、該光線が対物レンズ手 段を出た後に該光線を該対物レンズ手段の光軸に対して斜めの経路に添って試料 上に向ける方法。 22．請求の範囲第２０項に記載の方法において、さらに、 該光線が対物レンズ手段を出た後に該光線を対物レンズ手段の光軸に対して 斜めの経路に添って試料上に向ける作業、を含む方法。 23．請求の範囲第２２項に記載の方法において、該光線の数は二である方法。 24．請求の範囲第２２項に記載の方法において、該光線の経路は約９０度離され ている方法。 25．請求の範囲第２２項に記載の方法において、該光線の経路は約１８０度離さ れている方法。 26．請求の範囲第２２項に記載の方法において、該光線の数は三以上であり、対 物レンズ手段の光軸の周囲に周方向に配置される方法。 27．請求の範囲第２６項に記載の方法において、該光線の数は三である方法。 28．請求の範囲第２６項に記載の方法において、該光線の数は四である方法。 29．請求の範囲第２６項に記載の方法において、該光線の数は六である方法。 30．試料を見るための光軸を持つ対物レンズを有する反射顕微鏡において、改良 が、 対物レンズ手段を通り該対物レンズ手段の光軸に対して斜めの照明経路に添 って試料上に一本の照明光線を向ける作業、有する改良。 31．請求の範囲第３０項に記載の発明において、前記光線は、該試料から対物レ ンズ手段を通り該対物レンズ手段の光軸に対して斜めの反射経路を有する発明。 32．請求の範囲第３１項に記載の発明において、さらに、 前記光線を提供する光線源、および、 前記光線の経路内に配置される光線シフト手段、を有する発明。 33．請求の範囲第３２項に記載の発明において、 前記シフト手段は、照明経路および反射経路の両方にあり、光を反射させまた 通過させる光線分割手段を含む、発明。 34．請求の範囲第３３項に記載の発明において、 前記シフト手段は、前記光線を対物レンズ手段を通る経路に添って向ける、 発明。 35．請求の範囲第３３項に記載の発明において、前記光線分割手段は薄膜である 、発明。