JPH11231225A - 反射暗視野照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絞り径を設定変更することなく、明視野照明
光束の供給と暗視野照明光束の供給との切り換えが可能
な反射暗視野照明装置。 【解決手段】 明視野照明光束の供給状態では、所定の
光学系（Ｌ１〜Ｌ５）を介した光源（１）からの光束
は、ハーフミラー（Ｍ１）により反射され、明視野照明
光束用の対物レンズを介して標本を照明する。一方、暗
視野照明光束の供給状態では、所定の光学系を介した光
束は、ビームエキスパンダー（Ｌ６、Ｌ７）により所定
のビーム径を有するほぼ平行な光束に拡大され、リング
絞り（４）に入射する。リング絞りの円環状の開口部を
通過した光束は、中空反射ミラー（Ｍ２）により反射さ
れ、暗視野照明光束用の対物レンズを介して標本を照明
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射暗視野照明装置
に関し、特に明視野観察用の照明光束（以下、略して
「明視野照明光束」という）の供給と暗視野観察用の照
明光束（以下、略して「暗視野照明光束」という）の供
給との切り換えが可能な反射型の照明装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図４は、明視野照明光束の供給と暗視野
照明光束の供給とが切り換え可能な従来の反射照明装置
の構成を概略的に示す図であって、（Ａ）は明視野照明
光束の供給状態を、（Ｂ）は暗視野照明光束の供給状態
を示している。なお、図４（Ａ）において、実線は照明
すべき標本面（ひいては像面）との共役関係を示すため
の光線であって視野絞りの中央を通過する光線を、破線
は標本面との共役関係を示すための光線であって視野絞
りの開口最縁部を通過する光線を示している。また、図
４（Ｂ）において、実線は標本面との共役関係を示す光
線であってリング絞りの開口最縁部を光軸に対して平行
に通過する光線を、破線はレンズの最大有効径を示すた
めの光線であって視野絞りの開口最縁部を互いに異なる
角度で通過する光線を示している。

【０００３】図４に示す反射照明装置は、照明光を供給
するための光源１を備えている。光源１からの光は、コ
レクタレンズＬ１を介してほぼ平行な光束となった後、
集光レンズ系（Ｌ２、Ｌ３）を介して光源像を形成す
る。光源像の形成位置の近傍には、開口絞り２が配置さ
れている。図４（Ａ）に示す明視野照明光束の供給状態
において、開口絞り２を介した光源像からの光は、視野
絞り３およびフィールドレンズＬ４を介してほぼ平行な
光束となった後、フィールドレンズＬ５に入射する。フ
ィールドレンズＬ５を介した光は、ハーフミラーＭ１で
反射された後、明視野照明光束用の対物レンズ（不図
示）を介して標本（不図示）をケーラー照明する。

【０００４】一方、図４（Ｂ）に示す暗視野照明光束の
供給状態では、明視野照明光束用のフィールドレンズＬ
５およびハーフミラーＭ１が光路中から取り外され、暗
視野照明光束用のリング絞り４および中空反射ミラー５
が光路中に設定される。この場合、開口絞り２を介した
光源像からの光は、視野絞り３およびフィールドレンズ
Ｌ４を介してほぼ平行な光束となった後、リング絞り４
に入射する。リング絞り４の円環状の開口部を通過した
光は、中空反射ミラーＭ２に入射する。中空反射ミラー
Ｍ２の円環状の反射部で反射された光は、暗視野照明光
束用の対物レンズ（不図示）を介して標本（不図示）を
クリティカル照明する。このように、従来の反射照明装
置では、明視野照明光束用のフィールドレンズＬ５およ
びハーフミラーＭ１と暗視野照明光束用のリング絞り４
および中空反射ミラーＭ２とを切り換えることにより、
明視野照明光束または暗視野照明光束を選択的に標本に
供給する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の反射照明装置で
は、暗視野照明光束が明視野照明光束用の対物レンズの
外側を通過するように、リング絞りの円環状開口部の内
径が明視野照明光束の径よりも大きく設定される。ま
た、明視野照明光束の供給状態ではフィールドレンズＬ
４およびＬ５を用いているのに対し暗視野照明光束の供
給状態ではフィールドレンズＬ４だけを用いているが、
フィールドレンズＬ４とＬ５との合成焦点距離よりもフ
ィールドレンズＬ４の焦点距離のほうが長いので、視野
絞り３での有効光束およびコレクタレンズ１での有効光
束は明視野照明光束の供給状態よりも暗視野照明光束の
供給状態のほうが大きくなる。

【０００６】このため、図４（Ａ）と（Ｂ）とを比較参
照すると、従来の反射照明装置では、暗視野照明光束が
明視野照明光束よりも外側の光束を利用しており、暗視
野照明光束が明視野照明光束よりも大幅に大きくなって
いる。その結果、明視野照明光束の供給から暗視野照明
光束の供給への切り換えに際して、フィールドレンズＬ
５およびハーフミラーＭ１を光路中から取り外してリン
グ絞り４および中空反射ミラーＭ２を光路中に設定する
だけでなく、視野絞り４の絞り径を変更する必要があ
る。すなわち、明視野照明光束の供給状態では視野数に
応じて設定されていた視野絞り４の絞り径を暗視野照明
光束の供給状態では適切な大きさに拡大させる必要があ
り、明視野照明光束の供給と暗視野照明光束の供給との
間の切り換え操作が煩雑である。なお、これらの設定変
更を自動化すれば切り換えの操作性は向上するが、装置
が高価になってしまう。また、上述したように、明視野
照明光束の確保のために必要なレンズ径よりも暗視野照
明光束の確保のために必要なレンズ径のほうが大きくな
り、暗視野照明光束の供給のために光学系が大型化して
しまう。

【０００７】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、絞り径を設定変更することなく、明視野照明
光束の供給と暗視野照明光束の供給との切り換えが可能
な反射暗視野照明装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明では、照明すべき物体に対して明視野観察用
の照明光束または暗視野観察用の照明光束を選択的に供
給する反射暗視野照明装置において、照明光を供給する
ための光源と、明視野観察用の照明光束の供給に際して
光路中の所定位置に設定され、所定の光学系を介した前
記光源からの光束を前記物体に向かって反射するための
第１反射部材と、前記第１反射部材で反射された光束を
集光して前記物体に照射するための第１対物レンズ系
と、暗視野観察用の照明光束の供給に際して光路中に設
定され、前記所定の光学系を介した光束を所定のビーム
径を有するほぼ平行な光束に拡大するためのビームエキ
スパンダーと、暗視野観察用の照明光束の供給に際して
前記ビームエキスパンダーよりも物体側の光路中におい
て前記所定位置よりも光源側に設定され、設定状態にお
いて光軸を中心とした円環状の開口部を有するリング絞
りと、暗視野観察用の照明光束の供給に際して光路中の
前記所定位置に設定され、前記リング絞りの前記円環状
の開口部を通過した光束を前記物体に向かって反射する
ための第２反射部材と、前記第２反射部材で反射された
光束を集光して前記物体に照射するための第２対物レン
ズ系とを備えていることを特徴とする反射暗視野照明装
置を提供する。

【０００９】本発明の好ましい態様によれば、前記ビー
ムエキスパンダーは、光源側から順に、負の屈折力を有
する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群
とを有し、前記所定の光学系を介した光束を前記リング
絞りの前記円環状の開口部の外径に応じたビーム径を有
するほぼ平行な光束に拡大する。また、前記ビームエキ
スパンダーと前記リング絞りと前記第２反射部材とは、
一体的に支持された状態で光路中に設定されるように構
成されていることが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明では、暗視野観察用の照明
光束の供給に際して、リング絞りの光源側にビームエキ
スパンダーを設定する。このビームエキスパンダーは、
所定の光学系を介した光源からの光束を所定のビーム径
を有するほぼ平行な光束に拡大する。換言すると、暗視
野照明光束の供給状態では、ビームエキスパンダーの作
用により、リング絞りの円環状の開口部の外径に応じて
ビーム径の拡大されたほぼ平行な光束が生成され、生成
された光束がリング絞りに入射する。したがって、従来
技術のように暗視野照明光束が明視野照明光束よりも大
きくなることなく、明視野照明光束を利用して暗視野照
明光束を得ることができる。

【００１１】したがって、本発明では、明視野照明光束
の供給から暗視野照明光束の供給への切り換えに際し
て、ハーフミラーのような第１反射部材を光路中から取
り外して、ビームエキスパンダーとリング絞りと中空反
射ミラーのような第２反射部材とを光路中に設定するだ
けで、たとえば視野絞りの絞り径を設定変更する必要が
なく、明視野照明光束の供給と暗視野照明光束の供給と
の切り換えの操作性が向上する。また、明視野照明光束
を利用して暗視野照明光束を得ているため、明視野照明
光束の確保のために必要なレンズ径と暗視野照明光束の
確保のために必要なレンズ径とがほぼ等しく、暗視野照
明光束の供給のために光学系が大型化することがない。

【００１２】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。図１は、本発明の実施例にかかる反射暗
視野照明装置の構成を概略的に示す図であって、（Ａ）
は明視野照明光束の供給状態を、（Ｂ）は暗視野照明光
束の供給状態を示している。なお、図１（Ａ）におい
て、実線は照明すべき標本面（ひいては像面）との共役
関係を示すための光線であって視野絞りの中央を通過す
る光線を、破線は標本面との共役関係を示すための光線
であって視野絞りの開口最縁部を通過する光線を示して
いる。また、図１（Ｂ）において、実線は標本面との共
役関係を示す光線であってリング絞りの開口最縁部を光
軸に対して平行に通過する光線を、破線はレンズの最大
有効径を示すための光線であって視野絞りの開口最縁部
を互いに異なる角度で通過する光線を示している。

【００１３】本実施例の反射暗視野照明装置は、照明光
を供給するための光源１を備えている。光源１からの光
は、コレクタレンズＬ１を介してほぼ平行な光束となっ
た後、集光レンズ系（Ｌ２、Ｌ３）を介して光源像を形
成する。光源像の形成位置の近傍には、開口絞り２が配
置されている。図１（Ａ）に示す明視野照明光束の供給
状態において、開口絞り２を介した光源像からの光は、
視野絞り３およびフィールドレンズＬ４を介してほぼ平
行な光束となった後、フィールドレンズＬ５に入射す
る。フィールドレンズＬ５を介した光は、ハーフミラー
Ｍ１で図中下方へ反射される。

【００１４】ハーフミラーＭ１で反射された光は、図２
に示す明視野照明光束用の対物レンズ２０を介して標本
２１をケーラー照明する。本実施例の反射暗視野照明装
置が限外顕微鏡（暗視野顕微鏡）に適用される場合、明
視野照明光束用の対物レンズ２０は、標本２１からの反
射光に基づいて標本像を形成するための結像レンズ系を
構成している。したがって、標本２１からの反射光は対
物レンズ２０およびハーフミラーＭ１を介して標本明視
野像を形成し、形成された標本明視野像はたとえば接眼
レンズ系（不図示）を介して観察される。

【００１５】一方、図１（Ｂ）に示す暗視野照明光束の
供給状態では、明視野照明光束用のハーフミラーＭ１が
光路中から取り外され、暗視野照明光束用のビームエキ
スパンダー（Ｌ６、Ｌ７）、リング絞り４および中空反
射ミラーＭ２が光路中に設定される。さらに詳細には、
ハーフミラーＭ１の設定位置に中空反射ミラーＭ２が位
置決めされ、中空反射ミラーＭ２とフィールドレンズＬ
５との間の光路中において光源側から順に、負レンズＬ
６、正レンズＬ７およびリング絞り４が位置決めされ
る。なお、ビームエキスパンダー（Ｌ６、Ｌ７）、リン
グ絞り４および中空反射ミラーＭ２は、上述の位置関係
にしたがって一体的に支持された状態で光路中に設定さ
れるように形成された暗視野用照明ブロックを構成して
いる。

【００１６】したがって、図１（Ｂ）に示す暗視野照明
光束の供給状態では、開口絞り２を介した光源像からの
光は、視野絞り３およびフィールドレンズＬ４を介して
ほぼ平行な光束となった後、フィールドレンズＬ５を介
してビームエキスパンダー（Ｌ６、Ｌ７）に入射する。
ビームエキスパンダー（Ｌ６、Ｌ７）は、上述したよう
に光源側から順に、負レンズＬ６と正レンズＬ７とから
構成されている。したがって、ビームエキスパンダー
（Ｌ６、Ｌ７）に入射した光束は、負レンズＬ６と正レ
ンズＬ７との作用により、ビーム径の拡大されたほぼ平
行な光束となってリング絞り４に入射する。

【００１７】リング絞り４は、光軸を中心とした円環状
の開口部を有する。そして、ビームエキスパンダー（Ｌ
６、Ｌ７）は、リング絞り４の開口部の外径に応じてビ
ーム径を拡大する。リング絞り４の開口部を通過した光
は、中空反射ミラーＭ２に入射する。中空反射ミラーＭ
２は、図３に示すように、中央に形成された全体的に円
形状の開口部３１と、その外側に形成された全体的に円
環状の反射部３２とから構成されている。

【００１８】中空反射ミラーＭ２の反射部３２で反射さ
れた光は、図２に示すように、暗視野照明光束用の対物
レンズ２２を介して標本２１をクリティカル照明する。
なお、暗視野照明光束用の対物レンズ２２は、全体的に
円環状のレンズであり、中央に形成された開口部には明
視野照明光束用の対物レンズ２０の一部が配置されてい
る。したがって、標本２１からの反射光は結像レンズ系
である対物レンズ２０に入射することなく、標本２１か
らの散乱光だけが対物レンズ２０および中空反射ミラー
Ｍ２の開口部３１を介して標本暗視野像を形成し、形成
された標本暗視野像はたとえば接眼レンズ系（不図示）
を介して観察される。

【００１９】図１（Ａ）と（Ｂ）とを比較参照すると、
本実施例の反射暗視野照明装置では、略望遠鏡レンズ系
を構成するビームエキスパンダー（Ｌ６、Ｌ７）の作用
によりリング絞り４の開口部の外径に応じてビーム径の
拡大されたほぼ平行な光束を生成し、生成した光束をリ
ング絞り４に入射させている。したがって、従来技術の
ように暗視野照明光束が明視野照明光束よりも大きくな
ることなく、明視野照明光束を利用して暗視野照明光束
を得ることができる。

【００２０】その結果、明視野照明光束の供給から暗視
野照明光束の供給への切り換えに際して、ハーフミラー
Ｍ１を光路中から取り外すとともに一体的に支持された
暗視野用照明ブロック（ビームエキスパンダー（Ｌ６、
Ｌ７）、リング絞り４および中空反射ミラーＭ２）を光
路中に設定するだけで、視野絞り４の絞り径および開口
絞り２の絞り径を変更する必要がなく、明視野照明光束
の供給と暗視野照明光束の供給との切り換えの操作性が
向上する。また、図１（Ａ）と（Ｂ）とを比較参照する
と、明視野照明光束を利用して暗視野照明光束を得てい
るため、明視野照明光束の確保のために必要なレンズ径
と暗視野照明光束の確保のために必要なレンズ径とがほ
ぼ等しく、暗視野照明光束の供給のために光学系が大型
化することがない。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の反射暗視
野照明装置によれば、絞り径を設定変更することなく明
視野照明光束の供給と暗視野照明光束の供給との切り換
えが可能であるとともに、暗視野照明光束の供給のため
に光学系が大型化することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる反射暗視野照明装置の
構成を概略的に示す図であって、（Ａ）は明視野照明光
束の供給状態を、（Ｂ）は暗視野照明光束の供給状態を
示している。

【図２】明視野照明光束用の対物レンズおよび暗視野照
明光束用の対物レンズの構成を概略的に示す図である。

【図３】暗視野照明光束の供給に際して用いられる中空
反射ミラーの構成を概略的に示す図である。

【図４】明視野照明光束の供給と暗視野照明光束の供給
とが切り換え可能な従来の反射照明装置の構成を概略的
に示す図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 開口絞り ３ 視野絞り ４ リング絞り ２０ 明視野照明光束用の対物レンズ（結像レンズ系） ２１ 標本 ２２ 暗視野照明光束用の対物レンズ Ｍ１ ハーフミラー Ｍ２ 中空反射ミラー Ｌ１ コレクタレンズ Ｌ２、Ｌ３ 集光レンズ系 Ｌ４、Ｌ５ フィールドレンズ Ｌ６、Ｌ７ ビームエキスパンダー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明すべき物体に対して明視野観察用の
   照明光束または暗視野観察用の照明光束を選択的に供給
   する反射暗視野照明装置において、 照明光を供給するための光源と、 明視野観察用の照明光束の供給に際して光路中の所定位
   置に設定され、所定の光学系を介した前記光源からの光
   束を前記物体に向かって反射するための第１反射部材
   と、 前記第１反射部材で反射された光束を集光して前記物体
   に照射するための第１対物レンズ系と、 暗視野観察用の照明光束の供給に際して光路中に設定さ
   れ、前記所定の光学系を介した光束を所定のビーム径を
   有するほぼ平行な光束に拡大するためのビームエキスパ
   ンダーと、 暗視野観察用の照明光束の供給に際して前記ビームエキ
   スパンダーよりも物体側の光路中において前記所定位置
   よりも光源側に設定され、設定状態において光軸を中心
   とした円環状の開口部を有するリング絞りと、 暗視野観察用の照明光束の供給に際して光路中の前記所
   定位置に設定され、前記リング絞りの前記円環状の開口
   部を通過した光束を前記物体に向かって反射するための
   第２反射部材と、 前記第２反射部材で反射された光束を集光して前記物体
   に照射するための第２対物レンズ系とを備えていること
   を特徴とする反射暗視野照明装置。
2. 【請求項２】 前記ビームエキスパンダーは、光源側か
   ら順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折
   力を有する第２レンズ群とを有し、前記所定の光学系を
   介した光束を前記リング絞りの前記円環状の開口部の外
   径に応じたビーム径を有するほぼ平行な光束に拡大する
   ことを特徴とする請求項１に記載の反射暗視野照明装
   置。
3. 【請求項３】 前記ビームエキスパンダーと前記リング
   絞りと前記第２反射部材とは、一体的に支持された状態
   で光路中に設定されるように構成されていることを特徴
   とする請求項１または２に記載の反射暗視野照明装置。
4. 【請求項４】 前記第１反射部材は、前記光学系を介し
   た光束の一部を前記物体に向かって反射するための半透
   過膜を有し、 前記第２反射部材は、中央に形成された全体的に円形状
   の開口部と、該開口部の外側に形成され前記リング絞り
   の前記円環状の開口部を通過した光束を前記物体に向か
   って反射するための反射部とを有することを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の反射暗視野照明
   装置。