JPS597326A - 照明光源装置用光束分割フイルタ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、開明光源装置用フィルター、特にケーラ照明
に用いられる照明光源装置の光束分割フィルターに間中
る。

顕微鏡や投影検査機などのように、極めて小さい物体を
拡大観察捷たは拡大撮影する場合には、その物体（以下
「標本１と称する。）を強い光で照明しなければ明るい
拡大像は得られない。しかも、標本の細部１で明瞭な像
を得るだめにに１：、その照明光は、対物レンズの開口
数を充分満すように、その開口−ぽいに拡がっていなけ
ればならない。さらに寸だ、その照明光は、標本位置に
おける全視野にわたり照明むらが無いように均等な強さ
のものでなければならない。このような種々の条件を満
足；〜得る最も優れた照明方法として従来からケーラー
照明法が広く用いられている。

このケーラー照明は通常、集光レンズを含む照明光源装
置により、光源像をコンデンサーレンズの前側焦点（た
だし反射照明の場合には対物レンズの後側焦点）位置近
傍に形成し、このコンデンサーレンズ（反射照明の場合
には対物レンズ）から射出されるほぼ平行な光束により
、標本を照明するように構成されている。この場合、そ
の光源像は、各種の異った開口数の対物レンズに適合す
るように十分な大きさでかつ均等な明るさをもつように
しなければ、対物レンズの開口数を満足するような明る
く目、つ分解能のよい標本像を得ることはできない。

それ故、上記のような照明状態を得るために、光源像を
形成する光学系を切り換えたりズーム変倍光学系を装備
して、光源像の拡大率を数段階または無段階に変えられ
るものが公知であるが、いずれも構造が複雑で、高価な
ものとなる欠点がある。また、光源と視野絞りとの間の
μｓ明光路上に、拡散度の極めて強い梨地拡散板を設け
たり、光源の後方に凹面鏡を配置ｌ−で並列する２個の
光源像を形成するように構成（〜だものも従来から公知
で国 ある。しかし、前者は樗辺部捷で均等な明るさをイする
ために拡散度の強い拡散板を使用するので、光の損失が
大きく、標本像が暗くなる欠点がある。

また後者にあっては、光源からの直接像と凹面鏡からの
反射像との明るさの差が大きく、従って、分解能の著１
〜く低下した部分を視野内に生じる欠点がある。

本発明は、ケーラー照明装置における照明光源装置の」
−二記のような欠点を・解決Ｌ、明るさの損失が少く、
十分な大きさでしかも均等な明るさの光源像に形成する
のに極めて有効な照明光源装置用フィルターを提供する
ことをその目的とする。

以下、添付の図面に従って本発明の詳細な説明＋る。

図である。フィラメント光源１から放射された光は、コ
レクターレンズ２によって集光され、結イ象レンズ：３
を介してコンデンサーレンズ４の前側焦点位置に設けら
れた開口絞り５の近傍に光源像６を形成し、更にコンデ
ンサーレンズ４を通過してほぼ平行光束となり、標本Ｓ
を照明する。照明された標本Ｓの像は図示されていない
対物レンズによって周知の如く拡大して結像される。ま
たコンデンサーレンズ４と結像レンズ３との合成光学系
に関し、標本Ｓと共役な位置に視野絞り７が設けられ、
コレクターレンズ２と結像レンズ３との間の照明光束が
ほぼ平行光束となるように光源１とコレクターレンズ２
との間隔は設定されている。

上記のような顕微俳の一般的ケーラー照明光学系におい
て重要なことは、各種の異った開口数をもつ対物レンズ
に函合するように、開口絞り５の面に十分な大きさで且
つ均等な明るさになるような光源像を作ることである。

１がしながら、フィラメント光源を明るさの均一々面光
源とｌ−ることは困難である。それ故、光源像６を拡散
して拡大するために、第１図に鎖線にて示しだようにコ
レクターレンズ２と視野絞り７との間の光路中に拡散度
の強い拡散板８が置かれるが、そのため集光レンズ５に
向う光が減少し、高倍率の対物レンズに対しては標本像
が暗くなり、明瞭な像の観察または撮影が不ｖ丁能とな
る。

＠２図、第３Ａ図および第３Ｂ図は本発明の光束分割フ
ィルターを照明光路上に設けたケーラ照明光学系の実施
例を示す光学系配置図であＺ）。なお、フィラメント光
源１、コレクターレンズ２、集光レンズ３、コンデンサ
ーレンズ４、開口絞り５および視野絞り７は、いずれも
第１図のそれと同一であるので説明を省略する。第２図
は第１図の拡散板８のかわりに後で詳しく述べられる本
発明による透明な光束分割フィルター９がコレクターレ
ンズ２と視野絞り７との間の照明光路上に設けられたも
の、第３Ａ図は、第２図の光束分割フィルター９の近傍
に更に拡散度の弱い拡散板８′を付加したもの、第３Ｂ
図は光束分割フィルター９をモーターＭで回転可能にな
したものである。

第４Ａ図は本発明の光束分割フィルター９の一部を切除
した斜視図で、その−面に第４Ｂ図の如く傾角θの斜面
にて形成されたΔＶ行な多数の山形９ａが形成されてい
る。第２図のコレクターレンズ２からの光束は、光束分
割フィルター９の傾角θにより偏角αおよび一部だけ屈
折偏向される。

この偏角αおよび一部に偏向して分割された光束は第２
図の如く結像レンズ３により開口絞り５の面上に集光さ
れ、同一の光源像６ａおよび６ｂが結像される。第４ｃ
図は開口絞り面における光源像の平面図である。この場
合、山形９ａの斜面の幅をすべて等しくすると、その２
絹の光源像６ａおよび６ｂの明るさは等しくなる。この
光源像を全く等しい２個の光源像に分割する光束分割フ
ィルター９は、第４ｃ図に示されているようにフィラメ
ントの輪郭が縦横比率の大きい矩形状の場合に、光の損
失が極めて少なく合理的である。

第２図において、コレクターレンズ２がら平行光束が結
像レンズ３に入射するものとし、この結像レンズ２の焦
点距離をｆ１光源像の光軸中心からの偏位置をＸとする
と、光束分割フィルターの山形斜面の傾角θは次式によ
って求めることができる。

ただし、ｎは光束分割フィルターの屈折率である。

この傾角θを適当に選ぶことにより、互いに重なること
の無い同一の明るさの光源像を２個作ることができる。

第５Ａ図および第５Ｂ図は光束分割フィルター９の他の
実施例で、第５Ａ図は隣接する各山形９ａの間の谷部に
平行平面部９ｂを設けたもの、第５Ｂ図は各山形の頂点
部分に平行平面部９ｃを設けたものである。このように
平行平面部９ｂ１９Ｃを設けることにより、光軸上にも
う１個の光源像を作ることができる。第５　ＣＩ！ＸＩ
は平行平面部９ｂ、９ｃを追加することにより分割形成
された３個の光源像を示すものである。この場合も山形
の傾角θは前記の算式によって求めることができる。

なお、傾角θをもつ山形捷だはＶ字谷形の幅をＰとする
と、平行平面部の幅はＰ／２とすることにより３個の光
源像は等しい明るさとなる。

第６Ａ図ｄ１、傾角θ１およびθ２の２つの異なる角度
を有する山形が交互に配置された光束分割フィルターの
実施例を示すもので、これにより４個の光源像が第６Ｂ
図の如く得られる。この場合、各山形のピッチＰを等し
くすれば、４個の光源像は等しい明るさとなる。この場
合の傾角θ、およびθ２は、前記の傾角θの算式から求
めることができ、第６Ｂ図の光源像６ａおよび６ｂは傾
角θ、から、光源像６′ａおよび６’ｂは傾角θ２によ
って得られる。

第７Ａ図は第４Ｂ図のような傾角θをもつ山形列を両面
に形成した光束分割フィルター９′の平面図で、第７Ｂ
図は第７Ａ図の断面図である。この鳴合、表面の山形９
ａと裏面の山形９ｄとは互いに直交するように形成され
ているので、これにより、光束は４つの所定の方向に偏
向され、光源像は第７Ｃ図の如く上・下２個ずつ計４個
の像に分割される。この場合は、フィラメント光源の輪
郭形状はほぼ正方形ない（２円形に近いものが有利であ
る。なお第４Ａｌゾ１の光線分割フィルターを２枚使用
し、その山形列を互いに直交する如く配置しても同様に
４個の像がイＩられる。

第７Ａ図の光栄分割）・イルター９′の表、裏いずれか
一方の面の山形を第６Ａ図のように傾角θ１およびθ２
の山形に形成すると、光源像は第８図の如く、縦２列、
横４列、合計８個の光源像が得られる。寸だ、第ｆｉ　
Ａ図のよりなイ頃角θ１と０２をもつ山形列が両面に形
成された光束分割フィルターを用いると、光源像は、Ａ
９図の如く縦、横それぞれ４タリ、合計１６個の光源像
が得られる。

上記のように、種々の光束分割フィルターにより光源像
の形成個数およびその配、置がそれぞれ異なるが、フィ
ラメント光源の輪郭形状およびフィラメントの粗密の程
度に従って、その光束分１ａ１１フィルターの山形をど
のようにするかを決定すノ１．ばよい。なお、より多く
の異なった傾角をもつ山形を形成すれば多数の光源像が
得られることは言う寸でもない。捷だ、山形の傾角θが
等しい場合には、片面のみに互いに交差した山形列を形
成してもよい。この場合には第７Ｃ図と同様な４個の光
源像を得ることができる。

光源１のフィラメントの粗密の程度、輪郭の大きさおよ
び光源像の拡大倍率（コレクターレンズ２と結像レンズ
の焦点距離の比）によっては、光源像の光輝部分が極め
て粗くなったり、複数の光源像が部分的に重なり合って
明るさの均一を欠き、そのだめ、視野内において部分的
に分解能にむらを生じる場合がある。このようなときは
、第３Ａ図のように、光束分割フィルター９に近接し−
で拡散度の比較的弱い拡散板８′を設けることによって
、連続した一様な明るさの拡散光源像が得られる。

この、用台、拡散板８′は、第１図の従来の拡散板８の
ように拡散度の強いものを用いる必要がなく、拡散度が
弱いので、拡散板８′による光量損失は極めて少い。捷
だこの場合、少なくとも一方の面に化学腐蝕などの表面
処理を施し、その面をマット面に々して、光束分割フィ
ルターと拡散板とを一体に形成してもよい。

寸だ、前述のように視野内において部分的に分解能にむ
らを生じる場合の対策として、第３Ｂ図の如く光束分割
フィルター９、（’ｌ’）をモーターＭによって照明光
軸を中心として回転するように構成すれば、光源像５ａ
、６ｂは照明光軸を中心に大きい回転速度をもって旋回
するので、照明光は平均化され、分解能のむらが解消さ
れる。

なお第１図乃至第３Ｂ図におけるり′−ラー照明光学系
は、透過型ケーラー照明として説明したが、反射型り゛
−ラー照明においては、対物レンズの後側焦点位置に光
源像を形成しプこ後、対物レンズを通して標本Ｓを照明
中るように構成される。従って、本発明を反射型ケーラ
ー照明に適用するときは、コンデンザーレンズ４のかわ
りに対物レンズが使用されるに過ぎないから、その詳し
い説明は省略する。

なお、光源像を形成するだめのコレクターレンズと結像
レンズを含む照明元帥装置中に設けられる一ヒ記の光束
分割フィルターを透明な合成樹脂にて型成形すれは、製
作が容易で、極めて安価に製作することができる。

以上の如く本発明によれば、照明光束を複数の光束に偏
向分割できるので、これをケーラー照明における照明光
源装置内に設けるときは、形状と明るさが等１−い複数
個の光源像を一平面上に形成でき、標本を対物レンズの
開口−ぽいに広がる光束をもって均−照明中ることがで
きる。なお壕だ、＋−１，＋形動の形成が容易であるの
で、成形型の製作が容易力ため、合成樹脂による型成形
を容易に且つ安価に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第］　１’＆ｌは従来のケーラー照明光学系の説明図、
第２図は本発明をケーラー照明の照明光源装置に設けた
実施例の光学系配置図、第３Ａ図は第２図に拡散板金伺
加］〜だ実施例の光学系配置図、第３Ｂ図は第２図のフ
ィルターをモーター駆動とした別の実施例の光学系配置
図、第４Ａ図は本発明の一実施例の斜視図、第４Ｂ図は
第４Ａ図の実施例の山形列の拡大断面図、第４Ｃ図は第
２図の実施例における光源像の配置図、第５Ａ図、第５
Ｂ図は第４Ｂ図とはそれぞれ異なる山形列の実施例の断
面図、第５Ｃ図は第５Ａ図、第５Ｂ図の実施例による光
源像配置図、第６Ａ図は本発明の別の実施例の山形列の
拡大断面１’＆ｌで第６Ｂ図はこれを、用いて分割形成
された光源像配置１ン１、第７Ａ図は第４Ｂ図の山形列
を両面に施した本発明の実施例の平面図で７８Ｉｆ、７
Ｂ図はその断面図、第７Ｃ図はそれによって形成された
光源像配置図、第８図および第９図はそれぞれ両面に互
いに直交する山形列を施ｌ〜だ別の実施例によって形成
された光源像配置図である。 １・・・・・・光源、　　　２・・・・・・集光光学系
９ａ、９ｄ・・・・・・山形列 ９ｂ、９ｃ・・・・・・平行平面部 θ、θい　θ２・・・・・・傾角 第１図 舅−２図 珂−５Ａ図 矛４Ａ図　　矛４Ｂ図　第４Ｇ図 矛５Ａ霞第５附　第５ｃ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）集光光学系によって集められた光源からの照明光
   束中に設けられ、該照明光束を互いに異なる方向に屈折
   偏向１〜で複数の照明光束に分割するように所定の傾角
   をもつ斜面にて形成された複数の平行な山形列を少なく
   とも一方の面に有することを特徴とする照明光源装置用
   光束分割フィルタ（２）前記山形列の頂部１だは底部が
   平行平面部に形成され、該平行平面部を透過する光束は
   偏光することなく入射光束と同一方向に向う如く構成し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の照明光
   源装置用光束分割フィルター。 （３）前記山形列は、透明板の両面に互いに直交して形
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の照明光源装置用光束分割フィルター。 （４）前記山形列は、複数の異々る傾角をもつｔ１１形
   を交〃ｆ配列して形成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の照明光源
   装置用光束分割フィルター。 （５）少くとも一方の面に表面処理を施し、その面を弱
   い拡散度をもつマット面になしだことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第４項記載の照明光源装置用光束
   分割フィルター。