JPS6063514A - 暗視野用落射顕微鏡 - 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】 （発明の技術分野） 本発明は、落射型顕微鏡特にその暗視野照明装置に関す
る。

（発明の背景） 従来のこの種の装置では、例えば米国特許第２．８０９
，５５４号明細書に開示されているごとく、物体面上の
観察視野を覆う幅の照明光束を対物レンズの開口数Ｎ、
Ａ、で定まる角度より大きい角度で、対物レンズの周囲
から供給している。従って、対物し７Ｘ鏡簡の口径は、
対物レンズ本来の口径に周囲の輪帯状光束の幅を加えた
かなり大きなものとなっている。特に、低倍率対物レン
ズでは、観察視野が広いため暗視野照明のための輪帯状
光束の幅も大きくなり、対物レンズ鏡筒が極めて太いも
のとなる傾向にある。このため落射顕微鏡で暗視野照明
を行なうことができるのは実用上せいぜ１ｚＮ５倍程変
までであり、これより低倍率での暗視野照明は実用化さ
れていなかった。

（発明の目的） 本発明の目的は、対物レンズ鏡筒の口径をあまり大きく
することなく低倍率においても優れた暗視野照明を可能
とする落射型顕微鏡を提供することにある。

（発明の概要） 本発明は、開口絞りの像を光分割鏡を介して対物レンズ
の瞳面上に投影するためのフィールドレンズを有し、該
光分割鏡及び該対物レンズを介して被検物体へ照明光を
供給する照明系を備えた落射型顕微鏡において、 中心部に開口を有し、また該開口の外側に非点対称形状
の開口部を有する絞り部材を前記対物レンズの瞳面上に
配置すると共に、前記照明系を該絞り部材の中心開口の
外側の開口部へ光束を供給する構成としたものである。

ここで、瞳面上に配置される絞り部材の非点対称形状の
開口部とは、絞り部材の中央開口の外側に形成され７た
一つ）或は複数の開口部分の中央開口の中心に関して点
対称な部分が遮光部分であることを意味する。換言すれ
ば、絞り部材をその中心すなわち光軸との交点を回転中
心として１８０゜回転しても開口部かもとの開口部と重
複しないような形状の開口部を意味する。そして望まし
くは、遮光板を１８０°回転した状態の開口部と回転し
ない状態の開口部とが互いに相補的となるような形状で
ある、このような非点対称形状開口部の最も好適なもの
は、寄数個の開口部分が等角度間隔で形成された輪帯領
域を構成することによって達成される、 （実施例） 以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳述する。

第１図は本発明による落射照明型顕微鏡の一実施例の構
成を示す光路図である。半透過鏡（１）を介して供給さ
れる照明光は対物レンズ（ｒ、、ｏ　）を通って被検物
体（０）を照明し、対物レンズ（Ｌｏ）により物体（０
）の像ＣＩ）が形成される。ここで、照明系における開
口絞り（２）及び視野絞り（３）についての各共役関係
は周知のとおりである。詳述すれば、光源（Ｓ）から発
する照明光は集光レンズ（Ｌ、）により開口絞り（２）
の位置に集光され、ざらにフィールドレンズ（Ｌりによ
り半透過鏡（１）を介−照明が達成され、照明光の明る
さは開口絞り（２）の口径を変えることにより制御され
る。また、′視野絞す（３）はフィールドレンズ（Ｌ、
）及び対物レンズ（Ｌｏ）により半透過鏡（１）を介し
て物体（０）上に投影され、視野絞り（３）の開口を変
えることにより照明領域（視野）を変えることができる
。すなわち、集光レンズ（Ｌ、）に関して光源（Ｓ）と
開口絞り（２）とが共役であり、フィールドレンズ（Ｌ
りに関して開口絞り（２）と対物レンズ（Ｌｏ）の光源
側臆面（Ｆ）とが共役である。そして、フィーｌレドレ
ンズ（Ｌりと対物レンズ（ＬＯ）とに関して、視野絞り
（３）と物体（０）とが共役である。

このような落射型顕微鏡の基本構成において、開口、絞
り（２）の位置には第２図に示すごとき遮光板（４）が
配置されている。第２図は第１図における遮光板（４）
のＩＩ−ＩＩ矢視平面図でおり、図示のごとく遮光板（
４）は光軸を中心とする輪帯開口（４＆）を有している
。また、対物レンズ（ＬＯ）の光源側瞳位置（焦点面）
Ｆには第３図に示すごとき絞り部材（５）が配置されて
いる。第３図はＷＪ１図における絞り部材（５）のｍ−
ｘ矢視平面図であり、図示のごとく１、絞り部材（５）
はその中心部に円形開口（５ａ）を有し、また、円形開
口（５ａ）の周囲の輪帯領域には５個の扇形開口部（５
ｂ）と５個の扇形遮光部（５ｂ）とが交互に等角度間隔
で形成されている。絞り部材（５）の輪帯領域では、５
個の扇形開口部（５ｂ）は全体として非点対称形状であ
り、絞り部材（５）をその中心に関して１８０°回転す
る場合には５個の扇形遮光部に合致する。そして、開口
絞り（２）と対物レンズ（Ｌｏ）の瞳（Ｆ）とは前述し
たとおり共役であるから、遮光板（４）の輪帯開口（４
ａ）の像が絞り部材（５）の輪帯領域上に形成される。

従って、光源（Ｓ）から供給され集光レンズ（Ｌ、）に
より遮光板（４）の輪帯開口（４ａ）に集光される光束
は、フィールドレンズ（Ｌ、）により半透過鏡（１）を
介して絞り部材（５）上の輪帯領域上に集光され、扇形
開口部（５ｂ）に達する光束は対物レンズ（Ｌｏ）を通
って物体（０）に達する。そして遮光板（４）の輪帯開
口部（４ａ）を通り対物レンズの瞳面（Ｆ）上で集光さ
れて、扇形開口部（５ｂ）を通って物体（０）に達する
光束は、物体（０）で反射された後対物レンズ（Ｌｏ）
の作用により再び瞳面（Ｆ）上に集光される。このよう
な照明光の光路は第１図中で斜線部によって表わされて
いる。

ここで、瞳面（Ｆ）上では光軸と交わる中心点に関して
互いに点対称な位置が対物レンズ（Ｌｏ）及び物体（０
）での反射に関して相互に共役となっており、従りて、
第３図に示した絞り部材（５）上において、輪帯領域上
の扇形開口部（５ｂ）は物体面での反射光に関して扇形
遮光部（５Ｃ）と共役である。このため、絞り部材（５
）の開口部（５ｂ）を通過し、物対面（０）で反射され
た光束は全て絞り部材（５）の遮光部（５Ｃ）に達し、
物体面での直接反射光は瞳面で完全に遮光される。瞳面
を通過して像面に達する光は、物体面での直接反射光以
外の光、すなわち物体面での散乱或は回折光のうち、瞳
面上ｌこ配置された絞り部材（５）の中央開口（５ａ）
を通る光である。このような構成により、照明光のうち
直接反射光が完全に遮光され、散乱或は回折光のみによ
って物体像が形成される。この像が暗視野照明による所
望の物体像である。

上記実施例のごとく、本発明による暗視野照明型落射顕
微鏡は、従来の一般的落射照明型顕微鏡において、対物
レンズの瞳面上に第３図に示したごとき絞り部材（５）
を配置し、開口絞り面上に第２図に示したごとき遮光板
（４）を挿入することによって達成される。この場合、
対物レンズの有効径は対物レンズに固有の開口数を保持
するのに必要な有効径よりやや大きくすることが望まし
い。但し、低倍率の対物レンズでは高倍率はどには開口
数を重視しないため、対物レンズの開口数を瞳面上に配
置される絞り部材（５）の中心開口（５ａ）の口径でや
や制限することとすれば、従来の対物レンズをそのまま
流用することも可能である。等倍の対物レンズを用いて
暗視野照明を行う場合について、従来の装置の延長のも
のと本発明のものとを比較してみるに、等倍では視野の
直径が約２０ｍであるから従来の装置では輪帯状の照明
光束の幅も２０、程必要であり、対物レンズ本来の口径
が約２０目であるため対物レンズ全体の口径は６０間程
度にもなるところ、本発明によれば、対物レンズの有効
径を数ＩＩＩＩＬ大きくするだけで同一のＮ、Ａ。

を維持したまま暗視野照明が可能であるため、対物レン
ズの実際上の口径は原理的に従来の半分以下と極めて小
さくすることが可能である。

尚、上記実施例では、開口絞り（２）の位置に配置され
る遮光板（４）に輪帯状の開口（４ａ）を設け、瞳面（
Ｆ）上の絞り部材（５）へ輪帯状光束を供給する構成と
したが、絞り部材（５）の周辺部の遮光部（５ｂ）へ達
する光は全く不必要であるため、この部分の光束を予め
遮光板で遮光することも可能である。

このための遮光板は第４図の平面図に示すごとく、中心
部は勿論遮光部であるが、その周囲の輪帯領域はｗｃａ
図に示した絞り部材（５）の輪帯領域と同−又は相似形
状の開口部（４ｂ）と遮光部（４ｃ）とが等間隔で交互
に形成されている。

また、上記実施例では対物レンズの瞳面の輪帯領域を１
０分割し、５個の扇形開口部が等角度間隔で配置するよ
うな絞り部材を設けたが、これに限らず第５図の平面図
に示すごとく、中心開口（５ａ）の外側の輪帯領域を６
０’づつ６分割し、３個の扇形開口部（ｓ　ｂ’　）と
３個の遮光部（５ｃ’　）とを有する絞り部材（５′）
を配置して吃よい。この場合にも、扇形開口部（５ｂ／
　）を通過して物体面に達する照明光のうち、物体面で
の正反射光は全て扇形開口部（５ｂ’　）と点対称形状
の扇形遮光部（５ｃ’　）に集光するため、物体面での
散乱或は回折光のみによって物体像が形成され、完全な
暗視野観察が可能となる。このような絞り部材（５′）
を対物レンズの臆面に配置する場合には、第２図に示し
たごとき輪帯状の開口（４ａ）を有する遮光板（４）を
開口絞り位置に配置すればよいが、第６図に示したごと
く、輪帯領域を等角度に６分割し、３個の扇形開口部（
４ｂ’　）を有する遮光板（４′）を配置することも有
効である。この時、遮光板（４′）の３個の扇形開口部
（４ｂ’　）がそれぞれ絞り部材（５′）の扇形開口部
（５ｂ’）に対応することはいうまでもない。

第１図に示した実施例では、開口絞りからの光束を斜設
した半透過鏡（１）により対物レンズへ導く構成とした
が、半透過鏡の代りに孔開き反射鏡を斜設する構成とす
ることもできる。半透過鏡では照明光も物体からの散乱
或は回折光も半減するのに対し、孔開き反射鏡の場合に
は結像光束の周囲が若干遮られるものの照明光も物体か
らの散乱或は回折光も減衰する恐れはない。従って、通
常の落射照明の時には半透過鏡を配置し、暗視野の落射
照明を行なう際に、この半透過鏡を孔開き反射鏡で置き
換えることが有効である。

尚、上記各実施例における遮光板及び絞り部材の形状は
、各図に示したごとく、同一の大きざである必要はなく
、フィールドレンズに関する所定倍率での共役関係によ
り、遮光板の形状も絞り部材の形状もそれぞれ相似形を
維持しつつ大きさは変わり得るものである。また、遮光
板と絞り部材との実際的配置に際しては、上述した光束
の状態が実現されるように両者のフィールドレンズに関
する共役関係に加えて光分副鏡での反射も考慮ざ以上の
ごとく、本発明では対物レンズの瞳面の周囲を開口部と
これに相補的な遮光部とに分割する構成であるため、従
来のごとく対物レンズ鏡筒の口径を極端に大きくする必
要がなく、低倍率の落射型顕微鏡でも完全な暗視野照明
にょる検鏡を行なうことができる。そして、従来の落射
型顕微鏡では実用不可能であった等倍の対物レンズによ
る暗視野照明も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による落射型顕微鏡の実施例の概略光路
図、第２図は遮光板の平面図、第３図は絞り部材の平面
図、第４図は遮光板の他の例の平面図、第５図は絞り部
材の他の例の平面図、第６図は遮光板のざらに他の例の
平面図である。 （主要部分の符号の説明） Ｌ、・・・・・・・・・集光レンズ Ｌ、…・・・・・・フィールドレンズ ＬＯ・・・・・・・・・対物レンズ Ｆ・・・・・・・・・対物レンズの瞳面１・・・・・・
・・・光分割銚　２・・・・・・・・・開口絞り３・・
・・・・・・・視野絞り　４・・・・・・・・・遮光板
５・・・・・・・・・絞り部材 出願人　日本光学工業株式会社 代理人　渡　辺　隆　男

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 開口絞りの像を光分割鏡を介して対物レンズの１面上に
   投影するためのフィールドレンズを有シ、該光分割鏡及
   び該対物レンズを介して被検物体へ照明光を供給する照
   明系を備えた落射顕＃鏡において、 中心部に開口を有し、また該開口の外側に非点対称形状
   の開口部を有する絞り部材を前記対物レンズの瞳面上に
   配置すると共に、前記照明系を該絞り部材の中心開口の
   外側の開口部へ光束を供給する構成としたことを特徴と
   する暗視野用落射顕微鏡。