JPS61156215A - 液晶使用の顕微鏡用照明装置 - 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］ 本発明はイ８率が可変された場合等に、容易に対処でき
る液晶使用の顕微鏡用照明装置に関する。

［発明の技術的画題ｉその問題点］ 一般に顕微鏡は被検物に応じて、観察光学系の倍率が可
変して使用される。この場合、接眼レンズ系又は対物レ
ンズ系を取り換えて倍率を可変り−るが、倍率が異ると
、被検物の観察部位が大きく異る。

従って、これに応じて照明光学系による照明範囲及び開
口数も可変設定することが望ましいが、従来例ではイの
調整が難しかったり、煩しい作業になっていた。

［発明の目的］ 本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、観察
光学系の倍率を可変して観察Ｊる場合、その倍率に適し
た照明範囲に容易に設定できる液晶使用の顕微鏡用照明
装置を提供することを目的とする。又、他の目的は、自
然照明及び偏光照明を自由に選択できる顕微鏡用照明装
置を提供りることである。

「発明の−要］ 本発明は照明光学系に液晶を用いたレンズ、プリズム等
の液晶光学素子を用いると共に、該液晶素子への印加電
圧等を可変してぞの焦点距離を可変設定できる手段を設
けることににって、観察光学系の観察する倍率に応じた
照明範囲及び開口数に容易に設定できるにうにしたり、
印加電圧をオン、オフして自然照明及び偏光照明状態を
選択設定できるようにしである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図及び第２図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は第１実施例を示し、第２図は第１実施例が設番ノられ
た顕微鏡を示す。

第１実施例の照明装置１は１．例えば第２図に示すよう
に落射型の顕微鏡２に用いられる。

上記顕微鏡２は対物レンズ筒３を可変装着したり、接眼
レンズ筒４を交換して装着等して倍率を広範囲に可変設
定して、被検物５を観察できるようになっている。

一方、第１実施例の照明装置１は、光源６の光を反制鏡
７　′ｃ反用しく平行光束にし、この平行光束は液晶レ
ンズ８Ｃ集光され、ハーフミラ−９で反口４し、対物レ
ンズ系を経てステージ１０に載置された（ガラス板に取
イ４（〕Ｉこ）被検物５を照明づるようになっている。

ところで、液晶レンズ８にはＡ　Ｃ／　Ａ　Ｃ」ンバー
タ１１のＡＣ電圧がスイッチＳを介して（半固定）抵抗
群ｒによる選択された分圧比で印加されるようになって
いる。

尚、ＡＣ／ＡＣ：］コンバータ１は、例えば商用１’０
０Ｖをトランス等で低電圧にし、整流したＤＣ電圧でＤ
　Ｃ／Ａ　Ｃコンバータを作動させて、例えばＩＫＨｚ
程度の周波数のＡＣ電圧に変換するようにしである。

ところで上記液晶レンズ８は第１図に示すように、透明
板１２０両面が鋸歯状の凹凸を有するフレネル構造にし
、この両面周縁にそれぞれスベーリ−１３ａ、１３ｂを
介装して対面する各面に凸面状の透明板１４ａ、１４ｂ
を（例えば前記スペーサ１３ａ、１３ｂ部分で）接着す
ることにより略凸レンズ状の中空セルをそれぞれ形成し
、各セルに同一特性の液晶１５ａ、１５ｂをそれぞれ封
入して二つのレンズ部１６ａ、１６ｂからなる液晶レン
ズ８を形成している。

尚、内側の透明板１４ａ、１４．ｂの両面には５ｎＱ２
等の透明電極１７ａ、１７ｂが薄膜状に形成されており
、又、これら透明電極１７ａ、１７ｂに対向する両側の
透明板１４ａ、１４ｂの内側の面も透明電極１８ａ、１
８ｂが形成してあり、各液晶１５ａ、１５ｂを挟む１対
の電極１７ａ。

１８ａ：１７ｂ、１８ｂにはＡＣ電圧を印加できるＪ：
うにしである。

ところで上記各セルに封入される液晶１５ａ。

１５ｂは、電圧が印加されていない場合液晶分子の配向
方向がレンズの光軸方向と直交する平面と平行で、且つ
互いに配向方向が直交するようにしである。例えば第１
図において、液晶１５ａにおいては液晶分子の配向方向
が紙面と平行な上下方向へであり、これに対し液晶１５
ｂにおいては紙面と垂直となる方向Ｂである。

上記２つの各セルにおける液晶分子の配向方向が光軸ど
直交し、且つ互いに直交づるものを重ねた構造にするこ
とによって、自然光の場合にも偏光板を必要どすること
なく印加電圧によって焦点距離を可変制御できる液晶レ
ンズ８を実現している。

上記液晶レンズ８に印加されるＡＣ電圧は、スイッチＳ
によって選択でき、使用する顕微鏡２の観察倍率に応じ
て予め（半固定）抵抗群ｒの各抵抗値を設定しておくこ
とにより、以後は単にスイッチＳの切換えで適切な照明
範囲及び聞１］数に設定できる。

従って、従来例に比べて非常に使い易いものとなる。又
、照明状態を変更した場合にも再び以前と同一の照明状
態に設定できるので、比較観察等する場合に適し−Ｃあ
る。

第３図は第１実施例を通常の顕微鏡２１に適用した場合
を示し、対物レンズ系と反対側に設けたミラー２２を介
して被検物を照明する↓うにしてある。

第４図は本発明の第２実施例を示１−０この実施例は顕
微鏡２１を通常の顕微鏡どして使用づることど、偏光顕
微鏡として使用できるようにした照明装買を示す。

光源ランプ３１の光は集光レンズ３２で集光され、視野
絞り３３で絞られて液晶レンズ３４に入射される。

液晶レンズ３４に入射された光は、さらに集光レンズ３
５を経て集光され、明るさ絞り３６で適宜光量にされて
ステージ１０の開口を通り、被検物５を照明Ｊるように
しである。

−ｈ記液晶レンズ３４は、フレネル凸レンズ面を形成し
たレンズ３８と透明板３９との間の周縁にスペーサ４０
を介装して形成した（一方にフレネル凹レンズ面が形成
された）ゼル内に液晶４１を封入しである。

上記レンズ３８のフレネル凸レンズ面と透明板３９の相
対向り”る内側の面には透明電極４２．４３が形成され
、これら電極４２．４３にはスイッチＳｗを介してＡ　
Ｃ電圧源４４のＡＣｆｆｉ圧を印加、できるＪ、うにし
Ｃある。

ところで」−記液晶４１は液晶分子の配向方向が光軸ど
１行となる６面に配列してあり（無印加状態で第４図、
又は第５図に液晶分子の配向方向を模式的に拡大して示
？ｌ−）　、この状態において、電圧を印加Ｊ−ること
にＪ、って、第６図又は第７図に示づようにように配向
方向を変化できるようにしである。

尚、」１配液晶４１は、異常光に対する屈１ｈ率が常光
に対りる屈折率より大きなものが用いられている。

従って電圧を印加して液晶分子の配向方向を変えること
により異常光に対する屈折率を大きくしてこの異常光に
対しては液晶レンズ３４の凹レンズどしての機能が常光
に対してよりも大ぎく、第７図の点線で示すように異常
光のみをこの液晶レンズ３４で拡開ざＵて被検物５の照
明に寄与しないようにしている。つまり、細線で示ず常
光のみで偏光照明を行い、偏光顕微鏡として使用できる
ようにしている。

このように構成された第２実施例の動作を以下に説明す
る。

通常の顕微鏡として使用する場合には、液晶レンズ３４
にＡＣ電圧を印加しない状態にする。つまりスイッチＳ
ｗをオフ状態にする。この状態では、液晶分子の配向方
向は光軸と平行な方向であるので、第５図に示すように
Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれに対しても常光として作用し
、従ってこれらに対して等しい屈折作用を持つ。つまり
通常の自然光での照明状態になる。

一方、偏光顕微鏡どして使用するには、スイッチＳｗを
オンして液晶レンズ３４に適宜大きざのＡＣ電圧を印加
（゛る。

すると、例えば第６図又は第７図のように液晶分子は光
軸方向からずれたく角度をなす）方向に傾くので、Ｐ偏
光に対して異常光の屈折率を示し、Ｓ偏光に対してはこ
れより小さい屈折率を示１ことになる。

従って、この場合、第７図に示すように点線で示ずＰ偏
光に対しては凹レンズどしての機能が大ぎくなり、入０
＝Ｊ光を発散させ被検物５を照明づるには至らない。一
方、Ｓ偏光に対してはイの屈折作用は小さいので細線の
ように進み、被検物５を照明づる。

つまり被検物５は殆んどＳ偏光成分のみで照明されるこ
と（こなり偏光顕微鏡として使用でさる。

第８図は本発明の第３実施例を示す。

この第３実施例においては、液晶プリズム５１を用いて
いる。この液晶プリズム５１は、上記第２実施例にお【
）るルネルレンズ面が非対称な鋸歯状面にしでいる。

しかして、通常の顕微鏡として使用する場合には、スイ
ッチＳｗをオフにして電圧が印加されないようにするこ
とによって、又は印加電圧を小さくづることによって液
晶分子は光軸方向と平行な方向を向いているので、Ｓ偏
光及びＰ偏光に対し、ともに等しい屈折作用を示す。

一方、印加電圧を大きく変えることによって又は電圧が
印加されるようにして液晶分子の配向方、−１０− 向を光軸方向からずれる方向に設定できるので、Ｐ偏光
に対しては例えば左側に強く屈折さける作用を示し、こ
のためＳ偏光のみで被検体５を照明する偏光顕微鏡とし
て使用できる。

第９図は上記液晶プリズム４１の代りに液晶ビームスプ
リッタ６１を用いた第４実施例を示す。

この液晶ビームスプリッタ６１は第１０図又は第１１図
に示すように直角二等辺の三角プリズム６２ａ、６２ｂ
の対向づる斜面にスペー１ノー６３を介装して形成した
中空セルに液晶６４を刺入したものであり、液晶６４を
挟む両電極６５ａ、６５ｂはスイッチＳｗを介してＡＣ
電圧源４４に接続されている。

上記セルに１１人された液晶６４は、電圧が印加されて
いない場合には第１０図に示すように例えばＺ方向に配
向し、一方電圧を印加すると第１１図に示りようにＺ方
向に配向するＪ、うにしである。

尚、上記液晶６４の屈折率楕円体は第１２図に示Ｊよう
に、Ｘ、Ｚ軸方向の屈折率ｎＸ、ｎ；２がｙ軸方向の屈
折率ｎｙよりも小ざい。

このＪこうに構成された液晶ビームスプリッタ６１を用
いることにより、スイッチＳｖをオフにしｊご状態の場
合には第１０図に示すようにＳ偏光及びＰ偏光とも通り
抜（プる。従って通常の顕微鏡として使用できる。

一方、スイッチＳｗをオンして電圧を印加すると、第１
１図のように液晶分子は配向方向が変化するため、Ｐ偏
光に対しては屈折率ｎｙ酸成分寄与し、液晶６４に入射
される境界面でＰ偏光は全反射されて直角方向に進むこ
とになる。つまり被検物５はＳ偏光のみで照明される。

つまり偏光顕微鏡どして使用できる状態に４にる。

第１３図は本発明の第５実施例を示す。

この実施例は、第９図に示す構成において、液晶ビーム
スプリッタ６１を照明側に設＋ｊるのでなく、被検物５
を照明した透過光側に検光子として作用するように設置
Ｊｋものである。

通常の観察の場合にはスイッチＳｖをオフにして上述と
同様に５ｌｔｉ光及びＰ偏光共に通過させる。

一方、偏光顕微鏡として使用する場合にはスイッヂＳｗ
をオンして一方の偏光（例えばＰ偏光）を全反射させて
他方の８ｇｌ光のみの照明のもとての偏光顕微鏡として
用いる。

尚、上記第５実施例において、照明側にも液晶ビームス
プリッタを設りて、スイッチＳｗを共にオンした場合に
は直交ニコルどなる状態で観察できるようにすることも
できる。つまりスイッチＳＷを共にオンした場合一方は
Ｓ偏光のみを通し、他方はＰ偏光のみを通す状態（液晶
ビームスプリッタを９０度回転しておく）にして観察で
きるようにする。このようにすると、結晶等の異方性を
右づる物質の光学的性質を調べるのに便利である。

尚、第８図、第９図等において、液晶プリズｌ＼５１、
液晶ビームスプリッタ６１等を平行光束の途中部分に配
設するようにしても良い。

尚、第１実施例において、印加するＡＣ電圧値で焦点距
離を可変するに限らず、ＡＣ電圧の周波数を変化さけて
焦点距離を可変制御しても良い。

又、第２実施例等において、スイッチＳｗのオン、オフ
で照明状態が自然光又は偏光での照明状態にするこ゛と
を選択するに限らず印加電圧の値を変化させたり、周波
数を変化させて、自然光と偏向との混合比率を可変でき
るようにすることもできる。

尚、磁界で焦点距離あるいは屈折力を制御することもで
きる。

［発明の効果］ 以−ト述べたように本発明によれば、液晶レンズとか液
晶プリズム等の液晶光学素子を用いているので、照明光
学系をメカニカルに可動調整することなく、印加する電
圧等を可変したり、印加電圧をオン、７ｊフするのみで
観察に適した照明状態に設定できる。従って、顕微鏡を
使い易くできる。

又、再現性のある照明状態に設定でき、比較観察する場
合等に有□効である。又、構成が簡単であり、低コス１
〜で実現できる。さらに自然光照明及び偏光照明も簡単
に実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は第１実施例を示す構成図、第２図は第１実施例が適用
された溶用型の顕微鏡を示′？ｌ構成図、第３図１３Ｌ
第１実施例を通常の顕微鏡に適用した様子を示Ｊ構成図
、第４図ないし第７図は本発明の第２実施例に係り、第
４図は第２実施例を示り”構成図、第５図は電圧が印加
され１．Ｔい状態での液晶レンズにおりる液晶分子の配
向状態を示り断面図、第６図は電圧が印加された状態で
の液晶レンズにお（」る液晶分子の配向状態を示り一断
面図、第７図は電圧を印加した状態での照明光の進行す
る光路を承り説明図、第８図は本発明の第３実施例を示
１構成図、第９図４１いし第１２図は本発明の第４実施
例に係り、第９図は第４実施例を示す構成図、第１０図
は液晶ビームスプリッタに電圧が印加されない状態での
液晶分子の配向状態及び光の進行Ｊる光路を示（説明図
、第１１図は液晶ビームスプリッタに電圧が印加された
状態での液晶分子の配向状態及び光の進行する光路を示
す説明図、第１２図は液晶ビームスプリッタを形成する
液晶の屈折率格円体を示す説明図、第１３図は本発明の
第５実施例を示す構成図である。 ＝　１５− １・・・照明装置　　　　２・・・顕微鏡３・・・対物
レンズ筒　　４・・・接眼レンズ簡５・・・被検物　　
　　　６・・・光源８・・・液晶レンズ １１・・・ＡＣ／Ａ（、ｌンバータ ３４・・・液晶レンズ　　５１・・・液晶プリズム６゛
１・・・液晶ビームスプリッタ ９６一

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検物を拡大して観察するための顕微鏡における
   照明装置において、 照明光学系を液晶レンズを用いて構成すると共に、液晶
   レンズの焦点距離を可変設定できる印加電圧、又は印加
   電圧の周波数の可変設定手段を設けたことを特徴とする
   液晶使用の顕微鏡用照明装置。
2. （２）被検物を拡大して観察するための顕微鏡における
   照明装置において、 照明光学系を電圧印加のオン、オフで屈折力が変化する
   液晶プリズム又は液晶ビームスプリッタを用いて構成し
   たことを特徴とする液晶使用の顕微鏡用照明装置。