WO2012053241A1 - 顕微鏡装置 - Google Patents

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WO2012053241A1
WO2012053241A1 PCT/JP2011/061015 JP2011061015W WO2012053241A1 WO 2012053241 A1 WO2012053241 A1 WO 2012053241A1 JP 2011061015 W JP2011061015 W JP 2011061015W WO 2012053241 A1 WO2012053241 A1 WO 2012053241A1
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light
optical
microscope apparatus
refracting
light source
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PCT/JP2011/061015
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English (en)
French (fr)
Inventor
中島　康晴
Original Assignee
株式会社ニコン
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/0008—Microscopes having a simple construction, e.g. portable microscopes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/06—Means for illuminating specimens

Definitions

  • the present invention relates to a microscope apparatus.
  • annular illumination device for emitting annular illumination light, such as a ring illumination of a microscope device or an image measuring machine, a strobe for a macro lens of a still camera, is known, and as such an annular illumination device, There has been proposed one having a large number of LEDs arranged concentrically (see, for example, Patent Document 1).
  • the conventional annular illumination device as described above has a large number of LEDs and is difficult to attach (position) to a microscope device or the like, has a complicated structure, and has a manufacturing cost. There has been a problem that increases.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a microscope apparatus that can be reduced in size and cost while maintaining excellent optical performance.
  • a microscope apparatus includes an imaging optical system that focuses light from a sample to form an image of the sample, and reflects at least part of the light emitted from the light source.
  • Condensing light having a third optical surface and configured such that the distance between the first refracting surface and the second refracting surface is variable along an optical axis substantially parallel to the optical axis of the imaging optical system.
  • the member has an illuminating device that is discretely arranged on the outer periphery of the imaging optical system.
  • the condensing member is arranged so that the third optical surface faces the center.
  • the first optical surface is preferably a rotationally symmetric curved surface, and the rotationally symmetric axis of the rotationally symmetric curved surface is preferably substantially parallel to the optical axis of the imaging optical system.
  • the rotationally symmetric curved surface is preferably a substantially conic surface having the light source as one of the focal points.
  • the first refracting surface and the second refracting surface have a shape that can be closely bonded to each other.
  • the first refracting surface and the second refracting surface are preferably spherical surfaces.
  • the first refracting surface and the second refracting surface are preferably aspherical surfaces.
  • the first refracting surface and the second refracting surface have a shape in which a plurality of microlenses are two-dimensionally arranged.
  • the light condensing member is composed of a light transmitting member, and is formed on the surface of the member.
  • At least one of the first optical surface, the second optical surface, and the third optical surface is configured by a reflecting member provided on the surface of the member. Is preferred.
  • At least one of the first optical surface, the second optical surface, and the third optical surface is such that light from the light source is totally reflected at the boundary surface with air of the member. It is preferable that they are arranged so as to be incident at an angle.
  • the second optical surface and the emission surface are formed on a continuous surface of the second member.
  • the incident surface is preferably a part of a substantially spherical surface centered on the light source.
  • such a microscope apparatus is configured such that adjacent first members are coupled together by a first coupling portion and are integrally configured, and adjacent second members are coupled by a second coupling portion. It is preferable.
  • such a microscope apparatus preferably has a light source attached to each of the two or more light collecting members.
  • the microscope apparatus has an imaging optical system that focuses light from a sample to form an image of the sample, and has a predetermined refractive power, transmits light emitted from a light source, A first member having a first refracting surface that emits the light, and a second member having a second refracting surface that has a predetermined refractive power and transmits light emitted from the first refracting surface.
  • a condensing member configured such that the distance between the first refracting surface and the second refracting surface can be changed along an optical axis substantially parallel to the optical axis of the imaging optical system.
  • two or more first members are integrated molded products
  • the two or more second members are integrated molded products. It is characterized by.
  • the molded product is preferably formed by molding.
  • the molded product is preferably made of a resin.
  • the light collecting member has at least one surface having a curvature.
  • the surface having the curvature is preferably a total reflection surface.
  • such a microscope apparatus has a light source attached to each of the two or more first members.
  • the microscope apparatus according to the present invention is configured as described above, it is possible to achieve downsizing and cost reduction while maintaining excellent optical performance.
  • the microscope apparatus 100 collects light from a specimen (sample surface O) and forms an image of the sample surface O on an image plane I.
  • the microscope apparatus 100 includes an observation apparatus that forms a reduced image (for example, 0.4 times) of a specimen by the imaging optical system 10 and an enlarged image (for example, 40 times) of the specimen by the imaging optical system 10. And an observation device to be formed.
  • the imaging optical system 10 emits light from the first objective lens 11, a first objective lens 11 that collects light from the sample surface O, an aperture stop 12 for defining NA, and the first objective lens 11 in order from the sample surface O side. And a second objective lens 13 that forms an image on the image plane I.
  • the illumination device 20 is disposed on the outer periphery of the first objective lens 11.
  • the sample surface O is at a position conjugate with the image plane I of the image sensor 30 via the first objective lens 11, the aperture stop 12, and the second objective lens 13.
  • the illumination device 20 is configured to include eight illumination units 21 arranged in an annular shape at equal intervals on the outer periphery of the first objective lens 11. Each of these eight illumination units 21 emits illumination light substantially uniformly to the irradiated area of the sample surface O, and all have the same configuration.
  • the lighting device 20 is configured by eight lighting units 21 is described.
  • the present invention is not limited to the number, and the lighting device 20 includes two or more lighting units 21. Just do it.
  • the illumination unit 21 includes a light source 22 such as an LED, and a light collecting member 23 that condenses light from the light source 22.
  • Each condensing member 23 is composed of two members 23P and 23S that transmit light.
  • the first member 23P includes an incident surface 23a on which light emitted from the light source 22 is incident, and a first optical that reflects light incident on the incident surface 23a inside the member.
  • a first refracting surface 23f having a predetermined refractive power and emitting light emitted from the light source 22 and light reflected by the first optical surface 23b to guide the light to the second member 23S.
  • the light emitted from the first member 23P is incident on the second member 23S so that the second member 23S has a shape capable of being in close contact with the first refracting surface 23f and having a predetermined refractive power.
  • An injection surface 23e to be injected is formed.
  • the incident surface 23a is formed as a concave surface that constitutes a part of a substantially spherical surface, and the light source 22 is disposed on the spherical center thereof.
  • the first optical surface 23b is formed as a substantially conic surface (for example, an elliptical surface) that surrounds the incident surface 23a and has a focus on the light source 22 and the point F shown in FIG.
  • the first optical surface 23b is not limited to a substantially conic surface and may be a rotationally symmetric curved surface.
  • the second optical surface 23c, the third optical surface 23d, and the exit surface 23e are substantially flat, and the second optical surface 23c and the exit surface 23e are the condensing member 23 (second assembly). It is formed on the same surface of the member 23S).
  • the third optical surface 23d is formed substantially parallel to the rotational symmetry axis X ′ of the first optical surface 23c, which is a rotationally symmetric curved surface.
  • the second optical surface 23c, the third optical surface 23d, and the exit surface 23e are not limited to being substantially flat, and may be curved surfaces.
  • the first refracting surface 23f is formed into a convex curved surface
  • the second refracting surface 23g is formed into a concave curved surface that can be joined to the first refracting surface 23f. Therefore, when the first refracting surface 23f and the second refracting surface 23g are joined, the first and second members 23P and 23S are configured to be integrated optical members.
  • the first refracting surface 23f and the second refracting surface 23g are not limited to shapes that can be intimately joined to each other (become an integral optical member), but may have different refractive powers (curvature radii). Good.
  • the light emitted from the light source 22 enters the first member 23P of the light collecting member 23 from the incident surface 23a having the light source 22 as a substantially spherical center, and further, the light. Is reflected by the first optical surface 23b.
  • the first optical surface 23b is formed as a substantially conic surface having the light source 22 and the point F as the focal points as described above, the light incident on the first optical surface 23b is collected at the point F. Reflects like light.
  • the light from the light source 22 is perpendicularly incident on the incident surface 23a by making the incident surface 23a substantially spherical, the light reflected on this surface can be reduced.
  • the eight illumination units 21 constituting the illumination device 20 are arranged around the first objective lens 11 with the optical axis of the illumination unit 21 (the normal of the light source 22 and the rotationally symmetric axis of the substantially conic surface) X. 'Is arranged in an annular shape so as to be substantially parallel to the optical axis X of the imaging optical system 10. Further, since the third optical surface 23d and the exit surface 23e are arranged so as to face the center of the ring, the optical axis of the imaging optical system 10 including the first objective lens 11 on the sample surface O is the center. The sample surface O can be illuminated from the surroundings. Moreover, since the illumination unit 21 is arrange
  • the eight light collecting members 23 are fixed by members (not shown) to form a light collecting block, and are attached to the microscope apparatus 100 as the illumination device 20.
  • the first refractive surface 23f formed on the first member 23P is formed as a convex surface
  • the second refractive surface 23g formed on the second member 23S is formed as a concave surface. . Therefore, as shown in FIG. 3, when these refracting surfaces 23f and 23g are joined, if the first member 23P and the second member 23S are formed of the same material, the light passes through these surfaces as they are. Although it passes, if there is an air gap between the first refracting surface 23f and the second refracting surface 23g, the light passing through these surfaces 23f and 23g is refracted and is emitted from the light collecting member 23.
  • a point F where light is collected and a divergence angle ⁇ of the light are changed.
  • the distance (distance on the optical axis) D2 between the first member 23P and the second member 23S shown in FIG. 4 is smaller, the point F is farther from the exit surface 23e, and the divergence angle ⁇ is smaller.
  • the larger the distance D2 the closer the point F is to the exit surface 23e and the larger the divergence angle ⁇ .
  • first refracting surface 23f is a convex surface on the sample surface O side
  • second refracting surface 23g is a concave surface on the sample surface O side
  • present invention is not limited to this, for example, as shown in FIG.
  • the first refractive surface 23f may be concave on the sample surface O side
  • the second refractive surface 23g may be convex on the light source 22 side.
  • the first refractive surface 23f is the sample surface.
  • a convex surface may be formed on the O side
  • the second refractive surface 23g may be convex on the light source 22 side.
  • the air gap between the first refracting surface 23f and the second refracting surface 23g changes, the light passing through these surfaces 23f and 23g changes due to refraction.
  • the point F where the light emitted from the light 23 is collected and the divergence angle ⁇ of the light change.
  • the smaller the distance (distance on the optical axis) D2 between the first member 23P and the second member 23S the farther the point F is from the exit surface 23e, and the smaller the divergence angle ⁇ .
  • the larger the distance D2 the closer the point F is to the exit surface 23e and the larger the divergence angle ⁇ .
  • the condensing member 23 composed of the first member 23P and the second member 23S is configured to be moved in the optical axis direction by a cam mechanism 26 shown in FIG.
  • the cam mechanism 26 includes a first holding portion 26P that holds the first member 23P, a second holding portion 26S that holds the second member 23S, and a cylindrical cam 26C.
  • Each component of the cam mechanism 26 has a substantially cylindrical shape, and the first holding portion 26P, the second holding portion 26S, and the cylindrical cam 26C are fitted in this order from the inside.
  • the first holding part 26P has a first holding part for the number of the lighting units 21 so as to surround the axis of the base part 26a (the rotation axis of the cylinder) on the outer peripheral part of the base part 26a formed in a columnar shape.
  • a groove 26b is formed, and the first member 23P and the light source 22 are held in each of the first holding grooves 26b.
  • a cylindrical shaft portion 26c extending to the object side concentrically with the shaft of the base portion 26a is formed. The base portion 26a and the shaft portion 26c penetrate in the axial direction.
  • a through hole 26d is formed on the object side of the base portion 26a.
  • the second holding portion 26S has second holding grooves 26f as many as the number of illumination units 21 aligned with the first holding grooves 26b described above formed on the outer peripheral surface of the base portion 26e formed in a columnar shape.
  • the second member 23S is held in each of the second holding grooves 26f.
  • a through hole 26g penetrating in the axial direction is formed in the base portion 26e of the second holding portion 26S.
  • a pin 26h protruding outward is formed on the outer peripheral surface of the base portion 26e.
  • the cylindrical cam 26C formed in a cylindrical shape has a cam groove 26i formed along the outer peripheral surface thereof.
  • the shaft portion 26c of the first holding portion 26P is inserted into the through hole 26g of the second holding portion 26S, and the second holding portion 26S is disposed so as to be slidable only in the cylindrical axis direction with respect to the shaft portion 26c. . Further, the second holding portion 26S is inserted into the cylinder of the cylindrical cam 26C, and the pin 26h formed on the second holding portion 26S is inserted into the cam groove 26i. Further, since the axis of the through hole 26d formed in the first holding portion 26P is arranged so as to substantially coincide with the optical axis of the imaging optical system 10, the through hole 26d passes through the optical path of the imaging optical system 10. Arranged to surround.
  • the cylindrical cam 26C is fixed to an adjustment ring (not shown), and is rotated by manually turning the adjustment ring. Therefore, the second holding portion 26S is guided by the pin 26h together with the second member 23S to the cam groove 26i of the cylindrical cam 26C and moves in the optical axis direction, whereby the optical axis direction between the first member 23P and the second member 23S. The interval can be changed.
  • FIG. 7 shows an illuminated area (sample) when eight illumination units 21 having the specifications shown in Table 1 below are arranged around the first objective lens 11 at equal intervals, and these illumination units 21 are turned on.
  • the illuminance state (simulation result) on plane O) is shown.
  • FIG. 7 shows a state where the distance D2 between the first member 23P and the second member 23S is 0 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm, and 4 mm.
  • the position of the coordinates (0 mm, 0 mm) This is the position on the optical axis X of the image optical system 10 (the same applies to the following description).
  • the outer dimensions of the light collecting member 23 are W as the width and H as shown in FIG. 6, and the first member 23P as shown in FIG.
  • the depth is defined as D1
  • the depth of the second member 23S is defined as D3
  • the interval between these members is defined as D2.
  • the shape of the conic surface constituting the first optical surface 23b is expressed by the following equation (1).
  • Table 1 shows the curvature radius r of the reference spherical surface in the equation (1) and the conic.
  • K is shown.
  • y represents the height (incident height) in the vertical direction from the optical axis
  • S (y) represents the distance from the tangential plane at the apex of the conic surface to the position on the conic surface at height y.
  • the distance (sag amount) along the optical axis is shown.
  • R in Table 1 indicates the distance between the optical axis X of the imaging optical system 10 and the normal line X ′ of the light source 22, WD indicates the working distance of the first objective lens 11, n indicates the refractive index of the medium of the first and second members 23P and 23S constituting the light collecting member 23.
  • R1 represents the radius of curvature of the first refracting surface 23f
  • r2 represents the radius of curvature of the second refracting surface 23g.
  • ⁇ z indicates the distance between the curved surface vertex of the first optical surface 23b and the light source 22, and ⁇ is the angle formed between the normal line of the light source 22 and the normal line of the second optical surface 23c.
  • ⁇ represents an angle formed between the normal line of the light source 22 and the normal line of the third optical surface 23d.
  • the first and second refracting surfaces 23f and 23g are formed as spherical surfaces.
  • the unit of length of the light collecting member 23 shown in Table 1 is generally “mm” unless otherwise specified, but the optical system has the same optical performance even when proportionally enlarged or reduced. Therefore, the unit is not limited to “mm”, and other appropriate length units can be used. The description of these specification values is the same in the following embodiments.
  • the focal point F approaches the exit surface 23e and the divergence angle ⁇ increases, so that the distance D2 increases from FIG. It can be seen that the irradiated area becomes wider. Therefore, by changing the distance D2 between the first member 23P and the second member 23S in accordance with the zoom magnification of the imaging optical system 10, it is possible to control the appropriate light distribution in the region corresponding to the visual field.
  • the light condensing member 23 is a molded product made of a thermoplastic resin such as an acrylic resin, and further, a reflective member in which chromium or aluminum is vapor-deposited on the first to third optical surfaces 23b to 23d. Is preferably used.
  • the condensing member 23 is preferably formed so that the first to third optical surfaces 23b to 23d and the exit surface 23e satisfy the following conditions (1) to (4). That is, (1) The light reflected by the first optical surface 23b is incident on the second optical surface 23c at an angle at which it is totally reflected by the second optical surface 23c.
  • the light reflected by the third optical surface 23d is incident at an angle that allows the light to pass through the exit surface 23e (a surface continuous with the second reflective surface 23c).
  • the light incident from the incident surface 23a is incident on the first optical surface 23b at an angle at which the light is totally reflected by the first optical surface 23b.
  • the light reflected by the second optical surface 23c is incident on the third optical surface 23d at an angle at which it is totally reflected by the third optical surface 23d.
  • the reflecting surface (the first reflecting surface) is formed by totally reflecting light at the boundary surface with the air of the light collecting member 23 without performing processing such as an aluminum vapor deposition film on the surface of the light collecting member 23.
  • the first to third optical surfaces 23b to 23d) can be configured.
  • the illumination device 20 can uniformly illuminate the sample surface O, and obtains excellent optical performance suitable for observation of the sample surface O. be able to. Further, by forming the optical path as described above by the light collecting member 23, the normal line of the light source 22 (the optical axis X ′ of the illumination unit 21) can be arranged substantially parallel to the optical axis X of the imaging optical system 10. Therefore, the illuminating device 20 and the microscope apparatus 100 to which the illuminating device 20 is attached can be reduced in size. In addition, since the illumination unit 21 made of an inexpensive material with a simple structure is used, the illumination device 20 and the microscope device 100 can be reduced in size and cost while maintaining excellent optical performance.
  • the size of the irradiated region can be changed by moving the first member 23P and the second member 23S constituting the light collecting member 23 relative to each other and changing the distance D2, as described above.
  • An appropriate light distribution can be obtained according to the zoom magnification of the image optical system 10.
  • the microscope apparatus 100 shown in the first embodiment includes an illumination apparatus 20 in which eight light collecting units 21 are arranged around the first objective lens 11.
  • the first members 23P of the condensing member 23 to be coupled are coupled by the first coupling portion 24P
  • the second members 23S are coupled by the second coupling portion 24S
  • these condensing members 23 are coupled to the first objective lens.
  • 11 can also be configured as a condensing block 25 that can be arranged in an annular shape so that the optical axis X ′ of the illumination unit 21 is substantially parallel to the optical axis X of the imaging optical system 10.
  • the illuminating device 20 includes a light collecting block 25 in which a plurality of light collecting members 23 (23P, 23S) are coupled by a coupling portion 24 (24P, 24S) and arranged in a ring shape, and the light collecting block 25 includes It is comprised as the illumination unit 21 which consists of the light source 22 attached to each condensing member 23 to have.
  • the light collecting block 25 in which the plurality of light collecting members 23 are integrated can also be configured as a molded product made of a thermoplastic resin, and the illumination unit 21 is individually set to the first objective lens 11. Compared to the case of arranging around, it is possible to save time and labor for assembling a plurality of parts and to reduce the cost by reducing the number of parts.
  • each light condensing member 23 (23P, 23S) when the illumination device 20 is attached to the microscope device 100 is facilitated. Also, when the distance D2 is changed by relatively moving the first member 23P and the second member 23S, these members can be moved together, so that the size of the irradiated region can be easily adjusted. be able to.
  • first refracting surface 23f formed on the first member 23P of the light collecting member 23 and the second refracting surface 23g formed on the second member 23S are formed as spherical surfaces.
  • these surfaces can be aspherical.
  • FIG. 9 shows an illuminated area (sample) when eight illumination units 21 having the specifications shown in Table 2 below are arranged around the first objective lens 11 at equal intervals, and these illumination units 21 are turned on.
  • the illuminance state (simulation result) on plane O) is shown.
  • the first and second refracting surfaces 23f and 23g are formed as aspheric surfaces represented by the above formula (1).
  • r1 is the radius of curvature of the reference spherical surface of the first refractive surface 23f
  • K1 is the conic constant of the first refractive surface 23f
  • r2 is the radius of curvature of the reference spherical surface of the second refractive surface 23g
  • K2 is the second radius of curvature.
  • the conic constant of the refractive surface 23g is shown.
  • the first and second refracting surfaces 23f and 23g are appropriately aspherical, so that the illuminance can be obtained even when the distance D2 between the first and second members 23P and 23S is changed. It can be seen that unevenness is suppressed and uniform illumination is realized.
  • the micro lenses 223f and 223g may be two-dimensionally arranged.
  • FIG. 10 shows a case where the first refracting surface 23f and nine convex microlenses 223f are arranged in a lattice pattern.
  • the second refracting surface 23g is changed to the first refracting surface 23g.
  • nine concave microlenses 223g that can be joined to the surface 23f are arranged in a lattice pattern.
  • FIG. 11 shows an illuminated area (sample) when eight illumination units 21 having the specifications shown in Table 3 below are arranged around the first objective lens 11 at equal intervals, and these illumination units 21 are turned on.
  • the illuminance state (simulation result) on plane O) is shown.
  • the first and second refracting surfaces 23f and 23g are constituted by 3 ⁇ 3 microlenses 223f and 223g formed in a spherical shape.
  • R1 represents the radius of curvature of one microlens 223f of the first refractive surface 23f
  • r2 represents the radius of curvature of one microlens 223g of the second refractive surface 23g.
  • the first and second refracting surfaces 23f and 23g are microlenses 223f and 223g arranged two-dimensionally, whereby the distance D2 between the first and second members 23P and 23S. It can be seen that even if the illuminance is changed, uneven illumination is suppressed and uniform illumination is realized.
  • Imaging optical system 20 Illuminating device 21 Illumination unit 22 Light source 23 Condensing member 23P 1st member 23S 2nd member 23a Incident surface 23b 1st optical surface 23c 2nd optical surface 23d 3rd optical surface 23e Output surface 23f 1st refracting surface 23g 2nd refracting surface 223f, 223g Micro lens 24P 1st coupling

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Abstract

　優れた光学性能を保持しながらも、小型化と低コスト化とを図ることが可能な顕微鏡装置を提供する。　顕微鏡装置１００を、結像光学系１０と、撮像素子３０と、この結像光学系１０の外周に環状に配置された照明装置２０と、で構成する。また、この照明装置２０を、光源２２と、この光源２２からの光が入射する入射面２３ａ、この入射面２３ａから入射した光を反射して集光する第１の光学面２３ｂ、及び、第１の屈折面２３ｆが形成された第１部材２３Ｐ，並びに、第２の屈折面２３ｇ、当該第１の光学面２３ｂで反射した光を反射する第２の光学面２３ｃ及び第３の光学面２３ｄ、並びに、第３の光学面２３ｄで反射した光が射出する射出面２３ｅが形成された第２部材２３Ｓからなる集光部材２３とで構成し、射出面２３ｅから射出した光を試料面Ｏに照射するよう構成する。

Description

顕微鏡装置
　本発明は、顕微鏡装置に関する。
　従来、顕微鏡装置や画像測定機のリング照明、スチルカメラのマクロレンズ用ストロボ等、輪帯状の照明光を射出するための輪帯照明装置が知られており、このような輪帯照明装置として、多数のＬＥＤを同心円状に配列して備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２－３２８０９４号公報
　しかしながら、上述のような従来の輪帯照明装置は、多数のＬＥＤを備えることで装置が大型化するとともに、顕微鏡装置等への取り付け（位置決め）が難しく、また、構造が複雑であり、製造コストが増大してしまうという課題があった。
　本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、優れた光学性能を保持しながら、小型化と低コスト化とを図ることが可能な顕微鏡装置を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するため、本発明に係る顕微鏡装置は、試料からの光を集光してこの試料の像を結像する結像光学系と、光源から放射された光の少なくとも一部を反射する第１の光学面、所定の屈折力を有し、光源から放射された光及び第１の光学面で反射された光を透過する第１の屈折面、所定の屈折力を有し、第１の屈折面を透過した光が透過する第２の屈折面、第２の屈折面を透過した光を反射する第２の光学面、及び、第２の光学面で反射された光を反射する第３の光学面を有し、第１の屈折面と第２の屈折面との距離が、結像光学系の光軸に略平行な光軸に沿って変化可能に構成してなる集光部材が、結像光学系の外周に離散的に２以上配置された照明装置と、を有することを特徴とする。
　このような顕微鏡装置において、集光部材は、第３の光学面が中心を向くように配置されていることが好ましい。
　また、このような顕微鏡装置において、第１の光学面は、回転対称な曲面であり、該回転対称な曲面の回転対称軸は、結像光学系の光軸に略平行であることが好ましい。
　また、このような顕微鏡装置において、回転対称な曲面は、光源を焦点の１つとする略コーニック面であることが好ましい。
　また、このような顕微鏡装置において、第１の屈折面と第２の屈折面とは互いに密接して接合可能な形状であることが好ましい。
　また、このような顕微鏡装置において、第１の屈折面及び第２の屈折面は、球面であることが好ましい。
　また、このような顕微鏡装置において、第１の屈折面及び第２の屈折面は、非球面であることが好ましい。
　また、このような顕微鏡装置において、第１の屈折面及び第２の屈折面は、複数のマイクロレンズが２次元状に配置された形状であることが好ましい。
　また、このような顕微鏡装置において、集光部材は、光を透過する部材で構成され、この部材の表面に形成された、光源から放射された光が入射する入射面、第１の光学面、及び、第１の屈折面を有する第１部材と、光を透過する部材で構成され、この部材の表面に形成された第２の屈折面、第２の光学面、第３の光学面、及び、第３の光学面で反射された光が射出する射出面を有する第２部材と、から構成され、第１の屈折面と第２の屈折面とが対向するように第１部材及び第２部材を配置することが好ましい。
　また、このような顕微鏡装置において、第１の光学面、第２の光学面、及び、第３の光学面の少なくとも１つは、前記部材の表面に設けられた反射部材で構成されていることが好ましい。
　また、このような顕微鏡装置において、第１の光学面、第２の光学面、及び、第３の光学面の少なくとも１つは、前記部材の空気との境界面において光源からの光が全反射する角度で入射するように配置されていることが好ましい。
　また、このような顕微鏡装置において、第２の光学面と射出面とは、第２部材の連続する面上に形成されていることが好ましい。
　また、このような顕微鏡装置において、入射面は、光源を中心とする略球面の一部であることが好ましい。
　また、このような顕微鏡装置は、隣接する第１部材同士を第１の結合部で結合して一体に構成し、隣接する第２部材同士を第２の結合部で結合して一体に構成することが好ましい。
　また、このような顕微鏡装置は、２以上の集光部材の各々に取り付けられた光源を有することが好ましい。
　また、本発明に係る顕微鏡装置は、試料からの光を集光して試料の像を結像する結像光学系と、所定の屈折力を有し、光源から放射された光を透過し、この光を射出する第１の屈折面を有する第１部材と、所定の屈折力を有し、第１の屈折面から射出した光が透過する第２の屈折面を有する第２部材とを含み、第１の屈折面と第２の屈折面との距離が結像光学系の光軸に略平行な光軸に沿って変化可能に構成してなる集光部材が、前記結像光学系の外周に２以上配置された照明装置と、を有し、２以上の第１部材は、一体化された成型品であるとともに、２以上の第２部材は、一体化された成型品であることを特徴とする。
　このような顕微鏡装置において、成型品は、モールドによって形成されることが好ましい。
　また、このような顕微鏡装置において、成型品は、樹脂からなることが好ましい。
　また、このような顕微鏡装置において、集光部材は、曲率を有する面を少なくとも一つ備えることが好ましい。
　また、このような顕微鏡装置において、曲率を有する面は、全反射面であることが好ましい。
　また、このような顕微鏡装置は、２以上の第１部材の各々に取り付けられた光源を有することが好ましい。
　本発明に係る顕微鏡装置を以上のように構成すると、優れた光学性能を保持しながらも、小型化と低コスト化とを図ることができる。
第１の実施形態に係る照明装置を備えた顕微鏡装置の構成を示す説明図である。 第１の実施形態に係る照明ユニットにおける光路を示す説明図である。 第１の実施形態に係る照明ユニットにおいて、第１部材及び第２部材を相対的に移動した状態を説明するための図面であって、（ａ）は断面図を示し、（ｂ）は斜視図を示す。 照明ユニットと照明エリアとの関係を示す説明図である。 照明ユニットの仕様を説明するための説明図である。 集光部材の外形寸法を説明するための説明図である。 第１の実施形態における照明エリアの状態を示す説明図である。 第２の実施形態に係る集光ブロックを示す説明図である。 第３の実施形態における照明エリアの状態を示す説明図である。 第４の実施形態に係る集光ブロックを示す説明図である。 第４の実施形態における照明エリアの状態を示す説明図である。 第１の実施形態に係る照明ユニットの変形例において、第１部材及び第２部材を相対的に移動した状態を説明するための断面図である。 第１の実施形態に係る照明ユニットの他の変形例において、第１部材及び第２部材を相対的に移動した状態を説明するための断面図である。 集光部材を構成する第１部材と第２部材とを相対移動させるカム機構の分解斜視図である。
（第１の実施形態）
　以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて、第１の実施形態に係る輪帯照明装置（以下、単に「照明装置」と呼ぶ）を備えた顕微鏡装置の構成について説明する。この図１に示すように、第１の実施形態に係る顕微鏡装置１００は、標本（試料面Ｏ）からの光を集光して、この試料面Ｏの像を像面Ｉに結像させる結像光学系１０と、像面Ｉ上に配置され、試料面Ｏの像を検出するＣＣＤ等で構成された撮像素子３０と、この結像光学系１０の外周を囲むように環状に配置され、試料面Ｏに照明光を照射するための照明装置２０と、を有して構成される。ここで、顕微鏡装置１００は、結像光学系１０により標本の縮小像（例えば、０．４倍）を形成する観察装置と、結像光学系１０により標本の拡大像（例えば、４０倍）を形成する観察装置と、を含む概念である。
　結像光学系１０は、試料面Ｏ側から順に、この試料面Ｏからの光を集光する第１対物レンズ１１と、ＮＡを規定するための開口絞り１２と、第１対物レンズ１１より出射した光を像面Ｉに結像する第２対物レンズ１３と、から構成されている。また、照明装置２０は、第１対物レンズ１１の外周に配置されている。なお、試料面Ｏは、第１対物レンズ１１、開口絞り１２、及び、第２対物レンズ１３を介して、撮像素子３０の像面Ｉと共役な位置にある。
　照明装置２０は、第１対物レンズ１１の外周に、等間隔で環状に配置された８つの照明ユニット２１を有して構成される。これら８つの照明ユニット２１は、それぞれが試料面Ｏの被照射領域に対して略均一に照明光を射出するものであり、いずれも同じ構成を有している。なお、以降の説明では、照明装置２０を８つの照明ユニット２１で構成した場合について説明しているが、本発明がその個数に限定されることはなく、２以上の照明ユニット２１を有していれば良い。
　以下、照明ユニット２１の詳細な構成について、図２～図７及び図１２～図１４を参照して説明する。照明ユニット２１は、ＬＥＤ等の光源２２と、この光源２２からの光を集光する集光部材２３と、から構成されている。また、各々の集光部材２３は、光を透過する２つの部材２３Ｐ，２３Ｓで構成されている。この集光部材２３において、第１部材２３Ｐには、光源２２から放射された光が内部に入射する入射面２３ａと、この部材の内部で入射面２３ａから入射した光を反射する第１の光学面２３ｂと、所定の屈折力を有し、光源２２から放射された光及び第１の光学面２３ｂで反射された光を出射させて第２部材２３Ｓに導く第１の屈折面２３ｆと、が形成されており、また、第２部材２３Ｓには、第１の屈折面２３ｆと密着して接合可能な形状で、且つ、所定の屈折力を有し、第１部材２３Ｐから出射した光が入射する第２の屈折面２３ｇと、この第２の屈折面２３ｇから入射した光を反射する第２の光学面２３ｃ、及び、第３の光学面２３ｄと、この第２部材２３Ｓから外部に光を射出させる射出面２３ｅと、が形成されている。ここで、入射面２３ａは略球面の一部を構成する凹面として形成され、その球心に光源２２が配置される。また、第１の光学面２３ｂは、入射面２３ａを囲んだ、光源２２と図２に示す点Ｆとを焦点とする略コーニック面（例えば、楕円面）として形成される。なお、第１の光学面２３ｂは略コーニック面に限らず、回転対称な曲面であればよい。また、第２の光学面２３ｃ、第３の光学面２３ｄ及び射出面２３ｅは略平面で形成されており、また、第２の光学面２３ｃ及び射出面２３ｅは、この集光部材２３（第２部材２３Ｓ）の同一面上に形成されている。また、第３の光学面２３ｄは、回転対称な曲面である第１の光学面２３ｃの回転対称軸Ｘ′に略平行に形成されている。なお、第２の光学面２３ｃ、第３の光学面２３ｄ及び射出面２３ｅは略平面に限らず、曲面であってもよい。さらに、第１の屈折面２３ｆは凸状の曲面に形成され、第２の屈折面２３ｇは、第１の屈折面２３ｆと接合可能な凹状の曲面に形成されている。そのため、第１の屈折面２３ｆ及び第２の屈折面２３ｇを接合させると、第１及び第２部材２３Ｐ，２３Ｓは、一体の光学部材となるように構成されている。なお、第１の屈折面２３ｆと第２の屈折面２３ｇとは、互いに密接して接合可能な形状（一体の光学部材となる）に限らず、互いに異なる屈折力（曲率半径）であってもよい。
　このような構成の顕微鏡装置１００において、光源２２より放射された光は、この光源２２を概ね球心とする入射面２３ａより集光部材２３の第１部材２３Ｐ内に入射し、さらに、その光の一部は第１の光学面２３ｂにより反射される。ここで、第１の光学面２３ｂは、上述のように光源２２及び点Ｆを焦点とする略コーニック面として形成されているため、この第１の光学面２３ｂに入射した光は点Ｆに集光するように反射する。また、入射面２３ａを略球面とすることにより、光源２２からの光が入射面２３ａに垂直に入射するため、この面で反射する光を少なくすることができる。そして、入射面２３ａから入射した光の残りの一部及び第１の光学面２３ｂにより反射された光は、第１の屈折面２３ｆ及び第２の屈折面２３ｇを透過して第２部材２３Ｓに入射し、さらに、第２の光学面２３ｃ及び第３の光学面２３ｄで全反射した後、射出面２３ｅから集光部材２３の外に射出される。そして、集光部材２３より射出された光は、焦点Ｆに集光した後、試料面Ｏ上に照射される。図１に示すように、照明装置２０を構成する８つの照明ユニット２１は、第１対物レンズ１１の周りに照明ユニット２１の光軸（光源２２の法線、略コーニック面の回転対称軸）Ｘ′が結像光学系１０の光軸Ｘと略平行になるように環状に配置されている。また、第３の光学面２３ｄ及び射出面２３ｅがこの環の中心に向くように配置されているため、試料面Ｏの第１対物レンズ１１を含む結像光学系１０の光軸上を中心に、この試料面Ｏを周囲から照明することができる。また、照明ユニット２１は略等間隔で配置されているため、試料面Ｏを均一に照明することができる。ここで、８つの集光部材２３は、図示しない部材により固定されて集光ブロックを形成し、照明装置２０として顕微鏡装置１００に取り付けられる。
　また、上述のように、第１部材２３Ｐに形成された第１の屈折面２３ｆは凸面として形成されており、第２部材２３Ｓに形成された第２の屈折面２３ｇは凹面として形成されている。そのため、図３に示すようにこれらの屈折面２３ｆ，２３ｇが接合しているときは、第１部材２３Ｐ及び第２部材２３Ｓが同じ材質で形成されているとすると、光はこれらの面をそのまま通過するが、第１の屈折面２３ｆと第２の屈折面２３ｇとの間に空気間隔があると、これらの面２３ｆ，２３ｇを通過する光が屈折するため、この集光部材２３から出射する光が集光する点Ｆ及び、それらの光の発散角ηが変化する。具体的には、図４に示す第１部材２３Ｐと第２部材２３Ｓとの間隔（光軸上の距離）Ｄ２が小さいほど、点Ｆは射出面２３ｅから遠ざかり、また、発散角ηは小さくなる。反対にこれらの間隔Ｄ２が大きいほど、点Ｆは射出面２３ｅに近づき、発散角ηは大きくなる。
　また、第１の屈折面２３ｆは、試料面Ｏ側に凸面であり、第２の屈折面２３ｇは、試料面Ｏ側に凹面であるが、これに限らず、例えば、図１２に示すように、第１の屈折面２３ｆを試料面Ｏ側に凹面にし、第２の屈折面２３ｇを光源２２側に凸面にしてもよいし、図１３に示すように、第１の屈折面２３ｆを試料面Ｏ側に凸面にし、第２の屈折面２３ｇを光源２２側に凸面にしてもよい。この場合も同様に、第１の屈折面２３ｆと第２の屈折面２３ｇとの間の空気間隔が変化すると、これらの面２３ｆ，２３ｇを通過する光が屈折で変化するため、この集光部材２３から出射する光が集光する点Ｆ及び、それらの光の発散角ηが変化する。具体的には、第１部材２３Ｐと第２部材２３Ｓとの間隔（光軸上の距離）Ｄ２が小さいほど、点Ｆは射出面２３ｅから遠ざかり、また、発散角ηは小さくなる。反対にこれらの間隔Ｄ２が大きいほど、点Ｆは射出面２３ｅに近づき、発散角ηは大きくなる。
　このような第１部材２３Ｐ及び第２部材２３Ｓで構成される集光部材２３は、例えば図１４に示すカム機構２６によって光軸方向に移動されるように構成することが望ましい。このカム機構２６は、第１部材２３Ｐを保持する第１保持部２６Ｐ、第２部材２３Ｓを保持する第２保持部２６Ｓ、及び、円筒カム２６Ｃにより構成されている。このカム機構２６の各構成要素は略円筒形状を有しており、内側から第１保持部２６Ｐ、第２保持部２６Ｓ及び円筒カム２６Ｃの順に嵌合している。
　具体的には、第１保持部２６Ｐは、円柱状に形成された基部２６ａの外周部に、この基部２６ａの軸（円柱の回転軸）を囲むように照明ユニット２１の個数分の第１保持溝２６ｂが形成されており、この第１保持溝２６ｂの各々に第１部材２３Ｐ及び光源２２が保持されている。また、この基部２６ａの物体側には、基部２６ａの軸と同心円状に物体側に延びる円筒状の軸部２６ｃが形成されており、これらの基部２６ａ及び軸部２６ｃには、軸方向に貫通する貫通孔２６ｄが形成されている。また、第２保持部２６Ｓは円柱状に形成された基部２６ｅの外周面に、上述の第１保持溝２６ｂと位置整合する照明ユニット２１の個数分の第２保持溝２６ｆが形成されており、この第２保持溝２６ｆの各々に第２部材２３Ｓが保持されている。また、この第２保持部２６Ｓの基部２６ｅには、軸方向に貫通する貫通孔２６ｇが形成されている。更に、基部２６ｅの外周面には外方に突出するピン２６ｈが形成されている。また、円筒状に形成された円筒カム２６Ｃは、その外周面に沿ってカム溝２６ｉが形成されている。そして、第１保持部２６Ｐの軸部２６ｃが第２保持部２６Ｓの貫通孔２６ｇに挿入され、第２保持部２６Ｓはこの軸部２６ｃに対して円筒軸方向にのみ摺動可能に配置される。また、円筒カム２６Ｃの円筒内には第２保持部２６Ｓが挿入され、第２保持部２６Ｓに形成されているピン２６ｈがカム溝２６ｉに挿入される。また、第１保持部２６Ｐに形成された貫通孔２６ｄの軸は、結像光学系１０の光軸と略一致するように配置されるため、この貫通孔２６ｄは結像光学系１０の光路を囲むように配置される。
　このようなカム機構２６において、円筒カム２６Ｃは不図示の調整リングと固定されており、調整リングを手動にて回すことにより回転される。そのため、第２保持部２６Ｓは第２部材２３Ｓとともにピン２６ｈにより円筒カム２６Ｃのカム溝２６ｉに案内されて光軸方向に移動し、これにより第１部材２３Ｐと第２部材２３Ｓとの光軸方向の間隔を変化させることができる。
　図７は、以下の表１に示す諸元の照明ユニット２１を、第１対物レンズ１１の周りに等間隔に８つ配置し、これらの照明ユニット２１を点灯させたときの被照射領域（試料面Ｏ）での照度の状態（シミュレーション結果）を示している。なお、この図７は、第１部材２３Ｐと第２部材２３Ｓの間隔Ｄ２を０ｍｍ，１ｍｍ，２ｍｍ，３ｍｍ，４ｍｍにしたときの状態を示しており、座標（０ｍｍ，０ｍｍ）の位置が、結像光学系１０の光軸Ｘ上の位置である（以降の説明においても同様である）。
　ここで、以下の表１において、集光部材２３の外形寸法は、図６に示すように、幅をＷとし、高さをＨとし、また、図４に示すように、第１部材２３Ｐの奥行きをＤ１とし、第２部材２３Ｓの奥行きをＤ３とし、これらの部材の間隔をＤ２として定義している。また、第１の光学面２３ｂを構成するコーニック面の形状は、次式（１）で表されるものとし、表１には、この式（１）における基準球面の曲率半径ｒ、及び、コーニック定数Ｋを示している。なお、式（１）において、ｙは光軸からの垂直方向の高さ（入射高）を示し、Ｓ（ｙ）はコーニック面の頂点における接平面から高さｙにおけるコーニック面上の位置までの光軸に沿った距離（サグ量）を示している。
Ｓ（ｙ）＝（ｙ2／ｒ／｛１＋（１－（１＋Ｋ）／ｙ2／ｒ2）1/2｝　　（１）
　また、図４に示すように、表１におけるＲは結像光学系１０の光軸Ｘと光源２２の法線Ｘ′との距離を示し、ＷＤは第１対物レンズ１１の作動距離を示し、ｎは集光部材２３を構成する第１及び第２部材２３Ｐ，２３Ｓの媒質の屈折率を示す。また、ｒ１は第１の屈折面２３ｆの曲率半径を示し、ｒ２は第２の屈折面２３ｇの曲率半径を示す。また、図５に示すように、Δｚは第１の光学面２３ｂの曲面頂点と光源２２との距離を示し、αは光源２２の法線と第２の光学面２３ｃの法線とのなす角度を示し、δは光源２２の法線と第３の光学面２３ｄの法線とのなす角度を示す。ここで、この表１に示す集光部材２３においては、第１及び第２の屈折面２３ｆ，２３ｇは、球面として形成している。
　なお、この表１に示す集光部材２３の外形寸法等の長さの単位は、特記のない場合一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大・比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「ｍｍ」に限定されることはなく、他の適当な長さの単位を用いることができる。また、これらの諸元値の説明は、以降の実施形態においても同様である。
（表１）
Ｄ１＝14
Ｄ３＝14.5
Ｗ　＝ 9
Ｈ　＝ 7
Ｒ　＝18
ＷＤ＝40
ｎ　＝ 1.585
α　＝68.7°
δ　＝90°
ｒ　＝ 1.6
Ｋ　＝-1
ｒ１＝6
ｒ２＝6
Δｚ＝ 0.8
　上述したように、第１部材２３Ｐと第２部材２３Ｓの間隔Ｄ２が広くなるほど、焦点Ｆが射出面２３ｅに近づき、且つ、発散角ηが大きくなるため、図７から、この間隔Ｄ２が広くなるにしたがって、被照射領域が広くなっていることがわかる。そのため、結像光学系１０のズーム倍率に応じて、第１部材２３Ｐと第２部材２３Ｓの間隔Ｄ２を変化させることにより、視野に相当する領域に適切な配光を制御することができる。
　なお、本実施形態において、集光部材２３は、アクリル樹脂などの熱可塑性樹脂によるモールド成型品とし、さらに、上述の第１～第３の光学面２３ｂ～２３ｄにクロムやアルミを蒸着した反射部材を用いることが好ましい。あるいは、この集光部材２３は、第１～第３の光学面２３ｂ～２３ｄ及び射出面２３ｅが、以下の条件（１）～（４）を満足するように形成されていることが好ましい。すなわち、（１）第１の光学面２３ｂで反射した光が、第２の光学面２３ｃに対してこの第２の光学面２３ｃで全反射する角度で入射する。（２）第３の光学面２３ｄで反射された光が、射出面２３ｅ（第２の反射面２３ｃと連続する面）を透過する角度で入射する。また、（３）入射面２３ａから入射した光が、第１の光学面２３ｂに対してこの第１の光学面２３ｂで全反射する角度で入射する。（４）第２の光学面２３ｃで反射した光が、第３の光学面２３ｄに対してこの第３の光学面２３ｄで全反射する角度で入射する。このように構成することで、集光部材２３の表面にアルミ蒸着膜などの加工を施すことなく、この集光部材２３の空気との境界面で光を全反射させることにより上記反射面（第１～第３の光学面２３ｂ～２３ｄ）を構成することができる。
　以上のように、第１の実施形態に係る顕微鏡装置１００においては、照明装置２０により、試料面Ｏを均一に照明することができ、この試料面Ｏの観察に好適で優れた光学性能を得ることができる。また、集光部材２３により、上述したような光路を形成することにより、光源２２の法線（照明ユニット２１の光軸Ｘ′）を結像光学系１０の光軸Ｘに略平行に配置できるため、照明装置２０及びこの照明装置２０が装着された顕微鏡装置１００を小型化することができる。しかも簡易な構造で廉価な材料製の照明ユニット２１を用いているので、優れた光学性能を保持しながら、照明装置２０及び顕微鏡装置１００の小型化と低コスト化とを図ることができる。さらに、上述のように集光部材２３を構成する第１部材２３Ｐ及び第２部材２３Ｓを相対移動させて間隔Ｄ２を変化させることにより、被照射領域の大きさを変化させることができるので、結像光学系１０のズーム倍率に応じて適切な配光とすることができる。
（第２の実施形態）
　第１の実施形態で示した顕微鏡装置１００は、第１対物レンズ１１の周囲に８個の集光ユニット２１を並べて配置した照明装置２０を有しているが、図８に示すように、隣接する集光部材２３の第１部材２３Ｐ同士を第１の結合部２４Ｐで結合し、第２部材２３Ｓ同士を第２の結合部２４Ｓで結合して、これらの集光部材２３を第１対物レンズ１１の周りに照明ユニット２１の光軸Ｘ′が結像光学系１０の光軸Ｘと略平行になるように環状に配置可能な集光ブロック２５として構成することもできる。すなわち、この照明装置２０は、複数の集光部材２３（２３Ｐ，２３Ｓ）が結合部２４（２４Ｐ，２４Ｓ）で結合されて輪帯状に配置された集光ブロック２５と、この集光ブロック２５が有する各々の集光部材２３に取り付けられた光源２２とからなる照明ユニット２１として構成されている。このように、複数の集光部材２３を一体化した集光ブロック２５としても、熱可塑性樹脂によるモールド成型品として構成することが可能であり、また、照明ユニット２１を個々に第１対物レンズ１１の周りに配置したときと比較して、複数部品の組み立ての手間が省けるとともに、部品点数の削減によるコストダウンが可能となる。同様に、顕微鏡装置１００にこの照明装置２０を取り付けたときの各集光部材２３（２３Ｐ，２３Ｓ）の位置決めが容易になる。また、第１部材２３Ｐと第２部材２３Ｓとを相対移動させて間隔Ｄ２を変化させるときも、これらの部材を一体に移動させることができるので、被照射領域の大きさの調整を容易にすることができる。
（第３の実施形態）
　第１の実施形態では、集光部材２３の第１部材２３Ｐに形成された第１の屈折面２３ｆと、第２部材２３Ｓに形成された第２の屈折面２３ｇとを、球面で形成した場合について説明したが、被照射領域における照度を均一にするために、これらの面を非球面とすることも可能である。
　図９は、以下の表２に示す諸元の照明ユニット２１を、第１対物レンズ１１の周りに等間隔に８つ配置し、これらの照明ユニット２１を点灯させたときの被照射領域（試料面Ｏ）での照度の状態（シミュレーション結果）を示している。なお、この表２に示す照明ユニット２１を構成する集光部材２３において、第１及び第２の屈折面２３ｆ，２３ｇは、上述の式（１）で表される非球面として形成されており、ｒ１は第１の屈折面２３ｆの基準球面の曲率半径を、Ｋ１は第１の屈折面２３ｆのコーニック定数を、ｒ２は第２の屈折面２３ｇの基準球面の曲率半径を、Ｋ２は第２の屈折面２３ｇのコーニック定数をそれぞれ示している。
（表２）
Ｄ１＝14
Ｄ３＝14.5
Ｗ　＝ 9
Ｈ　＝ 7
Ｒ　＝18
ＷＤ＝40
ｎ　＝ 1.585
α　＝68.7°
δ　＝90°
ｒ　＝ 1.6
Ｋ　＝-1
ｒ１＝4
Ｋ１＝-2.5
ｒ２＝4
Ｋ２＝-2.5
Δｚ＝ 0.8
　この図９から明らかなように、第１及び第２の屈折面２３ｆ，２３ｇを適切な非球面形状とすることで、第１及び第２部材２３Ｐ，２３Ｓの間隔Ｄ２を変化させても、照度ムラが抑えられ、均一な照明が実現されていることが分かる。
（第４の実施形態）
　また、集光部材２３の第１部材２３Ｐに形成された第１の屈折面２３ｆと、第２部材２３Ｓに形成された第２の屈折面２３ｇの形状は、図１０に示すように、複数のマイクロレンズ２２３ｆ，２２３ｇを２次元状に配置した形状としても良い。図１０は、第１の屈折面２３ｆを、９つの凸面状のマイクロレンズ２２３ｆを格子状に配置した場合を示し、また、これに対応して、第２の屈折面２３ｇを、第１の屈折面２３ｆと接合可能な、９つの凹面状のマイクロレンズ２２３ｇを格子状に配置した場合を示している。
　図１１は、以下の表３に示す諸元の照明ユニット２１を、第１対物レンズ１１の周りに等間隔に８つ配置し、これらの照明ユニット２１を点灯させたときの被照射領域（試料面Ｏ）での照度の状態（シミュレーション結果）を示している。なお、この表３に示す照明ユニット２１を構成する集光部材２３において、第１及び第２の屈折面２３ｆ，２３ｇは、球面状に形成された３×３のマイクロレンズ２２３ｆ，２２３ｇで構成されており、ｒ１は第１の屈折面２３ｆの１つのマイクロレンズ２２３ｆの曲率半径を、ｒ２は第２の屈折面２３ｇの１つのマイクロレンズ２２３ｇの曲率半径をそれぞれ示している。
（表３）
Ｄ１＝10.5
Ｄ３＝17
Ｗ　＝ 9
Ｈ　＝ 7
Ｒ　＝18
ＷＤ＝40
ｎ　＝ 1.585
α　＝68.7°
δ　＝90°
ｒ　＝ 1.6
Ｋ　＝-1
ｒ１＝3
ｒ２＝3
Δｚ＝ 0.8
　この図１１から明らかなように、第１及び第２の屈折面２３ｆ，２３ｇを２次元状に配置されたマイクロレンズ２２３ｆ，２２３ｇとすることにより、第１及び第２部材２３Ｐ，２３Ｓの間隔Ｄ２を変化させても、照度ムラが抑えられ、均一な照明が実現されていることが分かる。
１０　結像光学系　　２０　照明装置　　２１　照明ユニット　　２２　光源
２３　集光部材　　２３Ｐ　第１部材　　２３Ｓ　第２部材
２３ａ　入射面　　２３ｂ　第１の光学面　　２３ｃ　第２の光学面
２３ｄ　第３の光学面　　２３ｅ　射出面　　２３ｆ　第１の屈折面
２３ｇ　第２の屈折面　　２２３ｆ，２２３ｇ　マイクロレンズ
２４Ｐ　第１の結合部　　２４Ｓ　第２の結合部　　２５　集光ブロック
Ｏ　試料面　　１００　顕微鏡装置

Claims (21)

  1. 　試料からの光を集光して前記試料の像を結像する結像光学系と、
    　光源から放射された光の少なくとも一部を反射する第１の光学面、所定の屈折力を有し、前記光源から放射された光及び前記第１の光学面で反射された光を透過する第１の屈折面、所定の屈折力を有し、前記第１の屈折面を透過した光が透過する第２の屈折面、前記第２の屈折面を透過した光を反射する第２の光学面、及び、前記第２の光学面で反射された光を反射する第３の光学面を有し、前記第１の屈折面と前記第２の屈折面との距離が、前記結像光学系の光軸に略平行な光軸に沿って変化可能に構成してなる集光部材が、前記結像光学系の外周に離散的に２以上配置された照明装置と、を有することを特徴とする顕微鏡装置。
  2. 　前記集光部材は、前記第３の光学面が中心を向くように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
  3. 　前記第１の光学面は、回転対称な曲面であり、該回転対称な曲面の回転対称軸は、前記結像光学系の光軸に略平行であることを特徴とする請求項１又は２記載の顕微鏡装置。
  4. 　前記回転対称な曲面は、前記光源を焦点の１つとする略コーニック面であることを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡装置。
  5. 　前記第１の屈折面と前記第２の屈折面とは互いに密接して接合可能な形状であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の顕微鏡装置。
  6. 　前記第１の屈折面及び前記第２の屈折面は、球面であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の顕微鏡装置。
  7. 　前記第１の屈折面及び前記第２の屈折面は、非球面であることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の顕微鏡装置。
  8. 　前記第１の屈折面及び前記第２の屈折面は、複数のマイクロレンズが２次元状に配置された形状であることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の顕微鏡装置。
  9. 　前記集光部材は、
    　前記光を透過する部材で構成され、前記部材の表面に形成された、前記光源から放射された光が入射する入射面、前記第１の光学面、及び、前記第１の屈折面を有する第１部材と、
    　前記光を透過する部材で構成され、前記部材の表面に形成された前記第２の屈折面、前記第２の光学面、前記第３の光学面、及び、前記第３の光学面で反射された光が射出する射出面を有する第２部材と、から構成され、
    　前記第１の屈折面と前記第２の屈折面とが対向するように前記第１部材及び前記第２部材を配置することを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の顕微鏡装置。
  10. 　前記第１の光学面、前記第２の光学面、及び、前記第３の光学面の少なくとも１つは、前記部材の表面に設けられた反射部材で構成されていることを特徴とする請求項９に記載の顕微鏡装置。
  11. 　前記第１の光学面、前記第２の光学面、及び、前記第３の光学面の少なくとも１つは、前記部材の空気との境界面において前記光源からの光が全反射する角度で入射するように配置されていることを特徴とする請求項９に記載の顕微鏡装置。
  12. 　前記第２の光学面と前記射出面とは、前記第２部材の連続する面上に形成されていることを特徴とする請求項９～１１のいずれか一項に記載の顕微鏡装置。
  13. 　前記入射面は、前記光源を中心とする略球面の一部であることを特徴とする請求項９～１２のいずれか一項に記載の顕微鏡装置。
  14. 　隣接する前記第１部材同士を第１の結合部で結合して一体に構成し、隣接する前記第２部材同士を第２の結合部で結合して一体に構成することを特徴とする請求項１～１３のいずれか一項に記載の顕微鏡装置。
  15. 　２以上の前記集光部材の各々に取り付けられた光源を有することを特徴とする請求項１～１４のいずれか一項に記載の顕微鏡装置。
  16. 　試料からの光を集光して前記試料の像を結像する結像光学系と、
    　所定の屈折力を有し、光源から放射された光を透過し、前記光を射出する第１の屈折面を有する第１部材と、所定の屈折力を有し、前記第１の屈折面から射出した光が透過する第２の屈折面を有する第２部材とを含み、前記第１の屈折面と前記第２の屈折面との距離が前記結像光学系の光軸に略平行な光軸に沿って変化可能に構成してなる集光部材が、前記結像光学系の外周に２以上配置された照明装置と、
    を有し、
    ２以上の前記第１部材は、一体化された成型品であるとともに、２以上の前記第２部材は、一体化された成型品であることを特徴とする顕微鏡装置。
  17. 　前記成型品は、モールドによって形成されたことを特徴とする請求項１６記載の顕微鏡装置。
  18. 　前記成型品は、樹脂からなることを特徴とする請求項１７記載の顕微鏡装置。
  19. 　前記集光部材は、曲率を有する面を少なくとも一つ備えることを特徴とする請求項１６～１８のいずれか一項に記載の顕微鏡装置。
  20. 　前記曲率を有する面は、全反射面であることを特徴とする請求項１９に記載の顕微鏡装置。
  21. 　２以上の前記第１部材の各々に取り付けられた光源を有することを特徴とする請求項１６～２０のいずれか一項に記載の顕微鏡装置。
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