(57)【要約】  対物レンズと、対物レンズを通過した光を投影して標本の像を形成する結像レンズと、結像レンズによる標本の像の結像位置に配置された撮像素子と、照明光源と、照明光源からの光を対物レンズ側の光路へ導くダイクロイックミラーとを含み、標本に光を照射する落射蛍光照明光学系を有する顕微鏡において、対物レンズと結像レンズとの間に、標本の中間像を形成して結像レンズへ像をリレーするリレー光学系を有し、且つ、落射蛍光照明光学系のダイクロイックミラーが、リレー光学系と結像レンズとの間に形成される、対物レンズの瞳位置と共役な瞳位置と、リレー光学系との間に配置されている。
2008047893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズと、該対物レンズを通過した光を投影して標本の像を形成する結像レンズと、前記結像レンズによる標本の像の結像位置に配置された撮像素子と、照明光源と、前記照明光源からの光を対物レンズ側の光路へ導くダイクロイックミラーを含み標本に光を照射する落射蛍光照明光学系を有する顕微鏡において、
前記対物レンズと前記結像レンズとの間に、標本の中間像を形成して該結像レンズへ像をリレーするリレー光学系を有し、且つ、
前記落射蛍光照明光学系のダイクロイックミラーが、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な瞳位置と、該リレー光学系との間に配置されていることを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】
前記落射蛍光照明光学系のダイクロイックミラーが、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な瞳位置の近傍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。
【請求項３】
前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な瞳位置において、標本からの光束が略アフォーカルになるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記結像レンズが、ズーム光学系または倍率を段階状に変倍する変倍光学系とで構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項５】
前記リレー光学系の対物レンズの瞳から瞳共役位置までの瞳リレー倍率をβとしたとき、
０．６≦｜β｜≦１．５
を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項６】
前記リレー光学系の瞳リレー倍率をβとしたとき、
β≒−１
を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項７】
前記落射蛍光照明光学系内における前記対物レンズの瞳位置と共役な瞳位置近傍に、フライアイレンズが配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項８】
前記照明光源が、リフレクタ光源、ＬＥＤ光源又はファイバ光源で構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項９】
前記落射蛍光照明光学系内に、インテグレータロッドを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項１０】
前記照明光源が、リフレクタ光源で構成され、
前記落射照明光学系が、前記リフレクタ光源から出射された光束に対し所定の変換を行なって平行光束を出射する光束変換光学系と、前記フライアイレンズを有し、
前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記光束変換光学系から出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記リフレクタ光源における複数の光源像を結像させることを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡。
【請求項１１】
前記リフレクタ光源が、収束光束を出射して光源像を１次結像させるように構成され、
前記光束変換光学系が、前記１次結像位置より発散する光束を平行光束に変換するコレクタレンズで構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の顕微鏡。
【請求項１２】
前記リフレクタ光源が、平行光束を出射するように構成され、
前記光束変換光学系が、前記リフレクタ光源から出射された平行光束の径を前記フライアイレンズの径と略同じになるように変換するアフォーカル系で構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の顕微鏡。
【請求項１３】
前記アフォーカル系が、前記リフレクタ光源から出射された平行光束を集光して系内部で該リフレクタ光源の光源像を１次結像させた後に平行光束に変換して出射するように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の顕微鏡。
【請求項１４】
前記照明光源が、収束光束を出射して光源像を１次結像させるリフレクタ光源と、前記１次結像位置に入射端面を有するファイバを有し、
前記落射照明光学系が、前記ファイバの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換するコレクタレンズと、前記フライアイレンズを有し、
前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記コレクタレンズから出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記照明光源における複数の光源像を結像させることを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡。
【請求項１５】
前記照明光源が、平行光束を出射するリフレクタ光源と、前記リフレクタ光源から出射された平行光束を集光して該リフレクタ光源の光源像を１次結像させるレンズと、前記１次結像位置に入射端面を有するファイバを有し、
前記落射照明光学系が、前記ファイバの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換するコレクタレンズと、前記フライアイレンズを有し、
前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記コレクタレンズから出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記照明光源における複数の光源像を結像させることを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡。
【請求項１６】
前記照明光源が、収束光束を出射して光源像を１次結像させるリフレクタ光源と、前記１次結像位置に入射端面を有するインテグレータロッドを有し、
前記落射照明光学系が、前記インテグレータロッドの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換するコレクタレンズと、前記フライアイレンズを有し、
前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記コレクタレンズから出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記照明光源における複数の光源像を結像させることを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡。
【請求項１７】
前記照明光源が、平行光束を出射するリフレクタ光源と、前記リフレクタ光源から出射された平行光束を集光して該リフレクタ光源の光源像を１次結像させるレンズと、前記１次結像位置に入射端面を有するインテグレータロッドを有し、
前記落射照明光学系が、前記インテグレータロッドの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換するコレクタレンズと、前記フライアイレンズを有し、
前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記コレクタレンズから出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記照明光源における複数の光源像を結像させることを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡。
【請求項１８】
前記照明光源が、ＬＥＤ光源で構成され、
前記落射照明光学系が、前記ＬＥＤ光源から出射された発散光束を平行光束に変換して出射するコレクタレンズと、前記フライアイレンズを有し、
前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記コレクタレンズで出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記ＬＥＤ光源における複数の光源像を結像させることを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡。
【請求項１９】
前記照明光源が、波長の異なる複数のＬＥＤ光源と、前記複数のＬＥＤ光源に対応して設けられ、各ＬＥＤ光源から出射された発散光束を平行光束に変換して出射する複数の第１コレクタレンズと、前記各第１コレクタレンズから出射された平行光束の光路を合成する光路合成手段と、前記光路合成手段を経て合成された平行光束を集光して、該各ＬＥＤ光源の光源像を１次結像させる集光光学系と、前記１次結像位置に入射端面を有するファイバを有し、
前記落射照明光学系が、前記ファイバの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換して出射する第２コレクタレンズと、前記フライアイレンズを有し、
前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記第２コレクタレンズから出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記照明光源における複数の光源像を結像させることを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡。
【請求項２０】
前記照明光源が、波長の異なる複数のＬＥＤ光源と、収束光束を出射して光源像を１次結像させるリフレクタ光源と、前記リフレクタ光源の光源像の１次結像位置に入射端面を有するファイバを有し、
前記落射照明光学系が、前記複数のＬＥＤ光源に対応して設けられ、各ＬＥＤ光源から出射された発散光束を平行光束に変換して出射する複数のＬＥＤ出射光束変換用コレクタレンズと、前記各ＬＥＤ出射光束変換用コレクタレンズから出射された平行光束の光路を合成する光路合成手段と、前記ファイバの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換して出射するファイバ出射光束変換用コレクタレンズと、前記光路合成手段の光路上に挿脱可能に配置され、該光路上に挿入したときに、前記ファイバ出射光束変換用コレクタレンズから出射された平行光束を前記フライアイレンズへ入射させるミラーと、前記フライアイレンズを有し、
前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記各ＬＥＤ出射光束変換用コレクタレンズ又は前記ファイバ出射光束変換用コレクタレンズから出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記照明光源における複数の光源像を結像させることを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡。
【請求項２１】
前記照明光源が、波長の異なる複数のＬＥＤ光源と、平行光束を出射するリフレクタ光源と、前記リフレクタ光源から出射された平行光束を集光して該リフレクタ光源の光源像を１次結像させるレンズと、前記リフレクタ光源の光源像の前記１次結像位置に入射端面を有するファイバを有し、
前記落射照明光学系が、前記複数のＬＥＤ光源に対応して設けられ、各ＬＥＤ光源から出射された発散光束を平行光束に変換して出射する複数のＬＥＤ出射光束変換用コレクタレンズと、前記各ＬＥＤ出射光束変換用コレクタレンズから出射された平行光束の光路を合成する光路合成手段と、前記ファイバの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換して出射するファイバ出射光束変換用コレクタレンズと、前記光路合成手段の光路上に挿脱可能に配置され、該光路上に挿入したときに、前記ファイバ出射光束変換用コレクタレンズから出射された平行光束を前記フライアイレンズへ入射させるミラーと、前記フライアイレンズを有し、
前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記各ＬＥＤ出射光束変換用コレクタレンズ又は前記ファイバ出射光束変換用コレクタレンズから出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記照明光源における複数の光源像を結像させることを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡。
【請求項２２】
前記照明光源が、収束光束を出射して光源像を１次結像させるリフレクタ光源と、前記リフレクタ光源の光源像の１次結像位置に入射端面を有するインテグレータロッドを有し、
前記落射照明光学系が、前記インテグレータロッドの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換するコレクタレンズを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項２３】
前記照明光源が、平行光束を出射するリフレクタ光源と、前記リフレクタ光源から出射された平行光束を集光して該リフレクタ光源の光源像を１次結像させるレンズと、前記１次結像位置に入射端面を有するインテグレータロッドを有し、
前記落射照明光学系が、前記インテグレータロッドの出射端面から出射される発散光束を平行光束に変換するコレクタレンズを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項２４】
前記照明光源が、ＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源から出射された発散光束を集光して該ＬＥＤ光源の光源像を１次結像させるレンズと、前記１次結像位置に入射端面を有するインテグレータロッドを有し、
前記落射照明光学系が、前記インテグレータロッドの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換するコレクタレンズを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項２５】
前記対物光学系、前記結像光学系、及び前記リレー光学系が、それぞれ物体面と中間像および撮像素子面上において略テレセントリックな光学系となるように構成されていることを特徴とする請求項１〜２４のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項２６】
前記落射蛍光照明光学系内に、励起フィルタを有するとともに、
標本からの光のうち不要光をカットするバリアフィルタが、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な瞳位置の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１〜２５のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項２７】
瞳変調手段が、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な瞳位置の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１〜２５のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項２８】
前記瞳変調手段が、可変絞りであることを特徴とする請求項２７に記載の顕微鏡。
【請求項２９】
前記瞳変調手段が、輪帯状に位相膜が設けられた部材で構成されるとともに、
さらに、前記輪帯状に位相膜が設けられた部材に対応する輪帯状の照明光を照射する透過照明手段が、備えられていることを特徴とする請求項２７に記載の顕微鏡。
【請求項３０】
前記瞳変調手段が、ノマルスキープリズムであることを特徴とする請求項２７に記載の顕微鏡。
【請求項３１】
前記瞳変調手段が、ホフマンモジュールであることを特徴とする請求項２７に記載の顕微鏡。
【請求項３２】
前記瞳変調手段が、光路に挿脱可能に構成されていることを特徴とする請求項２７〜３１のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項３３】
前記ダイクロイックミラーと、標本からの光のうち不要光をカットするバリアフィルタとを少なくとも有する蛍光キューブと、
前記蛍光キューブと前記瞳変調手段を配置して、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路への挿脱を切り替え可能なターレットを有し、
前記蛍光キューブと前記瞳変調手段が、夫々、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路に挿入されたときに、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な位置近傍に配置されるようにしたことを特徴とする請求項３２に記載の顕微鏡。
【請求項３４】
前記ダイクロイックミラーと、標本からの光のうち不要光をカットするバリアフィルタとを少なくとも有する蛍光キューブと、
前記蛍光キューブと前記瞳変調手段を配置して、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路への挿脱を切り替え可能なスライダを有し、
前記蛍光キューブと前記瞳変調手段が、夫々、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路に挿入されたときに、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な位置近傍に配置されるようにしたことを特徴とする請求項３２に記載の顕微鏡。
【請求項３５】
前記ダイクロイックミラーと、標本からの光のうち不要光をカットするバリアフィルタとを少なくとも有する蛍光キューブと、
複数の前記蛍光キューブを配置して、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路への挿脱を切り替え可能な第１のターレットと、
複数の前記瞳変調手段を配置して、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路への挿脱を切り替え可能な第２のターレットを有し、
前記蛍光キューブと前記瞳変調手段が、夫々、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路に挿入されたときに、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な位置近傍に配置されるようにしたことを特徴とする請求項３２に記載の顕微鏡。
【請求項３６】
前記ダイクロイックミラーと、標本からの光のうち不要光をカットするバリアフィルタとを少なくとも有する蛍光キューブと、
複数の前記蛍光キューブを配置して、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路への挿脱を切り替え可能な第１のスライダと、
複数の前記瞳変調手段を配置して、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路への挿脱を切り替え可能な第２のスライダを有し、
前記蛍光キューブと前記瞳変調手段が、夫々、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路に挿入されたときに、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な位置近傍に配置されるようにしたことを特徴とする請求項３５に記載の顕微鏡。
【請求項３７】
瞳位置の異なる複数の対物レンズに合わせて位相膜の光軸方向の位置を異ならせた複数の前記瞳変調手段を有することを特徴とする請求項２９に従属する請求項３２〜３６のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項３８】
瞳位置が同じで倍率の異なる複数の対物レンズを有するとともに、位相膜の光軸方向の位置が同じである複数の前記瞳変調手段を有することを特徴とする請求項２９に従属する請求項３２〜３６のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項３９】
前記落射蛍光照明光学系からの照明光を部分的に遮光する像制限手段が、前記リレー光学系を介して結像される標本の中間像の結像位置近傍に、配置可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜３８のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項４０】
前記像制限手段が、回転可能なニポウディスクであることを特徴とする請求項３９に記載の顕微鏡。
【請求項４１】
前記像制限手段が、回転可能なスリット部材であることを特徴とする請求項３９に記載の顕微鏡。
【請求項４２】
前記像制限手段は、前記落射蛍光照明光学系からの照明光が通過できる開口部の形状が、前記撮像素子の撮像面の形状に対応した矩形形状に形成されていることを特徴とする請求項３９に記載の顕微鏡。
【請求項４３】
前記対物レンズと前記リレー光学系との間の所定箇所に、前記対物レンズから前記結像レンズに至る光路を略水平方向に偏向する偏向部材が配置されていることを特徴とする請求項１〜４２のいずれかに記載の顕微鏡。
【請求項４４】
前記偏向部材を介して偏向された前記結像レンズに至る光路上の所定位置に、前記撮像素子で撮像される光路と目視観察用の光路とに分岐する分岐手段を備えたことを特徴とする請求項４３に記載の顕微鏡。
【請求項４５】
前記対物レンズと前記結像レンズとの間に、自動焦点補正機構を備えたことを特徴とする請求項１〜４４のいずれかに記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標本の像を撮像して観察する顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は従来のこの種の顕微鏡の基本的な光学構成の一例を示す概念図である。なお、後述の本発明との対比の便宜上、上下を反対にして示してある。
図１に示す顕微鏡は、対物レンズ５１と、結像レンズ５２と、撮像素子５３と、照明光源５４と、落射蛍光照明光学系５６を有している。なお、図１中、Ｐは対物レンズ５１の瞳位置、Ｏは対物レンズ５１と結像レンズ５２の中心軸を示している。結像レンズ５２は、対物レンズ５１を通過した光を投影して標本５７の像を形成するように構成されている。
撮像素子５３は、結像レンズ５２による標本５７の像の結像位置に配置されている。落射蛍光照明光学系５６は、照明光源５４からの光を対物レンズ５１側の光路へ導くダイクロイックミラー５５を有し標本５７に光を照明するように構成されている。【０００３】
また、図１に示す顕微鏡では、観察用途に応じて、対物レンズ１と結像レンズ２との間の光路内に所望の光学部材が挿入される。図１の例では、蛍光観察する場合の構成を示しており、ダイクロイックミラー５５の照明光源５４側には励起フィルタ５８が、標本５７側にはバリアフィルタ５９が、夫々配置されている。【０００４】
そして、図１に示す顕微鏡では、照明光源５４から出射した光が、落射蛍光照明光学系５６に入射し、落射蛍光照明光学系５６内において励起フィルタ５８を介して励起波長のみの光に抽出させられてダイクロイックミラー５５に入射し、ダイクロイックミラー５５で反射させられて対物レンズ５１に入射し、対物レンズ５１を介して標本５７を照射する。また、蛍光を含む標本５７からの光が、対物レンズ５１を通り、ダイクロイックミラー５５を透過してバリアフィルタ５９に入射し、バリアフィルタ５９を介して所望の蛍光以外の不要波長がカットされて結像レンズ５２に入射し、結像レンズ５２を介して撮像素子５３の撮像面に標本５７の像として結像され、撮像素子５３で撮像される。撮像素子５３で撮像された標本５７の像は、図示省略した表示装置を介して画像として観察することができる。従来のこのようなタイプの顕微鏡は、例えば、特開２０００−９８２４４号に記載されている。
【発明の開示】
【０００５】
ところで、従来の図１で示したようなタイプの顕微鏡においては、中心軸Ｏを外れた光路を通る光線（軸外光線）は、対物レンズ５１を介して所定の角度曲げられながら、光束が略平行な状態で結像レンズ５２に入射するようになっている。このような構成において、対物レンズ５１と結像レンズ５２との間の光路長を長くすると、対物レンズ１から結像レンズ２に向かうにつれて周辺部を通る光束が中心部を通る光束から離れて行くため、周辺部を通る光がケラレてバリアフィルタ５９や結像レンズ５２に入射することができなくなり、撮像素子５３の撮像面の周辺部に結像される光量が中心部に比べて少なくなる。
【０００６】
しかるに、近年の顕微鏡は、多様な観察用途に対応できるようにするために、観察ユニットを光路上に挿入して、対物レンズ５１と結像レンズ５２との間の光路が長くとられる傾向にあり、撮像面における周辺光量が不足して得られた画像の周辺部が暗くなり易い。
しかし、生物学や医学等の分野において、顕微鏡で蛍光観察することにより撮像した細胞の色等で病変の診断等をする場合や、タイムラプス観察をする場合などにおいて、撮像面の周辺光量が不足したのでは、周辺部に写った細胞について病変の有無や観察範囲内を移動する被検対象の状態を正確に認識することが難しくなってしまう。
【０００７】
対物レンズ５１と結像レンズ５２との間の光路が長くなることに伴う周辺光量不足を解消するためには、径の大きな結像レンズを用いることが考えられる。しかし、それでは、コスト高となる上、顕微鏡が大型化してしまい、観察スペースや観察操作上の面で好ましくない。
また、径の大きな結像レンズを用いたとしても、例えば、蛍光観察に用いるバリアフィルタや、撮像素子は、一定の大きさに規格化されている。このため、径の大きな結像レンズを用いた場合に周辺を通る一部の不要光がバリアフィルタ５９でカットされずに撮像素子に到達して、蛍光観察像の精度が劣化してしまう。また、径の大きな結像レンズから規格化された撮像領域に結像させるためには、撮像面に入射する周辺部の光線の入射角を大きくしなければならないが、撮像素子固有のシェーディングの影響が大きくなってしまう。
【０００８】
また、図１で示したような構成の従来の顕微鏡は、ダイクロイックミラー５５が対物レンズ５１の瞳位置Ｐ及び瞳位置Ｐと共役な瞳位置から離れた位置に配置されるため、ダイクロイックミラー５５を通る周辺部の光束が中心部の光束から大きく離れる。
また、この種の顕微鏡では、蛍光観察をする場合、ダイクロイックミラー５５の近傍に励起フィルタ５８とバリアフィルタ５９を備えたキューブをユニットとして光路に挿脱可能に用いることが多い。しかし、例えば、励起フィルタ５８に入射する周辺部の光束が中心部の光束から離れ過ぎると、周辺部の一部の光が励起フィルタ５８から外れてしまい、その結果、対物レンズ５１を介して標本５７の面に照射される光の明るさや波長が照射面の中央部と周辺部とで不均一となってしまう。このため、落射蛍光照明光学系５６内において励起フィルタ５８に入射する周辺部の光束が中心部の光束から離れ過ぎないように、照明光源５４から出射して励起フィルタ５６に向かう光の一部を絞り等で制限しなければならず、照明光源５４からの光量の利用効率が低いものとなっていた。
【０００９】
また、この種の顕微鏡においては、上記ユニット以外にも、観察用途に応じて、例えば、瞳変調手段等の各種の光学部材を光路内の所定位置に挿脱可能に配置できるようにすることが望まれる。しかし、上述のように、従来の顕微鏡の構成においては、ダイクロイックミラー５５が対物レンズ５１の瞳位置Ｐやその共役な瞳位置から離れた位置に配置されている。このため、例えば、可変絞りや位相板やノマルスキープリズムなどの瞳変調手段を、ダイクロイックミラー５５の近傍に配置することができない。そして、それぞれの瞳変調手段に合わせた瞳位置を持つ対物レンズに交換しなければならないのでは、操作が煩雑化してしまう。
【００１０】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、撮像領域に結像される光量や観察領域に照明される光量を均一化でき、且つ、光量を効率よく活用して多様な観察に切り換え可能な顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明による顕微鏡は、対物レンズと、該対物レンズを通過した光を投影して標本の像を形成する結像レンズと、前記結像レンズによる標本の像の結像位置に配置された撮像素子と、照明光源と、前記照明光源からの光を対物レンズ側の光路へ導くダイクロイックミラーを含み標本に光を照明する落射蛍光照明光学系を有する顕微鏡において、前記対物レンズと前記結像レンズとの間に、標本の中間像を形成して該結像レンズへ像をリレーするリレー光学系を有し、且つ、前記落射蛍光照明光学系のダイクロイックミラーが、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な瞳位置と、該リレー光学系との間に配置されていることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の顕微鏡においては、前記落射蛍光照明光学系のダイクロイックミラーが、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な瞳位置の近傍に配置されているのが好ましい。
【００１３】
また、本発明の顕微鏡においては、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な瞳位置において、標本からの光束が略アフォーカルになるように構成されているのが好ましい。
【００１４】
また、本発明の顕微鏡においては、前記結像レンズが、ズーム光学系を備えた結像光学系、又は段階状に変倍する変倍光学系とで構成されているのが好ましい。
【００１５】
また、本発明の顕微鏡においては、前記リレー光学系の対物レンズの瞳から瞳共役位置までの瞳リレー倍率をβとしたとき、
０．６≦｜β｜≦１．５
を満足するのが好ましい。
【００１６】
また、本発明の顕微鏡においては、前記リレー光学系の瞳リレー倍率をβとしたとき、
β≒−１
を満足するのが好ましい。
【００１７】
また、本発明の顕微鏡においては、前記落射蛍光照明光学系内における前記対物レンズの瞳位置と共役な瞳位置近傍に、フライアイレンズが配置されているのが好ましい。
また、本発明の顕微鏡においては、前記照明光源が、リフレクタ光源、ＬＥＤ光源又はファイバ光源で構成されているのが好ましい。
【００１８】
また、本発明の顕微鏡においては、前記落射蛍光照明光学系内に、インテグレータロッドを有するのが好ましい。
【００１９】
また、本発明の顕微鏡においては、前記照明光源が、リフレクタ光源で構成され、前記落射照明光学系が、前記リフレクタ光源から出射された光束に対し所定の変換を行って平行光束を出射する光束変換光学系と、前記フライアイレンズを有し、前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記光束変換光学系から出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記リフレクタ光源における複数の光源像を結像させるのが好ましい。
【００２０】
また、本発明の顕微鏡においては、前記リフレクタ光源が、収束光束を出射して光源像を１次結像させるように構成され、前記光束変換光学系が、前記１次結像位置より発散する光束を平行光束に変換するコレクタレンズで構成されているのが好ましい。
【００２１】
また、本発明の顕微鏡においては、前記リフレクタ光源が、平行光束を出射するように構成され、前記光束変換光学系が、前記リフレクタ光源から出射された平行光束の径を前記フライアイレンズの径と略同じになるように変換するアフォーカル系で構成されているのが好ましい。
【００２２】
また、本発明の顕微鏡においては、前記アフォーカル系が、前記リフレクタ光源から出射された平行光束を集光して系内部で該リフレクタ光源の光源像を１次結像させた後に平行光束に変換して出射するように構成されているのが好ましい。
【００２３】
また、本発明の顕微鏡においては、前記照明光源が、収束光束を出射して光源像を１次結像させるリフレクタ光源と、前記１次結像位置に入射端面を有するファイバを有し、前記落射照明光学系が、前記ファイバの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換するコレクタレンズと、前記フライアイレンズを有し、前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記コレクタレンズから出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記照明光源における複数の光源像を結像させるのが好ましい。
【００２４】
また、本発明の顕微鏡においては、前記照明光源が、平行光束を出射するリフレクタ光源と、前記リフレクタ光源から出射された平行光束を集光して該リフレクタ光源の光源像を１次結像させるレンズと、前記１次結像位置に入射端面を有するファイバを有し、前記落射照明光学系が、前記ファイバの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換するコレクタレンズと、前記フライアイレンズを有し、前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記コレクタレンズから出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記照明光源における複数の光源像を結像させるのが好ましい。
【００２５】
また、本発明の顕微鏡においては、前記照明光源が、収束光束を出射して光源像を１次結像させるリフレクタ光源と、前記１次結像位置に入射端面を有するインテグレータロッドを有し、前記落射照明光学系が、前記インテグレータロッドの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換するコレクタレンズと、前記フライアイレンズを有し、前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記コレクタレンズから出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記照明光源における複数の光源像を結像させるのが好ましい。
【００２６】
また、本発明の顕微鏡においては、前記照明光源が、平行光束を出射するリフレクタ光源と、前記リフレクタ光源から出射された平行光束を集光して該リフレクタ光源の光源像を１次結像させるレンズと、前記１次結像位置に入射端面を有するインテグレータロッドを有し、前記落射照明光学系が、前記インテグレータロッドの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換するコレクタレンズと、前記フライアイレンズを有し、前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記コレクタレンズから出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記照明光源における複数の光源像を結像させるのが好ましい。
【００２７】
また、本発明の顕微鏡においては、前記照明光源が、ＬＥＤ光源で構成され、前記落射照明光学系が、前記ＬＥＤ光源から出射された発散光束を平行光束に変換して出射するコレクタレンズと、前記フライアイレンズを有し、前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記コレクタレンズで出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記ＬＥＤ光源における複数の光源像を結像させるのが好ましい。
【００２８】
また、本発明の顕微鏡においては、前記照明光源が、波長の異なる複数のＬＥＤ光源と、前記複数のＬＥＤ光源に対応して設けられ、各ＬＥＤ光源から出射された発散光束を平行光束に変換して出射する複数の第１コレクタレンズと、前記各第１コレクタレンズから出射された平行光束の光路を合成する光路合成手段と、前記光路合成手段を経て合成された平行光束を集光して、該各ＬＥＤ光源の光源像を１次結像させる集光光学系と、前記１次結像位置に入射端面を有するファイバを有し、前記落射照明光学系が、前記ファイバの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換して出射する第２コレクタレンズと、前記フライアイレンズを有し、前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記第２コレクタレンズから出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記照明光源における複数の光源像を結像させるのが好ましい。
【００２９】
また、本発明の顕微鏡においては、前記照明光源が、波長の異なる複数のＬＥＤ光源と、収束光束を出射して光源像を１次結像させるリフレクタ光源と、前記リフレクタ光源の光源像の１次結像位置に入射端面を有するファイバを有し、前記落射照明光学系が、前記複数のＬＥＤ光源に対応して設けられ、各ＬＥＤ光源から出射された発散光束を平行光束に変換して出射する複数のＬＥＤ出射光束変換用コレクタレンズと、前記各ＬＥＤ出射光束変換用コレクタレンズから出射された平行光束の光路を合成する光路合成手段と、前記ファイバの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換して出射するファイバ出射光束変換用コレクタレンズと、前記光路合成手段の光路上に挿脱可能に配置され、該光路上に挿入したときに、前記ファイバ出射光束変換用コレクタレンズから出射された平行光束を前記フライアイレンズへ入射させるミラーと、前記フライアイレンズを有し、前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記各ＬＥＤ出射光束変換用コレクタレンズ又は前記ファイバ出射光束変換用コレクタレンズから出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記照明光源における複数の光源像を結像させるのが好ましい。
【００３０】
また、本発明の顕微鏡においては、前記照明光源が、波長の異なる複数のＬＥＤ光源と、平行光束を出射するリフレクタ光源と、前記リフレクタ光源から出射された平行光束を集光して該リフレクタ光源の光源像を１次結像させるレンズと、前記リフレクタ光源の光源像の前記１次結像位置に入射端面を有するファイバを有し、前記落射照明光学系が、前記複数のＬＥＤ光源に対応して設けられ、各ＬＥＤ光源から出射された発散光束を平行光束に変換して出射する複数のＬＥＤ出射光束変換用コレクタレンズと、前記各ＬＥＤ出射光束変換用コレクタレンズから出射された平行光束の光路を合成する光路合成手段と、前記ファイバの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換して出射するファイバ出射光束変換用コレクタレンズと、前記光路合成手段の光路上に挿脱可能に配置され、該光路上に挿入したときに、前記ファイバ出射光束変換用コレクタレンズから出射された平行光束を前記フライアイレンズへ入射させるミラーと、前記フライアイレンズを有し、前記フライアイレンズが、入射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイと、出射端面が複数の凸面を備えたレンズアレイとを一体又は別体に有してなり、前記各ＬＥＤ出射光束変換用コレクタレンズ又は前記ファイバ出射光束変換用コレクタレンズから出射された平行光束を複数の光束に分割して該出射端面近傍に前記照明光源における複数の光源像を結像させるのが好ましい。
【００３１】
また、本発明の顕微鏡においては、前記照明光源が、収束光束を出射して光源像を１次結像させるリフレクタ光源と、前記リフレクタ光源の光源像の１次結像位置に入射端面を有するインテグレータロッドを有し、前記落射照明光学系が、前記インテグレータロッドの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換するコレクタレンズを有するのが好ましい。 
【００３２】
また、本発明の顕微鏡においては、前記照明光源が、平行光束を出射するリフレクタ光源と、前記リフレクタ光源から出射された平行光束を集光して該リフレクタ光源の光源像を１次結像させるレンズと、前記１次結像位置に入射端面を有するインテグレータロッドを有し、前記落射照明光学系が、前記インテグレータロッドの出射端面から出射される発散光束を平行光束に変換するコレクタレンズを有するのが好ましい。
【００３３】
また、本発明の顕微鏡においては、前記照明光源が、ＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源から出射された発散光束を集光して該ＬＥＤ光源の光源像を１次結像させるレンズと、前記１次結像位置に入射端面を有するインテグレータロッドを有し、前記落射照明光学系が、前記インテグレータロッドの出射端面から出射された発散光束を平行光束に変換するコレクタレンズを有するのが好ましい。
【００３４】
また、本発明の顕微鏡においては、前記対物光学系、前記結像光学系、及び前記リレー光学系が、それぞれ物体面と中間像位置および撮像素子面上において略テレセントリックな光学系となるように構成されているのが好ましい。
【００３５】
また、本発明の顕微鏡においては、前記落射蛍光照明光学系内に、励起フィルタを有するとともに、標本からの光のうち不要光をカットするバリアフィルタが、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な瞳位置の近傍に配置されているのが好ましい。
【００３６】
また、本発明の顕微鏡においては、瞳変調手段が、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な瞳位置の近傍に配置されているのが好ましい。
【００３７】
また、本発明の顕微鏡においては、前記瞳変調手段が、可変絞りであるのが好ましい。
【００３８】
また、本発明の顕微鏡においては、前記瞳変調手段が、輪帯状に位相膜が設けられた部材で構成されるとともに、さらに、前記輪帯状に位相膜が設けられた部材に対応する輪帯状の照明光を照射する透過照明手段が、備えられているのが好ましい。
【００３９】
また、本発明の顕微鏡においては、前記瞳変調手段が、ノマルスキープリズムであるのが好ましい。
【００４０】
また、本発明の顕微鏡においては、前記瞳変調手段が、ホフマンモジュールであるのが好ましい。
【００４１】
また、本発明の顕微鏡においては、前記瞳変調手段が、光路に挿脱可能に構成されているのが好ましい。
【００４２】
また、本発明の顕微鏡においては、前記ダイクロイックミラーと、標本からの光のうち不要光をカットするバリアフィルタとを少なくとも有する蛍光キューブと、前記蛍光キューブと前記瞳変調手段を配置して、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路への挿脱を切り替え可能なターレットを有し、前記蛍光キューブと前記瞳変調手段が、夫々、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路に挿入されたときに、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な位置近傍に配置されるようにするのが好ましい。
【００４３】
また、本発明の顕微鏡においては、前記ダイクロイックミラーと、標本からの光のうち不要光をカットするバリアフィルタとを少なくとも有する蛍光キューブと、前記蛍光キューブと前記瞳変調手段を配置して、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路への挿脱を切り替え可能なスライダを有し、前記蛍光キューブと前記瞳変調手段が、夫々、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路に挿入されたときに、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な位置近傍に配置されるようにするのが好ましい。
【００４４】
また、本発明の顕微鏡においては、前記ダイクロイックミラーと、標本からの光のうち不要光をカットするバリアフィルタとを少なくとも有する蛍光キューブと、複数の前記蛍光キューブを配置して、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路への挿脱を切り替え可能な第１のターレットと、複数の前記瞳変調手段を配置して、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路への挿脱を切り替え可能な第２のターレットを有し、前記蛍光キューブと前記瞳変調手段が、夫々、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路に挿入されたときに、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な位置近傍に配置されるようにするのが好ましい。
【００４５】
また、本発明の顕微鏡においては、前記ダイクロイックミラーと、標本からの光のうち不要光をカットするバリアフィルタとを少なくとも有する蛍光キューブと、複数の前記蛍光キューブを配置して、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路への挿脱を切り替え可能な第１のスライダと、複数の前記瞳変調手段を配置して、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路への挿脱を切り替え可能な第２のスライダを有し、前記蛍光キューブと前記瞳変調手段が、夫々、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間の光路に挿入されたときに、前記リレー光学系と前記結像レンズとの間に形成される、前記対物レンズの瞳位置と共役な位置近傍に配置されるようにするのが好ましい。
【００４６】
また、本発明の顕微鏡においては、瞳位置の異なる複数の対物レンズに合わせて位相膜の位置を光軸方向に異ならせた複数の前記瞳変調手段を有するのが好ましい。
【００４７】
また、本発明の顕微鏡においては、瞳位置が同じで倍率の異なる複数の対物レンズを有するとともに、位相膜の位置が光軸方向に同じである複数の前記瞳変調手段を有するのが好ましい。
【００４８】
また、本発明の顕微鏡においては、前記落射蛍光照明光学系からの照明光を部分的に遮光する像制限手段が、前記リレー光学系を介して結像される標本の中間像の結像位置近傍に、配置可能に構成されているのが好ましい。
【００４９】
また、本発明の顕微鏡においては、前記像制限手段が、回転可能なニポウディスクであるのが好ましい。
【００５０】
また、本発明の顕微鏡においては、前記像制限手段が、回転可能なスリット部材であるのが好ましい。
【００５１】
また、本発明の顕微鏡においては、前記像制限手段は、前記落射蛍光照明光学系からの照明光が通過できる開口部の形状が、前記撮像素子の撮像面の形状に対応した矩形形状に形成されているのが好ましい。
【００５２】
また、本発明の顕微鏡においては、前記対物レンズと前記リレー光学系との間の所定箇所に、前記対物レンズから前記結像レンズに至る光路を略水平方向に偏向する偏向部材が配置されているのが好ましい。
【００５３】
また、本発明の顕微鏡においては、前記偏向部材を介して偏向された前記結像レンズに至る光路上の所定位置に、前記撮像素子で撮像される光路と目視観察用の光路とに分岐する分岐手段を備えるのが好ましい。
【００５４】
また、本発明の顕微鏡においては、前記対物レンズと前記結像レンズとの間に、自動焦点補正機構を備えるのが好ましい。
【００５５】
本発明の顕微鏡によれば、撮像領域に結像される光量や観察領域に照明される光量を均一化でき、且つ、光量を効率よく活用して多様な観察に切り換え可能な顕微鏡が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は従来の顕微鏡における基本的な光学構成の一例を示す概念図である。
【図２】図２は従来の顕微鏡における基本的な光学構成の一例を示す概念図である。
【図３】図３は本発明の第１実施形態にかかる顕微鏡の全体の概略構成を示す説明図である。
【図４】図４は本発明の実施例１にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。
【図５】図５は本発明の実施例２にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。
【図６】図６は本発明の実施例３にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。
【図７】図７は本発明の実施例４にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。
【図８】図８は本発明の実施例５にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。
【図９】図９は本発明の実施例６にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。
【図１０】図１０は本発明の実施例７にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。
【図１１】図１１は本発明の実施例８にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。
【図１２】図１２は本発明の実施例９にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。
【図１３】図１３は本発明の実施例１０にかかる顕微鏡における対物レンズの瞳位置と共役な瞳位置近傍に配置される光学構成を示す説明図であり、(a)は対物レンズ側から見た平面図、(b)は(a)の側面図、(c)は対物レンズ側から見た(a)の斜視図である。
【図１４】図１４は実施例１０の顕微鏡における蛍光キューブ及び瞳変調部材の一配置例を示す説明図である。
【図１５】図１５は実施例１０の顕微鏡において倍率の異なる対物レンズに対応させた位相板をターレットに装着したときの夫々の位相膜の位置を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
実施形態の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
図２は本発明の顕微鏡における基本的な光学構成の一例を示す概念図である。図２に示す顕微鏡は、対物レンズ１と、結像レンズ２と、撮像素子３と、照明光源４と、落射蛍光照明光学系６を有している。なお、図２中、Ｐ１は対物レンズ１の瞳位置、Ｐ２，Ｐ３は瞳位置Ｐ１と共役な瞳位置、Ｏは対物レンズ１と結像レンズ２の中心軸を示している。結像レンズ２は、対物レンズ１を通過した光を投影して標本７の像を形成するように構成されている。撮像素子３は、結像レンズ２による標本７の像の結像位置に配置されている。落射蛍光照明光学系６は、照明光源４からの光を対物レンズ１側の光路へ導くダイクロイックミラー５を有し標本７に光を照明するように構成されている。【００５８】
さらに、図２に示す顕微鏡は、図１に示したような従来の顕微鏡とは異なり、対物レンズ１と結像レンズ２との間に、標本７の中間像を形成して結像レンズ２へ像をリレーするリレー光学系１０を有している。なお、Ｑは中間像の結像位置である。また、ダイクロイックミラー５は、リレー光学系１０と結像レンズ２との間に形成される、対物レンズ１の瞳位置Ｐ１と共役な瞳位置Ｐ２と、リレー光学系１０との間に配置されている。なお、図２中、９は標本７からの光のうち不要光をカットするバリアフィルタである。【００５９】
このように構成すれば、リレー光学系１０を介して、対物レンズ１から結像レンズ２に向かうにつれて周辺部の光束が中心部の光束から離れて行くのを抑えることができる。このため、対物レンズ１と結像レンズ２との間の光路を長くしても、バリアフィルタ９、ダイクロイックミラー５での周辺部を通る光のケラレをなくすことができ、撮像素子３の撮像面の周辺部に結像される光量不足を解消して、撮像領域全域において結像される光量を均一化し、得られた蛍光画像の定量性、再現性を向上することができる。同様に標本へ照明する励起光についても励起フィルタ８、ダイクロイックミラー５でのケラレをなくすことができる。これにより、生物学や医学等の分野において顕微鏡で蛍光観察することにより撮像した細胞の色等で病変の診断等をする場合や、タイムラプス観察をする場合などにおいて、周辺部に写った細胞について病変の有無や撮像範囲内を移動する被検物の蛍光画像の輝度信号の変化などの定量性、画像の面内の位置依存性をなくし正確に認識することができるようになる。【００６０】
また、ダイクロイックミラー５を、対物レンズ１の瞳位置Ｐ１と共役な瞳位置Ｐ２とリレー光学系１０との間に配置すれば、ダイクロイックミラー５の近傍に配置されるバリアフィルタ９を通る周辺部の光束を中心部の光束に近付けることができる。このため、周辺部の一部の光がバリアフィルタ９から外れることなく、結像レンズ２を介して撮像素子３の撮像面に結像される蛍光の明るさや波長を撮像面の中央部と周辺部とで均一化し、得られた蛍光画像の定量性、再現性を向上することができる。
また、励起フィルタ８に入射する周辺部の光束を中心部の光束に近付けることができ、周辺部の一部の光が励起フィルタ８から外れることなく、対物レンズ１を介して標本７の面を照射する励起光の明るさや波長を照射面の中央部と周辺部とで均一化し、得られた蛍光画像の定量性、再現性を向上することができる。
その結果、落射蛍光照明光学系６内において、光源からの光を励起フィルタ８を通して対物レンズの瞳へケラレることなく、均一な励起光を標本へ照明することが可能となるので、励起光の標本面内の照明ムラ、照明強度を均質化し、定量性、再現性が向上する。
また従来の落射照明光学系に比べて励起フィルタ８でのケラレを抑えてかつ蛍光照明光学系の光源投影倍率を上げることができ、光源４の利用効率を向上させることができる。【００６１】
さらに、図２に示す顕微鏡では、ダイクロイックミラー５は、対物レンズ１の瞳位置Ｐ１と共役な瞳位置Ｐ２の近傍に配置されている。
このように構成すれば、ダイクロイックミラー５を通過する周辺部の光束を中心部の光束に極力近付けることができ、よりケラレのない均一化した照明光や、撮影画像が得られ易くなる。特に、ダイクロイックミラー５を励起フィルタ８やバリアフィルタ９と組合せて蛍光キューブなどのユニットを構成する場合に好適である。例えば、バリアフィルタ９を対物レンズ１の瞳位置Ｐ１と共役な瞳位置Ｐ２に配置することで、バリアフィルタ９を通る周辺部の光束を中心部の光束に最も近付けることができる。また、同様に、励起フィルタ８を対物レンズ１の瞳位置Ｐ１と共役な瞳位置Ｐ３に配置することで、励起フィルタ８を通る光束を最も近付けることができる。【００６２】
また、図２に示す顕微鏡では、対物レンズ１の瞳位置Ｐ１と共役な瞳位置Ｐ２において、標本７からの光束が略アフォーカルになるように構成されている。このように構成すれば、光路が長くなっても周辺部の光束が中心部から離れ過ぎないようにすることができるため、周辺光のケラレを防止し易くなる。【００６３】
また、結像レンズ２は、ズーム光学系を備えた結像光学系（図示省略）、又は段階状に変倍する変倍光学系（図示省略）とで構成されているのが好ましい。ズーム光学系を備えた結像光学系、又は段階状に変倍する変倍光学系を用いれば、多様な観察倍率に対応できる。【００６４】
なお、その場合、対物レンズの瞳位置Ｐ1から瞳共役位置Ｐ２へのリレー光学系１０の瞳リレー倍率をβとしたとき、
０．６≦｜β｜≦１．５
を満足するのが好ましい。
上記条件式の上限値を上回ると、バリアフィルタ９による周辺光のケラレが発生し易くなってしまう。一方、上記条件式の下限値を下回ると、リレー光学系を出射した光のバリアフィルタ９への入射角が大きくなりすぎて、バリアフィルタ９の入射角依存性の影響を受けて分光特性が悪くなってしまう。
なお、より好ましくは、
β≒−１
を満足するのがよい。【００６５】
また、図２に示す顕微鏡においては、落射蛍光照明光学系６内における対物レンズ１の瞳位置Ｐ１と共役な瞳位置Ｐ３近傍に、フライアイレンズ（図示省略）を配置するのが好ましい。このように構成すれば、光源の配光角特性、光源の輝度分布特性に依存しないケーラ照明系を構成でき、標本面での照明ムラをより均一化させ、光源の配光角依存性が少ない落射蛍光照明光学系６を構成することができる。【００６６】
また、図２に示す顕微鏡においては、照明光源４は、リフレクタ光源、ＬＥＤ光源又はファイバ光源で構成するのが好ましい。リフレクタ光源を用いれば、照明光源４の光量を有効に利用することができる。また、ＬＥＤ光源を用いれば、長時間観察するような場合に観察対象にダメージを与えることがなく、また、用途に応じて所定波長を照射することができる。【００６７】
また、落射蛍光照明光学系６内に、インテグレータロッド（図示省略）を有するのが好ましい。前記インテグレータロッドは四角柱ガラスロッド形状で構成され、光源からの光が前記インテグレータロッド内に入射した光が順に全反射を繰り返すことによって混ぜ合わされ照明分布が均一化される。前記インテグレータロッドの出射端面を標本面へ投影するクリティカル照明を行うことで、照明光源４からの光を均一化することができる。
さらに前記インテグレータロッドの角柱形状は撮像領域と相似形で構成するのが好ましい。また前記インテグレータロッドは、ガラスロッド形状の他に、中空で四角柱がミラーで構成されているライトパイプ等で構成しても良い。【００６８】
また、図２に示す顕微鏡では、対物光学系１、結像光学系２、及びリレー光学系１０が、それぞれ物体面と中間像および撮像素子面上において略テレセントリックな光学系となるように構成されている。このように構成すれば、中心部から周辺部までの光線角度を同一にし、撮像素子が持つシェーディングの現象を抑え光量の均一性を確保できる。【００６９】
また、図２に示した顕微鏡において、瞳変調手段を、リレー光学系１０と結像レンズ２との間に形成される、対物レンズ１の瞳位置Ｐ１と共役な瞳位置Ｐ２の近傍に配置してもよい。
顕微鏡において、蛍光顕微鏡観察の他にも、位相差観察や、微分干渉観察等、多様な観察手法での観察が求められる場合がある。そのような場合に、蛍光観察におけるバリアフィルタ９の代わりに瞳変調手段（図示省略）を配置するようにすれば、多様な観察に対して、光量の均一化した精度の高い観察画像が得られる。詳しくは、瞳変調手段を、可変絞り（図示省略）で構成するのが好ましい。このように構成すれば、標本７の焦点深度を調整することができ、例えば、多数個配列された個々のサンプル容器の厚さにバラツキがあっても、可変絞りの径を調整することで、焦点の安定した画質レベルの標本画像を得ることができる。また他の効果として、蛍光観察だけでなく他の観察方法においても対物レンズ固有のビグネッティングによる光量ロスを前記開口絞りを調節することで、実効の開口数は対物レンズの持つ開口数より下がるものの、対物レンズによる周辺光量ロスをなくし中心と周辺の光量を均一化させることができる。【００７０】
また、瞳変調手段を、輪帯状に位相膜が設けられた部材（図示省略）で構成するとともに、さらに、輪帯状に位相膜が設けられた部材に対応する輪帯状の照明光を照射する透過照明手段（図示省略）を、備えるのが好ましい。このように構成すれば、撮像面全面にわたって、光量の均一化した精度の高い位相差観察を行うことができる。【００７１】
また、瞳変調手段を、ノマルスキープリズム（図示省略）で構成してもよい。このように構成すれば、撮像面全面にわたって、光量の均一化した精度の高い微分干渉観察を行うことができる。【００７２】
また、瞳変調手段を、ホフマンモジュール（図示省略）で構成してもよい。なお、瞳変調手段は、光路に挿脱可能に構成するのが好ましい。このように構成すれば、簡単な操作で、多様な観察手法での観察を撮像面全面にわたって高精度に行うことができる。【００７３】
また、図２に示す顕微鏡においては、落射蛍光照明光学系６からの照明光を部分的に遮光する像制限手段（図示省略）が、リレー光学系１０を介して結像される標本７の中間像の結像位置Ｑ近傍に、配置可能に構成されているのが好ましい。詳しくは、像制限手段が、回転可能なニポウディスク（図示省略）であるのが好ましい。このように構成すれば、細胞の生理反応観察や形態観察などに好適な共焦点顕微鏡を構成できる。
また、像制限手段が、回転可能なスリット部材（図示省略）であるのが好ましい。このように構成すれば、ピント面からの光のみがスリット部材を通過し、ピント面前後のボケ像がスリット部材でカットされて、撮像範囲全面でボケの除去された画像が得られる。【００７４】
また、像制限手段は、落射蛍光照明光学系６からの照明光が通過できる開口部（図示省略）の形状が、撮像素子３の撮像面の形状に対応した矩形形状に形成されているのが好ましい。このように構成すれば、標本７への照射を必要範囲に制限でき、標本７へのダメージや蛍光褪色を極力抑えることが出来る。【００７５】
さらに、図２の顕微鏡においては、対物レンズ１とリレー光学系１０との間の所定箇所に、対物レンズ１から結像レンズ２に至る光路を略水平方向に偏向するミラー等の偏向部材を配置するのが好ましい。このように構成すれば、目視観察をするための接眼光学系を備えて顕微鏡を構成した場合、光路を水平方向に折り曲げることによって、顕微鏡の上下方向の長さを抑えることができるため、観察者が無理のない姿勢で観察することができる。【００７６】
そして、その場合は、偏向部材を介して偏向された結像レンズ２に至る光路上の所定位置に、撮像素子３で撮像される光路と目視観察用の光路とに分岐する分岐手段を備えるのが好ましい。このように構成すれば、撮像された標本７の像を表示装置で観察できることに加えて、無理のない観察姿勢で肉眼観察もできる顕微鏡が得られる。【００７７】
さらに、図２に示す顕微鏡においては、対物レンズ１と結像レンズ２との間に、自動焦点補正機構（図示省略）を備えると、焦点調整の手動操作をすることなく鮮明な観察画像が得られるのでより一層好ましい。この場合、図２に示す顕微鏡であれば、焦点位置検出のために用いられる赤外波長等の光を対物レンズを介して照明し、標本面または標本容器面からの反射光により自動焦点補正機構内に設けられた受光素子を介して高精度に焦点位置を検出することができる。なお、自動焦点補正機構は、所定波長の光を標本に照射させるとともに標本からの反射光を受光し受光状態に応じて、焦点位置を補正することができる構成のものであれば、どのような機構であっても適用できる。【００７８】
なお、図２に示した顕微鏡では、光源４から照明光を出射させないで、標本７からの発光を観察することもできる。その場合においても、リレー光学系１０を介して、対物レンズ１から結像レンズ２に向かうにつれて周辺部の光束が中心部の光束から離れて行くのを抑えることができる。このため、対物レンズ１と結像レンズ２との間の光路を長くしても、周辺部を通る光のケラレをなくすことができ、撮像素子３の撮像面の周辺部に結像される光量不足を解消して、撮像領域全域において結像される光量を均一化することができる。 【００７９】
第１実施形態
以下、本発明の顕微鏡の実施形態を図面を用いて説明する。
図３は本発明の第１実施形態にかかる顕微鏡の全体の概略構成を示す説明図である。第１実施形態の顕微鏡は、対物レンズ１１と、結像レンズ１２と、撮像素子１３と、照明光源１４と、落射蛍光照明光学系１６と、透過照明光源２１と、透過照明光学系２２を有している。なお、図３中、Ｐ１１は対物レンズ１１の瞳位置、Ｐ１２，Ｐ１３は瞳位置Ｐ１１と共役な瞳位置、Ｏは対物レンズ１１と結像レンズ１２の中心軸を示している。結像レンズ１２は、対物レンズ１１を通過した光を投影して標本１７の像を形成するように構成されている。撮像素子１３は、ＣＣＤカメラ等で構成されており、撮像面が結像レンズ１２による標本１７の像の結像位置に位置するように配置されている。照明光源１４は、リフレクタ光源で構成されている。なお、ＬＥＤ光源又はファイバ光源（図示省略）で構成してもよい。落射蛍光照明光学系１６は、照明光源１４からの光を対物レンズ１１側の光路へ導くダイクロイックミラー１５を有し標本１７に光を照明するように構成されている。透過照明光学系２２は、透過照明レンズ２３と、コンデンサレンズ２４を有して構成されている。【００８０】
さらに、第１実施形態の顕微鏡は、対物レンズ１１と結像レンズ１２との間に、標本１７の中間像を形成して結像レンズ１２へ像をリレーするリレー光学系２０を有している。なお、Ｑは中間像の結像位置である。また、ダイクロイックミラー１５は、リレー光学系２０と結像レンズ１２との間に形成される、対物レンズ１１の瞳位置Ｐ１１と共役な瞳位置Ｐ１２と、リレー光学系２０との間であって、瞳位置Ｐ１２の近傍に配置されている。
瞳位置Ｐ１２の近傍には、バリアフィルタ１９が配置されている。また、対物レンズ１１の瞳位置Ｐ１１と共役な瞳位置Ｐ１３の近傍には、励起フィルタ１８が配置されている。
なお、バリアフィルタ１９は、瞳位置Ｐ１２に配置するのが好ましい。そのようにすれば、バリアフィルタ１９を通る光束を最小にすることができる。同様に、励起フィルタ１８も、瞳位置Ｐ１３に配置するのが好ましい。そのようにすれば、励起フィルタ１８を通る光束を最小にすることができる。また、ダイクロイックミラー１５と励起フィルタ１８とバリアフィルタ１９は、一つのキューブ状のユニットとして光路に挿脱可能に構成されている。結像レンズ１２は、ズーム光学系を備えた結像光学系で構成されており、瞳位置Ｐ１２において、標本１７からの光束が略アフォーカルになるように構成されている。
なお、ズーム光学系の代わりに、例えば、ターレットやスライダに倍率の異なるレンズを備え、ターレットを回転させ又はスライダをスライドさせることにより所望の倍率のレンズを光路上に配置可能に構成された段階状に変倍する変倍光学系（図示省略）を用いてもよい。【００８１】
リレー光学系２０は、瞳リレー倍率をβとしたとき、
０．６≦｜β｜≦１．５
を満足するように構成されている。【００８２】
また、対物光学系１１、結像光学系１２、及びリレー光学系２０は、それぞれ物体面と中間像および撮像素子面上において略テレセントリックな光学系となるように構成されている。また、第１実施形態の顕微鏡では、落射蛍光照明光学系１６内における瞳位置Ｐ１３に、フライアイレンズ（図示省略）を配置可能に構成されている。なお、落射蛍光照明光学系１６内に、インテグレータロッド（図示省略）を有して構成してもよい。【００８３】
さらに、第１実施形態の顕微鏡では、瞳変調手段を、光路における瞳位置Ｐ１２の近傍に挿脱可能に配置することができるように構成されている。瞳変調手段としては、例えば、輪帯状に位相膜が設けられた位相板（図示省略）を用いることができる。その場合、透過照明光学系２２のコンデンサレンズ２４には、その位相板に対応する輪帯状の照明光を標本１７に照射できるように構成されたリング状スリット（図示省略）を備えた位相差観察用コンデンサを用いる。このようにすれば、位相差観察をすることができる。【００８４】
なお、第１実施形態の顕微鏡におけるその他の瞳変調手段としては、例えば、可変絞りやノマルスキープリズム、さらには、ホフマンモジュール（いずれも図示省略）に適用可能である。また、第１実施形態の顕微鏡においては、落射蛍光照明光学系１６からの照明光を部分的に遮光する像制限手段（図示省略）が、リレー光学系２０を介して結像される標本１７の中間像の結像位置Ｑ近傍に、配置可能に構成されている。像制限手段としては、回転可能なニポウディスク（図示省略）、回転可能なスリット部材（図示省略）を用いることができる。【００８５】
なお前記中間像位置において、前記ニポウディスクおよび前記回転可能なスリット部材を配置する場合、略テレセントリックで構成されることがより好ましい。あるいは、像制限手段としては、落射蛍光照明光学系１６からの照明光が通過できる開口部の形状が、撮像素子１３の撮像面の形状に対応した矩形形状に形成されている遮光部材（図示省略）を用いることもできる。
なお結像光学系12にズーム及び変倍機能を持つ場合には、結像倍率に応じて、像制限手段の開口の大きさを可変に構成するのが好ましい。開口の大きさを可変にすることで、標本への励起光を照射する範囲を最小限に抑え、標本の退色の影響を少なくすることができる。【００８６】
さらに、第１実施形態の顕微鏡においては、対物レンズ１１とリレー光学系２０との間の所定箇所に、対物レンズ１１から結像レンズ１２に至る光路を略水平方向に偏向するミラー等の偏向部材（図示省略）を配置するのが好ましい。その場合は、偏向部材を介して偏向された結像レンズ１２に至る光路上の所定位置に、撮像素子１３で撮像される光路と目視観察用の光路とに分岐する分岐手段を備えるのが好ましい。【００８７】
さらに、第１実施形態の顕微鏡においては、対物レンズ１１と結像レンズ１２との間に、自動焦点補正機構を備えることもできるようになっている。なお、自動焦点補正機構は、所定波長の光を標本に照射させるとともに標本からの反射光を受光し受光状態に応じて、焦点位置を補正することができる構成のものであれば、どのような機構であっても適用できる。【００８８】
このように構成された第１実施形態の顕微鏡によれば、例えば、蛍光観察を行う場合を示した図３の構成において、照明光源１４から出射した光が、落射蛍光照明光学系１６に入射し、落射蛍光照明光学系１６内において励起フィルタ１８を介して励起波長のみの光に抽出させられてダイクロイックミラー１５に入射し、ダイクロイックミラー１５で反射させられてリレー光学系２０に入射し、リレー光学系２０ａを介して中間結像位置Ｑに集光され、リレー光学系２０ｂを介して略平行光束として出射させられて対物レンズ１１に入射し、光源が落射蛍光照明光学系１６を介して対物レンズ瞳位置Ｐ１１近傍に投影されて、対物レンズ１１を介して標本１７を照射する。また、蛍光を含む標本１７からの光が、対物レンズ１１を通り、リレー光学系２０に入射し、リレー光学系２０ｂを介して中間結像位置Ｑに結像し、リレー光学系２０ａを介して略平行光束として出射させられて、ダイクロイックミラー１５に入射し、ダイクロイックミラー１５を透過してバリアフィルタ１９に入射し、バリアフィルタ１９を介して所望の蛍光以外の不要波長がカットされて結像レンズ１２に入射し、結像レンズ１２を介して撮像素子１３の撮像面に標本１７の像として結像され、撮像素子１３で撮像される。撮像素子１３で撮像された標本１７の像は、図示省略した表示装置を介して画像として観察することができる。【００８９】
このとき、第１実施形態の顕微鏡によれば、リレー光学系２０を介して、対物レンズ１１から結像レンズ２に向かうにつれて周辺部を通る光束が中心部を通る光束から離れて行くのを抑えることができる。このため、対物レンズ１１と結像レンズ１２との間の光路を長くしても、バリアフィルタ１９やダイクロイックミラー１５での周辺部を通る光のケラレをなくすことができ、撮像素子１３の撮像面の周辺部に結像される光量不足を解消して、撮像領域全域において結像される光量を均一化できる。これにより、生物学や医学等の分野において顕微鏡で蛍光観察することにより撮像した細胞の色等で病変の診断等をする場合や、タイムラプス観察をする場合などにおいて、周辺部に写った細胞について病変の有無や撮像範囲内を移動する被検物の蛍光画像の輝度信号の変化などの定量性、画像の面内の位置依存性をなくし正確に認識することができるようになる。【００９０】
また、ダイクロイックミラー１５を、対物レンズ１１の瞳位置Ｐ１１と共役な瞳位置Ｐ１２とリレー光学系２０との間に配置したので、ダイクロイックミラー１５の近傍に配置されるバリアフィルタ１９を通る周辺部の光束を中心部の光束に近付けることができる。このため、周辺部の一部の光がバリアフィルタ１９から外れることなく、結像レンズ１２を介して撮像素子１３の撮像面に結像される蛍光の明るさや波長を撮像面の中央部と周辺部とで均一化できる。また、励起フィルタ１８に入射する周辺部の光束を中心部の光束に近付けることができ、周辺部の一部の光が励起フィルタ１８から外れることなく、対物レンズ１１を介して標本１７の面を照射する励起光の明るさや波長を照射面の中央部と周辺部とで均一化し、得られた蛍光画像の定量性、再現性を向上することができる。また従来の落射照明光学系に比べて励起フィルタ１８でのケラレを抑え、かつ落射蛍光照明光学系１６の光源投影倍率を上げることができ、照明光源１４の利用効率を向上させることができる。【００９１】
しかも、ダイクロイックミラー１５を、対物レンズ１１の瞳位置Ｐ１１と共役な瞳位置Ｐ１２の近傍に配置したので、ダイクロイックミラー１５を通過する周辺部の光束を中心部の光束に極力近付けることができ、よりケラレのない均一化した照明光や、撮影画像が得られ易くなる。そして、ダイクロイックミラー１５を励起フィルタ１８やバリアフィルタ１９と組合せて構成した蛍光キューブのユニットとして好適なものとなる。なお、バリアフィルタ１９を対物レンズ１１の瞳位置Ｐ１１と共役な瞳位置Ｐ１２に配置すると最も好ましい。そのようにすれば、バリアフィルタ１９を通る周辺部の光束を中心部の光束に最も近付けることができる。また、同様に、励起フィルタ１８を対物レンズ１１の瞳位置Ｐ１１と共役な瞳位置Ｐ１３に配置すると最も好ましい。そのようにすれば、励起フィルタ１８を通る光束を最も近付けることができる。【００９２】
また、第１実施形態の顕微鏡によれば、結像レンズ１２を、ズーム光学系を備えた結像光学系で構成し、対物レンズ１１の瞳位置Ｐ１１と共役な瞳位置Ｐ１２において、標本１７からの光束が略アフォーカルになるように構成したので、光路が長くなっても周辺部の光束が中心部から離れ過ぎないようにすることができるため、周辺光のケラレを防止し易くなる。また、ズーム光学系を用いたので、多様な観察倍率に対応できる。【００９３】
また、第１実施形態の顕微鏡によれば、リレー光学系１０の対物レンズの瞳Ｐ１１から瞳共役位置Ｐ１２までの瞳リレー倍率をβとしたとき、
０．６≦｜β｜≦１．５
を満足するので、バリアフィルタ９による周辺光のケラレが発生し易くなることはなく、また、リレー光学系を出射した光のバリアフィルタ９への入射角が大きくなりすぎて、バリアフィルタ９の入射角依存性の影響を受けて分光特性が悪くなることもない。【００９４】
また、第１実施形態の顕微鏡によれば、対物光学系１１、結像光学系１２、及びリレー光学系２０を、それぞれ物体面と中間像および撮像素子面上において略テレセントリックな光学系となるように構成したので、中心部から周辺部までの光線角度を同一にし、撮像素子が持つシェーディングの現象を抑え光量の均一性を確保できる。【００９５】
また、第１実施形態の顕微鏡によれば、落射蛍光照明光学系１６内における対物レンズ１１の瞳位置Ｐ１１と共役な瞳位置Ｐ１３に、フライアイレンズ（図示省略）を配置することができるようにしたので、フライアイレンズ（図示省略）を配置することにより、照明光の波長及び光量をより均一化させることができる。このように構成すれば、光源の配光角特性、光源の輝度分布特性に依存しないケーラ照明系を構成でき、標本面での照明ムラをより均一化させ、照明光源１４の配光角依存性が少ない落射蛍光照明光学系１６を構成することができる。【００９６】
また、第１実施形態の顕微鏡によれば、照明光源４を、リフレクタ光源で構成したので、照明光源１４の光量を有効に利用することができる。なお、照明光源４にＬＥＤ光源を用いた場合には、長時間観察するような場合に観察対象にダメージを与えることがなく、また、用途に応じて所定波長を照射することができる。【００９７】
また、第１実施形態の顕微鏡によれば、落射蛍光照明光学系１６内に、インテグレータロッド（図示省略）を有して構成すれば、照明光源１４からの光を均一化することができる。前記インテグレータロッドは四角柱ガラスロッド形状で構成され、光源からの光が前記インテグレータロッド内に入射した光が順に全反射を繰り返すことによって混ぜ合わされ照明分布が均一化される。前記インテグレータロッドの出射端面を標本面へ投影するクリティカル照明を行うことで、照明光源１４からの光を均一化することができる。さらに前記インテグレータロッドの角柱形状は撮像領域と相似形で構成するのが好ましい。また前記インテグレータロッドは、ガラスロッド形状の他に、中空で四角柱がミラーで構成されているライトパイプ等で構成しても良い。【００９８】
また、第１実施形態の顕微鏡によれば、瞳変調手段（図示省略）を、リレー光学系２０と結像レンズ１２との間に形成される、対物レンズ１１の瞳位置Ｐ１１と共役な瞳位置Ｐ１２の近傍に挿脱可能に配置したので、簡単な操作で、多様な観察手法での観察を撮像面全面にわたって高精度に行うことができる。例えば、瞳変調手段として可変絞りを瞳位置Ｐ１２の近傍に配置すれば、標本１７の焦点深度を調整することができ、例えば、多数個配列された個々のサンプル容器の厚さにバラツキがあっても、可変絞りの径を調整することで、焦点の安定した画質レベルの標本画像を得ることができる。また他の効果として、蛍光観察だけでなく他の観察方法においても対物レンズ固有のビグネッティングによる光量ロスを前記開口絞りを調節することで、実効の開口数は対物レンズの持つ開口数より下がるものの、対物レンズ１１による周辺光量ロスをなくし中心と周辺の光量を均一化させることができる。【００９９】
また、例えば、瞳変調手段を、輪帯状に位相膜が設けられた位相板で構成した場合には、透過照明光学系２２のコンデンサレンズ２４として、その位相板に対応する輪帯状の照明光を標本１７に照射できるように構成されたリング状スリット（図示省略）を備えた位相差観察用コンデンサを用いることにより、撮像面全面にわたって、光量の均一化した精度の高い位相差観察を行うことができる。【０１００】
さらに、第１実施形態の顕微鏡におけるその他の瞳変調手段として、ノマルスキープリズムで構成すれば、撮像面全面にわたって、光量の均一化した精度の高い微分干渉観察を行うことができる。【０１０１】
また、第１実施形態の顕微鏡によれば、落射蛍光照明光学系１６からの照明光を部分的に遮光する像制限手段（図示省略）を、リレー光学系２０を介して結像される標本１７の中間像の結像位置Ｑに、配置可能に構成したので、例えば、像制限手段を、回転可能なニポウディスク（図示省略）で構成した場合には、細胞の生理反応観察や形態観察などに好適な共焦点顕微鏡を構成できる。また、像制限手段を、回転可能なスリット部材（図示省略）で構成した場合には、ピント面からの光のみがスリット部材を通過し、ピント面前後のボケ像がスリット部材でカットされて、撮像範囲全面でボケの除去された画像が得られる。また、像制限手段を、落射蛍光照明光学系６からの照明光が通過できる開口部（図示省略）の形状を、撮像素子１３の撮像面の形状に対応した矩形形状に形成すれば、標本１７への照射を必要範囲に制限でき、標本１７へのダメージや蛍光褪色を極力抑えることが出来る。【０１０２】
さらに、第１実施形態の顕微鏡において、対物レンズ１１とリレー光学系２０との間の所定箇所に、対物レンズ１１から結像レンズ１２に至る光路を略水平方向に偏向するミラー等の偏向部材を配置すれば、目視観察をするための接眼光学系を備えて顕微鏡を構成した場合、光路を水平方向に折り曲げることによって、顕微鏡の上下方向の長さを抑えることができるため、観察者が無理のない姿勢で観察することができる。そして、偏向部材を介して偏向された結像レンズ１２に至る光路上の所定位置に、撮像素子１３で撮像される光路と目視観察用の光路とに分岐する分岐手段を備えることで、撮像された標本１７の像を表示装置で観察できることに加えて、無理のない観察姿勢で肉眼観察もできる顕微鏡が得られる。【０１０３】
さらに、第１実施形態の顕微鏡によれば、対物レンズ１１と結像レンズ１２との間に、自動焦点補正機構（図示省略）を備えることにより、焦点調整の手動操作をすることなく鮮明な観察画像が得られるのでより一層好ましい。この場合、焦点位置検出のために用いられる赤外波長等の光を対物レンズを介して照明し、標本面または標本容器面からの反射光により自動焦点補正機構内に設けられた受光素子を介して高精度に焦点位置を検出することができる。【０１０４】
なお、図３に示した顕微鏡では、光源１４から照明光を出射させないで、標本１７からの発光を観察することもできる。その場合においても、リレー光学系２０を介して、対物レンズ１１から結像レンズ１２に向かうにつれて周辺部の光束が中心部の光束から離れて行くのを抑えることができる。このため、対物レンズ１１と結像レンズ１２との間の光路を長くしても、周辺部を通る光のケラレをなくすことができ、撮像素子１３の撮像面の周辺部に結像される光量不足を解消して、撮像領域全域において結像される光量を均一化することができる。【０１０５】
次に、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
実施例１
図４は本発明の実施例１にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。実施例１の顕微鏡では、照明光源４（１４）が、集光タイプのリフレクタ光源１４ａで構成されている。また、落射照明光学系６（１６）が、コレクタレンズ１６ａと、フライアイレンズ１６ｂと、励起フィルタ８（１８）と、ダイクロイックミラー５（１５）を有している。なお、図４中、９（１９）はバリアフィルタである。リフレクタ光源１４ａは、楕円リフレクタミラー１４ａ１を備えた、水銀ランプやメタルハライドランプなどのアーク光源で構成されている。楕円リフレクタミラー１４ａ１は、反射することにより収束光束を出射して１次光源像を１次結像位置Ｒ１に結像させるように構成されている。コレクタレンズ１６ａは、１次結像位置Ｒ１より発散する光束を平行光束に変換するように構成されている。【０１０６】
フライアイレンズ１６ｂは、第１フライアイレンズ１６ｂ１と、第２フライアイレンズ１６ｂ２とで構成されている。第１フライアイレンズ１６ｂ１は、入射端面１６ｂ１１が凸面で出射端面１６ｂ１２が平面に形成された複数のレンズアレイで構成されている。第２フライアイレンズ１６ｂ２は、入射端面１６ｂ２１が平面で出射端面１６ｂ２２が凸面に形成された複数のレンズアレイで構成されている。各レンズアレイの輪郭は、六角形あるいは矩形形状に形成されている。また、第２フライアイレンズ１６ｂ２は、出射端面１６ｂ２２が対物レンズの瞳位置（図示省略）と共役な瞳位置Ｐ３（Ｐ１３）に略一致するように配置されている。そして、フライアイレンズ１６ｂは、コレクタレンズ１６ａから出射された平行光束を複数の光束に分割して第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の２次結像位置Ｒ２にリフレクタ光源１４ａにおける複数の２次光源像を結像させるようになっている。なお、フライアイレンズ１６ｂは、入射端面と出射端面の両面に凸面を一体に備えたレンズアレイを用いて構成しても良い。
また、リフレクタ光源１４ａと１次結像位置Ｒ１の間には、赤外光カットフィルタ１６ｚが設けられている。なお、コレクタレンズ１６ａの後側焦点位置とフライアイレンズ１６ｂの入射端面（第１フライアイレンズ１６ｂ１の入射端面１６ｂ１１）の位置が略一致していることが好ましい。その他、フライアイレンズ１６ｂの出射端面（第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２）近傍には開口絞り（図示省略）が配置されている。
また、リフレクタ光源１４ａから励起フィルタ８（１８）までの間には、リフレクタ光源１４ａからの光束をカットするためのシャッタ部（図示省略）が設けられている。また、対物レンズ（図示省略）、結像レンズ（図示省略）、励起フィルタ８（１８）、ダイクロイックミラー５（１５）、バリアフィルタ９（１９）、リレー光学系（図示省略）その他の部材の配置及び構成は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と略同じである。【０１０７】
このように構成された実施例１の顕微鏡では、リフレクタ光源１４ａから出射された収束光束は、赤外光カットフィルタ１６ｚで赤外波長が除去され、１次結像位置Ｒ１に１次光源像を結像し、１次結像位置Ｒ１より発散光束となってコレクタレンズ１６ａに入射する。コレクタレンズ１６ａに入射した発散光束は、コレクタレンズ１６ａで平行光束に変換されて、第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射する。第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射した平行光束は、複数の入射端面１６ｂ１１を介して収斂した複数の光束に分割されて第２フライアイレンズ１６ｂ２に入射し、第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の２次結像位置Ｒ２に複数の２次光源像を結像する。第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の２次結像位置Ｒ２に結像された複数の２次光源像は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と同様に、励起フィルタ８（１８）、ダイクロイックミラー５（１５）を経た後に、リレー光学系（図示省略）を介してリレーされ、対物レンズ（図示省略）の瞳位置近傍に複数の光源像を結像する。
実施例１の顕微鏡によれば、照明光源として、光源像を結像させる集光タイプのリフレクタ光源１４ａを用いたので、照明光源と落射照明光学系とによる光学構成をコンパクト化することができる。その他の作用効果は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と略同じである。【０１０８】
実施例２
図５は本発明の実施例２にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。実施例２の顕微鏡では、照明光源４（１４）が、平行光束タイプのリフレクタ光源１４ａ’で構成されている。また、落射照明光学系６（１６）が、アフォーカル系１６ａ’と、フライアイレンズ１６ｂと、励起フィルタ８（１８）と、ダイクロイックミラー５（１５）を有している。なお、図５中、９（１９）はバリアフィルタである。リフレクタ光源１４ａ’は、楕円リフレクタミラー１４ａ１’を備えた、水銀ランプやメタルハライドランプなどのアーク光源で構成されている。楕円リフレクタミラー１４ａ１’は、反射することにより平行光束を出射するように構成されている。【０１０９】
アフォーカル系１６ａ’は、リフレクタ光源１４ａ’から出射された平行光束の径をフライアイレンズ１６ｂの径と略同じになるように変換するように構成されている。フライアイレンズ１６ｂは、第１フライアイレンズ１６ｂ１と、第２フライアイレンズ１６ｂ２とで構成されている。第１フライアイレンズ１６ｂ１は、入射端面１６ｂ１１が凸面で出射端面１６ｂ１２が平面に形成された複数のレンズアレイで構成されている。第２フライアイレンズ１６ｂ２は、入射端面１６ｂ２１が平面で出射端面１６ｂ２２が凸面に形成された複数のレンズアレイで構成されている。各レンズアレイの輪郭は、六角形あるいは矩形形状に形成されている。また、第２フライアイレンズ１６ｂ２は、出射端面１６ｂ２２が対物レンズの瞳位置（図示省略）と共役な瞳位置Ｐ３（Ｐ１３）に略一致するように配置されている。そして、フライアイレンズ１６ｂは、アフォーカル系１６ａ’から出射された平行光束を複数の光束に分割して第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の１次結像位置Ｒ１にリフレクタ光源１４ａ’における複数の１次光源像を結像させるようになっている。なお、フライアイレンズ１６ｂは、入射端面と出射端面の両面に凸面を一体に備えたレンズアレイを用いて構成しても良い。
また、リフレクタ光源１４ａ’とアフォーカル系１６ａ’の間には、赤外光カットフィルタ１６ｚが設けられている。なお、アフォーカル系１６ａ’の後側焦点位置とフライアイレンズ１６ｂの入射端面（第１フライアイレンズ１６ｂ１の入射端面１６ｂ１１）の位置が略一致していることが好ましい。その他、フライアイレンズ１６ｂの出射端面（第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２）近傍には開口絞り（図示省略）が配置されている。また、リフレクタ光源１４ａ’から励起フィルタ８（１８）までの間には、リフレクタ光源１４ａ’からの光束をカットするためのシャッタ部（図示省略）が設けられている。また、対物レンズ（図示省略）、結像レンズ（図示省略）、励起フィルタ８（１８）、ダイクロイックミラー５（１５）、バリアフィルタ９（１９）、リレー光学系（図示省略）その他の部材の配置及び構成は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と略同じである。【０１１０】
このように構成された実施例２の顕微鏡では、リフレクタ光源１４ａ’から出射された平行光束は、赤外光カットフィルタ１６ｚで赤外波長が除去され、アフォーカル系１６ａ’に入射する。アフォーカル系１６ａ’に入射した平行光束は、光束径がフライアイレンズ１６ｂの径と略同じになるように変換されて、第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射する。第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射した平行光束は、複数の入射端面１６ｂ１１を介して収斂した複数の光束に分割されて第２フライアイレンズ１６ｂ２に入射し、第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の１次結像位置Ｒ１に複数の１次光源像を結像する。第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の１次結像位置Ｒ１に結像された複数の１次光源像は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と同様に、励起フィルタ８（１８）、ダイクロイックミラー５（１５）を経た後に、リレー光学系（図示省略）を介してリレーされ、対物レンズ（図示省略）の瞳位置近傍に複数の光源像を結像する。【０１１１】
実施例２の顕微鏡によれば、照明光源として、平行光束を出射する平行光束タイプのリフレクタ光源１４ａ’を用いたので、照明光源と落射照明光学系とによる光学構成における光軸方向の長さの自由度が大きくなり、構成部材の配置の自由度を大きくすることができる。その他の作用効果は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と略同じである。【０１１２】
実施例３
図６は本発明の実施例３にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。実施例３の顕微鏡では、照明光源４（１４）が、平行光束タイプのリフレクタ光源１４ａ’で構成されている。また、落射照明光学系６（１６）が、アフォーカル系１６ａ”と、フライアイレンズ１６ｂと、励起フィルタ８（１８）と、ダイクロイックミラー５（１５）を有している。なお、図６中、９（１９）はバリアフィルタである。
リフレクタ光源１４ａ’は、楕円リフレクタミラー１４ａ１’を備えた、水銀ランプやメタルハライドランプなどのアーク光源で構成されている。楕円リフレクタミラー１４ａ１’は、反射することにより平行光束を出射するように構成されている。アフォーカル系１６ａ”は、リフレクタ光源１４ａ’から出射された平行光束を集光して系内部でリフレクタ光源１４ａ’の光源像を１次結像位置Ｒ１に結像させ、その後に光束径がフライアイレンズ１６ｂの径と略同じである平行光束に変換して出射するように構成されている。
フライアイレンズ１６ｂは、第１フライアイレンズ１６ｂ１と、第２フライアイレンズ１６ｂ２とで構成されている。第１フライアイレンズ１６ｂ１は、入射端面１６ｂ１１が凸面で出射端面１６ｂ１２が平面に形成された複数のレンズアレイで構成されている。第２フライアイレンズ１６ｂ２は、入射端面１６ｂ２１が平面で出射端面１６ｂ２２が凸面に形成された複数のレンズアレイで構成されている。各レンズアレイの輪郭は、六角形あるいは矩形形状に形成されている。また、第２フライアイレンズ１６ｂ２は、出射端面１６ｂ２２が対物レンズの瞳位置（図示省略）と共役な瞳位置Ｐ３（Ｐ１３）に略一致するように配置されている。そして、フライアイレンズ１６ｂは、アフォーカル系１６ａ”から出射された平行光束を複数の光束に分割して第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の２次結像位置Ｒ２にリフレクタ光源１４ａにおける複数の２次光源像を結像させるようになっている。なお、フライアイレンズ１６ｂは、入射端面と出射端面の両面に凸面を一体に備えたレンズアレイを用いて構成しても良い。【０１１３】
また、リフレクタ光源１４ａ’とアフォーカル系１６ａ”の間には、赤外光カットフィルタ１６ｚが設けられている。なお、アフォーカル系１６ａ”の後側焦点位置とフライアイレンズ１６ｂの入射端面（第１フライアイレンズ１６ｂ１の入射端面１６ｂ１１）の位置が略一致していることが好ましい。その他、フライアイレンズ１６ｂの出射端面（第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２）近傍には開口絞り（図示省略）が配置されている。また、リフレクタ光源１４ａ’から励起フィルタ８（１８）までの間には、リフレクタ光源１４ａ’からの光束をカットするためのシャッタ部（図示省略）が設けられている。また、対物レンズ（図示省略）、結像レンズ（図示省略）、励起フィルタ８（１８）、ダイクロイックミラー５（１５）、バリアフィルタ９（１９）、リレー光学系（図示省略）その他の部材の配置及び構成は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と略同じである。【０１１４】
このように構成された実施例３の顕微鏡では、リフレクタ光源１４ａ’から出射された平行光束は、赤外光カットフィルタ１６ｚで赤外波長が除去され、アフォーカル系１６ａ”に入射する。アフォーカル系１６ａ”に入射した平行光束は、集光されて系内部で１次結像位置Ｒ１に１次光源像を結像し、その後に光束径がフライアイレンズ１６ｂの径と略同じである平行光束に変換して出射されて、第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射する。第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射した平行光束は、複数の入射端面１６ｂ１１を介して収斂した複数の光束に分割されて第２フライアイレンズ１６ｂ２に入射し、第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の２次結像位置Ｒ２に複数の２次光源像を結像する。第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の２次結像位置Ｒ２に結像された複数の２次光源像は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と同様に、励起フィルタ８（１８）、ダイクロイックミラー５（１５）を経た後に、リレー光学系（図示省略）を介してリレーされ、対物レンズ（図示省略）の瞳位置近傍に複数の光源像を結像する。【０１１５】
実施例３の顕微鏡によれば、実施例２の顕微鏡と同様に、照明光源として、平行光束を出射する平行光束タイプのリフレクタ光源１４ａ’を用いたので、照明光源と落射照明光学系とによる光学構成における光軸方向の長さの自由度が大きくなり、構成部材の配置の自由度を大きくすることができる。その他の作用効果は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と略同じである。【０１１６】
実施例４
図７は本発明の実施例４にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。実施例４の顕微鏡では、照明光源４（１４）が、集光タイプのリフレクタ光源１４ａと、オプティカルファイバ１４ｂを有している。また、落射照明光学系６（１６）が、コレクタレンズ１６ａと、フライアイレンズ１６ｂと、励起フィルタ８（１８）と、ダイクロイックミラー５（１５）を有している。なお、図７中、９（１９）はバリアフィルタである。リフレクタ光源１４ａは、楕円リフレクタミラー１４ａ１を備えた、水銀ランプやメタルハライドランプなどのアーク光源で構成されている。楕円リフレクタミラー１４ａ１は、反射することにより収束光束を出射して１次光源像を１次結像位置Ｒ１に結像させるように構成されている。なお、集光タイプのリフレクタ光源１４ａの代わりに、平行光束タイプのリフレクタ光源を用いるとともに、平行光束タイプのリフレクタ光源から出射された平行光束を集光して、そのリフレクタ光源の光源像を１次結像させるレンズを、オプティカルファイバ１４ｂと、そのリフレクタ光源との間に備えるようにしてもよい。また、照明光源４（１４）は、その他の光源として、ＬＥＤやショートアーク超高圧水銀ランプを用いて構成してもよい。オプティカルファイバ１４ｂは、入射端面１４ｂ１がリフレクタ光源１４ａの光源像の１次結像位置Ｒ１に位置するように配置されている。オプティカルファイバ１４ｂには、リキッドファイバやバンドルファイバ等、どのような構成のものを用いることもできる。なお、紫外透過率の高いリキッドファイバを用いるのが好ましい。【０１１７】
コレクタレンズ１６ａは、オプティカルファイバ１４ｂの出射端面１４ｂ２から出射された発散光束を平行光束に変換するように構成されている。フライアイレンズ１６ｂは、第１フライアイレンズ１６ｂ１と、第２フライアイレンズ１６ｂ２とで構成されている。第１フライアイレンズ１６ｂ１は、入射端面１６ｂ１１が凸面で出射端面１６ｂ１２が平面に形成された複数のレンズアレイで構成されている。第２フライアイレンズ１６ｂ２は、入射端面１６ｂ２１が平面で出射端面１６ｂ２２が凸面に形成された複数のレンズアレイで構成されている。各レンズアレイの輪郭は、六角形あるいは矩形形状に形成されている。また、第２フライアイレンズ１６ｂ２は、出射端面１６ｂ２２が対物レンズの瞳位置（図示省略）と共役な瞳位置Ｐ３（Ｐ１３）に略一致するように配置されている。そして、フライアイレンズ１６ｂは、コレクタレンズ１６ａから出射された平行光束を複数の光束に分割して第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の２次結像位置Ｒ２にリフレクタ光源１４ａにおける複数の２次光源像を結像させるようになっている。なお、フライアイレンズ１６ｂは、入射端面と出射端面の両面に凸面を一体に備えたレンズアレイを用いて構成しても良い。【０１１８】
また、リフレクタ光源１４ａとオプティカルファイバ１４ｂの間には、赤外光カットフィルタ１４ｚが設けられている。なお、コレクタレンズ１６ａの後側焦点位置とフライアイレンズ１６ｂの入射端面（第１フライアイレンズ１６ｂ１の入射端面１６ｂ１１）の位置が略一致していることが好ましい。その他、フライアイレンズ１６ｂの出射端面（第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２）近傍には開口絞り（図示省略）が配置されている。また、リフレクタ光源１４ａから励起フィルタ８（１８）までの間には、リフレクタ光源１４ａからの光束をカットするためのシャッタ部（図示省略）が設けられている。また、対物レンズ（図示省略）、結像レンズ（図示省略）、励起フィルタ８（１８）、ダイクロイックミラー５（１５）、バリアフィルタ９（１９）、リレー光学系（図示省略）その他の部材の配置及び構成は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と略同じである。【０１１９】
このように構成された実施例４の顕微鏡では、リフレクタ光源１４ａから出射された収束光束は、赤外光カットフィルタ１４ｚで赤外波長が除去され、１次結像位置Ｒ１に１次光源像を結像し、オプティカルファイバ１４ｂの入射端面１４ｂ１に入射する。オプティカルファイバ１４ｂの入射端面１４ｂ１に入射した光は、出射端面１４ｂ２から発散光束となって出射される。オプティカルファイバ１４ｂの出射端面１４ｂ２から出射された発散光束は、コレクタレンズ１６ａに入射する。コレクタレンズ１６ａに入射した発散光束は、コレクタレンズ１６ａで平行光束に変換されて、第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射する。第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射した平行光束は、複数の入射端面１６ｂ１１を介して収斂した複数の光束に分割されて第２フライアイレンズ１６ｂ２に入射し、第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の２次結像位置Ｒ２に複数の２次光源像を結像する。第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の２次結像位置Ｒ２に結像された複数の２次光源像は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と同様に、励起フィルタ８（１８）、ダイクロイックミラー５（１５）を経た後に、リレー光学系（図示省略）を介してリレーされ、対物レンズ（図示省略）の瞳位置近傍に複数の光源像を結像する。【０１２０】
実施例４の顕微鏡によれば、落射照明光学系に、オプティカルファイバ１４ｂを備えたので、照明光源の種類や配置の自由度を大きくすることができる。その他の作用効果は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と略同じである。【０１２１】
実施例５
図８は本発明の実施例５にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。実施例５の顕微鏡では、図７に示した実施例４の顕微鏡におけるオプティカルファイバ１４ｂの代わりにインテグレータロッド１４ｃを備えた構成となっている。リフレクタ光源１４ａは、楕円リフレクタミラー１４ａ１を備えた、水銀ランプやメタルハライドランプなどのアーク光源で構成されている。楕円リフレクタミラー１４ａ１は、反射することにより収束光束を出射して１次光源像を１次結像位置Ｒ１に結像させるように構成されている。なお、集光タイプのリフレクタ光源１４ａの代わりに、平行光束タイプのリフレクタ光源を用いるとともに、平行光束タイプのリフレクタ光源から出射された平行光束を集光して、そのリフレクタ光源の光源像を１次結像させるレンズを、インテグレータロッド１４ｃと、そのリフレクタ光源との間に備えるようにしてもよい。また、照明光源４（１４）は、その他の光源として、ＬＥＤやショートアーク超高圧水銀ランプを用いて構成してもよい。【０１２２】
インテグレータロッド１４ｃは、紫外透過率が高い硝材からなる四角柱ガラスロッド形状の柱状部材、又は中空の角柱ミラーからなるライトパイプで構成されており、内部に入射した光が順に全反射を繰り返すことによって混ぜ合わされ照明分布を均一化するようになっている。そして、インテグレータロッド１４ｃの出射端面１４ｃ２が２次光源の面となっている。なお、インテグレータロッド１４ｃの断面形状は、撮像素子（図示省略）の撮像領域と相似形の矩形に形成されている。また、インテグレータロッド１４ｃは、入射端面１４ｃ１がリフレクタ光源１４ａの光源像の１次結像位置Ｒ１に位置するように配置されている。コレクタレンズ１６ａは、インテグレータロッド１４ｃの出射端面１４ｃ２から出射された発散光束を平行光束に変換するように構成されている。その他の構成は、図７に示した実施例４の顕微鏡と略同じである。【０１２３】
このように構成された実施例５の顕微鏡では、リフレクタ光源１４ａから出射された収束光束は、赤外光カットフィルタ１４ｚで赤外波長が除去され、１次結像位置Ｒ１に１次光源像を結像し、インテグレータロッド１４ｃの入射端面１４ｃ１に入射する。インテグレータロッド１４ｃの入射端面１４ｃ１に入射した光は、内部で乱反射されることにより光の強度分布が均一化されて出射端面１４ｃ２から発散光束となって出射される。インテグレータロッド１４ｃの出射端面１４ｃ２から出射された発散光束は、コレクタレンズ１６ａに入射する。コレクタレンズ１６ａに入射した発散光束は、コレクタレンズ１６ａで平行光束に変換されて、第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射する。第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射した平行光束は、複数の入射端面１６ｂ１１を介して収斂した複数の光束に分割されて第２フライアイレンズ１６ｂ２に入射し、第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の２次結像位置Ｒ２に複数の２次光源像を結像する。第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の２次結像位置Ｒ２に結像された複数の２次光源像は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と同様に、励起フィルタ８（１８）、ダイクロイックミラー５（１５）を経た後に、リレー光学系（図示省略）を介してリレーされ、対物レンズ（図示省略）の瞳位置近傍に複数の光源像を結像する。【０１２４】
実施例５の顕微鏡によれば、落射照明光学系に、インテグレータロッド１４ｃを備えたので、フライアイレンズ16bと組み合わせてより照明の均一性を上げることができる。なお、一般にインテグレータロッドを用いた場合において、出射光線の角度による光強度のムラが生じるが、実施例５の顕微鏡では、その光強度のムラは、フライアイレンズ１６ｂによって解消して均一化することができる。その他の作用効果は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と略同じである。【０１２５】
実施例６
図９は本発明の実施例６にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。実施例６の顕微鏡では、照明光源４（１４）が、ＬＥＤ光源１４ａ”で構成されている。また、落射照明光学系１６が、コレクタレンズ１６ａ”’と、フライアイレンズ１６ｂと、励起フィルタ８（１８）と、ダイクロイックミラー５（１５）を有している。なお、図９中、９（１９）はバリアフィルタである。コレクタレンズ１６ａ”’は、ＬＥＤ光源１４ａ”から出射された発散光束を平行光束に変換するように構成されている。
フライアイレンズ１６ｂは、第１フライアイレンズ１６ｂ１と、第２フライアイレンズ１６ｂ２とで構成されている。第１フライアイレンズ１６ｂ１は、入射端面１６ｂ１１が凸面で出射端面１６ｂ１２が平面に形成された複数のレンズアレイで構成されている。第２フライアイレンズ１６ｂ２は、入射端面１６ｂ２１が平面で出射端面１６ｂ２２が凸面に形成された複数のレンズアレイで構成されている。各レンズアレイの輪郭は、六角形あるいは矩形形状に形成されている。また、第２フライアイレンズ１６ｂ２は、出射端面１６ｂ２２が対物レンズの瞳位置（図示省略）と共役な瞳位置Ｐ３（Ｐ１３）に略一致するように配置されている。そして、フライアイレンズ１６ｂは、コレクタレンズ１６ａ”’から出射された平行光束を複数の光束に分割して第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の１次結像位置Ｒ１にＬＥＤ光源１４ａ”における複数の１次光源像を結像させるようになっている。なお、フライアイレンズ１６ｂは、入射端面と出射端面の両面に凸面を一体に備えたレンズアレイを用いて構成しても良い。【０１２６】
なお、コレクタレンズ１６ａ”’の後側焦点位置とフライアイレンズ１６ｂの入射端面（第１フライアイレンズ１６ｂ１の入射端面１６ｂ１１）の位置が略一致していることが好ましい。その他、フライアイレンズ１６ｂの出射端面（第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２）近傍には開口絞り（図示省略）が配置されている。また、ＬＥＤ光源１４ａ”から励起フィルタ８（１８）までの間には、ＬＥＤ光源１４ａ”からの光束をカットするためのシャッタ部（図示省略）が設けられている。また、対物レンズ（図示省略）、結像レンズ（図示省略）、励起フィルタ８（１８）、ダイクロイックミラー５（１５）、バリアフィルタ９（１９）、リレー光学系（図示省略）その他の部材の配置及び構成は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と略同じである。
このように構成された実施例６の顕微鏡では、ＬＥＤ光源１４ａ”から出射された発散光束は、コレクタレンズ１６ａ”’に入射する。コレクタレンズ１６ａ”’に入射した発散光束は、コレクタレンズ１６ａ”’で平行光束に変換されて、第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射する。第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射した平行光束は、複数の入射端面１６ｂ１１を介して収斂した複数の光束に分割されて第２フライアイレンズ１６ｂ２に入射し、第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の１次結像位置Ｒ１に複数の１次光源像を結像する。第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の１次結像位置Ｒ１に結像された複数の１次光源像は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と同様に、励起フィルタ８（１８）、ダイクロイックミラー５（１５）を経た後に、リレー光学系（図示省略）を介してリレーされ、対物レンズ（図示省略）の瞳位置近傍に複数の光源像を結像する。【０１２７】
実施例６の顕微鏡によれば、照明光源として、ＬＥＤ光源１４ａ”を用いたので、リフレクタ光源などのアーク光源とは異なり、明るさを電気的に制御できる。このため、観察用途に応じた明るさの切り替えを高速に行うことができる。また、明るさを一定状態に保つことができるため、長時間照明して試料の経時的変化を観察する場合において観察精度が向上する。その他の作用効果は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と略同じである。【０１２８】
実施例７
図１０は本発明の実施例７にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。実施例７の顕微鏡では、照明光源４（１４）が、赤色発光ＬＥＤ光源１４ａＲ”と、緑色発光ＬＥＤ光源１４ａＧ”と、青色発光ＬＥＤ光源１４ａＢ”と、紫外発光ＬＥＤ１４ａＵ”と、第１コレクタレンズ１４ｄＲ，１４ｄＧ，１４ｄＢ，１４ｄＵと、光路合成手段１４ｅと、集光光学系１４ｆと、オプティカルファイバ１４ｂを有している。また、落射照明光学系６（１６）が、第２コレクタレンズ１６ａ””と、フライアイレンズ１６ｂと、ダイクロイックミラー５（１５）を有している。なお、図１０中、９（１９）はバリアフィルタである。第１コレクタレンズ１４ｄＲ，１４ｄＧ，１４ｄＢ，１４ｄＵは、夫々ＬＥＤ光源１４ａＲ”，１４ａＧ”，１４ａＢ”，１４ａＵ”に対応して設けられ、各ＬＥＤ光源から出射された発散光束を平行光束に変換して出射するように構成されている。
光路合成手段１４ｅは、ダイクロイックミラー１４ｅ１と、ダイクロイックミラー１４ｅ２と、ダイクロイックミラー１４ｅ３とで構成されている。ダイクロイックミラー１４ｅ１は、赤外光を透過し緑色光を反射する特性を有する。そして、第１コレクタレンズ１４ｄＲから出射された赤色の平行光束の光路と、第１コレクタレンズ１４ｄＧから出射された緑色の平行光束の光路とが交差する位置に配置されている。ダイクロイックミラー１４ｅ２は、赤外光及び緑色光を透過し青色光を反射する特性を有する。そして、ダイクロイックミラー１４ｅ１を介して合成された平行光束の光路と、第１コレクタレンズ１４ｄＢから出射された青色の平行光束の光路とが交差する位置に配置されている。ダイクロイックミラー１４ｅ３は、赤色光、緑色光、青色光を透過し、紫外光を反射する特性を有する。そして、ダイクロイックミラー１４ｅ１，１４ｅ２を介して合成された平行光束の光路と、第１コレクタレンズ１４ｂＵから出射された紫外光の平行光束の光路とが交差する位置に配置されている。
集光光学系１４ｆは、光路合成手段１４ｅを経て合成された平行光束を集光して、各ＬＥＤ光源の光源像を１次結像位置Ｒ１に結像させるように構成されている。オプティカルファイバ１４ｂは、入射端面１４ｂ１がリフレクタ光源１４ａの光源像の１次結像位置Ｒ１に位置するように配置されている。オプティカルファイバ１４ｂには、リキッドファイバやバンドルファイバ等、どのような構成のものも用いることができる。なお、紫外光透過率の高いリキッドファイバを用いるのが好ましい。第２コレクタレンズ１６ａ””は、オプティカルファイバ１４ｂの出射端面１４ｂ２から出射された発散光束を平行光束に変換するように構成されている。【０１２９】
フライアイレンズ１６ｂは、第１フライアイレンズ１６ｂ１と、第２フライアイレンズ１６ｂ２とで構成されている。第１フライアイレンズ１６ｂ１は、入射端面１６ｂ１１が凸面で出射端面１６ｂ１２が平面に形成された複数のレンズアレイで構成されている。第２フライアイレンズ１６ｂ２は、入射端面１６ｂ２１が平面で出射端面１６ｂ２２が凸面に形成された複数のレンズアレイで構成されている。各レンズアレイの輪郭は、六角形あるいは矩形形状に形成されている。また、第２フライアイレンズ１６ｂ２は、出射端面１６ｂ２２が対物レンズの瞳位置（図示省略）と共役な瞳位置Ｐ３（Ｐ１３）に略一致するように配置されている。そして、フライアイレンズ１６ｂは、第２コレクタレンズ１６ａ””から出射された平行光束を複数の光束に分割して第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の２次結像位置Ｒ２にＬＥＤ光源１４ａＲ”，１４ａＧ”，１４ａＢ”，１４ａＵ”における複数の２次光源像を結像させるようになっている。なお、フライアイレンズ１６ｂは、入射端面と出射端面の両面に凸面を一体に備えたレンズアレイを用いて構成しても良い。【０１３０】
また、実施例７の顕微鏡では、励起フィルタ８（１８）の代わりに、励起フィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ，８Ｕを備えている。励起フィルタ８Ｒは、励起光として赤色光のみを透過させる特性を有し、第１コレクタレンズ１４ｄＲとダイクロイックミラー１４ｅ１の間に配置されている。励起フィルタ８Ｇは、励起光として緑色光のみを透過させる特性を有し、第１コレクタレンズ１４ｄＧとダイクロイックミラー１４ｅ１の間に配置されている。励起フィルタ８Ｂは、励起光として青色光のみを透過させる特性を有し、第１コレクタレンズ１４ｄＢとダイクロイックミラー１４ｅ２の間に配置されている。励起フィルタ８Ｕは、励起光として紫外光のみを透過させる特性を有し、第１コレクタレンズ１４ｄＵとダイクロイックミラー１４ｅ３の間に配置されている。【０１３１】
なお、第２コレクタレンズ１６ａ””の後側焦点位置とフライアイレンズ１６ｂの入射端面（第１フライアイレンズ１６ｂ１の入射端面１６ｂ１１）の位置が略一致していることが好ましい。その他、フライアイレンズ１６ｂの出射端面（第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２）近傍には開口絞り（図示省略）が配置されている。また、ＬＥＤ光源１４ａＲ”，１４ａＧ”，１４Ｂ”，１４Ｕ”からダイクロイックミラー５（１５）までの間には、ＬＥＤ光源１４ａＲ”，１４ａＧ”，１４Ｂ”，１４Ｕ”からの光束をカットするためのシャッタ部（図示省略）が設けられている。また、対物レンズ（図示省略）、結像レンズ（図示省略）、ダイクロイックミラー５（１５）、バリアフィルタ９（１９）、リレー光学系（図示省略）その他の部材の配置及び構成は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と略同じである。【０１３２】
このように構成された実施例７の顕微鏡では、ＬＥＤ光源１４ａＲ”，１４ａＧ”，１４Ｂ”，１４Ｕ”から出射された発散光束は、夫々、第１コレクタレンズ１４ｄＲ，１４ｄＧ，１４ｄＢ，１４ｄＵに入射し、第１コレクタレンズ１４ｄＲ，１４ｄＧ，１４ｄＢ，１４ｄＵを介して夫々平行光束に変換される。変換されたそれぞれの平行光束は、ダイクロイックミラー１４ｅ１，１４ｅ２，１４ｅ３を介して共通の照明光軸上に重ね合わせられる。重ね合わせられた平行光束は、集光光学系１４ｆを介して集光されて１次結像位置Ｒ１に１次光源像を結像し、オプティカルファイバ１４ｂの入射端面１４ｂ１に入射する。オプティカルファイバ１４ｂの入射端面１４ｂ１に入射した光は、出射端面１４ｂ２から発散光束となって出射される。オプティカルファイバ１４ｂの出射端面１４ｂ２から出射された発散光束は、第２コレクタレンズ１６ａ””に入射する。第２コレクタレンズ１６ａ””に入射した発散光束は、第２コレクタレンズ１６ａ””で平行光束に変換されて、第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射する。第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射した平行光束は、複数の入射端面１６ｂ１１を介して収斂した複数の光束に分割されて第２フライアイレンズ１６ｂ２に入射し、第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の２次結像位置Ｒ２に複数の２次光源像を結像する。第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の２次結像位置Ｒ２に結像された複数の２次光源像は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と同様に、ダイクロイックミラー５（１５）を経た後に、リレー光学系（図示省略）を介してリレーされ、対物レンズ（図示省略）の瞳位置近傍に複数の光源像を結像する。実施例７の顕微鏡によれば、複数の波長による蛍光観察が容易にできる。その他の作用効果は、図９に示した実施例６の顕微鏡と略同じである。【０１３３】
実施例８
図１１は本発明の実施例８にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。実施例８の顕微鏡では、照明光源４（１４）が、赤色発光ＬＥＤ光源１４ａＲ”と、緑色発光ＬＥＤ光源１４ａＧ”と、青色発光ＬＥＤ光源１４ａＢ”と、紫外発光ＬＥＤ１４ａＵ”と、集光タイプのリフレクタ光源１４ａと、オプティカルファイバ１４ｂを有している。また、落射照明光学系６（１６）が、ＬＥＤ出射光束変換用コレクタレンズ１６ｄＲ，１６ｄＧ，１６ｄＢ，１６ｄＵと、光路合成手段１６ｅと、ファイバ出射光束変換用コレクタレンズ１６ｇと、ミラー１６ｈと、フライアイレンズ１６ｂと、励起フィルタ８（１８）と、ダイクロイックミラー５（１５）を有している。なお、図１１中、９（１９）はバリアフィルタである。
リフレクタ光源１４ａは、楕円リフレクタミラー１４ａ１を備えた、水銀ランプやメタルハライドランプなどのアーク光源で構成されている。楕円リフレクタミラー１４ａ１は、反射することにより収束光束を出射して１次光源像を１次結像位置Ｒ１に結像させるように構成されている。なお、集光タイプのリフレクタ光源１４ａの代わりに、平行光束タイプのリフレクタ光源を用いるとともに、平行光束タイプのリフレクタ光源から出射された平行光束を集光して、そのリフレクタ光源の光源像を１次結像させるレンズを、オプティカルファイバ１４ｂと、そのリフレクタ光源との間に備えるようにしてもよい。【０１３４】
ＬＥＤ出射光束変換用コレクタレンズ１６ｄＲ，１６ｄＧ，１６ｄＢ，１６ｄＵ、光路合成手段１６ｅの構成は、図１０に示した実施例７の第１コレクタレンズ１４ｄＲ，１４ｄＧ，１４ｄＢ，１４ｄＵ、光路合成手段１４ｅと略同じである。ファイバ出射光束変換用コレクタレンズ１６ｇは、オプティカルファイバ１４ｂの出射端面１４ｂ２から出射された発散光束を平行光束に変換して出射するように構成されている。ミラー１６ｈは、光路合成手段１６ｅの光路上であって、ダイクロイックミラー１６ｅ３とフライアイレンズ１６ｂとの間の共通光軸に挿脱可能に配置されており、その光路上に挿入したときに、ファイバ出射光束変換用コレクタレンズ１６ｇから出射された平行光束を反射してフライアイレンズ１６ｂへ入射させるように構成されている。【０１３５】
フライアイレンズ１６ｂは、第１フライアイレンズ１６ｂ１と、第２フライアイレンズ１６ｂ２とで構成されている。第１フライアイレンズ１６ｂ１は、入射端面１６ｂ１１が凸面で出射端面１６ｂ１２が平面に形成された複数のレンズアレイで構成されている。第２フライアイレンズ１６ｂ２は、入射端面１６ｂ２１が平面で出射端面１６ｂ２２が凸面に形成された複数のレンズアレイで構成されている。各レンズアレイの輪郭は、六角形あるいは矩形形状に形成されている。また、第２フライアイレンズ１６ｂ２は、出射端面１６ｂ２２が対物レンズの瞳位置（図示省略）と共役な瞳位置Ｐ３（Ｐ１３）に略一致するように配置されている。そして、フライアイレンズ１６ｂは、第２コレクタレンズ１６ｇから出射された平行光束を複数の光束に分割して第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１４ａＵ”における複数の１次光源像又はリフレクタ光源１４ａにおける複数の２次光源像を結像させるようになっている。なお、フライアイレンズ１６ｂは、入射端面と出射端面の両面に凸面を一体に備えたレンズアレイを用いて構成しても良い。また、リフレクタ光源１４ａとオプティカルファイバ１４ｂの間には、赤外光カットフィルタ１４ｚが設けられている。【０１３６】
なお、ＬＥＤ出射光束変換用コレクタレンズ１６ｄＲ，１６ｄＧ，１６ｄＢ，１６ｄＵ及びファイバ出射光束変換用コレクタレンズ１６ｇの後側焦点位置と、フライアイレンズ１６ｂの入射端面（第１フライアイレンズ１６ｂ１の入射端面１６ｂ１１）の位置が略一致していることが好ましい。その他、フライアイレンズ１６ｂの出射端面（第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２）近傍には開口絞り（図示省略）が配置されている。また、ＬＥＤ光源１４ａＲ”，１４ａＧ”，１４ａＢ”，ＬＥＤ１４ａＵ”、リフレクタ光源１４ａから励起フィルタ８（１８）までの間には、ＬＥＤ光源１４ａＲ”，１４ａＧ”，１４ａＢ”，ＬＥＤ１４ａＵ”、リフレクタ光源１４ａからの光束をカットするためのシャッタ部（図示省略）が設けられている。
また、対物レンズ（図示省略）、結像レンズ（図示省略）、励起フィルタ８（１８）、ダイクロイックミラー５（１５）、バリアフィルタ９（１９）、リレー光学系（図示省略）その他の部材の配置及び構成は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と略同じである。【０１３７】
このように構成された実施例８の顕微鏡では、ＬＥＤ光源１４ａＲ”，１４ａＧ”，１４Ｂ”，１４Ｕ”から出射された発散光束は、夫々、ＬＥＤ出射光束変換用コレクタレンズ１６ｄＲ，１６ｄＧ，１６ｄＢ，１６ｄＵに入射し、ＬＥＤ出射光束変換用コレクタレンズ１６ｄＲ，１６ｄＧ，１６ｄＢ，１６ｄＵを介して夫々平行光束に変換される。変換されたそれぞれの平行光束は、ダイクロイックミラー１６ｅ１，１６ｅ２，１６ｅ３を介して共通の照明光軸上に重ね合わせられる。
一方、リフレクタ光源１４ａから出射された収束光束は、赤外光カットフィルタ１４ｚで赤外波長が除去され、１次結像位置Ｒ１に１次光源像を結像し、オプティカルファイバ１４ｂの入射端面１４ｂ１に入射する。オプティカルファイバ１４ｂの入射端面１４ｂ１に入射した光は、出射端面１４ｂ２から発散光束となって出射される。オプティカルファイバ１４ｂの出射端面１４ｂ２から出射された発散光束は、ファイバ出射光束変換用コレクタレンズ１６ｇに入射する。ファイバ出射光束変換用コレクタレンズ１６ｇに入射した発散光束は、ファイバ出射光束変換用コレクタレンズ１６ｇで平行光束に変換される。【０１３８】
ここで、ミラー１６ｈを、光路合成手段１６ｅの光路上であって、ダイクロイックミラー１６ｅ３とフライアイレンズ１６ｂとの間の共通光軸から外したときには、ダイクロイックミラー１６ｅ１，１６ｅ２，１６ｅ３を介して共通の照明光軸上に重ね合わせられたＬＥＤ光源１４ａＲ”，１４ａＧ”，１４Ｂ”，１４Ｕ”からの平行光束が、第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射する。第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射した平行光束は、複数の入射端面１６ｂ１１を介して収斂した複数の光束に分割されて第２フライアイレンズ１６ｂ２に入射し、第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の結像位置Ｒｎに、ＬＥＤ光源１４ａＲ”，１４ａＧ”，１４ａＢ”，ＬＥＤ１４ａＵ”における複数の１次光源像を結像する。【０１３９】
一方、ミラー１６ｈを、光路合成手段１６ｅの光路上であって、ダイクロイックミラー１６ｅ３とフライアイレンズ１６ｂとの間の共通光軸に挿入したときには、リフレクタ光源１４ａからの平行光束が、第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射する。第１フライアイレンズ１６ｂ１に入射した平行光束は、複数の入射端面１６ｂ１１を介して収斂した複数の光束に分割されて第２フライアイレンズ１６ｂ２に入射し、第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の結像位置Ｒｎに、リフレクタ光源１４ａにおける複数の２次光源像を結像する。第２フライアイレンズ１６ｂ２の出射端面１６ｂ２２近傍の結像位置Ｒｎに結像された複数の光源像は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と同様に、励起フィルタ８（１８）、ダイクロイックミラー５（１５）を経た後に、リレー光学系（図示省略）を介してリレーされ、対物レンズ（図示省略）の瞳位置近傍に複数の光源像を結像する。【０１４０】
実施例８の顕微鏡によれば、ＬＥＤ光源１４ａＲ”，１４ａＧ”，１４ａＢ”，ＬＥＤ１４ａＵ”とリフレクタ光源１４ａを備え、ミラー１６ｈを介していずれか一方の光源からの平行光束を切り替えて、フライアイレンズ１６ｂに入射するようにしたので、ＬＥＤ光源と、リフレクタ光源などのアーク光源の両方の利点が得られ、観察用途が広くなる。即ち、ＬＥＤ光源１４ａＲ”，１４ａＧ”，１４ａＢ”，ＬＥＤ１４ａＵ”を用いたときには、明るさを電気的に制御でき、観察用途に応じた明るさの切り替えを高速に行うことができる。また、明るさを一定状態に保つことができるため、長時間照明して試料の経時的変化を観察する場合において観察精度が向上する。一方、リフレクタ光源１４ａを用いたときには、出射光が白色光であるため、ＬＥＤ光源ではカバーできない励起波長での蛍光観察ができる。また、ＬＥＤ光源では照明光量が不足するような場合に強い照明光での観察をすることができる。その他の作用効果は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と略同じである。【０１４１】
実施例９
図１２は本発明の実施例９にかかる顕微鏡における照明光源及び落射照明光学系の構成を示す説明図である。実施例９の顕微鏡では、照明光源４（１４）が、集光タイプのリフレクタ光源１４ａと、インテグレータロッド１４ｃを有している。また、落射照明光学系６（１６）が、コレクタレンズ１６ａと、励起フィルタ８（１８）と、ダイクロイックミラー５（１５）を有している。なお、図１２中、９（１９）はバリアフィルタである。リフレクタ光源１４ａは、楕円リフレクタミラー１４ａ１を備えた、水銀ランプやメタルハライドランプなどのアーク光源で構成されている。楕円リフレクタミラー１４ａ１は、反射することにより収束光束を出射して１次光源像を１次結像位置Ｒ１に結像させるように構成されている。なお、集光タイプのリフレクタ光源１４ａの代わりに、平行光束タイプのリフレクタ光源を用いるとともに、平行光束タイプのリフレクタ光源から出射された平行光束を集光して、そのリフレクタ光源の光源像を１次結像させるレンズを、インテグレータロッド１４ｃと、そのリフレクタ光源との間に備えるようにしてもよい。また、照明光源４（１４）は、その他の光源として、ＬＥＤやショートアーク超高圧水銀ランプを用いて構成してもよい。【０１４２】
インテグレータロッド１４ｃは、紫外光透過率が高い硝材からなる四角柱ガラスロッド形状の柱状部材、又は中空の角柱ミラーからなるライトパイプで構成されており、内部に入射した光が順に全反射を繰り返すことによって混ぜ合わされ照明分布を均一化するようになっている。そして、インテグレータロッド１４ｃの出射端面１４ｃ２が２次光源の面となっている。なお、インテグレータロッド１４ｃの断面形状は、撮像素子（図示省略）の撮像領域と相似形の矩形に形成されている。また、インテグレータロッド１４ｃは、入射端面１４ｃ１がリフレクタ光源１４ａの光源像の１次結像位置Ｒ１に位置するように配置されている。【０１４３】
コレクタレンズ１６ａは、インテグレータロッド１４ｃの出射端面１４ｃ２から出射された発散光束を平行光束に変換するように構成されている。対物レンズの瞳位置（図示省略）と共役な瞳位置Ｐ３（Ｐ１３）は、コレクタレンズ１６ａと励起フィルタ８（１８）との間に位置している。また、出射端面１４ｃ２が、標本面（図示省略）と共役な位置に位置している。これにより、実施例９の顕微鏡では、インテグレータロッド１４ｃを経由した照明光源からの光を標本面（図示省略）に対してクリティカル照明するようになっている。また、リフレクタ光源１４ａとインテグレータロッド１４ｃの間には、赤外光カットフィルタ１４ｚが設けられている。また、リフレクタ光源１４ａから励起フィルタ８（１８）までの間には、リフレクタ光源１４ａからの光束をカットするためのシャッタ部（図示省略）が設けられている。【０１４４】
また、対物レンズ（図示省略）、結像レンズ（図示省略）、励起フィルタ８（１８）、ダイクロイックミラー５（１５）、バリアフィルタ９（１９）、リレー光学系（図示省略）その他の部材の配置及び構成は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と略同じである。【０１４５】
このように構成された実施例９の顕微鏡では、リフレクタ光源１４ａから出射された収束光束は、赤外光カットフィルタ１４ｚで赤外波長が除去され、１次結像位置Ｒ１に１次光源像を結像し、インテグレータロッド１４ｃの入射端面１４ｃ１に入射する。インテグレータロッド１４ｃの入射端面１４ｃ１に入射した光は、内部で反射を繰り返しながら光の強度分布が均一化されて出射端面１４ｃ２から発散光束となって出射される。インテグレータロッド１４ｃの出射端面１４ｃ２から出射された発散光束は、コレクタレンズ１６ａに入射する。コレクタレンズ１６ａに入射した発散光束は、コレクタレンズ１６ａで平行光束に変換される。コレクタレンズ１６ａで変換された平行光束は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と同様に、励起フィルタ８（１８）、ダイクロイックミラー５（１５）を経た後に、リレー光学系（図示省略）を介してリレーされ、対物レンズ（図示省略）を経て、標本面（図示省略）にインテグレータロッド１４ｃの出射端面１４ｃ２でもって形成された２次光源の像を結像する。【０１４６】
実施例９の顕微鏡によれば、クリティカル照明を行う顕微鏡の落射照明光学系に、インテグレータロッド１４ｃを備えたので、均一な面内光強度分布を有する照明光束に変換できる。なお、一般にインテグレータロッドを用いた場合において、出射光線の角度による光強度のムラが生じるが、実施例９の顕微鏡では、その光強度のムラは、クリティカル照明の構成を採用することで解消して均一化することができる。その他の作用効果は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と略同じである。【０１４７】
実施例１０
図１３は本発明の実施例１０にかかる顕微鏡における対物レンズの瞳位置と共役な瞳位置近傍の光学構成を示す説明図であり、(a)は対物レンズ側から見た平面図、(b)は(a)の側面図、(c)は対物レンズ側から見た(a)の斜視図である。実施例１０の顕微鏡では、図４〜図１２に示した実施例１〜９の顕微鏡において、蛍光キューブ２５と、瞳変調手段２６を有し、これらが、ターレット２７上にリレー光学系（図示省略）と結像レンズ（図示省略）との間の光路への挿脱を切り替え可能に配置されている。【０１４８】
蛍光キューブ２５は、夫々観察用途に応じて波長特性の異なる、ダイクロイックミラー５（１５）と、バリアフィルタ９（１９）と、励起フィルタ８（１８）（但し、実施例７の構成を除く）を備えている。そして、蛍光キューブ２５は、ターレット２７の蛍光キューブ取付部２７ａに取付けられている。瞳変調手段２６には、輪帯状に位相膜が設けられた位相板や、ノマルスキープリズム（図示省略）、ホフマンモジュール（図示省略）、可変絞り（図示省略）が適用できる。図１３の例では位相板を用いた例を示している。そして、瞳変調手段２６は、ターレット２７の瞳変調手段取付部２７ｂに取付けられている。また、蛍光キューブ２５と瞳変調手段２６は、夫々、リレー光学系（図示省略）と結像レンズ（図示省略）との間の光路に挿入されたときに、リレー光学系と結像レンズとの間に形成される、対物レンズの瞳位置と共役な位置近傍に配置されるようになっている。なお、ターレット２７上における蛍光キューブ及び瞳変調手段の配置数は用途に応じて自由に変更できる。【０１４９】
図１４に実施例１０の顕微鏡における蛍光キューブ及び瞳変調手段の一配置例を示す。図１４の例では、ターレット２７上には、蛍光キューブ２５として、紫外光励起フィルタ（不図示）とダイクロイックミラー（不図示）と紫外光吸収フィルタ９Ｕを備えた蛍光キューブ２５Ｕと、青色光励起フィルタ（不図示）とダイクロイックミラー（不図示）と青色光吸収フィルタ９Ｂを備えた蛍光キューブ２５Ｂと、緑色光吸収フィルタ（不図示）とダイクロイックミラー（不図示）と緑色光吸収フィルタ２５Ｇを備えた蛍光キューブ２５Ｇと、瞳変調手段２６として、低倍率用位相板２６Ｌと、高倍率用位相板２６Ｈが配置されている。【０１５０】
また、実施例１０の顕微鏡では、瞳変調手段２６としての位相板は、図１５に示すように、ターレット２７上に装着した状態において、倍率に応じて瞳位置の異なる対物レンズ（図示省略）に合わせて、対物レンズ（図示省略）の瞳位置と共役な位置に位置するように位相膜２６aの位置を光軸方向に異ならせている。また、対物レンズ（図示省略）、結像レンズ（図示省略）、励起フィルタ８（１８）、ダイクロイックミラー５（１５）、バリアフィルタ９（１９）、リレー光学系（図示省略）その他の部材の配置及び構成は、図２に示した顕微鏡又は図３に示した第一実施形態の顕微鏡と略同じである。【０１５１】
このように構成された実施例１０の顕微鏡では、ターレット２７を回してリレー光学系（図示省略）と結像レンズ（図示省略）との間の光路へ蛍光キューブ２５を挿入したときには落射照明による蛍光観察をすることができる。また、瞳変調手段２６を挿入したときには、図３に示した透過照明による位相差観察、微分干渉観察、ホフマンモジュレートコントラスト観察などの観察を行うことができる。このため、実施例１０の顕微鏡によれば、簡単な切り替え操作でもって多様な顕微鏡観察を行うことができる。その他の作用効果は、図４〜図１２に示した実施例１〜９の顕微鏡の構成に応じて夫々同じである。【０１５２】
なお、図１３に示した例では、蛍光キューブと瞳変調手段とをターレットに配置して光路上への挿脱を切り替えるようにしたが、ターレットの代わりにスライダを用いても同様の効果が得られる。また、蛍光キューブを配置するターレットと、瞳変調手段を配置するターレットとをそれぞれ別部材として、それぞれのターレットにおいて、夫々複数の蛍光キューブ、瞳変調手段を配置するように構成してもよい。そのようにした場合には、簡単な操作でより多様な顕微鏡観察を行うことができる。【０１５３】
実施例１１
実施例１１の顕微鏡は、瞳位置が同じで倍率の異なる複数の対物レンズ（図示省略）を有するとともに、位相膜の位置が光軸方向に同じである複数の瞳変調手段（図示省略）を有している。その他の構成は、図１３に示した実施例１０の顕微鏡と略同じである。【０１５４】
実施例１１の顕微鏡によれば、位相膜の位置が光軸方向に同じであるので、対物レンズの倍率によって変動させずに済み、位相板の設計がし易くなる。また、対物レンズの瞳位置が倍率によらず一定であるので、照明光学系における瞳位置が一定となり、対物レンズの倍率を変えても同じ条件で照明できる。また、蛍光キューブを対物レンズの瞳と共役な瞳位置近傍に固定できるので、対物レンズの倍率を変えても蛍光キューブによる周辺光のケラレを防止できる。その他の作用効果は、実施例１０の顕微鏡と略同じである。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
本発明の顕微鏡は、例えば、蛍光観察することにより撮像した細胞の色等で病変の診断等をする他、発光観察、位相差観察、微分干渉観察等、多様な観察手法を用いて標本の観察を高精度に行うことが求められる生物学や医学等の分野に有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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