(57)【要約】装置を大型化させることなく、細胞等の被写体を標識せずに観察することを目的として、本発明に係る観察装置（１）は、試料（Ｘ）の下方から上方に向けて照明光を射出する照明光学系（６）と、照明光学系（６）から射出された照明光が試料（Ｘ）の上方で反射されて試料（Ｘ）を透過した透過光を試料（Ｘ）の下方において照明光学系（６）とは別経路で撮影する対物光学系（５）とを備え、照明光学系（６）が、光源（６ａ）と、光源（６ａ）からの光を特定の射出領域に制限するマスク（６ｃ）とを備え、対物光学系（５）の瞳面近傍の瞳の辺縁から径方向内方に離れた位置に、透過光の透過率が部分的に異なる領域を有する瞳変調素子（５ｂ）を備える。
2017098657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の下方から上方に向けて照明光を射出する照明光学系と、
該照明光学系から射出された照明光が前記試料の上方で反射されて前記試料を透過した透過光を前記試料の下方において前記照明光学系とは別経路で撮影する対物光学系とを備え、
前記照明光学系が、光源と、該光源からの光を特定の射出領域に制限するマスクとを備え、
前記対物光学系の瞳面近傍の瞳の辺縁から径方向内方に離れた位置に、前記透過光の透過率が部分的に異なる領域を有する瞳変調素子を備える観察装置。
【請求項２】
前記瞳変調素子の前記領域は、透過率が連続的または段階的に変化する請求項１に記載の観察装置。
【請求項３】
前記瞳変調素子の前記領域は、瞳面の径方向外方に向かって透過率が低くなる請求項２に記載の観察装置。
【請求項４】
前記瞳変調素子の前記領域は、全周にわたって前記瞳面の径方向外方に向かって透過率が低くなる請求項３に記載の観察装置。
【請求項５】
前記瞳変調素子の前記領域が、他の領域と比較して部分的に透過率が低い低透過率領域であり、
前記対物光学系の瞳面近傍に投影される前記マスクによる前記光源からの前記射出領域が前記低透過率領域内に配置される請求項１に記載の観察装置。
【請求項６】
前記低透過率領域が、透過する前記透過光の位相を変化させる請求項５に記載の観察装置。
【請求項７】
前記光源の前記射出領域および前記瞳変調素子の前記低透過率領域が、輪帯の少なくとも一部の形状に形成されている請求項５または請求項６に記載の観察装置。
【請求項８】
前記照明光学系が、前記光源からの光を略平行光にするコリメートレンズを備える請求項１から請求項７のいずれかに記載の観察装置。
【請求項９】
前記瞳変調素子は透過する透過光の位相を部分的に変化させる領域を有する請求項１に記載の観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
細胞等の被写体を標識せずに観察する装置として、位相差観察法や微分干渉観察法を用いた観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２６１０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の観察装置は、被写体を挟んで撮影光学系と照明光学系とを配置する必要があり、装置が大型化、複雑化するという不都合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、装置を大型化させることなく、細胞等の被写体を標識せずに観察することができる観察装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、試料の下方から上方に向けて照明光を射出する照明光学系と、該照明光学系から射出された照明光が前記試料の上方で反射されて前記試料を透過した透過光を前記試料の下方において前記照明光学系とは別経路で撮影する対物光学系とを備え、前記照明光学系が、光源と、該光源からの光を特定の射出領域に制限するマスクとを備え、前記対物光学系の瞳面近傍の瞳の辺縁から径方向内方に離れた位置に、前記透過光の透過率が部分的に異なる領域を有する瞳変調素子を備える観察装置である。【０００６】
本態様によれば、光源から発せられた照明光は試料の下方から上方に向けて射出された後、試料の上方において反射されて試料を上方から下方に透過させられる。試料を透過した透過光は、試料の下方に配置されている照明光学系とは別経路の対物光学系によって撮影される。光源部および対物光学系の両方を試料の下方に配置したので、装置を大型化させることなく、透過光を撮影することにより細胞等の被写体を標識せずに観察することができる。【０００７】
また、光源から発せられた光はマスクによって射出領域が制限された照明光となって試料に照射され、対物光学系の瞳面近傍に入射される。瞳面近傍に配置されている瞳変調素子には、透過率が部分的に異なる領域が備えられているので、試料を通過しない光が透過率の部分的に異なる領域の境界付近を通過するように設定しておくことにより、試料の屈折率によって屈折させられた透過光を透過率の部分的に異なる領域に通過させることができる。【０００８】
上記領域を通過する光は、他の部分と異なる透過率によって減衰の度合いが異ならされるので、試料の屈折率変化に応じて明暗がついた立体的な試料の像を取得することが可能となる。
この場合において、上記領域が、瞳の辺縁から径方向内方に離れた位置に配置されているので、対物光学系内を通過する光の光線高を低くすることができ、フレア絞り等によるケラレの発生を防止して全体として明るさムラのない像による観察を行うことができる。【０００９】
上記態様においては、前記瞳変調素子の前記領域は、透過率が連続的または段階的に変化させてもよい。
このようにすることで、瞳面の辺縁から離れた位置において透過光を減衰させることができる。すなわち、試料において屈折した透過光を瞳面の辺縁において遮ることにより試料の像に陰影を付けることに代えて、瞳面の辺縁以外の位置において同等の効果を達成することができる。これにより、全体像が瞳面の辺縁によって蹴られて明るさムラが生じることを防止し、かつ、コントラストを有する試料の像を取得することができる。【００１０】
また、上記態様においては、前記瞳変調素子の前記領域は、瞳面の径方向外方に向かって透過率が低くなっていてもよい。
このようにすることで、全体像が瞳面の辺縁によって蹴られて明るさムラが生じることを防止し、かつ、コントラストを有する試料の像を取得することができる。【００１１】
また、上記態様においては、前記瞳変調素子の前記領域は、全周にわたって前記瞳面の径方向外方に向かって透過率が低くなっていてもよい。
このようにすることで、照明光の方向にかかわらず、全体像が瞳面の辺縁によって蹴られて明るさムラが生じることを防止し、かつ、コントラストを有する試料の像を取得することができる。【００１２】
また、上記態様においては、前記瞳変調素子の前記領域が、他の領域と比較して部分的に透過率が低い低透過率領域であり、前記対物光学系の瞳面近傍に投影される前記マスクによる前記光源からの前記射出領域が前記低透過率領域内に配置されていてもよい。
このようにすることで、試料における屈折を受けることなく瞳面に到達した透過光は低透過率領域を通過することにより強度を弱められ、試料において屈折した透過光は、低透過率領域を通過しないので明るい像を形成する。これにより、コントラストを有する試料の像を取得することができる。【００１３】
また、上記態様においては、前記低透過率領域が、透過する前記透過光の位相を変化させてもよい。
このようにすることで、位相の変化を受けた透過光と受けない透過光との干渉により、強度が弱められあるいは強められる。これにより、試料の微細構造まで観察可能な像を取得することができる。【００１４】
また、上記態様においては、前記光源の前記射出領域および前記瞳変調素子の前記低透過率領域が、輪帯の少なくとも一部の形状に形成されていてもよい。
このようにすることで、試料において屈折した光が低透過率領域から外れることで、明るい像を形成する。影のつき方が等方的な像を取得することができる。【００１５】
また、上記態様においては、前記照明光学系が、前記光源からの光を略平行光にするコリメートレンズを備えていてもよい。
このようにすることで、透過光を瞳面近傍でマスクによる射出領域の像を形成する。試料による屈折を受けた透過光を透過率の低い領域に通過させ、試料による屈折を受けない透過光を透過率の高い領域に通過させることで、全体的にムラなく明るく、高コントラストの試料の像を含む像を取得することができる。【００１６】
また、上記態様においては、前記瞳変調素子は透過する透過光の位相を部分的に変化させる領域を有していてもよい。
このようにすることで、位相の変化を受けた透過光と受けない透過光との干渉により、強度が弱められあるいは強められる。これにより、試料の微細構造まで観察可能な像を取得することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、装置を大型化させることなく、細胞等の被写体を標識せずに観察することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る観察装置を示す縦断面図である。
【図２】図１の観察装置に備えられる照明マスクの一例を示す正面図である。
【図３】図１の観察装置に備えられる瞳変調素子の一例を示す正面図である。
【図４】図１の観察装置の作用を説明する対物光学系の縦断面図である。
【図５】図１の観察装置により取得される試料の像の例を示す図である。
【図６】図２の照明マスクの変形例を示す正面図である。
【図７】図３の瞳変調素子に図６の照明マスクの射出領域を投影した図である。
【図８】図３の瞳変調素子の変形例を示す正面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る観察装置を示す縦断面図である。
【図１０】図９の観察装置に備えられる照明マスクの一例を示す正面図である。
【図１１】図９の観察装置に備えられるＬＥＤ光源の配置例を示す図である。
【図１２】図９の観察装置に備えられる瞳変調素子の一例であって、図１０の照明マスクの射出領域を投影した図である。
【図１３】図９の観察装置の作用を説明する対物光学系の縦断面図である。
【図１４】図９の観察装置により取得される試料の像の例を示す図である。
【図１５】図９の観察装置の変形例の作用を説明する対物光学系の縦断面図である。
【図１６】図１５の観察装置により取得される試料の像の例を示す図である。
【図１７】図１５の観察装置により取得される試料の像の他の例を示す図である。
【図１８】図１の観察装置の変形例を示す照明光学系および対物光学系の平面図である。
【図１９】図１８の観察装置を示す縦断面図である。
【図２０】図１８の観察装置に備えられる瞳変調素子に図１９の照明マスクの射出領域を投影した図である。
【図２１】図１の観察装置の他の変形例を示す照明光学系および対物光学系の平面図である。
【図２２】図２１の観察装置を示す縦断面図である。
【図２３】図２１の観察装置に備えられる照明マスクの一例を示す正面図である。
【図２４】図２１の観察装置に備えられる瞳変調素子に図２３の照明マスクの射出領域を投影した図である。
【図２５】図１の観察装置の他の変形例を示す縦断面図である。
【図２６】図２５の観察装置の変形例を示す照明光学系および対物光学系の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の第１の実施形態に係る観察装置１について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る観察装置１は、図１に示されるように、細胞等の試料Ｘを収容した容器２を載置するステージ３と、該ステージ３の下方に配置され、ステージ３を上方から透過して来る光を集光する対物レンズ５ａを備え、試料Ｘを透過した光を撮影する対物光学系５と、対物光学系５の径方向外方に配置され、ステージ３を透過して上方に照明光を射出する対物光学系５とは別経路の照明光学系６とを備えている。
【００２０】
ステージ３は、対物光学系５および照明光学系６の上方を覆うように、光学的に透明な材質、例えば、ガラスからなる載置台３ａを備え、容器２は載置台３ａの上面に載置されるようになっている。
容器２は、例えば、天板２ａを有する細胞培養フラスコであり、全体的に光学的に透明な樹脂により構成されている。
【００２１】
照明光学系６は、図１に示されるように、対物光学系５の外側に配置されたＬＥＤ光源（光源）６ａと、ＬＥＤ光源６ａからの光を拡散させる拡散板６ｂと、該拡散板６ｂに備えられ、ＬＥＤ光源６ａからの照明光を特定の射出領域に制限する照明マスク（マスク）６ｃと、制限された射出領域から射出され次第に拡散する照明光を略平行光にするコリメートレンズ６ｄとを備えている。
【００２２】
照明マスク６ｃは、図２に示されるように遮光部材に、照明光を透過させる円形の開口６ｅ（射出領域）を有し、以下の条件を満足している。
０．１≦ｄｓ／（ＮＡｏ・Ｆｉ）≦０．８        （１）
ここで、ｄｓは照明光が斜め方向に射出される方向の照明マスク６ｃの開口６ｅの大きさ（図２に示す例では直径寸法）であり、Ｆｉはコリメートレンズ６ｄの焦点距離であり、ＮＡｏは対物光学系５の試料Ｘ側の開口数である。
【００２３】
式（１）が下限を下回ると対物光学系５内のビネッティングの影響を受け易く、明るさムラが発生し易くなる。また、対物光学系５を構成しているレンズ面上のゴミや傷が像に投影されて目立ちやすくなる。式（１）が上限を上回ると、試料Ｘのコントラストが弱くなり、試料Ｘを観察し難くなる。
【００２４】
コリメートレンズ６ｄの中央には貫通孔６ｆが設けられ、貫通孔６ｆ内に対物光学系５が配置されている。コリメートレンズ６ｄは対物光学系５と共通する光軸Ａを有して同心に配置されており、対物光学系５の光軸Ａと平行な光軸Ｂに沿ってＬＥＤ光源６ａから入射された光を略平行光にするとともに、平行光束を光軸Ａに向かう方向に傾斜させて射出するようになっている。
コリメートレンズ６ｄによって傾斜させられて射出された略平行光は、上方に配置されている容器２の天板２ａによって反射され、下方の容器２内の液体Ｙ、試料Ｘおよびステージ３の載置台３ａを透過した後に対物光学系５に入射させられるようになっている。
【００２５】
対物光学系５は、上方から入射されてきた透過光を集光する対物レンズ５ａ、瞳面近傍に配置された瞳変調素子５ｂ、フレア絞り５ｇ、結像レンズ５ｃおよび撮像素子５ｄを備えている。瞳変調素子５ｂは、瞳面近傍に配置された明るさ絞り５ｅの内側に、図３に示されるように、瞳面の中心から径方向一方向に次第に透過率が低くなる領域（低透過率領域）Ｃを備えている。符号５ｆは明るさ絞り５ｅおよび瞳変調素子５ｂを支持するガラス板である。
【００２６】
このように構成された本実施形態に係る観察装置１の作用について以下に説明する。
照明光学系６のＬＥＤ光源６ａから発せられた照明光は照明マスク６ｃを通過することにより、所定の大きさを有する射出領域に制限された光束として鉛直上方に向けて射出され、上方に配されているコリメートレンズ６ｄを通過することによって略平行光に変換されるとともに、コリメートレンズ６ｄの光軸Ａに向かって傾斜する光束となる。
【００２７】
コリメートレンズ６ｄから上方に向かう略平行光は、ステージ３を構成している載置台３ａ、容器２の底面および液体Ｙを透過して、容器２の天板２ａで反射され、斜め下方の試料Ｘに斜め上方から照射される偏斜照明となる。そして、試料Ｘを透過した透過光が容器２の底面および載置台３ａを透過した後に対物レンズ５ａによって集光され、瞳変調素子５ｂを通過して結像レンズ５ｃによって結像され、撮像素子５ｄによって撮影される。
【００２８】
すなわち、試料Ｘを斜め上方から透過する略平行光からなる照明光は、試料Ｘを透過した透過光が対物レンズ５ａによって集光される。試料Ｘが存在しない領域を透過した透過光は、屈折されることなく、略平行光のまま対物レンズ５ａに入射するので、対物レンズ５ａの瞳面に配置されている瞳変調素子５ｂに照明マスク６ｃの開口６ｅの像を投影した後、結像レンズ５ｃによって結像され、撮像素子５ｄにより撮像される。
【００２９】
試料Ｘが存在する領域を透過した透過光は、試料Ｘの屈折率が周囲の屈折率と異なることによって屈折させられる。図４において、試料Ｘを通過しない光線ａ，ｅおよび試料Ｘの表面に直交して入射する光線ｃは屈折することなく瞳変調素子５ｂの中心と辺縁との間の透過率が若干低い低透過率領域Ｃを通過するので、中位の明るさの像を結ぶ。
【００３０】
一方、図４において試料Ｘの左端を透過した光線ｂは、屈折させられて瞳変調素子５ｂの辺縁に近い領域を通過させられる。瞳変調素子５ｂの低透過率領域Ｃは辺縁に向かって透過率が低くなっているので、暗い像を結ぶ。
さらに、図４において試料Ｘの右端を透過した光線ｄは、屈折させられて瞳変調素子５ｂの中心に近い領域を通過させられる。この位置では瞳変調素子５ｂの透過率は高いので、明るい像を結ぶ。
【００３１】
その結果、図５に示されるように、明るさムラが少なく、試料Ｘに陰影のついた高コントラストの像を取得することができる。すなわち、試料Ｘが影によって立体的に見えるので、観察し易さが向上する。
【００３２】
この場合において、本実施形態によれば、試料Ｘによって屈折した透過光を瞳面に配置した明るさ絞り５ｅの辺縁によって遮るのではなく、瞳面に配置されて部分的に透過率の異なる低透過率領域Ｃを有する瞳変調素子５ｂによって、部分的に透過光の強度を変化させるので、照明光の入射角度を対物レンズ５ａの取込角度（ＮＡ）より小さくして対物光学系５内を通過する透過光の光線高を低くし、フレア絞り５ｇによる光線のケラレを防止することができる。その結果、像全体の明るさムラを低減して、見やすい像により観察することができるという利点がある。
【００３３】
なお、本実施形態においては、照明マスク６ｃとして円形の開口６ｅを有するものを例示したが、これに代えて、図６に示されるように照明光の傾斜する方向に短く、その方向に直交する方向に長い長方形状の開口６ｅを有するものを採用してもよい。このようにすることで、瞳変調素子５ｂに投影される開口６ｅの像Ｄを図７に示されるように、透過率の変化方向に短くなるように配置することができる。
【００３４】
開口６ｅを円形とする場合には、照明光が平行光により近いので、対物光学系５内の異物が写り込み易いという不都合があるが、図６に示されるように長方形にすることで、照明光が様々な方向から入り込むのでコントラストを維持したまま、異物を写り込み難くすることができるという利点がある。
【００３５】
逆に、開口６ｅを円形のままとして、瞳変調素子５ｂの透過率の変化方向を、図８に示されるように、全周にわたって径方向外側に向かって透過率が低くなるように設定してもよい。これにより、低透過率領域Ｃは、同心円状に透過率勾配を有するものとなる。
このようにすることで、照明光が傾斜する方向と瞳変調素子５ｂの透過率勾配の方向とを一致させる操作を行う必要がないという利点がある。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る観察装置１０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
本実施形態に係る観察装置１０は、図９に示されるように、照明光学系１１および瞳変調素子１２において第１の実施形態に係る観察装置１と相違している。
本実施形態における照明光学系１１は、図１１に示されるように、リング状に配置された複数のＬＥＤ光源６ａと、図１０に示されるように、該ＬＥＤ光源６ａからの照明光を制限する輪帯状のスリット１１ａを有する照明マスク１１ｂとを備えている。
また、瞳変調素子１２は、図１２に示されるように、照明マスク１１ｂの輪帯状のスリット１１ａが投影される領域Ｄを含むように輪帯状に形成された、周囲より透過率の低い低透過率領域Ｃを備えている。
【００３８】
このように構成された本実施形態に係る観察装置１０の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る観察装置１０によれば、照明マスク１１ｂのスリット１１ａを通過した照明光がコリメートレンズ６ｄによって略平行光に変換され、容器２の天板２ａで反射され、対物レンズ５ａの取込角度より小さい角度で対物光学系５に入射する。
【００３９】
これにより、対物光学系５内を通過する透過光の光線高が低くなり、フレア絞り５ｇ等による光線のケラレが少なくなり、明るさムラを低減することができる。
この場合において、図１３に示されるように、試料Ｘを透過しない光線ａ，ｅと試料Ｘの表面に直角に入射する光線ｃは、瞳変調素子１２の低透過率領域Ｃを通過するので、光量が減衰させられて暗い像を結ぶ。
【００４０】
図１３において試料Ｘの左側を透過した透過光ｂは、試料Ｘにおいて屈折させられて、瞳変調素子１２の低透過率領域Ｃから外れた位置を通過させられる。したがって、瞳変調素子１２によって光量は減衰されず、明るい像を結ぶことになる。
また、図１３において試料Ｘの右側を透過した透過光ｄも試料Ｘにおいて屈折させられて、瞳変調素子１２の低透過率領域Ｃから外れた位置を通過させられる。したがって、瞳変調素子１２によって光量は減衰されず、明るい像を結ぶことになる。
【００４１】
すなわち、本実施形態に係る観察装置１０によれば、図１４に示されるように、照明光が大きく屈折させられる試料Ｘの周縁部分において明るく、それ以外の位置において暗い像を得ることができ、全体的には明るさムラがなく、濃淡によって試料Ｘを高コントラストで観察することができる。試料Ｘが無彩色の細胞である場合には、明るさムラがなく、影のつき方が等方的な試料Ｘの像を得ることができるという利点がある。
ＬＥＤ光源６ａは、図１１に示されるように、輪帯状のスリット１１ａの形状に合わせて、周方向に密着した輪帯状に配列してもよいし、周方向に間隔をあけて配置してもよい。
【００４２】
また、瞳変調素子１２として輪帯状の低透過率領域Ｃを有するものを例示したが、当該低透過率領域Ｃがさらに位相を遅らせる機能を有していてもよい。この場合には、輪帯状の低透過率領域Ｃは、試料Ｘにおいて屈折させられた透過光も通過させるように、図１２よりも広めの幅を有するように設定されていればよい。
【００４３】
このようにすることで、図１５に示されるように、試料Ｘを通過しない光線ａ，ｅは瞳変調素子１２の低透過率領域Ｃを通過することにより減衰されかつ位相を遅れさせられて撮像素子５ｄに到達するので、中くらいの明るさを有する。
試料Ｘを通過する光線ｂ，ｃ，ｄは、試料Ｘ内の微細構造により回折する光線（破線）と回折しない光線（実線：０次回折光）とに分かれる。
【００４４】
０次回折光は瞳変調素子１２の低透過率領域Ｃで減衰され、かつ位相が遅れさせられて撮像素子５ｄに到達する。
回折された回折光は瞳変調素子１２の低透過率領域Ｃ以外の透過率の高い領域を通過することにより、減衰せずかつ位相がπ／４だけ遅れて撮像素子５ｄに到達する。
【００４５】
その結果、試料Ｘを通過しなかった光線により、試料Ｘ以外の部分が、中くらいの明るさの像となる。一方、試料Ｘを通過した光線は、回折により分岐されて０次回折光が瞳変調素子１２の低透過率領域Ｃを通過し、他の回折光が低透過率領域Ｃを通過せず、撮像素子５ｄにおいて干渉して撮像される。
【００４６】
低透過率領域Ｃの位相遅れ量がπ／４の場合、０次回折光と他の回折光はいずれも同じ位相遅れ量π／４となるので、位相差は０であり、図１６に示さされるように、干渉により明るい像を結ぶようになる。一方、低透過率領域Ｃの位相遅れ量が３π／４の場合、０次回折光と他の回折光との位相差がπとなるので、図１７に示されるように、干渉により暗い像を結ぶようになる。
これにより、試料Ｘにも明るさムラがなく、等方的な像による観察を行うことができるとともに、回折光を利用することにより、試料Ｘ内の微細構造まで観察することができるという利点がある。
【００４７】
なお、本実施形態においては、対物光学系５および照明光学系６を鉛直方向に平行に延びる光軸Ａ，Ｂに沿ってそれぞれ配置することとしたが、これに代えて、図１８から図２０に示されるように、ミラー１３，１４あるいはプリズム１５を利用して照明光学系６および対物光学系５を折り曲げ、上下方向のスペースの低減を図ることにしてもよい。
【００４８】
図１８および図１９に示される例では、照明光学系６は、鉛直面内に半円弧状に配列され水平方向に光を射出する複数のＬＥＤ光源６ａからの照明光を、照明光の光軸Ｂに対して４５°の角度をなして鉛直方向に沿って配置されたミラー１３によって水平方向に９０°偏向し、さらに、４５°の仰角で水平方向に対して斜めに配置した円弧状のミラー１４によって鉛直方向に９０°偏向することにより、第１の実施形態と同様にコリメートレンズ６ｄに鉛直下方から入射する照明光を構成している。
【００４９】
一方、対物光学系５は、図１９に示されるように、水平方向に配列された対物レンズ５ａ、瞳変調素子５ｂ、フレア絞り５ｇ、結像レンズ５ｃおよび撮像素子５ｄを備えるとともに、対物レンズ５ａの前段に配置したプリズム１５を備え、プリズム１５によって、試料Ｘからの透過光を９０°偏向して対物レンズ５ａに入射させるように構成されている。
【００５０】
コリメートレンズ６ｄおよびミラー１４は、水平方向に延びる対物光学系５を収容するための切欠６ｇを有しているので、照明マスク６ｃは、図１９に示されるように、周方向の一部が切り欠かれた形状を有している。したがって、瞳変調素子５ｂに投影される照明マスク６ｃの開口６ｅの像は、図２０の通りとなる。
【００５１】
このように構成することで、第１、第２の実施形態において、鉛直方向に延びていた照明光学系６および対物光学系５が水平方向に折り曲げられ、上下方向の寸法を大幅に低減し、観察装置１，１０を小型化することができるという利点がある。
【００５２】
また、本実施形態においては、コリメートレンズ６ｄとして中央の対物光学系５と同軸のリング状のものを採用し、照明光を軸外に入射させることで、斜め上方に傾斜する偏斜照明光を構成したが、これに代えて、図２１および図２２に示されるように、各ＬＥＤ光源６ａに対して個別のコリメートレンズ１６を配置し、各コリメートレンズ１６の光軸を斜めに傾斜させることで、同様の照明光を構成することにしてもよい。
【００５３】
図２１および図２２に示す例では、水平方向に光を射出する３つのＬＥＤ光源６ａのそれぞれに照明マスク６ｃを設け、各ＬＥＤ光源６ａからの光を上向きに偏向するミラー１７をＬＥＤ光源６ａ毎に設け、偏向された光を斜め上方に向かう略平行光に変換するように光軸を傾斜させて配置されたコリメートレンズ１６をＬＥＤ光源６ａ毎に設けている。
【００５４】
各照明マスク６ｃの開口６ｅの形状は、図２３に示されるように、それぞれが同一の輪帯の一部を形成するような円弧形のスリット状に形成されている。これにより、瞳変調素子５ｂに投影される照明マスク６ｃの開口６ｅは図２４に示される通りとなる。
このようにすることで、大型のコリメートレンズ６ｄおよびミラー１３，１４を使用せずに済み、コリメートレンズ１６の焦点距離を短縮できる。したがって、観察装置１をさらに小型化することができるという利点がある。
【００５５】
また、本実施形態においては、照明マスク６ｃの開口６ｅを瞳変調素子５ｂに投影するために、対物光学系５に入射する光を略平行光とするコリメートレンズ６ｄ，１６を採用しているが、ＬＥＤ光源６ａと試料Ｘとの距離を十分に確保できる場合には、対物光学系５に入射する光を略平行光とみなすことができる。そこで、図２５に示されるように、コリメートレンズ６ｄ，１６をなくしてもよい。これにより、さらなる小型化を図ることができる。複数のＬＥＤ光源６ａを有する場合に適用してもよい。
【００５６】
また、図２６に示されるように、ＬＥＤ光源６ａからの光をミラー１８等によって折り返す方式の照明光学系６に適用することにしてもよい。これにより、小型化を図りながらＬＥＤ光源６ａから試料Ｘまでの距離を十分に確保して、対物光学系５に入射する透過光の平行度をさらに高めることができるという利点がある。
また、上述した各実施形態においては、光源としてＬＥＤ光源６ａを例示したが、これに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５７】
１，１０  観察装置
５  対物光学系
５ｂ，１２  瞳変調素子
６，１１  照明光学系
６ａ  ＬＥＤ光源（光源）
６ｃ，１１ｂ  照明マスク（マスク）
６ｄ  コリメートレンズ
Ｃ  低透過率領域
Ｘ  試料
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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