(57)【要約】【課題】  コンパクト化を図ることが可能な光学顕微鏡装置及びその光学顕微鏡装置を利用した顕微鏡観察方法を提供する。【解決手段】光学顕微鏡装置１は、被検査物５を載置するための被検査物載置台３と、被検査物５に照射する照明光を出力する照明手段７と、被検査物載置台３に対して照明手段７と同じ側に設けられており、照明手段７から出力された照明光を被検査物５へ向かって反射させると共に、被検査物５から反射された光を通過させる反射手段１５と、その反射手段１５と被検査物載置台３との間に設けられる対物レンズ１７とを備える。そして、照明手段７から出力され反射手段１５によって反射した照明光は、対物レンズ１７を通過した後に被検査物５に照射され、被検査物から反射された光は、対物レンズ１７と被検査物５との間の空間上の一点１９に収束した後に対物レンズ１７に入射する。【選択図】  図１
2006184308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物を載置するための被検査物載置台と、
前記被検査物に照射する照明光を出力する照明手段と、
前記被検査物載置台に対して前記照明手段と同じ側に設けられており、前記照明手段から出力された前記照明光を前記被検査物へ向かって反射させると共に、前記被検査物から反射された光を通過させる反射手段と、
前記反射手段と前記被検査物載置台との間に設けられる対物レンズとを備え、
前記照明手段から出力され前記反射手段によって反射した前記照明光は、前記対物レンズを通過した後に前記被検査物に照射され、
前記被検査物において反射した光は、前記対物レンズと前記被検査物との間の空間上の一点に収束した後に前記対物レンズに入射することを特徴とする光学顕微鏡装置。
【請求項２】
前記被検査物において反射した光が収束した空間上の一点である収束点における収束角を０〜９０°の範囲で変更する収束角変更手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の光学顕微鏡装置。
【請求項３】
前記被検査物において反射した光が収束した空間上の一点である収束点を含み前記対物レンズの光軸に直交する回折像面および前記被検査物のいずれにも前記対物レンズの焦準を合わせるための焦準調整手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学顕微鏡装置。
【請求項４】
前記被検査物において反射した光が収束した空間上の一点である収束点を含み前記対物レンズの光軸に直交する回折像面と前記被検査物との相対的な位置を変更するための調整機構を更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の光学顕微鏡装置。
【請求項５】
前記被検査物において反射した光が収束した空間上の一点である収束点を含み前記対物レンズの光軸に直交する回折像面の位置に配置されると共に、前記被検査物において反射した光の一部を選択的に通過させる空間絞りを更に備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の光学顕微鏡装置。
【請求項６】
前記照明光が前記空間絞りを照明しないように前記照明光の一部を遮蔽する遮蔽物を、前記照明光の進行方向において前記空間絞りよりも手前に更に備えることを特徴とする請求項５に記載の光学顕微鏡装置。
【請求項７】
前記空間絞りを通過した光の方向と前記対物レンズの光軸とを略一致させる調整機構を更に備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の光学顕微鏡装置。
【請求項８】
前記照明光が単色光であることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の光学顕微鏡装置。
【請求項９】
請求項１に記載の光学顕微鏡装置を用いた顕微鏡観察方法において、
前記対物レンズの焦準を前記被検査物に合わせて前記被検査物を観察することを特徴とする顕微鏡観察方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の光学顕微鏡装置を用いた顕微鏡観察方法において、
前記被検査物において反射した光が収束した空間上の一点である収束点を含み前記対物レンズの光軸に直交する回折像面に前記対物レンズの焦準を合わせることにより、前記回折像面上に形成された前記被検査物の前記照明光による回折像を観察することを特徴とする顕微鏡観察方法。
【請求項１１】
請求項３に記載の光学顕微鏡装置を用いた顕微鏡観察方法において、
前記対物レンズの焦準を前記被検査物に合わせて前記被検査物を観察する工程と、
前記対物レンズの焦準を前記回折像面上に形成された回折像に合わせて前記回折像を観察する工程とを備えることを特徴とする顕微鏡観察方法。
【請求項１２】
請求項５に記載の光学顕微鏡装置を用いた顕微鏡観察方法において、
前記空間絞りを用いて前記回折像面上の所望の領域の光を通過させ、前記空間絞りを通過した光について前記対物レンズの焦準を前記被検査物に合わせて前記被検査物を観察することを特徴とする顕微鏡観察方法。
【請求項１３】
請求項５に記載の光学顕微鏡装置を用いた顕微鏡観察方法において、
前記回折像面に前記対物レンズの焦準を合わせることにより、前記回折像面上に形成された前記被検査物の前記照明光による回折像を観察し、前記回折像の所望の領域の光を通過させるように前記空間絞りを調整した後、前記対物レンズの焦準を前記被検査物に合わせることにより、前記空間絞りを通過した光によって前記被検査物を観察することを特徴とする顕微鏡観察方法。
【請求項１４】
前記回折像面の位置を調整して前記被検査物を観察することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の顕微鏡観察方法。
【請求項１５】
前記空間絞りの形状又は前記回折像面上での位置を変えることにより、若しくは、前記対物レンズの光軸に対する前記照明光の光軸の角度を変えることにより、前記対物レンズによる前記被検査物の光学像形成にあずかる回折光を選択して前記被検査物を観察することを特徴とする請求項１２〜１４の何れか一項に記載の顕微鏡観察方法。
【請求項１６】
前記空間絞りを通過した光の方向と前記対物レンズの光軸とを略一致させて前記被検査物を観察することを特徴とする請求項１２〜１５の何れか一項に記載の顕微鏡観察方法。
【請求項１７】
前記収束点の位置を前記対物レンズの光軸方向において変えることにより、前記回折像の大きさを調整することを特徴とする請求項１０〜１６の何れか一項に記載の顕微鏡観察方法。
【請求項１８】
前記収束点の位置を前記対物レンズの光軸方向において変えても前記収束点における収束角を変化させないことを特徴とする請求項１７に記載の顕微鏡観察方法。
【請求項１９】
前記照明光が単色光であることを特徴とする請求項９〜１８の何れか一項に記載の顕微鏡観察方法。
【請求項２０】
前記被検査物が高分子材料であることを特徴とする請求項９〜１９の何れか一項に記載の顕微鏡観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種材料の組織構造の観察に適した光学顕微鏡装置および顕微鏡観察方法に関するものである。本発明の光学顕微鏡装置および顕微鏡観察方法の観察対象となり得る材料として、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレン系複合材料の射出成形品等の高分子材料や、植物、病理組織等の生体材料や、塗液、乳液等の懸濁液や、半導体材料等が挙げられる。
【背景技術】
【０００２】
各種材料の組織構造は、その物性と密接に相関していることから、その組織構造を正確に評価・解析することが重要となる。そのために、多くの手法が開発され活用されているが、光学顕微鏡装置はその中でも、利用のしやすさや得られる情報の多様性等から、材料の組織構造観察法として最も一般的に利用される手法となっている。
【０００３】
そして、従来の光学顕微鏡装置では、被検査物に対する照明法として、被検査物を一様に照射し、かつ像の分解能を高めるために、平行光を入射するケーラー照明法が通常用いられている。
【０００４】
しかし、平行光を入射するケーラー照明法を利用した従来の光学顕微鏡では、照明光によって照明された被検査物からの光の強度に起因する像を観察するだけなので、組織構造における異方性の有無、配向度といった特徴を観察できなかった。このような課題を解決するために、空間の一点に収束する収束光を照明光として照射する照明手段を備えた光学顕微鏡装置およびその観察方法が知られている（例えば、特許文献１）。ここでは本顕微鏡を収束光顕微鏡と呼ぶ。
【特許文献１】特開２００１―２６４６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような収束光顕微鏡では、照明手段から収束光を出力して、被検査物に照射する。そして、被検査物からの光が収束点でひとたび収束してから対物レンズに入射するように対物レンズを配置している。この場合、収束点を含む面には、被検査物の回折像が形成されるので、収束点の位置及び被検査物に対物レンズの焦準をそれぞれ合わせることで、回折像及び被検査物の光学像を観察できる。
【０００６】
その結果、従来の収束顕微鏡によって、ケーラー照明法では観察できなかった、上述したような組織構造における異方性の有無、配向度といった特徴を確かに観察できているが、近年、この収束光顕微鏡のコンパクト化が求められてきている。
【０００７】
そこで、本発明は、コンパクト化を図ることが可能な光学顕微鏡装置及びその光学顕微鏡装置を利用した顕微鏡観察方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光学顕微鏡装置および顕微鏡観察方法はこのような課題を解決するためになされたものである。
【０００９】
本発明の光学顕微鏡装置は、被検査物を載置するための被検査物載置台と、被検査物に照射する照明光を出力する照明手段と、被検査物載置台に対して照明手段と同じ側に設けられており、照明手段から出力された照明光を被検査物へ向かって反射させると共に、被検査物から反射された光を通過させる反射手段と、反射手段と被検査物載置台との間に設けられる対物レンズとを備え、照明手段から出力され反射手段によって反射した照明光は、対物レンズを通過した後に被検査物に照射され、被検査物において反射した光は、対物レンズと被検査物との間の空間上の一点に収束した後に対物レンズに入射することを特徴とする。
【００１０】
この構成では、対物レンズを通して照明光を被検査物に照射し、その被検査物から反射した光を対物レンズに入射させているので、照明手段、反射手段及び対物レンズを被検査物載置台に対して同じ側に配置できている。その結果、光学顕微鏡のコンパクト化を図ることができる。
【００１１】
また、被検査物から反射した光が収束する空間上の一点（以下、「収束点」という）を含む面には、照明光による被検査物のフーリエ変換像すなわち回折像が形成される。上記光学顕微鏡装置によれば、対物レンズと被検査物との間にこの回折像を形成させることができるので、回折像そのものを観察したり、回折像に対して操作を加えて所望の処理を施したりすることができる。
【００１２】
そして、回折像には被検査物の構造情報が集約されている。換言すると、被検査物の組織構造に応じた回折像が形成され、被検査物の組織構造が異なっていれば、その回折像も異なったものとなる。したがって、組織構造と回折像との関係が判っていれば、回折像から逆に被検査物の組織構造を知ることができる。
【００１３】
また、本発明に係る光学顕微鏡装置においては、被検査物において反射した光が収束した空間上の一点である収束点における収束角を０〜９０°の範囲で変更する収束角変更手段を更に備えることが好適である。この場合、収束角変更手段によって収束角を変更することによってコントラストの高さ、焦点深度の深さの効果を変化させることができる。
【００１４】
更に、本発明に係る光学顕微鏡装置は、被検査物において反射した光が収束した空間上に一点である収束点を含み対物レンズの光軸に直交する回折像面および被検査物のいずれにも対物レンズの焦準を合わせるための焦準調整手段を備えることが好ましい。これにより、被検査物の光学像と回折像とをそれぞれ観察することができ、被検査物の構造情報をより多く取得することができる。
【００１５】
更にまた、本発明の光学顕微鏡装置においては、被検査物において反射した光が収束した空間上の一点である収束点を含み対物レンズの光軸に直交する回折像面と被検査物との相対的な位置を変更するための調整機構を更に備えることが好ましい。
【００１６】
この場合、回折像面と被検査物との相対的な位置を変えることで、回折像の大きさを変化させることが可能であり、例えば、相対的な位置を離すほど、回折像を大きくすることができる。また、上記収束角変更手段を備えている場合には、回折像面と被検査物との相対的な位置を変更しても、収束角変更手段によって収束角を一定にすることができる。その結果、コントラストの高さ、焦点深度の深さの効果を一定に保ったまま被検査物及び回折像を観察することができる。
【００１７】
また、本発明に係る光学顕微鏡装置は、被検査物において反射した光が収束した空間上の一点である収束点を含み対物レンズの光軸に直交する回折像面の位置に配置されると共に、被検査物において反射した光の一部を選択的に通過させる空間絞りを更に備えることが好適である。
【００１８】
この空間絞りにより、被検査物において反射した光の一部を選択できることから、被検査物からの所望の回折光を選択して対物レンズに入射させることが可能である。ここで、回折光とは、０次の回折光（すなわち直接光）も含む意味である。回折光を選択した後、対物レンズの焦準を被検査物に合わせれば、選択された所望の回折光による被検査物の光学像を観察することができる。また、回折光の選択が自由なので、同一の被検査物について所望の回折光に応じた様々な被検査物の光学像を観察することができる。
【００１９】
更に、空間絞りを備える本発明の光学顕微鏡装置においては、照明光が空間絞りを照明しないように照明光の一部を遮蔽する遮蔽物を、照明光の進行方向において空間絞りよりも手前に更に備えることが好ましい。この構成では、遮蔽物によって照明光の一部を遮蔽することで空間絞りに照明光が当たらない結果、被検査物に照射される照明光が空間絞りの影響を受けにくい。その結果、例えば、空間絞りを出し入れしたり、空間絞りの種類を変えたりしても、被検査物への照明光の照明条件が変化しにくい。
【００２０】
また、空間絞りを備える本発明に係る光学顕微鏡装置においては、空間絞りを通過した光の方向と対物レンズの光軸とを略一致させる調整機構を更に備えることが好ましい。空間絞りにより光量が減少するが、空間絞りを通過した光の方向と対物レンズの光軸とを略一致させることにより、ひずみの少ない明るい像を得ることができる。
【００２１】
更に、本発明に係る光学顕微鏡装置では、照明光に単色光を用いてもよい。単色光を用いることにより、白色光では得られなかった、組織構造を知る上で重要な像を得ることができる。
【００２２】
本発明に係る光学顕微鏡装置を用いた本発明の顕微鏡観察方法の一つは、対物レンズの焦準を被検査物に合わせて被検査物を観察することを特徴とする。前述したように、本発明の光学顕微鏡装置では、照明光は対物レンズを通過して被検査物に照射され、被検査物から反射した光は空間上の一点に収束した後に対物レンズに入射する。この場合、照明光は、収束光として被検査物に照射されることになる。その結果、極めてコントラストの高い、焦点深度の深い観察像を得ることができる。
【００２３】
また、本発明に係る光学顕微鏡装置を用いた本発明の他の顕微鏡観察方法は、被検査物において反射した光が収束した空間上の一点である収束点を含み対物レンズの光軸に直交する回折像面に対物レンズの焦準を合わせることにより、回折像面上に形成された被検査物の照明光による回折像を観察することを特徴とする。
【００２４】
被検査物について、回折像と組織構造との関係を予め取得しておけば、回折像を直接観察することにより、回折像のパターンの特徴から被検査物の組織構造を知ることができる。
【００２５】
また、本発明に係る光学顕微鏡装置を用いた本発明の顕微鏡観察方法は、対物レンズの焦準を被検査物に合わせて被検査物を観察する工程と、対物レンズの焦準を回折像面上に形成された回折像に合わせて回折像を観察する工程とを備えることを特徴とする。
【００２６】
この場合、対物レンズの焦準を被検査物及び回折像面に合わせることで、被検査物の光学像及び回折像をそれぞれ観察することによって、光学像の観察だけでは分かりにくかった組織構造の全体的な特徴を把握したり、回折像の観察だけでは分かりにくかった回折像が由来する組織構造の詳細を知ることができる。
【００２７】
また、本発明に係る光学顕微鏡装置を用いた本発明の他の顕微鏡観察方法は、空間絞りを用いて回折像面上の所望の領域の光を通過させ、空間絞りを通過した光について対物レンズの焦準を被検査物に合わせて被検査物を観察することを特徴とする。
【００２８】
この顕微鏡観察方法では、空間絞りを用いて回折像面上の所望の光を通過させることで、所望の回折光を選択できる。その結果、選択された所望の回折光による被検査物の光学像を観察することが可能である。回折光の選択が自由なので、同一の被検査物について回折光に応じた様々な光学像を観察することができ、その結果、被検査物の組織構造をさらに詳しく知ることができる。
【００２９】
本発明の他の顕微鏡観察方法は、回折像面に対物レンズの焦準を合わせることにより、回折像面上に形成された被検査物の照明光による回折像を観察し、回折像の所望の領域の光を通過させるように空間絞りを調整した後、対物レンズの焦準を被検査物に合わせることにより、空間絞りを通過した光によって被検査物を観察することを特徴とする。
【００３０】
回折像に基づいて光学像の観察に用いる回折光を選択するので、いかなる回折光に基づく光学像かを知ることができる。これにより被検査物の組織構造をさらに詳しく知ることができる。
【００３１】
本発明の顕微鏡観察方法では、回折像面の位置を調整して被検査物を観察することが好ましい。回折像面は照明光が収束する位置なので、回折像面の位置を調整することで、対物レンズに入射する光の量を調整でき、その結果、観察する像の明るさを調整することができる。例えば、対物レンズが回折像面の近傍に位置したときに被検査物に焦準が合うように回折像面の位置を調整して被検査物を観察することで、回折光をロスすることなく対物レンズに入射できるので、最も像が明るくなる。
【００３２】
本発明の顕微鏡観察方法では、空間絞りの形状又は回折像面上での位置を変えることにより、若しくは、対物レンズの光軸に対する照明光の光軸の角度を変えることにより、対物レンズによる被検査物の光学像形成にあずかる回折光を選択して被検査物を観察することが好適である。
【００３３】
本発明の顕微鏡観察方法では、空間絞りを通過した光の方向と対物レンズの光軸とを略一致させて被検査物を観察することが好ましい。空間絞りを通過した光の方向と対物レンズの光軸とが略一致するので、ひずみの少ない明るい像を得ることができる。
【００３４】
本発明の顕微鏡観察方法では、収束点の位置を対物レンズの光軸方向において変えることにより、回折像の大きさを調整することが好適である。これによって、所望の大きさの回折像を観察することができる。
【００３５】
このとき、収束点の位置を対物レンズの光軸方向において変えても収束点における収束角を変化させないことが好ましい。収束角が一定であると、回折像面と被検査物との相対的な位置を変更しても、コントラストの高さ、焦点深度の深さの効果を一定に保ったまま観察することができる。
【００３６】
また、本発明の顕微鏡観察方法では、照明光を単色光とすることができる。
【００３７】
更に、本発明に係る顕微鏡観察方法で観察する被検査物としては、高分子材料が考えられる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の光学顕微鏡装置によれば、光学顕微鏡装置のコンパクト化を図ることができる。また、本発明の顕微鏡観察方法によれば、コンパクト化された光学顕微鏡を利用して顕微鏡観察が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、図面と共に本発明に係る光学顕微鏡及びその光学顕微鏡を用いた顕微鏡観察方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００４０】
図１は本発明に係る光学顕微鏡の一実施形態の基本構成を示す概略構成図である。光学顕微鏡装置１は、被検査物載置台としてのステージ３を有する。この光学顕微鏡装置１は、ステージ３上に載置された被検査物（標本）５に照明光を照射し、被検査物５から反射された光を利用して種々の観察を実施するものである。
【００４１】
光学顕微鏡装置１は、被検査物５に照射する照明光を出力する照明手段７を有しており、この照明手段７は、点光源９とコレクターレンズ１１とレンズ１３とを有する。点光源９から出力された光は、コレクターレンズ１１によって収束された後、レンズ１３によって集光され、照明手段７からの照明光として出力される。このように点光源９から出力された光をレンズ１１で一度集光することで、点光源９からの光の光量を有効に利用できるようになっている。点光源９から出力される光は、白色光でもよいし、単色光でもよい。
【００４２】
照明手段７からの照明光は、ステージ３に対して照明手段７と同じ側に配置されたハーフミラーなどの反射手段１５によって対物レンズ１７の方に曲げられ、対物レンズ１７を通過して被検査物５に照射される。そして、対物レンズ１７を通過した照明光によって照明された被検査物５から反射した光は、対物レンズ１７と被検査物５との間の空間上の一点である収束点１９に収束した後に、対物レンズ１７に入射するようになっている。換言すれば、照明手段７から出力された光は、対物レンズ１７と被検査物５との間に収束点１９を有する収束光として被検査物５に照射されている。
【００４３】
対物レンズ１７の光軸Ｌ１に直交し収束点１９を通る平面Ｐ１には、照明光による被検査物５のフーリエ変換像すなわち回折像が形成される。ここでは、この平面Ｐ１を回折像面と呼ぶことにする。
【００４４】
また、光学顕微鏡装置１は、収束点１９における収束角θを０〜９０°の範囲で変化させるために、レンズ１１，１３の間に、収束角変更手段としての絞り２１を有する。この絞り２１によって照明光の大きさを制限することによって、収束角θを変化させることができるようになっている。
【００４５】
更に、回折像面Ｐ１と被検査物５との相対的な位置である距離（図１では距離ｄ１）を変化させるために、点光源９には、光源移動手段２３が取り付けられている。光源移動手段２３は、例えば、モータであって、点光源９をレンズ１１に対して照明手段７の光軸Ｌ２と平行な方向に移動させる。ここで、照明手段７の光軸Ｌ２とは、対物レンズ１７の光軸Ｌ１に交差している部分（点光源９から反射手段１５までの部分）を意味している。
【００４６】
点光源９が光軸Ｌ２方向に移動することによって、収束点１９の被検査物５からの距離が変化し、その結果として、回折像面Ｐ１と被検査物５との相対的な位置が変化する。このとき、絞り２１を対物レンズ１７の後側焦点面Ｐ２と共役な面Ｐ３に配置することにより、点光源９を光軸Ｌ２に平行な方向に移動させても、収束点１９における照明光の収束角θを一定に保つことができる。
【００４７】
これは、点光源９の移動の前後で対物レンズ１７への入射光の光束の一番外側の面である最外郭面Ｐ４が焦点面Ｐ２上の同じ部分を通ることにより、対物レンズ１７から出射される光束の最外郭面Ｐ５の光軸Ｌ１に対する角度が一定になるからである。これにより、被検査物５と対物レンズ１７との間の距離を変化させずに、すなわち対物レンズ１７の焦準（ピント）を合わせたままで被検査物５と回折像面Ｐ１との間の距離を変化させることができる。
【００４８】
また、回折像面Ｐ１上またはその近傍の位置には、回折像面Ｐ１と平行に空間絞り２５が設けられている。図２は空間絞り２５の平面図である。空間絞り２５は、遮光板２５ａの中央に、たとえば直径数百ミクロンの円形開口２５ｂが形成されたものである。
【００４９】
空間絞り２５は、光軸Ｌ１に垂直な方向に移動可能となっており、円形開口２５ｂによって被検査物５から反射された光の一部を選択的に通過させる。その結果、回折像面Ｐ１上に形成される回折像の観察視野を選択できる。この空間絞り２５は観察途中でも、容易に脱着可能となっている。遮光板２５ａに形成する開口形状すなわち観察視野は、必ずしも円形でなくてもよく、目的に応じて方形、半円形、扇形等を適宜選択することができる。
【００５０】
このように空間絞り２５を有しているので、被検査物５への照明光は空間絞り２５を避けるために空間絞り２５よりも十分大きな光束を持つことが必要である。収束点１９における収束角θを小さくすると光束の大きさが小さくなってしまうが、その場合は収束点１９の高さを低くし、回折像が小さくなるようにすれば、空間絞り２５を小さくすることにより照明光の光束の相対的な大きさを大きくすることができる。
【００５１】
また、空間絞り２５を着脱したり、観察視野の選択する際に空間絞り２５を移動させても被検査物５への照明条件が変化しないように、光学顕微鏡装置１では、被検査物５の共役面Ｐ６上に遮蔽物２７が配置されている。遮蔽物２７は、照明光が空間絞り２５に当たらないように照明光の一部を遮蔽する。
【００５２】
図１では、遮蔽物２７によって遮蔽される照明光の遮蔽領域Ａをハッチングで示している。遮蔽物２７の大きさ及び形状は、遮蔽領域Ａ内に空間絞り２５が位置するようになっていればよいが、回折像の観察視野を選択するために空間絞り２５を動かすため、その移動範囲も含めて照明光を遮蔽するようになっていることが好ましい。遮蔽物２７の形状は空間絞り２５の外形と相似形とすることができ、例えば、空間絞り２５の外形に応じて方形、円形等を適宜選択する。
【００５３】
このように遮蔽物２７を有することで空間絞り２５には照明光が当たらないことから、空間絞り２５の形状を変えたり、空間絞り２５を取り外したりしても、被検査物５の照明条件を一定にすることができる。また、被検査物５の共役面Ｐ６上に遮蔽物２７が配置されていることから、回折像面Ｐ１と被検査物５との相対的な位置を変更しても遮蔽物２７の大きさおよび位置を変える必要がない。
【００５４】
なお、遮蔽物２７の位置は共役面Ｐ６上としたが、遮蔽物２７は、照明光の進行方向において空間絞り２５よりも手前側に配置されていればよい。ただし、遮蔽物２７の位置は照明光が反射手段１５に入射する前であることが好ましい。遮蔽物２７が被検査物５からの反射した光を遮ることがないからである。また、遮蔽物２７が共役面Ｐ６上に位置することが更に好ましいのは前述の通りである。
【００５５】
このように遮蔽物２７を設けていると、視野における照明された領域はたとえばドーナツ状になり視野中央部が照明されないが、これは光学像観察時の照明方法を変えることによって避けることができる。照明方法としては、照明手段７が有する光源を、点光源９から大きさを持った光源に置き換えたり、点光源９の大きさを変化させたりして照明する方法をあげることができる。しかし回折像と光学像を正確に対応させるためには光学像観察時も同じ照明方法で照明することが好ましい。
【００５６】
図１に示すように、光学顕微鏡装置１は、空間絞り２５の上方に、対物レンズ１７、結像レンズ２９、接眼レンズ３１、反射手段１５及び照明手段７を収容する鏡筒３３を有する。鏡筒３３は、略Ｌ字状をしており、鏡筒３３のうち鉛直方向（図１では、ステージ３に垂直な方向）に延びる部分には、ステージ３側から順に、対物レンズ１７、反射手段１５、結像レンズ２９及び接眼レンズ３１が配置されている。また、鏡筒３３のうち対物レンズ１７の光軸Ｌ１に垂直な方向に延びる部分には、光軸Ｌ１に光軸Ｌ２が交差するように照明手段７が配置されている。このとき、光軸Ｌ２と反射手段１５とのなす角θｉと光軸Ｌ１と反射手段１５とのなす角θｏとが等しくなるように配置される。
【００５７】
鏡筒３３には、焦準調整手段３５が取り付けられており、焦準調整手段３５によって鏡筒３３とステージ３との間の距離を変えることができるようになっている。これによって、対物レンズ１７と被検査物５との相対的な位置、すなわち、対物レンズ１７と被検査物５との間の距離（図１では距離ｄ２）を変更できるので、対物レンズ１７の焦準合わせを行うことができる。
【００５８】
焦準調整手段３５は、例えば、ラックピニオンを利用したものであり、従来の光学顕微鏡が有する鏡筒などに取り付けられているものと同じでよいが、焦準合わせのために変化させることのできる相対的な位置の範囲は、従来の一般的な顕微鏡に比べて十分に長いことが必要である。すなわち、少なくとも被検査物５と回折像面Ｐ１の両方に焦準合わせができるようになっている。
【００５９】
対物レンズ１７は、反射手段１５と被検査物５との間であってステージ３に平行になるように鏡筒３３に設けられている。この対物レンズ１７は、図１に示すように、被検査物５に焦準を合わせたときの位置が空間絞り２５よりも上方になるような焦点距離を有する。これによって、焦準合わせ動作において、空間絞り２５が邪魔になることがない。
【００６０】
反射手段１５は、被検査物５から反射した光であって対物レンズ１７を通った光を通過させる。これによって、対物レンズ１７が捕らえた像は、結像レンズ２９の後方にある中間像結像位置３７に形成され、接眼レンズ３１はこの像を観察できるように焦準が調整されている。
【００６１】
なお、図３に示すように、対物レンズ１７が空間絞り２５に最も近づいたときに被検査物５に焦準が合うように、回折像面Ｐ１の位置を調整すると、最も明るい像を得ることができる。なお、回折像面Ｐ１の調整は、光源移動手段２３を利用して点光源９の位置を二点鎖線の位置（図１に示した点光源９の位置）から実線の位置に変えることによって実施すればよい。この状態では、被検査物５と回折像面Ｐ１との間の距離は、図３に示すようにｄ３であって、距離ｄ３と距離ｄ２とはほぼ等しくなっている。
【００６２】
上記構成では、図１に示すように対物レンズ１７の焦準を被検査物５に合わせることによって、被検査物５の光学像を観察でき、また、対物レンズ１７の焦準を回折像面Ｐ１に合わせることによって回折像を観察することができる。
【００６３】
回折像には、被検査物５の構造情報が集約されているので、組織構造と回折像との関係が予め分かっていれば、回折像から逆に被検査物の組織構造を知ることが可能である。そして、上記のように、被検査物５の光学像と回折像とを共に観察できるようになっていれば、被検査物５の構造情報をより多く取得できる。
【００６４】
また、光学顕微鏡装置１では、被検査物５から反射した光を利用しているので、被検査物５として透過率の低い被検査物５の表面組織構造を好適に知ることが可能である。
【００６５】
更に、照明手段７から出力した照明光は、対物レンズ１７を通過した後に被検査物５を照明しており、被検査物５において反射した光が、対物レンズ１７に入射するようになっている。その結果、対物レンズ１７、反射手段１５及び照明手段７をステージ３に対して同じ側に配置して鏡筒３３内に収容できているので、光学顕微鏡装置１のコンパクト化が図れている。
【００６６】
また、上記構成では、照明手段７からの照明光は収束光として被検査物５に照射されるので、極めてコントラストが高く、焦点深度の深い観察像を得ることができる。そして、収束角θを絞り２１を利用して変更することで、コントラストや焦点深度の深さなどを選択することができる。
【００６７】
次に、図１及び図４を利用して上記光学顕微鏡装置１を用いた顕微鏡観察方法の一つについて説明する。図４は、図１の状態から回折像面Ｐ１に対物レンズ１７の焦準を合わせたときの光学顕微鏡装置１を示す図である。なお、以下の説明では、絞り２１は、共役面Ｐ３に配置されているものとする。
【００６８】
先ず、ステージ３に被検査物５を載置し、続いて照明手段７から照明光を出力することで被検査物５に照明光を照射する。光学顕微鏡装置１で観察する被検査物５としては、例えば、高分子材料（たとえば、ポリエチレン等のポリマーフィルムやポリプロピレン系複合材料の射出成形品）、生体材料、セラミックス、金属他を挙げることができるが、組織構造を観察し得るという点と光透過率が小さいという点で、ポリプロピレン系複合材料の射出成形品は最も典型的な対象材料である。
【００６９】
次に、空間絞り２５をはずした状態で、図４に示すように、対物レンズ１７の焦準を回折像面Ｐ１に合わせて回折像を観察する。そして、点光源９の位置を光源移動手段２３を利用して調整することで、回折像の大きさを所望の大きさにする。このように、回折像の大きさを調整しても、絞り２１が共役面Ｐ３に配置されていることで、収束点１９における収束角θは一定である。
【００７０】
続いて、図４に示すように、空間絞り２５を装着して、被検査物５において反射した光のうち所望の領域の光を通過させることで、回折像の観察視野を選択する。すなわち、空間絞り２５によって回折像を形成する回折光のうち所望の回折光を選択する。なお、回折光とは、０次の回折光（すなわち直接光）も含む意味である。空間絞り２５は、遮蔽物２７によって照明光が予め遮蔽された遮蔽領域Ａ内に配置されるので、被検査物５の照明条件は空間絞り２５を装着してもその影響を受けない。
【００７１】
空間絞り２５によって所望の回折光を選択した後には、図１に示すように、対物レンズ１７の焦準を被検査物５に合わせる。
【００７２】
このとき、照明条件が変化しないように、図４に示すように、点光源９を実線の位置から二点鎖線の位置（図１に示した点光源９の位置）に向けて移動させる。これによって、被検査物５と回折像面Ｐ１との間の距離を一定に保つことができる。また、このとき、絞り２１が共役面Ｐ３上に配置されているので、収束角θも一定に保たれている（図１及び図４参照）。したがって、図１に示すように、対物レンズ１７の焦準を被検査物５に合わせても、回折像を観察した時と同じ照明条件において、空間絞り２５で選択した所望の回折光を利用して被検査物５の光学像を観察できる。
【００７３】
なお、高次の回折光を用いて結像させようとすると、結像に与る光が対物レンズ１７の光軸Ｌ１と大きくずれてしまい、得られる像はひずみの大きい像になる。したがって、このような場合、たとえば鏡筒３３の傾きを、例えば、光学顕微鏡装置１が有する傾き調整手段３９によって調整するなどして、選択された回折光をできるだけ光軸Ｌ１に近づけると好ましい結果が得られる。
【００７４】
また、本実施形態では、対物レンズ１７の光軸Ｌ１と照明手段７の光軸Ｌ２とを直交させているが、対物レンズ１７の光軸Ｌ１に対するレンズ１３の光軸（すなわち、照明手段７の光軸Ｌ２）の角度を可変にできるように構成してもよい。照明手段７の光軸Ｌ２の角度を変えることにより観察に与る回折光を変化させることができ、組織構造や配向を知るための像情報を増やすことができる。
【００７５】
また、上記観察方法の説明では、被検査物５に焦準を合わせたときに回折像面Ｐ１と対物レンズ１７とが離れている場合について説明したが、図３及び図５に示すように、被検査物５に焦準を合わせたときに、回折像面Ｐ１と対物レンズ１７とが最も近づくようにして被検査物５の光学像及び回折像を観察してもよい。図５は、図３の状態から回折像面Ｐ１に対物レンズ１７の焦準を合わせたときの光学顕微鏡装置１を示す図である。
【００７６】
この場合も、先ず、図５に示すように、回折像面Ｐ１に対物レンズ１７の焦準を合わせて回折像を観察する。そして、空間絞り２５によって所望の領域を選択した後に、図３に示すように、被検査物５に焦準を合わせて被検査物５の光学像を観察する。被検査物５から反射した光は収束点１９に収束するので、回折像面Ｐ１と対物レンズ１７とを近づけることで、被検査物５から反射した光がロスなく対物レンズ１７に入射し、その結果として、明るい像を取得することができる。
【００７７】
ところで、収束光を利用した透過型の従来の光学顕微鏡のように、照明光を収束させるレンズと、被検査物を透過した光を集める対物レンズとが分かれていれば、対物レンズと被検査物との間に空間絞りを配置したり、対物レンズの焦準を調整しても、被検査物の照射条件は変化しない。しかし、照明光を対物レンズを通して被検査物に照射し、被検査物からの光を再度対物レンズに入射させた場合には、対物レンズと被検査物との間の空間絞りや、対物レンズの焦準合わせによって、被検査物への照明条件が変わる恐れがある。
【００７８】
これに対して、光学顕微鏡装置１およびこれを用いた顕微鏡観察方法によれば、遮蔽物２７によって照明光の一部を予め遮蔽しているので、被検査物５と対物レンズ１７の間にある回折像面Ｐ１に空間絞り２５を配置しても、空間絞り２５によって新たに照明光が遮られないようにすることができている。その結果、空間絞り２５の影響を受けることなく照明光を利用することができる。
【００７９】
更に、絞り２１を共役面Ｐ３に配置し、対物レンズ１７の焦準合わせに応じて点光源９の位置を光源移動手段２３によって調整することで、回折像面Ｐ１と被検査物５との間の距離及び収束角θを一定に保つことができている。
【００８０】
したがって、対物レンズ１７の焦準を被検査物５及び回折像面Ｐ１にそれぞれ合わせることで、光透過率の小さな被検査物５の光学像および回折像を選択的に且つ同一の照明条件で観察することができる。特に、収束角θを一定にすることで、コントラストの高さ及び焦点深度の深さなどの効果を一定に保ったままで被検査物５の光学像や回折像を観察することができる。
【００８１】
また、空間絞り２５を適当に挿入または移動させることにより、所望の回折光による被検査物５の光学像と回折像とを得ることができるので、従来の光学顕微鏡装置では得られなかった組織構造情報や配向情報を光学像または回折像として得ることができる。更に、空間絞り２５によって、自由に回折光を選択できるので、同一の被検査物５について回折光に応じた様々な光学像を観察することができる。その結果、被検査物５の組織構造を更に詳細に知ることが可能である。
【００８２】
以上、本発明の好適な実施形態についてついて説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されない。
【００８３】
例えば、絞り２１を共役面Ｐ３に配置し、点光源９の移動の前後で絞り２１における光を通過させる開口の大きさを一定にしておくことで、点光源９を移動させても収束角θを一定にするようにしているが、絞り２１で遮る照明光の大きさを調整することで収束角θを一定にするようにしてもよい。
【００８４】
また、上記実施形態では、回折像面Ｐ１に焦準を合わせて回折像を観察した後に、被検査物５に焦準を合わせて光学像を観察しているが、光学像を観察した後に回折像を観察してもよい。また、被検査物５の光学像及び回折像の何れか一方を観察するようにしてもよい。更に、必ずしも空間絞り２５で所望の回折光を選択しなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の光学顕微鏡装置の一実施形態の構成を示す概略図である。
【図２】空間絞りの一例を示す平面図である。
【図３】図１において収束点を対物レンズに近接させた状態で光学像を観察するときの光学顕微鏡装置を示す図である。
【図４】図１の状態から回折像面に対物レンズの焦準を合わせたときの光学顕微鏡装置を示す図である。
【図５】図３の状態から回折像面に対物レンズの焦準を合わせたときの光学顕微鏡装置を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１…光学顕微鏡装置、３…ステージ（被検査物載置台）、５…被検査物、７…照明手段、１１…コレクターレンズ、１３…レンズ、１５…反射手段、１７…対物レンズ、１９…収束点、２１…絞り（収束角変更手段）、２３…光源移動手段（回折像面と被検査物との相対的な位置の調整機構）、２５…空間絞り、２７…遮蔽物、３５…焦準調整手段、３７…中間像結像位置、３９…傾き調整手段、Ｌ１…対物レンズの光軸、Ｌ２…照明手段の光軸、Ｐ１…回折像面、θ…収束角、Ｐ３…対物レンズの後側焦点面の共役面。
【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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