(57)【要約】【課題】  顕微鏡観察を行いながら試料にピントが合う方向を認識できる光学顕微鏡を提供すること。【解決手段】  光学顕微鏡１００の照明装置２０には、視野絞り２に対して光源装置１側に指標板３，４が配設され、試料Ｓ側に指標板５，６が配設されている。指標板３〜６には、それぞれ対物レンズ８のピント位置の方向を示すマークが記されている。ピント位置に試料Ｓの表面Ｈがある場合は、試料像のみが接眼レンズ９を介して観察される。ピント位置に対して対物レンズ８から離れた位置に試料Ｓの表面Ｈがある場合は、指標板５または６のマークが観察されるので、観察者は、試料Ｓを対物レンズ８の方向へ移動させればよいことが分かる。一方、ピント位置に対して対物レンズ８に近い位置に試料Ｓの表面Ｈがある場合は、指標板３または４のマークが観察される。観察者は、試料Ｓを対物レンズ８から遠ざける方向へ移動させればよいことが分かる。【選択図】  図１
2006106567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズで試料を観察する光学機器の照明装置において、
光源から放射される照明光を視野絞りを介して試料へ導く照明光学系の光路上で、前記視野絞りの前記光源側に、前記試料のピント合わせ操作を指示するための指標が記された指標部材を有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記指標部材は、前記視野絞りの前記光源側に、前記光路に沿って複数設けられ、それぞれ異なる指標が記されていることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の照明装置において、
前記視野絞りの前記試料側に、前記視野絞りの光源側に設けられる前記指標部材の指標に対して反対方向のピント合わせ操作を指示するための指標が記されている指標部材をさらに有することを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明光により照明される前記指標部材の像と前記試料の像とを前記試料の位置に応じて形成する対物レンズとを備えることを特徴とする光学顕微鏡。
【請求項５】
請求項４に記載の光学顕微鏡において、
前記指標は、前記試料のピント位置の方向に対応するマーク、記号または文字であることを特徴とする光学顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を照明する照明装置およびこれを備える光学顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学顕微鏡を使用してマニュアルで試料に焦点を合わせる方式として、ダブル線の間にシングル線を挟み込む挟み込み方式が知られている。この挟み込み方式は、第１の光源の前方にダブルスリットマスクを配し、第２の光源の前方にシングルスリットマスクを配し、ダブルスリットマスクで形成されたダブル線の光束とシングルスリットマスクで形成されたシングル線の光束をプリズムにより同一方向に反射させる。そして、投影レンズにより、ダブル線とシングル線の光束を観察光路に入れて、ダブル線とシングル線の像を被検物に投影する。観察者は、ダブル線の像の間に挟み込まれたシングル線の像の偏りを観察することによりピントずれを認識する。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１４２５１５号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の光学系では、ダブルスリットマスクで形成されたダブル線の光束とシングルスリットマスクで形成されたシングル線の光束を精度良く同一方向に反射させるプリズムや、ダブル線とシングル線の像を被検物に投影する投影レンズを必要とし、構成が複雑であり、装置コストが高いという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明の請求項１に係る照明装置は、対物レンズで試料を観察する光学機器の照明装置において、光源から放射される照明光を視野絞りを介して試料へ導く照明光学系の光路上で、視野絞りの光源側に、試料のピント合わせ操作を指示するための指標が記された指標部材を有することを特徴とする。
（２）請求項２に係る照明装置は、請求項１の照明装置において、指標部材は、視野絞りの光源側に、光路に沿って複数設けられ、それぞれ異なる指標が記されていることが好ましい。
請求項３に係る照明装置は、請求項１または２の照明装置において、視野絞りの試料側に、視野絞りの光源側に設けられる指標部材の指標に対して反対方向のピント合わせ操作を指示するための指標が記されている指標部材をさらに有することが好ましい。
【０００６】
（３）本発明の請求項４に係る光学顕微鏡は、請求項１〜３のいずれかの照明装置と、照明光により照明される指標部材の像と試料の像とを試料の位置に応じて形成する対物レンズとを備えることを特徴とする。
請求項５に係る光学顕微鏡は、請求項４の光学顕微鏡において、指標は、試料のピント位置の方向に対応するマーク、記号または文字であってもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、照明光学系の光路上に指標部材を挿入するという簡単な構成で、ピントが合う方向を認識することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態による光学顕微鏡について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態による光学顕微鏡の概略を示す全体構成図である。図２は、本発明の実施の形態による照明装置に配設される指標板を模式的に示す概略図である。
【０００９】
本実施の形態の光学顕微鏡１００は、落射型顕微鏡であり、光源装置１と、視野絞り２と、指標板３〜６と、ハーフミラー７と、対物レンズ８と、接眼レンズ９とを備え、試料Ｓを載置するＸＹ移動ステージ１０と、ＸＹ移動ステージ１０をＸ−Ｙ方向に２次元移動させる回転ハンドル１１と、ＸＹ移動ステージ１０を光軸ＡＸに沿ってＺ方向に移動させる焦点調節ダイヤル１２とを備える。光源装置１からハーフミラー７までが照明装置２０を構成している。照明光学系は、この照明装置２０の光学系である。焦点調節ダイヤル１２を右回りに廻すとＸＹ移動ステージ１０が上昇し、焦点調節ダイヤル１２を左回りに廻すとＸＹ移動ステージ１０が下降する。対物レンズ８は、対物レンズ切り替え部１３に取り付けられ、対物レンズ切り替え部１３の回転動作により光路上に挿入される。接眼レンズ９は、接眼鏡筒１４に取り付けられている。撮影鏡筒１５には、不図示の撮影装置、例えばＣＣＤカメラが取り付けられる。
【００１０】
ランプ１ａから射出される照明光Ｌ１は、コレクタレンズ１ｂおよび指標板３，４を順次透過し、視野絞り２上にランプ１ａの像が結像される。視野絞り２を通過した照明光Ｌ１は、指標板５，６を順次透過し、ハーフミラー７で光路を−Ｚ方向に曲げられ、対物レンズ８を通過して試料Ｓに入射する。このように、指標板３，４は、視野絞り２に対して光源側に配設され、指標板５，６は、視野絞り２に対して試料側に配設されている。視野絞り２および指標板３〜６は、相互の間隔が対物レンズ８の後ろ側焦点深度（被写界深度）よりも広くなるように配列している。
【００１１】
試料Ｓで反射された光（観察光）Ｌ２は、対物レンズ８およびハーフミラー７を透過し、不図示の光路分割プリズムによって２つに分割され、一方は、接眼レンズ９へ導かれて試料Ｓの顕微鏡像として観察され、他方は、撮影鏡筒１５へ導かれて不図示のＣＣＤカメラにより顕微鏡像が撮像される。
【００１２】
図２を参照して、指標板３〜６について説明する。指標板３〜６は、いずれも透明な円形平板であり、その平面にそれぞれ矢印マーク３ａ〜６ａが輪郭線で記されている。つまり、マーク３ａ〜６ａの輪郭線の内側も外側も透明であり、照明光Ｌ１が透過する。マーク３ａは下向きの長い矢印、マーク４ａは下向きの短い矢印、マーク５ａは上向きの短い矢印、マーク６ａは上向きの長い矢印である。これらのマーク３ａ〜６ａは、試料Ｓをピント位置へ誘導するためのガイド用の指標として機能するものであり、その詳細については後述する。
【００１３】
以下、図３〜５の光路図を参照しながら、照明装置２０の作用を説明する。
図３〜５は、本実施の形態による光学顕微鏡１００の概略光路図である。図３は、試料Ｓの表面にピントが合っている状態を示し、図４は、試料Ｓの表面Ｈがピント位置より後方にある状態を示し、図５は、試料Ｓの表面Ｈがピント位置より前方にある状態を示す。
【００１４】
図３の光路図では、対物レンズ８のピント位置Ｐ１（対物レンズ８から距離ａの位置）に試料Ｓの表面Ｈがある。すなわち、焦点が合った状態になっているため、対物レンズ８により形成される試料像Ｉのみが接眼レンズ９を介して鮮明に観察される。上述したように、指標板４と視野絞り２との間隔も指標板５と視野絞り２との間隔も被写界深度より広く設定されているので、図３に示す状態では、マーク４ａおよび５ａは観察されない。
【００１５】
図４の光路図では、ピント位置Ｐ１よりも対物レンズ８から離れた位置にあり、ピントが合っていないので、試料像Ｉを観察することはできない。ここで、視野絞り２に対して試料側に配設されている指標板６に注目する。指標板６から発し、対物レンズ８を経て試料Ｓの表面Ｈに到る光Ｌ４（破線で表示）を考えると、光Ｌ４は、対物レンズ８により、表面Ｈよりも下方の点Ａに集光され、指標板６のマーク６ａの像が点Ａの位置に結像される。点Ａの位置を対物レンズ８から距離（ａ＋２ｂ）の位置とすると、試料Ｓの表面Ｈが対物レンズ８から距離（ａ＋ｂ）の位置にきたときに、試料Ｓの表面Ｈによるマーク６ａの反射像は、あたかもピント位置Ｐ１にあるかのように観察される。つまり、観察者は、ピント位置Ｐ１にあるマーク６ａの像が対物レンズ８により結像位置Ｐ２に再結像した像を、接眼レンズ９を介して明瞭に観察できる。すなわち、観察者には、マーク６ａの像の上向きの長い矢印が見える。
【００１６】
また、指標板６よりも視野絞り２側に配設されている指標板５のマーク５ａの像は、点Ａの位置よりピント位置Ｐ１側に結像される。従って、試料Ｓの表面Ｈが図４の状態よりもピント位置Ｐ１側にあり、試料Ｓの表面Ｈによるマーク５ａの反射像がピント位置Ｐ１にきたときに、観察者は、マーク５ａの像を観察できる。
【００１７】
ここで、マーク３ａ〜６ａの意味を説明する。マーク５ａ，６ａの上向きの矢印は、試料Ｓを上方に移動させよとの指標であり、マーク６ａの上向きの長い矢印は、ピント位置Ｐ１までの移動距離が長いことを示し、マーク５ａの上向きの短い矢印は、ピント位置Ｐ１までの移動距離が短いことを示している。同様に、マーク３ａ，４ａの下向きの矢印は、試料Ｓを下方に移動させよとの指標であり、マーク３ａの下向きの長い矢印は、ピント位置Ｐ１までの移動距離が長いことを示し、マーク４ａの下向きの短い矢印は、ピント位置Ｐ１までの移動距離が短いことを示している。
【００１８】
観察者は、マーク６ａの像の上向きの長い矢印を見て試料Ｓを上方に移動させればピントが合うことを認識できる。具体的には、焦点調節ダイヤル１２を廻して試料Ｓを載置するＸＹ移動ステージ１０を上方（＋Ｚ方向）に移動させる。この＋Ｚ方向の移動に伴い、マーク６ａの像が見えなくなり、マーク５ａ（上向きの短い矢印）の像が明瞭に観察され、ピント合わせ操作が間違いなく行われていることが分かる。さらに＋Ｚ方向の移動を継続すると、マーク５ａの像が見えなくなり、試料Ｓの表面Ｈに焦点が合った状態となり、試料Ｓの像が明瞭に観察される。
【００１９】
一方、図５の光路図では、ピント位置Ｐ１よりも対物レンズ８に近い位置にあり、ピントが合っていないので、試料像Ｉを明瞭に観察することはできない。ここで、視野絞り２に対して光源側に配設されている指標板３に注目する。指標板３から発し、対物レンズ８を経て試料Ｓの表面Ｈに到る光Ｌ５（破線で表示）を考えると、光Ｌ５は、対物レンズ８により点Ｂに集光され、指標板３のマーク３ａは、点Ｂの位置に結像される。点Ｂの位置を対物レンズ８から距離（ａ−２ｃ）の位置とすると、試料Ｓの表面Ｈが対物レンズ８から距離（ａ−ｃ）の位置にきたときに、試料Ｓの表面Ｈによるマーク３ａの反射像は、あたかもピント位置Ｐ１にあるかのように観察される。つまり、観察者は、ピント位置Ｐ１にあるマーク３ａの像が対物レンズ８により結像位置Ｐ２に再結像した像を、接眼レンズ９を介して明瞭に観察できる。すなわち、観察者には、マーク３ａの像の下向きの長い矢印が見える。
【００２０】
また、指標板３よりも視野絞り２側に配設されている指標板４のマーク４ａの像は、点Ｂの位置よりピント位置Ｐ１側に結像される。従って、試料Ｓの表面Ｈが図５の状態よりもピント位置Ｐ１側にあり、試料Ｓの表面Ｈによるマーク４ａの反射像がピント位置Ｐ１にきたときに、観察者は、マーク４ａの像を観察できる。
【００２１】
観察者は、マーク３ａの像の下向きの長い矢印を見て試料Ｓを下方に移動させればピントが合うことを認識できる。具体的には、焦点調節ダイヤル１２を廻して試料Ｓを載置するＸＹ移動ステージ１０を下方（−Ｚ方向）に移動させる。この−Ｚ方向の移動に伴い、マーク３ａの像が見えなくなり、マーク４ａ（下向きの短い矢印）の像が明瞭に観察され、ピント合わせ操作が間違いなく行われていることが分かる。さらに−Ｚ方向の移動を継続すると、マーク４ａの像が見えなくなり、試料Ｓの表面Ｈに焦点が合った状態となり、試料Ｓの像が明瞭に観察される。
【００２２】
このように、本実施の形態の光学顕微鏡１００は、上下方向をガイドするそれぞれ異なるマークを記した指標板を照明装置２０に配設するという簡単な構成でピントを合わすべき方向を容易に認識することができる。視野絞り２の試料側あるいは光源側にそれぞれ複数個の指標板を配設すれば、ピントを合わすべき方向を段階的に認識することができ、より一層確実にピント合わせを行うことができる。観察者は、接眼レンズを覗いたまま、つまり、顕微鏡観察を行いながら上述したピント合わせ操作を間違いなく行うことができる。
【００２３】
特に、光源側に、例えば指標板３の位置に、指標板を１枚配設しておくと、この指標板のマークが見えたときは、試料Ｓが対物レンズ８に近づき過ぎていることを認識できるので、試料Ｓを対物レンズ８に衝突させるという事故を未然に防ぐことができる。勿論、このような指標板を視野絞り２に対して光源側に、光路に沿って複数枚配設しても、衝突事故を未然に防ぐことができる。
【００２４】
焦点調節ダイヤル１２の代わりにジョイスティックを用いるタイプの顕微鏡では、図６に示すような指標板の指標が好ましい。図６は、本発明の実施の形態による照明装置に配設される指標板の変形例を模式的に示す概略図である。指標板２３〜２６は、それぞれ指標板３〜６と同様に、照明装置２０の光学系の光路上に配設される。指標板２３〜２６が指標板３〜６と異なる点は、指標板上に記されるマークの形状のみである。すなわち、指標板２３〜２６のマーク２３ａ〜２６ａは、輪郭線で描かれた弧状の矢印である。マーク２３ａは、左回りの長い矢印、マーク２４ａは、左回りの短い矢印、マーク２５ａは、右回りの短い矢印、マーク２６ａは、右回りの長い矢印である。
【００２５】
これらのマークは、ジョイスティックのノブを右回りまたは左回りのいずれに回転させればピントを合わすことができるかのガイドである。例えば、観察者は、マーク２６ａの像の右回りの長い矢印を見たときは、ノブを右回りに廻して試料Ｓを上方に移動させればピントが合うことを認識できる。同様に、観察者は、マーク２３ａの像の左回りの長い矢印を見たときは、ノブを左回りに廻して試料Ｓを下方に移動させればピントが合うことを認識できる。従って、指標板２３〜２６が光路上に配設された照明装置も、本実施の形態の照明装置２０と同様の作用効果を奏する。この変形例は、ジョイスティックのノブの回転操作とマーク２３ａ〜２６ａの矢印の向きとが一致するので、指標としての効果が大きい。勿論、これらのマーク２３ａ〜２６ａは、焦点調節ダイヤル１２の回転方向をガイドするものとしても使用できる。
【００２６】
以上説明したように、本発明によれば、指標を記した指標板を照明装置に配設するという簡単な構成でピントを合わすべき方向を容易に認識することができる。本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されない。例えば、指標板の指標は、本実施の形態で説明した矢印マークに限らず、試料Ｓを動かす方向、或いは、焦点調節ダイヤル１２の回転方向をガイドするものであれば、記号や文字でもよい。文字の場合、方向を表す文字、例えば、「上」、「下」、「ＵＰ」、「ＤＯＷＮ」を記してもよいし、衝突事故を防ぐためならば「ＳＴＯＰ」でもよい。これらのマーク、記号、文字は、輪郭線部分が半透明な色彩を有するものでもよい。また、指標板は、透明平板にマーク等を記したものに限らず、細いワイヤーのみでマーク３ａ〜６ａ等を形成したものでもよい。なお、本実施の形態では、落射型顕微鏡を例として説明したが、本発明は、透過型顕微鏡にも適用できる。また、本発明は、光学顕微鏡だけではなく、光学測定機や光学測長機にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る光学顕微鏡の概略を示す全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る照明装置に配設される指標板を模式的に示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る光学顕微鏡の概略光路図であり、試料Ｓの表面にピントが合っている状態を示す。
【図４】本発明の本実施の形態に係る光学顕微鏡の概略光路図であり、試料Ｓの表面がピント位置より後方にある状態を示す。
【図５】本発明の実施の形態に係る光学顕微鏡の概略光路図であり、試料Ｓの表面がピント位置より後方にある状態を示す。
【図６】本発明の実施の形態に係る照明装置に配設される指標板の変形例である。
【符号の説明】
【００２８】
１：光源装置
２：視野絞り
３〜６：指標板
３ａ〜６ａ：マーク
７ハーフミラー
８：対物レンズ
９：接眼レンズ
１０：ＸＹ移動ステージ
１２：焦点調節ダイヤル
２３〜２６：指標板
２３ａ〜２６ａ：マーク
１００：光学顕微鏡
Ｈ：試料表面
Ｐ１：ピント位置
Ｐ２：結像位置
Ｌ１：照明光
Ｌ２：観察光
Ｌ４，Ｌ５：光
Ｓ：試料
【図１】
2006106567.tif 000003
【図２】
2006106567.tif 000004
【図３】
2006106567.tif 000005
【図４】
2006106567.tif 000006
【図５】
2006106567.tif 000007
【図６】
2006106567.tif 000008