(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、光源９から発せられた光を収束光として出力するコンデンサレンズ１１を有する照明手段７と、コンデンサレンズから出力される収束光を照明手段側に反射する反射手段１３と、照明手段と反射手段との間に設けられており、被検査物を載置するための被検査物載置台３と、反射手段に対して被検査物載置台と反対側に設けられる対物レンズ１５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収束光は、被検査物に照射され、反射手段は、被検査物において反射した光を通す通光部１３ａを有しており、被検査物において反射した光は、反射手段と被検査物との間の空間上の一点２３に収束した後に通光部を通って対物レンズに入射する。【選択図】  図１
2006284686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発せられた光を収束光として出力するコンデンサレンズを有する照明手段と、
前記コンデンサレンズから出力される前記収束光を前記照明手段側に反射する反射手段と、
前記照明手段と前記反射手段との間に設けられており、被検査物を載置するための被検査物載置台と、
前記反射手段に対して前記被検査物載置台と反対側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収束光は、前記被検査物に照射され、
前記反射手段は、前記被検査物において反射した光を通す通光部を有しており、
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と共に、前記通光部を通って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の収束角を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を含み前記対物レンズの光軸に直交する回折像面及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】
前記収束光が前記空間絞りを照明しないように前記収束光の一部を遮蔽する遮蔽物を、前記被検査物載置台と前記光源との間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】
前記光源から発せられる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、前記対物レンズの焦準を前記被検査物に合わせて前記空間絞りを通過した光を利用し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を利用し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コンデンサレンズ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】
前記空間上の一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】
前記空間上の一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空間上の一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】
前記光源から発せられる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、光源から発せられた光を収束光として出力するコンデンサレンズを有する照明手段と、コンデンサレンズから出力される収束光を照明手段側に反射する反射手段と、照明手段と反射手段との間に設けられており、被検査物を載置するための被検査物載置台と、反射手段に対して被検査物載置台と反対側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収束光は、被検査物に照射され、反射手段は、被検査物において反射した光を通す通光部を有しており、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と共に、通光部を通って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、照明手段から出力された収束光を一度反射手段で反射させた後に、照明手段と反射手段との間に設けられた被検査物載置台上の被検査物に照射している。そして、収束光によって照明された被検査物によって反射された光は、対物レンズと被検査物との間の空間上の一点で収束すると共に、反射手段が有する通光部を通って対物レンズに入射する。このように、反射手段で収束光を一度反射させて被検査物に照射しているので、対物レンズの光軸方向の長さを短くすることができ、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、照明光としての収束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では、被検査物において反射した光の収束角を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の一点を含み対物レンズの光軸に直交する回折像面及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、収束光が空間絞りを照明しないように収束光の一部を遮蔽する遮蔽物を、被検査物載置台と光源との間に更に備えることが好ましい。この構成では、遮蔽物によって収束光の一部を遮蔽することで空間絞りに収束光が当たらない結果、被検査物に照射される収束光が空間絞りの影響を受けにくい。これにより、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、被検査物への収束光の照射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】
なお、対物レンズをその焦点面が被検査物と平行になるように配置することにより視野全体に対物レンズの焦準を合わせることができる。この場合、「対物レンズの光軸」とは、対物レンズの中心と、被検査物及びコンデンサレンズの光軸の交点とを結ぶ方向を指すこととする。
【００２２】
更に、本発明に係る光学顕微鏡装置では、光源から出力される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。
【００２３】
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、コンパクト化が図られており、コンデンサレンズから出力される収束光は、反射手段で反射され被検査物に照射される。
【００２４】
そして、被検査物で反射した光は、被検査物と対物レンズとの間の空間上の一点に収束すると共に、通光部を通って対物レンズに入射する。この場合、被検査物には、収束しつつある光が照射されるので、被検査物に焦準を合わせて観察することで、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。
【００２５】
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回折像を観察することを特徴とする。
【００２６】
前述したように、本発明の光学顕微鏡装置では、コンパクト化が図られており、コンデンサレンズから出力される収束光は、反射手段で反射され被検査物に照射される。被検査物で反射した光は、被検査物と対物レンズとの間の空間上の一点に収束すると共に、通光部を通って対物レンズに入射する。
【００２７】
この場合、回折像面には、被検査物の回折像が形成されている。そして、上記観察方法では、回折像に焦準を合わせて回折像を観察するので、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。
【００２８】
また、焦準調整手段を備え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。
【００２９】
前述したように、本発明の光学顕微鏡装置では、コンパクト化が図られており、コンデンサレンズから出力される収束光は、反射手段で反射され被検査物に照射される。被検査物で反射した光は、被検査物と対物レンズとの間の空間上の一点に収束すると共に、通光部を通って対物レンズに入射する。この場合、回折像面には、被検査物の回折像が形成されている。
【００３０】
そして、上記観察方法では、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。
【００３１】
また、空間絞りを備えた本発明に係る光学顕微鏡装置を用いた本発明に係る顕微鏡観察方法は、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、対物レンズの焦準を被検査物に合わせて空間絞りを通過した光を利用して被検査物を観察することを特徴とする。
【００３２】
前述したように、本発明の光学顕微鏡装置では、コンパクト化が図られており、コンデンサレンズから出力される収束光は、反射手段で反射され被検査物に照射される。被検査物で反射した光は、被検査物と対物レンズとの間の空間上の一点に収束すると共に、通光部を通って対物レンズに入射する。この場合、回折像面には、被検査物の回折像が形成されている。
【００３３】
そして、上記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。
【００３４】
更に、空間絞りを備え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、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を利用して被検査物を観察することを特徴とする。
【００３５】
前述したように、本発明の光学顕微鏡装置では、コンパクト化が図られており、コンデンサレンズから出力される収束光は、反射手段で反射され被検査物に照射される。そして、被検査物で反射した光は、被検査物と対物レンズとの間の空間上の一点に収束すると共に、通光部を通って対物レンズに入射する。この場合、回折像面には、被検査物の回折像が形成されている。そして、上記観察方法では、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。
【００３６】
また、本発明の他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。回折像面は収束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。
【００３７】
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コンデンサレンズ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。
【００３８】
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。
【００３９】
なお、対物レンズをその焦点面が被検査物と平行になるように配置することにより視野全体に対物レンズの焦準を合わせることができる。この場合「対物レンズの光軸」とは、対物レンズの中心と、被検査物及びコンデンサレンズの光軸の交点とを結ぶ方向を指すこととする。
【００４０】
本発明の顕微鏡観察方法では、前述した空間上の一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。
【００４１】
このとき、前述した空間上の一点（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。
【００４２】
また、本発明の顕微鏡観察方法では、光源から発せられる光を単色光とすることができる。
【００４３】
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】
【００４４】
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】
【００４５】
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。
【００４６】
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を有しており、光学顕微鏡装置１は、ステージ３上の被検査物（標本）５に照明光を照射して被検査物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。
【００４７】
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、照明手段７は、ステージ３の下方、すなわち、ステージ３の裏面側（被検査物５を載置する面と反対側）に配置されている。この照明手段７は、点光源９とコンデンサレンズ１１とを有しており、点光源９から出力された光は、コンデンサレンズ１１によって収束される。これにより、照明手段７からは収束光としての照明光が出力されることになる。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。
【００４８】
照明手段７から出力された照明光を被検査物５に照射するために、光学顕微鏡装置１は、ステージ３に対して照明手段７と反対側に設けられた反射手段１３を有する。反射手段１３は、照明光をコンデンサレンズ１１側に折り返すように反射する。反射手段１３としては、ミラーが例示されるが、照明光をコンデンサレンズ１１側に反射できれば特に限定されない。
【００４９】
反射手段１３は、コンデンサレンズ１１の光軸Ｌ１に直交するように配置されており、照明手段７から出力された照明光を被検査物５に照射する。反射手段１３は、照明光を受けた被検査物５から反射された光を通すための通光部としての開口部１３ａを光軸Ｌ１上に有する。
【００５０】
開口部１３ａは、例えば、光軸Ｌ１を中心とした円形開口が例示されるが、被検査物５からの光を通せば特に限定されない。また、開口部１３ａの大きさは、反射手段１３での照明光を反射させる領域の面積を十分にとれ、且つ、被検査物５から反射した光を遮らない大きさであれば特に限定されない。
【００５１】
上記のように照明手段７と反射手段１３との間にステージ３が配置されているので、被検査物５により多くの照明光が照射されるようにステージ３及び被検査物５はできるだけ小さいことが好ましい。
【００５２】
光学顕微鏡装置１は、開口部１３ａを通る光を利用して像を形成するために、反射手段１３側から順に対物レンズ１５、結像レンズ１７及び接眼レンズ１９が配置された鏡筒２１を反射手段１３の上方（図中、上側）に有する。鏡筒２１の内部構成自体は、従来からある一般的なものであり、被検査物５との相対距離を変化させることにより、焦準合わせを行うことができるようになっている。この鏡筒２１は、対物レンズ１５の光軸Ｌ２がコンデンサレンズ１１の光軸Ｌ１とほぼ一致するように配置されている。
【００５３】
対物レンズ１５は、被検査物５に焦準を合わせたときの位置が反射手段１３よりも後方（図中、上側）になるような焦点距離を有している。これにより、焦準合わせ動作において反射手段１３が邪魔になることがない。
【００５４】
この対物レンズ１５が捉えた像は、結像レンズ１７の後方（図中、上側）にある中間像位置１８に形成され、接眼レンズ１９は、この像を観察できるように焦準が調整されている。
【００５５】
上記構成において、照明手段７、ステージ３及び反射手段１３は、照明手段７から出力された収束光の収束点２３が、被検査物５と対物レンズ１５との間に位置するように位置決めされている。
【００５６】
より具体的には、反射手段１３は、コンデンサレンズ１１から出力された収束光が光軸Ｌ１上の一点で収束する位置よりもコンデンサレンズ１１側に配置されている。更に、ステージ３は、反射手段１３で反射された照明光が更に光軸Ｌ１上で収束するよりも前に被検査物５に照射されるように配置されている。これにより、被検査物５には収束しつつある収束光が照射されることになるので、被検査物５によって反射された収束光は被検査物５と対物レンズ１５との間の空間上の一点に収束する。
【００５７】
そして、この収束光としての照明光が被検査物５によって反射された後に収束した空間上の一点である収束点２３を通り対物レンズ１５の光軸Ｌ２に直交する平面には、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ている。ここでは、この平面Ｐ１を回折像面Ｐ１と呼ぶことにする。
【００５８】
この回折像面Ｐ１に形成される回折像、及び被検査物５の像を観察するため、鏡筒２１には、焦準調整手段２５が取り付けられている。焦準調整手段２５は、鏡筒２１とステージ３との間の距離を変える。これによって、対物レンズ１５と被検査物５との相対的な位置、すなわち、対物レンズ１５と被検査物５との間の距離（図１では距離ｄ１）を変更できるので、対物レンズ１５の焦準合わせを行うことができる。
【００５９】
焦準調整手段２５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。
【００６０】
これによって、対物レンズ１５の焦準を被検査物５に合わせることで被検査物５の光学像を観察でき、また、対物レンズ１５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。
【００６１】
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５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。
【００６２】
また、光学顕微鏡装置１では、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ｄ２）を変化させるために、点光源９には、光源移動手段２７が取り付けられている。光源移動手段２７は、例えば、モータであって、点光源９をコンデンサレンズ１１に対して照明手段７の光軸Ｌ１と平行な方向に移動させる。
【００６３】
点光源９が光軸Ｌ１方向に移動することによって、収束点２３の被検査物５からの距離が変化するので、回折像面Ｐ１と被検査物５との相対的な位置が変化する。このように回折像面Ｐ１と被検査物５との間の距離を変化させることで、回折像の大きさ及び観察する像の明るさを調整できる。
【００６４】
更に、光学顕微鏡装置１では、収束角変更手段としての絞り２９をコンデンサレンズ１１の前側焦点面Ｐ２に配設している。これによって、点光源９を光軸Ｌ１に平行な方向に移動させても、収束点２３における照明光の収束角θを一定に保つことができている。
【００６５】
これは、コンデンサレンズ１１へ入射する光の光束の一番外側の面である最外郭面Ｐ３が点光源９の移動の前後で焦点面Ｐ２上の同じ部分を通ることにより、コンデンサレンズ１１から出射される光束の最外郭面Ｐ４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１５との間の距離を変化させずに、すなわち対物レンズ１５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。
【００６６】
収束角θの大きさは、絞り２９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０〜９０°の範囲で変化させて選択すればよい。
【００６７】
なお、収束角θを一定にする手段は、上記のように絞り２９を焦点面Ｐ２に配置するものに限られない。例えば、光源９の移動に応じて収束角θが一定になるように絞り２９で照明光の大きさを制限することも考えられる。この場合には、絞り２９は、光源９とコンデンサレンズ１１との間に配置されていればよい。
【００６８】
更に、光学顕微鏡装置１では、観察視野を選択するために、回折像面Ｐ１上またはその近傍の位置に、回折像面Ｐ１と平行に空間絞り３５が設けられている。図２は空間絞り３５の平面図である。空間絞り３５は、遮光板３５ａの中央に、たとえば直径数百ミクロンの円形開口３５ｂが形成されたものである。
【００６９】
空間絞り３５は、光軸Ｌ２に垂直な方向に移動可能となっており、円形開口３５ｂ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３５は観察途中でも、容易に脱着可能となっている。遮光板３５ａ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。
【００７０】
この空間絞り３５に対物レンズ１５が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。
【００７１】
また、空間絞り３５を着脱したり、観察視野を選択する際に空間絞り３５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、コンデンサレンズ１１と光源９との間の光軸Ｌ１上に遮蔽物３１を有する。遮蔽物３１は、照明光が空間絞り３５に当たらないように照明光の一部を遮蔽するためのものである。
【００７２】
遮蔽物３１は、空間絞り３５のエッジを通る光線（図中の点線Ｒ）によって囲まれる領域が光軸Ｌ１に垂直な平面によって切られたとき、その領域の大きさが空間絞り３５の大きさと同じになるような平面Ｐ５上にあることが好ましい。これにより、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３１の大きさを変える必要がないからである。なお、この遮蔽物３１が配置される面を遮蔽物配置面Ｐ５とも称し、この遮蔽物配置面Ｐ５は、光源９が光軸Ｌ１に沿って移動する場合には、それに対応して移動することになる。
【００７３】
遮蔽物３１の大きさ及び形状は、遮蔽物３１によって遮蔽される領域内に空間絞り３５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３５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３１の形状は空間絞り３５の外形と相似形とすることができ、例えば、空間絞り３５の外形に応じて方形、円形等を適宜選択する。
【００７４】
遮蔽物３１を有することで空間絞り３５には照明光が当たらないことから、空間絞り３５の形状を変えたり、空間絞り３５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、遮蔽物３１が遮蔽物配置面Ｐ５上に配置されるようになっているので、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３１の大きさを変える必要がない。
【００７５】
ここでは、遮蔽物３１の位置は遮蔽物配置面Ｐ５上としたが、遮蔽物３１は、ステージ３と光源９との間に配置されていればよい。
【００７６】
上記のように、遮蔽物３１を光軸Ｌ１上に設けた場合、視野における照明された領域は例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ればよい。照明方法としては点光源９を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挙げることができる。ただし、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。
【００７７】
上記構成では、照明手段７から出力した収束光としての照明光は、反射手段１３によって反射されて反射手段１３と照明手段７との間の被検査物５に照射され、被検査物５において反射した光が、空間上の一点に収束した後に対物レンズ１５に入射する。その結果、照明手段７からの照明光を被検査物５に透過させる場合に比べて、対物レンズ１５の光軸Ｌ２方向の長さを短くすることができており、光学顕微鏡装置１のコンパクト化が図れている。
【００７８】
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、絞り２９を利用して収束角θを変更することで、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。
【００７９】
次に、図１及び図３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３は、図１の状態から回折像面Ｐ１に対物レンズ１５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２９は、焦点面Ｐ２に配置されているものとする。
【００８０】
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。
【００８１】
次に、空間絞り３５をはずした状態で、図３に示すように、対物レンズ１５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２７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２９が焦点面Ｐ２に配置されていることで、収束点２３における収束角θは一定である。この際、遮蔽物配置面Ｐ５上に位置するように光源９の移動に応じて遮蔽物３１の位置を動かす。
【００８２】
続いて、図３に示すように、空間絞り３５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３５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３５は、遮蔽物３１によって照明光が予め遮蔽された領域内に配置されるので、被検査物５の照明条件は空間絞り３５を装着してもその影響を受けない。
【００８３】
空間絞り３５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、焦準調整手段２５によって対物レンズ１５の焦準を被検査物５に合わせる。これにより、回折像を観察した時と同じ照明条件において、空間絞り３５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。
【００８４】
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１５の光軸Ｌ２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２１の位置を調整するなどして、選択された回折光をできるだけ光軸Ｌ２に近づけると好ましい結果が得られる。
【００８５】
このように鏡筒２１の位置を調整するために、光学顕微鏡装置１は、所定の位置（例えば、対物レンズ１５の焦点）を通る点を軸として鏡筒２１を回転させる傾き調整手段３３を有する。
【００８６】
傾き調整手段３３は、被検査物５の像を観察する場合には、対物レンズ１５の焦点が位置する被検査物５と光軸Ｌ２との交点を通り、その交点と選択された回折光と光軸Ｌ２とを含む平面に垂直な直線を軸として鏡筒２１を回転させることで鏡筒２１を傾けて選択された回折光をできるだけ光軸Ｌ２に近づける。
【００８７】
また、傾き調整手段３３は、回折像を観察する場合には、対物レンズ１５の焦点が位置する回折像面Ｐ１と光軸Ｌ２との交点を通り、その交点と選択された回折光と光軸Ｌ２を含む平面に垂直な線を軸として鏡筒２１を回転させることで鏡筒２１を傾けて、選択された回折光をできるだけ光軸Ｌ２に近づける。
【００８８】
なお、このように対物レンズ１５の光軸Ｌ２をコンデンサレンズ１１の光軸Ｌ１に対して傾ける場合、反射手段１３は、前述したように光軸Ｌ１に直交するように配置されていることが好適である。反射手段１３を光軸Ｌ１に対して傾けると被検査物５上の照射領域が移動してしまうからである。光軸Ｌ２を光軸Ｌ１に対して傾ける場合、対物レンズ１５、結像レンズ１７、接眼レンズ１９、反射手段１３を被検査物５に対して平行にすることにより、視野全体に対して対物レンズ１５の焦準を合わせることができる。この場合、対物レンズ１５の光軸Ｌ２とは、対物レンズ１５の中心と、被検査物５及びコンデンサレンズ１１の光軸Ｌ１の交点とを結ぶ方向を指すこととする。
【００８９】
なお、対物レンズ１５、結像レンズ１７、接眼レンズ１９を被検査物５に平行にするとは、対物レンズ１５、結像レンズ１７、接眼レンズ１９をそれらの焦点面が被検査物５に平行になるように配置することである。
【００９０】
また、本実施形態では、対物レンズ１５の光軸Ｌ２と照明手段７の光軸Ｌ１とを一致させているが、対物レンズ１５の光軸Ｌ２に対するコンデンサレンズ１１の光軸Ｌ１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。
【００９１】
この場合は、反射手段１３は、前述したように光軸Ｌ２に直交するように配置されていることが好ましく、反射手段１３、コンデンサレンズ１１、絞り２９、遮蔽物３１は被検査物５に対して平行を維持することにより、回折像面Ｐ１、焦点面Ｐ２及び遮蔽物配置面Ｐ５間の平行、距離をほぼ維持することができる。なお、コンデンサレンズ１１と被検査物５との平行を維持するとは、コンデンサレンズ１１をその焦点面が被検査物５と平行になるように配置することである。
【００９２】
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１５とが離れている場合について説明したが、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１５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。これにより、明るい像を取得することができる。回折像面Ｐ１を対物レンズ１５に近づけることは、前述したように光源９を光源移動手段２７によって移動させることで実施すればよい。この際、遮蔽物３１も移動させることは前述した通りである。
【００９３】
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、照明手段から出力される照明光としての収束光を被検査物に照射し、被検査物を透過した光が一度収束してから対物レンズに入射する場合には、被検査物と対物レンズとの間に空間絞りを配置しても被検査物への照射条件は変わらない。しかし、反射型の光学顕微鏡では、被検査物に対して対物レンズと同じ側から照明光を照射し、被検査物によって反射された光を利用して像を観察するので、照明光が空間絞りの影響を受ける虞がある。
【００９４】
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３１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１５の間にある回折像面Ｐ１に空間絞り３５を配置しても、空間絞り３５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３５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。
【００９５】
更に、絞り２９を焦点面Ｐ２に配置し、対物レンズ１５の焦準合わせに応じて点光源９の位置を光源移動手段２７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。
【００９６】
したがって、対物レンズ１５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。
【００９７】
また、空間絞り３５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３５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。
【００９８】
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。
【００９９】
例えば、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３５で所望の回折光を選択しなくてもよい。
【０１００】
また、上記実施形態では、光源９を移動させることによって被検査物５と回折像面Ｐ１との距離ｄ２を調整しているが、これに限定されない。例えば、照明手段７としてのコンデンサレンズ１１及び光源９、並びに、絞り２９の位置関係を固定したまま、コンデンサレンズ１１、光源９及び絞り２９を一緒に光軸Ｌ２方向に移動させてもよい。更に、反射手段１３とステージ３との間の距離（光軸Ｌ１に沿った距離）を変えることによっても距離ｄ２を調整することも可能である。
【０１０１】
このようにコンデンサレンズ１１や絞り２９も光源９と一緒に動かす場合や、反射手段１３を動かす場合でも、コンデンサレンズ１１から出力される光束の最外郭面Ｐ４の光軸Ｌ２に対する角度は一定になるので、収束角θは一定になる。また、反射手段１３を動かす場合、遮蔽物３１の位置は、対物レンズ１５が反射手段１３に最も近づいたときに遮蔽物配置面Ｐ５上にあることが好ましい。
【０１０２】
更にまた、反射手段１３が有する通光部は、開口部１３ａとしたが、例えば、被検査物５からの光に対して透過性を有するものが設けられていてもよい。更に、上記実施形態では、収束点２３を、被検査物５と反射手段１３との間に位置させているがこれに限定されず、例えば、反射手段１３と対物レンズ１５との間に位置させてもよい。すなわち、被検査物５で反射した光が、一度収束した後に反射手段１３が有する通光部を通って対物レンズ１５に入射も良いし、被検査物５で反射した光が、反射手段１３が有する通光部を通った後に一度収束してから対物レンズ１５に入射してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明に係る光学顕微鏡装置の一実施形態の概略構成図である。
【図２】空間絞りの一例を示す平面図である。
【図３】図１の状態から回折像面に対物レンズの焦準をあ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】
【０１０４】
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、９…点光源（光源）、１１…コンデンサレンズ、１３…反射手段、１３ａ…開口部（通光部）、１５…対物レンズ、２１…鏡筒、２３…収束点（空間上の一点）、２５…焦準調整手段、２７…光源移動手段（被検査物と回折像面との距離の調整機構）、２９…絞り（収束角変更手段）、３１…遮蔽物、３３…調整手段（空間絞り通過後の光の方向と対物レンズの光軸とを一致させる調整機構）、３５…空間絞り、Ｌ１…コンデンサレンズの光軸、Ｌ２…対物レンズの光軸、Ｐ１…回折像面、Ｐ２…コンデンサレンズの前側焦点面、θ…収束角。
【図１】
2006284686.tif 000003
【図２】
2006284686.tif 000004
【図３】
2006284686.tif 000005