(57)【要約】【課題】対物レンズの外径が明視野観察用対物レンズと同等で、明視野照明光学系を用いて暗視野観察が可能な対物レンズ及び該対物レンズを有する顕微鏡を提供する。【解決手段】対物レンズにおける照明光の入射側に配置され、偏光板を有し前記対物レンズの光軸に直交する面上に配置される第１光学素子と、前記第１光学素子の近傍で対物レンズにおける照明光の射出側に配置され、四分の一波長板を有し前記対物レンズの光軸に直交する面上に配置される第２光学素子とを有し、前記偏光板と前記四分の一波長板のいずれか一方は、前記照明光の光路の一部に配置され、前記直交する面上で対物レンズの光軸と交わる点に対して対称な形状に形成されており、前記偏光板と前記四分の一波長板のいずれか他方は、前記対称な形状を覆う形状に形成されていることを特徴とする対物レンズ。【選択図】図１
2011033937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズにおける照明光の入射側に配置され、偏光板を有し前記対物レンズの光軸に直交する面上に配置される第１光学素子と、
前記第１光学素子の近傍で対物レンズにおける照明光の射出側に配置され、四分の一波長板を有し前記対物レンズの光軸に直交する面上に配置される第２光学素子とを有し、
前記偏光板と前記四分の一波長板のいずれか一方は、前記照明光の光路の一部に配置され、前記直交する面上で対物レンズの光軸と交わる点に対して対称な形状に形成されており、
前記偏光板と前記四分の一波長板のいずれか他方は、前記対称な形状を覆う形状に形成されていることを特徴とする対物レンズ。
【請求項２】
前記第１光学素子は、前記偏光板が前記対物レンズの光軸を含む円板状に形成され、前記偏光板の周囲に自然光を透過する透明部材または開口部を有し、
前記第２光学素子の前記四分の一波長板は、前記円板状の前記偏光板を覆うことを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項３】
前記第１光学素子は、前記偏光板が前記対物レンズの光軸を中心とする輪帯状に形成され、前記第１光学素子の当該偏光板以外の部分は自然光を透過する透明部材または開口部からなり、
前記第２光学素子の前記四分の一波長板は、前記輪帯状の前記偏光板を覆うことを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項４】
前記四分の一波長板の遅相軸は、前記偏光板の偏光軸に対して周方向に４５°の角度に設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の対物レンズ。
【請求項５】
前記第１光学素子と前記第２光学素子とは、前記対物レンズの瞳位置近傍に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の対物レンズ。
【請求項６】
前記第１光学素子と前記第２光学素子のいずれか一方を、前記対物レンズの光軸を中心として回転する回転手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の対物レンズ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の対物レンズを有することを特徴とする顕微鏡。
【請求項８】
対物レンズと、
光源と共役な位置に配置され前記光源からの照明光の光束を制限する光束制限部材と、
前記光束制限部材で光束が制限された前記照明光を前記対物レンズに向けて反射する反射部材と、
前記反射部材と前記対物レンズの標本側端面との間で前記対物レンズの光軸に直交する面上に配置された偏光板を有する第１光学素子と、四分の一波長板を有し且つ前記第１光学素子の近傍で標本側に配置される第２光学素子とからなる光学部材とを有し、
前記偏光板と前記四分の一波長板のいずれか一方は、前記照明光の光路の一部に配置され、前記直交する面上で対物レンズの光軸と交わる点に対して対称な形状に形成されており、
前記偏光板と前記四分の一波長板のいずれか他方は、前記対称な形状を覆う形状に形成されており、
前記光束制限部材で制限された前記照明光を前記対称な形状の領域のみに照射する光学系をさらに有することを特徴とする顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物レンズ、及びこれを有する顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、明暗視野観察用顕微鏡に用いられる暗視野用対物レンズ、及びこれを有する顕微鏡が提案されている。（例えば、特許文献１）。
【０００３】
従来の暗視野観察可能な顕微鏡では、暗視野用対物レンズと、暗視野照明光学系とを備えている。この暗視野用対物レンズは、各レンズ素子を固定する内筒と、外筒との間に暗視野照明光路を備えており、暗視野照明光学系は、この暗視野照明光路に輪帯状の光を導入する。
【０００４】
暗視野照明光学系は光源からの光を暗視野用対物レンズの像面側に配置された中空の全反射ミラーで反射して暗視野用対物レンズの暗視野照明光路に輪帯状の光を導き、暗視野照明光路を通った光は対物レンズの物体面側に出射された後、中空の円錐状の光となって標本を照明する。標本表面の微細な傷や欠陥で散乱した光は、対物レンズ内の各レンズ素子と中空の全反射ミラーの中空部分を通過し、像面側に導かれる。これにより、暗視野観察が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２９４８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の顕微鏡では、暗視野観察を行う場合上述のような暗視野用対物レンズ、及び中空の全反射ミラーを必要とするため、対物レンズ及び顕微鏡の構成が複雑化し、製造コストの高騰を招いていた。
本発明は、対物レンズの外径が明視野観察用対物レンズと同等で、明視野照明光学系を用いて暗視野観察が可能な対物レンズ及び該対物レンズを有する顕微鏡を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明にかかる対物レンズは、対物レンズにおける照明光の入射側に配置され、偏光板を有し前記対物レンズの光軸に直交する面上に配置される第１光学素子と、前記第１光学素子の近傍で対物レンズにおける照明光の射出側に配置され、四分の一波長板を有し前記対物レンズの光軸に直交する面上に配置される第２光学素子とを有し、前記偏光板と前記四分の一波長板のいずれか一方は、前記照明光の光路の一部に配置され、前記直交する面上で対物レンズの光軸と交わる点に対して対称な形状に形成されており、前記偏光板と前記四分の一波長板のいずれか他方は、前記対称な形状を覆う形状に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る顕微鏡は、前記対物レンズを有することを特徴とする顕微鏡を提供する。
【０００９】
また、本発明に係る顕微鏡は、対物レンズと、光源と共役な位置に配置され前記光源からの照明光の光束を制限する光束制限部材と、前記光束制限部材で光束が制限された前記照明光を前記対物レンズに向けて反射する反射部材と、前記反射部材と前記対物レンズの標本側端面との間で前記対物レンズの光軸に直交する面上に配置された偏光板を有する第１光学素子と、四分の一波長板を有し且つ前記第１光学素子の近傍で標本側に配置される第２光学素子とからなる光学部材とを有し、前記偏光板と前記四分の一波長板のいずれか一方は、前記照明光の光路の一部に配置され、前記直交する面上で対物レンズの光軸と交わる点に対して対称な形状に形成されており、前記偏光板と前記四分の一波長板のいずれか他方は、前記対称な形状を覆う形状に形成されており、前記光束制限部材で制限された前記照明光を前記対称な形状の領域のみに照射する光学系をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、対物レンズの外径が明視野観察用対物レンズと同等で、明視野照明光学系を用いて暗視野観察が可能な対物レンズ及び該対物レンズを有する顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本願の第１実施形態に係る対物レンズを有する顕微鏡の概略構成側面図である。
【図２】図１に示す顕微鏡の光学系の概略図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第１実施形態に係る対物レンズに用いる光学部材の縦断面図及び光学部材の主軸方向を示す図である。
【図４】本願の第１実施形態に係る対物レンズにおける照明光及び散乱光の経路を示す図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本願の第２実施形態に係る対物レンズの横断面図及び縦断面部分拡大図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、第２実施形態に係る対物レンズに用いる光学部材の主軸方向を示す図である。
【図７】本願の第３実施形態に係る対物レンズを有する顕微鏡の光学系の概略図である。
【図８】本願の第３実施形態に係る対物レンズに用いる光学部材の縦断面図を示す図である。
【図９】本願の第３実施形態に係る対物レンズにおける照明光及び散乱光の経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る対物レンズ及びこれを有する顕微鏡について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、発明の理解を容易にするためのものに過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を施すことを排除することは意図していない。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、本願の第１実施形態に係る対物レンズを有する顕微鏡の概略構成側面図である。図２は、図１に示す顕微鏡の光学系の概略図である。以下の３つの実施形態において、顕微鏡の概略構成は共通である。なお、本明細書では各実施形態に係る対物レンズを正立顕微鏡に用いた例を示しているが、倒立顕微鏡にも用いることができることは言うまでもない。
【００１４】
図１、図２を参照しつつ本第１実施形態に係る対物レンズ５０を有する顕微鏡１０について説明する。
【００１５】
顕微鏡１０では、光源１２からの照明光はコレクタレンズ１３ａとレンズ１３ｂを介して開口絞り１４位置に集光される。開口絞り１４は光源１２と共役な位置に配置され、開口径ｄ１が調整可能に構成されている。
【００１６】
開口絞り１４の開口部を通過した照明光は、レンズ１３ｃ、レンズ１３ｄを通過し、ハーフミラー１５でレボルバ１６に搭載された対物レンズ５０方向に反射されて対物レンズ５０に配置された後述する光学部材５２の中央部の偏光板５４ａと四分の一波長板５６ａのみに照射される。開口絞り１４と光学部材５２とはレンズ１３ｃ、１３ｄを介して共役になる。
【００１７】
光学部材５２の中央部の偏光板５４ａと四分の一波長板５６ａを透過した照明光は、標本２０に照射される。標本２０からの反射光は中央部の四分の一波長板５６ａを通過する。通過した反射光は、四分の一波長板５６ａで後述する作用を受けて中央部の偏光板５４ａで遮光される。一方、標本２０で散乱、回折された光（散乱光）は、光学部材５２の中央部の偏光板５４ａと四分の一波長板５６ａのそれぞれの外周部分５４ｂと５６ｂ、及びハーフミラー１５を通過して第２対物レンズ２１で集光される。
【００１８】
第２対物レンズ２１で集光された光束は、光路切替手段２４で接眼レンズ２６とカメラ２８のいずれかに選択的に切り替えられて像面２２に結像され、肉眼あるいは不図示のモニタで標本像が観察される。
【００１９】
ステージ１８は、顕微鏡本体１１の側面に配置された焦準ハンドル２１を回転することで上下方向に移動し、この上下移動により標本２０に合焦させて標本像を観察する。このようにして、本願第１実施形態の対物レンズ５０を搭載した顕微鏡１０が構成されている。
【００２０】
以下、本願第１実施形態に係る対物レンズ５０に内嵌する光学部材５２について図３を参照しつつ詳説する。
【００２１】
図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第１実施形態に係る対物レンズに用いる光学部材の縦断面図及び光学部材の主軸方向を示す図である。なお、本明細書において「主軸」とは、後述する偏光板の偏光軸と四分の一波長板の遅相軸の総称とする。
【００２２】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、本願の第１実施形態に係る対物レンズ５０に用いる光学部材５２は、対物レンズ５０に内嵌する同径の円板状の第１光学素子５４と第２光学素子５６とからなり、第１光学素子５４は対物レンズ５０における照明光の入射側に、第２光学素子５６は対物レンズ５０における照明光の射出側に、対物レンズ５０の光軸に直交する面内でそれぞれ配置される。また、第１光学素子５４と第２光学素子５６は不図示の保持部材で対物レンズ５０に保持されている。
【００２３】
なお、第１光学素子５４と第２光学素子５６は、互いに間隙なく対物レンズ５０に配置しても良いし、わずかに間隙を有するように配置しても良い。接近して配置することで、後述する反射光を良好に遮断することができる。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、円板状の第１光学素子５４は、対物レンズ５０の光軸を中心とする直径ｄ２を有する円板状の偏光板５４ａを中央部に有し、偏光板５４ａの周囲で、偏光板５４ａの外周から光学部材５２の外径ｄ３までの輪帯状部分が自然光を透過する自然光透過領域５４ｂとなっている。
【００２５】
円板状の第２光学素子５６は、偏光板５４ａと同中心で同径ｄ２を有する円板状の四分の一波長板５６ａを中央部に有し、四分の一波長板５６ａの周囲で、四分の一波長板５６ａの外周から光学部材５２の外径ｄ３までの輪帯状部分が自然光を透過する自然光透過領域５６ｂとなっている。
【００２６】
第１実施形態において自然光透過領域５４ｂ及び５６ｂは輪帯状の硝子板から形成されており、偏光板５４ａ、四分の一波長板５６ａとそれぞれの硝子板とは、例えば接着剤で接合されている。
【００２７】
なお、自然光透過領域５４ｂ、５６ｂを形成する部材は硝子板に限られず、透明なプラスチックなど自然光を透過する透明な部材であれば良い。また、偏光板５４ａ及び四分の一波長板５６ａと硝子板とはそれぞれどのように結合しても良く、例えば偏光板５４ａと硝子板のいずれか一方に凸部を設け、いずれか他方に設けた凹部と嵌合させて結合しても良い。
【００２８】
また、自然光透過領域５４ｂ、５６ｂに透明な部材を設けず開口部として、第１光学素子５４を偏光板５４ａのみから、第２光学素子５６を四分の一波長板５６ａのみからそれぞれ構成しても後述する効果と同様の効果が得られる。この場合、偏光板５４ａ及び四分の一波長板５６ａを保持部材によって対物レンズ５０に保持する。
【００２９】
また、偏光板５４ａと四分の一波長板５６ａとはそれぞれ同形に限定されず、偏光板５４ａと四分の一波長板５６ａのいずれか一方が、対物レンズの光軸に直交する面上で当該光軸と交わる点に対して対称な形状に形成され、偏光板５４ａと四分の一波長板５６ａのいずれか他方が前記対称な形状を覆う形状に形成されていれば良い。
【００３０】
例えば、四分の一波長板５６ａを図３（ａ）で示す直径ｄ２の円板状に形成する一方、第１光学素子５４に自然光透過領域５４ｂを設けず、図３（ａ）中の光学部材５２の外径を示すｄ３と同等の外径を有する偏光板５４ａのみから第１光学素子５４を成形しても良い。また、これとは逆に、偏光板５４ａを図３（ａ）で示す直径ｄ２の円板状に形成する一方、第２光学素子５６に自然光透過領域５６ｂを設けず、前記ｄ３と同等の外径を有する四分の一波長板５６ａのみから第２光学素子５６を成形しても良い。
【００３１】
なお、偏光板５４ａと四分の一波長板５６ａの形状は円板状に限定されず、光軸との交点に対して対称な形状であれば良い。
【００３２】
図３（ｂ）に示すように、第１光学素子５４の偏光板５４ａの偏光軸Ｘ（図３（ｂ）の紙面左右方向）は、Ｓ偏光を透過する方向に設定されている。また、第２光学素子５６の四分の一波長板５６ａの遅相軸Ｙは、偏光板５４ａの偏光軸Ｘに対して対物レンズ５０の光軸を中心として周方向に４５°の角度に設定されている。  
【００３３】
次に、光学部材５２の作用について図２、図４を参照しつつ詳説する。図４は、本願の第１実施形態に係る対物レンズ５０における照明光及び散乱光の経路を示す図である。
【００３４】
図２、図４に示すように、開口絞り１４の開口径ｄ１を透過した照明光は、レンズ系１３ｃ、１３ｄにより偏光板５４ａの直径ｄ２未満に制限された照明光Ｌ１ａとしてハーフミラー１５を介して上記構成の対物レンズ５０に入射する。照明光Ｌ１ａは第１光学素子５４の偏光板５４ａを透過して直線偏光（Ｓ偏光）Ｌ１ｂに変換される。このＳ偏光Ｌ１ｂは第２光学素子５６の四分の一波長板５６ａを透過して円偏光Ｌ１ｃへ変換されて標本２０を照明する。標本２０に入射した円偏光Ｌ１ｃの照明光は標本２０の表面上で正反射して四分の一波長板５６ａの直径ｄ２領域にのみ戻り、四分の一波長板５６ａを透過してＰ偏光Ｌ１ｄに変換される。Ｐ偏光Ｌ１ｄは第１光学素子５４の偏光板５４ａに到達するが、偏光板５４ａはＳ偏光のみを透過するため、Ｐ偏光Ｌ１ｄは偏光板５４ａで遮断される。
【００３５】
これに対し、標本２０の傷や微小段差等によって散乱または回折された散乱光は様々な方向に伝播し、散乱光の一部Ｌ２が第２光学素子５６の自然光透過領域５６ｂ及び第１光学素子５４の自然光透過領域５４ｂをそれぞれ通過して、図２に示すハーフミラー１５を透過し、第２対物レンズ２１で像面２２に結像される。
【００３６】
なお、顕微鏡１０では、照明光学系の光軸と結像光学系の光軸とは一致するように調整されている。
【００３７】
第２対物レンズで集光された光束は、図１に示す、光路切替手段２４で接眼レンズ２６とカメラ２８のいずれかに選択的に切り替えられて像面２２に結像され、肉眼あるいは不図示のモニタで標本像が観察される。
【００３８】
以上述べたように、第１実施形態に係る対物レンズ５０では、対物レンズ５０内に内嵌する第１光学素子５４及び第２光学素子５６とからなる光学部材５２を配置したことで、対物レンズ鏡筒の内筒と外筒との間に暗視野照明光路を設けた対物レンズおよび暗視野照明光学系中に中空の全反射ミラーを使用することなく暗視野観察を達成することができる。これにより、暗視野用対物レンズを従来の内筒、外筒を備えたものより小型化できるとともに、鏡筒は、内筒、外筒のない一般的な対物レンズ鏡筒と同じものが使用できるため製造コストを抑えることができる。
【００３９】
また、対物レンズ５０を有する顕微鏡１０は、暗視野用の中空ミラーと明視野用のハーフミラーの切替手段を設ける必要がなく、顕微鏡を安価に構成することができる。
【００４０】
なお、上記第１実施形態では光学部材５２を対物レンズ５０内に配置したが、光学部材５２の配置位置は、対物レンズ５０に入射した光源からの照明光を射出する射出端とハーフミラー１５との間で開口絞り１４と共役な位置であればどこに配置しても良い。この範囲であれば、光学部材５２を対物レンズ５０内に配置した場合と同様に暗視野観察を可能とする顕微鏡を達成することができる。なお、開口絞り１４と光学部材５２との共役関係は、レンズ系１３ｃ、１３ｄで調整することが可能である。また、光学部材５２は、対物レンズ５０の瞳位置に配置することが望ましい。瞳位置に配置することで開口絞り１４との共役関係を得ることができ、標本２０からの照明光の正反射光をより良く遮断することができる。
【００４１】
また、偏光板５４ａの偏光軸Ｘは、Ｐ偏光を透過する方向に設定し、四分の一波長板５６ａの遅相軸Ｙとの角度を４５°に配置しても良い。
【００４２】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る対物レンズについて図５、図６を参照しつつ説明する。図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本願の第２実施形態に係る対物レンズの横断面図及び縦断面部分拡大図であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、第２実施形態に係る対物レンズに用いる光学部材の主軸方向を示す図である。第２実施形態に係る対物レンズ１５０は、第１実施形態の対物レンズに、第２光学素子５６を回転させる回転手段を有する点が異なっている。第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。
【００４３】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第２実施形態の対物レンズ１５０内には、対物レンズ１５０の光軸を中心とする直径ｄ２の円板状の偏光板５４ａを中央部に有する第１光学素子５４と、偏光板５４ａと同中心で同形に形成された円板状の四分の一波長板５６ａを中央部に有する第２光学素子５６とが、不図示の支持部材で対物レンズ１５０の瞳位置近傍で光軸に直交する平面内に支持されている。図５（ｂ）に示すように、第１光学素子５４は対物レンズ１５０における照明光の入射側に、第２光学素子５６は当該照明光の射出側にそれぞれ配置されており、第１光学素子５４と第２光学素子５６とはわずかに間隙を有して配置されている。
【００４４】
第２実施形態に係る対物レンズ１５０は、第２光学素子５６を対物レンズ１５０の光軸を中心として周方向に回転させる回転手段１５１を有している。第２光学素子５６を回転可能とすることで、暗視野観察から明視野観察まで連続的に変化させることができる。第１光学素子５４及び第２光学素子５６の形状、作用、効果は、第１実施形態と同様であり説明を省略する。    
【００４５】
次に、第２光学素子５６を回転させる回転手段１５１について説明する。第２実施形態に係る対物レンズ１５０の対物レンズ鏡筒１５０ａの軸方向略中央近傍には、対物レンズ１５０の光軸に沿った方向に回転軸４０が設けられており、この回転軸４０を回転軸とする歯車４２が配設されている。また、歯車４２の一部４２ａは、対物レンズ鏡筒１５０ａの外周から、外側に突出して配置されている。  
【００４６】
一方、第２光学素子５６は、外周に歯車４２の歯と噛合する歯４４ａが形成された円環状の保持部材４４に保持されており、保持部材４４は第２光学素子５６とともに、対物レンズ鏡筒１５０ａの内周に、対物レンズ１５０の光軸に直交する平面内で不図示の支持部材で支持されている。
【００４７】
このような構成により、対物レンズ１５０の対物レンズ鏡筒１５０ａに取り付けられた歯車４２の突出部分４２ａを観察者が回転させると、歯車４２と噛合している保持部材４４が周方向に回転し、これとともに第２光学素子５６が回転する。
【００４８】
図６（ａ）は、暗視野観察を行う場合の第１光学素子５４及び第２光学素子５６の主軸方向を示している。暗視野観察を行う場合、第１光学素子５４の偏光板５４ａの偏光軸Ｘを、例えばＳ偏光を透過する方向に設定する。そして第２光学素子５６の四分の一波長板５６ａの遅相軸Ｙは、偏光板５４ａの偏光軸Ｘに対して対物レンズ１５０の光軸を中心として周方向に４５°の角度に設定する。これにより、第１実施形態で述べた作用が生じ、暗視野観察が達成できる。
【００４９】
図６（ａ）に示した暗視野観察時の状態から明視野観察に切り替える際、歯車４２の突出部分４２ａを観察者が回転させて第２光学素子５６を対物レンズ１５０の光軸を中心として周方向に時計回りに回転させる。図６（ｂ）では、第２光学素子５６の回転とともに四分の一波長板５６ａが回転し、四分の一波長板５６ａの遅相軸Ｙが暗視野観察時の状態から周方向にずれた状態を示している。図６（ｂ）の状態では、標本２０で正反射された照明光が第２光学素子５６を通過したとき楕円偏光に変換され、楕円偏光の一部のＳ偏光成分は第１光学素子５４の偏光板５４ａを透過するため、照明光が図２に示す像面２２に到達して暗視野よりは明るい標本像の観察が可能となる。
【００５０】
図６（ｃ）に示すように、歯車４２の突出部分４２ａを更に回転して第２光学素子５６の四分の一波長板５６ａの遅相軸Ｙを偏光板５４ａの偏光軸Ｘと一致させると、照明光の偏光状態は四分の一波長板５６ａを透過しても変化せず、照明光は標本２０で反射した後、全て偏光板５４ａを通過することとなり、通常の明視野観察状態となる。このように回転手段１５１により第２光学素子５６を回転させることで、暗視野観察と明視野観察との間を連続的に設定でき、標本像の明るさを調節できる。なお、回転手段１５１によって第１光学素子５４を回転させるようにしても良い。第１光学素子５４を保持部材４４に保持し、第２光学素子５６を保持部材４４の近傍で、照明光の射出側（図５（ｂ）、紙面下方）に固定することで上述と同様の作用を奏することができる。
【００５１】
なお、上記第２実施形態では第１光学素子５４、第２光学素子５６及び回転手段１５１を対物レンズ１５０の瞳位置近傍で光軸に直交する面内に配置したが、これらの配置位置は、図１の対物レンズ５０における光源からの照明光を射出する射出端とハーフミラー１５との間で図２に示す開口絞り１４と共役な位置であればどこに配置しても良い。開口絞り１４と光学部材５２との共役関係は、レンズ系１３ｃ、１３ｄで調整することが可能である。また、回転手段１５１として電動機構を用いて第２光学素子５６を回転させるようにしても良い。
【００５２】
また、偏光板５４ａの偏光軸Ｘは、Ｐ偏光を透過する方向に設定し、四分の一波長板５６ａの遅相軸Ｙを上述のように可変にしても良い。
【００５３】
以上述べたように、第２実施形態に係る対物レンズ１５０は、回転手段１５１により第２光学素子５６を回転させることができるため、同一の対物レンズで暗視野観察から明視野観察まで連続的に切り替えることができる。その結果、本対物レンズ１５０を使用した顕微鏡はユーザにとって利便性が向上する。
【００５４】
（第３実施形態）
次に、図１、図７を参照しつつ本第３実施形態に係る対物レンズ２５０を有する顕微鏡２１０について説明する。図７は本願の第３実施形態に係る対物レンズ２５０を有する顕微鏡の光学系の概略図である。第３実施形態に係る対物レンズ２５０を有する顕微鏡は、第１光学素子の偏光板及び第２光学素子の四分の一波長板のそれぞれの位置、及び光束制限部材として輪帯状の開口部を有する板部材を用いている点が第１実施形態に係る対物レンズを有する顕微鏡と異なっている。第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。
【００５５】
顕微鏡２１０では、光源１２からの照明光はコレクタレンズ１３ａとレンズ１３ｂを介して光束制限部材である輪帯状の開口部２１４ａを有する板部材２１４位置に集光される。この板部材２１４は光源１２と共役な位置に配置されている。
【００５６】
板部材２１４の輪帯状の開口部２１４ａを通過した照明光は、レンズ１３ｃ、レンズ１３ｄを通過し、ハーフミラー１５で対物レンズ２５０方向に反射されて対物レンズ２５０に配置された後述する光学部材２５２の輪帯状の偏光板２５４ａと四分の一波長板２５６ａのみに照射される。板部材２１４と光学部材２５２とはレンズ１３ｃ、１３ｄを介して共役となる。
【００５７】
光学部材２５２の輪帯状の偏光板２５４ａと四分の一波長板２５６ａを透過した照明光は、標本２０に照射される。標本２０からの反射光は輪帯状の四分の一波長板２５６ａを通過する。通過した反射光は、四分の一波長板２５６ａで後述する作用を受けて輪帯状の偏光板２５４ａで遮光される。一方、標本２０で散乱、回折された光（散乱光）は、光学部材２５２の中央部分２５６ｂと２５４ｂ、及びハーフミラー１５を通過して第２対物レンズ２１で集光される。
【００５８】
図１に示すように、第２対物レンズ２１で集光された光束は、光路切替手段２４で接眼レンズ２６とカメラ２８のいずれかに選択的に切り替えられて像面２２に結像され、肉眼あるいは不図示のモニタで標本像が観察される。
【００５９】
ステージ１８は、顕微鏡本体１１の側面に配置された焦準ハンドル２１を回転することで上下方向に移動し、この上下移動により標本２０に合焦させて標本像を観察する。このようにして、本願第３実施形態の対物レンズ２５０を搭載した顕微鏡２１０が構成されている。
【００６０】
次に、本第３実施形態に係る対物レンズ２５０について図８を参照しつつ詳説する。図８は、本願の第３実施形態に係る対物レンズに用いる光学部材２５２の縦断面図を示す図である。
【００６１】
第３実施形態に係る対物レンズ２５０は、従来の暗視野用対物レンズとは異なり、対物レンズ鏡筒の内筒と外筒との間に暗視野照明光路を設けず、従来の暗視野観察用対物レンズ鏡筒と同等の外径を有する対物レンズである。
【００６２】
第３実施形態の対物レンズ２５０の対物レンズ鏡筒に配設される光学部材２５２は、同径の円板状の第１光学素子２５４と第２光学素子２５６とからなり、第１光学素子２５４は対物レンズ２５０における照明光の入射側に、第２光学素子は対物レンズ２５０における照明光の射出側に、対物レンズ２５０の光軸に直交する面内でそれぞれ配置される。また、第１光学素子２５４と第２光学素子２５６は不図示の保持部材で対物レンズに保持されている。
【００６３】
なお、第１光学素子２５４と第２光学素子２５６は、対物レンズ２５０の光軸方向に互いに間隙なく対物レンズ２５０に配置しても良いし、わずかに間隙を有するように配置しても良い。
【００６４】
図８に示すように、円板状の第１光学素子２５４は、対物レンズ２５０の光軸を中心とする直径ｄ２を有する円板状の自然光透過領域２５４ｂを中央部に有し、自然光透過領域２５４ｂの周囲で、自然光透過領域２５４ｂの外周から光学部材２５２の外径ｄ３までの輪帯状部分が偏光板２５４ａとなっている。
【００６５】
円板状の第２光学素子２５６は、自然光透過領域２５４ｂと同中心で同径ｄ２を有する円板状の自然光透過領域２５６ｂを中央部に有し、自然光透過領域２５６ｂの周囲で、自然光透過領域２５６ｂの外周から光学部材２５２の外径ｄ３までの輪帯状部分が四分の一波長板２５６ａとなっている。
【００６６】
第３実施形態において自然光透過領域２５４ｂ及び２５６ｂは円板状の硝子板から形成されており、輪帯状の偏光板２５４ａ、四分の一波長板２５６ａとそれぞれの硝子板とは、例えば接着剤で接合されている。
【００６７】
なお、自然光透過領域２５４ｂ、２５６ｂを形成する部材は硝子板に限られず、透明なプラスチックなど自然光を透過する透明な部材であれば良い。また、偏光板２５４ａ及び四分の一波長板２５６ａと硝子板とはそれぞれどのように結合しても良く、例えば偏光板２５４ａと硝子板のいずれか一方に凸部を設け、いずれか他方に設けた凹部と嵌合させて結合しても良い。
【００６８】
また、自然光透過領域２５４ｂ、２５６ｂに部材を設けず開口部として、第１光学素子２５４を輪帯状の偏光板２５４ａのみから、第２光学素子２５６を四分の一波長板２５６ａのみからそれぞれ構成しても後述する効果と同様の効果が得られる。
【００６９】
また、偏光板２５４ａと四分の一波長板２５６ａとはそれぞれ同形に限定されず、偏光板２５４ａと四分の一波長板２５６ａのいずれか一方が、対物レンズの光軸に直交する面上で当該光軸と交わる点に対して対称な形状に形成され、偏光板２５４ａと四分の一波長板２５６ａのいずれか他方が前記対称な形状を覆う形状に形成されていれば良い。
【００７０】
例えば、第２光学素子２５６の四分の一波長板２５６ａを輪帯状に形成する一方、第１光学素子２５４に自然光透過領域２５４ｂを設けず、図８中の光学部材２５２の外径を示すｄ３と同等の外径を有する円板状の偏光板２５４ａのみから第１光学素子２５４を成形しても良い。また、これとは逆に、第１光学素子２５４の偏光板２５４ａを輪帯状に形成する一方、第２光学素子２５６に自然光透過領域２５６ｂを設けず、前記ｄ３と同等の外径を有する円板状の四分の一波長板２５６ａのみから第２光学素子２５６を成形しても良い。
【００７１】
なお、第１光学素子２５４と第２光学素子２５６のそれぞれの自然光透過領域２５４ｂ、２５６ｂは円板状に限定されない。例えば、偏光板２５４ａの中央部を正方形に形成し、正方形の自然光透過領域２５４ｂとしても良い。この時、光束制限部材２１４からの照明光は、当該正方形領域に照射されないように、レンズ１３ｃ、１３ｄで調整されている。
【００７２】
また、輪帯状の偏光板２５４ａの外周部に自然光透過領域をさらに設けても良い。
【００７３】
第１光学素子２５４の偏光板２５４ａの偏光軸は、Ｓ偏光を透過する方向に設定されており、第２光学素子２５６の四分の一波長板２５６ａの遅相軸は、偏光板２５４ａの偏光軸に対して対物レンズ２５０の光軸を中心として周方向に４５°の角度に設定されている。
【００７４】
次に、光学部材２５２の作用について図７、図９を参照しつつ詳説する。図９は、本願の第３実施形態に係る対物レンズ２５０における照明光及び散乱光の経路を示す図である。
【００７５】
図７、図９に示すように、板部材２１４とレンズ系１３ｃ、１３ｄにより輪帯状に制限された光源１２からの照明光Ｌ１ａがハーフミラー１５を介して上記構成の対物レンズ２５０に入射すると、照明光Ｌ１ａは第１光学素子２５４の偏光板２５４ａのみを透過して直線偏光（Ｓ偏光）Ｌ１ｂに変換される。このＳ偏光Ｌ１ｂは第２光学素子２５６の四分の一波長板２５６ａを透過して円偏光Ｌ１ｃへ変換されて標本２０を照明する。標本２０に入射した円偏光Ｌ１ｃの照明光は標本２０の表面上で正反射して輪帯状の四分の一波長板２５６ａにのみ戻り、四分の一波長板２５６ａを透過してＰ偏光Ｌ１ｄに変換される。Ｐ偏光Ｌ１ｄは第１光学素子２５４の偏光板２５４ａに到達するが、偏光板２５４ａはＳ偏光のみを透過するため、Ｐ偏光Ｌ１ｄは偏光板２５４ａで遮断される。
【００７６】
これに対し、標本２０の傷や微小段差等によって散乱または回折された散乱光は様々な方向に伝播し、散乱光の一部Ｌ２が第２光学素子２５６の自然光透過領域２５６ｂ及び第１光学素子２５４の自然光透過領域２５４ｂをそれぞれ通過して、図７に示すハーフミラー１５を透過し、第２対物レンズ２１で像面２２に結像される。
【００７７】
なお、顕微鏡２１０では、照明光学系の光軸と結像光学系の光軸とは一致するように調整されている。
【００７８】
第２対物レンズで集光された光束は、図１に示す、光路切替手段２４で接眼レンズ２６とカメラ２８のいずれかに選択的に切り替えられて像面２２に結像され、肉眼あるいは不図示のモニタで標本像が観察される。
【００７９】
以上述べたように、第３実施形態に係る対物レンズ２５０では、対物レンズ２５０内に第１光学素子２５４及び第２光学素子２５６とからなる光学部材２５２を配置したことで、内筒と外筒との間に暗視野照明光路を設けた対物レンズ、および暗視野照明光学系中に中空の全反射ミラーを使用することなく暗視野観察を達成することができる。これにより、対物レンズを小型化できるとともに、製造コストを抑えることができる。
【００８０】
また、対物レンズ２５０を有する顕微鏡２１０は、暗視野用の中空ミラーと明視野用のハーフミラーの切替手段を設ける必要がなく、顕微鏡を安価に構成することができる。
【００８１】
なお、上記第３実施形態では光学部材２５２を対物レンズ２５０内に配置したが、光学部材２５２の配置位置は、対物レンズ２５０に入射した光源からの照明光を射出する射出端とハーフミラー１５との間で輪帯状の開口部を有する板部材２１４と共役な位置であればどこに配置しても良い。この範囲であれば、光学部材２５２を対物レンズ２５０内に配置した場合と同様に暗視野観察を可能とする顕微鏡を達成することができる。なお、輪帯状の板部材２１４と光学部材２５２との共役関係は、レンズ系１３ｃ、１３ｄで調整することが可能である。また、光学部材２５２は、対物レンズ２５０の瞳位置に配置することが望ましい。瞳位置に配置することで輪帯状の開口部を有する板部材２１４との共役関係を得ることができ、標本２０からの照明光の正反射光をより良く遮断することができる。
【００８２】
また、偏光板２５４ａの偏光軸は、Ｐ偏光を透過する方向に設定し、四分の一波長板２５６ａの遅相軸との角度を４５°に配置しても良い。
【００８３】
また、第３実施形態に係る対物レンズ２５０に、第２実施形態で述べたような回転手段を設け、第１光学素子２５４又は第２光学素子２５６を回転可能としても良い。第１光学素子２５４又は第２光学素子２５６を回転可能とすることで、顕微鏡２５０は同一の対物レンズで暗視野観察と明視野観察とを連続的に切り替えることができるため、ユーザの利便性が向上する。
【００８４】
なお、上述の全ての実施形態において、偏光板、四分の一波長板の形状は、いずれか一方が対物レンズの光軸に直交する面上で当該光軸と交わる点に対して対称な形状に形成され、いずれか他方が、前記対称な形状を覆う形状に形成されていれば良い。この時、光束制限部材は、前記対称な形状の偏光板、又は四分の一波長板領域に照明光を照射する形状を有していれば良い。
【符号の説明】
【００８５】
１０、２１０  顕微鏡
１２  光源
１３ａ  コレクタレンズ
１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ  レンズ
１４  開口絞り
２１４  輪帯状の開口部を有する板部材
１５  ハーフミラー
１６  レボルバ
１８  ステージ
２０  標本
２１  第２対物レンズ
２２  像面
２６  接眼レンズ
２８  カメラ
５０、１５０、２５０  対物レンズ
１５０ａ  対物レンズ鏡筒
１５１  回転手段
５２、２５２  光学部材
５４、２５４  第１光学素子
５４ａ、２５４ａ  偏光板
５４ｂ、２５４ｂ  第１光学素子の自然光透過領域
５６、２５６  第２光学素子
５６ａ、２５６ａ  四分の一波長板
２６ｂ、２５６ｂ  第２光学素子の自然光透過領域
【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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