(57)【要約】【課題】低コストで良好な照明性能を備えたコンパクトな照明装置及び顕微鏡を提供することを課題とする。【解決手段】顕微鏡用照明装置は、照明光を射出する固体発光素子からなる光源１１と、光源１１側から順に、照明光を集光するコレクタレンズ１２と照明光を標本３へ照射するコンデンサレンズ１４とを含む照明光学系と、を含んで構成される。このとき、コレクタレンズ１２の標本３側の光学面１２ｂである第１の光学面の有効径は、光源１１と第１の光学面の間の距離の１．３５倍以上とする。【選択図】図２Ａ
2011209441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を射出する固体発光素子からなる光源と、
前記光源側から順に、前記照明光を集光するコレクタレンズと、前記照明光を標本へ照射するコンデンサレンズと、を含む照明光学系と、を含み、
前記コレクタレンズの前記標本側の光学面である第１の光学面の有効径は、前記光源と前記第１の光学面の間の距離の１．３５倍以上であることを特徴とする顕微鏡用照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の顕微鏡用照明装置において、
前記コレクタレンズは、複数のレンズを含み、
前記第１の光学面は、最も前記光源側の前記レンズの前記標本側の光学面であることを特徴とする顕微鏡用照明装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の顕微鏡用照明装置において、
前記第１の光学面は、非球面であることを特徴とする顕微鏡用照明装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の顕微鏡用照明装置において、
前記コレクタレンズは、フレネルレンズであることを特徴とする顕微鏡用照明装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の顕微鏡用照明装置において、
前記コレクタレンズの材料は、樹脂またはシリコーンゴムを特徴とする顕微鏡用照明装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の顕微鏡用照明装置において、さらに、
前記コレクタレンズと前記コンデンサレンズの間に、開口絞りを含み、
前記コンデンサレンズの焦点距離をｆとし、前記照明光学系の前記標本側の開口数をＮＡとし、前記照明光学系による前記標本の最大照明範囲の半径をｈとし、前記開口絞りから前記第１の光学面までの距離をＬとするとき、以下の条件式
Ｌ≦（ＮＡ×ｆ２）／ｈ      ・・・（１）
を満たすことを特徴とする顕微鏡用照明装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の顕微鏡用照明装置において、
前記コレクタレンズは、前記コレクタレンズのレンズ内部に前記照明光を拡散させる拡散体を含むことを特徴とする顕微鏡用照明装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の顕微鏡用照明装置において、
前記コレクタレンズは、前記コレクタレンズの光学面に前記照明光を拡散させる拡散パターンを有することを特徴とする顕微鏡用照明装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の顕微鏡用照明装置において、
前記固体発光素子は、発光ダイオードであることを特徴とする顕微鏡用照明装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の顕微鏡用照明装置において、
前記固体発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする顕微鏡用照明装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の顕微鏡用照明装置を含むことを特徴とする顕微鏡。
【請求項１２】
請求項１１に記載の顕微鏡において、さらに、
前記標本を配置するステージと、
前記標本を観察するための対物レンズと、
前記対物レンズが取り付けられるレボルバと、を含み、
前記対物レンズを変位させることによって、前記標本と前記対物レンズの間の距離を調整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、顕微鏡用照明装置、及びそれを備えた顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡の分野において、標本上に焦点を合わせる方法としては標本を載せるステージを上下に変位させる方法が最も一般的である。このような構成（以降、ステージ変位型の構成と記す。）は、例えば、特許文献１で開示されている。しかし、ステージ変位型の構成では、ステージとともに標本も変位するため、机上面から標本までの高さが一定しない。これは、観察者の負担を増加させ、標本の交換等についての作業性を劣化させる要因となる。
【０００３】
また、ステージ変位型の構成では、コンデンサレンズがステージに固定されている構成も多い。この場合、ステージの変位により、光源からコンデンサレンズまでの距離も変化する。ステージの位置に依存しない良好な照明を実現するためには、コンデンサレンズが光源から最も離れた位置にある場合でも視野の周辺部まで十分な光量を確保できることが要求される。これは、コンデンサレンズを含む照明光路上の光学素子の有効径を増大させてしまう。
【０００４】
これに対して、標本上に焦点を合わせる他の方法として、ステージを固定し、代わりに対物レンズが取り付けられたレボルバを上下に変位させる方法がある。このような構成（以降、レボルバ変位型の構成）は、例えば、特許文献２で開示されている。レボルバ変位型の構成では、ステージの高さ及び光源からコンデンサレンズまでの光路長は一定となり好ましい。なお、レボルバ変位型の構成であっても、ステージの高さが高いと操作性は十分に改善されない。このため、光源からコンデンサレンズまではコンパクトに構成することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６５０２６５号公報
【特許文献２】特開第２００１−２２８４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、顕微鏡での高分解能での観察には、観察光学系とともに照明光学系にも高い開口数が必要である。つまり、照明光学系でも大きな球面収差が発生することになり、その補正のために曲率の大きな非球面が必要となる。このような非球面は、通常、コレクタレンズに設けられる。そのため、コレクタレンズの厚さが厚くなり、光源を含む照明装置の全長が長くなってしまう。
このように、従来の顕微鏡用の照明装置では、照明装置のコンパクト化と高性能化は相反し、これらを両立させることは困難である。
【０００７】
また、顕微鏡用の照明装置の光源としては、タングステンランプやハロゲンランプなどが用いられる。これらの光源の使用は、十分な明るさの照明が実現される一方で、発光にあたって大きな発熱を伴う。このため、照明光学系、特に光源に近いコレクタレンズには、熱の影響を低減させる耐熱処理を施す必要があり、このような光源の使用は、照明装置に掛かるコストを増加させてしまう。    
以上のような実情を踏まえ、本発明では、低コストでコンパクトな照明装置及び顕微鏡
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】
【０００８】
本発明の第１の態様は、照明光を射出する固体発光素子からなる光源と、光源側から順に、照明光を集光するコレクタレンズと、照明光を標本へ照射するコンデンサレンズと、を含む照明光学系と、を含み、コレクタレンズの標本側の光学面である第１の光学面の有効径は、光源と第１の光学面の間の距離の１．３５倍以上である顕微鏡用照明装置を提供する。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の顕微鏡用照明装置において、コレクタレンズは、複数のレンズを含み、第１の光学面は、最も光源側のレンズの標本側の光学面である顕微鏡用照明装置を提供する。
本発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様に記載の顕微鏡用照明装置において、第１の光学面は、非球面である顕微鏡用照明装置を提供する。
【００１０】
本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つに記載の顕微鏡用照明装置において、コレクタレンズは、フレネルレンズである顕微鏡用照明装置を提供する。
【００１１】
本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様のいずれか１つに記載の顕微鏡用照明装置において、コレクタレンズの材料は、樹脂またはシリコーンゴムである顕微鏡用照明装置を提供する。
【００１２】
本発明の第６の態様は、第１の態様乃至第５の態様のいずれか１つに記載の顕微鏡用照明装置において、さらに、コレクタレンズとコンデンサレンズの間に、開口絞りを含み、コンデンサレンズの焦点距離をｆとし、照明光学系の標本側の開口数をＮＡとし、照明光学系による標本の最大照明範囲の半径をｈとし、開口絞りから第１の光学面までの距離をＬとするとき、以下の条件式
Ｌ≦（ＮＡ×ｆ２）／ｈ      ・・・（１）
を満たす顕微鏡用照明装置を提供する。
【００１３】
本発明の第７の態様は、第１の態様乃至第６の態様のいずれか１つに記載の顕微鏡用照明装置において、コレクタレンズは、コレクタレンズのレンズ内部に照明光を拡散させる拡散体を含む顕微鏡用照明装置を提供する。
【００１４】
本発明の第８の態様は、第１の態様乃至第６の態様のいずれか１つに記載の顕微鏡用照明装置において、コレクタレンズは、コレクタレンズの光学面に照明光を拡散させる拡散パターンを有する顕微鏡用照明装置を提供する。
【００１５】
本発明の第９の態様は、第１の態様乃至第８の態様のいずれか１つに記載の顕微鏡用照明装置において、固体発光素子は、発光ダイオードである顕微鏡用照明装置を提供する。
【００１６】
本発明の第１０の態様は、第１の態様乃至第８の態様のいずれか１つに記載の顕微鏡用照明装置において、固体発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子である顕微鏡用照明装置を提供する。
本発明の第１１の態様は、第１の態様乃至第１０の態様のいずれか１つに記載の顕微鏡用照明装置を含む顕微鏡を提供する。
【００１７】
本発明の第１２の態様は、第１１の態様に記載の顕微鏡において、さらに、標本を配置するステージと、標本を観察するための対物レンズと、対物レンズが取り付けられるレボ
ルバと、を含み、対物レンズを変位させることによって、標本と対物レンズの間の距離を調整する顕微鏡を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、低コストでコンパクトな照明装置及び顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る顕微鏡の構成を例示した図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に係る照明装置の構成を例示した図である。
【図２Ｂ】従来の照明装置の構成を例示した図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るフレネルレンズを説明するための図である。
【図４Ａ】対物レンズが４倍のときに照明装置の光線を例示した光線図である。
【図４Ｂ】対物レンズが１０倍のときに照明装置の光線を例示した光線図である。
【図４Ｃ】対物レンズが４０倍のときに照明装置の光線を例示した光線図である。
【図４Ｄ】対物レンズが１００倍のときに照明装置の光線を例示した光線図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るコレクタレンズに必要な有効径について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る顕微鏡の構成を例示した図である。本実施形態に係る顕微鏡１００は、机上面と接するベース１と、標本３を配置するステージ２と、標本３を観察するための対物レンズ４と、対物レンズ４が取り付けられるレボルバ５と、ベース１に備えられた支柱６に支持されたフレーム７と、鏡筒８と、接眼レンズ９と、標本３を照明する照明装置１０と、を含んで構成されている。
【００２２】
レボルバ５は、不図示の焦準機構を含み、昇降可能に構成されている。顕微鏡１００は、レボルバ５とともに対物レンズ４を光軸方向に変位させることで標本３と対物レンズ４の間の距離を調整し、標本３上にピントを合わせることができる。
照明装置１０は、ベース１内に配置され、標本３を下方から照明する透過照明装置として構成されている。
【００２３】
次に、顕微鏡に含まれる照明装置について、さらに詳細に説明する。図２Ａは、図１に例示される本実施形態の照明装置１０の構成を例示した図である。また、図２Ｂは、従来の照明装置の構成について例示した図である。
【００２４】
図２Ａに例示される照明装置１０は、照明光を射出する光源１１と、照明光学系から構成されている。照明光学系は、光源１１側から順に、照明光を集光するコレクタレンズ１２と、標本を照明する明るさを調整する開口絞り１３と、照明光を標本３に照射するコンデンサレンズ１４と、を含んで構成されている。
【００２５】
図２Ａでは、ケーラ照明が実現される例が示されている。つまり、照明装置１０では、開口絞り１３はコンデンサレンズ１４の前側焦点位置に設けられ、光源像１５がその開口絞り１３に投影されている。
【００２６】
図２Ｂに例示される照明装置２０は、図２Ａに例示される照明装置１０と同様の構成要素から構成されている。具体的には、光源２１側から順に、照明光を射出する光源２１と、照明光を集光するコレクタレンズ２２と、標本を照明する明るさを調整する開口絞り２
３と、照明光を標本３に照射するコンデンサレンズ２４とを含んで構成されている。図２Ｂでもケーラ照明が実現される例が示されている。
【００２７】
本実施形態に係る照明装置１０の光源１１は、照明光の射出に伴って発生する熱が少ない、固体発光素子から構成されている。固体発光素子は、例えば、発光ダイオードや有機エレクトロルミネッセンス素子（以降、有機ＥＬ素子と記す。）などである。
【００２８】
一方、照明装置２０の光源２１は、照明光の射出に伴って発生する熱が多い、フィラメントを用いるランプ光源から構成されている。ランプ光源は、例えば、ハロゲンランプやタングステンランプなどである。
【００２９】
このように、照明装置１０は、光源１１に熱の発生が少ない固体発光素子を用いることで、照明装置２０と比較して、光源１１からコレクタレンズ１２までの距離を短く構成することができる。このため、コレクタレンズ１２の有効径も、コレクタレンズ２２の有効径に比べて小さくできる。これに伴い、コレクタレンズ１２から開口絞り１３までの距離も短くなり、照明光学系の全長も短くすることができる。その結果、図２Ａ及び図２Ｂに例示されるように、照明装置１０の全長は従来の照明装置２０の全長に比べて短くなり、照明装置１０をコンパクトに構成することができる。
【００３０】
また、照明装置１０の良好な照明性能を確保するためには、コレクタレンズ１２の取り込み角も重要となる。このため、コレクタレンズ１２の有効径は、光源１１とコレクタレンズ１２との全長に対して大きく取ることが望ましい。具体的には、コレクタレンズ１２の有効径は、固体発光素子の配光角特性や射出光量を考慮して、光源１１とコレクタレンズ１２との全長の１．３５倍以上とすることが望ましい。なお、光源１１とコレクタレンズ１２との全長は、より厳密には、光源１１からコレクタレンズ１２の標本側の光学面１２ｂ（第１の光学面）までの距離である。また、コレクタレンズ１２が複数のレンズにより構成されている場合には、第１の光学面はコレクタレンズ１２のうち最も標本側の光学面とし、上記距離は、光源１１からコレクタレンズ１２のうち最も標本側の光学面までの距離とする。
【００３１】
照明装置１０では、光源１１からコレクタレンズ１２までの距離が短いため、光源１１とコレクタレンズ１２の全長に対して有効径を大きくとった場合であっても、コレクタレンズ１２の外径を比較的小さく抑えることができる。つまり、光源１１とコレクタレンズ１２の全長（つまり、光軸方向の長さ）とコレクタレンズ１２の外径（つまり、光軸と垂直な方向の長さ）の両方を小さくし照明装置１０をコンパクトに構成した上で、良好な照明性能が実現できる。
【００３２】
また、照明装置１０は、光源１１に熱の発生が少ない固体発光素子を用いるため、コレクタレンズ１２に耐熱処理を施す必要はない。これにより、従来の照明装置２０に比べて、照明装置１０は低いコストで製造することが可能となる。また、固体発光素子は、ハロゲンランプなどのランプ光源に比べて消費電力が少なく、寿命も長い。このため、照明装置１０では、製造コストに加え、運用コストも削減することができる。
以上により、低コストで良好な照明性能を備えたコンパクトな照明装置及び顕微鏡が提供できる。
以下、本実施形態の照明装置１０の更に好ましい構成について説明する。
【００３３】
照明装置１０のコレクタレンズ１２は、非球面を有することが望ましい。コレクタレンズ１２には、光源１１から射出された照明光を強いパワーで取り込み、略平行光として射出する。このため、コレクタレンズ１２を構成する光学面には、大きな曲率が必要となる。大きな曲率の光学面では大きな球面収差が発生するが、コレクタレンズ１２の少なくと
も１面を非球面として構成することで、球面収差を良好に補正することができる。なお、非球面は、コレクタレンズ１２の標本側の光学面であることが望ましい。
【００３４】
照明装置１０のコレクタレンズ１２は、フレネルレンズとして構成されることが望ましい。図３は、フレネルレンズの特徴を説明するための図である。平面１６ａと凸面１６ｂからなる凸レンズ１６と、平面１７ａとフレネル面１７ｂからなるフレネルレンズ１７が例示されている。なお、凸面１６ｂの曲率とフレネル面１７ｂの曲率は同一であり、凸レンズ１６とフレネルレンズ１７は、等しいパワーを有している。
【００３５】
コレクタレンズ１２には、通常、大きなパワーが必要であり曲率の大きな光学面が必要となるため、レンズの厚さも厚くなる。しかし、図３に例示されるように、同じ曲率の光学面と同じパワーを有するコレクタレンズ１２をフレネルレンズとして構成することでレンズの厚さを薄くすることできる。また、コレクタレンズ１２が薄ければ、光源１１をさらに近づけることもできる。これにより、さらにコンパクトに照明装置を構成することができる。
【００３６】
また、フレネルレンズは、両面にパワーを分散させることが望ましい。図３に例示されるように、一定の曲率を有する光学面ではレンズの端に近いほど傾斜が急になるが、急な傾斜でのフレネル面の成形は難しい。両面にパワーを分散させることで、各面の曲率を小さくなり、フレネル面の加工が容易になる。このため、フレネルレンズの加工性が改善される。また、フレネルレンズは、両面をフレネル面として構成することが望ましい。これにより、レンズの厚さをさらに薄くすることができる。
【００３７】
また、コレクタレンズ１２の材料は、樹脂材料またはシリコーンゴムであることが望ましい。樹脂材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＺＥＯＮＥＸ（日本ゼオン株式会社の商品名）などを用いるとよい。樹脂材料やシリコーンゴムを用いることで、金型を使ったレンズ成形が可能となる。これにより、ガラス材料を用いた場合に比べて、製造コストを削減することができる。また、樹脂材料やシリコーンゴムでは、フレネル面や非球面を精度良く成形しやすい。このため、製造誤差を小さく抑えられて照明性能も安定する。
【００３８】
また、コレクタレンズ１２は、コレクタレンズ１２の光学面に照明光を拡散させる拡散パターンを有することが望ましい。通常、照明光の輝度のばらつきを抑制するために拡散板が光路中に配置されるが、コレクタレンズ１２に拡散パターンを設けることで拡散板を省略することができる。このため、部品点数が削減され、且つ、拡散板を配置する空間が節約される。これにより、照明の均一性を確保しながら、さらに低コストで且つコンパクトに照明装置を構成することができる。なお、特に樹脂材料やシリコーンゴムを用いる場合には、金型に拡散パターンを設けることで、容易に拡散パターンを有するレンズを形成することができる。
【００３９】
また、拡散パターンの代わりに、コレクタレンズのレンズ内部に照明光を拡散させる拡散体を設けて、コレクタレンズ１２を構成してもよい。コレクタレンズ１２をフレネルレンズとして形成した場合は、フレネルレンズ面ではない光学面に拡散板を設けてもよい。この場合も同様に、拡散パターンを設けた場合と同様の効果が得られる。
【００４０】
さらに、コレクタレンズ１２の有効径は、良好な照明性能を確保するために必要な有効径を超えて大きくしないことが望ましい。すでに上述したように、コレクタレンズ１２の有効径を光源１１とコレクタレンズ１２との全長に対して大きく取ることで、光の取り込み角を大きくなり、多くの光量を確保することができる。しかし、コレクタレンズ１２の有効径があまりに大きすぎると、照明光学系が大型化してしまう。また、一定の曲率を有
する光学面ではレンズの端に近いほど傾斜が急になる。コレクタレンズ１２がフレネルレンズの場合、急な傾斜でのフレネル面の成形は難しいが、有効径が大きすぎるとレンズの端部まで使用せざるを得ず、コレクタレンズ１２の加工が著しく困難となる。このため、コレクタレンズ１２の有効径を必要以上に大きくせず、傾斜が急なレンズの端部を使用しないことが望ましい。これにより、フレネルレンズの製造誤差も小さくなり、照明性能が安定することになる。また、歩留まりも向上し、コスト削減にも寄与する。
【００４１】
なお、良好な照明性能を確保するために必要な有効径は、開口数や照明範囲に依存する。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、及び図４Ｄは、それぞれ、顕微鏡１００の対物レンズ４の倍率が４倍、１０倍、４０倍、１００倍のときに、照明装置１０の軸上のマージナル光線を例示した光線図である。図４Ａから図４Ｄに例示されるように、高倍の対物レンズ４（例えば、図４Ｄを参照）との組み合わせでは、光束径が太く、また、図示しないが、軸上と軸外の光線の光路は大きく異ならない。このため、コレクタレンズ１２に必要な有効径は、軸上のマージナル光線間の幅によって近似できる。一方、低倍の対物レンズ４との組み合わせでは、軸上と軸外の光線の光路が大きく異なる。このため、コレクタレンズ１２に必要な有効径は、軸上の光線の光路では近似できない。軸外の光線がコレクタレンズ１２を通過する位置に基づいて決定する必要がある。ただし、低倍の場合（例えば、図４Ａを参照）、光束径は細いので、有効径は軸外の主光線に基づいて決定することができる。
【００４２】
なお、図４Ａから図４Ｄでは、拡散板１２ｄが開口絞り１３とコレクタレンズ１２の間に配置された例が示されている。すでに上述したようにコレクタレンズ１２自体が拡散板の役割を担うことにより、拡散板１２ｄは省略することができる。
【００４３】
図５は、良好な照明性能を確保するためにコレクタレンズ１２に必要な有効径についてさらに詳細に説明するための図である。図５では、コンデンサレンズ１４の前側焦点位置に開口絞り１３が配置され、後側焦点位置に標本３が配置された照明装置１０が例示されている。また、図５では、開口数を決める軸上のマージナル光線１８と最大照明範囲を決める最軸外の主光線１９も模式的に示されている。
【００４４】
まず、標本３から光源１１に向って軸上のマージナル光線１８を追跡する。マージナル光線１８はコンデンサレンズ１４で光軸に対して平行に変換され、開口絞り１３を通過してコレクタレンズ１２に入射する。このとき、照明光学系の瞳径は、コンデンサレンズ１４の焦点距離ｆと、照明光学系の標本３側の開口数ＮＡを用いて、２×ｆ×ＮＡで表される。図５に例示されるように、マージナル光線１８がコンデンサレンズ１４とコレクタレンズ１２の間で光軸に平行であると仮定すると、開口数を決めるマージナル光線１８は、コレクタレンズ１２を光軸からｆ×ＮＡだけ離れた位置を通過する。つまり、標本３側の開口数ＮＡを確保するために必要なコレクタレンズ１２の有効径は２×ｆ×ＮＡで表される。
【００４５】
次に、標本３から光源１１に向って最軸外の主光線１９を追跡する。ケーラ照明を仮定すると、主光線１９はコンデンサレンズ１４に平行に入射し、コンデンサレンズ１４から焦点距離ｆだけ離れた位置で光軸と交わる。そして、そのままの角度で光軸を通過してコレクタレンズ１２へ入射する。このとき、光軸とコンデンサレンズ１４と主光線１９からなる直角三角形Ａは、高さが最大照明範囲の半径ｈ／２で、底辺がコレクタレンズ１２の焦点距離ｆとなる。
【００４６】
一方、光軸とコレクタレンズ１２と主光線１９からなる直角三角形Ｂは、直角三角形Ａと相似形である。このため、直角三角形Ｂの底辺を、開口絞り１３からコレクタレンズ１２の第１の光学面までの距離Ｌとすると、直角三角形Ｂの高さは、（ｈ×Ｌ）／（２×ｆ）で表される。したがって、最大照明範囲を決める主光線１９は、コレクタレンズ１２を
光軸から（ｈ×Ｌ）／（２×ｆ）だけ離れた位置を通過する。つまり、最大照明範囲ｈを確保するために必要なコレクタレンズ１２の有効径は（ｈ×Ｌ）／ｆで表される。
【００４７】
以上のように、開口数を確保するためのコレクタレンズ１２の有効径はコレクタレンズ１２の焦点距離ｆに対して一定である。これに対して、最大照明範囲を確保するためのコレクタレンズ１２の有効径は、コレクタレンズ１２の焦点距離ｆのみでは決まらず、開口絞り１３からコレクタレンズ１２の第１の光学面までの距離Ｌにも依存する。
【００４８】
このため、照明装置では、距離Ｌを調整して、最大照明範囲を確保するためのコレクタレンズ１２の有効径を、開口数を確保するためのコレクタレンズ１２の有効径以内に抑えることが望ましい。より具体的には、照明装置は、以下の条件式（１）を満たすことが望ましい。ただし、ｆは、コンデンサレンズ１４の焦点距離であり、ＮＡは、照明光学系の標本側の開口数であり、ｈは、照明光学系による標本の最大照明範囲の半径であり、Ｌは、開口絞り１３からコレクタレンズ１２の第１の光学面までの距離である。
Ｌ≦（ＮＡ×ｆ２）／ｈ      ・・・（１）
【００４９】
条件式（１）を満たすことにより、開口数と照明範囲を両立するために必要なコレクタレンズ１２の有効径を最小限に抑えることができる。これにより、良好な照明性能を実現する照明装置をさらにコンパクトに構成することができる。また、コレクタレンズ１２をフレネルレンズとして構成した場合であっても、フレネル面の加工が過度に困難となることなく、フレネルレンズの加工性を良好に維持することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１００      顕微鏡
１・・・      ベース
２・・・      ステージ
３・・・      標本
４・・・      対物レンズ
５・・・      レボルバ
６・・・      支柱
７・・・      フレーム
８・・・      鏡筒
９・・・      接眼レンズ
１０、２０・・・      照明装置
１１、２１・・・      光源
１２、２２・・・      コレクタレンズ
１２ａ、１２ｂ・・・      光学面
１３、２３・・・      開口絞り
１４、２４・・・      コンデンサレンズ
１５、２５・・・      光源像
１６・・・      凸レンズ
１７・・・      フレネルレンズ
１６ａ、１７ａ・・・      平面
１６ｂ・・・      凸面
１７ｂ・・・      フレネル面
１８・・・      マージナル光線
１９・・・      主光線
Ａ、Ｂ・・・      直角三角形
【図１】
2011209441.tif 000003
【図２Ａ】
2011209441.tif 000004
【図２Ｂ】
2011209441.tif 000005
【図４Ａ】
2011209441.tif 000006
【図４Ｂ】
2011209441.tif 000007
【図４Ｃ】
2011209441.tif 000008
【図４Ｄ】
2011209441.tif 000009
【図５】
2011209441.tif 000010
【図３】
2011209441.tif 000011