(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光の光路に対して挿脱自在に配置される、前記光源からの光を標本に照射するコンデンサレンズと、
前記光源と前記コンデンサレンズの間に配置された、コレクタレンズと、
前記標本を透過した前記光源からの光を集光する対物レンズと、を備え、
前記光源と前記コレクタレンズと前記コンデンサレンズとは、クリティカル照明光学系を構成し、
ｂを前記対物レンズの射出瞳径とし、ａｄｅｔを前記コンデンサレンズが前記光路から取り除かれ、前記コレクタレンズからの光が前記標本を直接照明する状態における、前記対物レンズの射出瞳面内の領域であって前記標本上の一点を介して前記対物レンズに入射した前記光源からの光が通過する領域の直径とするとき、以下の条件式
１／２０≦ａｄｅｔ／ｂ≦１／２      ・・・（１）
を満たすことを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の顕微鏡において、
ａａｔｔを前記コンデンサレンズが前記光路に挿入されている状態における、前記対物レンズの射出瞳面内の領域であって前記標本上の一点を介して前記対物レンズに入射した前記光源からの光が通過する領域の直径とするとき、以下の条件式
１／３≦ａａｔｔ／ｂ≦１      ・・・（２）
を満たすことを特徴とする顕微鏡。
【請求項３】
請求項１に記載の顕微鏡において、さらに、
前記光源と前記コンデンサレンズの間に配置される、開口絞りを備え、
ａｓｔｏｐを前記コンデンサレンズ及び前記開口絞りが前記光路に挿入されている状態における、前記対物レンズの射出瞳面内の領域であって前記標本上の一点を介して前記対物レンズに入射した前記光源からの光が通過する領域の直径とするとき、以下の条件式
１／２０≦ａｓｔｏｐ／ｂ≦１／２      ・・・（３）
を満たすことを特徴とする顕微鏡。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の顕微鏡において、
Ｆｂを前記コレクタレンズの最も前記光源に近い面である第１面から前記コレクタレンズの前側焦点位置までの距離とし、ｄを前記第１面から前記光源の発光面までの距離とするとき、以下の条件式
０．９≦｜ｄ／Ｆｂ｜≦１．１      ・・・（４）
を満たすことを特徴とする顕微鏡。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の顕微鏡において、
ｆＣＯＬを前記コレクタレンズの焦点距離とし、ｆＣＤを前記コンデンサレンズの焦点距離とするとき、以下の条件式
２．５≦｜ｆＣＤ／ｆＣＯＬ｜≦７      ・・・（５）
を満たすことを特徴とする顕微鏡。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の顕微鏡において、
ｆＣＯＬを前記コレクタレンズの焦点距離とし、ｆＣＤを前記コンデンサレンズの焦点距離とし、Ｌを前記光源の発光面から標本面までの距離とし、ＷＤｄｅｔを前記コレクタレンズの最も前記標本面に近い面から前記標本面までの距離とし、ＷＤａｔｔを前記コンデンサレンズが前記光路に挿入されている状態における、前記コンデンサレンズの最も前記標本面に近い面から前記標本面までの距離とするとき、以下の条件式
１／８≦（ｆＣＤ＋ｆＣＯＬ）／Ｌ≦２／３      ・・・（６）
１．５≦ＷＤｄｅｔ／ＷＤａｔｔ≦４            ・・・（７）
を満たす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、顕微鏡に関し、特に、コンデンサレンズを光路に対して挿脱自在に配置した顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
培養顕微鏡は、シャーレなどの容器内で培養されている生きた細胞を観察する顕微鏡である。正立顕微鏡として構成した場合、対物レンズが培養液に浸ってしまう等の課題があるため、培養顕微鏡は、標本を上方から照明し下方から観察する倒立顕微鏡として構成されるのが通常である。
【０００３】
培養顕微鏡では、細胞の汚染を防止するため、標本は培養容器ごとステージに配置されるが、培養容器のサイズは様々である。このため、背の高い容器であってもステージに配置して観察することができるように、コンデンサレンズが着脱自在に保持された培養顕微鏡が提案されている。このような顕微鏡は、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−００２２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、比較的安価な培養顕微鏡では、照明光学系を簡易な構成とするため、クリティカル照明光学系が採用されることが多い。
クリティカル照明光学系を採用した顕微鏡では、クリティカル照明光学系を構成するコンデンサレンズを取り外すと、コレクタレンズからの光が直接対物レンズに入射し、対物レンズの瞳位置に光源のボケた像が形成される。この状態は、一般的には、対物レンズの瞳充足率が高い状態になる。さらに、この状態では、照明光学系内には対物レンズの瞳位置と共役な位置が存在しないため、照明光学系内に開口絞りを設けることができない。このため、照明光学系の開口数を調整して対物レンズの瞳充足率を調整することも難しい。
【０００６】
培養細胞などの照射した光の強度変化を生じにくい透明物体は、対物レンズの瞳充足率が高すぎると、画像のコントラストが弱すぎて、良好に可視化されない。従って、従来の比較的安価な培養顕微鏡では、コンデンサレンズを取り除いた状態で透明物体の観察を行うと、透明物体を良好に可視化することは困難である。特に、近年注目されているiPS細胞を観察する場合などの低倍での観察において、この課題は顕著である。
【０００７】
以上のような実情を踏まえ、本発明は、コンデンサレンズを光路から取り除いても透明物体を良好に観察することができる顕微鏡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】
本発明の一態様は、光源と、前記光源からの光の光路に対して挿脱自在に配置される、前記光源からの光を標本に照射するコンデンサレンズと、前記光源と前記コンデンサレンズの間に配置された、コレクタレンズと、前記標本を透過した前記光源からの光を集光する対物レンズと、を備え、前記光源と前記コレクタレンズと前記コンデンサレンズとは、クリティカル照明光学系を構成し、ｂを前記対物レンズの射出瞳径とし、ａｄｅｔを前記コンデンサレンズが前記光路から取り除かれ、前記コレクタレンズからの光が前記標本を直接照明する状態における、前記対物レンズの射出瞳面内の領域であって前記標本上の一点を介して前記対物レンズに入射した前記光源からの光が通過する領域の直径とするとき、以下の条件式を満たす顕微鏡を提供する。
１／２０≦ａｄｅｔ／ｂ≦１／２      ・・・（１）
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コンデンサレンズを光路から取り除いても透明物体を良好に観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】顕微鏡１００の概観図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）はコンデンサレンズ２を装着した状態での側面図、図１（ｃ）はコンデンサレンズ２を取り外した状態での側面図である。
【図２】顕微鏡１００の光学系の構成を示した図である。
【図３】対物レンズ１１の瞳充足率を示した図であり、図３（ａ）はコンデンサレンズ２を取り外した状態における瞳充足率を、図３（ｂ）はコンデンサレンズ２を装着した状態における瞳充足率を、図３（ｃ）はコンデンサレンズ２を装着し且つ光源からの光の一部が開口絞り７ａで遮られている状態における瞳充足率を示した図である。
【図４】実施例１に係る照明光学系２０の断面図である。
【図５】実施例１に係る顕微鏡のＬＥＤ光源２１から対物レンズ１１までの光線図であり、図５（ａ）はコンデンサレンズ２３を装着した状態での光線図であり、図５（ｂ）はコンデンサレンズ２３を取り外した状態での光線図である。
【図６】実施例３に係る顕微鏡のＬＥＤ光源３１から標本面ＳＰまでの光線図であり、図６（ａ）はコンデンサレンズ３３を装着した状態での光線図であり、図６（ｂ）はコンデンサレンズ３３を取り外した状態での光線図である。
【図７】実施例５に係る顕微鏡のＬＥＤ光源４１から標本面ＳＰまでの光線図であり、図７（ａ）はコンデンサレンズ４３を装着した状態での光線図であり、図７（ｂ）はコンデンサレンズ４３を取り外した状態での光線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１から図４を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。なお、本明細書では、“対物レンズの瞳”とは、特に断らない限り、対物レンズの射出瞳のことをいう。また、“対物レンズの瞳充足率”とは、対物レンズの瞳径に対する、対物レンズの射出瞳面内の領域であって標本上の一点を介して対物レンズに入射した光源からの光が通過する領域の直径の比率（即ち、領域の直径／瞳径）のことをいう。また、照明光学系において、“前側”とは光源に近い側をいう。即ち、“コンデンサレンズの前側焦点位置”とは、コンデンサレンズの焦点位置のうちコンデンサレンズよりも光源に近い位置をいう。“コレクタレンズの前側焦点位置”とは、コレクタレンズの焦点位置のうちコレクタレンズよりも光源に近い位置をいう。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る顕微鏡１００の概観図である。図１（ａ）は正面図であり、図１（ｂ）及び図１（ｃ）は側面図である。図２は、顕微鏡１００の光学系の構成を示した図である。顕微鏡１００は、ステージ５の上方から照明した標本をステージ５の下方から観察する倒立顕微鏡であり、例えば、培養細胞などを観察する培養顕微鏡である。
【００１３】
顕微鏡１００は、図１（ｂ）に示すように、ステージ５から延びる鏡柱４に取り付けられた照明光学系を、ステージ５の上方に備えている。顕微鏡１００の照明光学系は、光源ユニット１とコンデンサレンズ２を含んでいる。光源ユニット１は、図２に示すように、その内部に光源１ａとコレクタレンズ１ｂを備えている。光源１ａは、面発光光源であり、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源である。コレクタレンズ１ｂは、光源１ａからの光を略平行光に変換してコンデンサレンズ２に向ける。コンデンサレンズ２は、コレクタレンズ１ｂを介して入射した光源１ａからの光を標本に照射する。コンデンサレンズ２は、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、鏡柱４に対して着脱自在な構成を有している。即ち、コンデンサレンズ２は、光源１ａからの光の光路に対して挿脱自在に配置されている。
【００１４】
なお、コンデンサレンズ２が光路に対して挿入されている状態では、図２に示すように、光源１ａから出射した光は、コレクタレンズ１ｂで略平行光に変換され、コンデンサレンズ２によって標本面ＳＰに集光する。つまり、顕微鏡１００の照明光学系はクリティカル照明光学系であり、標本面ＳＰに光源像が形成され、標本面ＳＰが照明される。
【００１５】
顕微鏡１００は、図１（ａ）から図１（ｃ）に示すように、光源ユニット１とコンデンサレンズ２の間で、コンデンサレンズ２の光軸と直交する方向にスライドするスライダ７を備えている。スライダ７には、例えば、図２に示す開口絞り７ａ、リングスリット、などの種々の光学部材が配置されている。スライダ７をスライドさせることで、スライダ７上の任意の光学部材が光源ユニット１とコンデンサレンズ２の光路中に、そして、望ましくは、コンデンサレンズ２の前側焦点位置に、挿入される。
【００１６】
図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すダイヤル３は、スライダ７により光路中に配置された光学部材の状態を変更するための調整用のダイヤルである。例えば、開口絞り７ａが光路中に配置されている状態でダイヤル３をまわすことで、開口絞り７ａの開口径（以降、単に径と記す）を変更して、照明光学系の開口数を調整することができる。開口絞り７ａがコンデンサレンズ２の前側焦点位置に配置されている場合には、開口径が変化しても照野が変化しない。このため、コンデンサレンズ２の前側焦点位置への開口絞り７ａの配置は、視野内にケラレが生じないという点で望ましい。また、光源１ａがデフォーカスした場合に標本に投影される光源像の大きさが変化しない点も望ましい。なお、開口絞り７ａは、径が可変な可変絞りに限られず、特定の径の開口が形成された固定絞りであってもよい。また、開口絞り７ａは、偏射照明を行うために、開口の中心がコンデンサレンズ２の光軸からずれた状態になるように配置されてもよい。
【００１７】
顕微鏡１００は、図１（ａ）から図１（ｃ）に示すように、鏡脚６に固定されたステージ５の下方に、レボルバ１０と、レボルバ１０に装着された対物レンズ１１を備え、さらに、鏡脚６の前方から延びる鏡筒８と、鏡筒８に取り付けられた接眼レンズ９を備えている。対物レンズ１１は、例えば、無限遠補正型の対物レンズであり、標本を透過した光源１ａからの光を集光する。レボルバ１０には、複数の対物レンズが装着可能であり、レボルバ１０を回転させて、観察に使用する対物レンズを切り替えることができる。鏡筒８は、双眼鏡筒であり、対物レンズ１１を介して入射する光を２つに分割して接眼レンズ９に導くように構成されている。
【００１８】
顕微鏡１００は、図２に示すように、標本面ＳＰを通過した光を、対物レンズ１１で平行光に変換し、結像レンズ１２で像面ＩＰに集光させる。接眼レンズ９は、像面ＩＰに形成された標本像（中間像）を、顕微鏡１００の利用者の瞳に拡大投影する。これにより、顕微鏡１００の利用者は、像面ＩＰに形成された標本像を、接眼レンズ９を介して観察することができる。
【００１９】
以上のように構成された顕微鏡１００は、光源にＬＥＤ光源などの面発光光源を用い、且つ、その光源位置を工夫して設計される。これにより、ステージ５上方に広い空間を確保するためにコンデンサレンズ２を光路から取り除いた状態でも透明物体を良好に観察することが可能となる。
【００２０】
なお、コンデンサレンズ２が光路から取り除かれた状態で標本面ＳＰに到達する光の入射角度は、光源の大きさに依存する。光源位置をコレクタレンズ１ｂから離す方向に変化させると、より小さな光源で同じ入射角度が実現され、同じサイズの光源でより大きな入射角度が実現される。つまり、光源位置によって最大入射角度を制御することができる。なお、ハロゲンランプのような発光部が光軸方向に一定以上の厚みを持つ光源が用いられると、光源からの光は光軸方向に広い範囲から出射することになるため、最大入射角度の制御が難しい。一方で、光源位置をコレクタレンズ１ｂの前側焦点位置から大きく離れた位置に配置すると、コンデンサレンズ２が光路に挿入された状態でコンデンサレンズ２の仕様どおりの開口数と作動距離を確保することができなくなる。これは、コンデンサレンズ２に入射する光が強く収斂又は発散した光になるからである。このため、光源位置は、これらの点を踏まえて、コンデンサレンズ２が光路から取り除かれた状態での性能と挿入された状態での性能がともに要求される性能を満たすように、決定される。
【００２１】
より具体的には、顕微鏡１００は、コンデンサレンズ２が取り外された状態でも、培養細胞などの透明物体を良好に可視化することができるように、以下の条件式（１）を満たすように構成されている。但し、ｂは対物レンズ１１の射出瞳径である。ａｄｅｔはコンデンサレンズ２が光路から取り除かれている状態における、対物レンズ１１の射出瞳面ＰＰ内の領域であって標本上の一点を介して対物レンズ１１に入射した光源１ａからの光が通過する領域の直径である。なお、標本上の一点は、例えば、図２に示すような、標本面ＳＰ上で且つ光軸上の一点である。
１／２０≦ａｄｅｔ／ｂ≦１／２      ・・・（１）
【００２２】
条件式（１）は、コンデンサレンズ２が光路から取り除かれている状態での対物レンズ１１の瞳充足率を規定している。瞳充足率を条件式（１）の上限値以下とすることで、画像のコントラストを十分に強調することができるため、標本が透明物体である場合であっても標本を良好に可視化して観察することができる。なお、従来の顕微鏡では、コンデンサレンズが取り除かれ、コレクタレンズからの光が標本に直接照射される状態では、対物レンズの瞳充足率が条件式（１）の上限値を上回る。このため、画像のコントラストが低く、透明物体が十分に可視化されない。一方、顕微鏡１００では、コンデンサレンズ２が取り除かれた状態での対物レンズ１１の瞳充足率が条件式（１）を満たすように予め設計されているため、コンデンサレンズ２が取り除かれた状態でも、透明物体を観察することができる。なお、条件式（１）の下限値を下回ると、コントラストは強くなるが解像力が低くなりすぎてしまい、望ましくない。
【００２３】
顕微鏡１００は、コンデンサレンズ２が装着された状態で明るい標本像を得るためには、以下の条件式（２）を満たすように構成されることが望ましい。但し、ａａｔｔはコンデンサレンズ２が光路に挿入されている状態における、対物レンズ１１の射出瞳面ＰＰ内の領域であって標本上の一点を介して対物レンズ１１に入射した光源１ａからの光が通過する領域の直径である。
１／３≦ａａｔｔ／ｂ≦１      ・・・（２）
【００２４】
条件式（２）は、コンデンサレンズ２が光路に挿入されている状態での対物レンズ１１の瞳充足率を規定している。瞳充足率を条件式（２）の下限値以上とすることで、染色された標本等を明視野観察する際に、コントラストが高く、十分な解像力が得られる。なお、ａａｔｔはｂを越えて大きくなり得ない。
【００２５】
顕微鏡１００は、コンデンサレンズ２が装着された状態でも、コンデンサレンズ２が取り外された状態と同様に培養細胞などの透明物体を良好に可視化するためには、以下の条件式（３）を満たすように構成されることが望ましい。但し、ａｓｔｏｐをコンデンサレンズ２及び開口絞り７ａが光路に挿入されている状態における、対物レンズ１１の射出瞳面ＰＰ内の領域であって標本上の一点を介して対物レンズ１１に入射した光源１ａからの光が通過する領域の直径である。
１／２０≦ａｓｔｏｐ／ｂ≦１／２      ・・・（３）
【００２６】
条件式（３）は、コンデンサレンズ２及び開口絞り７ａが光路に挿入されている状態での対物レンズ１１の瞳充足率を規定している。条件式（３）を満たす瞳充足率の範囲は、条件式（１）と同様である。開口絞り７ａが固定絞りである場合には、スライダ７をスライドさせて開口絞り７ａを光路中に挿入するだけで、容易に条件式（３）を満たすことができる。また、開口絞り７ａが可変絞りの場合には、開口絞り７ａの径を調整することによって、条件式（３）を満たしてもよい。
【００２７】
図３は、対物レンズ１１の瞳充足率を示した図である。図３（ａ）はコンデンサレンズ２を取り外した状態における瞳充足率を、図３（ｂ）はコンデンサレンズ２を装着した状態における瞳充足率を、図３（ｃ）はコンデンサレンズ２を装着し且つ光源からの光の一部が開口絞り７ａで遮られている状態における瞳充足率を示した図である。
【００２８】
顕微鏡１００は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、コンデンサレンズ２を装着した状態ではコンデンサレンズ２を取り外した状態よりも高い瞳充足率を有することが望ましい。これにより、コンデンサレンズ２を装着した状態では可視化されない透明物体を良好に可視化して観察することが可能となる。また、顕微鏡１００は、図３（ａ）及び図３（ｃ）に示すように、コンデンサレンズ２を装着している状態で、さらに、開口絞り７ａを光路中に配置することで、コンデンサレンズ２を外した状態と同じ程度の瞳充足率を有することが望ましい。これにより、コンデンサレンズ２を取り外すことなく、透明物体を良好に可視化して観察することができる。
【００２９】
顕微鏡１００は、コンデンサレンズ２が装着されている状態で十分な瞳充足率を確保するためには、以下の条件式（４）を満たすように構成されることが望ましい。但し、Ｆｂはコレクタレンズ１ｂの最も光源１ａに近い面である第１面からコレクタレンズ１ｂの前側焦点位置までの距離である。ｄはコレクタレンズ１ｂの第１面から光源１ａの発光面ＬＰまでの距離である。
０．９≦｜ｄ／Ｆｂ｜≦１．１      ・・・（４）
【００３０】
条件式（４）は、コレクタレンズ１ｂの前側焦点位置と発光面ＬＰの位置関係を規定した式である。｜ｄ／Ｆｂ｜＝１のときコレクタレンズ１ｂから標本面ＳＰに向う光は平行光になる。｜ｄ／Ｆｂ｜が上限値を超えるか又は下限値を下回ると、発光面ＬＰから出射した光は、コレクタレンズ１ｂで強く収斂または発散する。その結果、コンデンサレンズ２が装着されている状態での照明光学系の開口数が設計値よりも小さくなってしまうため、対物レンズ１１の瞳充足率も低くなり、条件式（２）が満たされなくなる。条件式（４）を満たすことで十分な瞳充足率を確保することが容易になるため、染色された標本等を明視野観察する際に、クリティカル照明によって明るい標本像を得ることができる。なお、光源１ａがＬＥＤ光源であり、ドーム型のレンズによってそのＬＥＤ光源が取り囲まれている場合であっても、それ以外の場合と同様に、条件式（４）を満たすことが望ましい。なお、ＬＥＤ光源がドーム型のレンズによって取り囲まれている場合であっても、距離ｄはＬＥＤ光源の発光面を基準に算出される。
【００３１】
顕微鏡１００は、十分な照野を確保するためには、以下の条件式（５）を満たすように構成されることが望ましい。但し、ｆＣＯＬはコレクタレンズ１ｂの焦点距離であり、ｆＣＤはコンデンサレンズ２の焦点距離である。
２．５≦｜ｆＣＤ／ｆＣＯＬ｜≦７      ・・・（５）
【００３２】
条件式（５）は、光源１ａを標本面ＳＰに投影する投影倍率を規定した式である。光源１ａを２．５倍から７倍で標本面ＳＰに投影することで、透明物体を観察するのに十分な照野を確保することができる。
【００３３】
顕微鏡１００は、テレセントリック性を担保しつつ、全長を許容できる範囲内に抑えるためには、以下の条件式（６）及び条件式（７）を満たすように構成されることが望ましい。但し、Ｌは発光面ＬＰから標本面ＳＰまでの距離である。ＷＤｄｅｔはコレクタレンズ１ｂの最も標本面ＳＰに近い面から標本面ＳＰまでの距離であり、ＷＤａｔｔはコンデンサレンズ２が光路に挿入されている状態における、コンデンサレンズ２の最も標本面ＳＰに近い面から標本面ＳＰまでの距離である。
１／８≦（ｆＣＤ＋ｆＣＯＬ）／Ｌ≦２／３      ・・・（６）
１．５≦ＷＤｄｅｔ／ＷＤａｔｔ≦４            ・・・（７）
【００３４】
条件式（６）は、照明光学系のテレセントリック性について規定した式である。（ｆＣＤ＋ｆＣＯＬ）／Ｌ＝１／２のとき照明光学系は完全なテレセントリック光学系である。条件式（６）を満たすことで、テレセントリック性の劣化を許容し得る範囲内に抑えることができる。また、（ｆＣＤ＋ｆＣＯＬ）／Ｌが下限値以上とすることで、全長が長くなりすぎることを防止することもできる。
【００３５】
条件式（７）は、コレクタレンズ１ｂとコンデンサレンズ２の位置関係を規定した式である。条件式（７）を満たすことで、全長が長くなりすぎることを防止しつつ、コンデンサレンズ２を取り外したときにステージ５上方に広い空間を確保することができる。
以下、上述した顕微鏡１００について実施例を説明する。
【００３６】
［実施例１］
図４は、本実施例に係る照明光学系２０の断面図である。本実施例に係る顕微鏡は、図４に示す照明光学系２０を備える点が顕微鏡１００とは異なっている。その他の点は、顕微鏡１００と同様である。照明光学系２０は、ＬＥＤ光源２１と、コレクタレンズ２２と、コンデンサレンズ２３を備えている。ＬＥＤ光源２１は、面発光型の光源であり、例えばφ（直径）2mmの発光面ＬＰを有している。コレクタレンズ２２は、正のパワーを有する単レンズであり、標本側に非球面を有する非球面レンズである。コンデンサレンズ２３は、正のパワーを有する単レンズであり、両凸レンズである。
【００３７】
照明光学系２０の各種データは、以下のとおりである。
Ｆｂ=12.9951mm, ｄ=13mm,
ｆＣＤ=79.0452mm, fＣＯＬ=26.0025mm, Ｌ=262mm, ＷＤｄｅｔ=227mm, ＷＤａｔｔ=72mm
【００３８】
照明光学系２０と組み合わせて使用される対物レンズ１１は、理想レンズであり、その焦点距離ｆ、開口数ＮＡ、瞳径ｂは以下のとおりである。なお、対物レンズ１１は、焦点距離180ｍｍの結像レンズと組み合わせて使用される、４倍対物レンズである。
ｆ=45mm, ＮＡ=0.16, ｂ=14.4mm
【００３９】
照明光学系２０と対物レンズ１１を組み合わせたときのパラメータは以下のとおりである。なお、ａｓｔｏｐは、コレクタレンズ２２の標本側の面（面番号s3）に設けられた開口絞り７ａの径を5mmに設定した状態で算出されている。
ａｄｅｔ=3.5019mm, ａａｔｔ=14.4mm, ａｓｔｏｐ=2.7936mm
【００４０】
照明光学系２０のレンズデータは、以下のとおりである。なお、レンズデータ中のINFは無限大（∞）を示している。
照明光学系２０
s          r           d             nd       νd                   
1         INF        13.0000                
2       68.2150      22.0000      1.52287    59.89                    
3*     -15.1000     140.0000                    
4       80.0000      15.0000      1.52287    59.89                    
5      -80.0000      72.0000                    
6         INF
【００４１】
ここで、sは面番号を、rは曲率半径（mm）を、dは面間隔（mm）を、ndはｄ線に対する屈折率を、νdはｄ線に対するアッベ数を示す。なお、面番号s1が示す面は、発光面ＬＰであり、面番号s6が示す面は、標本面ＳＰである。また、面間隔d1は、面番号s1が示す面から面番号s2が示す面までの距離を示している。
【００４２】
コレクタレンズ２２の非球面データは、以下のとおりである。ここで、非球面形状は、下式で示される。但し、Zは、非球面の光軸の方向の座標であり、Yは非球面の光軸と直交する方向の座標であり、Kはコーニック定数（円錐定数）であり、rは非球面の近軸における曲率半径であり、A2,A4,A6,A8,A10はそれぞれ２次、４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。
【数１】
0006604774.tif 000002
第３面s3
K=-1.0000, A2=0, A4=-1.3000×10-5, A6=-3.8100×10-9, A8=5.0500×10-11, A10=0 
【００４３】
本実施例では、以下で示されるように、条件式（１）から（７）を満たしている。
（１）ａｄｅｔ／ｂ=0.2431875
（２）ａａｔｔ／ｂ=1
（３）ａｓｔｏｐ／ｂ=0.194
（４）｜ｄ／Ｆｂ｜=1.000377065
（５）｜ｆＣＤ／ｆＣＯＬ｜=3.039907701
（６）（ｆＣＤ＋ｆＣＯＬ）／Ｌ=0.40094542
（７）ＷＤｄｅｔ／ＷＤａｔｔ=3.152777778
【００４４】
図５は、ＬＥＤ光源２１から対物レンズ１１までの光線図であり、図５（ａ）はコンデンサレンズ２３を装着した状態での光線図であり、図５（ｂ）はコンデンサレンズ２３を取り外した状態での光線図である。なお、図５の実線で示す光線は、標本面ＳＰ上の光軸上の一点に最大入射角で入射する光線である。即ち、図５は、標本面ＳＰから光源に向かって追跡した光線図である。
【００４５】
図５（ａ）に示すように、コンデンサレンズ２３が光路に挿入されている状態では、照明光学系２０は、発光面ＬＰの一点から出射した光が標本面ＳＰの一点に集光するクリティカル照明光学系である。この場合、照明光学系の設計値どおりの開口数で標本面ＳＰを照明することができるため、高い瞳充足率を実現することができる。
【００４６】
一方、図５（ｂ）に示すように、コンデンサレンズ２３が光路から取り除かれている状態では、照明光学系２０はクリティカル照明光学系ではないため、標本面ＳＰの一点から追跡した光線は、発光面ＬＰの一点に集光しない。このため、標本面ＳＰにおける最大入射角は、光源（ＬＥＤ光源２１）のサイズと位置によって大きく変動する。例えば、光源のサイズが大きいほど最大入射角が大きくなり、瞳充足率も高くなる傾向がある。顕微鏡では、条件式（１）を満たすように、ＬＥＤ光源２１のサイズと位置が設計されている。
【００４７】
［実施例２］
本実施例に係る顕微鏡は、対物レンズ１１の代わりに第２の対物レンズを備える点が、実施例１に係る顕微鏡と異なっている。図４に示す照明光学系２０を備える点は、実施例１に係る顕微鏡と同様である。
【００４８】
照明光学系２０と組み合わせて使用される第２の対物レンズは、理想レンズであり、その焦点距離ｆ、開口数ＮＡ、瞳径ｂは以下のとおりである。なお、第２の対物レンズは、焦点距離180ｍｍの結像レンズと組み合わせて使用される、４０倍対物レンズである。
ｆ=4.5mm, ＮＡ=0.6, ｂ=5.4mm
【００４９】
照明光学系２０と第２の対物レンズを組み合わせたときのパラメータは以下のとおりである。なお、ａｓｔｏｐは、コレクタレンズ２２の標本側の面（面番号s3）に設けられた開口絞り７ａの径を5mmに設定した状態で算出されている。
ａｄｅｔ＝0.35019mm,  ａａｔｔ＝2.13111mm,  ａｓｔｏｐ＝0.27936mm
【００５０】
本実施例では、以下で示されるように、条件式（１）から（７）を満たしている。
（１）ａｄｅｔ／ｂ=0.06485
（２）ａａｔｔ／ｂ=0.39465
（３）ａｓｔｏｐ／ｂ=0.051733333333333
（４）｜ｄ／Ｆｂ｜=1.000377065
（５）｜ｆＣＤ／ｆＣＯＬ｜=3.039907701
（６）（ｆＣＤ＋ｆＣＯＬ）／Ｌ=0.40094542
（７）ＷＤｄｅｔ／ＷＤａｔｔ=3.152777778
【００５１】
［実施例３］
図６は、本実施例に係る照明光学系３０のＬＥＤ光源３１から標本面ＳＰまでの光線図であり、図６（ａ）はコンデンサレンズ３３を装着した状態での光線図であり、図６（ｂ）はコンデンサレンズ３３を取り外した状態での光線図である。なお、図６の実線で示す光線は、標本面ＳＰ上の光軸上の一点に最大入射角で入射する光線である。即ち、図６は、標本面ＳＰから光源に向かって追跡した光線図である。
【００５２】
本実施例に係る顕微鏡は、図６に示す照明光学系３０を備える点が、実施例１に係る顕微鏡と異なっている。その他の点は、実施例１に係る顕微鏡と同様である。照明光学系３０は、ＬＥＤ光源３１と、コレクタレンズ３２と、コンデンサレンズ３３を備える。ＬＥＤ光源３１は、面発光型の光源であり、例えばφ（直径）2mmの発光面ＬＰを有している。コレクタレンズ３２は、正のパワーを有する単レンズであり、標本側に非球面を有する非球面レンズである。コンデンサレンズ３３は、正のパワーを有する単レンズであり、両凸レンズである。
【００５３】
なお、照明光学系２０と照明光学系３０を比較すると、照明光学系３０のＬＥＤ光源３１とコレクタレンズ３２は、照明光学系２０のＬＥＤ光源２１とコレクタレンズ２２と同じものである。ただし、照明光学系３０は、ＬＥＤ光源３１とコレクタレンズ３２の間の距離がＬＥＤ光源２１とコレクタレンズ２２の間の距離よりも長くなるように構成されている。つまり、ＬＥＤ光源３１がコレクタレンズ３２の前側焦点位置からより離れた位置に配置されている。従って、ＬＥＤ光源３１から出射した光は、コレクタレンズ３２で照明光学系２０の場合よりも強く収斂する。コンデンサレンズ３３のパワーを弱く設計することで作動距離（ＷＤ）を長くすることができるが、パワーを弱くすると標本面ＳＰを照明する光の開口数（ＮＡ）が小さくなってしまう。照明光学系３０では、コンデンサレンズ３３のパワーを適切に設計することで、作動距離と開口数のバランスをとっている。
【００５４】
照明光学系３０の各種データは、以下のとおりである。
Ｆｂ=12.9951mm, ｄ=13.8mm,
ｆＣＤ=74.2696mm, fＣＯＬ=26.0025mm, Ｌ=260.8mm, ＷＤｄｅｔ=225mm, ＷＤａｔｔ=70mm
【００５５】
照明光学系３０と組み合わせて使用される対物レンズ１１は、理想レンズであり、実施例１と同様の４倍対物レンズである。照明光学系３０と対物レンズ１１を組み合わせたときのパラメータは以下のとおりである。なお、ａｓｔｏｐは、コレクタレンズ３２の標本側の面（面番号s3）に設けられた開口絞り７ａの径を5mmに設定した状態で算出されている。
ａｄｅｔ=6.8877mm, ａａｔｔ=14.4mm, ａｓｔｏｐ=3.0708mm
【００５６】
照明光学系３０のレンズデータは、以下のとおりである。なお、レンズデータ中のINFは無限大（∞）を示している。なお、コレクタレンズ３２の非球面データは、照明光学系２０のコレクタレンズ２２の非球面データと同様である。
照明光学系３０
s          r           d             nd       νd
1         INF        13.8000    
2       68.2150      22.0000      1.52287    59.89
3*     -15.1000     140.0000      
4       75.0000      15.0000      1.52287    59.89     
5      -75.0000      70.0000      
6         INF
【００５７】
本実施例では、以下で示されるように、条件式（１）から（７）を満たしている。
（１）ａｄｅｔ／ｂ=0.4783125
（２）ａａｔｔ／ｂ=1
（３）ａｓｔｏｐ／ｂ=0.21325
（４）｜ｄ／Ｆｂ｜=1.06193873075236
（５）｜ｆＣＤ／ｆＣＯＬ｜=2.856248437650226
（６）（ｆＣＤ＋ｆＣＯＬ）／Ｌ=0.384478911042945
（７）ＷＤｄｅｔ／ＷＤａｔｔ=3.214285714285714
【００５８】
［実施例４］
本実施例に係る顕微鏡は、対物レンズ１１の代わりに第２の対物レンズを備える点が、実施例３に係る顕微鏡と異なっている。図６に示す照明光学系３０を備える点は、実施例３に係る顕微鏡と同様である。
【００５９】
照明光学系３０と組み合わせて使用される第２の対物レンズは、理想レンズであり、実施例２と同様の４０倍対物レンズである。照明光学系３０と第２の対物レンズを組み合わせたときのパラメータは以下のとおりである。なお、ａｓｔｏｐは、コレクタレンズ３２の標本側の面（面番号s3）に設けられた開口絞り７ａの径を5mmに設定した状態で算出されている。
ａｄｅｔ=0.68877mm, ａａｔｔ=2.01825mm, ａｓｔｏｐ=0.30708mm
【００６０】
本実施例では、以下で示されるように、条件式（１）から（７）を満たしている。
（１）ａｄｅｔ／ｂ=0.12755
（２）ａａｔｔ／ｂ=0.37375
（３）ａｓｔｏｐ／ｂ=0.056866666666667
（４）｜ｄ／Ｆｂ｜=1.06193873075236
（５）｜ｆＣＤ／ｆＣＯＬ｜=2.856248437650226
（６）（ｆＣＤ＋ｆＣＯＬ）／Ｌ=0.384478911042945
（７）ＷＤｄｅｔ／ＷＤａｔｔ=3.214285714285714
【００６１】
［実施例５］
図７は、本実施例に係る照明光学系４０のＬＥＤ光源４１から標本面ＳＰまでの光線図であり、図７（ａ）はコンデンサレンズ４３を装着した状態での光線図であり、図７（ｂ）はコンデンサレンズ４３を取り外した状態での光線図である。なお、図７の実線で示す光線は、標本面ＳＰ上の光軸上の一点に最大入射角で入射する光線である。即ち、図７は、標本面ＳＰから光源に向かって追跡した光線図である。
【００６２】
本実施例に係る顕微鏡は、図７に示す照明光学系４０を備える点が、実施例１に係る顕微鏡と異なっている。その他の点は、実施例１に係る顕微鏡と同様である。照明光学系４０は、ＬＥＤ光源４１と、コレクタレンズ４２と、コンデンサレンズ４３を備える。ＬＥＤ光源４１は、面発光型の光源であり、例えばφ（直径）2mmの発光面ＬＰを有している。コレクタレンズ４２は、正のパワーを有する単レンズであり、標本側に非球面を有する非球面レンズである。コンデンサレンズ４３は、正のパワーを有する単レンズであり、両凸レンズである。
【００６３】
なお、照明光学系２０と照明光学系４０を比較すると、照明光学系４０のＬＥＤ光源４１とコレクタレンズ４２は、照明光学系２０のＬＥＤ光源２１とコレクタレンズ２２と同じものである。ただし、照明光学系４０は、ＬＥＤ光源４１とコレクタレンズ４２の間の距離がＬＥＤ光源２１とコレクタレンズ２２の間の距離よりも短くなるように構成されている。つまり、ＬＥＤ光源４１がコレクタレンズ４２の前側焦点位置よりもコレクタレンズ４２に近い位置に配置されている。従って、ＬＥＤ光源４１から出射した光は、コレクタレンズ４２で照明光学系２０の場合よりも小さく屈折し、標本面ＳＰへ向かう光は発散光となる。コンデンサレンズ４３をコレクタレンズ４２から離すほどコンデンサレンズ４３に必要なレンズ径が大きくなるが、コンデンサレンズ４３を近づけすぎると、コンデンサレンズ４３を取り外した場合の作動距離が十分に確保できない。照明光学系４０では、コンデンサレンズ４３の大きさと作動距離とのバランスを考慮して、コンデンサレンズ４３のパワー及び配置が設計されている。
【００６４】
照明光学系４０の各種データは、以下のとおりである。
Ｆｂ=12.9951mm, ｄ=12.1mm,
ｆＣＤ=88.5984mm, fＣＯＬ=26.0025mm, Ｌ=262.1mm, ＷＤｄｅｔ=228mm, ＷＤａｔｔ=98mm
【００６５】
照明光学系４０と組み合わせて使用される対物レンズ１１は、理想レンズであり、実施例１と同様の４倍対物レンズである。照明光学系４０と対物レンズ１１を組み合わせたときのパラメータは以下のとおりである。なお、ａｓｔｏｐは、コレクタレンズ４２の標本側の面（面番号s3）に設けられた開口絞り７ａの径を13mmに設定した状態で算出されている。
ａｄｅｔ＝2.709mm,ａａｔｔ＝14.4mm,ａｓｔｏｐ＝7.1361mm
【００６６】
照明光学系４０のレンズデータは、以下のとおりである。なお、レンズデータ中のINFは無限大（∞）を示している。なお、コレクタレンズ４２の非球面データは、照明光学系２０のコレクタレンズ２２の非球面データと同様である。
照明光学系４０
s          r           d             nd       νd
1         INF        12.1000
2       68.2150      22.0000      1.52287    59.89      
3*     -15.1000     115.0000
4       90.0000      15.0000      1.52287    59.89     
5      -90.0000      98.0000      
6         INF
【００６７】
本実施例では、以下で示されるように、条件式（１）から（７）を満たしている。
（１）ａｄｅｔ／ｂ=0.188125
（２）ａａｔｔ／ｂ=1
（３）ａｓｔｏｐ／ｂ=0.4955625
（４）｜ｄ／Ｆｂ｜=0.9311201915
（５）｜ｆＣＤ／ｆＣＯＬ｜=3.407303143928468
（６）（ｆＣＤ＋ｆＣＯＬ）／Ｌ=0.437241129339947
（７）ＷＤｄｅｔ／ＷＤａｔｔ= 2.326530612244898
【００６８】
上述した実施例は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明は上述した実施例に限定されるものではない。顕微鏡は、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲を逸脱することなく、さまざまな変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１                        光源ユニット
１ａ                      光源
１ｂ、２２、３２、４２    コレクタレンズ
２、２３、３３、４３      コンデンサレンズ
３                        ダイヤル
４                        鏡柱
５                        ステージ
６                        鏡脚
７                        スライダ
７ａ                      開口絞り
８                        鏡筒
９                        接眼レンズ
１０                      レボルバ
１１                      対物レンズ
１２                      結像レンズ
２０、３０、４０          照明光学系
２１、３１、４１          ＬＥＤ光源
１００                    顕微鏡
ＬＰ                      発光面
ＳＰ                      標本面
ＩＰ                      像面
ＰＰ                      瞳面
【図１】
0006604774.tif 000003
【図２】
0006604774.tif 000004
【図３】
0006604774.tif 000005
【図４】
0006604774.tif 000006
【図５】
0006604774.tif 000007
【図６】
0006604774.tif 000008
【図７】
0006604774.tif 000009