(57)【要約】【課題】  明るさを損なうことなく効率よく照明することができ、また明るさおよび照明ムラの製造バラツキを小さくすることができる暗視野照明用光学系を提供することを目的とする。【解決手段】  対物レンズ１１の光軸と同軸に、前記対物レンズ１１を囲むように設けられた散乱部材１３を介して供給される円環状の照明光束を、対物レンズ１１の先端付近に配置した集光部材１２にて集光させて斜めより標本面Ｓを照明するようにした暗視野照明用光学系１０において、前記散乱部材１３が、所定の発散角を有するとともに、下記式（１）を満たす位置に配置されていることを特徴とする。  ２ｔａｎ−１ （Ａ／４Ｌ）≦α≦２ｔａｎ−１ （Ａ／２Ｌ）      （１）  （αは散乱部材の発散角、Ａは対物視野、Ｌは標本面と散乱部材との間の距離）【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズの光軸と同軸に、前記対物レンズを囲むように設けられた散乱部材を介して供給される円環状の照明光束を、対物レンズの先端付近に配置した集光部材にて集光させて斜めより標本面を照明するようにした暗視野照明用光学系において、
前記散乱部材が、所定の発散角を有するとともに、下記式（１）を満たす位置に配置されている暗視野照明用光学系。
２ｔａｎ−１ （Ａ／４Ｌ）≦α≦２ｔａｎ−１ （Ａ／２Ｌ）      （１）
（αは散乱部材の発散角、Ａは対物視野、Ｌは標本面と散乱部材との間の距離）
【請求項２】
前記集光部材の先端部が、下記式（２）および下記式（３）を満たすように構成されている請求項１に記載の暗視野照明用光学系。
Ｈ＞ＮＡ×Ｗ＋（Ａ／２）                    （２）
Ｈ＜ＤＨ−（Ｌ−Ｗ）×ｔａｎ（α／２）      （３）
（Ｈは対物先端半径、ＮＡは対物レンズの開口数、Ｗは標本面と集光部材の先端部との間の距離、ＤＨは暗視野光束半径）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は暗視野照明用光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の暗視野照明用光学系としては、例えば照明光入射端に拡散面（フロスト面）、および照明光射出端付近に反射面をそれぞれ有する円環状のレンズを具備するものがある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
また、上記特許文献１の拡散面と反射面とがそれぞれ別の部材として構成されたものもある（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開昭５８−２８７１２号公報（第３図）
【特許文献２】実公昭６２−３０００５号公報（第１図）
【特許文献３】実公昭５６−４７６０５号公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献の発明では、拡散面の発散角が管理されておらず、また拡散面を配置する位置が明確に定義されていないため、明るさあるいは照明ムラの製造バラツキが大きくなってしまうといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、明るさを損なうことなく効率よく照明することができ、また明るさおよび照明ムラの製造バラツキを小さくすることができる暗視野照明用光学系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】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載の暗視野照明用光学系において、対物レンズの光軸と同軸に、前記対物レンズを囲むように設けられた散乱部材を介して供給される円環状の照明光束を、対物レンズの先端付近に配置した集光部材にて集光させて斜めより標本面を照明するようにした暗視野照明用光学系において、前記散乱部材が、所定の発散角を有するとともに、下記式（１）を満たす位置に配置されていることを特徴とする。
２ｔａｎ−１ （Ａ／４Ｌ）≦α≦２ｔａｎ−１ （Ａ／２Ｌ）      （１）
（αは散乱部材の発散角、Ａは対物視野、Ｌは標本面と散乱部材との間の距離）
このような暗視野照明用光学系によれば、散乱部材の発散角αと対物視野Ａの値を決めると、最も明るい照明光からこの明るさの半分以上の明るさを提供するために散乱部材を配置する位置、すなわち標本面と散乱部材との間の距離Ｌが求まられることとなる。
【０００６】
請求項２に記載の暗視野照明用光学系において、前記集光部材の先端部が、下記式（２）および下記式（３）を満たすように構成されていることを特徴とする。
Ｈ＞ＮＡ×Ｗ＋（Ａ／２）                    （２）
Ｈ＜ＤＨ−（Ｌ−Ｗ）×ｔａｎ（α／２）      （３）
（Ｈは対物先端半径、ＮＡは対物レンズの開口数、Ｗは標本面と集光部材の先端部との間の距離、ＤＨは暗視野光束半径）
このような暗視野照明用光学系によれば、集光部材により集光させられる照明光束が集光部材の先端部に遮られることなく標本面に達するとともに、散乱部材を通過した照明光束のすべてが集光部材により集光させられる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による暗視野照明用光学系によれば、所望の対物視野内に明るく効率の良い、照明ムラのない照明光を供給することができ、製造バラツキのない暗視野照明用光学系を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面に基づいて本発明による暗視野照明用光学系の好ましい実施形態を説明する。
本実施形態による暗視野照明用光学系１０は、対物レンズ１１と、この対物レンズ１１を取り囲むように配置された鏡胴１２と、この鏡胴１２の照明光入射側に配置されたデフューザ１３とを主たる要素として構成されたものである。
なお、図中の符号αはデフューザ１３の発散角（デフューザ角）、Ｌは標本面Ｓとデフューザ１３との間の最短距離、Ｗは標本面Ｓと銅鏡先端部１２ｂ表面との間の最短距離、Ａは対物視野、Ｈは対物視野Ａの中心Ｃと銅鏡先端部１２ｂ表面との間の最短距離、ＤＨは暗視野光束半径である。
【０００９】
対物レンズ１１については、従来公知のものであるのでここではその説明を省略する。
銅鏡１２は、対物レンズ１１の先端部外周を取り囲むように配置されたものである。この鏡胴１２の内壁面１２ａは、図１に示すように、その断面視において緩やかな放物線を描くように形成されている。また、この内壁面１２ａは反射面として機能するよう構成されたものである。これにより、デフューザ１３を通過した照明光は、標本面Ｓ上に対物視野Ａを形成することとなる。このことは、デフューザ１３を通過した照明光が、対物視野Ａを形成していることを示す図１から明らかである。
【００１０】
デフューザ１３は、光源からの照明光を散らすように構成された散乱部材である。本発明では、例えば図２あるいは図３に示すような特性を有する、発散角αが管理されたデフューザが使用される。図２および図３の縦軸は光の強度（RELATIVE POWER）、横軸は発散角度（SCATTERING ANGLE）を示している。
図２に示すデフューザ（２０゜ＬＳＤ）の場合、光の強度が最大値の半分（すなわち中間値）の時の発散角度が−１０゜〜＋１０゜となる。したがって、このデフューザの発散角αは２０゜ということになる。また、図３に示すデフューザ（６０゜ＬＳＤ）も同様にして、デフューザ角αは６０゜ということになる。
【００１１】
さて、図４に示すように、ｔａｎ（α／２）＝Ａ／２Ｌ、すなわち、α／２＝ｔａｎ−１（Ａ／２Ｌ）という近似式が成り立つ。この式から発散角α（例えば、上述した２０゜ＬＳＤの場合は２０゜）と対物視野Ａの大きさが決まれば、標本面Ｓとデフューザ１３との間の最適な距離Ｌを求めることができる。これにより、所望の対物視野Ａ内に最も明るく効率の良い、照明ムラのない照明光を供給することができ、製造バラツキのない暗視野照明用光学系を提供することができる。
また、上述の発散角２０゜のデフューザを使用し、対物視野Ａ内の明るさが前述した明るさの半分以上であればよい場合には、α＝２ｔａｎ−１ （Ａ／４Ｌ）という近似式が成り立つ位置（距離Ｌのところ）に上記デフューザを配置すればよいことになる。これにより、所望の対物視野Ａ内に前述した最も明るいときの半分以上の明るさを、明るさを損なうことなく効率よく供給することができる。
これらの式を整理すると、２ｔａｎ−１ （Ａ／４Ｌ）≦α≦２ｔａｎ−１ （Ａ／２Ｌ）というデフューザ角の条件式が得られることになる。したがって、このデフューザ角の条件式を満たす位置にデフューザを配置することによって、光量ムラのない明るい対物視野Ａを標本面Ｓに形成させることができる。
【００１２】
一方、標本面中心と銅鏡先端部との間の距離Ｈが、Ｈ＞ＮＡ×Ｗ＋（Ａ／２）という照明視野確保の条件式と、Ｈ＜ＤＨ−（Ｌ−Ｗ）×ｔａｎ（α／２）というフレア防止の条件式とをさらに満たせば好適である。
まず、Ｈ＞ＮＡ×Ｗ＋（Ａ／２）の式について図５を用いて説明する。
ＮＡは媒体が空気だとした場合、ｓｉｎθで表すことができる。θが小さい場合には、ｓｉｎθはｔａｎθに近似させることができる。すなわち、ｓｉｎθ≒ｔａｎθと近似される。したがって、ｔａｎθにＷを乗じてＡ／２を加算した値がＨとなる。このＨの値がＮＡ×Ｗ＋（Ａ／２）以下の場合、反射面で反射した照明光の一部が銅鏡先端部１２ｂに遮られて（邪魔されて）標本面Ｓに到達することができず、結果として対物視野Ａが狭められることとなるので、ＨはＮＡ×Ｗ＋（Ａ／２）よりも小さい値としなければならない。言い換えれば、Ｈ＞ＮＡ×Ｗ＋（Ａ／２）とすることにより、反射面で反射された照明光のすべてを標本面Ｓに到達させることができる。
【００１３】
つぎに、Ｈ＜ＤＨ−（Ｌ−Ｗ）×ｔａｎ（α／２）の式について図６を用いて説明する。
図６に示したように、ＤＨはＨ＋（Ｌ−Ｗ）×ｔａｎ（α／２）で表すことができる。したがって、ＤＨから（Ｌ−Ｗ）×ｔａｎ（α／２）を減算した値がＨとなる。このＨの値がＤＨ−（Ｌ−Ｗ）×ｔａｎ（α／２）よりも大きい場合、デフューザ１３を通過して拡散された照明光が反射面に当たらず、そのままダイレクトに標本面Ｓに到達してしまう、いわゆるフレアという現象が生じてしまうこととなる。したがって、このＨの値は、ＤＨ−（Ｌ−Ｗ）×ｔａｎ（α／２）よりも小さい値としなければならない。言い換えれば、Ｈ＜ＤＨ−（Ｌ−Ｗ）×ｔａｎ（α／２）とすることにより、デフューザ１３を通過した照明光のすべてを反射面で反射させることができて、フレアを防止することができる。
【００１４】
なお、本発明は図１に示すような鏡胴１２の内壁面に設けられた反射面の断面視形状が放物線を描くように湾曲するものに限定されるものではなく、例えば、図７に示すような鏡胴２２の内壁面２２ａが円錐面、すなわち鏡胴１２の内壁面に設けられた反射面の断面視形状が直線を描くような暗視野照明用光学系２０にも適用することができる。
【００１５】
また、上述した実施形態では、発散角αが２０゜および６０゜に設定されたデフューザについて説明したが、本発明はこれらのものに限定されるものではなく、発散角αと光の強度との関係が定義づけられているものであれば、発散角αはいくらであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による暗視野照明用光学系の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】デフューザの光の強度と発散角との関係を示すグラフであって、発散角が２０゜と定義されたものの一具体例を示すグラフである。
【図３】デフューザの光の強度と発散角との関係を示すグラフであって、発散角が６０゜と定義されたものの一具体例を示すグラフである。
【図４】デフューザ角の条件式を説明するための図である。
【図５】照明視野確保の条件式を説明するための図である。
【図６】フレア防止の条件式を説明するための図である。
【図７】本発明による暗視野照明用光学系の他の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０    暗視野照明用光学系
１１    対物レンズ
１２    銅鏡（集光部材）
１２ｂ  先端部
１３    デフューザ（散乱部材）
２０    暗視野照明用光学系
２２    銅鏡（集光部材）
２２ｂ  先端部
Ｓ      標本面
【図１】
2005037713.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005037713.tif 000007
【図６】
2005037713.tif 000008
【図７】
2005037713.tif 000009