(57)【要約】【課題】全倍率域においてケラレの無い蛍光落射照明が可能な、ズーム顕微鏡を提供する。【解決手段】  交換可能な対物レンズ３１、開口絞り３２、アフォーカルズーム系３３、結像光学系３４からなる観察光学系３、及びズーム落射照明光学系１を有するズーム顕微鏡であって、ズーム落射照明光学系１の光路は、対物レンズ３１とアフォーカルズーム系３３の間で、観察光学系３の光路と同一光路とされて被検物を落射照明するようにされ、かつ、ズーム落射照明光学系１においては、光源１１の像が対物レンズ３１の瞳位置近傍に形成されるようにされていることを特徴とするズーム顕微鏡。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交換可能な対物レンズ、開口絞り、アフォーカルズーム系、結像光学系からなる観察光学系、及びズーム落射照明光学系を有するズーム顕微鏡であって、前記ズーム落射照明光学系の光路は、前記対物レンズと前記アフォーカルズーム系の間で、前記観察光学系の光路と同一光路とされて被検物を落射照明するようにされ、かつ、前記ズーム落射照明光学系においては、光源像が前記対物レンズの瞳位置近傍に形成されるようにされていることを特徴とするズーム顕微鏡。
【請求項２】
前記ズーム落射照明光学系は、光源からの光束を集光するコレクタレンズと、前記光源の共役位置近傍に配置される開口絞りを有するズーム光学系と、前記開口絞り像を前記対物レンズの瞳位置近傍に形成する、リレー光学系を有することを特徴とする請求項１に記載のズーム顕微鏡。
【請求項３】
前記アフォーカルズーム系の変倍操作に連動する観察用開口絞りを有し、前記ズーム光学系内の開口絞りは、前記観察用開口絞りに連動する可変開口絞りであることを特徴とする請求項２に記載のズーム顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はズーム顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
対物レンズを介して被検物を照明するズーム顕微鏡として、従来、特開平１１−２３１２２７号公報（特許文献１）、特開平９−２７４１４１号公報（特許文献２）、特表２００１−５１６０７１号公報（特許文献３）、特開２００５−１５７３３５号公報（特許文献４）に記載されるようなものが知られている。このうち、特許文献１に記載されるものは、対物レンズ、観察用変倍光学系を介して被検物への照明を行う。又、特許文献１〜４に記載されるものは、いずれも観察用とは別の照明光学系を備え、対物レンズを介して被検物を照明するものである。
【特許文献１】特開平１１−２３１２２７号公報
【特許文献２】特開平９−２７４１４１号公報
【特許文献３】特表２００１−５１６０７１号公報
【特許文献４】特開２００５−１５７３３５号公報
【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、特許文献１に記載されるズーム顕微鏡においては、蛍光観察の場合、励起光である照明光が観察用変倍光学系を通るので観察用変倍光学系で発生する自発蛍光がノイズとなるという問題点がある。
【０００４】
特許文献２〜４に記載されるズーム顕微鏡においては、観察光学系と照明光学系が別になっているため、照明光学系において発生する自発蛍光が観察光学系に入ることはない。しかし照明光が対物レンズに入射する際に、観察光学系の光軸に対し、ある角度を持って入射するため、照明光は被検物を観察方向に対して斜めに照明することになり、好ましくない。
【０００５】
このような問題を解決するために、発明者等は、照明光学系を観察光学系と別に構成し、対物レンズと観察光学系の間にダイクロイックミラーを配置して、照明光の光路を結像光学系の光路と同一光路とし、被検物を落射照明するようにしたズーム顕微鏡の発明を行い、特願２００４−３４４０３９号として特許出願した（「先願発明」という。この発明は公知でない）。しかし、このようなズーム顕微鏡においては、照明光学系の瞳位置（可変開口絞りの位置）が対物レンズから遠くなり、特に低倍側にて照明光にケラレが発生する可能性がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、全倍率域においてケラレの無い蛍光落射照明が可能な、ズーム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】
前記課題を解決するための第１の手段は、交換可能な対物レンズ、開口絞り、アフォーカルズーム系、結像光学系からなる観察光学系、及びズーム落射照明光学系を有するズーム顕微鏡であって、前記ズーム落射照明光学系の光路は、前記対物レンズと前記アフォーカルズーム系の間で、前記観察光学系の光路と同一光路とされて被検物を落射照明するようにされ、かつ、前記ズーム落射照明光学系においては、光源像が前記対物レンズの瞳位置近傍に形成されるようにされていることを特徴とするズーム顕微鏡である。
【０００８】
本手段においては、ズーム落射照明光学系において、光源像が前記対物レンズの瞳位置近傍に形成されるようにされている。よって、全倍率域においてケラレの無い蛍光落射照明が可能なものとすることができる。
【０００９】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記ズーム落射照明光学系は、光源からの光束を集光するコレクタレンズと、前記光源の共役位置近傍に配置される開口絞りを有するズーム光学系と、前記開口絞り像を対物レンズの瞳位置近傍に形成する、リレー光学系を有することを特徴とするものである。
【００１０】
本手段においては、光源の共役位置近傍に配置される開口絞りを有するズーム光学系を有するので、ズーム光学系の倍率を変えることにより、照明領域の広さを変えることができる。一般に、ズーム顕微鏡を高倍率で使用しようとすると、照明エリアは小さくて済むが強い照明強度が必要とされる。逆に低倍率で使用しようとすると照明強度は弱くて良いが広い照明エリアが必要とされる。本手段においては、前述のように照明領域の広さを変えることができるので、このような要望に応えることができる。
【００１１】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第２の手段であって、前記アフォーカルズーム系の変倍操作に連動する観察用開口絞りを有し、前記ズーム光学系内の開口絞りは、前記観察用開口絞りに連動する可変開口絞りであることを特徴とするものである。
【００１２】
観察の倍率はアフォーカルズーム系の倍率に応じて変動するが、高倍率観察を行う場合には、観察用光学系のＮＡを大きくして明るくし、低倍率観察を行う場合には、観察用光学系のＮＡを小さくして焦点深度を深くすることが好ましい。よって、アフォーカルズーム系の変倍操作に連動する観察用開口絞りを設けることが好ましい。又、観察用光学系のＮＡが大きい場合には、ズーム光学系内の開口絞りのＮＡを大きくして照明を明るくし、観察用光学系のＮＡが小さい場合には、ズーム光学系内の開口絞りのＮＡを小さくして照明の焦点深度を深くすることが好ましい。本手段においては、ズーム光学系内の開口絞りは、観察用開口絞りに連動する可変開口絞りであるので、この要請に応えることができる。
【００１３】
なお、「ズーム光学系内の開口絞りが、観察用開口絞りに連動する」とは、必ずしもズーム光学系内の開口絞りの開閉の動きに直接連動して観察用開口絞りが開閉することのみならず、例えば、ズーム光学系内の開口絞りと観察用開口絞りの双方が、アフォーカルズーム系の変倍操作に連動して開閉されるようなものを含むものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、全倍率域においてケラレの無い蛍光落射照明が可能な、ズーム顕微鏡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】
【００１５】
以下、本発明のズーム顕微鏡の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例であるズーム顕微鏡の概略構成を示す図である。この実施の形態においては、観察光学系の主要構成要素として、被検物側より順に対物レンズ３１、ダイクロイックミラー２２、バリアフィルタ２３、可変開口絞り３２、アフォーカルズーム系３３、結像光学系３４が配置され、ズーム観察光学系３を構成している。
【００１６】
一方、照明光学系においては、ファイバ光源１１から射出された光束は、コレクタレンズ１２にて集光され、視野絞り１３を通って、折り曲げミラー１４、１８にて光路を偏向され、ズーム光学系１５、リレー光学系１７を経て、フィルタブロック２内の励起フィルタ２１にて励起に必要な波長帯域の光のみが透過し、ダイクロイックミラー２２にて反射され、ズーム観察光学系３と光軸を同一とされて対物レンズ３１に導入され、被検物を照明する。この照明光学系をズーム落射照明光学系１とするが、ダイクロイックミラー２２は、ズーム観察光学系３と共用されている。又、対物レンズ３１も、照明と観察に共用されている。
【００１７】
励起光にて照明された被検物から、励起光の波長に応じた蛍光が発生し、ズーム観察光学系３にて像面上に結像する。その際、フィルタブロック２内のダイクロイックミラー２２、バリアフィルタ２３にて蛍光のみを透過させる。
【００１８】
本実施の形態では、励起光は、ズーム観察光学系３の内、対物レンズ３１のみを透過し、アフォーカルズーム系３３、結像光学系３４は透過しない。このため、励起光による自家蛍光の発生がズーム観察光学系３内で発生してノイズとなるのを最小限に抑え、コントラストの良い蛍光観察が可能となる。
【００１９】
またズーム光学系１５は、光源側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２、可変開口絞り１６、負の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４とを備え、前記第２レンズ群Ｇ２と前記第３レンズ群Ｇ３とを光軸方向に移動させて変倍を行っている、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第４レンズ群Ｇ４は変倍中位置を固定されている。ズーム光学系１５は、前記アフォーカルズーム系３３の変倍に連動して変倍することが望ましい。
【００２０】
さらに本実施の形態では、コレクタレンズ１２、ズーム光学系１５の第レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２にて光源像をズーム光学系１５内の可変開口絞り１６近傍に形成し、ズーム光学系１５の第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、リレー光学系１７（レンズ群ＧＬ１とＧＬ２とで構成）にて前記対物レンズ３１の瞳位置近傍に再度光源像を形成し、物体を照明する。このため、前記ズーム観察光学系３の全倍率域においてケラレの無い蛍光落射照明が可能となる。
【００２１】
さらに可変開口絞り１６は、アフォーカルズーム系３３に連動する可変開口絞り３２、ズーム光学系１５の変倍に連動し、ズーム観察光学系３のＮＡとズーム照明光学系１のＮＡが略同等となるように絞り径を可変させる、可変開口絞りであることがより望ましい。
【実施例】
【００２２】
図１に示したズーム落射照明光学系のレンズ系の配置の例を図２に示す。図２においては、折り曲げミラーを省略し、各レンズが直線状に配置されているものとして示してある。光源ＦＢ側から順に、光源ＥＢ側に平面を向けた平凸レンズと、紫外、赤外カットフィルタとからなるコレクタレンズ群ＧＣ（図１のコレクタレンズ１２に対応）、視野絞りＦＳ（図１の視野絞り１３に対応）、両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズなる第１レンズ群Ｇ１（図１の第１レンズ群Ｇ１に対応）、両凸レンズとからなる第２レンズ群Ｇ２（図１の第２レンズ群Ｇ２に対応）、可変開口絞りＡＳ（図１の可変開口絞り１６に対応）、両凹レンズと光源側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズとからなる第３レンズ群Ｇ３（図１の第３レンズ群Ｇ３に対応）、光源側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凸レンズとの接合レンズからなる第４レンズ群Ｇ４（図１の第４レンズ群Ｇ４に対応）とから構成される変倍光学系ＧＺ（図１のズーム光学系１５に対応）、可変開口絞りＡＳ、両凸レンズと光源側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズとからなるＧＬ１（図１のレンズ群ＧＬ１に対応）と、ＧＬ１の向きを逆にして配置されたＧＬ２（図１のレンズ群ＧＬ２に対応）とから構成されるリレー光学系ＧＬ（図１のリレー光学系１７に対応）とから構成される。
【００２３】
図１のズーム観察光学系３が低倍端から高倍端に変倍する際には、前記アフォーカルズーム系３３の変倍と連動し、第３レンズ群Ｇ３は光源側に移動し、第２レンズ群Ｇ２は第３レンズ群Ｇ３の移動による焦点移動を補正するように移動する。コレクタレンズ群ＧＣ、第１レンズ群Ｇ１および第４レンズ群Ｇ４、リレー光学系ＧＬは変倍中固定である。
【００２４】
又、可変開口絞りＡＳは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に有り、絞り径は図１のズーム観察光学系３のＮＡと略同等のＮＡとなるように、絞り径を可変させる。
【００２５】
以下の表１に、このレンズ系の諸元の値を示す。表中Ｆａｉは可変開口絞りの絞り径、ｆｃはコレクタレンズの焦点距離、ｆｚは対物レンズ側より無限遠光束を入射させた際の変倍光学系とリレー光学系の合成焦点距離、Ｍは変倍光学系と連動する観察光学系の倍率を示す。また、面番号は光源側から数えたレンズ面の番号、ｒはレンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、ｎはｄ線（５８７ｎｍ）の屈折率、νはアッベ数、ＦＢはファイバ光源の射出面、ＦＳは視野絞り、ＡＳは可変開口絞り、ＰＬは鏡筒胴付面をそれぞれ表している。かかる符号は以下全ての実施例において同様である。この実施例において、ファイバ光源の射出面の内径は、直径３ｍｍである。
【表１】
2007310264.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態の１例であるズーム顕微鏡の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示したズーム落射照明光学系のレンズ系の配置の例を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…ズーム照明光学系、２…フィルタブロック、３…ズーム観察光学系、１１…ファイバ光源、１２…コレクタレンズ、１３…視野絞り、１４…折り曲げミラー、１５…ズーム光学系、１６…可変開口絞り、１７…リレー光学系、１８…折り曲げミラー、２１…励起フィルタ、２２…ダイクロイックミラー、２３…バリアフィルタ、３１…対物レンズ、３２…可変開口絞り、３３…アフォーカルズーム系、３４…結像光学系、Ｇ１…第１レンズ群、
Ｇ２…第２レンズ群、Ｇ３…第３レンズ群、Ｇ４…第４レンズ群、ＧＺ…変倍光学系、ＧＬ…リレー光学系、ＧＬ１…レンズ群、ＧＬ２…レンズ群、ＦＢ…光源、ＧＣ…コレクタレンズ群、コレクタレンズ、ＦＳ…視野絞り、ＡＳ…可変開口絞り、Ｏ…試料面、Ｉ…像面
【図１】
2007310264.tif 000004
【図２】
2007310264.tif 000005