(57)【要約】【課題】微小な物質を検出可能な分散染色法検査用顕微鏡を提供する。【解決手段】光源側から順に、光源からの光を試料に照射する照明光学系と、試料を透過した光を集光し像を形成する対物レンズ４とを備え、照明光学系中に、対物レンズ４の像側焦点面と共役な位置の近傍に配置されたリング絞り１を有し、対物レンズ４の像側に、リング絞り１と共役な位置に配置された遮光リング５を有する分散染色法検査用顕微鏡において、リング絞り１の開口部１ａの内径及び外径の開口数換算値を対物レンズ４の物体側最大開口数で規格化した値をｒin及びｒoutとし、遮光リング５の遮光部５ａの内径及び外径の開口数換算値を対物レンズ４の物体側最大開口数で規格化した値をＲin及びＲoutとしたとき、次式  ０．５  ≦  ｒin  ＜  ｒout  ≦  ０．７５  １  ≦  （Ｒout−Ｒin）／（ｒout−ｒin）  ≦  ３．５を満足するように構成する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源側から順に、前記光源からの光を試料に照射する照明光学系と、前記試料を透過した光を集光し像を形成する対物レンズとを備え、
前記照明光学系中に、前記対物レンズの像側焦点面と共役な位置の近傍に配置されたリング絞りを有し、前記対物レンズの像側には、前記リング絞りと共役な位置に配置され、前記リング絞りの開口部を覆う形状の遮光リングを有し、
前記リング絞りの開口部の内径及び外径の開口数換算値を前記対物レンズの物体側最大開口数で規格化した値をｒin及びｒoutとし、
前記遮光リングの遮光部の内径及び外径の開口数換算値を前記対物レンズの前記物体側最大開口数で規格化した値をＲin及びＲoutとしたとき、次式
０．５  ≦  ｒin  ＜  ｒout  ≦  ０．７５
１  ≦  （Ｒout−Ｒin）／（ｒout−ｒin）  ≦  ３．５
を満足する分散染色法検査用顕微鏡。
【請求項２】
前記対物レンズの前記物体側最大開口数をＮＡとしたとき、次式
ＮＡ  ≧  ０．６
を満足する請求項１に記載の分散染色法検査用顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散染色法検査用顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
分散染色法は、一定の屈折率を有する固体物質（試料）を、その試料に近接した屈折率を有する液体中に浸し、試料と浸液の屈折率が等しく、分散することなく直進した光だけを遮光し、残余の波長の合成色で試料の物質を判別する方法である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−１０８６６４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、このような分散染色法で空気中を浮遊する微粒子に含まれるアスベストの如き、繊維径のごく微細な繊維状粒子を検出しようとすると、その径が非常に小さいため（φ１μｍ以下）、分散色の信号光強度が弱すぎて検体中のアスベストをすべて洩れなく検出することができないという課題があった。
【０００４】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、微小な物質（例えば、上述のアスベスト）であっても分散染色法により検出可能な分散染色法検査用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】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明に係る分散染色法検査用顕微鏡は、光源側から順に、光源からの光を試料に照射する照明光学系と、試料を透過した光を集光し像を形成する対物レンズとを備え、照明光学系中に、対物レンズの像側焦点面と共役な位置の近傍に配置されたリング絞りを有し、対物レンズの像側には、リング絞りと共役な位置に配置され、リング絞りの開口部を覆う形状の遮光リングを有し、リング絞りの開口部の内径及び外径の開口数換算値を対物レンズの物体側最大開口数で規格化した値をｒin及びｒoutとし、遮光リングの遮光部の内径及び外径の開口数換算値を対物レンズの物体側最大開口数で規格化した値をＲin及びＲoutとしたとき、次式
０．５  ≦  ｒin  ＜  ｒout  ≦  ０．７５
１  ≦  （Ｒout−Ｒin）／（ｒout−ｒin）  ≦  ３．５
を満足する。
【０００６】
このような本発明係る分散染色法検査用顕微鏡は、対物レンズの物体側最大開口数をＮＡとしたとき、次式
ＮＡ  ≧  ０．６
を満足することが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る分散染色法検査用顕微鏡を以上のように構成すると、従来の顕微鏡では検出することができないような微小な径を有する物質であっても、分散染色法により検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１〜図４を用いて分散染色法の原理について説明する。図１は分散染色法に用いられる顕微鏡（分散染色法検査用顕微鏡）の光学系を示しており、ピンホール１′（もしくは微小径をもつ点光源）がコンデンサレンズ２の前側焦点面近傍に配置される。ピンホール１′からの白色照明光はコンデンサレンズ２で集光されて試料３を照明し、この試料３を透過した光は対物レンズ４で集光されて像面６に試料３の像が形成される。このとき対物レンズ４の後側焦点面近傍の光軸上には遮光マスク５′が配置されている。この遮光マスク５′は、マスク部の透過率が０、すなわち、すべての光を遮断するものであり、ピンホール１′からの０次光をすべて遮断しかつ試料３に含まれる位相物体７からの回折光の遮断量はなるべく小さく抑えるような、面積の小さいものでなければならない。
【０００９】
図２は、試料３と浸液の屈折率分散の一例を示すグラフである。図３に示すように、試料３が、屈折率分散が図２のＮＢ（λ）であるような媒質（浸液）８と、この媒質８中に含まれ、屈折率分散が図２のＮ１（λ）であるような位相物体７とから構成される場合を考える。なお、この図３において、照明光Ｌには波長λ０、λ＋、λ−の光が含まれており、また、この波長λ０、λ＋、λ−に相当する光線をそれぞれ、Ｌ０、Ｌ＋、Ｌ−と図示している。このとき、試料３に入射する照明光Ｌのうちこの試料３の構造変化が無い部分を通過する光線（図３では軸上光線）に関しては試料７を透過後の０次光はまっすぐ進む。一方、試料３の構造が変化する部分を通過する光線、すなわち、媒質８と位相物体７とを通過する光線（図３では軸外光線）に関しては、試料透過後の０次光は屈折して進む。図２に示すように、この図３における試料３の構成では、照明光Ｌのすべての波長において、ＮＢ(λ)＜Ｎ１（λ）が成り立つため、照明光Ｌ（光線Ｌ−，Ｌ０，Ｌ＋）はすべて位相物体７の通過により同じ方向に屈折する。その結果、試料３の構造が変化しない部分を通過した０次光は遮光マスク５′によりすべて遮断されて届かないが、一方で試料３の構造が変化する部分を通過した０次光はほとんど全て遮光マスク５′を通過して像面６に届き、この試料３の構造の変化に対応したコントラスト像が形成される。
【００１０】
一方、図４に示すように、試料３が、屈折率分散が図２のＮＢ（λ）であるような媒質（浸液）８と、この媒質８中に含まれ、屈折率分散が図２のＮ２（λ）であるような位相物体７とから構成される場合を考えると、波長λ０、λ＋、λ−の光に対して、それぞれＮＢ（λ０)＝Ｎ２（λ０）、ＮＢ(λ＋)＜Ｎ２（λ＋）、及び、ＮＢ(λ−)＞N2（λ−）が成り立つ。このときの試料３を通過後の光線の進み方を図４に示す。なお、この図４においても、照明光Ｌには波長λ０、λ＋、λ−の光が含まれており、また、この波長λ０、λ＋、λ−に相当する光線をそれぞれ、Ｌ０、Ｌ＋、Ｌ−と図示している。波長λ０の光Ｌ０は試料３の構造に関わらずこの試料３の通過により屈折しないため、すべて遮光マスク５′により遮断され、像面６に届かない。しかし波長λ＋やλ−の光Ｌ＋，Ｌ−は、試料３の構造が変化する部分で屈折するため、大半が遮光マスク５′を通過して像面６に届き、コントラスト像を形成する。このように、媒質８と位相物体７の屈折率値が等しい波長λ０の光Ｌ０のみが遮断されるため、観察される像は遮断波長λ０の補色に色付いて見える。この像の色付きは分散色と呼ばれ、媒質８の屈折率分散ＮＢ(λ)と位相物体７の屈折率分散Ｎ２(λ)の分散特性に応じて変化する。そこで、適当な屈折率分散ＮＢ（λ）を有する媒質８を選んで像の色付きの有無や分散色を観察することにより、特定の材質からなる位相物体７のみを検出することが可能となる。
【００１１】
なお、以上が分散染色法の基本原理であるが、実際の分散染色法で用いられる顕微鏡光学系においては一般に、図１のピンホール１′の代わりに図５に示すリング絞り１が採用され、また、図１の遮光マスク５′の代わりに図５に示す遮光リング５が採用されている。ここで、リング絞り１は、円板状の本体に、この円板と同心円状にリング状に形成された開口部１ａが設けられているものであり、この円板の中心が、コンデンサレンズ２の光源側の焦点面近傍であって、光軸と一致するように配置されている。また、遮光リング５は、リング状の遮光部５ａを有し、この遮光部５ａが対物レンズ４の像側の焦点面近傍に光軸を中心にして同心円状に配置されている。
【００１２】
このような顕微鏡光学系において、リング絞り１および遮光マスク５を、対物レンズ４の後側焦点面上で観察すると、図６（ａ）のようになる。ここで、Ｘ軸及びＹ軸は、この顕微鏡光学系の光軸に直交する面の座標である。また図６（ｂ）は、リング絞り１および遮光マスク５のＸ軸上における強度透過率分布である。なお、この図６において、Ｘ軸及びＹ軸は、対物レンズ４の物体側最大開口数（ＮＡ）に相当する光束半径が１となるように規格化して表現している。以下、この図５に示す顕微鏡光学系に基づいて、この分散染色法検査用顕微鏡を構成する条件について説明する。
【００１３】
まず、リング絞り１及び遮光リング５の条件について、図６を用いて説明する。図６において、この顕微鏡光学系のリング絞り１の開口部１ａの内径の開口数換算値を、対物レンズ４の物体側最大開口数ＮＡで割ることにより規格化した内径をｒinとし、同様に外径の開口数換算値を、対物レンズ４の物体側最大開口数ＮＡで割ることにより規格化した外径をｒoutとする。このときこの顕微鏡光学系は、次の条件式（１）を満たすように構成される。
【００１４】
０．５  ≦  ｒin  ＜  ｒout  ≦  ０．７５                （１）
【００１５】
さらに図６において、遮光リング５の遮光部５ａの内径の開口数換算値を、対物レンズ４の物体側最大開口数ＮＡで割ることにより規格化した内径をＲinとし、同様に外径の開口数換算値を対物レンズ４の物体側最大開口数ＮＡで割ることにより規格化した外径をＲoutとする。このときこの顕微鏡光学系は、条件式（１）に加えて次の条件式（２）をも満たすように構成される。
【００１６】
１  ≦  （Ｒout−Ｒin）／（ｒout−ｒin）  ≦  ３．５      （２）
【００１７】
ここで、対物レンズ４に開口数０．７５の乾燥系対物レンズを用い、位相物体７として波長が５８８ｎｍの光線に対する屈折率が１．５５のクリソタイル（アスベストの一種）が、波長が５８８ｎｍの光線に対する屈折率が１．５５のオイル（一般にクリソタイル検出用に用いられるものであり、Ｆ線に対する屈折率ｎFとＣ線に対する屈折率ｎCとの差ｎF−ｎC＝０．０１１のオイル）からなる媒質８に含まれている試料３に対して、波長帯域４００ｎｍ〜７００ｎｍの照明光を照射したときの位相物体７の像（以下、「信号光」と呼ぶ）の規格化された最大強度についてシミュレーションした結果を図７に示す。なお、この図７に示すシミュレーションにおいて、リング絞り１の開口部１ａの内径ｒin及び外径ｒoutの組み合わせとして以下の表１に示す４つの区分を設け、それぞれの区分に対して信号光の最大強度を求めている。また、上述の条件式（２）における（Ｒout−Ｒin）／（ｒout−ｒin）をリング比と定義し、区分１〜４毎に、リング比を１，２，３，４と変化させて信号光の最大強度を求めている。
【表１】
2009014877.tif 000003
【００１８】
この図７に示すように、いずれのリング比であっても区分３において信号光の最大強度が最も大きくなることがわかる。すなわち、条件式（１）を満足することにより、この顕微鏡光学系における位相物体７の信号光の強度を大きくすることができる。また、リング比が小さいほど、信号光の最大強度が大きくなることがわかる。そのため、アスベストのような微小な位相物体７を検出するためには、条件式（２）を満足することが必要である。
【００１９】
また、上述のように、空気中を浮遊する粒子の中に含まれるアスベストを分散染色法で検出する場合、このアスベスト繊維の径は非常に小さく、その直径は１μｍ以下である。そのため、対物レンズ４の開口数ＮＡは、次の条件式（３）を満足することが好ましい。
【００２０】
ＮＡ  ≧  ０．６                                      （３）
【００２１】
ここで、対物レンズ４の開口数ＮＡと分解能ＲＥＳとの関係は、照明光の波長をλとすると次式（４）で定義される。
【００２２】
ＲＥＳ  ＝  ０．５×λ／ＮＡ                          （４）
【００２３】
そこで、この式（４）において、λ＝５８８ｎｍの照明光の場合、分解能ＲＥＳが１μｍを満たす対物レンズ４の開口数ＮＡは０．３となり、分解能ＲＥＳが０．５μｍを満たす対物レンズ４の開口数ＮＡは０．５９となる。また、λ＝７００ｎｍの照明光の場合、分解能ＲＥＳが１μｍを満たす対物レンズ４の開口数ＮＡは０．５９となり、分解能ＲＥＳが０．５μｍを満たす対物レンズ４の開口数ＮＡは０．７となる。分散染色法によるアスベスト検査においては、可視光の波長帯域を持つ白色光源を照明光として使用するため、対物レンズ４の開口数ＮＡは、最低でも０．６以上であることが好ましい。さらに、この対物レンズ４の開口数ＮＡが０．７以上であれば、微小な位相物体７を検出するためにより好ましい。
【００２４】
なお、このような分散染色法検査用顕微鏡において、リング絞り１の開口部１ａを通過した照明光の０次光を遮光マスク５の遮光部５ａで確実に遮断するためには、次の条件式（５）を満足する必要がある。
【００２５】
Ｒout≧ｒout，  Ｒin≧ｒin                              （５）
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の分散染色検査用顕微鏡の光学系を示す説明図である。
【図２】照明光の波長と試料の屈折率の関係を示すグラフである。
【図３】分散染色法の原理を説明するための説明図であって、位相物体の屈折率がＮ１（λ）のときである。
【図４】分散染色法の原理を説明するための説明図であって、位相物体の屈折率がＮ２（λ）のときである。
【図５】本発明に係る分散染色検査用顕微鏡の光学系を示す説明図である。
【図６】リング絞り及び遮光リングの構成を説明する説明図であって、（ａ）は対物レンズの後側焦点面上で観察した状態を示し、（ｂ）は強度透過率分布を示す。
【図７】本発明に係る分散染色検査用顕微鏡の光学系の信号光強度のシミュレーション結果を表す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  リング絞り    １ａ  開口部    ２  コンデンサレンズ    ３  試料
４  対物レンズ    ５  遮光リング    ５ａ  遮光部
【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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