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JP2834741B2 - 顕微鏡 - Google Patents

顕微鏡

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JP2834741B2
JP2834741B2 JP63186622A JP18662288A JP2834741B2 JP 2834741 B2 JP2834741 B2 JP 2834741B2 JP 63186622 A JP63186622 A JP 63186622A JP 18662288 A JP18662288 A JP 18662288A JP 2834741 B2 JP2834741 B2 JP 2834741B2
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JP
Japan
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aperture
optical axis
modulator
microscope
conjugate
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JPH0235408A (ja
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芳弘 河野
忠史 藤原
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Olympus Corp
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Olympus Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、透明物体を可視化する顕微鏡例えば変調コ
ントラスト顕微鏡及び位相差顕微鏡に関するものであ
る。
〔従来の技術〕 この種従来の変調コントラスト顕微鏡としては、例え
ば特開昭51−128548号公報,特開昭57−178212号公報及
び米国特許第4407569号明細書に記載のものがある。
これらの光学系は何れも第6図に示した基本構成を有
している。
即ち、第6図において、1は光源、2はリレーレン
ズ、3は開口を有する開口スリット、4はコンデンサー
レンズ、5は透明物体(標本)、6は対物レンズ、7は
複数の異なった濃度領域を有していて透明物体5の光学
的位相傾斜(屈折力)に変調コントラスト効果をつける
変調器、8は結像面であって、光源1のリレーレンズ2
による像がコンデンサーレンズ4の前側焦点位置又はそ
の近傍に結像し、この光源像の位置に開口スリット3を
設け、変調器7は対物レンズ6の射出瞳面上即ちフーリ
エ変換面上に位置するように構成されている。そして、
光源1を発し開口スリット3の開口で絞られた光束はコ
ンデンサーレンズ4により物体5に照射され、物体5を
透過した光束は対物レンズ6によりその射出瞳位置即ち
変調器7上に開口像を形成し、そこで変調コントラスト
効果がつけられて透明物体5の像が可視像として眼8に
結像せしめられるようになっている。
具体的には、特開昭51−128548号公報に記載のもの
は、第7図(A)に示した如く長方形の開口3aを中央部
に有する開口スリット3と、第7図(B)に示した如く
透過率が夫々大,中,小(例えば100%,15%,5%)の領
域7a,7b,7cを有する変調器7とを有している。又、特開
昭57−178212号公報に記載のものは、第8図(A)に示
した如く長方形の開口3aを左方に形成した開口スリット
3と、第8図(B)に示した如く第7図(B)と同じ領
域7a,7b,7cが右方に寄っている変調器7とを有してい
る。又、米国特許第4407569号明細書に記載のものは、
第9図(A)に示した如く弧状の開口3aを左方に形成し
た開口スリット3と、第9図(B)に示した如く領域7
a,7b,7cを多重環状に形成した変調器7とを有してい
る。
そして、例えば第7図(A),(B)に示した如き開
口スリット3と変調器7を備えた第6図に示した顕微鏡
により第10図に示した如き台形状の透明物体5を観察し
た場合について説明すれば、物体5の屈折率がn1(>
1),媒質の屈折率がn2(=1)であり、矢印a方向の
光線が物体5の下面に垂直に入射した後傾斜した側面に
入射角(π/2−θ)で入射し、入射光軸Oとなす角が
θで即ち矢印b方向の光線として射出して行くとすれ
ば、 となる。
従って、第11図(A)に示した如く台形物体5の左側
面(斜面)を観察した場合、光線が変調器7の領域7c
(透過率5%)を通るので暗い像となり、第11図(B)
に示した如く台形物体5の中央部を観察した場合、光線
が変調器7の領域7b(透過率15%)を通るので灰色の像
となり、第11図(C)に示した如く台形物体5の右側面
(斜面)を観察した場合、光線が変調器7の領域7a(透
過率100%)を通るので明るい像となる。
尚、特開昭57−178212号公報に記載のもののように第
8図(A)及び(B)に示した開口スリット3及び変調
器7を有する場合、物体5を射出する光線と光軸のなす
角(θ)と光線の強度との関係は第12図に示した如く
になる。
即ち、開口3aを通って物体に射出された光が大きく屈
折されて全て変調器の領域7cを通る場合は、結像面の明
るさは最小(min)となるが、屈折率が小さくなって来
ると、物体からの光は領域7bと7cの境界を越えて両領域
にまたがるようになる。領域7bの透過率は7cよりも大き
いので、θが減少するにつれて像面の明るさは漸増す
る。物体5を通過した光が領域7a,7b両方にまたがる
と、領域7aと7の透過率の差と領域7bと7cの透過率の差
とが異なることによりθの変化と像内の明るさの変化
の割合が変わるため、明るさの像増加曲線には段がつ
く。物体5からの光が全て領域7aを通る状態で像面の明
るさが最大(max)となる。
かくして、フーリエ変換面上にある変調器7によっ
て、物体5の透過光をフーリエ変換したものの強度が変
調されて、像面8に可視像が形成される。
これは特開昭51−29149号公報に記載の変調コントラ
スト顕微鏡の基本原理である。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、上記従来の変調コントラスト顕微鏡は、コ
ンデンサーレンズ4の前側焦点位置に小さな開口3aが設
けてあるので、コンデンサーレンズ4の物体側NAが小さ
くなり、焦点深度は深まるが像が暗くなってしまうとい
う欠点があった。又、上記変調コントラスト顕微鏡は変
調コントラスト効果の感度を変化させることができなか
ったため、物体5によっては適正なコントラストの像が
得られないという欠点があった。又、上記変調コントラ
スト顕微鏡において開口3aの位置を光軸Oから離した場
合変調コントラスト効果に方向性が生じ、而も開口3aの
位置が固定されていたため、物体5の屈折作用の方向に
応じて物体5を回転させて観察しなければならず、操作
が非常に煩わしかった。
本発明は、上記問題点に鑑み、明るい像が得られ、種
々の物体に対して常に適正なコントラストの像が得ら
れ、操作も容易である顕微鏡を提供することを目的とし
ている。
〔課題を解決するための手段及び作用〕
本発明による顕微鏡の一つは、光軸上に光源とコンデ
ンサーレンズを含む照明系と、該照明系と共軸に配置さ
れた対物レンズを含む結像系とを備えた顕微鏡におい
て、前記コンデンサーレンズの入射瞳位置又はその近傍
若しくはそれらと共役な前記照明系内の位置に、光軸か
ら離れた位置に夫々向きを異ならせて形成された複数個
の開口を有する開口スリットを配置すると共に、前記対
物レンズの射出瞳位置又はその近傍若しくはそれらと共
役な前記結像系内の位置に、前記開口と略共役に形成さ
れた光制御領域を有する変調器を配置し、前記複数の開
口の少なくとも一部の開口と他の一部の開口とを切替え
て遮蔽する手段を備えている。従って、開口が光軸から
離れて位置するので、光軸上に開口が位置する場合に比
べて同じNAであるならば開口面積が大となり、その結
果、焦点深度が同じでも明るい像が得られるようにな
り、又、前記複数の開口の少なくとも一部の開口と他の
一部の開口とを切替えて遮蔽する手段を備えているの
で、変調コントラスト効果の方向を切替えることが可能
であり、物体の屈折作用の方向に応じていちいち物体を
回転させる必要はなく、操作が容易である。更に各開口
の幅が異なるようにすれば、開口の切替えにより物体の
位相傾斜(屈折力)に対する変調感度を変化させること
ができ、物体の位相傾斜の小さな部分から大きな部分ま
で又細かい物体から大きな物体まで観察することができ
る。
又、本発明による顕微鏡の更に他の一つは、光軸上に
光源とコンデンサーレンズを含む照明系と、該照明系と
共軸に配置された対物レンズを含む結像系とを備えた顕
微鏡において、前記コンデンサーレンズの入射瞳位置又
はその近傍若しくはそれらと共役な前記照明系内の位置
に、光軸の近傍から周辺に向かって形成された開口であ
って、且つ光軸に近い部分の幅よりも光軸から遠い部分
の幅が広くなっている開口を有する開口スリットを配置
すると共に、前記対物レンズの射出瞳位置又はその近傍
若しくはそれらと共役な前記結像系内の位置に、前記開
口と略共役に形成された光制御領域を有する変調器を配
置している。従って、物体の位相傾斜に対する変調感度
特性がなだらかな特性になるので、高い屈折力を持つ物
体も観察することができる。
〔実施例〕
以下、図示した実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。
第1実施例 本実施例の光学系の基本構成は第6図と同じなので、
その説明は省略する。
第1図(A)及び(B)は夫々本実施例の開口スリッ
ト13及び変調器17を示しており、開口スリット13は光軸
Oから離れた図面左方位置及び図面上方位置に径方向幅
が同一の開口13a及び13bを夫々有し、変調器17は該開口
13a及び13bに夫々対応し且つ何れも透過率の異なる3つ
の領域から成る光制御領域17a及び17bを有している。
従って、本実施例によれば、開口13a及び13bが光軸O
から離れて位置するので、光軸O上に開口が位置する場
合に比べて同じNAであるならば開口面積が大となり、そ
の結果焦点深度が同じでも明るい像が得られる。又、開
口13a及び13bの両方を用いれば、物体5を射出する光線
と光軸Oのなす角と光線の強度との関係は第1図(C)
の如くになり、焦点深度は浅くなるが像が2倍の明るさ
で観察できる。この場合、開口13a及び第13bが光軸Oと
直交する異なる線分上に夫々存在するので、変調コント
ラスト効果の方向性が緩和され、その結果多くの種類の
物体に対して適正なコントラストの像が得られる。
又、本実施例において、開口13aと13bとを切替えて遮
蔽すれば、変調コントラスト効果の方向が切替えられ
る。従って、物体5の屈折作用の方向に応じていちいち
物体5を回転させる必要はなく、操作が容易である。
第2実施例 本実施例の光学系の基本構成は第6図と同じなので、
その説明は省略する。
第2図(A)及び(B)は夫々本実施例の開口スリッ
ト23及び変調器27を示しており、開口スリット23は光軸
Oから離れた図面左方位置及び図面上方位置に径方向幅
が異なる開口23a及び23bを夫々有し、変調器27は該開口
23a及び23bに夫々対応し且つ何れも透過率の異なる3つ
の領域から成る光制御領域27a及び27bを有している。そ
して、開口23aと23bとを切替えて遮蔽し得るようになっ
ている。
従って、本実施例によれば、開口23aを用いて照明し
た場合は、これに対応する光制御領域27aの幅が広いの
で、物体5の位相傾斜に対する変調感度は第2図(C)
の曲線aで示した如くあまり高くならない。一方開口23
bを用いて照明した場合は、これに対応する光制御領域2
7bの幅が狹いので、物体5の位相傾斜に対する変調感度
は第2図(C)の曲線bで示した如く高くなる。従っ
て、物体5の位相傾斜の大きな部分から小さな部分まで
又細かい物体から大きな物体まで観察することができ
る。
尚、両方の開口23a,23bで同時に照明した場合は、第
1実施例と同様に明るい像が観察できることは言うまで
もない。
第3実施例 本実施例の光学系の基本構成は第6図と同じなので、
その説明は省略する。
第3図(A)及び(B)は夫々本実施例の開口スリッ
ト33及び変調器37を示しており、開口スリット33は光軸
Oに近い部分の幅よりも光軸Oから遠い部分の幅が広く
なっている階段状の開口33aを有し、変調器37は該開口3
3aに対応する光制御領域37aを有している。その結果、
本実施例における物体5の位相傾斜に対する変調感度特
性が第3図(C)の曲線の如くなだらかになる。従っ
て、高い屈折力を持つ物体を観察することができる。
尚、開口形状は、光軸Oに近い部分の幅よりも光軸O
から遠い部分の幅が広くなっており、物体5の屈折力に
合うものであれば、三角形,クローバー形等種々の形状
に設計できる。
第4実施例 第4図及び第5図は夫々第4実施例の光学系及びその
要部を示しており、43は第1図(A)の開口スリット13
と同じ構造の開口スリットの二つの開口部に偏光方向が
互いに直交する偏光板43a及び43bを夫々取付けて成る開
口スリット、44は光源1と開口スリット43との間に光軸
Oの周りに回転可能に配置された偏光板である。
従って、本実施例によれば、偏光板44を回転せしめる
ことにより光(偏光)が通過する開口即ち照明する開口
を切替えることができ、その結果変調コントラストの方
向を切替えることができる。
尚、物体5を偏光した光で照明したくない場合は、各
開口部において偏光板43a,43bの物体5側面に偏光解消
板を設ければ良い。
尚、上記各実施例において、上記濃度変調器を位相差
変調器に変えれば、位相差顕微鏡となることは言うまで
もない。又、開口スリット及び変調器の各近傍に微分干
渉用プリズムを夫々配置すれば、微分干渉顕微鏡になる
ことは言うまでもない。
〔発明の効果〕
上述の如く、本発明による顕微鏡は、焦点深度が同じ
でも明るい像が得られ、種々の位相傾斜の物体に対して
常に適正なコントラストの像が得られ、操作も容易であ
るという実用上重要な利点を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図(A),(B)及び(C)は夫々本発明による顕
微鏡の第1実施例の開口スリット,変調器及び変調感度
特性を示す図、第2図(A),(B)及び(C)は夫々
第2実施例の開口スリット,変調器及び変調感度特性を
示す図、第3図(A),(B)及び(C)は夫々第3実
施例の開口スリット,変調器及び変調感度特性を示す
図、第4図及び第5図は夫々第4実施例の光学系及びそ
の要部を示す図、第6図は従来例の光学系の基本構成を
示す図、第7図,第8図,第9図は夫々各従来例の開口
スリット及び変調器を示す図、第10図はある透明物体で
の光の屈折の様子を示す図、第11図は変調コントラスト
効果を生み出す原理の説明図、第12図は第8図に示した
従来例の変調感度特性を示す図である。 1……光源、2……リレーレンズ、13,23,33,43……開
口スリット、4……コンデンサーレンズ、5……物体、
6……対物レンズ、17,27,37……変調器、8……観察者
の眼、44……偏光板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−128548(JP,A) 特開 昭57−178211(JP,A) 特開 昭57−178212(JP,A) 特開 昭59−90813(JP,A) 実公 平2−41604(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 21/00 - 21/36

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光軸上に光源とコンデンサーレンズを含む
    照明系と、該照明系と共軸に配置された対物レンズを含
    む結像系とを備えた顕微鏡において、該コンデンサーレ
    ンズの入射瞳位置又はその近傍若しくそれらと共役な前
    記照明系内の位置に、光軸から離れた位置に夫々向きを
    異ならせて形成された複数個の開口を有する開口スリッ
    トを配置すると共に、前記対物レンズの射出瞳位置又は
    その近傍若しくはそれらと共役な前記結像系内の位置
    に、前記開口と略共役に形成された光制御領域を有する
    変調器を配置し、前記複数の開口の少なくとも一部の開
    口と他の一部の開口とを切替えて遮蔽する手段を備えて
    いることを特徴とする顕微鏡。
  2. 【請求項2】光軸上に光源とコンデンサーレンズを含む
    照明系と、該照明系と共軸に配置された対物レンズを含
    む結像系とを備えた顕微鏡において、前記コンデンサー
    レンズの入射瞳位置又はその近傍若しくそれらと共役な
    前記照明系内の位置に、光軸の近傍から周辺に向かって
    形成された開口であって、且つ光軸に近い部分の幅より
    も光軸から遠い部分の幅が広くなっている開口を有する
    開口スリットを配置すると共に、前記対物レンズの射出
    瞳位置又はその近傍若しくはそれらと共役な前記結像系
    内の位置に、前記開口と略共役に形成された光制御領域
    を有する変調器を配置したことを特徴とする顕微鏡。
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