显微镜透过照明装置的制作方法

专利名称：显微镜透过照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可适用于各种显微镜的透过照明装置。
背景技术：
目前，提出了相位差观察法、微分干扰观察法、调制对比度法、偏斜照明法等，以使无色透明的各种相位标本可视化并使其可观察。
上述相位差观察法是在显微镜的照明光学系统的光瞳位置配置环形缝隙、在位于与环形缝隙共轭的位置的成像光学系统的光瞳配置与环形缝隙共轭的形状的相位膜的观察法。该观察法的长处是即使对结构间的折射率小的标本或细胞的颗粒状的微小结构等，也可以高的检测感度得到具有鲜明的对比度的观察像。与此相对，该观察法的短处是由于标本结构的端部看上去泛白，出现所谓光晕现象，故难于确认结构的轮廓。并且必须使配置于照明光学系统的环形缝隙与配置于观察光学系统的瞳面上的相位膜投影一致，必须使环形缝隙至相位膜面的光瞳的像差性能良好。在相位差观察法中，高倍率下的观察没有问题，而低倍率或极低倍率下的观察则不能良好地补正光瞳的像差性能。实际上，可实行相位差观察法的最低需要是4倍左右的物镜。
微分干扰观察法是将由双折射晶体产生的两个正交的偏振光稍稍错开照在标本面上，通过对它们进行干扰来观察标本的微小结构的方法。该观察法的长处是可以非常高的对比度进行具有立体感的观察。与此相对，该观察法的短处是由于要使用双折射晶体，故非常昂贵，由于使用偏振光进行观察，故在由对偏振光状态产生影响的物质构成的情况下，不能得到正确的观察图像。例如，塑料壳层就不适于进行微分干扰观察。这是由于塑料的双折射会扰乱偏振光的缘故。并且由于照明光学系统中的透镜或物镜的失真会扰乱偏振光状态，故需要专用的物镜等。另外，由于要使两束光干扰，故实际可观察的是4倍以上的物镜，不适于低倍和极低倍的观察。
调制对比度观察法如特开昭51-128548号所公开的，将缝隙配置在显微镜的照明光学系统的光瞳位置，将多个透过率不同的区域配置在成像光学系统的光瞳位置。通常，在与缝隙共轭的区域配置具有适当透过率的吸收膜，将与其相邻的一侧定为透过区域，将另一侧定为斜光区域。在光瞳面上，因标本内的结构产生的折射的大小不同光的透过区域不同，随之透过率也变化，故可得到带白黑阴影的具有立体感的像。该观察方法的长处是可通过比较廉价的结构对相位物体得到带有阴影的具有立体感的像。另外，由于没有上述相位差观察法看到的光晕，故易于观察结构轮廓，适合于细胞等的操作。与此相对，该观察法的短处是与相位差观察法比检测感度差，难于确认微小结构。每次更换物镜时，都需要进行使缝隙和吸收膜的朝向相合的复杂操作。并且，为了将缝隙投影到观察光学系统的吸收膜上，与相位差观察法一样，需要投影光瞳的光学系统的像差良好。因此，在低倍或极低倍的物镜下，光瞳像差不能良好补正，不适于观察。
另外，相位标本可视化的照明方法由偏斜照明法和暗视野照明法。


图1A～图1D分别是通常的偏斜照明法中的聚光透镜的示意图。在这些图中，符号1是开口光圈，符号2a、2b是透镜群，符号3表示标本。开口光圈1限制照明的开口，具有可变的圆形开口，通过其在与照明光轴0垂直的面内移动控制对标本3照明的角度。即，使图1A所示状态下的开口光圈1移动且收缩时的光瞳的状态示于图1B，进一步使开口光圈1收缩时的光瞳的状态示于图1C，使开口光圈1在打开的状态下移动时的光瞳的状态示于图1D。
图2A是通常的暗视野照明法中的聚光透镜的示意图。现有的暗视野照明法如图所示，在配置开口光圈的附近，将内侧遮蔽，在外侧的环形部配置开设缝隙的光圈1a。如图2B所示，该光圈1a中央部设有将光遮蔽的区域1b，利用该区域1b使照明光不直接入射物镜，并且通过观察标本3发出的散射光可进行暗视野观察。这种情况下，可通过根据物镜开口数的大小选择光圈1a的形状来使用各种物镜进行暗视野观察。
但是，在使用显微镜进行的观察中，不仅需要观察微观区域，而且需要观察宏观区域，有时希望使用1倍的物镜或更极低倍的0.5倍的物镜等进行观察。而且，这种宏观区域的观察通常使用实体显微镜。实体显微镜具有便宜、操作性好、可进行立体观察的优点，照明方法也有暗视野、明视野、偏斜照明等使相位标本这样的透明标本可视化的方法。
特开平4-318804号公开了可进行偏斜照明的实体显微镜的透过照明装置。图3A是显示该公报公开的透过照明装置的图。如图3A所示，该装置将来自光源5的光经聚光透镜6、毛玻璃7导至反光镜8，将反光镜8反射的光线经聚光透镜9照射到标本载置透明部件10上的标本10a上而导至物镜12。通过使反光镜8旋转，改变其角度可调节图3B所示的左右物镜的光瞳13的暗部13a和明部13b的比。
实公昭41-5808号公开了偏斜照明和暗视野照明法可进行选择的实体显微镜的透过照明装置。图4是说明它的图。如图4A所示，该装置将来自光源5的光经聚光透镜6、毛玻璃7导至反光镜8，将反光镜8反射的光经聚光透镜9照射到标本10a上而导至物镜12。而且，在与物镜12的光瞳共轭的位置配置的毛玻璃7的附近设有切断光束的刀刃15。
如图4B所示，通过使刀刃15相对于2个并列的物镜的光瞳的共轭像17上下移动，可对斜光斜照明和暗视野照明进行选择。在上述特开平4-318804号中也提出了取代图4A所示的刀刃15而配置光圈的方案。
对如相位标本这样的透明物体进行观察的上述相位差观察法、微分干扰观察法、调制对比度观察法需要各自专用的观察光学系统。需要良好地补正照明光学系统和观察光学系统的光瞳投影光学系统的光学性能，不适合进行低倍或极低倍下的观察。
在上述图1A所示的偏斜照明法中，使开口光圈1如图1C所示移动，并缩小，则析像或照明光的亮度不足，若使之如图1D所示移动，则难于调节偏斜照明的自由度、即直接入射物镜的照明光和不直接入射的照明光的比例。这是由于开口光圈形成圆形开口的缘故。
即使在上述图2所示的暗视野照明的情况下，根据环形状的缝隙的宽度和开口位置暗视野照明光的角度也会改变，故当标本厚度等变化时，有时不能对比度良好地可视。也就是说，为了自由地调节照明光的角度需要准备多个不同结构的环形状缝隙，不实用。
即使在用上述实体显微镜提案的这种偏斜照明方法中，由于左右物镜的光瞳构成分别仅单侧照明的结构，故也只能得到一种对比度。通过将缝隙配置在照明光学系统的光瞳上可限制物镜的光瞳的开口而得到偏斜照明的效果，但在现有例中，由于缝隙的形状或缝隙的配置固定，故不能极细地根据各种标本的厚度或折射率的变化自由地调节照明光的强度或照明角度。
如上所述，现有显微镜的照明装置在进行低倍至极低倍区域的观察时，作为使相位标本对比度良好地可视的照明方法是不够的。
最近，已致力于实体显微镜的系统化、宽幅的倍率范围，容易使用度也受到了重视。为了对应宽幅的倍率范围，要求对较大的视野进行均一的照明，在容易使用度方面，要求高度尽可能低的试样面。
在上述现有技术中，为了扩大视野必须增大毛玻璃(扩散板)，偏向反光镜同样也必须增大。因此，照明光学系统就会变厚，宽视野化和低试样面不能两全。
实公昭45-1105号公开了图5所示的、可进行明视野照明和暗视野照明的照明装置。该照明装置将光源100配置在物镜101及试样102的下方，在暗视野照明时，关闭挡板103遮蔽浸入试样102的直接光，并且，用圆筒形反光镜105反射来自光源100的光，使其斜着向试样102入射。在明视野照明时，打开挡板103时来自光源100的光直接入射到试样上。
但是，在这样的照明装置中，由于光源相对于试样配置在上下方向上，故光路短，没有安装滤光器等光学部件的空间。当将光学部件装在光路上时，在该结构下，装置整体就会变厚。另外，由于光路短，故不能均匀地照射较宽的视野。
发明概述本发明的目的在于，提供一种显微镜的照明装置，尤其是在低倍至极低倍区域下，不用在观察光学系统配置专用的光学元件等就可使相位标本对比度良好地可视，从而特定其结构和分布。也就是说，提供一种相对具有各种厚度和折射率的标本连续地改变对比度，对标本提供最适的照明的透过照明装置。
本发明的另一目的在于，提供一种透过照明装置，可降低试样载置面，即降低自显微镜本体的底面至试样载置面的高度。
本发明的再一目的在于，提供一种透过照明装置，可切换明视野光学系统和暗视野光学系统进行标本观察，并且可降低自显微镜本体的底面至试样载置面的高度。
附图的简要说明图1A～图1D是通常的偏斜照明法中聚光透镜的示意图及利用各个开口缩小形成的光瞳的开口形状图；图2A是通常的暗视野照明法中聚光透镜的示意图，图2B是显示光圈形状的图；图3A是现有透过照明装置的概略结构图，图3B是左右物镜的光瞳的开口形状图；图4A是现有的另外的透过照明装置的概略结构图，图4B是左右物镜的光瞳和刀刃的关系图；图5是可切换明视野照明装置和暗视野照明装置的现有显微镜的图；图6是可适用本发明的透过照明装置的实体显微镜的外观图；图7是示意性显示图6所示的实体显微镜的光学系统的结构的图；图8A是示意性显示明视野照明装置中聚光透镜和物镜的部分的图，图8B是此时的光瞳的状态图；图9A是示意性显示图7所示的光学系统中遮光体、聚光透镜、物镜的部分的图，图9B是此时的光瞳的状态图；图10A是图9A所示的结构中使遮光体移动后的状态图，图10B是此时的光瞳的状态图；图11A是图9A所示的结构中使遮光体移动后的状态图，图10B是此时的光瞳的状态图；图12A～图12D是与图8B～图11B对应的图，是将图7所示的光学系统应用于实体显微镜的情况下的光瞳和遮光体的位置关系图；图13是设在显微镜本体内的遮光体的驱动机构的一例的图；图14是遮光体的驱动机构的第二结构例的图；图15A及图15B是遮光体的驱动机构的第三结构例的图，图15A是平面图，图15B是侧面图；图16A及图16B是遮光体的驱动机构的第四结构例的图，图16A是平面图，图16B是沿图15A的XVIB-XVIB线的剖面图；图17A及图17B是相对于物镜的光瞳上形成的开口部分地控制光的强度的结构图，图17A是光学系统的概略图，图17B是遮光体和光瞳的关系图，图17C是显示遮光体部分的另外的结构例的图；图18A及图18B是分别相对于物镜的光瞳上形成的开口局部控制光的强度的另外的结构例的图；图19A及图19B是控制物镜的光瞳上形成的开口形状的另外的结构例的图，图19A是光学系统的概略图，图19B是遮光体和光瞳的关系图；图20A及图20B是控制物镜的光瞳上形成的开口形状的另外的结构例的图，图19A是光学系统的概略图，图19B是遮光体和光瞳的关系图；图21是表示在实体显微镜中相对于物镜光瞳上形成的开口、部分地控制光的强度的结构的、遮光体和光瞳的关系图；图22是表示图21中遮光体部分的另外的结构例的图；图23是表示相对于物镜光瞳上形成的开口、部分地控制光的强度的结构的另外的结构例的图；图24是表示相对于物镜光瞳上形成的开口、部分地控制光的强度的结构的另外的结构例的图；图25A及图25B是表示在实体显微镜中控制物镜光瞳上形成的开口形状的另外的结构例的图，图25A是光学系统的概略图，图25B是遮光体和光瞳的关系图；图26A及图26B是表示在实体显微镜中控制物镜光瞳上形成的开口形状的另外的结构例的图，图26A是光学系统的概略图，图26B是遮光体和光瞳的关系图；图27A～图27E是遮光体的另外的结构例的图，是分别表示两个遮光体移动后的位置关系的例子的图；图28A及图28B是遮光体的另外的结构例的图，是分别表示两个遮光体移动后的位置关系的例子的图；图29A至图29C是遮光体的另外的结构例的图，图29A是一个遮光体的结构图，图29B及图29C是分别表示两个遮光体移动后的位置关系的例子的图；图30是透过照明光学系统的另外的结构例的图；图31是用于本发明的透过照明光学系统的高倍率用聚光透镜的结构图；图32是高倍率用聚光透镜的第二结构图；图33是用于本发明的透过照明光学系统的低倍率用聚光透镜的结构图；图34A及图34B表示用于显微镜透过照明装置的、可切换的聚光透镜的结构，图34A是高倍率用聚光透镜的结构图，图35B是低倍率用聚光透镜的结构图；图35A及图35B表示用于显微镜透过照明装置的、可切换的聚光透镜的第二结构，图35A是高倍率用聚光透镜的结构图，图35B是低倍率用聚光透镜的结构图；图36是表示本发明第二实施形态的图；
图37是图36所示的实施形态的变形例的图；图38A是表示本发明的显微镜透过照明装置的第三实施形态的图，是以明视野光学系统为主进行表示的图，图38B是表示凸透镜的形状的图；图39A是在图38A所示的结构中，以暗视野光学系统为主进行表示的剖面图，图39B是表示凸透镜的形状的图；图40是表示光学系统切换机构的图；图41是表示滤光器插脱机构的图；图42A及图42B是说明第三实施形态的作用效果的图；图43A及图43B是表示滤光器插脱机构的变形例的图；图44A是第三实施形态的第一变形例的图，是以明视野光学系统为主进行表示的图，图44B是表示凸透镜的形状的图；图45是表示第一变形例中的光学系统切换机构的图；图46是表示第一变形例的滤光器切换机构的图。
下面以通常的显微镜为例说明本发明的实施形态。
图7是示意性显示显微镜光学系统的结构的图，所述光学系统包括照射标本的透过照明光学系统和观察标本的观察光学系统。
上述透过照明光学系统包括卤素灯等光源20、使来自光源20的光形成大致平行的光束的聚光透镜21、使来自聚光透镜的光扩散的扩散板(毛玻璃)22、限制来自扩散板的光束的视野光圈23、使通过视野光圈的光束向上方偏向的偏向反光镜24、投影来自偏向反光镜的光源像的投影透镜25、使来自投影透镜的光形成大致平行的光束并照射标本30的聚光透镜26。这种情况下，来自投影透镜25的光源像投影到聚光透镜26的前侧焦点位置即透过照明光学系统的光瞳位置P1，对标本30进行照明。
所述观察光学系统包括物镜31、成像透镜32、目镜33，观察光学系统的光瞳位置即物镜31的焦点位置P2和所述聚光透镜的焦点位置即光瞳位置P1共轭。另外，透过标本30的光通过物镜31、成像透镜31由目镜33观察。
在上述结构的透过照明光学系统内，在与物镜31的光瞳位置P2共轭的位置(即所述光瞳位置P1)、或共轭位置的附近，至少配置有可独立移动的两个遮光体40a、40b。通过移动这些遮光体40a、40b，如下详述地、控制所述物镜31的光瞳内形成的开口的形状。也就是说，可改变对标本30照明的照明光的角度，调节直接入射物镜31的照明光和由标本30发出的衍射光的强度的比例。
参照图8A至图11B具体说明这一点。另外，在这些图中，图8A、9A、10A、11A是分别示意性地表示光学系统的图，图8B、9B、10B、11B是分别表示显微镜中的光瞳和遮光体的位置关系的图。符号A表示的圆表示所述聚光透镜26可照明的最大开口数的光瞳，符号C表示的圆表示在聚光透镜26的光瞳位置P1与显微镜的物镜31的开口数对应的光瞳，符号B表示的圆表示物镜31的光瞳位置的光的入射状态(开口形状；黑的部分为被遮光体40a、40b遮光的部分)。
图8A及图8B表示不存在遮光体的状态，为所谓的明视野照明状态。在这样的结构中，在聚光透镜26的光瞳位置P1或其附近位置(自光瞳位置P1沿光轴方向(数mm左右)如图7所示可独立移动地配置至少两个遮光体40a、40b。这种情况下，也可与遮光体相邻配置开口光圈41。
遮光体至少存在两个，各遮光体的形状、数量、移动方法可为各种构成。例如，如图8A所示，可分别形成矩形形状，按箭头所示独立移动，并对上述光瞳C进行遮光。也就是说，当如图9A、9B所示将上述遮光体40a、40b定位时可得到光瞳B所示的开口形状(照明状态)。在该图中，由遮光体40a遮光的区域(用斜线表示)对应于上述光瞳B中的左侧的黑色区域，由遮光体40b遮光的区域对应于光瞳B中的右侧的黑色区域。
自图9B所示的状态，使遮光体40b进一步向遮光体40a侧移动，使两者间隔变窄的状态示于图10B。如该状态的光瞳B的开口形状所示，直接入射标本30的照明光，图中仅为光瞳B的左侧的细长的窄的区域(用图6所示的显微镜观察时为观察者的上侧的细长区域)。这样，通过独立移动遮光体40a、40b可得到偏斜照明的效果，同时，通过改变各遮光体40a、40b的间隔可得到明亮光圈的效果。通过任意移动各遮光体40a、40b可进行物镜的光瞳内形成的开口形状的控制。也就是说通过连续改变照射标本30的照明光的角度及光量，可连续调节直接入射物镜的照明光和自标本发出的衍射光的强度的比例，根据标本进行最佳的观察。
如图11B所示，通过移动各遮光体40a、40b对光瞳C进行遮光，也可形成遮去入射物镜的直接光、观察来自标本的扩散光的暗视野照明。这种情况下，暗视野照明光的照明的光量及角度在对光瞳C遮光的状态下，可通过改变遮光体40a、40b的间隔和位置进行调节。
另外，如上的光学系统也可应用于实体显微镜。图12A至图12D是分别与图8B、图9B、图10B、图11B对应的图，是将上述光学系统应用于实体显微镜时的光瞳与遮光体的位置关系图。在图12A至图12D中，符号C1、C2表示的圆表示与实体显微镜的左右物镜的开口分别对应的光瞳，符号B1、B2表示的圆表示各左右物镜的光瞳位置的光的入射状态。
这里，说明将本发明的透过照明装置组装在实体显微镜上的结构例。图6是表示实体显微镜整体结构的侧面图。该实体显微镜200包括透过照明架台205、灯室LH、对焦部F、对焦旋钮FH、镜筒K、镜体KB、物镜容放体T和目镜EO，其中，透过照明架台205具有后述的遮光体切换用杆210a(210b)、滤光器杆202、量度钮203、根据需要而设的反光镜倾度调整杆204。另外，试样S载置于透过照明台的表面上，通过左右两个目镜EO进行观察。
参照图13至图16说明上述遮光体40a、40b的驱动机构。
如图13所示，各遮光体40a、40b安装在分别独立贯通构成图6所示的透过照明架台205的框体本体205a的壁面、同时可滑动的两根杆210a、210b的前端部的内侧。各杆210a、210b可沿箭头方向独立操作，这样，如图9至图11所示，可使遮光体40a、40b在与平行于包括左右观察光学系统的光轴的平面的方向正交的方向(相对于观察者为前后方向)上移动。另外，也可以在各杆210a、210b的后端部设置并进机构(未图示)，使两遮光体连动。
图14是表示遮光体及其驱动机构的第二结构例的图。
各遮光体40a、40b安装在两根杆211a、211b前端部的内侧，这两根杆211a、211b分别独立并沿倾斜方向贯通框体本体205a的侧壁，可沿箭头方向独立滑动。这样，实现各遮光体的移动的操作杆可安装在框体本体205a的侧壁的任意位置上，也可以根据其安装位置任意变更各遮光体的形状(图中所示的结构为五角形)。另外，在该结构中，也可在各杆211a、211b的后端部设置并进机构，使两遮光体连动。
图15A及图15B是表示遮光体及其驱动机构的第三结构例的图，图15A是平面图，图15B是侧面图。
在各遮光体40a、40b上形成有分别沿倾斜方向(Y1、Y2方向)延伸的长孔40a1、40a2及40b1、40b2，同时形成有沿左右方向延伸的长孔40a3、40b3。
在框体本体205a的侧壁上配设有独立贯通该侧壁且可滑动的两根杆212a、212b，在各杆的前端设有与所述遮光体40a、40b上形成的长孔40a3、40b3卡合的销213a、213b。在框体本体205a的底面上设有与所述遮光体40a、40b上形成的长孔40a1、40a2及40b1、40b2卡合的连杆215a、215b、215c、215d。
其结果，通过使杆212a、212b分别在X1、X2方向上出入，使遮光体40a、40b沿各长孔，在Y1、Y2方向上移动，同时相对地在左右方向移动。
图16a及图16B是表示遮光体及其驱动机构的第四结构例的图，图16A是平面图，图16B是侧面图。该驱动机构除上述连杆机构外，还有凸轮机构。
在框体本体205a的侧壁上贯通该侧壁可轴向移动地、设有可旋转操作的凸轮轴220。在凸轮轴220上配有分别安装遮光体40a、40b的凸轮从动件221a、221b。在各凸轮从动件221a、221b上设有旋转固定轴222a、222b，它们的一端部与框体本体205a上形成的保持部225上的长孔225a卡合，限制凸轮从动件221a、221b的旋转。旋转固定轴222a、222b的另一端部与凸轮轴220上形成的螺旋槽220a、220b卡合，在利用旋钮220c使凸轮轴220旋转时，使各凸轮从动件221a、221b沿轴向移动。
其结果，通过使凸轮轴220沿轴向(箭头X方向)移动，可使各遮光体40a、40b一体沿轴向移动，通过利用旋钮220c使凸轮轴220旋转，可使各遮光体40a、40b相互接近、远离，改变其间隔。
根据上述遮光体及其驱动机构，可使实体显微镜的左右物镜的各光瞳于前后方向均等地收缩。由于左右光瞳均等收缩，故左右图像的清晰度均等，可利用作为实体显微镜的特征的左右视差得到立体感。这种情况下，通过使各遮光体40a、40b移动，可任意调节相对于标本的直接光和衍射光的比例，使对比度连续变化同时进行观察。并且，也可通过使遮光体40a、40b接近遮去直接光而进行作为暗视野的观察。这样，由于可自由改变入射到物镜的光瞳的光量，故可自由控制对比度，而且通过增加斜光可进一步强调对比度，可处理宽幅的标本。另外，上述驱动机构也可用于通常的显微镜。
下面，对将进行物镜的光瞳内形成的开口形状的控制的另一结构应用于通常的显微镜的情况进行说明。
图17A~图17C表示相对于所述物镜的光瞳上形成的开口局部地进行光的强度的控制的结构。如图17A所示，在一个遮光体40a的附近可移动地配置控制光的强度的光学部件、例如ND(Neutral density)滤光器45。该滤光器45如图17B所示，可沿箭头方向移动，可独立于遮光体40a的移动而移动。
图17B中，以斜线表示光瞳C被各遮光体40a、40b遮光的区域，以格子线表示光透过滤光器45的区域，通过这样的结构，如光瞳B所示，物镜的光瞳内可形成光量不同的区域(在光瞳B中，符号D表示的部分为开口部，符号E表示的格子线部表示开口部中由滤光器45控制光量的区域)。其结果，可抑制直接入射标本的照明光的光量，对比度良好地、容易地观察标本的细微区域。通过任意移动遮光体40a、40b及滤光器45，可改变对标本进行照明的照明光的角度，更细微地调节直接入射物镜的照明光和由标本发出的衍射光的比例。
另外，上述滤光器45重叠配置于遮光体40a上，但，如图17C所示，通过在遮光体40c的部分也另外配置，可增加照明的自由度。
图18表示相对于所述物镜的光瞳上形成的开口、部分地进行光的强度的控制的另一结构例。图18A所示的结构，在一个遮光体40a的附近重叠配置减光比不同的两个ND滤光器45a、45b，它们可相互独立移动，且相对于遮光体40a、40b也可独立移动。
通过这样的结构，相对于相同大小的开口部可调节光的强度，增加照明的自由度，同时，使相位标本等可视化，从而更细微地进行对比度的调节。当然，在该结构中，也可在遮光体40b侧也配置相同结构的滤光器45a、45b。
在上述结构中，作为调节光的强度的部件使用了ND滤光器，但是，使用偏光元件也可任意调节开口部的强度。例如，如图18B所示，将覆盖聚光器的光瞳A的所有区域的可旋转的偏振板46a邻接遮光体40a、40b配置，同时，将偏振板46b沿箭头方向可移动地配置于遮光体40a的附近。其结果，通过使偏振板46b重叠于偏振板46a上且使偏振板46a旋转，可在重叠的区域连续地调节光的强度，可连续地改变相位标本的对比度。
或者，使用上述的ND滤光器或偏振板以外，使用液晶板也可得到同样的效果。即，通过控制施加在液晶板上的施加电压，可改变物镜光瞳内形成的开口的形状或在开口内任意形成亮度不同的区域。也可任意组合上述ND滤光器、偏振元件、液晶元件。
在上述结构中，聚光透镜如图7所示，具有开口光圈41。这里，对在聚光透镜具有开口光圈41的情况下，物镜的光瞳形成的开口的控制，参照图19A及图19B进行说明。
开口光圈41收缩可照明聚光透镜26的最大的开口数的光瞳A。因此，通过配合遮光体40a、40b调节开口光圈41，如图所示，可遮断区域G和H的光。也就是说，通过缩小开口光圈41可在长度方向限制物镜的光瞳B的开口区域。也可进行不直接入射物镜的暗视野照明光的调节。另外，配置开口光圈41可适用于上述所有的结构例。
对以上说明的遮光体40a、40b的移动方向，只要能有效地控制物镜的光瞳的开口形状，就不作限定。例如即使如图20A、20B所示，采用以左右方向延伸的轴40p、40q为支承轴使各遮光体旋转移动的结构，也可有效地控制各物镜的光瞳的开口形状。
图17至图20均以实体显微镜为例进行了说明，但各附图所示的光学系统也同样可适用于实体显微镜。实体显微镜中的光瞳和遮光体的位置关系与图11所示的一样，任意变动则分别变为图21～图26的状态。
图27至图29是表示遮光体的变形例的图。另外，这些变形例应用于通常的显微镜上。
图27所示的结构中，一侧的遮光体40c为L字形，另一侧的遮光体40d为矩形。通过将这样的形状的遮光体40c、40d构成在前后左右可移动，同时，将遮光体40d进一步构成在与光轴正交的方向的平面内可旋转，如图27A至图27D所示，可连续地调节物镜的光瞳的开口形状、即直接入射物镜的照明光(各图中，光瞳C的斜线部分为被各遮光体40c、40d遮光的部分)。并且，如图27E所示，通过仅对光瞳C遮光，可进行暗视野照明，这种情况下，通过局部对光瞳A进行遮光，也可连续地调节暗视野照明时的光量，提高相位标本的观察自由度。
图28表示将4个正方形的遮光体40e配置在与物镜的光瞳位置共轭的位置(或其附近)的结构例。如图28A及图28B所示，通过前后方向移动各遮光体，可自明视野照明向偏斜照明直至暗视野照明改变照明光的入射角度同时进行切换，并且，通过使各遮光体40e可旋转或另外配置开口光圈，可增加照明的自由度，提高相位标本的观察自由度。
图29是如图29A所示，将形成有1/4圆形状的切口40h的矩形的遮光体40f配置在与物镜的光瞳位置共轭的位置(或其附近)的结构例。如图29B所示，当使各遮光体接触时，作为整体就变为中心部形成有圆形开口的遮光体，可进行圆形开口的偏斜照明。通过各遮光体向箭头方向的移动，例如如图29C所示，可实现各种开口形状。
如上所述，即使遮光体为两个以上，或者其形状不是矩形，也可任意控制物镜光瞳的开口形状，可使透明的相位标本可视化，可连续地调节对比度。
在上述的结构中，设所述物镜的光瞳的面积为D1，由所述各种遮光体在所述物镜的光瞳内形成的开口的面积为D2的情况下，则最好移动各遮光体使D1和D2的比(D1/D2)满足D1/D2＜0.5(条件1)。通过满足该条件1，可使透明的相位标本等对比度良好地可视化。
即，D1和D2的比(D1/D2)是透过标本直接入射到物镜的直接光和标本产生的衍射光的比例，是表示偏斜照明的程度的数值。通过满足上述条件，会变为取入来自标本的衍射光、且抑制直接光的比例的偏斜照明或暗视野照明，故可使透明的标本对比度良好，使其可视化。
在上述结构中，为了使透明的标本对比度良好，使其可视化，要像偏斜照明或暗视野照明那样，需要具有照明角度大的聚光透镜。并且，所述聚光透镜的照明范围越宽，即在低倍率中，可使相位标本可视化这一点越重要，通过使观察范围变宽，提高观察效率。
通常，物镜的倍率和开口数具有一定的关系，物镜的倍率和开口数大致具有以下的值(表1)。
物镜的倍率开口数0.50.021～1.250.042 0.084 0.1610 0.420 0.7(干燥系) 0.8(油浸系)40 0.95(干燥系) 1.3(油浸系)1000.95(干燥系) 1.4(油浸系)这里，在设所述聚光透镜的可照明最大开口数为NA1，可观察所述聚光透镜的最大照明范围的物镜的开口数为NA2的情况下，最好采用具有满足NA2/NA1＜0.6(条件2)的聚光透镜的透过照明光学系统。
通过满足上述的条件2，在可观察最宽的照明范围的物镜中，照明角度大，可充分确保不直接入射物镜的照明光。照明光的成分由于可充分确保包括暗视野照明的偏斜照明光的区域，故可使两个以上的遮光体分别移动，增加偏斜照明至暗视野照明的照明的自由度。其结果，可自低倍率的物镜的观察，连续地改变透明的相位标本的对比度。当物镜的倍率变高时，开口数也增大，故随着物镜的倍率增高，包括暗视野照明的偏斜照明区域减少。因此，不仅低倍率的观察，即使其它倍率的观察，满足条件2也是重要的。
上述遮光体如图7所述，为配置在聚光透镜的前侧焦点位置或其附近的结构，但根据显微镜的光学系统的设计，可配置在各种位置。参照图30说明这种光学系统之一例。
图30表示图7所示的光学系统内、将透过照明光学系统的设计变更后的结构(与图7相同的部件赋予相同的参照符号)。该透过照明光学系统在图7所示的扩散板22和偏向反光镜24之间配设了中继透镜60及6L根据该结构由光源20射出的光由聚光透镜21变为平行光后，由中继透镜60形成一次光源像(成像位置由符号P3表示)。而且，该一次光源像经中继透镜61、偏向反光镜24、投影透镜25，投影在聚光透镜26的前侧焦点位置(二次光源像)。光圈23是视野光圈，光圈41作为开口光圈起作用。
根据这种光学系统，可将上述结构的遮光体40a、40b(上述其它结构的遮光体也可)配置在与物镜31的光瞳共轭的位置即一次光源像的位置P3或其附近位置。另外，这种结构下，也可通过移动各遮光体以满足上述条件1，来得到偏斜照明或暗视野照明的效果。在对低倍或极低倍区域进行照明的情况下，可以自照明光路取下聚光透镜，或将用于一倍以下的照明的聚光透镜作为アフオ-カル系统而构成。这种情况下，与物镜31的光瞳位置形成共轭的位置与投影透镜25的前侧焦点位置即视野光圈23对应，故通过将上述结构的遮光体可移动地配置在该视野光圈23的位置或其附近，可得到同样的效果。
在上述透过照明光学系统中，也可使偏向反光镜24可转动。偏向反光镜24的转动在图6所示的实体显微镜的情况下，可通过操作反光镜倾度调节杆204进行。这样，通过使偏向反光镜24可转动，在偏斜照明时或暗视野照明时，可任意调节照明光对标本的角度。
在上述结构中，用于透过照明光学系统的聚光透镜可根据物镜的倍率转换。即，聚光透镜的开口光圈和标本之间的至少一个透镜群，可根据低倍率的物镜和高倍率的物镜装卸或切换为其它透镜群使用。而且，在这种结构的聚光透镜中，上述遮光体最好配置在低倍率时的聚光透镜的光瞳位置或其附近。
这样，将遮光体配置在低倍率时的聚光透镜的光瞳位置或其附近的理由如下。也就是说，根据本发明的照明法对具有大的开口数的高倍率的观察中得到的标本未必是正确的信息，但低倍率时与其说接近衍射现象倒是更接近照明引起的散射现象。而且，在低倍率时的观察中，不是重视成像，而是连续改变对比度使之可视化重要。
通过将控制所述物镜的光瞳内形成的开口的遮光体配置在低倍率时的聚光透镜的光瞳位置，即使在使相位标本可视化的低倍率时，也可如前所述，连续形地自明视野照明向偏斜照明直至暗视野照明改变照明，可连续改变相位标本的对比度。进一步，高倍率时通过和可进行相位差观察或微分干扰观察的聚光透镜即万能聚光器并用，也可转换各种照明而使用。也就是说，在低倍率的观察中，可使用上述照明法对比度鲜明地使相位标本整体的结构或分布可视化，在高倍率下的观察中，也可使用现有的观察法、即相位差或微分干扰进行细微结构的观察。
如上所述，在透过照明光学系统中，使用在开口光圈和标本之间的至少一个透镜群根据低倍率、高倍率装卸或切换为其它透镜群的聚光透镜的情况下，设高倍率时的聚光透镜的焦点距离为F1，低倍率时的聚光透镜的焦点距离为F2，则最好满足F1/F2＜0.45(条件3)。
通过设计聚光透镜以满足该条件3，使两个聚光透镜自高倍率向低倍率直至极低倍率区域切换，可进行良好的照明。特别是，在自低倍率至极低倍率中，利用控制物镜的光瞳内形成的开口形状的上述遮光体，可使照明自由变化，对比度良好地使透明的相位标本可视化。
下面具体说明用于本发明的显微镜透过照明装置的聚光透镜的理想的结构例。
(结构例1)图31表示用于高倍率的聚光透镜，透镜系统由透镜群L1、L2及L3构成。在开口光圈70、及聚光透镜的光瞳位置P1具有未图示的相位差用环形缝隙，微分干扰用棱镜、暗视野用环形缝隙等特殊观察用转盘。标本载置于毛玻璃72上，配置于载物台面上。上述结构的遮光体74a、74b配置于光瞳位置P1的附近，可移动。
下面显示聚光透镜的结构。
r1、r2…是自光源侧依次配置的各透镜的曲率半径，d1、d2…是空气间隔或玻璃部件的壁厚，nd1、nd2…是各透镜的d线的折射率，
ν1、ν2…是各透镜的色散系数。
开口光圈(70)位于自第一面向光源侧10.4的位置。
光瞳(P1)位于自第一面向光源侧5.40的位置。
r1＝111.02d1＝8.77 nd1＝1.48749 ν1＝70.2r2＝-17.26d2＝3.16 nd2＝1.58921 ν2＝41.1t3＝-59.01d3＝0.11r4＝21.59 d4＝8.69 nd3＝1.741ν3＝52.7r5＝-27.78d5＝2.3nd4＝1.84666 ν4＝23.8r6＝79.83 d6＝0.23r7＝8.28 d7＝6.9nd5＝1.741ν5＝52.7r8＝12 58 d8＝3.64r9＝∞(载物台面)聚光透镜的焦点距离13.28mm可照明的最大开口数NA1 0.9对应于最大照明范围的物镜的倍率 10倍由表1可知10倍物镜的开口数NA2 0.4NA2/NA1＝0.444，故满足(条件2)。
根据上述的聚光透镜，相对于低倍侧的物镜的光瞳直径，聚光透镜的光瞳直径足够大，能够确保包括照射标本的暗视野照明的偏斜照明成分。其结果，通过将控制在物镜的光瞳内形成的开口的形状的遮光体可移动地配置在开口光圈位置附近，可使透明的相位标本等可视化，可连续改变对比度。本发明的照明装置加上所述聚光透镜可进行相位差观察、微分干扰观察及暗视野观察等，形成可与多种观察法对应的照明光学系统。另外，在转盘内配置遮光体74a、74b、使其移动的结构也可得到同样的效果。
(结构例2)图32表示用于高倍率的聚光透镜，透镜系统由透镜群L1、L2及L3构成。在开口光圈70、及聚光透镜的光瞳位置P1具有未图示的相位差用环形缝隙，微分干扰用棱镜、暗视野用环形缝隙等特殊观察用转盘。标本载置于毛玻璃72上，配置于载物台面上。这种情况下，在透镜L3和载物台之间充满油浸用油。上述结构的遮光体74a、74b配置于光瞳位置P1的附近，可移动。
下面显示聚光透镜的结构。
r1、r2…是自光源侧依次配置的各透镜的曲率半径，d1、d2…是空气间隔或玻璃部件的壁厚，nd1、nd2…是各透镜的d线的折射率，ν1、ν2…是各透镜的色散系数。
开口光圈(70)位于自第一面向光源侧5.25的位置。
光瞳(P1)位于自第一面向光源侧0.25的位置。
r1＝43.66 d1＝9.0nd1＝1.56873ν1＝63.2r2＝-21.71d2＝1.9nd2＝1.78472ν2＝25.7r3＝-61.47d3＝0.3r4＝12.79 d4＝6.4nd3＝1.58913ν3＝61.0r5＝24.9 d5＝0.3r6＝7.07 d6＝8.0nd4＝1.62041ν4＝60.3r7＝-34.01d7＝1.1nd5＝1.72825ν5＝28.5r8＝∞d8＝0.6(nd6＝1.515 ν6＝43.1)r9＝∞(载物台面)聚光透镜的焦点距离 10.00mm可照明的最大开口数NA1 1.37对应于最大照明范围的物镜的倍率 20倍由表1可知10倍物镜的开口数NA2 0.7NA2/NA1＝0.511，故满足(条件2)。
根据上述的聚光透镜，相对于低倍侧的物镜的光瞳直径，聚光透镜的光瞳直径足够大，能够确保包括照射标本的暗视野照明的偏斜照明成分。其结果，通过将控制在物镜的光瞳内形成的开口的形状的遮光体可移动地配置在开口光圈位置附近，可使透明的相位标本等可视化，可连续改变对比度。本发明的照明装置加上所述聚光透镜可进行相位差观察、微分干扰观察及暗视野观察等，形成可与多种观察法对应的照明光学系统。另外，在转盘内配置遮光体74a、74b、使其移动的结构也可得到同样的效果。
(结构例3)图33表示用于低倍率的聚光透镜，可移动地设置有控制在物镜的光瞳内形成的开口的形状的遮光体74a、74b。该聚光透镜在透镜系统内由包括和开口光圈70接合的五个透镜构成。标本载置于毛玻璃72上，配置于载物台面上。上述结构的遮光体74a、74b配置于光瞳位置附近即开口光圈70的附近。
下面显示聚光透镜的结构。
r1、r2…是自光源侧依次配置的各透镜的曲率半径，d1、d2…是空气间隔或玻璃部件的壁厚，nd1、nd2…是各透镜的d线的折射率，ν1、ν2…是各透镜的色散系数。
开口光圈(70)、光瞳(P1)位于自第四面向标本侧20.0的位置。
r1＝27.892 d1＝5.3 nd1＝1.77250ν1＝49.6r2＝∞ d2＝2.34r3＝-92.482d3＝2.80nd2＝1.74077ν2＝27.79r4＝92.482 d4＝48.91r5＝-19.919d5＝2.45nd3＝1.84666ν3＝23.78r6＝∞ d6＝5.55nd4＝1.59551ν4＝39.21r7＝-18.184d7＝0.2t8＝∞ d8＝3.59nd5＝1.7725 ν5＝49.6r9＝-34.61 d9＝3.8r10＝∞(载物台面)聚光透镜的焦点距离 74.94mm可照明的最大开口数NA1 0.16对应于最大照明范围的物镜的倍率 1.25倍由表1可知20倍物镜的开口数NA2 0.04NA2/NA1＝0.25，故满足(条件2)。
根据上述的聚光透镜，相对于极低倍的物镜的光瞳直径，聚光透镜的光瞳直径足够大，能够确保包括照射标本的暗视野照明的偏斜照明成分。其结果，通过将控制在物镜的光瞳内形成的开口的形状的遮光体可移动地配置在开口光圈位置附近，可使透明的相位标本等可视化，可连续改变对比度。而且，如现有技术所述的，在该倍率区域，没有使相位标本可视化并改变对比度的照明，故根据该结构例，实现了目前没有的照明。
(结构例4)图34表示位于开口光圈和标本之间的至少一个透镜群根据高倍率和低倍率切换使用的聚光透镜的结构。图34A是高倍率时使用的结构，图34B是低倍率时使用的结构。
高倍率时使用的聚光透镜与图31所述的结构相同。低倍率时透镜群L2、L3自照明光路移动，取而代之，透镜群L4被插入照明光路。将控制在物镜的光瞳内形成的开口的遮光体74a、74b可移动地配置在低倍率时的光瞳位置P1附近，高倍率时的照明范围对应于10倍～100倍，低倍率时的照明范围对应于1.25倍～4倍。
以下表示聚光透镜的结构。
r1、r2…是自光源侧依次配置的各透镜的曲率半径，d1、d2…是空气间隔或玻璃部件的壁厚，nd1、nd2…是各透镜的d线的折射率，ν1、ν2…是各透镜的色散系数。
(高倍率时10倍～100倍)开口光圈(70)位于自第一面向光源侧10.4的位置。
光瞳(P1)位于自第一面向标本侧5.40的位置。
r1＝111.02d1＝8.77 nd1＝1.48749ν1＝70.2r2＝-17.26d2＝3.16 nd2＝1.58921ν2＝41.1r3＝-59.01d3＝0.11r4＝21.59 d4＝8.69 nd3＝1.741 ν3＝52.7r5＝-27.78d5＝2.3nd4＝1.84666ν4＝23.8r6＝79.83 d6＝0.23r7＝8.28 d7＝6.9nd5＝1.741 ν5＝52.7r8＝12.58 d8＝3.64r9＝∞(载物台面)(低倍率时1.25倍～4倍)开口光圈(70)位于自第一面向光源侧10.4的位置。
光瞳(P1)位于自第一面向标本侧24.3的位置。
r1＝111.02d1＝8.77nd1＝1.48749ν1＝70.2r2＝-17.26d2＝3.16nd2＝1.58921ν2＝41.1r3＝-59.01d3＝11.33r4＝∞d4＝6.9 nd3＝1.51633ν3＝64.1r5＝-30.0 d5＝3.64高倍率时的聚光透镜的焦点距离F1 13.29低倍率时的聚光透镜的焦点距离F2 43.63F1/F2＝0.30根据上述的聚光透镜，通过将遮光体配置在低倍率时的光瞳位置附近，在1.25至4倍中，可使相位标本等可视化，可连续改变对比度。其结果，在极低倍至低倍的区域中，可用上述低倍型聚光透镜使相位标本可视化从而进行观察，在高倍率时，可进行相位差或微分干扰及暗视野观察。
(结构例5)图35表示根据高倍率和低倍率切换使用的聚光透镜的结构。图35A是高倍率时使用的结构，图35B是低倍率时使用的结构。这种情况下，高倍率时使用的聚光透镜与图31所述的结构相同。低倍率时使用的聚光透镜与图33所述的结构相同。
以下表示聚光透镜的结构。
r1、r2…是自光源侧依次配置的各透镜的曲率半径，d1、d2…是空气间隔或玻璃部件的壁厚，nd1、nd2…是各透镜的d线的折射率，ν1、ν2…是各透镜的色散系数。
(高倍率时10倍～100倍)开口光圈(70)位于自第一面向光源侧10.4的位置。
光瞳(P1)位于自第一面向标本侧5.40的位置。
r1＝111.02d1＝8.77nd1＝1.48749ν1＝70.2r2＝-17.26d2＝3.16nd2＝1.58921ν2＝41.1r3＝-59.01d3＝0.11r4＝21.59 d4＝8.69nd3＝1.741 ν3＝52.7r5＝-27.78d5＝2.3 nd4＝1.84666ν4＝23.8r6＝79.83 d6＝0.23r7＝8.28 d7＝6.9 nd5＝1.741 ν5＝52.7r8＝12.58 d8＝3.64r9＝∞(载物台面)(低倍率时 1.25倍～4倍)开口光圈(70)、光瞳(P1)位于自第四面向标本侧20.0的位置。
r1＝27.892 d1＝5.3 nd1＝1.77250ν1＝49.6r2＝∞ d2＝2.34r3＝-92.482d3＝2.80nd2＝1.74077ν2＝27.79r4＝92.482 d4＝48.91r5＝-19.919d5＝2.45nd3＝1.84666ν3＝23.78r6＝∞ d6＝5.55nd4＝1.59551ν4＝39.21r7＝-18.184d7＝0.2r8＝∞ d8＝3.59nd5＝1.7725 ν＝49.6r9＝-34.61 d9＝3.8r10＝∞(载物台面)聚光透镜的焦点距离 74.94mm高倍率时的聚光透镜的焦点距离F1 13.29低倍率时的聚光透镜的焦点距离F2 74.94F1/F2＝0.18
根据上述的聚光透镜，通过将遮光体配置在极低倍率时的光瞳位置附近，在1.25至4倍中，可使相位标本等可视化，可连续改变对比度。高倍率时的聚光透镜通过将用于进行相位差观察、微分干扰观察的光学元件配置在聚光透镜的光瞳位置，使这种观察成为可能。
其结果，在极低倍至低倍的区域中，可用上述低倍型聚光透镜使相位标本可视化从而进行观察，在高倍率时，可进行相位差观察或微分干扰及暗视野观察等，形成可与多种观察法对应的照明光学系统。由于低倍率时配置的遮光体74a、74b的位置和高倍率时的聚光透镜的光瞳位置接近，故即使高倍率时的聚光透镜也可以使用遮光体74a、74b对物镜光瞳内形成的开口进行控制。
上述透过照明光学系统也可与未图示的反射荧光显微镜组合使用。由于不需要象相位差观察用物镜那样，将相位膜配置在物镜的光瞳位置，故物镜无损耗，可鲜明地观察荧光。由荧光染色的透明的相位标本使用上述透过照明系统可对比度良好地可视化，利用反射荧光照明可观察由荧光染色的细胞等。
下面，参照图36说明本发明的第二实施形态。图36表示实体显微镜中的透过照明光学系统的概略结构。
透过照明光学系统包括使卤素灯等光源80的光形成大致平行的光束的聚光透镜等平行光束部件82；使来自平行光束部件82的光束扩散的毛玻璃等第一扩散板83；将来自第一扩散板83的扩散光线聚光的凸透镜等第一聚光部件85；使来自第一聚光部件85的光扩散的毛玻璃等第二扩散板86；使来自第二扩散板86的光向上方偏向的偏向反光镜87；将来自偏向反光镜87的光聚光照射到标本载置毛玻璃89上的标本90上的、凸透镜等第二聚光部件88。
在所述第二扩散板86和偏向反光镜87之间，配置有可插入或脱离光路的第一辅助凸透镜91，在反光镜87和第二聚光部件88之间可插入或脱离地配置有第二辅助凸透镜92。在第二聚光部件88和第二辅助凸透镜92之间可移动地配置有与上述实施形态的遮光体同样结构的第一及第二遮光体95a、95b。并且，在第二扩散板86和第二辅助凸透镜91之间可移动地配置有同样结构的遮光体95c、95d。
根据上述结构，由光源80发出的光，由平行光束部件82高效地聚光形成大致平行光线入射到第一扩散板83，第一扩散板83具有作为为了照满照明视野而大面积大致均匀的光源的作用。由第一扩散板83扩散的光由第一聚光部件85聚光。第一聚光部件85具有如下作用，即，将第一扩散板85向发散方向扩散的光向对照明有效的聚束方向聚集。
入射到第二扩散板86的光进一步沿其聚束方向扩散。第二扩散板86进行用于充满开口数的光的扩散，成为最终的光源。由第二扩散板86扩散的光被偏向反光镜87向上方偏向，入射到第二聚光部件88，通过标本载置透明部件89对标本90进行照明。
插入第二扩散板86和偏向反光镜87之间的第一辅助凸透镜91为了照明视野窄、开口数大的高倍率物镜，完成加强光的聚束、提高光的利用效率的作用。插入偏向反光镜87和第二聚光部件88之间的第二辅助凸透镜92与第二聚光部件88配合提高凸透镜的功率，从而，完成以照明视野窄、角度大的光对标本90进行照明的作用。也就是说，照明光学系统根据物镜的倍率切换，故可以最佳的照明条件进行观察。
高倍率的物镜焦点距离短，照明装置内的光瞳共轭位置无限地接近第二聚光部件88，在低倍率物镜的情况下，由此离开，光瞳共轭位置存在于偏向反光镜87使光轴折返的位置的紧前方，这是通例。因此可将遮光体95a、95b及95c、95d分别配置在这些位置，使各遮光体相对于光轴独立地进行插入和脱离，从而形成明亮光圈，通过使各遮光体自光轴任意偏移，可实现偏斜照明。
另外，上述遮光体95a、95b(95c、95d)可利用图13至图16所示的驱动机构移动，左右物镜的光瞳如图12B~12D、图21~图26所示，均利用遮光体自上下方向均等收缩。由于左右光瞳均等收缩，故左右的像看上去均等，可利用作为实体显微镜的特征的左右视差自然地得到立体感。通过与前述实施形态同样地使遮光体移动，可控制对物镜或光瞳入射的直接光和衍射光的比例，可强调对比度或使其连续变化。也就是说，对具有微细结构的标本可进行非常详细的对比度调节，可对目前不能观察的标本进行观察。由于将光圈配置在适于高倍率和低倍率的位置，故可自高倍率至低倍率进行偏斜照明。由低倍率向高倍率的切换可通过附加透镜91、92实现，故结构简单、价格便宜。由于配置两个扩散板，各自的作用明确，故容易进行光学系统的最佳设计，效率高，不必使用扩散效果过大的扩散板。
图37表示图36所示的结构的变形例。在该变形例中，与图36所示结构的不同点是可转动地构成偏向反光镜87且除去了低倍率侧的遮光体95c、95d。
这是基于，观察微细结构时，主要从析像的关系考虑，可以高倍率观察这一要求很高的缘故。另外，低倍率下的观察利用转动的偏向反光镜87a可利用足够的照明效果(偏斜照明)由现有的对比度得到大的视野。这样，通过利用遮光体95a、95b进行高倍率下的偏斜照明，利用偏向反光镜87a进行低倍率下的偏斜照明，可降低成本。光瞳位置的共轭关系不充分的中倍率下的偏斜照明也可由偏向反光镜87a进行，故使用状况良好。
图36、图37所示的实施形态的照明系统是在偏斜照明中进行用高倍率、低倍率进行照明视野的充足(补充)和开口数(光瞳)的充足的一例。因此，即使将上述遮光体配置在公知的明视野照明装置的光瞳位置也可充分地进行偏斜照明。但是，进行偏斜照明时，为了充分发挥其通用性、效果，最好将上述照明系统或更广的照明视野与具有大的开口数的光学系统组合。
在图示的照明光学系统中，可使第一、第二扩散板83、86一体化，去掉第一聚光部件85，将透镜效果分别分配给第一、第二扩散板。也可不插入第一、第二辅助凸透镜91、92而代之以改变第一、第二聚光部件85、88的焦点距离，也可变更插入辅助凸透镜的位置。
在图36、37所示的实施形态中，可进行以下的变形。
将至少两个遮光体可移动地配置在分别与图像放大实体显微镜的高倍率的光瞳位置及低倍率的光瞳位置共轭的两处。根据这样的结构可以高倍率和低倍率实现最佳的偏斜照明。
图示的光学系统设有使来自光源出射光轴向上方偏斜的另一偏向部件，将该偏向部件倾斜使照明光线倾斜。这样通过组合另一偏向部件的偏斜，扩大偏斜照明的范围。
下面说明本发明的第三实施形态。
图38A是表示配置在实体显微镜的透过照明架台内的透过照明光学装置的侧面图。另外，实体显微镜是图6所示的结构，故未图示其整体形状。
该实施形态的透过照明光学装置通过后述的光学系统切换机构可对明视野光学系统和暗视野光学系统进行切换，图38A表示明视野光学系统。
框体300内设有卤素灯等光源401。自光源401射出的光由聚光透镜402形成大致平行光束后，由偏光部件(偏向反光镜)406偏向，对试样309进行照明，该试样309配置于在框体300的上面301形成的开口部301a上设置的试样载置玻璃(标本载置玻璃)408上。这种情况下，聚光透镜402使光源401的出射光轴以相对于水平方向向斜下方倾斜5度至10度(本实施形态中为6度)的程度倾斜。
在光源401和偏向部件406之间的光轴上，配设有可由后述的滤光器插脱机构相对于光轴可插入、脱开的滤光器410、411、412，扩散板415，将圆形透镜的上下切除后的大致椭圆形(参照图38B)透镜420。在偏向部件406和试样载置玻璃408之间配设有具有非涅耳面407a及扩散面407b的凸透镜407。
在上述结构中，作为明视野光学系统可切换的部分为偏向部件406、凸透镜407及扩散板415。
图39A表示暗视野光学系统。暗视野光学系统具有将由所述光源401射出的光向上方偏向的第二偏向部件430、和使偏向后的光斜着照射试样309的遮光部件435。遮光部件435将第二偏向部件反射的光以光轴为中心向外周方向反射，包括上方打开的圆锥形反射反光镜436，反射反光镜436的底面部安装的圆形遮光板437，及将由反射反光镜436反射的光反射使其斜着向试样309入射的圆筒形反射反光镜438。根据该结构，由第二偏向部件430向上方偏向的光由圆形遮光板437遮光，同时，由反射反光镜436、438制作大的开口角的环形照明，通过试样载置玻璃408，对试样309进行暗视野照明。
另外，上述第二偏向部件430和遮光部件435可由例如树脂一体成形，这种情况下，可将上述反光镜安装在反射光的部分，或在反射光的部分进行反射光的铝蒸镀。
在上述结构中，作为暗视野光学系统可切换的部分为第二偏向部件430和遮光部件435。
下面，参照图38A、图39A、图40，说明切换上述明视野光学系统和暗视野光学系统的光学系统切换机构。图40是表示图38A及图39A中去掉框体的底板302、自A向看的光学系统切换机构的图。图中，符号440、450分别表示明视野光学系统、暗视野光学系统。
明视野光学系统440如前所述，具有扩散部件415、偏向部件406和凸透镜407，它们在基端部一体连接在具有环状安装部460a的明视野侧支承部件460上。暗视野光学系统450如前所述具有第二偏向部件430和遮光部件435，它们在基端部一体连接在具有环状安装部463a的暗视野侧支承部件463上。
与光源401相反侧的框体300的上面301上垂直固定有圆柱状的轴470。该轴470上可旋转地插入有明视野侧支承部件460的安装部460a及暗视野侧支承部件463的安装部463a。轴470上可旋转地设有形成于操作用的杆480上的基端部上的环状安装部480a，该安装部480a上利用未图示的固定部固定有所述各安装部460a、463a。杆480的前端形成把持部480b，该把持部自形成于框体300的侧面303的杆驱动用长孔303b突出。
其结果，通过使杆480的保持部480b沿长孔303b移动，可进行切换动作，使明视野光学系统440或暗视野位于光轴上(图40所示的状态表示暗视野光学系统位于光轴上的情况)。
下面，参照图38A及图41说明上述滤光器410、411、412的插入脱开机构。这种情况下，各滤光器沿水平方向移动，自光轴脱离。
图41是在图38A中将框体的底板302去掉，自B向看的图。滤光器410、411、412与上述设定的光轴(向下倾斜6度)正交。各滤光器分别支承在支承腕510、511、512的一端，各支承腕的另一端可转动地支承在固定于框体300上面上的3个垂直轴520、521、522上。
框体300上，分别设有3个操作轴530～532，它们仅以规定的行程对应于各支承腕510、511、512出入，各操作轴的一端分别固定有销。(图中仅显示操作轴532的销532a)。各销分别插通于各支承腕510、511、512上形成的长孔(图中仅显示支承腕512的长孔512a)。其结果，当将操作轴532拉到双点划线的位置时，销532a则沿长孔512a移动，同时，使支承腕512以垂直轴522为中心转动，滤光器412则向双点划线位置即自光轴离开的位置移动。相反，当使操作轴532自该位置返回实线位置时，则滤光器412如实线所示，移动到与光轴一致的位置。这样的插入脱开操作，其他的滤光器410、412也可通过个操作轴530、531的出入同样进行。
根据如上构成的透过照明光学装置，可得到长的自光源至到达试样的光路，尤其可使水平方向上的光路较长，故可不增加载置试样的载物台的上面至框体底面的高度，而配置上述滤光器这样的光学元件。特别是，各滤光器由于构成在水平面内转动，向光轴出入的结构，故框体不会增高。即，上述滤光器410、411、412由于在水平方向上从光轴转动、退避，故没有高度方向上的位置变化，无需使框体过高。各滤光器由于分别利用上述的连杆机构与各操作轴530、531、532连接，故对各滤光器光轴的插入脱开可以微小的操作量(操作轴的拉出操作量)进行。
在上述结构中，扩散部件415很大程度上决定着照明视野，加强扩散度则可得到宽的照明视野，减弱扩散度则可得到窄的照明视野。这样，通过插入脱开扩散部件，可控制视野的范围，视野窄时，可得到好的照明亮度。大致椭圆形的凸透镜402如图38B、图39B所示，为将上下方向的圆周部切掉形成的形状。这是由于在用实体显微镜观察试样时，左右方向的照明要充分，为了增大开口数需要大直径的透镜，但是在前后方向的照明中，却不需要如此大的直径的缘故。即，即使使透镜上下方向的直径减小，也可确保上述左右方向的照明充分。这样，根据切掉上下方向的圆周部而形成的大致椭圆形凸透镜420可构成上下方向小的光学系统。另外，这样的透镜可树脂成形。
上述偏向部件406使相对于水平方向倾斜6度的光轴垂直偏向，故可入射和出射呈84度配置，即相对于反光镜面法线如图42B所示使入射光以42度反射。在必要光束的直径为φ40的情况下，如图42A所示，比之通常的45度反射，高度为40-40×tan42°＝4，可使装置高度薄至4mm。
通过将另外的扩散板放入上述滤光器410，使其和滤光器410一起对光轴插入脱开，可使明视野光学系统中的扩散板415的扩散度改变，可控制照明视野。通过将凸透镜407定为菲涅耳透镜，即使是大的透镜，也可使透镜厚度较薄，可加强扩散板415的扩散形成发散光。这种情况下，光由菲涅耳面407a向收敛方向弯曲，而通过扩散面407b，从而与通常的实体显微镜装置的φ35左右的照明视野相比，可确保φ60至φ70的照明视野。即，可照明大致4倍的面积。
与此相对，在暗视野光学系统中，扩散部件41 5被从光路拿掉，未扩散的光由凸透镜420收敛，通过第二偏向部件430及遮光部件435，相对于标本309实现斜光照明。这种情况下，圆形遮光板437将来自下方的泄漏光遮住，使暗视野的背景变暗。
无论切换到明视野光学系统和明视野光学系统之哪一方，明视野光学系统和暗视野光学系统均可以无浪费地全部使用由聚光透镜402采入的光，故可实现高效率的光亮均匀的照明。包括暗视野的照明系统，可增长照明光路，可对大的视野实现少斑驳地照明。通过将扩散面407b设在明视野的最终面上，可照明非常大的视野。
通过使光轴按规定的角度倾斜，多个滤光器410、411、412被在光轴方向上高度位置不同地配置。因此，各支承腕可在光轴方向重叠地配置，可紧凑地支承多个滤光器。
另外，各滤光器的插入脱开机构除图41所示使其转动的方式以外，例如也可是使其滑动的方式。也就是说，也可是如下结构，如图43A、图43B所示，将滤光器410保持在操作板550的一端，使另一端自框体的上面301突出，把持该另一端，在行程L的范围内操作。
根据如上所述的透过照明光学装置，可得到如下的效果。
(1)可不使能对试样照明的视野变窄，使框体高度、即试样载置面至底面的尺寸较薄。
(2)实际上，在设计具有透过照明光学装置的显微镜时，可使载置试样的透明部件的上面很宽且较薄。
(3)由于组装了滤光器410～412，故可不动试样309而使照明变化，且这样的滤光器不会影响装置的厚度。
(4)在暗视野照明系统中，可不浪费地使用由光源401发出的光束，可光亮地进行照明。在明视野光学系统中，由于可较长地设计光路，故可容易地得到斑驳少的大的照明视野。由于是由一个杆480对各个光学系统进行切换，故很容易根据试样选择明视野光学系统和暗视野光学系统的理想的照明方法。这种情况下，暗视野观察时，可明亮地进行照明，明视野观察时，可进行均匀地照明。
(5)各光学系统由于是向水平方向旋转切换的结构，故可使装置的厚度较薄。
(6)通过采用菲涅耳透镜407及凸透镜420的结构，可使光学装置较薄。
(7)通过使用扩散板增大扩散角度，在进行大视野照明时，可避免周边光量不足。
下面，参照图44～图46说明上述第三实施形态的变形例。另外，在该变形例中，与上述实施形态相同的部分赋予相同的参照符号，并省略其说明。
该变形例中的暗视野光学系统与图39A所示的结构相同，明视野光学系统的结构如图44所示。在该变形例中，光轴相对于水平方向倾斜10度。
如图所示，明视野光学系统将第二扩散板570配置在凸透镜420的后方，同时，由凸透镜580对由偏向部件406偏向的光聚光。另外，利用切换机构一体转动第一扩散板415、第二扩散板570、偏向部件406、凸透镜580。
该变形例的滤光器插入脱开机构的结构如图46所示。各滤光器410、411、412相对于倾斜10度的光轴垂直配置，并且高度位置各不相同。各滤光器支承在支承腕510、511、512的一端，各支承腕的另一端可旋转地支承在固定于框体300的上面上的3个垂直轴520、521、522上。框体300上分别可旋转地安装有旋转钮730、731、732，从外部可旋转操作这些旋转钮，各旋转钮和垂直轴520、521、522之间由环状带750连接。通过旋转操作各旋转钮，各滤光器410、411、412可向双点划线位置或实线位置切换。
根据上述结构，偏向部件406由于使相对于水平方向倾斜10度的光轴垂直偏向，故可入射和出射呈80度配置，也就是说，可相对于反光镜面法线以40度反射入射光。在必要光束的直径为φ40的情况下，比之通常的45度反射，高度为40-40×tan40°＝6.4，可使装置高度薄至6.4mm。
根据以上说明的结构，对光源401的出射光轴的倾斜角度为6度和10度的情况进行了说明，但根据试验结果，只要是5度至10度的角度，就可得到上述的作用效果。这种情况下，若来自光源401的出射光轴的倾斜角度过小，则没有使装置变薄的效果；若来自光源401的出射光轴的倾斜角度过大则照明光束会照到高于试样载置透明部件的上面的位置，限制试样载置透明部件。
上述的暗视野光学系统的反光镜436、438也可分别以图示的圆锥形、圆筒形以外的曲线部等进行聚光、发散，各反光镜436、438也可由金属加工。
明视野光学系统不限于前述实施形态，可与其他光学部件任意组合，扩散部件的切换不依赖于上述光学系统的切换机构，例如利用上述滤光器的插入脱开机构那样的机构对光轴独自插入脱开也可以。使用齿轮替换图46的滤光器的插入脱开机构的带750也可以。具有一体构成的扩散面的菲涅耳35透镜407只要允许增大厚度，就可如图44A所示，由通常的透镜580构成，这种情况下，扩散板570发挥和扩散面407a同样的功能。
权利要求
1.一种用于显微镜的透过照明装置，包括透过照明光学系统，具有光源和对该光源发出的光进行聚光对标本进行照明的聚光透镜；观察光学系统，包括用于观察标本的物镜，其特征在于，在所述透过照明光学系统中，将控制在所述物镜的光瞳内形成的开口形状的至少两个遮光体配置在与所述物镜的光瞳位置共轭的位置或共轭附近的位置。
2.如权利要求1所述的显微镜透过照明装置，其特征在于，在配置所述遮光体的位置或该位置附近至少具有一个部分地控制在所述物镜的光瞳内形成的开口的光强度的光学部件。
3.如权利要求1所述的显微镜透过照明装置，其特征在于，所述聚光透镜具有开口光圈，所述遮光体配置于该开口光圈位置附近。
4.如权利要求1所述的显微镜透过照明装置，其特征在于，在设所述物镜的光瞳面积为D1，所述遮光体形成的所述物镜的光瞳内形成的开口部分的面积为D2的情况下，满足D2/D1≤0.5。
5.如权利要求1所述的显微镜透过照明装置，其特征在于，在设所述聚光透镜可照明的最大开口数为NA1，可观察所述聚光透镜的最大照明范围的物镜的开口数为NA2的情况下，满足NA2/NA1＜0.6。
6.如权利要求1所述的显微镜透过照明装置，其特征在于，所述聚光透镜具有开口光圈，同时，该开口光圈和标本之间的至少一个透镜群可根据低倍率和高倍率装拆或切换，所述遮光体配置于低倍率时的聚光透镜的光瞳位置或该光瞳位置附近。
7.如权利要求6所述的显微镜透过照明装置，其特征在于，在设所述聚光透镜的高倍率侧的焦点距离为F1，低倍率侧的焦点距离为F2的情况下，满足F1/F2＜0.45。
8.如权利要求1所述的显微镜透过照明装置，其特征在于，所述至少两个遮光体具有分别独立移动的驱动机构。
9.如权利要求1所述的显微镜透过照明装置，其特征在于，所述至少两个遮光体具有连动移动的驱动机构。
10.如权利要求1所述的显微镜透过照明装置，其特征在于，用于左右具有物镜的实体显微镜，所述至少两个遮光体在与和包括左右物镜的光轴的平面平行的方向正交的前后方向上，进行所述各物镜的光瞳的开口形状的控制。
11.如权利要求10所述的显微镜透过照明装置，其特征在于，所述至少两个遮光体具有分别独立移动的驱动机构。
12.一种用于显微镜的透过照明装置，包括透过照明光学系统，具有光源和对该光源发出的光进行聚光对标本进行照明的聚光透镜；观察光学系统，包括用于观察标本的物镜，其特征在于，所述透过照明光学系统，对来自所述光源的出射光轴相对于水平方向倾斜向斜下方配置，具有使所述出射光轴偏向上方照明所述标本的偏向部件。
13.如权利要求12所述的显微镜透过照明装置，其特征在于，所述出射光轴相对于水平方向向下方倾斜的角度为5度～10度的范围。
14.一种显微镜透过照明装置，其特征在于包括光源，配设于透过照明架台内；扩散部件，相对于该光源的出射光轴可插入脱开，扩散来自所述光源的光；明视野光学系统，具有第一偏向部件、使由所述扩散部件扩散的光向上方偏向；配置在由第一偏向部件偏向的光的光轴上并将来自所述光源的光聚光在所述透过照明架台上的试样上的聚光部件；暗视野光学系统，具有使所述光源的出射光轴向上方偏向的第二偏向部件；使由第二偏向部件偏向的光相对于其光轴向外周方向反射的第一反射部件，将第一反射部件反射的反射光进一步反射、使来自光源的光照射到所述透过照明架台上的试样上的第二反射部件；光学系统切换机构，安装在所述透过照明架台上，可对所述明视野光学系统和所述暗视野光学系统进行切换。
15.如权利要求14所述的显微镜透过照明装置，其特征在于，所述扩散部件与所述明视野光学系统一体化，利用所述光学系统切换机构与明视野光学系统一体切换。
16.如权利要求14所述的显微镜透过照明装置，其特征在于，所述明视野光学系统及暗视野光学系统以如下方式配设使来自所述光源的出射光轴相对于水平方向向斜下方倾斜。
17.如权利要求16所述的显微镜透过照明装置，其特征在于，在所述光源和所述第一偏向部件或所述第二偏向部件之间配置有从所述光源插入脱开的滤光器。
18.如权利要求17所述的显微镜透过照明装置，其特征在于，具有使所述滤光器沿水平方向转动，使滤光器自光轴脱开的滤光器插入脱开机构。
全文摘要
一种用于显微镜的透过照明装置,包括:透过照明光学系统,具有使光源(20)发出的光对标本(30)进行照明的聚光透镜(26);观察光学系统,具有观察标本的物镜(31),将控制在所述物镜的光瞳内形成的开口形状的至少两个遮光体(40a、40b)设在与物镜的光瞳位置共轭的位置或共轭位置附近。这样,可无需在观察光学系统中配置专用的光学元件等而连续地改变对比度,可对各种标本进行赋予最佳对比度的照明。
文档编号G02B21/08GK1269022SQ98808723
公开日2000年10月4日 申请日期1998年8月28日 优先权日1997年8月29日
发明者长和彦, 祐川实, 川崎健司 申请人:奥林巴斯光学工业株式会社