JPH10513268A

JPH10513268A - センター・マスキング照明システムおよび方法

Info

Publication number: JPH10513268A
Application number: JP8514642A
Authority: JP
Inventors: ゲアリーグリーンバーグ
Original assignee: エッジサイエンティフィックインストゥルメントカンパニーリミテッドライアビリティカンパニー
Priority date: 1994-10-25
Filing date: 1995-10-23
Publication date: 1998-12-15
Also published as: EP0788614A2; WO1996013738A3; US5684626A; EP0788614A4; MX9703033A; AU3961095A; CA2203657A1; WO1996013738A2

Abstract

(57)【要約】透過光顕微鏡の集光レンズのマスキングを心合わせするために、集光レンズの後部アパーチャーの像が生成されたアパーチャー面の共約面で、複数の光源（６４）を利用してゼロを含む域全体にわたって連続的に中央マスキングの量を変化させるように光源に対して移動するピラミッド状の多面ミラー（４１）の２以上の面（４２、４３、４４、４６）を照明し、同時に多数の斜の光線を対物レンズへ向けることによって、解像度、コントラスト、および視野深度を同時に最高にする方法および装置。

Description

【発明の詳細な説明】センター・マスキング照明システムおよび方法発明の背景本発明は、照明システムに関し、より詳しくはセンター・マスキング（集光レンズの中央域のマスキング）法ならびに装置を提供する透過光顕微鏡用照明システムに関する。「マスク」および「マスキング」という用語は、本明細書では、照明光を集光レンズのある区域内に入れまたは向ける効果をもちまた該集光レンズの他の区域が利用可能な照明光のすべてまたは一部を受けるのを妨げる方法または装置を指す。集光レンズのある区域が完全な照明を受けるのを妨げて透過光顕微鏡の解像度とコントラストを改善する（センター・マスキングの）アイデアは、長年検討されてきたが、市販の顕微鏡に組み込まれて成功した例はまだない。センター・マスキングの商品化ができない主な理由は二つあり、それらは、この種のセンター・マスキングをつくり出すための実用的な装置がないことおよびセンター・マスキング装置を配置すべき集光レンズの後部アパーチャーに物理的スペースがないことである。センター・マスキングが効果を示すためには、マスクされた集光レンズの区域の大きさを、使用する対物レンズと検査する資料の両方に注意深くマッチさせる必要がある。センター・マスキングを大きくし過ぎたりあるいは小さくし過ぎると、効果が強すぎ、場合によっては従来の軸照明に比して像の劣化が生じるおそれがある。したがって、完全に効果があるようにするためには、センター・マスキング照明システムが、きわめて小さいマスキング（好ましくはゼロ）から有意なマスキング量まである有意な領域にわたって連続的にマスキングを行ない、しかも高倍率の集光レンズや物理的にアクセス不能な後部アパーチャーを有する集光レンズを含めて一般に用いられる多様な集光レンズと共に使用できることが必要である。集光レンズの後部アパーチャーの中央に配置された不透明なマスクを拡張または収縮させることによってセンター・マスキングを行なうことができる機械的装置は知られている。これらの装置は、暗視野照明を行なうために対物レンズまでの光路上ですべての照明を直接遮光するように構成されたものであるが、可能な最小の遮光でも、中央の遮光が大き過ぎて、像の質を高めるのではなく逆に劣化させる場合が多い。これらの先行技術の装置は、また、マスキング機構を収納するために後部アパーチャーで利用可能なスペースが少なすぎるかあるいはまったくないような集光レンズでは使用することができない。発明の概要本発明は、ゼロ（マスキング効果なし）を含む有意な領域にわたって連続的に実施できまたその後部アパーチャーの利用可能なスペースが限られている任意の集光レンズでも使用できるセンター・マスキングを提供するものである。さらに、一実施形態にあっては、本発明は、複数の独立の（各々がそれ自身の波面をもつ）斜光線からなる照明を提供する。ほとんどすべての透過光顕微鏡は、アッベの時代から、軸方向（対物レンズの軸と同方向）の照明光線と全錐体（集光レンズの全中央域が照明される）を使用するものであったが、この種の照明の軸の同方向性と集光レンズの全照明は像の質に好ましくないことがわかってきた。本発明者のアメリカ合衆国特許第５３４５３３３号には、遮光照明の効果が十分に記載されている。集光レンズの中央域をマスキングすることによって、一種の空間的フィルター効果が得られ、コントラストと解像度が同時に高められる。顕微鏡による視覚の回折理論は、例えば珪藻植物のマーキングのようなきわめて間隔の狭い構造上の詳細部分を有する対象物を透過光で調べると、対物レンズの背焦平面での一次像が複数の次数の回折さざなみによって取り囲まれた中央光線で構成されることを教えている。同心状の各回折さざなみ、二以上の（明るい有色の光の点に見える）スペクトルで構成されている。スペクトルの数と配置は、マーキングのパターンと用いられる光の波長に依存する。中央光線から回折さざなみまでの距離は、試料上のマーキングが細かいほど（構造上の詳細部分の間隔が小さいほど）大きい。回折理論は、さらに、試料の中の細かい詳細部分の解像を行なうためには、中央光線（ゼロ次）と共に少なくとも一つの次数のさざなみをあるいは連続する任意の二つの次数のさざなみを集めて再結合を行なう必要があることも教えている。ゼロ次と再結合されるさざなみの数が多ければ多いほど、像の解像度と鮮明さが高まる。非ゼロ次のさざなみに対するゼロ次のさざなみの大きさを低減することによって、非ゼロ次のさざなみの貢献度が高まり、コントラストと解像度がより高い像が得られる。集光レンズの中央域を正しい量だけマスキングすることによって、ゼロ次のさざなみの情報を失うことなくその相対的な大きさを低減し、同時に像を形成する非ゼロ次のさざなみの数を増やす斜光線の効果を高めるという二重の効果が得られる。光路によってコントラストと解像度が高められる。本発明は、装置および方法として実施されるものであり、その本質的要素の一つは、ゼロを含む一つの連続する域全体にわたって集光レンズの中央の正確なマスキングを行なってコントラストと解像度を高めることにある。暗視野がのぞまれる部分を除き、集光レンズの中央のマスキング度は、照明が集光レンズから対物レンズまで直接移動して明視野像を形成できる程度に限定される。照明光をミル集光レンズの区域の外径は中央マスキングによる影響を受けないので、アパーチャー数（ＮＡ）は最大値を維持する。本発明の他の一要素は、照明光線を成形してそれを操作する（マスキングする）装置を配置するための物理的スペースが存在する集光レンズから離れた共約面（すなわち、集光レンズと光源の間）での集光レンズの後部アパーチャーの像の生成である。コントラストの好ましい実施形態は、対物レンズの光軸に対して斜でありまたゼロを含む一つの域全体にわたって中央域をマスクするように操作することのできる複数の独立した（区別できる波面を有する）光線を含むものである。本発明の一つの目的は、集光レンズの中央マスキングによって高度な解像度およびコントラストが達成される透過光顕微鏡のための改良された照明システムを提供することである。本発明の他の一つの目的は、像の解像度とコントラストを高めるために集光レンズの特定の一以上の区域がマスクされる空間的フィルター作用を用いて顕微鏡によって観察される試料を照明する方法を提供することである。本発明の他の一つの目的は、顕微鏡の照明光線をマスキングする装置を配置するためのスペースが存在する集光レンズから離れた共約面で集光レンズの後部アパーチャーの像が生成される顕微鏡を提供することである。本発明のさらに他の一つの目的は、集光レンズと対物レンズを有し、集光レンズに向けられまた対物レンズの光軸に対して斜の光路を通って対物レンズまで移動する複数の独立した光線を含む照明システムを備え、集光レンズの中央域がマスクされた顕微鏡を提供することである。本発明のさらに他の一つの目的は、集光レンズの有効な中央マスキングの大きさがゼロを含む一つの域全体にわたって連続的に可変である照明システムを提供することである。本発明のさらに他の一つの目的は、大きさが可変の中央マスクとやはり大きさが可変の周辺マスク（アイリス）を含む顕微鏡の集光レンズのためのマスク装置を提供することである。本発明の他の一つの目的は、透過光顕微鏡で観察する試料の像の質を高める方法において、顕微鏡の集光レンズから離れた位置で集光レンズの後部アパーチャーの像を生成すること、該アパーチャーの像で集光レンズの中央域をマスクすること、および中央のマスクの大きさを変えて像を最適化することを含む方法を提供することである。図面の簡単な説明本発明の上に挙げた目的、観点及び効果、ならびに他の目的、観点及び効果は、図面を参照して以下に行なう本発明の好ましい実施の形態の詳細な説明からさらによく理解されよう。第１図は、本発明が用いられる顕微鏡の基本的な光学構造と集光レンズの後部アパーチャーの共約像を集光レンズの光源（共約面）の間のスペースの中のより好便な位置へ生成するためのリレー・システムを示す光学的概略図である。第２図は、マスク・ホイールとハウジングの側面図である。第３図は、第２図のマスク・ホイールの平面図で、大きさの異なる複数のマスクを示す図である。第４図は、第５図の照明されたピラミッド・ミラーの平面図で、共約アパーチャー上に向けられた照明光を示す図である。第５図は、２本の光線によって照明された４面ピラミッド・ミラーの形をした本発明のマスクの略側面図である。第６図は、異なる相対位置にあるミラーと光源を備えた（光源の下方にミラーがある）第４図と同じ図である。第７図は、異なる相対位置にあるミラーと光源を備えた（光源の下方にミラーがある）第４図と同じ図である。第８図は、異なる相対位置にあるミラーと光源を備えた（光源の上方にミラーがある）第５図と同じ図である。第９図は、異なる相対位置にあるミラーと光源を備えた（光源の上方にミラーがある）第５図と同じ図である。第１０図は、本発明のピラミッド・ミラーを４つの光源および該ミラーを動かすためのラックおよびピニオンと共に示す平面図である。第１１図は、第１０図の平面図であるが、光源を省略して示す図である。第１２図は、コーン・ミラーと共約アパーチャー上に向けられたリング光を示す平面図である。第１３図は、第１２図の側面図である。好ましい実施の形態の説明第１図を参照して、集光レンズ１１、対物レンズ１２、および接眼レンズ１３は、当業者には公知の透過光顕微鏡の基本的光学系を形成する。集光レンズ１１および対物レンズ１２、ならびに接眼レンズ１３は、単純さと好便さのために単一のレンズまたは二重レンズ素子として示されているが、これらの光学素子が実施形態にあって単純なレンズ構成に限定されることを意図したものではない。例えば、集光レンズは、通常、数個のガラス部品を含み、またアイリス膜など他の素子を組み込んだものである場合が多い。したがって、本明細書で、対物レンズ、集光レンズ、リレー・レンズ、あるいは接眼レンズという場合、当業者には公知の任意の適当な光学的構成のものを指し、図示のレンズ構成には限定されないことを理解されたい。光源４０からの光線１０は、集光レンズ１１を照明し、該集光レンズは、光を対象物（試料）上に集光する。次に、光線１０は、発散して対物レンズ１２に当たり、該対物レンズが試料の像を接眼レンズ１３上に投影し、該接眼レンズが像をさらに拡大して、観察者１６が試料１４の鮮明な像を見ることができるようにする。集光レンズ１１が光を試料１４の上に集光する位置は、通常、試料面または像面Ｉと呼ばれる。系内の他の位置、例えば対物レンズ１２と接眼レンズ１３の間の面Ｉ₁および観察者１６の目２１の網膜１７の面１２でも試料の像の焦点が合う場所がある。面Ｉ₁およびＩ₂は、像面Ｉの共約面であり、したがって、面Ｉで焦点が合っているものはすべて面Ｉ₁およびＩ₁でも焦点が合っており、面Ｉで焦点が合わないものはすべて面Ｉ₁および面Ｉ₂でも焦点が合わない。照明光線１０は、通常、アパーチャー面Ａにある集光レンズの後部アパーチャー１５と呼ばれる位置で集光レンズ１１を通る。像面Ｉと同様に、アパーチャー面Ａも、該アパーチャー面の焦点が合う系内に共約面をもつ。他のアパーチャー面には、対物レンズのアパーチャーＡ₀および目２１の瞳孔１８のアパーチャー面Ａ₁が含まれる。アパーチャー面Ａは、像面Ｉまたはその共約面Ｉ₁及びＩ₂では焦点が合わず、また像面Ｉは、アパーチャー面Ａまたはその共約面Ａ₁およびＡ₀では焦点が合わない。その結果、例えば、照明光線マスキング装置をアパーチャー面Ａで投入して、像面Ｉまたは共約面Ｉ₁およびＩ₂で光線を成形するこれらの素子が観察者１６に見えることなく、解像、コントラスト、および視野深度を得るために照明される集光レンズ１１の区域を制御することができる。当業者に広く公知でまたしばしば後部アパーチャーまたはその近くで集光レンズ内に組み込まれて用いられるこの種のマスキング装置の一つに、アイリス膜（アイリス）１９がある。これは、通常、直径が可変の開口を形成し、それによって照明光線１０の周辺部が集光レンズ１１を通過するのが制限されるものである。少し言い方を変えれば、アイリス１９は、照明光線１０を受ける集光レンズ１１の最大直径を決定する機能を果たす。当業者には、照明された集光レンズの外側区域の面積を減らすためにアイリスを閉じると、像の解像度は低下するが、同時に、集光レンズのアパーチャー数（ＮＡ）が減少するためにコントラストと視野深度は増大することは、当業者には公知である。アイリス１９は、アパーチャー面Ａに常駐するため（図を分かりやすくするために正確にはアパーチャー面Ａには示されていない）、観察者１６は、アイリス１９が像の解像度、コントラスト、および視野深度にあたえる効果以外のアイリスのセッティングの変化から生じる照明光線１０の直径の変化には気が付かない。すなわち、観察者は、集光レンズ１１出の照明光線１０の直径の変化にもとづく視野の直径の変化に気付くことはない。簡単なアイリス以外のマスキング装置を配置すべき集光レンズ１１の後部アパーチャー１５には、通常、ほとんどスペースがないので、リレー・レンズ４１は、光学的に集光レンズ１１と光源４０の間に配置され、面Ａと共約でありまたマスキング装置のために十分なスペースのある場所にある面Ａ₂で集光レンズの後部アパーチャー１５の像１５’が生成される。マスキング装置を面Ａ₂に配置することは、集光レンズ１１に対して、集光レンズの後部アパーチャー１５自身にマスキング装置を配置することと同じ効果をもつ。共約面Ａ₂で利用可能なスペースのために、後部アパーチャー１５にある限られたスペースに取り付ける場合と比較してより複雑なマスキング装置を系内で使用することができる。集光レンズのアパーチャー数（ＮＡ）は、集光レンズから試料１４へ進む光線の最大角の尺度であり、視野深度に逆比例する。したがって、公知のように、アイリス１９を閉じると、集光レンズのアパーチャー数が減少してコントラストと視野深度が増大する。しかし、アイリスを閉じると、解像度が犠牲になる（低下する）。すなわち、先行技術のシステムでは、通常、一方にある解像度と他方にあるコントラストおよび視野深度の間のトレードオフが求められるということである。先行技術の顕微鏡を用いた顕微検査法で、検査する対象物の可能な最良の像を得るために、視野深度と解像度の間の正しいバランスを選ぶことか求められる場合が多い。本発明では、顕微検査者は、あたえられた試料と対物レンズに関する解像度、コントラスト、および視野深度を最大限によくすることができる。さらに第２図および第３図を参照して、透明なガラスで形成された透明なマスク・ホイール３１が、マスク・ホイール・フレーム（ターレット）３２内部に回転自在に配置されて、ホイールの中心軸３３の回りで回転する。該マスク・ホイール３１の表面３４では、直径の異なる複数の不透明または半透明な円盤状マスク３６が配置されている。例として不透明なマスクが図示されているが、該マスク３６は、代わりに中性密度フィルターなどのフィルター材料でつくり、集光レンズのアパーチャー１５のあたえられた区域内での照明（を完全に遮るのではなく、その）強度を単に下げるようにしてもよい。図には例として円形の形状のマスクを示してあるが、当業者には、本発明がそれに限定されるものではなく、形状の異なるマスクも本発明の範囲に含まれることは明らかであろう。マスク・ホイール３１は、好ましくは、集光レンズのアパーチャー１５にすぐ隣接して配置し（第１図）、ホイールがその軸３３の回りで回転するようにする。後部アパーチャー１５には、各種の異なる円形マスク３６が示されている。ホイール３１は、後部アパーチャー１５の共約像１５’に配置しても、像１５’がアパーチャー面Ａの共約面にあるため、同じ結果を得ることができる。マスク・ホイール３１は、連続する中央アパーチャーを提供するものではないが、大きさの異なる（または形状および密度の異なる）中央マスク３６を容易にまた迅速に集光レンズ１１と連結することができる。このようにすれば、最良の像が見られるまでホイール３１を回して、対物レンズおよび検査する試料に関して利用可能な最善のまた最も有効な中央マスク３６を経験的に判別することができる。マスク３６は、アパーチャー面Ａまたは該アパーチャー面Ａの共約面Ａ₂のいずれかにあるため、顕微鏡の光路内にマスク３６を配置しても観察像面Ｉ₂にはあらわれない。ホイール３１の配置によってゼロ・アパーチャーが得られるため、円盤３６が集光レンズ１１と一線に並べられることはない。試料／対物レンズの各組み合わせごとに、最良の像が生成される集光レンズの中央マスキングの最適量が存在し、この最適値からわずかでも変化すると、像が有意に劣化することが分かっている。したがって、本発明の好ましい実施形態にあっては、中央マスキングが連続しており、中央マスキングを特定の試料／対物レンズの組み合わせにきわめて正確にマッチさせることができる。試料によっては、集光レンズの中央域から除外される照明光の量ならびにその区域の大きさを変化させることが好ましい場合がある。そのような場合には、その区域の光を完全に除外するのではなく、正規の照明の一部分が集光レンズの中央域に達するのを許すようにすれば像の質が高められることが明らかにされることが分かっている。第１図、第４図、および第５図を参照して、４つの反射面４２、４３、４４、および４６をもつピラミッド状ミラー４１が、共約アパーチャー面Ａ₂にあるアパーチャー１５’に隣接して配置される。アパーチャー１５’での照明光は、集光レンズ１１自身の後部アパーチャー１５での照明として効果がある。ピラミッド・ミラー４１が用いられる場合には、光源４０は、照明された光ファイバー・ガイド４８および５１などの多数光源で置換される。説明のため、図には４つの可能な光源の２つを示してある。光源４８は、光線４９をミラー表面４２へ向け、光源５１は、光線５２をミラー表面４６へ向ける。ミラー４１は、光源４８および５１に対して軸２２に添って移動自在である。光源４８および５１を光ファイバー・ガイドとして例示したが、ミラー４１の異なる表面の照明は、当業者には公知の多の光源を用いて行なうこともできる。したがって、本発明は、システムの照明光を供給するための手段として光ファイバー・ガイドを使用することのみに限定されるものではない。光線４９および５２は、それぞれ、ミラー表面４２および４６上に向けられ、該表面で反射されてそれぞれ反射光線５０および５５となる。ミラー表面４２および４６に達するときの光線４０および５２は、（第５図に示す）光源４８および５１に対するミラー４１の一つの位置では、ミラー４１の頂点６０および共約アパーチャー１５’の周辺部４７が共に照明される大きさとなる。ミラー４１のこの位置では、第４図に示すように、反射光線５０および５５がアパーチャー１５’の４分円５７および５８全体を照明する。この位置では、４分円５７および５８内の集光レンズのいかなる部分も、いかなる照明光も受けるのを妨げられるため、４円分５７および５８内に中央マスキング・ゼロが存在する。第６図および第７図を参照して、これらの図では、ミラー４１は、第５図に示す位置より下方の、光源４８および５１に対してある位置に示されている。ミラー４１を下げると、反射光線５０および５５の角度を減少させる効果があり、したがって投影されたアパーチャー１５’の周辺部４７を含まなくなる。これらの照明条件のもとでは、アパーチャー１５’の４分円５７および５８の中央域のみが照明され、４分円のアパーチャーの周囲５７に隣接する区域は照明されない。したがって、光源４８および５１に対してミラー４１を下げると、アイリスをアパーチャー面で閉鎖して集光レンズおよび対物レンズの後部アパーチャーで見える照明光線の直径を低減するのと同様な効果が得られる。ここで使用する「マスク」という用語からすれば、ピラミッド・ミラー４１は、集光レンズの一定の区域で照明源からの光を受けるのを妨げるという意味でマスクである。第８図および第９図を参照して、ミラー４１は、光源４８および５１に対する位置が第６図に示す位置に比して上方にある。ミラー４１を光線４９および５２がピラミッド・ミラー４１（尖端６０を含む）の上部分を照明しない位置に持ち上げると、その結果、４分円５７および５８の中央部分がマスクされる（照明されない）ことになる。ただし、反射光線５０および５５は、アパーチャー１５’ の周辺４７を含むため、共約アパーチャー１５’は、全直径にわたって照明される。ピラミッド・ミラー４１が照明がアパーチャー１５’の中央域に達するのを妨げるように配置されるときに、それによって形成されるアパーチャー（マスク）の特定の形状を用いると、照明されない中央域が増大してもアパーチャー１５’ の周辺４７が照明され続けるという意味で有利である。さらに、ミラー４１の個別の面は、各々が、ミラー４１の他の面からの他の光線と重なり合う独立の波面をもつ斜の光線を生成する。ミラーを上下することによって、ゼロを含む域全体にわたって連続する中央マスキングが得られる。このシステムでは、従来の完全な軸方向の照明（第４図に示すようにマスキングなし）、中央マスキング（第８図および第９図に示すように集光レンズの中央域のマスキング）（一種の極端な暗視野照明）、および第６図および第７図に示すような周辺アパーチャー形成（アイリス膜と等価）が可能である。中央マスキング（ミラー４１をアパーチャー非形成位置上方に上げる）の周辺アパーチャー形成（ミラー４１をアパーチャー非形成位置下方に下げる）と比較した場合の利点は、（１）周辺アパーチャー形成ではＮＡが減少するが、中央マスキングでは最大のままである、（２）中央マスキングでは、最終的に対物レンズに達する照明光線がすべて対物レンズの光軸に対して斜であり、像を形成する高次の回折さざなみの数を増大させ、それによって解像度を高める、および(３) 中央マスキングは、ゼロ次の相対量を減らし(高次のさざなみの相対量を増やし) 、それによってコントラストを高める、ことである。ピラミッド・ミラー４１および関連する光源４８および５１が、ミラーの上げ下げのための障害のないスペースがある（第１図参照）集光レンズ１１の後部アパーチャー１５の共約アパーチャー１５’に配置されるため、ミラー４１の一部を必要とされる中央マスキングの生成に必要な程度まで共約アパーチャー１５’ の上方に上げる（第９図参照）ことが可能となる。ミラー４１の多くの調節のためには該ミラーが集光レンズ１１が占めるのと同じ空間を占める必要があるため、該ミラーが集光レンズ１１自身の後部アパーチャー１５に配置される場合にはこのようなことが不可能である。上に述べた可変マスキングを生成するのは光源４８および５１に対するミラー４１の移動である。すなわち、ミラーを固定して光源４８および５１をピラミッド・ミラー４１の軸２２に平行な方向に移動することもできるし、あるいは、光源４８および５１を固定してピラミッド・ミラー４１を軸２２に添った方向に移動することも可能である。いずれの構成も本発明の範囲内にあるが、複数の光源がある場合には、ミラー４１を上下させて必要なマスキングを行なうことのほうが実践的であることが明らかにされている。以上、４面をもつピラミッド・ミラーの隣接する面に光線を向ける構成の２つの光源を含む部品の配置に関して本発明を説明した。好ましい実施形態にあっては、ミラーの４面すべてを照明する４つの光源が配設される。第１０図および第１１図を参照して、４つの光ファイバー光源６４は、ミラー４１の４つの面４２、４３、４４、および４６の各々に光線を向けるように配置されている。この場合も、光ファイバー・光ガイドはいくつかの利点をもっているが、公知の他の照明光源も本発明に使用することができる。（光線を供給するために）使用する特定の光源６４を選択し、該使用する光源６４の強さを変化させることによって、多様な組み合わせの照明が可能となる。本発明にあっては、顕微検査者は、試料への照明、対物レンズ、および実施する検査の種類を適当にあつらえてのぞむ像を得ることができる。本発明に基づけば、コントラスト、解像度、視野深度、および影つけは、すべて顕微検査者の制御のもとで可変である。通常、二次元観察では、２つの光源６４がミラー４１の隣接する面（例えば４３および４４）［他の２つの面はまったく照明されていない］を照明するときに最良の結果が得られる。３−Ｄ観察では、４つの光源６４すべてを使用してミラー４１の４面すべてを照明し、隣接する対のミラー面が双眼観察システム（図示せず）の各接眼レンズのための像を供給するようにする。特定の状況では、他の組み合わせを用いればより効果が上がる場合もあろう。ピラミッド・ミラー４１を上下させるための機械的または電気的装置として、当業者にはさまざまなものが考えられようが、それらは本発明の一部を構成するものではない。それらのシステムには、ピラミッド・ミラーを小さなステップで上下させることができ、またのぞむ位置に配置したら、次の位置に動かすまではミラーがその位置に留まっていることが求められる。第１０図および第１１図には、この種の一つのシステムが示されており、それについて説明する。ピラミッド・ミラー４１は、基部６６に取り付けられ、該基部自身は、垂直方向に向けられたラック部材６７に取り付けられている。ラック部材６７は、ピニオン６８と組み合わされ、該ピニオン６８は、それに取り付けられたノブ６９を用いて回される。ノブ６９を回すと、ピニオンが回転して、その回転方向に応じてラック６７が上昇または下降し、そのため、基部６６がピラミッド・ミラー４１を担持したラック６７と共に上昇または下降する。ラックおよびピニオン部材によって、ミラー４１は、固定光源６４に対して容易に垂直方向の位置を調節することができ、それによって上に述べた結果を得ることができる。他の構成としては、二つの例として、ランプとカム、または空気圧式または油圧式ラムを用いるものを挙げることができるが、これらの機構のいずれも、条件に合わせてミラー４１とそれに関連する光源６４の間にのぞむ相対運動を起こさせることができる。ただし、ミラー４１を上下させるために用いられるいかなる特定の機械的または電気機械的システムも、当業者には公知であり、本発明の一部を形成するものではない。以上、４面を有するピラミッド・ミラーに関連して本発明を説明した。４面ピラミッド・ミラーの隣接する面を用いた二次元観察でも、また左右の目で別々に観察できるように４面ピラミッド・ミラーの隣接する対の面を用いた３Ｄ観察でも、すぐれた結果が得られるため、図示して説明した４面ピラミッド・ミラーは、好まし実施形態となるものである。ただし、本発明は、４面のピラミッド・ミラーに限定されるものではなく、特殊な事例では、３面のピラミッド・ミラーあるいは５面以上のピラミッド・ミラーが４面ピラミッド・ミラーより有効な場合がある。したがって、本発明は、４面のピラミッド・ミラーに限定されるものではなく、異なる数の面を有する多様なピラミッド・ミラーを含むものである。ピラミッド・ミラー４１の面の数が無限の場合には、第１２図および第１３図に示すように、ピラミッド・ミラーが円錐形のミラーとなる。リング状の灯と該リング状の灯に対して移動自在の円錐形のミラーを組み合わせて使用することによって、ゼロを含む連続する中央アパーチャー構成を達成することができる。第１２図および第１３図を参照して、円錐形ミラー７１は、基部７２上に取り付けられ、該基部は、該基部が取り付けられたラックおよびピニオン７３を操作することによって上下させることができる。リング状の灯７６は、ピラミッド・ミラー７１の上部分を取り囲んで光源を形成し、その光が円錐形ミラー７１の鏡面７７によって反射される。第５図から第１０図のピラミッド状ミラーに関連して説明したと同様に、リング状の灯７６に対するミラー７１の移動によって、中央マスキング、周辺アパーチャー形成、およびゼロ・マスキングを生成することができる。円錐形ミラー７１とリング状灯７６の組み合わ背は、ピラミッド・ミラーの組み合わせのように独立した波面を形成するものではなく、したがって独立した波面を重ね合わせた場合の効果がすべて得られるものではないが、ゼロを含むある域全体にわたって連続する中央マスキングが得られ、したがって本発明の技術分野での重要な進歩をなすものである。以上、本発明を詳細に説明したが、本発明は、上に述べた詳細によって限定されるものではなく、添付の請求の範囲によってのみ限定されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．後部アパーチャーおよび中央域を有する集光レンズを利用する種類の光顕微鏡用照明システムにおいて、集光レンズのために照明光を供給する光源と、光源と集光レンズの後部アパーチャーの間に光学的に配置されて照明光が集光レンズの中央部を含む区域に達するのを妨げるように作動するるマスク手段で、照明光を受けるのを妨げられる区域の大きさがゼロを含む域全体にわたって可変であるマスク手段と、を有することを特徴とする照明システム。２．照明光を受けるのを妨げられる区域の大きさが連続的に可変であることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の照明システム。３．光学的に光源と集光レンズの間にあって集光レンズから離れた位置で集光レンズの後部アパーチャーの像を生成するレンズ手段を更に有し、前記マスク手段が集光レンズの後部アパーチャーの像にすぐ隣接して配置されることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の照明システム。４．光学的に光源と集光レンズの間にあって集光レンズから離れた位置で集光レンズの後部アパーチャーの像を生成するレンズ手段を更に有し、前記マスク手段が集光レンズの後部アパーチャーの像にすぐ隣接して配置されることを特徴とする、請求の範囲第２項に記載の照明システム。５．前記マスク手段が大きさの異なる複数のマスキング・ディスクを含むことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の照明システム。６．前記マスキング・ディスクは、半透明で、それが受ける光の一部分を通すことを特徴とする、請求の範囲第５項に記載の照明システム。７．前記マスク手段が、多側面ピラミッドの形状をもつミラーと、光を前記ミラーの少なくとも２側面に向ける光源と、を有することを特徴とする、請求の範囲第２項に記載の照明システム。８．前記マスク手段が、多側面ピラミッドの形状をもつミラーと、光を前記ミラーの少なくとも２側面に向ける光源と、を有することを特徴とする、請求の範囲第３項に記載の照明システム。９．前記ミラーおよび光源が、互いに相対的に移動自在であることを特徴とする、請求の範囲第８項に記載の照明システム。 10．前記マスク手段が、円錐の形状をもつミラーを有し、前記光源は、リング状で、前記ミラーを取り囲んで配置されて光を前記ミラーに向けることを特徴とする、請求の範囲第２項に記載の照明システム。 11．集光レンズを有する種類の光顕微鏡用照明システムで、該集光レンズが、中央部、光軸、およびアパーチャー面に後部アパーチャーを有し、該顕微鏡がさらに光軸をもつ対物レンズを有する照明システムにおいて、集光レンズから離れた位置および該アパーチャー面の共約面に該集光レンズの後部アパーチャーの像を生成するレンズ手段と、集光レンズの後部アパーチャーの像の位置に配置されて複数の反射面を有するピラミッド状ミラーと、前記ミラーの複数の面を照明し、前記面が照明をアパーチャーの像へ反射し、また前記ミラーが前記光源に対して移動自在である複数の光源と、を有することを特徴とする照明システム。 12．後部アパーチャーの像へ反射される光が、最終的には対物レンズの光軸に対して斜の光路に添って対物レンズまで移動することを特徴とする、請求の範囲第１１項に記載の照明システム。 13．前記光源と前記ミラーの間の第一の相対位置では、集光レンズのアパーチャーの像が完全に照明されていかなる区域もマスクされず、前記第一の位置から離れる一つの方向での相対移動で、その中心を含む投影されたアパーチャーの一区域から照明がマスクされることを特徴とする、請求の範囲１１項に記載の照明システム。 14．前記第一の位置から離れる連続移動によって、マスクされたアパーチャーの像の区域の大きさが連続的に増大することを特徴とする、請求の範囲第１３項に記載の照明システム。 15．前記ミラーと前記光源の間の前記第一の位置から離れる反対方向での相対移動で、アパーチャーの像の周囲に隣接しまたその中心を含まないアパーチャーの像の一区域から照明がマスクされることを特徴とする、請求の範囲第１３項に記載の照明システム。 16．前記第一の位置から離れる連続移動によって、マスクされたアパーチャーの像の区域の大きさが連続的に増大することを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載の照明システム。 17．中心をもつ集光レンズを有する透過光顕微鏡内で生成される検査される試料の像の解像度およびコントラストを高めるための方法において、照明光を集光レンズ上に向ける工程と、照明光をマスクして照明光がその中心を含む集光レンズの複数の区域に達するのを妨げる工程と、マスキングの量が行なう検査のために最良の像を生成するまで、集光レンズに達するのを妨げられない照明光を含む域全体にわたってマスキングの量を変化させる工程と、を含むことを特徴とする方法。 18．マスキングの域が連続していることを特徴とする、請求の範囲第１７項に記載の方法。 19．マスクが集光レンズの周囲を含まないことを特徴とする、請求の範囲第１８項に記載の方法。 20．照明源、光軸をもつ対物レンズ、およびアパーチャー面にある後部アパーチャーと中心をもつ集光レンズを有する透過光顕微鏡内で生成される検査される試料の像の解像度およびコントラストを高めるための方法において、集光レンズから離れたスペース内で集光のアパーチャー面に対する共約面にある位置に集光レンズの後部アパーチャーの像を生成する工程と、後部アパーチャーの投影像の位置に、照明光が集光レンズの中心を含む域全体にわたって集光レンズの後部アパーチャーの像の複数の区域に達するのを妨げるように作動するマスキング装置を配置する工程と、該域内で、行なわれる検査のために最良の像を生成する区域を選択する工程と、を含むことを特徴とする方法。 21．各々がそれ自身の波面をもつ複数の独立した光線で集光レンズの後部アパーチャーの像を照明する工程を更に含むことを特徴とする、請求の範囲第２０項に記載の方法。 22．マスキング装置が、複数の反射面をもつピラミッド状ミラーを含み、前記ミラーおよび照明源が、相対移動することを特徴とする、請求の範囲第２１項に記載の方法。 23．照明源と前記マスキング装置の間の第一の方向の相対移動によって照明光が集光レンズに達するのを妨げる区域を増大させ、また照明源と前記マスキング装置の間の第一の方向とは反対の方向の相対移動によって照明光が集光レンズに達するのを妨げる区域を減少させる工程を更に含むことを特徴とする、請求の範囲第２２項に記載の方法。