CN102301268A - 成像光学系统、具有该成像光学系统的显微镜装置及实体显微镜装置 - Google Patents

Abstract

提供一种成像光学系统，其具有较大的光轴间距离，同时可避免显微镜装置的光学系统整体的大型化，可向低倍区域扩大，其中，平行系实体显微镜装置(100)等中使用的变倍光学系统(3)，具有光轴基本平行地配置的多个光路，包括多个透镜组，使与各光路基本平行入射的光束直径变倍并作为基本平行的光束出射，对应变倍，在各光路中，至少两个透镜组沿光轴移动，多个光路中，至少一个光路的至少两个透镜组在从高倍端状态向低倍端状态变倍的区间的至少一部分，对应变倍以具有与光轴正交方向上的成分的方式移动。

Description

成像光学系统、具有该成像光学系统的显微镜装置及实体显微镜装置

技术领域

本发明涉及一种成像光学系统、具有该成像光学系统的显微镜装置及实体显微镜装置。

背景技术

作为显微镜装置的一例的实体显微镜装置在观察具有凹凸的物体时，象用双眼观察时一样，可具有立体感地进行观察。因此，在显微镜下作业时，易于把握小镊子等工具和物体之间的距离关系。所以在精密机械工业、生物解剖或手术等需要细致处置的领域中较为有效。在这种实体显微镜装置中，为获得形成物体立体感的视差，使入射到左右双眼的光束的光学系统至少部分独立，其光轴在物体面上相交。并且，做成从不同方向观察物体的放大像，通过目镜进行观察，从而获得微小物体的立体视图。

在实体显微镜装置中，作为获得立体视图的代表性方法，包括平行系实体显微镜装置(平行系双筒显微镜装置)。如图30(a)所示，该平行系实体显微镜装置100′具有：一个物镜1′；与该物镜1′的光轴平行配置的右眼用及左眼用这两个观察光学系统2′。在该观察光学系统2′的各个中，通常具有变倍机构，以下称为变倍光学系统3′。并且，在各个观察光学系统2′中设有成像透镜4′。

平行系实体显微镜装置100′起到如下作用：使其焦点位置与物体面一致的一个物镜1′将平行光束引导到其之后的左右双眼用的变倍光学系统3′。从该物镜1′出射后的平行光束分割为两个变倍光学系统3′，分别到达左右双眼。如图30(b)所示，两个变倍光学系统3′上分别形成光圈S′。此外，这里的入射光瞳的位置是，和光圈S′相比位于物体O侧的、可出现通过变倍光学系统3′内的透镜组形成的光圈像的位置。在这种构成的平行系实体显微镜100′中，如图30(a)所示，物镜开口数与通常的物镜开口数的定义不同。即，物体O和物镜1′间的介质是空气时，通常的物镜开口数如下定义：从物体O的光轴上的1点出射的光扩散到物镜1′的整个开口的光束的打开角度的半角α的正弦，而平行系实体显微镜装置100′中的物镜开口数如下定义：从物体O的光轴上的1点出射的光扩散到任意一个变倍光学系统3′的光圈S′的最大光圈直径为止时的打开角度的半角β的正弦。

图30(b)是放大图30(a)的物镜1′和单侧的变倍光学系统3′的一部分的图。从物体面O的中心出射的光入射到物镜1′，变为平行光束，并入射到变倍光学系统3′。物镜1′充分满足正弦条件，因此上述平行光束直径变为物镜1′的焦点距离fobj和物镜开口数sinβ的积的2倍。为了发挥物镜开口数性能，该光束需要全部引导到变倍光学系统3′。为此，当变倍光学系统3′的有效直径为Dep时，必须满足有效直径Dep≥平行光束直径(＝2·fobj·sinβ)的关系。反过来说，平行系实体显微镜装置100′中的物镜开口数sinβ取决于变倍光学系统3′的有效直径Dep的大小。在实体显微镜装置中，如上所述，为了立体视图，具有左眼用及右眼用两个光路，左右光路相邻，因此增大变倍光学系统3′各自的有效直径Dep，等同于扩大变倍光学系统3′的左右的光轴间距离。结果是，确定平行系实体显微镜装置100′的开口数的可以说是变倍光学系统3′的左右的光轴间距离。变倍光学系统3′作为入射的光束和出射的光束同时平行的非焦点变倍光学系统构成，通过其后配置的成像透镜4′成像。其中，非焦点变倍光学系统的倍率(以下称为“非焦点倍率”)通过入射侧的平行光束直径除以出射侧的平行光束直径求出。并且，像的倍率通过成像透镜4′的焦点距离乘以非焦点倍率的值fzoom再除以物镜1′的焦点距离fobj来求出。近年来，随着应用程序的多样化，通过一个装置可观察较大变倍区域的实体显微镜装置的需求变高。与之相伴，提出了抑制全长的同时扩大变倍区域的变倍光学系统(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2005-91755号公报

发明内容

但是存在以下问题，使变倍区域向低倍侧扩大时，不仅变倍光学系统大型化，物镜也大型化。图31是物镜1′和单侧的变倍光学系统3′的一部分的光路图，将倍率不同的两个状态的变倍光学系统3′连接到同一物镜1′，上下并列。图31(a)是低倍端状态，图31(b)是高倍端状态。从图31可知，变倍光学系统3′在低倍时和高倍时，光线通过物镜1′内的位置完全不同。并且如上所述，倍率通过成像透镜的焦点距离乘以非焦点倍率的值fzoom并除以物镜1′的焦点距离fobj来求出。由该定义可知，为使变倍区域扩大到低倍侧，需要缩短值fzoom，或延长物镜1′的焦点距离fobj。但延长物镜1′的焦点距离fobj会导致物镜1′的大型化，因此应避免。这样一来就必须缩短值fzoom。从物镜1′出射并入射到变倍光学系统3′的光线相对光轴的角度θ′(如图31(a)所示)，在像高为y、成像透镜4′的焦点距离乘以非焦点倍率的值为fzoom时，y＝fzoom·tanθ′。因像大小一定，所以当fzoom变短时，θ′变大。从图31(a)可知，物镜1′大型化的原因主要在于θ′大的光线束。尤其在于使物镜1′的物体O侧大型化。在此仅论述一例，一般情况下，高倍侧的光线确定物镜1′的像侧的大小，低倍侧的光线确定物镜1′的物体侧的大小。尤其是物镜1′的物体O侧的大型化存在用户观察时隐藏物体面的视界的缺点，应当避免。

本发明鉴于以上问题而出现，其目的在于，在具有物镜和观察光学系统(整体是成像光学系统)的显微镜装置中，避免物镜大型化的同时可扩大到低倍区域的成像光学系统，进一步的目的在于提供一种具有该成像光学系统的显微镜装置及实体显微镜装置。

为解决上述课题，本发明涉及的成像光学系统，通过物镜及观察光学系统形成像，并且，以能够使像变倍的方式构成，其特征在于，观察光学系统具有多个透镜组，在从高倍端状态向低倍端状态变倍的区间的至少一部分，多个透镜组中的至少两个透镜组分别以具有与观察光学系统的基准光轴正交的方向上的成分的方式移动。

在该成像光学系统中，优选其特征在于，至少两个透镜组中、最靠近物镜侧地配置的至少一个透镜组如下移动：当从低倍端状态向高倍端状态变倍时，在包含物镜的光轴及观察光学系统的基准光轴在内的面内，对于将从观察光学系统的基准光轴到上述物镜的光轴的方向定义为负的、与观察光学系统的基准光轴正交的方向上的移动量，作为将从低倍状态向高倍端侧移动的方向定义为正的、在变倍时进行移动的透镜组中最靠近物镜侧地配置的透镜组在观察光学系统的基准光轴上的位置的函数进行表示时，在变倍的区间的至少一部分使该函数的一次微分为0以上、且该函数的二次微分为0以下。

并且，在该成像光学系统中，优选其特征在于，入射到观察光学系统的主光线中，相对于观察光学系统的基准光轴的角度最大的主光线的、在观察光学系统的最靠近物体侧的面的切面上的入射位置如下变化：从低倍端状态向高倍端状态变倍时，至少到规定的焦点距离状态为止，靠近观察光学系统的基准光轴侧。

并且，在该成像光学系统中，优选其特征在于，观察光学系统具有光圈，在从低倍端状态向高倍端状态变倍的区间的至少一部分，光圈以具有与观察光学系统的基准光轴正交的方向上的成分的方式移动。

此时，优选其特征在于，光圈追随以具有与观察光学系统的基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的透镜组而移动，光圈的像即出射光瞳的中心在观察光学系统的基准光轴上存在于整个变倍区域。

或者优选其特征在于，观察光学系统具有光圈，在从低倍端状态变倍为高倍端状态的区间的至少一部分，光圈具有通过透镜组而移动的光束的整个区域作为开口部，其中，上述透镜组以具有与观察光学系统的基准光轴正交的方向上的成分的方式移动。

此时，优选其特征在于，光圈的开口部是内包整个区域的正圆。

并且，在上述成像光学系统中，优选其特征在于，观察光学系统具有多个光路，把来自物镜的光从多个光路分别出射，多个光路分别具有多个透镜组。

此时，优选其特征在于，观察光学系统的多个光路包括右眼用及左眼用两个光路。

并且，该成像光学系统优选其特征在于，在以具有与观察光学系统的基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的透镜组的至少物镜的光轴侧，设有遮光部，其随着以具有与观察光学系统的基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的透镜组的、与基准光轴正交的方向上的成分的移动，遮断通过在该透镜组和物镜的光轴之间产生的空间的光。

此时，优选其特征在于，遮光部被以连接设置在多个光路上的、以具有与观察光学系统的基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的各个透镜组的方式进行安装，且随着该透镜组的与基准光轴正交的方向上的成分的移动而伸缩。

或者优选其特征在于，遮光部包括：第1部件，由遮断光的部件形成，形成在与物镜的光轴平行的方向上贯通、且和以具有与观察光学系统的基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的各个透镜组大小基本相同的开口，通过将以具有与观察光学系统的基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的各个透镜组嵌入到该开口中而进行保持；第2部件，由遮断光的部件形成，能够在物镜的光轴方向上移动，以能够在与基准光轴正交的方向上移动的方式保持第1部件，并且形成在与物镜的光轴平行的方向上贯通的开口部，第2部件的开口部形成为：和以具有与基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的透镜组的移动无关，该透镜组始终位于开口部内。

此时，优选其特征在于，第1部件形成为：堵塞开口部内的、以具有与观察光学系统的基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的透镜组以外的部分。

或者，优选其特征在于，第1部件在与基准光轴正交的方向的两端部分别具有随着第1部件的移动而伸缩的伸缩部件。

进一步，此时优选其特征在于，第1部件及伸缩部件形成为：堵塞开口部内的、以具有与观察光学系统的基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的透镜组以外的部分。

并且，在该成像光学系统中，优选其特征在于，以具有与观察光学系统的基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的透镜组中的至少一个是第1校正透镜组，该第1校正透镜组在从高倍端状态向低倍端状态变倍时以多个光路中的透镜组的光轴间距离变短的方式进行移动；以具有与观察光学系统的基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的透镜组中的其余透镜组是第2校正透镜组，该第2校正透镜组校正通过第1校正透镜组进行变化的光路，并如下地出射：上述像在将多个透镜组以该多个透镜组的光轴一致的方式进行配置时所要形成的像形成位置上成像。

并且，在该成像光学系统中，优选其特征在于，观察光学系统包括非焦点变倍光学系统，该非焦点变倍光学系统具有至少两个透镜组。

并且，优选其特征在于，在高倍端状态下，多个透镜组的各光轴基本一致。

并且，在该成像光学系统中，优选其特征在于，多个透镜组具有：第1透镜组，配置在最靠近物体侧，在变倍中被固定；和第2透镜组，配置在第1透镜组的像侧，是以具有与观察光学系统的基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的透镜组之一；在低倍端状态下，第2透镜组的光轴相对于第1透镜组的光轴偏心。

并且，第1发明涉及的显微镜装置的特征在于，具有上述成像光学系统的任意一种。

或者，第2发明涉及的显微镜装置的特征在于，具有：照明光学系统，包括具有面状发光区域的面发光体，将面发光体放射的光照射到物体上；上述成像光学系统，包括物镜，对来自物体的光进行聚光，形成物体的像，面发光体配置在物镜的入射光瞳共轭位置或其附近。

或者，第3发明涉及的显微镜装置的特征在于，具有：上述成像光学系统的任意一种，包括物镜，对来自物体的光进行聚光，形成该物体的像；和照明光学系统，通过照明透镜对来自光源的光进行聚光，引导到成像光学系统的光路上，通过物镜将光照射到物体上；照明光学系统如下构成：对应通过透镜组而移动的出射光瞳使光源的像移动，其中，上述透镜组以具有与观察光学系统的基准光轴正交的方向上的成分的方式移动。

此时，优选其特征在于，照明光学系统无阶段、连续地使照明透镜以具有与光轴正交的方向上的成分的方式移动。

或者，优选其特征在于，照明光学系统通过至少两个位置的切换，使照明透镜以具有与光轴正交的方向上的成分的方式移动。

或者，该显微镜装置优选其特征在于，使光源无阶段、连续地或通过至少两个位置的切换以具有与光轴正交的方向上的成分的方式移动。

或者，第4发明涉及的显微镜装置的特征在于，具有：上述成像光学系统的任意一种，包括物镜，对来自物体的光进行聚光，形成该物体的像；和照明光学系统，通过照明透镜对来自光源的光进行聚光，引导到成像光学系统的光路上，通过物镜将光照射到物体上；照明光学系统形成包含通过透镜组而移动的出射光瞳轨迹的大小的光源的像，其中，上述透镜组以具有与观察光学系统的基准光轴正交的方向上的成分的方式移动。

并且，本发明涉及的实体显微镜装置具有：物镜；多个非焦点变倍光学系统，将从物镜与该物镜的光轴基本平行地出射的平行光作为多个平行光分别出射；多个成像透镜，对从多个非焦点变倍光学系统分别出射的平行光进行聚光，其特征在于，多个非焦点变倍光学系统中的至少一个，在从高倍端状态变倍为低倍端状态的区间的至少一部分，具有至少两个以具有与物镜的光轴正交的方向上的成分的方式移动的透镜组。

该实体显微镜装置的特征在于，具有照明光学系统，其包括具有面状发光区域的面发光体，将面发光体放射的光照射到物体上，面发光体配置在物镜的入射光瞳共轭位置或其附近。

或者，该实体显微镜装置的特征在于，具有照明光学系统，通过照明透镜对来自光源的光进行聚光，通过物镜照射到物体上，照明光学系统如下构成：对应通过透镜组而移动的出射光瞳，使光源的像移动，其中，上述透镜组以具有与物镜的光轴正交的方向上的成分的方式移动。

或者，该实体显微镜装置的特征在于，具有照明光学系统，通过照明透镜对来自光源的光进行聚光，通过物镜照射到物体上；照明光学系统形成包含通过透镜组而移动的出射光瞳轨迹的大小的、光源的像，其中，上述透镜组以具有与物镜的光轴正交的方向上的成分的方式移动。

通过使本发明涉及的成像光学系统、显微镜装置及实体显微镜装置如上构成，可避免物镜的大型化，且可扩大到低倍区域。

附图说明

图1是表示平行系实体显微镜装置的外观的立体图。

图2是表示上述显微镜装置的光学系统的构成的说明图。

图3是表示平行系实体显微镜装置的成像光学系统的透镜截面图，(a)表示低倍端状态，(b)表示高倍端状态。

图4是表示变倍光学系统的透镜截面图，(a)表示低倍端状态，(b)表示中间倍率状态，(c)表示高倍端状态。

图5是表示构成第1实施例涉及的低倍端及高倍端中的变倍光学系统的透镜组的配置的图，(a)表示第3透镜组为第2校正透镜组时的低倍端状态，(b)表示第4透镜组为第2校正透镜组时的低倍端状态，(c)表示高倍端状态。

图6是表示构成第2实施例涉及的低倍端及高倍端中的变倍光学系统的透镜组的配置的说明图，(a)表示第3透镜组为第2校正透镜组时的低倍端状态，(b)表示第4透镜组为第2校正透镜组时的低倍端状态，(c)表示高倍端状态。

图7是表示构成第3实施例涉及的低倍端及高倍端中的变倍光学系统的透镜组的配置的说明图，(a)表示第3透镜组为第2校正透镜组时的低倍端状态，(b)表示第4透镜组为第2校正透镜组时的低倍端状态，(c)表示第5透镜组为第2校正透镜组时的低倍端状态，(d)表示高倍端状态。

图8是表示构成第4实施例涉及的低倍端及高倍端中的变倍光学系统的透镜组的配置的说明图，(a)表示第3透镜组为第2校正透镜组时的低倍端状态，(b)表示第4透镜组为第2校正透镜组时的低倍端状态，(c)表示第5透镜组为第2校正透镜组的情况，(d)表示高倍端状态。

图9是表示以下二者关系的图表：将到像侧的移动方向定义为正的第2透镜组的光轴方向移动量；将离开第1透镜组的物体侧顶点(最靠近物体侧的透镜的物体侧面的顶点)的方向定义为正的入射光瞳位置。

图10是表示以下二者关系的图表：将到像侧的移动方向定义为正的第2透镜组的光轴方向移动量；入射到变倍光学系统的主光线入射角度的正切。

图11是表示变倍光学系统和主光线的关系的说明图，(a)表示主光线入射角度，(b)表示主光线入射高度。

图12是表示以下二者关系的图表：将到像侧的移动方向定义为正的第2透镜组的光轴方向移动量；主光线入射高度。

图13是说明主光线及主光线入射高度的说明图，(a)表示不使第2及第3透镜组偏心时的低倍端状态，(b)表示使第2及第3透镜组偏心时的低倍端状态。

图14是表示变倍光学系统的第2透镜组的轨道的图表。

图15是表示主光线入射高度的关系相对第2透镜组的光轴方向移动量的关系的图表。

图16是说明通过第2校正透镜组的偏心而偏心的出射点的说明图，(a)表示第2校正透镜组未偏心的状态，(b)表示第2校正透镜组偏心的状态，(c)表示通过第2校正透镜组的偏心，利用光圈偏心校正出射点的偏心的状态。

图17是说明具有开口部的光圈的说明图，上述开口部内包通过第2校正透镜组的偏心而偏心的光圈移动的整个区域。

图18是说明具有开口部的光圈的其他实施方式的说明图，上述开口部内包通过第2校正透镜组的偏心而偏心的光圈移动的整个区域。

图19是表示从平行系实体显微镜装置的成像光学系统的入射光瞳的共轭像到光圈为止的、光学系统的截面图，(a)表示通常的实体显微镜装置的低倍端状态，(b)表示该实体显微镜的高倍端状态，(c)表示将变倍光学系统的透镜组的一部分在低倍侧使其光轴间距离变短地移动而构成的实体显微镜装置的低倍端状态。

图20是表示在物镜和观察光学系统之间插入同轴入射照明装置时的实体显微镜装置的构成的说明图。

图21是表示在观察光学系统内部的变倍光学系统和成像透镜组之间插入同轴入射照明装置时的实体显微镜装置的构成的说明图。

图22是表示同轴入射照明装置的光学系统的构成的说明图。

图23是表示上述光学系统中的光线的轨迹的说明图。

图24是具有第1实施例涉及的遮光部的实体显微镜装置的构成图。

图25是表示构成上述第1实施例涉及的遮光部及低倍端和高倍端中的变倍光学系统的透镜组的配置的说明图，(a)表示高倍端状态，(b)表示低倍端状态。

图26是具有第2实施例涉及的遮光部的实体显微镜装置的构成图。

图27是表示构成上述第2实施例涉及的遮光部及低倍端和高倍端中的变倍光学系统的透镜组的配置的说明图，(a)表示高倍端状态，(b)表示低倍端状态。

图28是表示上述第2实施例涉及的遮光部及变倍光学系统的可动组的构成的图，(a)表示高倍端状态，(b)表示低倍端状态。

图29是表示第2实施例的变形例涉及的遮光部及变倍光学系统的可动组的构成的图，(a)表示高倍端状态，(b)表示低倍端状态。

图30是说明平行系实体显微镜装置的物镜开口数的说明图，(a)表示显微镜装置的光学系统整体，(b)表示放大主要部分的状态。

图31是现有的平行系实体显微镜装置的光学系统的截面图，(a)表示低倍端状态，(b)表示高倍端状态。

附图标记

1物镜

2观察光学系统

3变倍光学系统

G1第1透镜组

G2(CG1)第2透镜组(第1校正透镜组)

G3(CG2)第3透镜组(第2校正透镜组)

4成像镜头

5成像光学系统

8、10照明光学系统

20、110、112光源

21、31第1部件

22、32第2部件

25、35开口部

26、36伸缩部件

S、S1、S2光圈

H2、H3遮光部

IM一次像

A基准光轴

100平行系实体显微镜装置(显微镜装置)

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的优选实施方式。首先，参照图1及图2说明作为显微镜装置的一例的平行系实体显微镜装置100的构成。该平行系实体显微镜装置100是双筒构造的显微镜装置，其光学系统具有：成像光学系统5，对通过未图示的透过照明装置照明并透过了物体O的光进行聚光，形成该物体O的一次像IM；目镜6，用于放大观察通过该成像光学系统5的一次像IM。并且，成像光学系统5的构成具有：物镜1，对来自物体O的光进行聚光，变换为与光轴基本平行的光束；变倍光学系统3，改变物体O的像的观察倍率(变倍)；成像透镜4，对从该变倍光学系统3出射的光进行聚光，形成上述一次像IM。此外，将由该变倍光学系统3和成像透镜4构成的光学系统称作观察光学系统2，该显微镜装置100具有：光轴彼此平行延伸的两个观察光学系统2及两个目镜6。

该实体显微镜装置100具有：内置透过照明装置的基底部(照明部)101；变倍透镜镜筒103，安装有物镜1及目镜6，在内部具有变倍光学系统3；对焦装置105。并且，在基底部101的上表面设有嵌入了透明部件的标本放置台102。此外，物镜1安装在设置于变倍透镜镜筒103的下部的物镜安装部106上。该物镜安装部106包括以下情况：从提前确定的多个低倍率的物镜及多个高倍率的物镜中，选择一个并可安装的情况；从提前确定的多个低倍率的物镜及多个高倍率的物镜中，选择多个并安装的情况。

在变倍透镜镜筒103内部配置左眼用和右眼用的变倍光学系统3，在该变倍透镜镜筒103的外侧配置变倍旋钮107。变倍光学系统3包括可动透镜组，通过变倍旋钮107的旋转，按照提前确定的移动量向光轴方向移动。并且，变倍光学系统3中包括可变光圈，变倍透镜镜筒103中设有该可变光圈的调节机构(未图示)。并且，对焦装置105具有：对焦旋钮108；机构部(未图示)，随着该对焦旋钮108的旋转，沿光轴使变倍透镜镜筒103上下运动。进一步，在该变倍透镜镜筒103的上部安装具有成像透镜4及目镜6的双筒104。分别配置在左右的成像透镜4对从左右双眼用的变倍光学系统3分别出射的平行光进行聚光，暂时成像物体的一次像IM，可通过左右肉眼观察通过使用安装在双镜筒104上端部的目镜6而成像的一次像IM。

图3及图4所示的变倍光学系统3，按照从物体O侧开始的顺序，由以下四个透镜组构成：具有正的折射力的第1透镜组G1；具有负的折射力的第2透镜组G2；具有正的折射力的第3透镜组G3；具有负的折射力的第4透镜组G4。该变倍光学系统3在从低倍端状态向高倍端状态变倍时，第2透镜组G2从物体侧向像侧以一定方向移动，并且第3透镜组G3从像侧向物体侧以一定方向移动。即，第2透镜组G2及第3透镜组G3的构成是，总是仅向一定方向移动，不会在变倍中途向相反的方向移动。此外，在第2透镜组G2和第3透镜组G3之间设置光圈S。

该实体显微镜装置100和参照图31所说明的一样，变倍光学系统3处于低倍端状态时通过物镜1的光的最大直径，和处于高倍端状态时通过物镜1的光的最大直径相比较大。即，构成物镜1的透镜的周边部分在高倍时不使用，仅在低倍时使用。相反，变倍光学系统3处于高倍端状态时入射到该变倍光学系统3的光的最大直径，和处于低倍端状态时入射的光的最大直径相比较大。因此，在本实施方式涉及的显微镜装置100中，为了减小在低倍端侧通过物镜1的光束直径，使入射光瞳靠近物镜1的光轴，即如图3所示，在构成变倍光学系统3的透镜组中，至少使一个在变倍时具有与光轴正交的方向上的成分地移动(以下将该透镜组称为“第1校正透镜组CG1”)。即，相对作为该变倍光学系统3的基准的光轴(例如是该变倍光学系统3含有的透镜组中，变倍时固定的透镜组(例如第1透镜组G1)的光轴，称为“基准光轴A”)，使第1校正透镜组CG1的光轴偏心。此外，第1校正透镜组CG1可以是变倍时通过沿光轴移动而使倍率变化的透镜组的至少一个，也可是变倍时不沿光轴移动的透镜组的至少一个，也可是两者，但在图3及图4中，将变倍时通过沿光轴移动而使倍率变化的第2透镜组G2作为第1校正透镜组CG1。

如上所述，图3表示：物镜1；设置在左右眼用的光路(观察光学系统2)上的单侧的变倍光学系统3。其中，变倍光学系统3表示物体O侧的部分透镜组(变倍时固定的第1透镜组G1及变倍时移动的第2透镜组G2)。在该变焦类型中，如图4(a)所示，使倍率向低倍端侧变化(变倍)时，使第2透镜组G2(上述第1校正透镜组CG1)向物体侧移动，并且第2透镜组G2的光轴向和基准光轴A偏差的位置偏心。即，使左右的变倍光学系统3的光轴间距离变短(靠近物镜1的光轴)地移动第1校正透镜组CG1(第2透镜组G2)。在变倍时使第1校正透镜组CG1这样移动，从而使左右光瞳接近物镜1的光轴，因此通过物镜1的光线中，周边部分的光线靠近物镜1的光轴侧，因此整体上通过物镜1的光的最大直径变小，可减小物镜1的直径，实现小型化。换言之，即使扩大低倍区域，也可以现有的物镜的直径大小来实现。此时，低倍时和高倍时相比，入射到该变倍光学系统3的光的最大直径变小，因此即使使第1校正透镜组CG1(第2透镜组G2)偏心，也可使光束收纳在第1透镜组CG1的透镜有效直径(光可入射的最大直径)内。并且，在本实施方式中，第1透镜组G1及第4透镜组G4在变倍动作中固定。

此外，在该显微镜装置100中，变倍光学系统3优选是对入射的平行光束的直径进行变倍并作为平行光束(非焦点光束)出射的非焦点变倍光学系统。因此，为了最终作为非焦点光束从变倍光学系统3出射，通过使第2透镜组G2(第1校正透镜组CG1)偏心，该变倍光学系统3内的光路改变，对于出射的光束偏离平行光束的情况，需要使其他透镜组中的至少一个以具有与光轴正交的方向上的成分的方式移动并进行校正(将该透镜组称为“第2校正透镜组CG2”)。即，需要进行以下动作：使第2校正透镜组CG2偏心，校正因第1校正透镜组CG1变化的光路，并如下地出射：使像在构成该变倍光学系统3的透镜组以其光轴一致的方式配置时所要形成的像形成位置上成像。在图4所示的变倍光学系统3中，将具有正折射力的第3透镜组G3作为第2校正透镜组CG2使用。因此，在低倍端状态下，相对基准光轴A(第1透镜组G1的光轴)，使第3透镜组G3向和第2透镜组G2相同的方向偏心。此时的第3透镜组G3的偏心量根据第2透镜组G2的偏心量唯一地确定。此外，将具有负折射力的第4透镜组G4作为第2校正透镜组CG2时，需要向和第2透镜组G2相反的方向偏心。并且，该第2校正透镜组CG2可以是变倍时通过沿光轴移动而改变倍率的透镜组的至少一个，也可是变倍时不沿光轴移动的透镜组的至少一个，也可是两者。

并且，入射到该变倍光学系统3的光束的直径在最高倍时变得最大。因此，如图4(c)所示，在变倍光学系统3最高倍时，为有效利用变倍光学系统3的入射光瞳，优选该变倍光学系统3含有的所有透镜组(第1～第4透镜组G1～G4)的光轴基本一致(与上述基准光轴A基本一致)。

其中，上述图3所示的变倍光学系统3中，示出了第1透镜组G1具有正折射力，第2透镜组G2(第1校正透镜组CG1)具有负折射力的情况。之后，接着对变倍光学系统3中的图3中未图示的第3透镜组之后的透镜组和成像透镜、目镜，通过左眼、右眼观察像。该图3所示的光路图表示与图31所示的现有光学系统基本具有相同开口数地构成的情况。此时，图3(b)所示的变倍光学系统3最高倍时，如上所述，为了有效利用变倍光学系统3的入射光瞳，优选所有透镜组的光轴一致(在与物镜1的光轴平行的直线上)，因此变为和图31(b)相同的光路图。下表1表示图3所示的物镜1的各元素。并且在该表1中，m表示从物体O侧计数的光学面的面号码，r表示各光学面的曲率半径，d表示从各光学面到下一光学面为止的光轴上的距离(面间隔)，nd表示相对d线的折射率，νd表示阿贝数。并且在下表1中，省略了空气的折射率1.00000。其中，以下所有元素值中记载的曲率半径、面间隔、其他长度单位一般使用“mm”，但光学系统即使放大比例或缩小比例也可获得同等的光学性能，因此不限于此(之后各表中也一样)。

(表1)

在这种构成的显微镜装置100中，若自物镜1出射后配置的一对变倍光学系统3的光轴间距离在最低倍时约为16mm，第2透镜组G2(第1校正透镜组CG1)的偏心量是3mm，则其光轴间距离在最高倍时约为22mm。由此可知，可在保持同样的变倍区域的同时，使物镜1小型化。

(变倍光学系统的实施例)

以下说明本实施方式涉及的变倍光学系统3的具体的构成例。此外，透镜在现实中具有厚度，但也可仅将透镜中入射及出射的光线的动作作为该透镜的效果，理论上置换为可忽略厚度的薄壁透镜。尤其是在变倍光学系统中，因各透镜组的构成个数较少，因此易于近似为薄壁透镜，一般情况下将各透镜组置换为薄壁透镜，确定和规格对应的最佳焦点距离及各透镜组的配置。鉴于这一例子，在以下变倍光学系统3中，将各透镜组分别置换为一个薄壁透镜来进行说明。

(第1实施例)

图5是从物体侧开始依次是由具有正折射力的第1透镜组G1、具有负折射力的第2透镜组G2、具有正折射力的第3透镜组G3、具有负折射力的第4透镜组G4构成的4组构造的代表性的变倍光学系统3之一，从低倍端状态向高倍端状态变倍时，第2透镜组G2从物体侧向像侧以一定方向移动，并且第3透镜组G3从像侧向物体侧以一定方向移动。即，第2透镜组G2及第3透镜组G3总是仅向一定方向移动，在变倍动作中途，不会向相反的方向移动。

在该变焦类型中，将第透镜组G2作为第1校正透镜组CG1，如图5所示，当向低倍侧变倍时，使该第2透镜组G2向物体侧移动，并且使两个变倍光学系统3中的光轴间距离变短地偏心。此外，如上所述，第1透镜组G1在变倍动作中固定，对于和该第1透镜组G1相同光轴上的透镜组的动作，因与偏心校正无关，因此省略(第1透镜组G1的光轴变为上述“基准光轴”)。

为了最终作为非焦点光束从变倍光学系统3出射，需要将和第2透镜组G2不同的透镜组作为第2校正组CG2使用以进行校正。如图5(a)的箭头所示，用具有正折射力的第3透镜组G3校正时，需要使该第3透镜组G3向和第2透镜组G2相同的方向偏心。偏心量可根据第2透镜组G2的偏心量唯一地确定。具体而言，随着向高倍侧变倍，第2透镜组G2向像侧移动的同时靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。另一方面，第3透镜组G3向物体侧移动的同时靠近第1透镜G1的光轴。

或者，如图5(b)的箭头所示，将具有负折射力的第4透镜组G4作为第2校正透镜组CG2校正时，需要使该第4透镜组G4向和第2透镜组G2相反的方向偏心。偏心量可根据第2透镜组G2唯一地确定。具体而言，随着向高倍侧变倍，第2透镜组G2向像侧运动的同时，靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。另一方面，第4透镜组G4不向其光轴方向运动(仅向和其光轴垂直的方向运动)地靠近第1透镜G1的光轴。

下表2表示该第1实施例涉及的变倍光学系统3的各元素。并且在该表2中，β表示倍率，f1表示第1透镜组G1的焦点距离，f2表示第2透镜组G2的焦点距离，f3表示第3透镜组G3的焦点距离，f4表示第4透镜组G4的焦点距离。并且，d1表示第1透镜组G1和第2透镜组G2在光轴上的距离，d2表示第2透镜组G2和第3透镜组G3在光轴上的距离，d3表示第3透镜组G3和第4透镜组G4在光轴上的距离。进一步，ε(G2)表示第2透镜组G2的偏心量，ε(G3)表示第3透镜组G3的偏心量，ε(G4)表示第4透镜组G4的偏心量。其中，偏心量以图的上方为正来表示。这些各元素表的说明在下述第2实施例中一样。

(表2)

此外，用具有正折射力的第3透镜组G3及具有负折射力的第4透镜组G4两者进行校正时，两个校正组的偏心量不能唯一地确定。此时，设计自由度提升，但机械构造变得复杂。

(第2实施例)

图6从物体侧开始依次是由具有正折射力的第1透镜组G1、具有负折射力的第2透镜组G2、具有负折射力的第3透镜组G3、具有正折射力的第4透镜组G4构成的4组构造的代表性的变倍光学系统之一，从低倍端状态向高倍端状态变倍时，第2透镜组G2从物体侧向像侧以一定方向移动。另一方面，第3透镜组G3通过该变倍光学系统3的功率配置，存在以下情况：从物体侧向像侧以一定方向移动；在变倍动作中途返回，最终向像侧运动。

在该变焦类型中，将第透镜组G2作为第1校正透镜组CG1，如图6所示，当向低倍侧变倍时，使该第2透镜组G2向物体侧移动，并且使两个变倍光学系统3中的光轴间距离变短地偏心。在该第2实施例中，第1透镜组G1在变倍动作中固定，该第1透镜组G1的光轴变为“基准光轴”。

为了最终作为非焦点光束从变倍光学系统3出射，需要将和第2透镜组G2不同的透镜组作为第2校正组CG2使用以进行校正。如图6(a)的箭头所示，用具有负折射力的第3透镜组G3校正时，需要使该第3透镜组G3向和第2透镜组G2相反的方向偏心。偏心量可根据第2透镜组G2的偏心量唯一地确定。具体而言，随着向高倍侧变倍，第2透镜组G2向像侧移动的同时靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。另一方面，包括以下情况：第3透镜组G3向物体侧移动的同时靠近第1透镜G1的光轴；在变倍动作中途方向逆转，最终向像侧运动的同时靠近第1透镜组G1的光轴。

或者，如图6(b)的箭头所示，将具有正折射力的第4透镜组G4作为第2校正透镜组CG2校正时，需要使该第4透镜组G4向和第2透镜组G2相同的方向偏心。偏心量可根据第2透镜组G2唯一地确定。具体而言，随着向高倍侧变倍，第2透镜组G2向像侧运动的同时，靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。另一方面，第4透镜组G4不向其光轴方向运动(仅向和其光轴垂直的方向运动)，靠近第1透镜G1的光轴。

下表3表示该第2实施例涉及的变倍光学系统3的各元素。

(表3)

此外，用具有负折射力的第3透镜组G3及具有正折射力的第4透镜组G4两者进行校正时，两个校正组的偏心量不能唯一地确定。此时，设计自由度提升，但机械构造变得复杂。

(第3实施例)

图7是在图5所示的第2透镜组G2和第3透镜组G3之间增加具有负折射力的新的透镜组的5组构造的变倍光学系统(将该新的透镜组作为G3，之后的作为G4、G5)。该新增加的第3透镜组G3可在变倍动作中沿光轴移动地构成，也可固定地构成。

在该变焦类型中，将第2透镜组G2作为第1校正透镜组CG1，如图7所示，向低倍侧变倍时，使该第2透镜组G2沿光轴向物体侧移动，并且使两个变倍光学系统3中的光轴间距离变短地偏心。在该第3实施例中，第1透镜组G1也在变倍动作中固定，该第1透镜组G1的光轴变为“基准光轴”。

为了最终作为非焦点光束从变倍光学系统3出射，需要将和第2透镜组G2不同的透镜组作为第2校正组CG2使用以进行校正。如图7(a)的箭头所示，用具有负折射力的第3透镜组G3校正时，需要使该第3透镜组G3向和第2透镜组G2相反的方向偏心。偏心量可根据第2透镜组G2的偏心量唯一地确定。具体而言，随着向高倍侧变倍，第2透镜组G2向像侧移动的同时靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。另一方面，包括以下情况：第3透镜组G3不向其光轴方向运动(仅向与其光轴垂直的方向运动)，而靠近第1透镜组G1的光轴；向像侧或物体侧运动的同时靠近第1透镜组G1的光轴。

或者，如图7(b)的箭头所示，将具有正折射力的第4透镜组G4作为第2校正透镜组CG2校正时，需要使该第4透镜组G4向和第2透镜组G2相同的方向偏心。偏心量可根据第2透镜组G2唯一地确定。具体而言，随着向高倍侧变倍，第2透镜组G2向像侧运动的同时，靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。另一方面，第4透镜组G4向物体侧运动的同时靠近第1透镜G1的光轴(偏心移动)。

或者，如图7(c)的箭头所示，将具有负折射力的第5透镜组G5作为第2校正透镜组CG2校正时，需要使该第5透镜组G5向和第2透镜组G2相反的方向偏心。偏心量可根据第2透镜组G2唯一地确定。具体而言，随着向高倍侧变倍，第2透镜组G2向像侧运动的同时，靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。另一方面，第5透镜组G5不向其光轴方向运动(仅向与其光轴垂直的方向运动)，而靠近第1透镜组G1的光轴。此外，以具有负折射力的第3透镜组G3、具有正折射力的第4透镜组G4、及具有负折射力的第5透镜组G5中的至少两个以上来多组校正时，校正组的偏心量不能唯一地确定。这种情况下，设计自由度提升，但机械构造变得复杂。

下表4表示图3中该第3实施例涉及的变倍光学系统3的各元素。此外，在该表4中，β表示倍率，f1表示第1透镜组G1的焦点距离，f2表示第2透镜组G2的焦点距离，f3表示第3透镜组G3的焦点距离，f4表示第4透镜组G4的焦点距离，f5表示第5透镜组G5的焦点距离。并且，d1表示第1透镜组G1和第2透镜组G2在光轴上的距离，d2表示第2透镜组G2和第3透镜组G3在光轴上的距离，d3表示第3透镜组G3和第4透镜组G4在光轴上的距离，d4表示第4透镜组和第5透镜组在光轴上的距离。进一步，ε(G2)表示第2透镜组G2的偏心量，ε(G3)表示第3透镜组G3的偏心量，ε(G4)表示第4透镜组G4的偏心量，ε(G5)表示第5透镜组G5的偏心量。其中，偏心量以图的上方为正来表示。这些各元素表的说明在下述第4实施例中一样。

(表4)

并且，变倍为高倍侧时，不仅第2透镜组G2，而且第3透镜组G3也同时相对第1透镜组G1靠近该第1透镜组G1的光轴。将第2透镜组G2及第3透镜组G3同时作为第1校正透镜组CG1时，为了最终作为非焦点光束从变倍光学系统3出射，需要将和第2透镜组G2、第3透镜组G3不同的透镜组作为第2校正透镜组CG2校正。

将具有正折射力的第4透镜组G4作为第2校正组CG2校正时，需要使该第4透镜组G4向和第2透镜组G2及第3透镜组G3相同的方向偏心。偏心量可根据第2透镜组G2及第3透镜组G3的偏心量唯一地确定。具体而言，随着向高倍侧变倍，第2透镜组G2向像侧运动的同时靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。并且包括以下情况：第3透镜组G3不向其光轴方向移动(仅向相对其光轴垂直的方向运动)，而靠近第1透镜组G1的光轴；向像侧或物体侧移动的同时，靠近第1透镜组G1的光轴。另一方面，第4透镜组G4向物体侧移动的同时靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。

或者，将具有负折射力的第5透镜组G5作为第2校正组CG2校正时，需要使该第5透镜组G5向和第2透镜组G2及第3透镜组G3相反的方向偏心。偏心量可根据第2透镜组G2及第3透镜组G3的偏心量唯一地确定。具体而言，随着向高倍侧变倍，第2透镜组G2向像侧运动的同时靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。并且包括以下情况：第3透镜组G3不向其光轴方向移动(仅向相对其光轴垂直的方向运动)，而靠近第1透镜组G1的光轴；向像侧或物体侧移动的同时，靠近第1透镜组G1的光轴。此外，通过具有正折射力的第4透镜组G4及具有负折射力的第5透镜组G5两者进行校正时，两个校正组的偏心量不能唯一地确定。这种情况下，设计自由度提升，但机械构造变得复杂。

(第4实施例)

图8是在图6所示的第2透镜组G2和第3透镜组G3之间增加具有正折射力的新的透镜组的5组构造的变倍光学系统(将该新的透镜组作为G3，之后的作为G4、G5)。该新增加的第3透镜组G3可在变倍动作中沿光轴移动地构成，也可固定地构成。

在该变焦类型中，将第2透镜组G2作为第1校正透镜组CG1，如图8所示，向低倍侧变倍时，使该第2透镜组G2沿光轴向物体侧移动，并且使两个变倍光学系统3中的光轴间距离变短地偏心。在该第4实施例中，第1透镜组G1也在变倍动作中固定，该第1透镜组G1的光轴变为“基准光轴”。

为了最终作为非焦点光束从变倍光学系统3出射，需要将和第2透镜组G2不同的透镜组作为第2校正组CG2使用以进行校正。如图8(a)的箭头所示，用具有正折射力的第3透镜组G3校正时，需要使该第3透镜组G3向和第2透镜组G2相同的方向偏心。偏心量可根据第2透镜组G2的偏心量唯一地确定。具体而言，随着向高倍侧变倍，第2透镜组G2向像侧移动的同时靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。另一方面，包括以下情况：第3透镜组G3不向光轴方向运动(仅向与其光轴垂直的方向运动)，而靠近第1透镜组G1的光轴；向像侧或物体侧运动的同时靠近第1透镜组G1的光轴。

或者，如图8(b)的箭头所示，将具有负折射力的第4透镜组G4作为第2校正透镜组CG2校正时，需要使该第4透镜组G4向和第2透镜组G2相反的方向偏心。偏心量可根据第2透镜组G2唯一地确定。具体而言，随着向高倍侧变倍，第2透镜组G2向像侧运动的同时，靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。另一方面，第4透镜组G4向物体侧运动的同时靠近第1透镜G1的光轴(偏心移动)。

或者，如图8(c)的箭头所示，将具有正折射力的第5透镜组G5作为第2校正透镜组CG2校正时，需要使该第5透镜组G5向和第2透镜组G2相同的方向偏心。偏心量可根据第2透镜组G2唯一地确定。具体而言，随着向高倍侧变倍，第2透镜组G2向像侧运动的同时，靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。另一方面，第5透镜组G5不向其光轴方向运动(仅向与其光轴垂直的方向运动)，而靠近第1透镜组G1的光轴。此外，以具有正折射力的第3透镜组G3、具有负折射力的第4透镜组G4、及具有正折射力的第5透镜组G5中的至少两个以上来多组校正时，校正组的偏心量不能唯一地确定。这种情况下，设计自由度提升，但机械构造变得复杂。

下表5表示该第4实施例涉及的变倍光学系统3的各元素。

(表5)

并且，向高倍侧变倍时，不仅第2透镜组G2，而且第3透镜组G3也同时相对第1透镜组G1靠近该第1透镜组G1的光轴。将第2透镜组G2及第3透镜组G3同时作为第1校正透镜组CG1时，为了最终作为非焦点光束从变倍光学系统3出射，需要将和第2透镜组G2、第3透镜组G3不同的透镜组作为第2校正透镜组CG2校正。

将具有负折射力的第4透镜组G4作为第2校正组CG2校正时，需要使该第4透镜组G4向和第2透镜组G2及第3透镜组G3相反的方向偏心。偏心量可根据第2透镜组G2及第3透镜组G3的偏心量唯一地确定。具体而言，随着向高倍侧变倍，第2透镜组G2向像侧运动的同时靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。并且包括以下情况：第3透镜组G3不向其光轴方向移动(仅向相对其光轴垂直的方向运动)，而靠近第1透镜组G1的光轴；向像侧或物体侧移动的同时，靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。另一方面，第4透镜组G4向物体侧移动的同时靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。

或者，将具有正折射力的第5透镜组G5作为第2校正组CG2校正时，需要使该第5透镜组G5向和第2透镜组G2及第3透镜组G3相同的方向偏心。偏心量可根据第2透镜组G2及第3透镜组G3的偏心量唯一地确定。具体而言，随着向高倍侧变倍，第2透镜组G2向像侧运动的同时靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。并且包括以下情况：第3透镜组G3不向其光轴方向移动(仅向相对其光轴垂直的方向运动)，而靠近第1透镜组G1的光轴；向像侧或物体侧移动的同时，靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。另一方面，第5透镜组G5不向光轴方向运动，而靠近第1透镜组G1的光轴(偏心移动)。此外，通过具有负折射力的第4透镜组G4及具有正折射力的第5透镜组G5两者进行校正时，两个校正组的偏心量不能唯一地确定。这种情况下，设计自由度提升，但机械构造变得复杂。

以上是在平行系实体显微镜装置100中使用的变倍光学系统3的代表性的变焦类型及对各变焦类型的实施例。并且如上所述，在变倍光学系统3最高倍时，当所有透镜组的光轴一致时(处于和物镜1的光轴平行的直线上时)，和最高倍时部分透镜组偏心时相比，变倍光学系统3的入射光瞳变大，较为良好。并且，通过增加变倍光学系统3内的可动组、或改变偏心的透镜组的组合并使偏心校正组的运动复杂，以保持非焦点的变倍光学系统的同时使光轴偏心，其方法除了以上实施例外还有多种，但其通过以上说明易于想像得到，包含于本发明中。

(变倍光学系统变倍时的轨道)

而在图31中，角度θ′较大的光线入射到配置在变倍光学系统3′的最靠近物体侧的透镜的物体侧面时，当其入射位置在离开光轴的位置时，因接近该透镜的开口半径，所以导致周边光量的减少，成为导致光量下降的重要原因。因此，对变倍时抑制光量降低的成像光学系统5、具体而言对变倍光学系统3的构造进行说明。

以下说明上述变倍光学系统3具有表6所示的透镜各元素的情况。其中，在该表6中，f1表示第1透镜组G1的焦点距离，f2表示第2透镜组G2的焦点距离，f3表示第3透镜组G3的焦点距离，f4表示第4透镜组G4的焦点距离。并且，d1表示第1透镜组G1和第2透镜组G2的主点间距离，d2表示第2透镜组G2和第3透镜组G3的主点间距离，d3表示第3透镜组G3和第4透镜组G4的主点间距离，f表示变倍光学系统3和未图示的成像透镜组的合成焦点距离，在该表6中表示对各自的低倍端状态、中间倍率状态及高倍端状态的值。此外，变倍光学系统3的倍率是25倍，成像透镜的焦点距离是200mm。并且，该变倍光学系统3在从低倍端状态向高倍端状态变倍时，第2透镜组G2从物体侧向像侧以一定方向移动，并且第3透镜组G3从像侧向物体侧以一定方向移动。

(表6)

一般情况下，构成变倍光学系统的可动组的、变倍时的轨道，根据各组的焦点距离及变倍区域内的规定倍率下的主点间隔唯一地确定。首先，说明上述变倍光学系统3变倍时不偏心(第2透镜组G2及第3透镜组G3仅沿光轴移动)地构成的情况。

如图9所示，使第2透镜组G2从低倍端状态向高倍端状态沿光轴移动时，从第1透镜组G1的物体侧顶点(位于最靠近物体侧的透镜的物体侧面的顶点)到入射光瞳面(入射光瞳位置)为止的距离变长。此外，对于图9中的第2透镜组G2的光轴方向移动量，以低倍端状态为0、以向高倍端侧移动的方向为正向来表示，其他图也一样。并且如图10所示，相对第2透镜组G2的光轴方向移动量的、对入射到该变倍光学系统3的主光线的基准光轴A的角度(主光线入射角度)θ的正切(tanθ)，随着从低倍端状态变倍为高倍端状态而减少，其变化量也变小。此外，该图10中的主光线如图11(a)所示，在通过变倍光学系统3的光圈S的中心的主光线中，入射到该变倍光学系统3(第1透镜组G1)的角度(主光线入射角度θ)是最大的主光线(以下称为“主光线m”)。

如图11(b)所示，在上述主光线m入射到通过第1透镜组G1的光轴上的顶点的切面的位置、与基准光轴A的距离(相对第1透镜组G1的切面的主光线m的入射高度，以下称为“主光线入射高度”)为h时，该主光线入射高度h通过从第1透镜组G1的物体侧顶点到入射光瞳为止的距离、与入射到变倍光学系统3的主光线入射角度θ的正切的积求出。并且，相对第2透镜组G2的光轴方向移动量的该主光线入射高度h如图12所示一样变化。即，从低倍端状态向高倍端状态变倍时，首先向离开光轴的方向增加，之后以规定的光轴方向移动量为界，靠近光轴方向而减少。

另一方面，在该变倍光学系统3中，在变倍时使第1校正透镜组CG1(第2透镜组G2)如图13(b)所示偏心时，其主光线入射高度和图13(a)所示的不偏心时的主光线入射高度h相比，进一步变大(到第1透镜组G1的切面的主光线入射位置离开光轴)。其结果是，主光线m到第1透镜组G1的切面的入射位置靠近第1透镜组G1的开口半径，周边光量减少。

因此，为防止该周边光量的减少，使主光线m的第1透镜组G1的切面入射位置不过度远离基准光轴A，需要选择第2透镜组G2变倍时的轨道。如上所述，在该变倍光学系统3中，从低倍端状态(最低倍时)向高倍端侧变倍时，主光线入射高度h暂时增加，之后减少。而第2透镜组G2(第1校正透镜组CG1)在低倍端状态(最低倍时)最为从基准光轴A偏心，随着向高倍端侧变倍，与基准光轴A一致地移动，在高倍端状态(最高倍时)，所有的透镜组G1～G4的光轴基本一致。因此，在变倍时，为抑制低倍端侧的主光线入射高度h的增加，在低倍端侧增大该第2透镜组G2向基准光轴A侧的移动量的变化量(与其次光轴A正交的方向的移动量的变化量)。

具体而言，如图14所示，在包含变倍光学系统3的基准光轴A和物镜1的光轴在内的面内，设第2透镜组G2的光轴方向移动量为X、与基准光轴A正交的方向上的移动量(正交方向移动量)为Y，将该第2透镜组G2变倍时的轨道(正交方向移动量Y)作为光轴方向移动量X的函数进行表示时，其轨道满足以下条件地构成：该函数Y的X下的1次微分至少在变倍区域的部分区域内是0以上，且2次微分是0以下。并且在该函数中，正交方向移动量Y以离开基准光轴A的方向作为负方向(是以光轴为0，离开该光轴时的值为负的方向)进行定义，并且光轴方向移动量X以向像侧移动的方向为正方向(是低倍端状态(最低倍时)为0、向高倍端侧增加的方向)进行定义。

当该第2透镜组G2变倍时的轨道(函数Y)的1次微分是负时，与2次微分的结果无关，从低倍端状态(最低倍时)向高倍端侧变倍时，主光线m的第1透镜组G1的切面入射位置离开基准光轴A，因此靠近第1透镜线G1的开口半径，周边光量减少。并且，轨道(函数Y)的1次微分在变倍区域中为0以上，当2次微分是正时，难以通过第2透镜组G2的偏心量消除伴随变倍的主光线m的第1透镜组G1的切面入射高度h的增加。消除这种切面入射高度h的轨道理论上存在，但移动该第2透镜组G2的机械难以构建，效果不佳。结果是，当2次微分是正时，伴随变倍的主光线m的第1透镜组G1的切面入射位置接近第1透镜组G1的开口半径，周边光量减少。

使第2透镜组G2按照图14所示的轨道进行移动时，主光线m对第1透镜组G1的切面的主光线入射高度h相对第2透镜组G2的光轴方向移动量变为图15所示。即，通过调整第2透镜组G2变倍时的轨道，从低倍端状态(最低倍时)向高倍端侧移动时，主光线入射高度h暂时减少(切面内的主光线入射位置接近光轴侧)，由此开始到规定的光轴方向移动量为止是增加的，但之后减少，在低倍端状态到高倍端状态的整个变倍区域中，可使主光线入射高度h不高于低倍端状态(最低倍时)的高度地构成。这样一来，通过将第1透镜组G1的开口半径设计为在低倍端状态(最低倍时)周边光量不减少的大小，在变倍时可使周边光量不减少地构成。并且在图14中，表示第2透镜组G2沿下式(1)所示的函数形成的轨道移动的情况，其1次微分为正，2次微分为负地构成。

Y＝-2+X^0.1733                    (1)

1次微分0.1733X^-0.8267＞0

2次微分-0.14326711X^-1.8267＜0

(光圈的移动)

在本实施方式涉及的显微镜装置100中，构成变倍光学系统3的光圈S如上所述，配置在第2透镜组G2(第1校正透镜组CG1)和第3透镜组G3(第2校正透镜组CG2)之间。该变倍光学系统3的入射光瞳是第1透镜组G1及第2透镜组G2(第1校正透镜组CG1)形成的光圈S的像，变倍光学系统3的出射光瞳是第3透镜组G3及第4透镜组G4(至少任意一个是第2校正透镜组CG2)形成的光圈S的像。因此，第2透镜组G2(第1校正透镜组CG1)和第3透镜组G3或第4透镜组G4(第2校正透镜组CG2)偏心时，光圈S的像、即入射光瞳及出射光瞳也分别偏心。如上所述，通过使入射光瞳偏心具有以下优点：通过物镜1的光的最大直径变小，可减小物镜1的直径，实现小型化。另一方面，出射光瞳通过成像透镜4及目镜6中继，形成图16所示的出射点EP(应放置观察者眼睛的场所)，但当该出射光瞳偏心时，如图16(a)所示，原来位于光轴上的出射点EP象图16(b)一样偏心。如上所述，在该变倍光学系统3中，透镜组的偏心量随着变倍而变化，因此出射点EP的偏心量也与变倍同时变化，对观察造成障碍。为防止这一点，在本实施方式中，使光圈S也变倍同时偏心。即，为消除因第3透镜组G3或第4透镜组G4(第2校正透镜组CG2)偏心而产生的出射光瞳的偏心，使左右变倍光学系统3各自的光圈S的中心间距离变短(靠近物镜1的光轴)地移动。其结果如图16(c)所示，出射点EP的偏心被校正。

其中，入射到该变倍光学系统3的光束在最高倍时最大。因此，如上所述，在变倍光学系统3最高倍时，为了有效利用变倍光学系统3的入射光瞳，优选该变倍光学系统3含有的所有透镜组的光轴及光圈S的中心基本一致(与上述基准光轴A基本一致)。

此外，也可替代上述随着第2校正透镜组CG2的偏心而使光圈S偏心，如图17所示，将变倍区间中内包光圈S的开口部扫描的全部区域的正圆作为开口部，即，配置具有内包通过变倍而移动的光束的全部区域的开口部的光圈S1；或如图18所示，将变倍区间中光圈S的开口部扫描的全部区域作为开口部，即，配置具有内包通过变倍而移动的光束的全部区域的开口部的变形光圈S，这样一来，即使上述图16所示的出射点EP放大偏心，也不会脱离观察者的眼睛。此外，在图17及图18中，SL表示对应变倍光学系统3的变倍而偏心的光圈S的低倍端状态时的位置(偏心的状态的位置)，SH表示高倍端状态时的位置(未偏心时的位置)。

(实施例)

变倍光学系统3是图4所示的正负正负的4组构造，在变倍时第2透镜组G2及第3透镜组G3沿光轴向彼此相反的方向移动，将第2透镜组G2作为第1校正透镜组CG1，将第3透镜组G3作为第2校正透镜组CG2时，这些透镜组G2、G3的偏心量和光圈S的偏心量如下表7所示。此外在该表7中，f1表示第1透镜组G1的焦点距离，f2表示第2透镜组G2的焦点距离，f3表示第3透镜组G3的焦点距离，f4表示第4透镜组G4的焦点距离。并且，D1表示第1透镜组G1和第2透镜组G2在光轴上的间隔，D2表示第2透镜组G2和光圈S在光轴上的间隔，D3表示光圈S和第3透镜组G3在光轴上的间隔，D4表示第3透镜组G3和第4透镜组G4在光轴上的间隔。此外，透镜在现实中具有厚度，但也可仅将透镜中入射及出射的光线的动作作为该透镜的效果，理论上置换为可忽略厚度的薄壁透镜。尤其是在变倍光学系统中，因各透镜组的构成个数较少，因此易于近似为薄壁透镜，一般情况下将各透镜组置换为薄壁透镜，确定和规格对应的最佳焦点距离及各透镜组的配置。鉴于这一例子，在以下变倍光学系统3中，将各透镜组分别置换为一个薄壁透镜来进行说明。

(表7)

如该表7所示，使第2透镜组G2、第3透镜组G3及光圈S偏心时，通过对应变倍光学系统3的变倍动作而偏心的第2透镜组G2，可实现物镜1的小型化，并且通过第3透镜组G3的偏心，可将入射到该变倍光学系统3的基本平行的光束作为基本平行光束出射，进一步，通过光圈S的偏心，即使第3透镜组G3偏心，也可使出射点不偏心。

(照明光学系统的构成)

而为了在该显微镜装置中进行适当的透过照明观察，需要以照明光充满成像光学系统5的入射光瞳。因此，从物体面侧来看，位于与物镜1相反方向(以下说明中称为“照明光学系统侧”)的成像光学系统5的入射光瞳共轭像也应用照明光充满。但如图19(a)所示，实体显微镜装置100′的入射光瞳的构成中，变倍光学系统3′分为两个光路，因此相对物镜1′的光轴偏心，与之相伴，透过照明光学系统20′侧的入射光瞳共轭像PI′也相对物镜1′的光轴偏心。因此，透过照明光学系统20′需要对离开物镜1′的光轴的场所提供照明光，相对物镜1′的光轴，在垂直面内大型化(图19(a)中的直径d1)。一般情况下，与图19(b)所示的高倍端状态相比，在图19(a)所示的低倍端状态下，入射光瞳共轭像PI′的位置较远(与物镜1′的光轴正交的方向中，离开该光轴)，因此必要的透过照明光学系统20′的大型化和高倍端状态相比较为明显。

但如上所述，在本实施方式涉及的显微镜装置100中，低倍时成像光学系统(变倍光学系统3)的入射光瞳向左右光路的光轴间距离变短的方向偏心。即，如图19(c)所示，成像光学系统5的入射光瞳向左右光路的光轴间距离变短的方向偏心，因此透过照明光学系统20侧的入射光瞳共轭像PI也靠近物镜1的光轴。其结果是，向本实施方式涉及的显微镜装置100提供照明光的透过照明光学系统20的直径d2相对现有的显微镜装置100′的透过照明光学系统20′的直径d1是d1＞d2的关系，可减小必要的透过照明光学系统20。

并且，面向标本(物体面O，O′)的照明光的角度和图19(a)的θ1相比，图19(c)的θ2较小。一般情况下，照明光学系统越靠近光轴方向亮度越高，因此本实施方式易于构成较亮的光学系统。其中，作为照明光学系统的具体构成示例，包括以下情况：在入射光瞳共轭像PI附近配置面光源；在入射光瞳共轭像PI附近形成光源的像。尤其是在配置面光源时，该面光源的大小直接关系到成本，因此通过可较小构成照明光学系统的本实施方式，可获得较大效益。

并且，在本实施方式涉及的显微镜装置中，和上述透过照明观察一样，可进行同轴入射照明观察。同轴入射照明是指，使观察光学系统的光轴和入射照明光学系统的光轴一致的照明方法。图20表示，在物镜1和观察光学系统2(变倍光学系统3)之间插入偏向元件7(例如半反射镜)，设置从侧方插入借助入射照明光学系统8来自光源110的照明光的同轴入射照明装置109。该图20所示的构成中，从光源109出射的照明光通过入射照明光学系统8，被偏向元件7反射，入射到物镜1，被该物镜1聚光，照射到标本放置台102上的标本(物体)上。在该入射照明光学系统8中，包括具有与变倍光学系统3相同变倍区域的照明光用的变倍光学系统，从而在变倍光学系统3的整个变倍区域中，可进行同轴入射照明观察。或者，可构成不是整个变倍区域、而是变倍区域的一部分或具有固定倍率的入射照明光学系统8，从而可形成紧凑构造的同轴入射照明装置109。并且，在入射照明光学系统8中，配置选择性透过激励波长的滤波器，作为偏向元件7，配置选择性地反射该激励波长、选择性地透过由标本(物体)产生的荧光波长的二向色镜，从而可进行同轴入射荧光观察。

图21表示在观察光学系统2内部的变倍光学系统3和成像透镜3之间插入同轴入射照明装置111的情况。该图21所示构成下，从光源112出射的照明光通过入射照明光学系统10，被偏向元件9(例如分束棱镜)反射，入射到变倍光学系统3。并且，该照明光通过变倍光学系统3引导到物镜1，照射到标本(物体面O)。此时，变倍光学系统3由观察光学系统2和入射照明光学系统10共享，因此该入射照明光学系统10即使不具有独立的照明光用的变倍光学系统，也可在整个变倍区域中进行同轴入射照明观察。并且和上述图20中一样，在入射照明光学系统10中配置选择性透过激励波长的滤波器，作为偏向元件9，也配置选择性地反射该激励波长、选择性地透过由标本(物体)产生的荧光波长的二向色镜，从而可进行同轴入射荧光观察。

但是，在图21所示的位置上插入同轴入射照明装置111时，变倍光学系统3在变倍时，具有第1校正透镜组CG1(第2透镜组G2)和第2校正透镜组CG2(第3透镜组G3)相对基准光轴A正交的方向上的成分地移动，因此如上所述，其出射光瞳也具有相对基准光轴A正交的方向上的成分地移动。这样一来，通过设置对应成像光学系统5(变倍光学系统3)的出射光瞳的偏心使入射照明光学系统10的照明透镜也偏心并使光源的像移动的偏心机构，可使该光源的像与出射光瞳重叠地构成，从而可实现有效的照明。以下说明该同轴入射照明装置111的构成示例。

(第1实施例)

如图22所示，在该第1实施例涉及的显微镜装置100中，在物镜1的像侧配置变倍光学系统3，进一步在其像侧安装同轴入射照明装置111。实际上，构成该同轴入射照明装置111的入射照明光学系统10向图22的图纸内部弯曲配置，但为了便于说明标记在同一平面内。并且，图21所示的光源112从未图示的光源装置被光纤引导，在此将该光纤的端面作为光源112来进行说明。

从光源(光纤端面)112出射的照明光通过照明透镜11聚光后，通过偏向元件(分割合成棱镜)9反射，进入到和成像光学系统5共轭的光路。在该同轴入射照明装置111中，在偏向元件9的前后配置由正透镜组13及负透镜组16构成的非焦点光学系统。该非焦点光学系统具有以下作用：在成像光学系统5的光路中插入同轴入射照明装置111的厚度，使配置在其像侧的成像透镜6形成的一次像IM的出射光瞳离开插入同轴入射照明装置111前的一次像IM的位置的情况得以复原。通过该伽利略型非焦点光学系统，成像倍率普遍以1.2倍～1.5倍左右向高倍侧移动。照明光由偏向元件9反射后，通过非焦点光学系统的正透镜组13，入射到变倍光学系统3。

并且，在偏向元件9的光源112侧和成像透镜6侧分别如图22所示配置偏光件12和测光件15，并且在物镜1的物体O侧配置λ/4板14。偏光件12和测光件15是正交尼科耳棱镜的配置，λ/4板14在其快轴相对偏光件12及测光件15的轴成45度的位置时停止地可旋转。它们作为光隔离物作用，通过偏光件12变为直线偏光的照明光通过变倍光学系统3内的透镜面被反射时，变为噪音光，但被测光件15阻挡。另一方面，通过变倍光学系统3及物镜1入射到λ/4板14时，偏光状态变为圆偏光。因此，物体O的反射率即使有偏光依存性，也可不对观察像造成影响地作为明亮视野照明观察。并且，被物体O反射的圆偏光再次通过λ/4板14时，变为与入射的直线偏光(偏光件12的偏光方向)正交的直线偏光(即和测光件15相同的偏光方向)。该信号光通过物镜1及变倍光学系统3受到放大作用后，透过偏向元件9，透过测光件15。这样一来，该显微镜装置100中具有提高观察像的S/N的组成。

接着使用各元素说明构成同轴入射照明装置111的透镜中，将从光源112出射的照明光引导到变倍光学系统3的透镜的构成。其中，从物体O开始按照物镜1、变倍光学系统3、及同轴入射照明装置111的顺序追加光线。并且，物镜1的各元素如上述表1所示，变倍光学系统3的各元素如上述表2所示(将第3透镜组G3作为第2校正透镜组CG2)。即，在表1的第13面的后面，借助表2的变倍光学系统3插入同轴入射照明装置111。

下表8表示构成同轴入射照明装置111的光学系统的各元素。此外，该表8中的面号码如图23所示，第17面及第18面表示偏向元件9的光学面，第21面是光源112(光纤端)。并且，在该表8的曲率半径r中，∞表示平面(以下说明中也一样)。

(表8)

图23的X表示，在右侧光路中，在变倍光学系统3中通过光圈S的中心的光线如何通过同轴入射照明装置111的光学系统。本实施方式涉及的显微镜装置100中，通过变倍光学系统3的光圈S的中心的光线X到达入射照明装置111的第21面(光纤端)时，该变倍光学系统3在低倍端状态下偏心-0.58mm(图23所示的δ，在该图23中所示的偏心方向为负)。它也是伴随变倍光学系统3的第2校正透镜组CG2(第3透镜组G3)的偏心而产生的出射光瞳的偏心量。通过使照明透镜11偏心，上述光线X到达第21面的中心地校正，则可使出射光瞳和光源的像重叠。其校正量相对第3透镜组G3的-1.2934mm的偏心量，使照明透镜11偏心+0.51mm即可。其他例子也可是，取代使照明透镜11偏心，当使用光纤等光源时，使其端面偏心+0.58mm。在图22及图23所示的构成中，利用出射端面φ4mm的双分支光纤，将来自光纤用光源装置的光导入到双系统(左右光路)的照明系统。并且，随着变倍光学系统3的第2校正透镜组CG2的偏心轨道，无阶段、连续地驱动照明透镜11(或光纤端)的偏心时，观察者可不疲劳地进行观察。

此外，不是无阶段地驱动照明透镜11(或光纤端)的偏心机构，而至少可进行两个位置(例如低倍侧和高倍侧的两个位置)的切换时，该入射照明装置111的偏心机构的构成变得简单，可降低成本。

(第2实施例)

在第1实施例中，说明了对应因第2校正透镜组CG1的移动而偏心的出射光瞳，使照明透镜11(或光纤端)偏心地构成的情况，但也可是如下构成：增大由照明透镜11形成的光源的像，即使出射光瞳变动，也不超出光源的像(形成包括变倍光学系统3变倍时移动的出射光瞳轨迹的大小的光源的像)。通过增大光源的像，无需对同轴入射照明装置111的照明光学系统10的偏心机构，可使构造简单。其中，为了增大光源的像，可增大使用的光源(增大光纤出射端面)，或增大照明光学系统10的光源倍率。为了增大光源倍率，缩短照明透镜11的焦点距离即可。例如，可通过下述表9所示的光学系统来实现。此外，同轴入射照明装置111的构成和第1实施例相同。

(表9)

通过使用表9所示的各元素的光学系统，相对第3透镜组G3的-1.2934mm的偏心量，照明透镜11的偏心量可小到-0.28mm，因此相对光源大小可忽略偏心量，不会因偏心而使照明范围偏离。

(成像光学系统中的遮断方法)

如上所述，本实施方式涉及的显微镜装置100的变倍光学系统3中，构成作为可动组的第2透镜组G2及第3透镜组G3的左右透镜组对应倍率在基准光轴A上移动，并且向与该基准光轴A正交的方向移动。因此，通过左右的第2透镜组G2及第3透镜组G3向与光轴正交的方向移动，空间变化(例如左右透镜组之间可形成的空间(间隙)的大小变化)。因此，存在以下情况：视野外的光线不入射到第2透镜组G2及第3透镜组G3，而通过该空间，入射到后续的透镜组或光学系统，产生闪耀、重影。因此，本实施方式涉及的显微镜装置100中，设置遮光部，在不入射到作为可动组的第2透镜组G2及第3透镜组G3而通过这些透镜组G2、G3周围空间的光中，遮断至少通过物镜1的光轴侧的光，从而可抑制闪耀、重影的发生。

以下说明本实施方式涉及的变倍光学系统3的作为可动组的第2透镜组G2及第3透镜组G3上设置的遮光部的具体构成。此外，对和以上说明通用的构成部件附加同样的标记，省略详细说明。并且，在以下说明中，对配置在左侧光路的部件的标记附加L，对配置在右侧光路的部件的标记附加R来进行说明。并且图中M表示观察者的眼睛。

(第1实施例)

首先参照图24及图25说明第1实施例涉及的显微镜装置100的变倍光学系统3的构成。如图24所示，在变倍光学系统3中，在第2透镜组G2及第3透镜组G3的左右透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)之间，设置遮光部H2、H3，以连接这些透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)。该遮光部H2、H3随着左右透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)的移动，其大小(与物镜1的光轴正交的方向的长度(或与基准光轴A正交的方向的长度，下同))变化，具有遮断通过这些透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)之间可形成的空间的光的构造地配置。即，该遮光部H2、H3随着左右的透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)的运动自由伸缩地配置即可，不论其形状，例如象蛇腹构造、屏风构造一样，优选具有在伸缩方向上可折叠的构造。其中，伸缩方向是在左右的透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)之间与物镜1的光轴正交的方向，是附图中的左右方向。

即，如图25(a)所示，向高倍端侧变倍时，第2透镜组G2及第3透镜组G3的左右的透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)在与基准光轴AL、AR正交的方向彼此远离地移动。此时，配置在左右的透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)之间的遮光部H2、H3随着左右的透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)移动的方向伸长。另一方面，如图25(b)所示，向低倍端侧变倍时，第2透镜组G2及第3透镜组G3的左右的透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)在与作为基准的光轴正交的方向上彼此靠近地移动。此时，配置在左右的透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)之间的遮光部H2、H3随着向左右的透镜组的移动方向而收缩。这样一来，遮断通过形成在作为可动组的第2透镜组G2及第3透镜组G3的左右各透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)之间的空间的光，可防止光进入到后续透镜组或光学系统，因此可抑制闪耀、重影的发生。

(第2实施例)

接着参照图26～图28说明第2实施例涉及的显微镜装置100的变倍光学系统3的构成。并且如图26所示，在该第2实施例涉及的显微镜装置100中，和第1实施例的不同点是，变倍光学系统3的第2透镜组G2及第3透镜组G3的构成。本实施例涉及的显微镜装置100的变倍光学系统3的第2透镜组G2及第3透镜组G3和第2实施例涉及的第2透镜组G2及第3透镜组G3一样，是可动组，分别可向基准光轴AL、AR的方向及与该光轴正交的方向移动地构成。并且，从低倍端状态向高倍端状态变倍时的、第2及第3透镜组G2、G3的移动方向和上述第1实施例一样。

如图27所示，该变倍光学系统3的第2透镜组G2包括：保持左右透镜组G2L、G2R的第1部件21；第2部件22，使该第2透镜组G2整体向光轴方向移动，并且使分别由第1部件21保持的左右透镜组G2L、G2R可向与光轴正交的方向移动地保持。同样，第3透镜组G3包括：保持左右透镜组G3L、G3R的第1部件31；第2部件32，使该第3透镜组G3整体向光轴方向移动，并且使分别由第1部件31保持的左右透镜组G3L、G3R可向与光轴正交的方向移动地保持。

如图28所示，第2透镜组G2及第3透镜组G3的第2部件22、32由遮断光的材质形成，并且设置在第1透镜组G1的光轴方向上贯通的左右一对开口部25、35。该开口部25、35如下形成：无论左右第1部件21、31相对第2部件22、32向与第1透镜组G1的光轴正交的方向的移动，第2及第3透镜组G2、G3的左右的透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)分别从光轴方向观察时，总位于该开口部25、35内。因此，开口部25、35具有以下形状：使在与物镜1的光轴正交的方向延伸的矩形的开口的左右两端部(透镜组的移动方向的端部)切口成半圆状。并且，第1部件21、31中，在遮断光的板状的部件上形成和左右的透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)基本相同的大小的开口，在该开口中，左右透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)嵌入并被保持。并且，该第1部件21、31具有以下大小：即使左右透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)向与物镜1的光轴正交的方向移动，也总是堵塞开口部25、35中的这些透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)以外的部分的大小(例如从光轴方向观察时，具有比开口部25、35大的矩形形状)。因此，即使左右透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)在变倍时向与物镜1的光轴正交的方向移动，也不入射到构成该第2及第3透镜组G2、G3的透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)，可遮断要通过其周边部的光，因此该光线不会入射到后续的透镜组或光学系统，可抑制闪耀、重影的发生。

(第2实施例的变形例)

而如图28所示，使第1部件21、31形成为矩形形状时，为了即使左右透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)移动也可堵塞开口部25、35内的透镜组以外的部分，变为在与光轴正交的方向上具有规定长度的大小。因此如图28(a)所示，在高倍时，第2部件22、32的左右方向的大小变大，如图28(b)所示，在低倍时，无法使透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)靠近和第1部件21、31的光轴方向长度相比靠近物镜1的光轴侧，结果使变倍光学系统3整体大型化。

因此，如图29所示，使与第1部件21、31的光轴正交的方向的长度是可保持左右透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)的程度的大小(比透镜组的各直径略大的程度的大小)，在该第1部件21、31各自的两端安装在和物镜1的光轴正交的方向上可伸缩的伸缩部件26、36(用于伸缩的形状和第1实施例相同)。其中，该伸缩部件26、36包括：一端安装在第1部件21、31的光轴侧的内伸缩部件26a、36a；安装在和光轴相反的一侧的外伸缩部件26b、36b。并且，内伸缩部件26a、36a的另一端安装在与第2部件22、32的物镜1的光轴正交的方向的大致中央部(比开口部25、35靠近光轴侧)，外伸缩部件26b、36b的另一端安装在和第2部件22、32的物镜1的光轴正交的方向的两端部(比开口部25靠近外侧)。并且，内伸缩部件26a、36a及外伸缩部件26b、36b的宽度方向的大小(图29的纸面上的上下方向的大小)与第1部件21、31的宽度方向大小基本相同地形成。

如上构成第2透镜组G2及第3透镜组G3时，为了在变倍时使左右的透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)向和物镜1的光轴正交的方向移动，当移动第1部件21、31时，随着该第1部件21、31的移动，伸缩部件26、36伸缩，因此对开口部25、35中的透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)以外的部分，可总是通过第1部件21、31及伸缩部件26、36堵塞，可遮断不入射到这些透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)而要通过其周边部的光。因此，该光线不入射到后续的透镜组或光学系统，可抑制闪耀、重影的发生。并且，在和第1部件21、31的物镜1的光轴正交的方向的两端部上，安装随着第1部件21、31的移动而伸缩的伸缩部件26、36，因此可使与第2部件22、32的物镜1的光轴正交的方向的大小是比开口部25、35的外侧略大的程度，并且可使左右的透镜组(G2L、G2R及G3L、G3R)靠近物镜1的光轴附近，整体上使变倍光学系统3小型化。

因此，显微镜装置100如第1及第2实施例所示，对变倍时向与基准光轴AL、AR正交的方向移动的变倍光学系统3中含有的透镜组设置遮光部，从而在具有物镜及观察光学系统(整体是耦合光学系统)的显微镜装置中，可避免物镜的大型化，同时可使成像光学系统向低倍区域扩大，并降低闪耀、重影的发生。

(其他变形例)

以上说明了作为变倍光学系统3，使第1校正透镜组CG1及第2校正透镜组CG2在整个变倍区域进行偏心动作的构成，但不限于此，也可如下构成：仅在靠近通过物镜1的光的最大直径变大的低倍端的区间，进行偏心动作。并且，也可使左右眼用的变倍光学系统3双方进行上述偏心动作，也可由任意一个进行。并且，以上说明了对物镜1设置两个光路(观察光学系统2)的情况，但设置3个以上的光路时也一样(例如两个观察光学系统和一个照明光学系统的构成)。

并且，对把成像光学系统分为物镜、非焦点变倍光学系统、成像透镜这三个光学系统的情况进行了说明，但也可将非焦点变倍光学系统的最靠近像侧的透镜组和成像透镜汇总成一个透镜组设计。进一步，从物镜出射后的光不是平行光束，而略有收束或是发散光束时，如通过之后的光学系统进行校正，则可构成和出射平行光束的物镜相同的成像光学系统。即，本发明中，变倍光学系统无需形成非焦点系统。

Claims (30)

1.一种成像光学系统，通过物镜及观察光学系统形成像，并且以能够使上述像变倍的方式构成，其特征在于，

上述观察光学系统具有多个透镜组，在从高倍端状态向低倍端状态变倍的区间的至少一部分，上述多个透镜组中的至少两个透镜组分别以具有与上述观察光学系统的基准光轴正交的方向上的成分的方式移动。

2.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，上述至少两个透镜组中、最靠近上述物镜侧地配置的至少一个透镜组如下移动：当从上述低倍端状态向高倍端状态变倍时，在包含上述物镜的光轴及上述观察光学系统的上述基准光轴在内的面内，对于将从上述观察光学系统的上述基准光轴到上述物镜的光轴的方向定义为负的、与上述观察光学系统的上述基准光轴正交的方向上的移动量，作为将从上述低倍状态向上述高倍端侧移动的方向定义为正的、在上述变倍时进行移动的透镜组中最靠近上述物镜侧地配置的透镜组在上述观察光学系统的上述基准光轴上的位置的函数进行表示时，在上述变倍的区间的至少一部分使上述函数的一次微分为0以上、且上述函数的二次微分为0以下。

3.根据权利要求2所述的成像光学系统，其特征在于，入射到上述观察光学系统的主光线中，相对于上述观察光学系统的上述基准光轴的角度最大的主光线的、在上述观察光学系统的最靠近物体侧的面的切面上的入射位置如下变化：从上述低倍端状态向上述高倍端状态变倍时，至少到规定的焦点距离状态为止，靠近上述观察光学系统的上述基准光轴侧。

4.根据权利要求1～3的任意一项所述的成像光学系统，其特征在于，

上述观察光学系统具有光圈，

在从上述低倍端状态向上述高倍端状态变倍的区间的至少一部分，上述光圈以具有与上述观察光学系统的上述基准光轴正交的方向上的成分的方式移动。

5.根据权利要求4所述的成像光学系统，其特征在于，上述光圈追随以具有与上述观察光学系统的上述基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的上述透镜组而移动，上述光圈的像、即出射光瞳的中心在上述观察光学系统的上述基准光轴上存在于整个变倍区域。

6.根据权利要求1～3的任意一项所述的成像光学系统，其特征在于，

上述观察光学系统具有光圈，

在从上述低倍端状态向上述高倍端状态变倍的区间的至少一部分，上述光圈具有通过上述透镜组而移动的光束的整个区域作为开口部，其中，上述透镜组以具有与上述观察光学系统的上述基准光轴正交的方向上的成分的方式移动。

7.根据权利要求6所述的成像光学系统，其特征在于，上述光圈的上述开口部是内包上述整个区域的正圆。

8.根据权利要求1～7的任意一项所述的成像光学系统，其特征在于，上述观察光学系统具有多个光路，把来自上述物镜的光从上述多个光路分别出射，上述多个光路分别具有上述多个透镜组。

9.根据权利要求8所述的成像光学系统，其特征在于，上述观察光学系统的上述多个光路包括右眼用及左眼用两个光路。

10.根据权利要求8或9所述的成像光学系统，其特征在于，在以具有与上述观察光学系统的上述基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的上述透镜组的至少上述物镜的光轴侧，设有遮光部，该遮光部随着以具有与上述观察光学系统的上述基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的上述透镜组的、与上述基准光轴正交的方向上的成分的移动，遮断通过在该透镜组和上述物镜的光轴之间所产生的空间的光。

11.根据权利要求10所述的成像光学系统，其特征在于，

上述遮光部被以连接设置在上述多个光路上的、以具有与上述观察光学系统的上述基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的各个上述透镜组的方式进行安装，且随着该透镜组的与上述基准光轴正交的方向上的成分的移动而伸缩。

12.根据权利要求10所述的成像光学系统，其特征在于，

上述遮光部包括：第1部件，由遮断光的部件形成，形成在与上述物镜的光轴平行的方向上贯通、且和以具有与上述观察光学系统的上述基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的各个上述透镜组大小基本相同的开口，将以具有与上述观察光学系统的上述基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的各个上述透镜组嵌入到该开口中而进行保持；和

第2部件，由遮断光的部件形成，能够在上述物镜的光轴方向上移动，以能够在与上述基准光轴正交的方向上移动的方式保持上述第1部件，并且，形成在与上述物镜的光轴平行的方向上贯通的开口部；

上述第2部件的上述开口部形成为：与以具有与上述基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的上述透镜组的移动无关，该透镜组始终位于上述开口部内。

13.根据权利要求12所述的成像光学系统，其特征在于，上述第1部件形成为：堵塞上述开口部内的、以具有与上述观察光学系统的上述基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的上述透镜组以外的部分。

14.根据权利要求12所述的成像光学系统，其特征在于，上述第1部件在与上述基准光轴正交的方向上的两端部分别具有随着上述第1部件的移动而伸缩的伸缩部件。

15.根据权利要求14所述的成像光学系统，其特征在于，上述第1部件及上述伸缩部件形成为：堵塞上述开口部内的、以具有与上述观察光学系统的上述基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的上述透镜组以外的部分。

16.根据权利要求8～15的任意一项所述的成像光学系统，其特征在于，

以具有与上述观察光学系统的上述基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的上述透镜组中的至少一个是第1校正透镜组，该第1校正透镜组在从上述高倍端状态向上述低倍端状态变倍时以上述多个光路中的上述透镜组的光轴间距离变短的方式进行移动，

以具有与上述观察光学系统的上述基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的上述透镜组中的其余透镜组是第2校正透镜组，该第2校正透镜组校正通过上述第1校正透镜组进行变化的光路，并如下地出射：上述像在将上述多个透镜组以该多个透镜组的光轴一致的方式进行配置时所要形成的像形成位置上成像。

17.根据权利要求1～16的任意一项所述的成像光学系统，其特征在于，上述观察光学系统包括非焦点变倍光学系统，该非焦点变倍光学系统具有上述至少两个透镜组。

18.根据权利要求1～17的任意一项所述的成像光学系统，其特征在于，在上述高倍端状态下，上述多个透镜组的各光轴基本一致。

19.根据权利要求1～18的任意一项所述的成像光学系统，其特征在于，

上述多个透镜组具有：第1透镜组，配置在最靠近物体侧，在上述变倍中被固定；和

第2透镜组，配置在上述第1透镜组的像侧，是以具有与上述观察光学系统的上述基准光轴正交的方向上的成分的方式移动的上述透镜组之一；

在上述低倍端状态下，上述第2透镜组的光轴相对于上述第1透镜组的光轴偏心。

20.一种显微镜装置，其特征在于，具有权利要求1～19的任意一项所述的成像光学系统。

21.一种显微镜装置，其特征在于，

具有：照明光学系统，包括具有面状发光区域的面发光体，将上述面发光体放射的光照射到物体；和

权利要求1～19的任意一项所述的成像光学系统，包括物镜，对来自上述物体的光进行聚光而形成物体的像；

上述面发光体配置在上述物镜的入射光瞳共轭位置或入射光瞳共轭位置附近。

22.一种显微镜装置，其特征在于，

具有：权利要求1～18的任意一项所述的成像光学系统，包括物镜，对来自物体的光进行聚光而形成该物体的像；和

照明光学系统，通过照明透镜对来自光源的光进行聚光，引导到上述成像光学系统的光路上，通过上述物镜将上述光照射到上述物体上；

上述照明光学系统如下构成：对应通过上述透镜组而移动的出射光瞳使上述光源的像移动，其中，上述透镜组以具有与上述观察光学系统的上述基准光轴正交的方向上的成分的方式移动。

23.根据权利要求22所述的显微镜装置，其特征在于，上述照明光学系统无阶段、连续地使上述照明透镜以具有与光轴正交的方向上的成分的方式移动。

24.根据权利要求22所述的显微镜装置，其特征在于，上述照明光学系统通过至少两个位置的切换，使上述照明透镜以具有与光轴正交的方向上的成分的方式移动。

25.根据权利要求22所述的显微镜装置，其特征在于，使上述光源无阶段、连续地或通过至少两个位置的切换以具有与光轴正交的方向上的成分的方式移动。

26.一种显微镜装置，其特征在于，

具有：权利要求1～18的任意一项所述的成像光学系统，包括物镜，对来自物体的光进行聚光，形成该物体的像；和

照明光学系统，通过照明透镜对来自光源的光进行聚光，引导到上述成像光学系统的光路上，通过上述物镜将上述光照射到上述物体上；

上述照明光学系统形成包含通过上述透镜组移动的出射光瞳轨迹的大小的、上述光源的像，其中，上述透镜组以具有与上述观察光学系统的上述基准光轴正交的方向上的成分的方式移动。

27.一种实体显微镜装置，其特征在于，具有：物镜；

多个非焦点变倍光学系统，将从上述物镜与该物镜的光轴基本平行地出射的平行光作为多个平行光分别出射；和

多个成像透镜，对从上述多个非焦点变倍光学系统分别出射的平行光进行聚光；

上述多个非焦点变倍光学系统中的至少一个，在从高倍端状态向低倍端状态变倍的区间的至少一部分，具有至少两个透镜组，该透镜组以具有与上述物镜的光轴正交的方向上的成分的方式移动。

28.根据权利要求27所述的实体显微镜装置，其特征在于，

具有照明光学系统，其包括具有面状发光区域的面发光体，将上述面发光体放射的光照射到物体上，

上述面发光体配置在上述物镜的入射光瞳共轭位置或入射光瞳共轭位置附近。

29.根据权利要求27所述的实体显微镜装置，其特征在于，

具有照明光学系统，通过照明透镜对来自光源的光进行聚光，通过上述物镜照射到物体上，

上述照明光学系统如下构成：对应通过上述透镜组而移动的出射光瞳使上述光源的像移动，其中，上述透镜组以具有与上述物镜的光轴正交的方向上的成分的方式移动。

30.根据权利要求27所述的实体显微镜装置，其特征在于，

具有照明光学系统，通过照明透镜对来自光源的光进行聚光，通过上述物镜照射到物体上，

上述照明光学系统形成包含通过上述透镜组而移动的出射光瞳轨迹的大小的、上述光源的像，其中，上述透镜组以具有与上述物镜的光轴正交的方向上的成分的方式移动。

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