CN109073872A - 光学单元及光学单元的调节方法 - Google Patents
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Abstract
光学单元(1)包括：将由光学显微镜(2)形成的一次成像面在摄像装置(3)侧的二次成像面上中继的中继光学系统(5)；配置在中继光学系统(5)间的光轴上的光学元件保持器(6)；在比光学元件保持器(6)更靠前级侧的光轴上配置场镜(16)的场镜配置部(7)；和在比光学元件保持器(6)更靠后级侧的光轴上可插拔地配置伯特兰透镜(19)的伯特兰透镜插拔部(8)。
Description
技术领域
本发明涉及光学单元及光学单元的调节方法。
背景技术
目前，在使用光学显微镜的图像观察的技术领域中，在显微镜光学系统的光瞳共轭位置配置相位掩膜这样的光学元件，在摄像装置侧取得与该光学元件的特性相应的输出图像。在一般的光学显微镜中，物镜的射出光瞳位置位于物镜的内部。因此，研究如下结构：在光学显微镜的摄像端口侧配置中继光学系统，将试样的一次成像面在摄像装置侧的二次成像面中继，并且向中继光学系统投影物镜的光瞳，在投影的光瞳位置配置光学元件(例如参考专利文献1、2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-90654号公报
专利文献2：日本特开2008-64933号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
为了简便地实现在投影至中继光学系统的物镜的光瞳位置配置光学元件的结构，考虑使用将这些结构单元化的光学单元。在诸多光学显微镜中，存在从摄像端口侧观察物镜的光瞳的射出光瞳根据显微镜或物镜的种类等而位移的担忧。如果实际测定的话，则确认了某个光学显微镜中射出光瞳位置处于-2830mm～-1550mm的范围，其他光学显微镜中射出光瞳位置处于+330mm～+1790mm的范围等，各个光学显微镜的大的偏差。
因此，为了能够将光学单元应用于各种光学显微镜，需要将光学元件的调节范围确保为较大。在扩大光学元件的调节范围时，需要增大构成中继光学系统的准直透镜与聚焦透镜的间隔、或者增大聚焦透镜的直径等的结构。但是，当采用这些结构时，存在光学单元大型化，与光学显微镜连接时的使用便利性变差的担忧。
本发明为了解决上述技术问题而完成，其目的在于，提供一种能够避免大型化并且相对于各种射出光瞳投影位置能够容易地调节光学元件的配置位置的光学单元及光学单元的调节方法。
解决问题的技术手段
本发明的一个方面所涉及的光学单元是光学耦合于光学显微镜与摄像装置之间的光学单元，包括：将由光学显微镜形成的一次成像面在摄像装置侧的二次成像面上中继的中继光学系统；配置在中继光学系统间的光轴上的光学元件保持器；在比光学元件保持器更靠近前级侧的光轴上配置场镜(field lens)的场镜配置部；和在比光学元件保持器更靠近后级侧的光轴上可插拔地配置伯特兰透镜的伯特兰透镜插拔部。
在该光学单元中，通过将场镜配置在光学元件保持器的前级侧的光轴上，能够使由光学显微镜形成的射出光瞳投影位置位于中继光学系统间的光轴上的一定范围内。通过使用场镜，能够抑制构成中继光学系统的透镜的间隔和透镜直径，将光学元件的必要直径抑制在一定范围内，因此能够避免光学单元的大型化。此外，在该光学单元中，通过在比光学元件保持器更靠近后级侧的光轴上插入伯特兰透镜，能够经由摄像装置确认射出光瞳投影位置。因此，能够相对于各种射出光瞳投影位置容易地调节光学元件的配置位置。
此外，也可以是伯特兰透镜插拔部具有使伯特兰透镜的位置在光轴方向上位移的伯特兰透镜位移部。在此情况下，能够容易地使摄像装置的焦点对准射出光瞳投影位置。
此外，也可以是伯特兰透镜插拔部具有保持伯特兰透镜的多个伯特兰透镜保持部，伯特兰透镜位移部以能够使伯特兰透镜保持部的各个位置在光轴方向上位移的方式构成。在此情况下，能够更容易地使摄像装置的焦点对准射出光瞳投影位置。
此外，也可以是场镜配置部具有使场镜的位置在光轴方向上位移的场镜位移部。由此，能够容易地调节相对于光轴方向的射出光瞳投影位置。
此外，也可以是场镜配置部具有保持场镜的多个场镜保持部，场镜位移部以能够使场镜保持部的各个位置在光轴方向上位移的方式构成。由此，能够更容易地调节相对于光轴方向的射出光瞳投影位置。
此外，也可以是光学单元还包括：保持器位移部，使光学元件保持器的位置在光轴方向和与该光轴方向正交的面的面内方向中的至少一个方向上位移。由此，能够在射出光瞳投影位置上在XY平面上容易地调节光学元件的位置。
此外，也可以是光学单元在比光学元件保持器更靠近前级侧的光轴上还具有光分割元件。在此情况下，能够在摄像装置侧观察不同波长的光。
此外，本发明的一个方面所涉及的光学单元的调节方法是光学耦合于光学显微镜与摄像装置之间的光学单元的调节方法，包括：在比配置在中继光学系统间的光轴上的光学元件保持器的位置更靠近后级侧的光轴上插入伯特兰透镜，使摄像装置的焦点对准光学元件保持器的位置的焦点调节步骤；在比光学元件保持器的位置更靠近前级侧的光轴上配置场镜，使光学显微镜的射出光瞳投影位置对准光学元件保持器的位置的射出光瞳投影位置调节步骤；和在射出光瞳投影位置与光学元件保持器的位置对准的状态下将伯特兰透镜从光轴拔出的伯特兰透镜拔出步骤。
在该光学单元的调节方法中，通过将场镜配置在光学元件保持器的前级侧的光轴上，能够使由光学显微镜形成的射出光瞳投影位置位于中继光学系统间的光轴上的一定范围内。通过使用场镜，能够抑制构成中继光学系统的透镜的间隔和透镜直径，将光学元件的必要直径抑制在一定范围内，因此能够避免光学单元的大型化。此外，在该光学单元的调节方法中，通过在比光学元件保持器更靠近后级侧的光轴上插入伯特兰透镜，能够经由摄像装置确认射出光瞳投影位置。因此，能够相对于各种射出光瞳投影位置容易地调节光学元件的配置位置。
此外，也可以是射出光瞳投影位置调节步骤包括使场镜的位置沿着光轴方向位移的步骤或将场镜更换为焦点距离不同的场镜的步骤。由此，能够容易地调节相对于光轴方向的射出光瞳投影位置。
此外，也可以是射出光瞳投影位置调节步骤包括使光学显微镜的孔径光阑的像成像于摄像装置的步骤。通过在光学显微镜中预先进行聚光透镜的调节，能够将孔径光阑的像的成像位置用作射出光瞳投影位置。
此外，也可以是光学单元的调节方法还包括：在射出光瞳投影位置调节步骤之后，在光学元件保持器配置光学元件，使光学元件保持器的位置在光轴方向和与光轴方向正交的面的面内方向中的至少一个方向上位移的光学元件位移步骤。由此，能够在射出光瞳投影位置上使光学元件的位置最优化。
此外，本发明的一个方面所涉及的光学单元的调节方法是光学耦合于光学显微镜与摄像装置之间的光学单元的调节方法，包括：在比配置在中继光学系统间的光轴上的光学元件保持器的位置更靠近后级侧的光轴上插入伯特兰透镜的伯特兰透镜插入步骤；在比光学元件保持器的位置更靠近前级侧的光轴上配置场镜，将光学显微镜的射出光瞳投影位置调节至相对于光学元件保持器的位置进行了粗调节的粗调节位置的射出光瞳投影位置粗调节步骤；使摄像装置的焦点对准粗调节位置的焦点调节步骤；使光学元件保持器的位置对准粗调节位置的保持器调节步骤；和在光学元件保持器的位置与粗调节位置对准的状态下将伯特兰透镜从光轴上拔出的伯特兰透镜拔出步骤。
在该光学单元的调节方法中，通过将场镜配置在光学元件保持器的前级侧的光轴上，能够使由光学显微镜形成的射出光瞳投影位置位于中继光学系统间的光轴上的一定范围内。通过使用场镜，能够抑制构成中继光学系统的透镜的间隔和透镜直径，将光学元件的必要直径抑制在一定范围内，因此能够避免光学单元的大型化。此外，在该光学单元的调节方法中，通过在比光学元件保持器更靠近后级侧的光轴上插入伯特兰透镜，能够经由摄像装置确认射出光瞳投影位置。因此，能够相对于各种射出光瞳投影位置容易地调节光学元件的配置位置。
此外，也可以是射出光瞳投影位置粗调节步骤包括：使场镜的位置沿着光轴方向位移的步骤、或者将场镜更换为焦点距离不同的场镜的步骤。由此，能够容易地粗调节相对于光轴方向的射出光瞳投影位置。
此外，也可以是射出光瞳投影位置粗调节步骤包括使光学显微镜的孔径光阑的像粗成像于摄像装置的步骤。通过在光学显微镜中预先进行聚光透镜的调节，能够将孔径光阑的像的成像位置用作射出光瞳投影位置。因此，能够容易地进行射出光瞳投影位置的粗调节。
此外，也可以是光学单元的调节方法还包括：在射出光瞳投影位置粗调节步骤之后，在光学元件保持器配置光学元件，使光学元件的位置在光轴方向和与光轴方向正交的面的面内方向中的至少一个方向上位移的光学元件位移步骤。由此，能够在射出光瞳投影位置上使光学元件的位置最优化。
此外，也可以是焦点调节步骤包括：使伯特兰透镜的位置沿着光轴方向位移的步骤或将伯特兰透镜更换为焦点距离不同的伯特兰透镜的步骤。在此情况下，能够容易地使摄像装置的焦点对准射出光瞳投影位置。
此外，也可以是上述步骤中的至少一个步骤一边利用摄像装置摄像一边进行。由此，光学单元的调节顺序变得更简单。
此外，也可以是焦点调节步骤包括在光学元件保持器配置图片(chart)的步骤。通过使用图片，能够容易地使摄像装置的焦点对准射出光瞳投影位置。
发明的效果
根据该光学单元及光学单元的调节方法，能够避免大型化并且能够相对于各种射出光瞳投影位置调节光学元件的配置位置。
附图说明
图1是表示光学单元的一个实施方式的图。
图2是表示场镜配置部的变形例的图。
图3是表示伯特兰透镜配置部的变形例的图。
图4是表示光学单元的调节方法的第1实施方式的流程图。
图5是表示由光学单元形成的光瞳中继的初始状态的图。
图6是表示焦点调节步骤中的成像关系的图。
图7是表示图6的后续的工序中的成像关系的图。
图8是表示射出光瞳投影位置调节步骤中的成像关系的图。
图9是表示图8的后续的工序中的成像关系的图。
图10是表示光学元件位移步骤中的成像关系的图。
图11是表示执行伯特兰透镜拔出步骤后的成像关系的图。
图12是表示光学单元的调节方法的第2实施方式的流程图。
图13是表示伯特兰透镜插入步骤中的成像关系的图。
图14是表示射出光瞳投影位置粗调节步骤中的成像关系的图。
图15是表示图14的后续的工序中的成像关系的图。
图16是表示焦点调节步骤中的成像关系的图。
图17是表示保持器调节步骤中的成像关系的图。
图18是表示执行伯特兰透镜脱拔出骤后的成像关系的图。
图19是表示光学单元的变形例的图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的一个方面所涉及的光学单元及光学单元的调节方法的优选实施方式详细地进行说明。
[光学单元的结构]
图1是表示光学单元的一个实施方式的图。该图所示的光学单元1是光学耦合于光学显微镜2与摄像装置3之间的单元。光学单元1在光学显微镜2的射出光瞳投影位置P配置相位掩膜等光学元件M，用于在摄像装置3侧取得与该光学元件的特性相应的输出图像。光学显微镜2例如是明视场显微镜或荧光显微镜。摄像装置3例如是具有二维像素结构的CCD(Charge Coupled Device(电荷耦合器件))照相机、或CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor(互补金属氧化物半导体))照相机。
如图1所示，光学单元1在壳体4内具备中继光学系统5、光学元件保持器6、场镜配置部7和伯特兰透镜插拔部8而构成。这些构成要素彼此光学耦合。在壳体4的一端侧，设置有与光学显微镜2的连接部9。连接部9例如是C安装架(mount)，与光学显微镜2的照相机端口连接。此外，在壳体4的另一端侧，设置有与摄像装置3的连接部10。连接部10例如是C安装架，与摄像装置3连接。
中继光学系统5是用于将由光学显微镜2形成的一次成像面K1在摄像装置侧的二次成像面K2上中继的光学系统。中继光学系统5包括准直透镜11和聚焦透镜12而构成。准直透镜11除了具有通过与聚焦透镜12的组合而对像进行中继的功能之外，还具有通过与成像透镜14的组合而对物镜13的光瞳进行中继的功能。准直透镜11也可以是由多个准直透镜构成的透镜组。同样地，聚焦透镜12也可以是由多个聚焦透镜构成的透镜组。
光学元件保持器6是可装卸地保持光学元件M的部分。光学元件保持器6在中继光学系统5内的光轴上配置于预先设定的射出光瞳投影位置。光学元件保持器6具有使光学元件保持器6的位置在光轴方向和与该光轴方向正交的面的面内方向上位移并进行调节的保持器位移部15。保持器位移部15例如由通过手动或自动驱动的安装架构成，光学元件保持器6固定在该安装架。作为安装于光学元件保持器6的光学元件M，例如能够列举相位掩膜、SSD(Stair Step Device(梯级设备))、圆柱形透镜、棱镜、可变焦点透镜等。
场镜配置部7是在光轴上配置场镜16的部分。场镜配置部7例如具有场镜保持部17。此外，场镜配置部7具有使场镜16的位置在光轴方向上位移并调节的场镜位移部18。场镜位移部18例如由通过手动或自动驱动的安装架构成，场镜保持部17固定于该安装架。
场镜16通过场镜配置部7配置在由光学显微镜2形成的一次成像面的附近。通过使场镜16在光轴方向上位移，光学显微镜2的射出光瞳投影位置P在光轴方向上位移。此外，通过使用焦点距离不同的场镜16，也能够使射出光瞳投影位置P位移。
场镜16也可以是由多个场镜构成的透镜组。在此情况下，通过改变各透镜的焦点距离和透镜间的间隔，能够调节射出光瞳投影位置P和射出光瞳大小。在使场镜16为透镜组的情况下，例如如图2所示，场镜位移部18优选构成为能够使场镜保持部17的各个位置在光轴方向上位移。
伯特兰透镜插拔部8是在光轴上插拔伯特兰透镜19的部分。伯特兰透镜插拔部8例如具有伯特兰透镜保持部20。此外，伯特兰透镜插拔部8具有使伯特兰透镜19的位置在光轴方向上位移并调节的伯特兰透镜位移部21。伯特兰透镜位移部21例如由通过手动或自动驱动的安装架构成，伯特兰透镜插拔部8安装于该安装架。
伯特兰透镜19通过伯特兰透镜插拔部8配置在比光学元件保持器6更靠近后级侧的位置。在本实施方式中，伯特兰透镜19的位置与聚焦透镜12相比成为前级侧，但是也可以与聚焦透镜12相比位于后级侧。通过将伯特兰透镜19插入至光轴上，能够在摄像装置3对射出光瞳投影位置P进行摄像。光学单元1的用户能够通过与摄像装置3电连接的监视器等(未图示)，一边对摄像的射出光瞳投影位置P的图像进行确认，一边调节光学元件保持器6或场镜16等。
此外，通过使伯特兰透镜19在光轴方向上位移，能够吸收透镜的焦点距离的制造误差、摄像装置3的凸缘衬圈(flangeback)的制造误差、机械精度所引起的误差等，使摄像装置3的焦点对准所希望的面。通过使用焦点距离不同的伯特兰透镜19，能够改变能够由摄像装置3摄像的射出光瞳面的范围、即摄像倍率。摄像倍率根据伯特兰透镜19和聚焦透镜12的焦点距离以及透镜间的间隔而决定。在场镜16的调节和光学元件M的调节结束后，从光轴上拔出伯特兰透镜19。
伯特兰透镜19也可以是由多个伯特兰透镜构成的透镜组。在此情况下，通过改变各透镜的焦点距离和透镜间的间隔，能够更精密地调节摄像装置3的焦点。在使伯特兰透镜19为透镜组的情况下，例如如图3所示，优选伯特兰透镜位移部21构成为能够使伯特兰透镜保持部20的各个位置在光轴方向上位移。
[光学单元的调节方法的第1实施方式]
图4是表示光学单元的调节方法的第1实施方式的流程图。如该图所示，第1实施方式所涉及的光学单元的调节方法包括：焦点调节步骤(步骤S01)、射出光瞳投影位置调节步骤(步骤S02)、光学元件位移步骤(步骤S03)和伯特兰透镜拔出步骤(步骤S04)。能够一边利用摄像装置3进行摄像一边执行这些步骤。
图5是表示由光学单元形成的光瞳中继的初始状态的图。在该初始状态下，伯特兰透镜19和光学元件M均成为非设置。此外，为了便于说明，用假想线图示场镜16。在将光学单元1与光学显微镜2以及摄像装置3连接时的初始状态(调节前的状态)下，根据物镜13的种类等，存在射出光瞳投影位置P发生偏差的担忧。在图5所示的例子中，射出光瞳投影位置P成为向与光学元件保持器6的位置相比更靠近光轴方向的后级侧的位置、即、与射出光瞳投影位置的设计位置相比更靠近光轴方向的后级侧的位置偏移的状态。
焦点调节步骤是使用伯特兰透镜19，使摄像装置3的焦点对准光学元件保持器6的位置的步骤。在该焦点调节步骤中，如图6所示，首先，在光学元件保持器6配置图片C。图片C例如是印刷有测试图案的薄片体。在光学元件M具有非透明性的情况下，也可以代替图片C而将光学元件M自身配置在光学元件保持器6。
接着，利用伯特兰透镜插拔部8，在比光学元件保持器6更靠近后级侧的光轴上插入伯特兰透镜19。选择伯特兰透镜19以图片或射出光瞳的大小适于摄像装置3的元件尺寸的方式选择。然后，利用伯特兰透镜位移部21在光轴方向上调节伯特兰透镜19的位置，如图7所示，使摄像装置3的焦点与光学元件保持器6的位置一致。因此，能够利用摄像装置3对光学元件保持器6的位置进行摄像，且用户能够观察。
在使摄像装置3的焦点与光学元件保持器6的位置一致后，从光学元件保持器6取下图片C。此外，在焦点调节步骤中，也可以代替利用伯特兰透镜位移部21的伯特兰透镜19的位置调节，而将伯特兰透镜19更换为焦点距离不同的伯特兰透镜。
射出光瞳投影位置调节步骤是使光学显微镜2的射出光瞳投影位置P对准光学元件保持器6的位置的步骤。在该射出光瞳投影位置调节步骤中，首先，如图8所示，利用场镜配置部7，在比光学元件保持器6更靠近前级侧的光轴上配置场镜16。优选场镜16的配置位置位于由光学显微镜2形成的一次成像面的附近。
接着，利用场镜位移部18在光轴方向上调节场镜16的位置，如图9所示，使射出光瞳投影位置P与光学元件保持器6的位置一致。在进行该场镜16的调节时，例如优选预先调节光学显微镜2内的聚光透镜，以使光学显微镜2中的孔径光阑的翼部件的像成像于物镜13的射出光瞳。
因此，能够一边利用摄像装置3观察射出光瞳投影位置P并确认输出至监视器等的光瞳面，一边调节场镜16。例如，通过确认摄像装置3的焦点是否对准位于与物镜13的射出光瞳共轭的位置的孔径光阑的翼部件、或者光瞳的大小是否为最小，能够简便地调节场镜16。此外，在射出光瞳投影位置调节步骤中，也可以代替利用场镜位移部18的场镜16的位置调节，而将场镜16更换为焦点距离不同的场镜。
此外，在进行场镜16的调节时，例如也可以在光学显微镜2中的试样的配置位置(例如平台上)配置扩散板。在此情况下，也可以将来自光源的光照射至扩散板而产生扩散光，利用该扩散光使物镜13内的光圈均匀地照明，从而能够在光学元件保持器6的位置预先直接观察物镜13的射出光瞳的像。扩散板只要是产生扩散光的基板即可。作为基板也可以使用荧光板，将通过照射来自激发光源的激发光而产生的荧光作为扩散光而用于照明。这样的话，则能够一边利用摄像装置3观察射出光瞳投影位置P并确认输出至监视器等的光瞳面，一边进行场镜16的调节。例如也可以通过直接地确认摄像装置3的焦点是否对准物镜13内的射出光瞳、或光瞳的大小是否为最小，进行场镜16的调节。
光学元件位移步骤是使光学元件保持器6的位置在光轴方向和与光轴方向正交的面的面内方向中的至少一个方向上位移的步骤。在该光学元件位移步骤中，首先，在光学元件保持器6配置所希望的光学元件M。然后，如图10所示，利用保持器位移部15使光学元件M在光轴方向和与光轴方向正交的面的面内方向中的至少一个方向上位移，使光学元件M和射出光瞳投影位置P的XY位置等最优化。
伯特兰透镜拔出步骤是从光轴上拔出伯特兰透镜19的步骤。在光学元件保持器6的位置与射出光瞳投影位置P对准的状态下，通过利用伯特兰透镜插拔部8将伯特兰透镜19从光轴上拔出，如图11所示，能够获得光学元件M以所希望的状态配置在射出光瞳投影位置P的中继光学系统5。
还有，例如在执行至射出光瞳投影位置调节步骤的现场与执行光学元件位移步骤的现场不同的情况下，也可以在执行射出光瞳投影位置调节步骤后执行伯特兰透镜插拔步骤。于是，也可以在执行光学元件位移步骤前再次将伯特兰透镜19插入至光轴。此外，在上述的例子中，在将光学元件保持器6配置在配置光学元件保持器6的位置的状态下进行焦点调节步骤或光学元件位移步骤，但也可以在该位置代替光学元件保持器6而直接将图片等固定于壳体4，在调节后将图片与光学元件保持器6置换。
在上述那样的光学单元的调节方法中，通过将场镜16配置在光学元件保持器6的前级侧的光轴上，能够使由光学显微镜2形成的射出光瞳投影位置P位于中继光学系统5间的光轴上的一定范围内。通过使用场镜16，能够抑制构成中继光学系统5的透镜的间隔和透镜直径，将光学元件M的必要直径抑制在一定范围内，因此能够避免光学单元1的大型化。此外，在该光学单元的调节方法中，通过在比光学元件保持器6更靠近后级侧的光轴上插入伯特兰透镜19，能够经由摄像装置3确认射出光瞳投影位置P。因此，能够相对于各种射出光瞳投影位置P容易地调节光学元件M的配置位置。
在现有的方法中，在设置光学元件的位置配置纸等反射物，目视观察映在反射物的光束的直径等，确认射出光瞳投影位置是否位于所希望的位置。相对于此，在本实施方式的方法中，通过在光学单元1设置可插拔伯特兰透镜19的机构，经由摄像装置3观察光束的直径或可变光阑光圈焦点，能够容易地确认射出光瞳投影位置P。
此外，伯特兰透镜19原理上也能够配置于光学单元1的外部(比连接部10更靠近后级侧的位置)。但是，通过将伯特兰透镜插拔部8配置在光学单元1的内部，能够不取下与连接部10连接的摄像装置3地确认射出光瞳投影位置P。因此，还能够避免因取下摄像装置3而损坏摄像装置3的位置再现性。此外，通过使用伯特兰透镜19，除了能够调节由场镜16形成的射出光瞳投影位置P之外，还能够经由摄像装置3调节光学元件M的位置，能够提高光学单元1的便利性。
[光学单元的调节方法的第2实施方式]
图12是表示光学单元的调节方法的第2实施方式的流程图。如该图所示，第2实施方式所涉及的光学单元的调节方法包括：伯特兰透镜插入步骤(步骤S11)、射出光瞳投影位置粗调节步骤(步骤S12)、焦点调节步骤(步骤S13)、保持器调节步骤(步骤S14)、光学元件位移步骤(步骤S15)和伯特兰透镜拔出步骤(步骤S16)。能够一边利用摄像装置3进行摄像一边执行这些步骤。
由光学单元1形成的光瞳中继的初始状态与图5所示的状态相同。射出光瞳投影位置P成为向与光学元件保持器6的位置相比更靠近光轴方向的后级侧的位置、即与射出光瞳投影位置的设计位置相比更靠近光轴方向的后级侧的位置偏移的状态。
伯特兰透镜插入步骤是在比配置在中继光学系统5间的光轴上的光学元件保持器6的位置更靠近后级侧的光轴上插入伯特兰透镜19的步骤。在该步骤中，如图13所示，利用伯特兰透镜插拔部8，在比光学元件保持器6的位置更靠近后级侧的光轴上插入伯特兰透镜19。其中，在该步骤中，也可以如上述的第1实施方式中的焦点调节步骤那样，一并地进行使伯特兰透镜19位移并调节以使摄像装置3的焦点对准光学元件保持器6的位置。
射出光瞳投影位置粗调节步骤是相对于光学元件保持器6的位置粗调节光学显微镜2的射出光瞳投影位置P的步骤。在该步骤中，首先，如图14所示，利用场镜配置部7，在比光学元件保持器6更靠近前级侧的光轴上配置场镜16。场镜16的配置位置优选为由光学显微镜2形成的一次成像面的附近。
接着，利用场镜位移部18在光轴方向上调节场镜16的位置，如图15所示，将射出光瞳投影位置P调节至相对于光学元件保持器6的位置进行了粗调节的粗调节位置Pa。在进行场镜16的调节时，例如将在摄像装置3中孔径光阑的翼部件的像一定程度成像了的位置设为粗调节位置Pa即可。此外，例如也可以将光学显微镜2中的物镜13内的射出光瞳的像一定程度成像了的位置设为粗调节位置Pa。此外，在该射出光瞳投影位置粗调节步骤中，也可以代替利用场镜位移部18的场镜16的位置调节，而将场镜16更换为焦点距离不同的场镜。
焦点调节步骤是使用伯特兰透镜19而使摄像装置3的焦点对准粗调节位置Pa的步骤。在该步骤中，利用伯特兰透镜位移部21在光轴方向上调节伯特兰透镜19的位置，如图16所示，使摄像装置3的焦点与粗调节位置Pa一致。因此，利用摄像装置3对粗调节位置Pa进行摄像，且用户能够观察粗调节位置Pa。还有，在该焦点调节步骤中，也可以代替利用伯特兰透镜位移部21的伯特兰透镜19的位置调节，而将伯特兰透镜19更换为焦点距离不同的伯特兰透镜。
保持器调节步骤是使光学元件保持器6的位置对准粗调节位置Pa的步骤。在保持器调节步骤中，如图17所示，利用保持器位移部15在光轴方向上微调节光学元件M，使光学元件保持器6的位置与粗调节位置Pa(位于粗调节位置Pa的射出光瞳投影位置P)一致。
光学元件位移步骤和伯特兰透镜拔出步骤与第1实施方式相同。在将光学元件M和射出光瞳投影位置P的XY位置等最优化后，通过将伯特兰透镜19从光轴上拔出，如图18所示，能够获得光学元件M以所希望的状态配置于射出光瞳投影位置P的中继光学系统5。
此外，在第2实施方式中，例如在执行至保持器调节步骤的现场与执行光学元件位移步骤的现场不同的情况下，也可以在执行保持器调节步骤后执行伯特兰透镜插拔步骤。于是，也可以在执行光学元件位移步骤前再次将伯特兰透镜19相对于光轴插入。此外，在第2实施方式中，在使场镜位移以将射出光瞳投影位置P粗调节至粗调节位置Pa的射出光瞳投影位置粗调节步骤之后，进行使伯特兰透镜位移以使摄像装置3的焦点对准粗调节位置Pa的焦点调节步骤，但是也可以使射出光瞳投影位置粗调节步骤和焦点调节步骤的执行顺序相反地进行调节。
即使在以上那样的光学单元的调节方法中，也能够获得与第1实施方式相同的作用效果。即，通过将场镜16配置在光学元件保持器6的前级侧的光轴上，能够使由光学显微镜2形成的射出光瞳投影位置P位于中继光学系统5间的光轴上的一定范围内。通过使用场镜16，能够抑制构成中继光学系统5的透镜的间隔和透镜直径，将光学元件M的必要直径抑制在一定范围内，因此能够避免光学单元1的大型化。此外，在该光学单元的调节方法中，通过在比光学元件保持器6更靠近后级侧的光轴上插入伯特兰透镜19，能够经由摄像装置3确认射出光瞳投影位置P。因此，能够相对于各种射出光瞳投影位置P容易地调节光学元件M的配置位置。
此外，在第2实施方式中，不是仅通过场镜16的调节来进行射出光瞳投影位置P的调节，而是通过利用场镜16的粗调节和光学元件保持器6的调节来进行射出光瞳投影位置P的调节。因此，不需要准备宽范围的种类的场镜16，能够提高光学单元1的便利性。
[光学单元的变形例]
图19是表示光学单元的变形例的图。如该图所示，变形例所涉及的光学单元31在构成为能够利用2台摄像装置3A、3B观察2个不同波长的光的方面与上述实施方式所示的光学单元1不同。
摄像装置3A例如是与长波长的光对应的摄像装置，摄像装置3B例如是与短波长的光对应的摄像装置。在光学单元1的壳体4的另一端侧分别设置有与摄像装置3A的连接部10A和与摄像装置3B的连接部10B。
此外，光学单元31除了具有上述的光学单元1的结构之外，还包括光分割元件32、反射镜33和聚焦透镜34。光分割元件32例如是分色镜或分色棱镜等电介质多层膜镜。光分割元件32构成为例如使长波长的光透过，使短波长的光反射。利用光分割元件32将来自光学显微镜2的光分光为波长不同的光，能够利用摄像装置3A和3B对各个光进行摄像。
反射镜33使由光分割元件32反射的光朝向聚焦透镜12以大致直角反射。利用反射镜33，使由光分割元件32反射了的光进一步反射，使方向与透过了光分割元件32的光一致，由此能够使摄像装置3A和3B相对于光学单元31连接的方向一致。
聚焦透镜12、34通过与准直透镜11的协作，构成将由光学显微镜2形成的一次成像面K1在摄像装置侧的二次成像面K2上中继的中继光学系统5。在光学单元31中，利用准直透镜11和聚焦透镜12，构成相对于长波长的光的中继光学系统5A，利用准直透镜11和聚焦透镜34构成相对于短波长的光的中继光学系统5B。
光学元件保持器6和保持器位移部15分别配置在中继光学系统5A内的光轴上和中继光学系统5B内的光轴上。此外，伯特兰透镜插拔部8和伯特兰透镜位移部21分别配置在中继光学系统5A侧的光学元件保持器6的后级侧和中继光学系统5B侧的光学元件保持器6的后级侧。
中继光学系统5A侧的伯特兰透镜插拔部8和伯特兰透镜位移部21配置在聚焦透镜12的前级侧，中继光学系统5B侧的伯特兰透镜插拔部8和伯特兰透镜位移部21配置在聚焦透镜34的后级侧。此外，中继光学系统5A侧的伯特兰透镜插拔部8和伯特兰透镜位移部21也可以配置在聚焦透镜12的后级侧，中继光学系统5B侧的伯特兰透镜插拔部8和伯特兰透镜位移部21也可以配置在聚焦透镜34的前级侧。
在以上那样的光学单元31中，通过将上述的光学单元的调节方法分别应用于中继光学系统5A、5B，能够调节2个波长的光的成像关系。通过将场镜16配置在光学元件保持器6的前级侧的光轴上，能够使由光学显微镜2形成的射出光瞳投影位置P位于中继光学系统5A、5B间的光轴上的一定范围内。通过使用场镜16，能够抑制构成中继光学系统5A、5B的透镜的间隔和透镜直径，将光学元件M的必要直径抑制在一定范围内，因此能够避免光学单元31的大型化。此外，通过在比光学元件保持器6更靠近后级侧的光轴上插入伯特兰透镜19，能够经由摄像装置3确认射出光瞳投影位置P。因此，能够对各种射出光瞳投影位置P容易地调节光学元件M的配置位置。
符号的说明
1、31…光学单元、2…光学显微镜、3…摄像装置、5、5A、5B…中继光学系统、6…光学元件保持器、15…保持器位移部、16…场镜、18…场镜位移部、7…场镜配置部、19…伯特兰透镜、8…伯特兰透镜插拔部、20…伯特兰透镜保持部、21…伯特兰透镜位移部、32…光分割元件、C…图片、K1…一次成像面、K2…二次成像面、M…光学元件、P…射出光瞳投影位置。
Claims (18)
1.一种光学单元，其特征在于：
是光学耦合于光学显微镜与摄像装置之间的光学单元，
包括：
将由所述光学显微镜形成的一次成像面在摄像装置侧的二次成像面上中继的中继光学系统；
配置在所述中继光学系统间的光轴上的光学元件保持器；
在比所述光学元件保持器更靠近前级侧的光轴上配置场镜的场镜配置部；和
在比所述光学元件保持器更靠近后级侧的光轴上可插拔地配置伯特兰透镜的伯特兰透镜插拔部。
2.如权利要求1所述的光学单元，其特征在于：
所述伯特兰透镜插拔部具有使所述伯特兰透镜的位置在光轴方向上位移的伯特兰透镜位移部。
3.如权利要求2所述的光学单元，其特征在于：
所述伯特兰透镜插拔部具有保持所述伯特兰透镜的多个伯特兰透镜保持部，
所述伯特兰透镜位移部以使所述伯特兰透镜保持部的各个的位置能够在光轴方向上位移的方式构成。
4.如权利要求1～3中任一项所述的光学单元，其特征在于：
所述场镜配置部具有使所述场镜的位置在光轴方向上位移的场镜位移部。
5.如权利要求4所述的光学单元，其特征在于：
所述场镜配置部具有保持所述场镜的多个场镜保持部，
所述场镜位移部以使所述场镜保持部的各个的位置能够在光轴方向上位移的方式构成。
6.如权利要求1～5中任一项所述的光学单元，其特征在于：
还包括：保持器位移部，使光学元件保持器的位置在光轴方向和与该光轴方向正交的面的面内方向中的至少一个方向上位移。
7.如权利要求1～6中任一项所述的光学单元，其特征在于：
在比所述光学元件保持器更靠近前级侧的光轴上还具有光分割元件。
8.一种光学单元的调节方法，其特征在于：
是光学耦合于光学显微镜与摄像装置之间的光学单元的调节方法，
包括：
在比配置于中继光学系统间的光轴上的光学元件保持器的位置更靠近后级侧的光轴上插入伯特兰透镜，使所述摄像装置的焦点对准所述光学元件保持器的位置的焦点调节步骤；
在比所述光学元件保持器的位置更靠近前级侧的光轴上配置场镜，使所述光学显微镜的射出光瞳投影位置对准所述光学元件保持器的位置的射出光瞳投影位置调节步骤；和
在所述射出光瞳投影位置与所述光学元件保持器的位置对准的状态下将所述伯特兰透镜从所述光轴拔出的伯特兰透镜拔出步骤。
9.如权利要求8所述的光学单元的调节方法，其特征在于：
所述射出光瞳投影位置调节步骤包括使所述场镜的位置沿着所述光轴方向位移的步骤或将所述场镜更换为焦点距离不同的场镜的步骤。
10.如权利要求8或9所述的光学单元的调节方法，其特征在于：
所述射出光瞳投影位置调节步骤包括使所述光学显微镜的孔径光阑的像成像于所述摄像装置的步骤。
11.如权利要求8～10中任一项所述的光学单元的调节方法，其特征在于：
还包括：在所述射出光瞳投影位置调节步骤之后，在所述光学元件保持器配置光学元件，使所述光学元件保持器的位置在所述光轴方向和与所述光轴方向正交的面的面内方向中的至少一个方向上位移的光学元件位移步骤。
12.一种光学单元的调节方法，其特征在于：
是光学耦合于光学显微镜与摄像装置之间的光学单元的调节方法，
包括：
在比配置于中继光学系统间的光轴上的光学元件保持器的位置更靠近后级侧的光轴上插入伯特兰透镜的伯特兰透镜插入步骤；
在比所述光学元件保持器的位置更靠近前级侧的光轴上配置场镜，将所述光学显微镜的射出光瞳投影位置调节至相对于所述光学元件保持器的位置进行了粗调节的粗调节位置的射出光瞳投影位置粗调节步骤；
使所述摄像装置的焦点对准所述粗调节位置的焦点调节步骤；
使所述光学元件保持器的位置对准所述粗调节位置的保持器调节步骤；和
在所述光学元件保持器的位置与所述粗调节位置对准的状态下将所述伯特兰透镜从所述光轴上拔出的伯特兰透镜拔出步骤。
13.如权利要求12所述的光学单元的调节方法，其特征在于：
所述射出光瞳投影位置粗调节步骤包括：使所述场镜的位置沿着所述光轴方向位移的步骤、或者将所述场镜更换为焦点距离不同的场镜的步骤。
14.如权利要求12或13所述的光学单元的调节方法，其特征在于：
所述射出光瞳投影位置粗调节步骤包括使所述光学显微镜的孔径光阑的像粗成像于所述摄像装置的步骤。
15.如权利要求12～14中任一项所述的光学单元的调节方法，其特征在于：
还包括：在所述保持器调节步骤之后，在所述光学元件保持器配置光学元件，使所述光学元件的位置在所述光轴方向和与所述光轴方向正交的面的面内方向中的至少一个方向上位移的光学元件位移步骤。
16.如权利要求8～15中任一项所述的光学单元的调节方法，其特征在于：
所述焦点调节步骤包括：使所述伯特兰透镜的位置沿着所述光轴方向位移的步骤或将所述伯特兰透镜更换为焦点距离不同的伯特兰透镜的步骤。
17.如权利要求8～16中任一项所述的光学单元的调节方法，其特征在于：
所述步骤中的至少一个步骤一边利用所述摄像装置摄像一边进行。
18.如权利要求8～11中任一项所述的光学单元的调节方法，其特征在于：
所述焦点调节步骤包括在所述光学元件保持器配置图片的步骤。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181221 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |