JP2000267012A - 投影光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有限補正光学系の顕微鏡に適した、シンプル
な構造を有するアイポイント高さ可変鏡筒を使用できる
ようにする。 【解決手段】 顕微鏡に、対物レンズにより形成された
像を少なくとも１回伝送する光学系と鏡筒光学系との間
に配置され、該伝送光学系によって形成される最終像の
結像位置を略等倍でより対物レンズから遠い位置へ中間
像を形成することなく投影することができる投影光学系
を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対物レンズにより
形成された像を少なくとも１回伝送する光学系における
最終像位置を、より対物レンズから遠い位置に投影する
ことができるようにするための投影光学系に関する。ま
た、該投影光学系と組合せて使用するアイポイント高さ
可変型鏡筒及びその両者を備えた顕微鏡光学系に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】顕微鏡の光学系には、対物レンズ単独で
直接１次像を形成する有限補正光学系と、対物レンズと
結像レンズとの組み合わせで１次像を形成し該対物レン
ズと該結像レンズとの間は略無限遠光束となるように構
成した無限遠補正光学系の２種類が有る。有限補正光学
系は構成が簡単で小型化できる点に特徴があり、無限遠
補正光学系は略無限遠光束部分に種々の光学素子を挿脱
しても２重像や非点収差が発生しない等の特徴を有す
る。

【０００３】ここで、略無限遠光束とは１点から出た光
がレンズ等によって平行光若しくは略平行光になった状
態のことを指し、収束光束とは、点から出た光がレンズ
等によって１点の実像を形成するようになった状態のこ
とを指す。

【０００４】近年では、検鏡法の多様化に対するユーザ
ーの要求が多く、従ってシステム性に優れた無限遠補正
光学系を採用した顕微鏡が増えてきている。しかしなが
ら、有限補正光学系を採用した顕微鏡のユーザーも依然
数多く存在する。

【０００５】さて、顕微鏡ユーザーの要望の中では、基
本性能の向上を求める要望もさることながら、操作性の
向上を求める要望も大きな割合を占めている。この操作
性の向上についての要求を満たすための顕微鏡ユニット
の一つとして、アイポイント高さ可変型鏡筒が有る。

【０００６】これは、検鏡時のアイポイント高さを使用
者の好みの高さに調節することが可能な観察鏡筒であ
り、検鏡時の疲労感を軽減したり他の作業をしながら中
腰での観察を容易にすること等ができる。このようなア
イポイント高さ可変型鏡筒の例としては、有限補正光学
系で用いられるものとして、特公平6-97302号公報に開
示されているように鏡筒内で少なくとも１回以上中間像
を形成するものがある。また、無限遠補正光学系で用い
られるものとしては、実開平4-124218号公報に開示され
ているように中間像を形成しないもの等が挙げられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、顕微鏡
にアイポイント高さ可変型の鏡筒を組み合わせること
は、操作性の点で好ましいが、特に、色々な体型の人達
が入れ替わり立ち替わり標本のチェックに利用する頻度
の多い倒立型顕微鏡においては、大いに操作性の向上に
繋がりまた中腰になって使う場合にも都合が良い。この
ようにアイポイント高さ可変型鏡筒はその操作性の良さ
から潜在的なニーズは大きいのであるが、機構が複雑に
なることからどうしても価格が高くしかも大型化してし
まう。

【０００８】上述の特公平6-97302号公報に開示されて
いる鏡筒も、鏡筒内の光学系は結像用光学系と多数のプ
リズムで構成されているため、構造が複雑であり外径も
大きい。また、機械的鏡筒長に制限があるため、アイポ
イント高さ可変機構を設けるための空間を確保する必要
上、どうしても鏡筒内で少なくとも１回以上中間像を形
成して像を伝送しなければならない。ところが中間像を
１回しか形成しなかった場合は倒立像が形成されること
になるが、これは標本操作上、正立像を求められる倒立
型顕微鏡としては操作性が悪化するため利用できない。
また、像を偶数回形成するようにすると、鏡筒全体が非
常に大きくなりやはり使い勝手が悪くなる。

【０００９】また、実開平4-124218号公報のアイポイン
ト高さ可変鏡筒は、無限遠補正光学系用であるから、有
限補正光学系を採用する倒立型の顕微鏡には使用できな
い。本発明は以上に述べた如き従来技術の問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的は、有限補正光学系の
顕微鏡に適した観察鏡筒であって、シンプルな構造を有
するアイポイント高さ可変鏡筒を使用できるようにする
ことにある。また、本発明の他の目的は、アイポイント
高さ可変機構を有しない鏡筒とアイポイント高さ可変型
鏡筒の何れも使用することができる顕微鏡光学系を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の投影光学系は、対物レンズにより形成さ
れた像を少なくとも１回伝送する光学系と鏡筒光学系と
の間に配置され、該伝送光学系によって形成される最終
像の結像位置を略等倍で、より対物レンズから遠い位置
へ中間像を形成することなく投影することができるよう
になっている。このような投影光学系を顕微鏡に配置す
ることにより、アイポイント高さ可変機構を持つ鏡筒内
に結像用光学系を配置する必要がなくなり、またプリズ
ムの数を減らすことができる。よって、アイポイント高
さ可変鏡筒の構成をシンプルにすることができ、操作性
を向上させつつ低コストで顕微鏡に組合せて使用するこ
とができる。

【００１１】また、本発明の投影光学系は、対物レンズ
により形成された像を少なくとも１回伝送する光学系と
鏡筒光学系との間の光路中に挿脱可能に配置され、該伝
送光学系によって形成される最終像の結像位置を略等倍
で、より対物レンズから遠い位置へ中間像を形成するこ
となく投影することができるようになっている。これに
より、通常のアイポイント高さ可変機構を有しない鏡筒
とアイポイント高さ可変型鏡筒の何れも使用することが
できる。

【００１２】また、本発明の顕微鏡光学系は、対物レン
ズにより形成された像を少なくとも１回伝送する光学系
と、結像用光学系を持たないアイポイント高さ可変型鏡
筒とを備え、該伝送光学系と該アイポイント高さ可変型
鏡筒との間に配置されて該伝送光学系によって形成され
る最終像の結像位置を略等倍で、より対物レンズから遠
い位置へ中間像を形成することなく投影することができ
る投影光学系を有する。これにより、シンプルなアイポ
イント高さ可変機構を持つ鏡筒を低コストで顕微鏡に組
合せて使用することができ、検鏡者の操作性の向上を図
ることが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の投影光学系は、顕微鏡の
本体内部に配置される光学系であって、顕微鏡本体内で
少なくとも１回以上伝送されて出射してくる対物レンズ
１次像の最終像の結像位置を、アイポイント高さ可変機
構が設置できる空間分だけ、本来の結像位置よりもより
対物レンズから遠い位置に投影可能にするものである。
この投影光学系は該最終像を形成する収束光束中に配置
され、投影にあたっては中間像を形成しないようになっ
ている。

【００１４】本発明では、このような投影光学系を、有
限補正光学系を持つ顕微鏡内に配置するため、アイポイ
ント高さ可変型鏡筒内に結像用レンズを配置する必要が
なくなるほか、プリズムの削減ができる。よって、アイ
ポイント高さ可変機構をシンプルにすることができる。
特に、従来の無限遠補正光学系用のアイポイント高さ可
変鏡筒と構造が類似するため、これらの部品の流用がで
き、全く新規の物を開発するよりもコスト面でも有利で
ある。

【００１５】以下に本発明の実施の形態を、図示した実
施例に基づき説明する。図１は本発明に係る投影光学系
を組み込んだ倒立型顕微鏡の全体構成を示す概略図、図
２は本発明の投影光学系と共に用いられるアイポイント
高さ可変型鏡筒で、図１の矢印Ａ方向に見たアイポイン
ト高さ可変型鏡筒の可動部の構成を示す概略図、図３は
本発明に係る投影光学系の構成を示す図である。

【００１６】図中、１は顕微鏡光学系全体の光軸、２は
培養標本、３は培養標本２を載せるための固定ステー
ジ、４は有限補正光学系対物レンズ、５は対物レンズ４
と一体的に光軸１に沿って移動可能なレボルバーであ
る。

【００１７】６はレボルバー５に内蔵されていて、レボ
ルバー５が光軸１に沿って移動して対物レンズ４と標本
２との間の距離が変化しても常に顕微鏡本体内の同じ位
置に１次像が形成されるように、対物レンズ４から出射
した収束光束を略無限遠光束に変換する働きをするレン
ズである。７はレンズ６により略無限遠光束となって入
射して来た光束を一旦顕微鏡本体内の常に同じ位置に１
次像として形成し、更にその像を少なくとも１回（複数
回の場合は奇数回）伝送する顕微鏡本体内に設けられた
像伝送光学系である。なお、本発明では、対物レンズ４
有限補正対物レンズであるので単体で１次像を形成する
ことになるが、レンズ６と像伝送光学系７の一部のレン
ズで１次像の結像位置を変えていることになる。よっ
て、全体として有限補正光学系で構成されているという
ことになる。

【００１８】８は本発明による投影光学系で、像伝送光
学系７から出射した収束光束中に位置し、該収束光束に
より形成される最終像本来の結像位置を、さらに対物レ
ンズから遠い位置に投影する。９はアイポイント高さ可
変鏡筒で、内部にはレンズのような結像作用を有する光
学素子を有しておらず、光を偏向するプリズムなどの非
結像光学素子のみから構成されている。１０は鏡筒９の
アイポイント高さを変える可動光学系部、１１は鏡筒９
内に形成された最終像から更に拡大された虚像を得るた
めに使用される接眼レンズである。

【００１９】なお、アイポイント高さ可変鏡筒９は、従
来の無限遠補正光学系用のアイポイント高さ可変型鏡筒
と構造上類似点が多いので、多くの部品を流用すること
ができる。この場合、アイポイント高さ可変機構はその
ままで、略無限遠光束を収束するために内蔵されている
結像レンズのみを削除した構成にすればよい。

【００２０】投影光学系８は、前群８ａと正の屈折力を
持つ後群８ｂとで構成されており、両群共に接合レンズ
である。これは、本来この顕微鏡では組合せて使用する
ことを想定していない該投影光学系８や、アイポイント
高さ可変鏡筒９のプリズムで発生する余分な色収差との
バランスを取るために必要であり、従って、組合せる鏡
筒の種類によっては色収差のバランスの取り方が変化す
るため、前群８ａにのみ接合レンズを含めたり、或いは
後群８ｂにのみ接合レンズを含めたりする場合もある。

【００２１】可動光学系部１０はプリズム１０ａによる
光軸１の反射光軸部分１ａの周りに、プリズム１０ｂ、
１０ｃ及びその後に続く接眼レンズ１１を含めた光学系
が回転可能に構成されており、従って、アイポイント高
さ（顕微鏡を載置する机の上面からの高さ）を変えるこ
とができ、観察者が楽な姿勢で観察することを可能にす
る。

【００２２】図３を参照して本実施例における投影光学
系８の前群８ａ及び後群８ｂの数値データを示せば下記
の通りである。 ｒ１＝−５５．００８６ ｄ１＝４．１３３５ ｎｄ１＝１．６０３４２ υｄ１＝３８．０３ ｒ２＝−２４．３７８４ ｄ２＝４．４０９８ ｎｄ２＝１．４８７４９ υｄ２＝７０．２３ ｒ３＝９６．５２０９ ｄ３＝４１．６９８６ ｒ４＝９３．４８８４ ｄ４＝６．３６３７ ｎｄ４＝１．４８７４９ υｄ４＝７０．２３ ｒ５＝−３７．０９３２ ｄ５＝３．５０１４ ｎｄ５＝１．７４９５０ υｄ５＝３５．２８ ｒ６＝−７０．２４８５ ここで、投影光学系８に関する物点は、ｒ１より最終像
側に１８４．０８５７ｍｍの位置にあると想定してい
る。

【００２３】本データから明らかなように、投影光学系
８の前群８ａの焦点距離は−８７．９９６３ｍｍであ
り、後群８ｂの焦点距離は１１３．９４８７ｍｍであ
る。従って、前群から出射して来た光束が発散性のもの
であるにも拘わらず、正の屈折力を持たせた後群によっ
て該光束を所望の結像位置に収束させることができる。

【００２４】このように、光束が像伝送光学系７を出射
してから投影光学系８を通り、アイポイント高さ可変鏡
筒９を経て接眼レンズ１１に入射するまで中間像は形成
されない。すなわち、本発明では、倒立像が形成される
ことはないので、倒立顕微鏡の操作性を悪化させること
もない。

【００２５】なお、投影光学系８が拡大系であると実視
野が狭くなり、縮小系であると対物レンズ４で拡大した
像が縮小されてしまう。また、中途半端な値であると顕
微鏡全体の総合倍率も半端な値となって好ましくない。
従って、投影光学系８の倍率は略等倍であることが望ま
しい。因みに本実施例では、投影光学系８の倍率は１で
ある。

【００２６】上述の説明からも明らかなように、本来な
らば倒立型顕微鏡の本体内部に投影光学系８は存在しな
いため、これまでは通常のアイポイント高さ可変機構を
持たない有限補正光学系用の鏡筒か、あるいは鏡筒全体
が非常に大きな使い勝手のあまり良くないアイポイント
高さ可変鏡筒しか使用できなかったものが、投影光学系
８を組み込むことにより、シンプルな構造のアイポイン
ト高さ可変型鏡筒９を使用することができるようにな
る。

【００２７】しかも該アイポイント高さ可変鏡筒９は無
限遠補正光学系用のアイポイント高さ可変型鏡筒を流用
することもできるため、一般に原価の高いプリズム等を
共通に使うことができ、開発コストの削減により安価な
観察鏡筒をユーザーに提供できることから、ユーザーの
負担を軽減させることができる。

【００２８】そしてさらに、投影光学系８を光路中に挿
脱可能に構成した（ここでは図示しない）倒立型顕微鏡
においては、投影光学系８が光路中に挿入されていない
場合には同じく図示しないアイポイント高さ可変機構を
持たない通常の低価格な有限補正光学系用の鏡筒を使用
することができ、また投影光学系８が光路中に挿入され
ている場合にはアイポイント高さ可変鏡筒９を使用する
ことができる。従って購入価格を重視するか操作性を重
視するかによって、ユーザーが自由に自分の好みに合っ
た顕微鏡システムを構築することができる。 また、本
発明の投影光学系及びアイポイント高さ可変型鏡筒９
は、正立型顕微鏡においても適用可能である。この場合
も、該投影光学系を光路中に挿脱可能に構成することに
よってさらに汎用性を増すことができる。

【００２９】図４は、本発明に係る投影光学系を組み込
んだ正立型顕微鏡の全体構成を示す概略図である。図
中、上述の実施例と実質上同一の部材には同一符号が付
されている。この実施例においては、既述のレンズデー
タと同様のレンズデータを有する投影光学系１２ａと空
穴部１２ｂを備えたスライダーユニット１２が顕微鏡本
体に光軸１と直交する方向に摺動可能に装備されてお
り、このスライダーユニット１２を矢印方向に出し入れ
することにより、投影光学系１２ａを光軸１に対して挿
脱できるようになっている。

【００３０】投影光学系１２ａの挿脱は、前群と後群を
一体的に挿脱することもできるし、前群と後群を別々に
挿脱することもできる。なお、図４は前群と後群を別々
に挿脱するようすを示したものであるが、前群を光路か
らはずした時の空穴部については省略している。

【００３１】ここで、投影光学系１２ａを光軸１上に挿
入した場合には、図１と同様のアイポイント高さ可変鏡
筒９を組合せて使用することができ、また空穴部１２ｂ
を光軸１上に持って来た場合には、図示しないアイポイ
ント高さ可変機構を持たない通常の低価格な有限補正光
学系用の鏡筒に交換して使用することができる。即ち、
スライダーユニット１２を利用して投影光学系１２ａを
光軸に対して挿脱可能に構成することにより、アイポイ
ント高さ可変機構を持たない鏡筒にも持つ鏡筒にも対応
可能な顕微鏡となる。

【００３２】また、投影光学系１２ａを光軸１上に挿入
した光学系においても、像伝送光学系を出射した光束は
中間像を形成することなく鏡筒９に入射するため、正立
像は形成されない。また、投影光学系１２ａの倍率は略
等倍であることが望ましい。

【００３３】尚、前述した実施例の数値データにおい
て、ｒ１，ｒ２，・・は各レンズ面の曲率半径、ｄ１，
ｄ２，・・は各レンズの肉厚又はそれらの間隔、ｎｄ
１，ｎｄ２，・・は各レンズの屈折率、υｄ１，υｄ
２，・・は各レンズのアッベ数を示している。

【００３４】以上説明したように、本発明の投影光学系
は、特許請求の範囲に記載された特徴の他に、以下に示
すような特徴も備えている。 ［１］上記問題点を解決するために、本発明の投影光学
系は、対物レンズにより形成された像を少なくとも１回
伝送する光学系と鏡筒光学系との間に配置され、該伝送
光学系によって形成される最終像の結像位置を略等倍で
より対物レンズから遠い位置へ中間像を形成することな
く投影することができるようになっている。これによ
り、無限遠補正光学系用のアイポイント高さ可変型鏡筒
のようなシンプルなアイポイント高さ可変機構を持つ鏡
筒を、低コストで倒立顕微鏡に組合せて使用することが
できる。

【００３５】［２］前記結像位置ずらし光学系は物体側
から順に少なくとも前後２群からなり、後群が正である
上記［１］に記載の投影光学系。これにより、該投影光
学系の前群から出射して来た光束が仮に発散性のもので
あっても、後群によって該光束を所望の結像位置に収束
させることができる。

【００３６】［３］前記結像位置ずらし光学系は少なく
とも１つの接合レンズを含んでいる上記［１］または
［２］に記載の投影光学系。これにより、該投影光学系
内やアイポイント高さ可変機構を有する鏡筒のプリズム
で発生する過剰な色収差を打ち消すことが可能となる。

【００３７】［４］対物レンズにより形成された像を少
なくとも１回伝送する光学系と鏡筒光学系との間の光路
中に挿脱可能に配置され、該伝送光学系によって形成さ
れる最終像の結像位置を略等倍でより対物レンズから遠
い位置へ中間像を形成することなく投影することができ
る投影光学系。これにより、通常のアイポイント高さ可
変機構を有しない鏡筒とアイポイント高さ可変型鏡筒の
何れにも対応可能な倒立顕微鏡を構成することができ
る。

【００３８】［５］前記投影光学系は物体側から順に少
なくとも前後２群からなり、後群が正である上記［４］
に記載の投影光学系。これにより、該投影光学系の前群
から出射して来た光束が仮に発散性のものであっても、
後群によって該光束を所望の結像位置に収束させること
ができる。

【００３９】［６］前記投影光学系は少なくとも１つの
接合レンズを含んでいる上記［４］から［５］に記載の
投影光学系。これにより、該投影光学系内やアイポイン
ト高さ可変機構を有する鏡筒のプリズムで発生する過剰
な色収差を打ち消すことが可能となる。

【００４０】［７］対物レンズにより形成された像を少
なくとも１回伝送する光学系と、結像用光学系を持たな
いアイポイント高さ可変型鏡筒とを備え、該伝送光学系
と該アイポイント高さ可変型鏡筒との間に配置されて該
伝送光学系によって形成される最終像の結像位置を略等
倍でより対物レンズから遠い位置へ中間像を形成するこ
となく投影することができる投影光学系を有する顕微鏡
光学系。これにより、無限遠補正光学系用のアイポイン
ト高さ可変型鏡筒のようなシンプルなアイポイント高さ
可変機構を持つ鏡筒を低コストで倒立顕微鏡に組合せて
使用することができ、検鏡者の操作性の向上を図ること
が可能となる。

【００４１】［８］対物レンズにより形成された像を少
なくとも１回伝送する光学系と、結像用光学系を持たな
いアイポイント高さ可変型鏡筒とを備え、該伝送光学系
と該アイポイント高さ可変型鏡筒との間の光路中に挿脱
可能に配置され、該伝送光学系によって形成される最終
像の結像位置を略等倍でより対物レンズから遠い位置へ
中間像を形成することなく投影することができる投影光
学系を有する顕微鏡光学系。これにより、投影光学系が
光路中に挿入されていない場合にはアイポイント高さ可
変機構を持たない通常の低価格な有限補正光学系用の鏡
筒を使用することができ、また投影光学系が光路中に挿
入されている場合には内蔵結像レンズを削除した無限遠
補正光学系用アイポイント高さ可変型鏡筒を使用するこ
とができる。従って購入価格を重視するか操作性を重視
するかによって、ユーザーが自由に自分の好みに合った
顕微鏡システムを構築することが可能となる。

【００４２】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、シンプルな
構造で小型のアイポイント高さ可変型鏡筒を倒立型顕微
鏡において使用することができるため、顕微鏡の操作性
が向上する。

【００４３】また、該投影光学系を顕微鏡本体光路上に
挿脱自在に構成すれば、アイポイント高さ可変機構を持
たない通常の低価格な有限補正光学系用の鏡筒や操作性
に優れたアイポイント高さ可変型鏡筒の何れにも対応可
能な顕微鏡システムを構成することができ、ユーザーの
選択肢の幅を広げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る投影光学系を組み込んだ倒立型顕
微鏡の全体構成を示す概略図である。

【図２】図１の矢印Ａ方向に見た内蔵結像レンズを削除
した無限遠補正光学系用アイポイント高さ可変型鏡筒の
可動部の構成を示す概略図である。

【図３】本発明に係る投影光学系の構成を示す図であ
る。

【図４】本発明に係る投影光学系を組み込んだ正立型顕
微鏡の全体構成を示す概略図である。

【符号の説明】

１ ： 顕微鏡の光軸 １ａ： 光軸部分 ２ ： 培養標本 ３ ： 固定ステージ ４ ： 有限補正光学系対物レンズ ５ ： レボルバー ６ ： レボルバー内のレンズ ７ ： 顕微鏡内の像伝送光学系 ８ ： 投影光学系 ８ａ： 投影光学系の前群 ８ｂ： 投影光学系の後群 ９ ： 結像レンズを持たないアイポイント高さ可変型
鏡筒 １０ ： 可動光学系部 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ ：プリズム １１ ： 接眼レンズ １２ ： 投影光学系挿脱用スライダーユニット １２ａ ： 投影光学系

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対物レンズにより形成された像を少なく
   とも１回伝送する光学系と鏡筒光学系との間に配置さ
   れ、該伝送光学系によって形成される最終像の結像位置
   を略等倍で、より対物レンズから遠い位置へ中間像を形
   成することなく投影することができる投影光学系。
2. 【請求項２】 対物レンズにより形成された像を少なく
   とも１回伝送する光学系と鏡筒光学系との間の光路中に
   挿脱可能に配置され、該伝送光学系によって形成される
   最終像の結像位置を略等倍で、より対物レンズから遠い
   位置へ中間像を形成することなく投影することができる
   投影光学系。
3. 【請求項３】 対物レンズにより形成された像を少なく
   とも１回伝送する光学系と、結像用光学系を持たないア
   イポイント高さ可変型鏡筒とを備え、該伝送光学系と該
   アイポイント高さ可変型鏡筒との間に配置され、該伝送
   光学系によって形成される最終像の結像位置を略等倍
   で、より対物レンズから遠い位置へ中間像を形成するこ
   となく投影することができる投影光学系を有する顕微鏡
   光学系。