JP2000284184A

JP2000284184A - 平行系実体顕微鏡及び対物レンズ

Info

Publication number: JP2000284184A
Application number: JP11341663A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Yonezawa; 康男米沢
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-12-01
Publication date: 2000-10-13
Also published as: US6339507B1

Abstract

(57)【要約】【課題】観察者がアイレベルを調整可能な平行系実体顕
微鏡と、アイレベルを変化させても視野周辺部まで良好
な結像性能を維持する対物レンズとを提供する。【解決手段】平行系実体顕微鏡において、対物レンズと
アフォーカル変倍レンズとの間隔を可変にすることによ
り、アイレベルを変化させることが可能であって、使用
される対物レンズの焦点距離をｆｏとしたとき、アイレ
ベル可変量をＺとすると、Ｚ＞ｆｏ／３のアイレベル可変範囲に対応可能であることを特徴とす
る平行系実体顕微鏡を構成し、さらに、所定の構成を有
する平行系実体顕微鏡用対物レンズを構成することによ
り、課題の解決を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、実体顕微鏡、特に
平行系実体顕微鏡と、それに使用される対物レンズに関
する。

【０００２】

【従来の技術】図１に従来の平行系実体顕微鏡の構成図
を示す。従来の平行系実体顕微鏡は、左右の光路に共通
の対物レンズ２によって、左光路用、右光路用それぞれ
の物体の像を無限遠方に形成し、次に左右独立したアフ
ォーカル変倍レンズ３ａ及３ｂで結像倍率の変倍を行
い、さらに左右独立した結像レンズ４ａ及び４ｂによっ
て、左右の像面５ａ及び５ｂに物体像を形成し、左右の
接眼レンズ６ａ及び６ｂによってこの像を観察する。

【０００３】このとき、従来の平行系実体顕微鏡では、
物体面から接眼レンズ６ａ及び６ｂのアイポイントまで
の高さであるアイレベルが固定されていた。このため、
体格差のある複数の観察者が、同一の実体顕微鏡を使用
するとき、顕微鏡に合った体格でない観察者は不自然な
観察姿勢を強いられるため、長時間の観察に不都合が生
じるという欠点が有った。

【０００４】また、これを解決するためには、図１にお
けるＤ２３を可変にする必要があるが、このような方法
を採用した場合、従来の平行系実体顕微鏡用対物レンズ
では、視野周辺部に大きくコマ収差が発生し、視野周辺
部の結像性能が著しく劣化するという欠点が有る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
課題に鑑みてなされたもので、観察者が自分の好みに合
わせてアイレベルを調整可能な平行系実体顕微鏡と、ア
イレベルの可変による収差変化が少なく、アイレベルを
変化させても視野周辺部まで良好な結像性能を維持する
対物レンズとを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本件請求項１に係る発明
は、対物レンズ(2)と、アフォーカル変倍レンズ(3a,3b)
と、結像レンズ(4a,4b)と、接眼レンズ(6a,6b)とを備
え、各レンズが順に配列された平行系実体顕微鏡におい
て、前記対物レンズ(2)と前記アフォーカル変倍レン
ズ(3a,3b)と前記結像レンズ(4a,4b)と前記接眼レンズ(6
a,6b)とが一体に顕微鏡取付台(13,14,15)に対して移動
し、かつ前記対物レンズと前記アフォーカル変倍レンズ
との相対間隔(Z)を調整できることを特徴とする平行系
実体顕微鏡である。

【０００７】本件請求項２に係る発明は、前記対物レン
ズと前記アフォーカル変倍レンズとの相対間隔の調整
は、前記アフォーカル変倍レンズを固定して、前記対物
レンズを可変にして行うことを特徴とする請求項１に記
載の平行系実体顕微鏡である。本件請求項３に係る発明
は、前記対物レンズと前記アフォーカル変倍レンズとの
相対間隔の調整は、前記対物レンズを固定して、前記ア
フォーカル変倍レンズを可変にして行うことを特徴とす
る請求項１に記載の平行系実体顕微鏡である。

【０００８】本件請求項４に係る発明においては、平行
系実体顕微鏡において、対物レンズ(2)とアフォーカル
変倍レンズ(3a,3b)との間隔を可変にすることにより、
フォーカス位置を変化させずに、アイレベル(7a,7b)を
変化させることが可能であって、使用される対物レンズ
(2)の焦点距離をｆｏとしたとき、アイレベル可変量を
Ｚとすると、Ｚ＞ｆｏ／３のアイレベル可変範囲に対応可能であることを特徴とす
る平行系実体顕微鏡である。

【０００９】本件請求項５に係る発明においては、像側
から順に、最も像側に像側に凸面を向けた正のメニスカ
スレンズを有する、正屈折力の第１レンズ群(r1-r5)
と、物体側に強い凹面を向けた負レンズを有する負屈折
力の第２レンズ群(r6-r8)と、正屈折力の第３レンズ群
(r9,r10)から構成されることを特徴とする請求項１又は
請求項４のいずれかに記載の平行系実体顕微鏡用対物レ
ンズである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のごとく、平行系実体顕微
鏡のアイレベルを可変にしようとする場合、観察物体に
フォーカスを合わせたとき、アフォーカル変倍系と結像
レンズとの間隔、あるいは、対物レンズとアフォーカル
変倍系との間隔において、ある物点から発した光束は平
行光束となっているため、このうちのどちらかの間隔を
可変にするという方法が考えられる。しかし、アフォー
カル変倍系と結像レンズとの間隔を可変にした場合、結
像レンズ鏡筒が大型化するので、好ましくは、対物レン
ズとアフォーカル変倍系との間隔を可変にした方がよ
い。対物レンズとアフォーカル変倍系との間隔を可変に
すれば、鏡筒に比べてはるかに軽量な対物レンズを上下
動させればよいため、間隔を可変にする機構にかかる負
荷が少なくて済む。したがって、まず、対物レンズとア
フォーカル変倍系との間隔を可変として、アイレベルを
可変する実施形態について説明する。次に、上述のよう
な多少の欠点はあるが、アフォーカル変倍系と結像レン
ズとの間隔を可変にした場合について説明する。

【００１１】また、本実施形態では、このアイレベル可
変機構とは別に、独立したフォーカス調整機構を設ける
ことにより、アイレベルを変化させるために対物レンズ
とアフォーカル変倍系との間隔を変化させることによっ
て生じた、フォーカス位置のずれを補正することがで
き、結果として、フォーカス位置を変化させることな
く、アイレベルを調整可能な平行系実体顕微鏡を得るこ
とができる。

【００１２】この具体的な構成については、後述する図
５乃至図７、又は図８を用いて説明する。また、実験に
よれば、観察者がアイレベルの調整機能を有効に活用す
るためには、その可変可能量は、対物レンズの焦点距離
をｆｏ、アイレベル可変量をＺとしたとき、Ｚ＞ｆｏ／３でなければ十分に機能し得ないことが判明した。もしＺ
がこの値を下回った場合、本発明の平行系実体顕微鏡
は、さまざまな体格の観察者が常に自然な姿勢での観察
を行えるようにするという機能を果たせなくなる。

【００１３】つぎに、本発明において使用される対物レ
ンズは、像側から順に、最も像側に、像側に凸面を向け
た正のメニスカスレンズを有する正屈折力の第１レンズ
群と、物体側に強い凹面を向けた負レンズを有する負屈
折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群から構
成される必要が有る。このような構成をとらなければ、
アイレベルを変化させるために対物レンズとアフォーカ
ル結像系との間隔を変化させたとき、対物レンズの射出
瞳位置が変化するために、コマ収差が大きく変動し、視
野周辺部の結像性能が著しく劣化する。

【００１４】

【実施例】図２に、本発明の実施例のアイレベル可変平
行系実体顕微鏡の概念図を示す。１は物体面、２は左右
光路共通の対物レンズであり、３ａ及び３ｂはアフォー
カル変倍レンズ、４ａ及び４ｂは結像レンズ、５ａ及び
５ｂは左右の結像面、６ａ及び６ｂは接眼レンズ、７ａ
及び７ｂはアイポイントを示す。そして、本実施例は、
対物レンズ２とアフォーカル変倍レンズ３ａ、３ｂとの
間隔を変化させることによってアイレベル調整を行い、
前記間隔の最大値Ｄ２３Ｈと最小値Ｄ２３Ｌとの差Ｚ
は、５０ｍｍである。そしてこのとき対物レンズ２の焦
点距離ｆｏは１００ｍｍであり、条件対応値は、Ｚ＝５０ｍｍｆｏ／３＝３３．３３ｍｍである。

【００１５】図２において、構成レンズは全て一枚のレ
ンズで示されているが、実際には、これらはそれぞれ収
差補正のために複数のレンズによって構成されている。
図３は、本発明の対物レンズの実施例の断面図である。
この対物レンズは、像側から順に、最も像側に位置する
像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズと、メニスカ
スの接合レンズからなる正屈折力の第１レンズ群と、物
体側に強い凹面を向けた負屈折力の接合レンズからなる
第２レンズ群と、正屈折力の両凸レンズからなる第３レ
ンズ群によって構成されている。

【００１６】以下の表１に、本発明の対物レンズの実施
例のレンズデータを示す。表中において、ｒは各面の曲
率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線（５８７．６ｎｍ）の
光に対する屈折率、νｄはアッベ数を表す。また、面番
号は像側から物体側に向かって表記されている。

【００１７】

【表１】図４は、本発明の対物レンズの実施例のコマ収差図であ
る。この収差図は、対物レンズに対して像側から平行光
束を入射し、物体面上に結像させたときのコマ収差を表
す。各収差図におけるＡは画角を、ｄはｄ線（５８７．
６ｎｍ）における収差を、ｃはＣ線（６５６．３ｎｍ）
における収差を、ｆはＦ線（４８６．１ｎｍ）における
収差を表す。

【００１８】これによれば、高アイレベル側から低アイ
レベル側まで良好にコマ収差が補正され、その変動が非
常に少ないことがわかる。ここで、図５乃至図７を用い
て、上記実施例の実体顕微鏡の構成及び作動を説明す
る。図５は実体顕微鏡の側面図であり、図６は実体顕微
鏡の正面図であり、図７は実体顕微鏡の各構成要素であ
る鏡筒の動きを説明する説明図である。

【００１９】図５及び図６において、接眼鏡筒２０は、
接眼レンズ６ａ、６ｂと、結像レンズ４ａ、４ｂと、上
記両レンズ間に配置されたプリズム１０とを保持してい
る。変倍鏡筒２１は、アフォーカル変倍レンズ３ａ、３
ｂを保持すると共に、アフォーカル変倍レンズ３ａ、３
ｂの変倍操作ノブ１１を備えており、接眼鏡筒２０に結
合している。

【００２０】対物レンズ鏡筒２２は、対物レンズ２を保
持しており、変倍鏡筒２１とリードネジを介して結合し
ており、対物レンズ鏡筒２２を回動操作することで変倍
鏡筒２１に対して光軸方向に移動する。顕微鏡取付台
は、顕微鏡本体保持部１５と、固定部１４と、架台１３
と、焦準操作部１２とから構成されている。顕微鏡本体
保持部１５は、変倍鏡筒２１を保持することで、顕微鏡
本体（２０，２１，２２）を保持し、固定部１４に対し
て昇降動作できるようにラックとピニオン機構で取り付
けられている。この保持部１５は、焦準操作部１２を回
転操作することで、固定部１４に対して対物レンズ２の
光軸方向に上下動する。

【００２１】図５のアイポイント７ａ，７ｂは、顕微鏡
装置の設置面からL（アイレベル）だけ離れた位置にあ
り、アイポイントの調整量Zを加えた量だけ調整可能で
ある。この調整量Zは、図７に示す操作で調整できる。
図７の顕微鏡装置は、焦準操作部１２により顕微鏡本体
（２０，２１，２２）を一体的に移動させる構成である
と共に、変倍鏡筒２１に対して対物レンズ鏡筒２２のみ
を回転させながら移動できる構成になっている。

【００２２】図７において、アイポイント７ａ，７ｂを
調整するために、図７(a)の状態から点線で示す顕微鏡
本体（２０，２１，２２）を、焦準操作部１２を回転操
作することで、観察者の所望する調整量Zだけ変位させ
（図７(b)の矢印X）、その後に対物レンズ鏡筒２２のみ
を移動させる（図７(c) の矢印Y）。また、これらの動
作は、逆でも同様にアイレベルを調整できる。すなわ
ち、図７（ａ）の状態から対物レンズ鏡筒２２のみを最
初に調整量Zだけ変位させ（図７(c)）、その後に顕微鏡
本体（２０，２１，２２）を、焦準操作部１２を回転操
作することで、変位させてもよい（図７(b) の矢印
X）。

【００２３】このように、対物レンズ２とアフォーカル
変倍レンズ３ａ，３ｂとの間の平行光束を利用すること
で、対物レンズ鏡筒２２と変倍鏡筒２１との間隔の調整
及び顕微鏡本体の焦準位置の調整をし、その結果、試料
１の合焦状態を維持しながらアイポイント７ａ，７ｂを
調整できる。次に、図５乃至図７の顕微鏡装置とは別の
やり方でアイポイント調整をする顕微鏡装置を図８を用
いて説明する。

【００２４】図７との構成上の相違は、対物レンズ鏡筒
２２と変倍鏡筒２１との間隔を調整するために、図７で
は、対物レンズ鏡筒２２を移動するように構成していた
が、図８では、変倍鏡筒２０を移動するように構成した
点である。従って、アイポイント７ａ，７ｂの調整は、
図８(a)の状態から点線内の変倍鏡筒２０のみを対物レ
ンズ鏡筒２２に対して調整量Zだけ移動する（図８(b)）
ことで達成できる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、アイレベ
ルの可変範囲が十分に大きな平行系実体顕微鏡と、それ
を実現するのに好適な、アイレベルが大きく変化しても
常に視野周辺部まで良好な結像性能を維持できる対物レ
ンズが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図1は、従来の実体顕微鏡の概念図である。

【図２】図２は、本発明の実施形態の平行系実体顕微鏡
の概念図である。

【図３】図３は、本発明の平行系実体顕微鏡用対物レン
ズの実施例の断面図である。

【図４】図４は、本発明の平行系実体顕微鏡用対物レン
ズの実施例のコマ収差図である。

【図５】図５は、本発明の平行系実体顕微鏡の側面図で
ある。

【図６】図６は、本発明の平行系実体顕微鏡の正面図で
ある。

【図７】図７は、本発明の平行系実体顕微鏡の各構成要
素である鏡筒の動きを説明する説明図である。

【図８】図８は、本発明の平行系実体顕微鏡の各構成要
素である鏡筒の動きを説明する説明図である。

【符号の説明】

1 物体面 2 対物レンズ 3a,3b アフォーカル変倍系 4a,4b 結像レンズ 5a,5b 像面 6a,6b 接眼レンズ 7a,7b アイポイント

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対物レンズと、アフォーカル変倍レンズ
と、結像レンズと、接眼レンズとを備え、各レンズが順
に配列された平行系実体顕微鏡において、前記対物レンズと前記アフォーカル変倍レンズと前記結
像レンズと前記接眼レンズとが一体に顕微鏡取付台に対
して移動し、かつ前記対物レンズと前記アフォーカル変
倍レンズとの相対間隔を調整できることを特徴とする平
行系実体顕微鏡。
【請求項２】前記対物レンズと前記アフォーカル変倍レ
ンズとの相対間隔の調整は、前記アフォーカル変倍レン
ズを固定して、前記対物レンズを可変にして行うことを
特徴とする請求項１に記載の平行系実体顕微鏡。
【請求項３】前記対物レンズと前記アフォーカル変倍レ
ンズとの相対間隔の調整は、前記対物レンズを固定し
て、前記アフォーカル変倍レンズを可変にして行うこと
を特徴とする請求項１に記載の平行系実体顕微鏡。
【請求項４】平行系実体顕微鏡において、対物レンズと
アフォーカル変倍レンズとの間隔を可変にすることによ
り、フォーカス位置を変化させずにアイレベルを変化さ
せることが可能であって、使用される対物レンズの焦点
距離をｆｏとしたとき、アイレベル可変量をＺとする
と、Ｚ＞ｆｏ／３のアイレベル可変範囲に対応可能であることを特徴とす
る平行系実体顕微鏡。
【請求項５】請求項１又は請求項４のいずれか一方に記
載の平行系実体顕微鏡に使用される対物レンズであっ
て、像側から順に、最も像側に像側に凸面を向けた正の
メニスカスレンズを有する、正屈折力の第１レンズ群
と、物体側に強い凹面を向けた負レンズを有する負屈折
力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群から構成
されることを特徴とする平行系実体顕微鏡用対物レン
ズ。