JP2002287036A - 倒立型顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 観察像のみならず撮像像にもパターン像を写
し込むことができ、且つ変倍時において観察像とパター
ンとの変倍関係がくずれることがなく、さらに観察試料
の視認性も良好な倒立型顕微鏡を提供する。 【解決手段】 観察試料２からの反射光を対物レンズ５
より結像レンズ６を介して一次像として形成する倒立型
顕微鏡であって、観察試料２の一次像を再結像して二次
像を形成する変倍リレー光学系群１０と、変倍リレー光
学系群１０により形成される二次像を観察光路にリレー
するリレー光学系１４を有し、一次像と二次像の間の光
路に第１の撮像光路１２を分岐する光路分割素子１１
と、リレー光学系１４の射出瞳位置近傍に第２の撮像光
路１６を分岐する光路分割素子１５を配置し、一次像に
レチクルを挿入可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステージ上に置い
た標本をその直下の対物レンズにより拡大観察する倒立
型顕微鏡に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】倒立型顕微鏡は、医学や生理学の生きた
細胞を扱う各分野の研究、各種金属材料の組織観察や欠
陥、含有物検出等の工業系の研究・検査などにおいて幅
広く利用されている。

【０００３】ところで、倒立型顕微鏡には、標本像を撮
影するための大版カメラや３５ｍｍカメラ等のカメラ装
置を備えたものがある。このような倒立型顕微鏡では、
その操作、取り扱いのし易さの為に顕微鏡本体の手前に
カメラ装置を配置する構成になっており、このために標
本像を拡大する対物レンズからの光束を光路分割部材に
より観察側の光路と写真撮像側の光路とに分岐し、専用
の写真撮像光路を形成するようにしている。

【０００４】このような光路分割部材は、対物レンズの
像を再結像させるリレー光学系の中間像の手前もしくは
後方に配置されるが、中間像手前に配置されるものとし
て、特開平８−１５６１２号公報に記載されるように、
対物レンズ下方に配置された光路分割プリズムにより観
察光路と写真撮像光路に分岐し、この光路分岐後、撮像
光路を観察者手前に導びき、観察光路をミラーで反射し
て観察者側に導びくようにしたものがある。また、特許
第３０３２９０１号公報に記載されるように、観察光路
をＶ字に構成し、対物レンズにより形成される一次像手
前に光路分割プリズムを配置し、光路分割プリズムの光
路分割面により垂直方向に偏光させられた光束を光路分
割プリズムの光束反射面による内面全反射により顕微鏡
前方の写真撮像光路に導くようにしたものもある。

【０００５】また、光路分割部材が対物レンズの像を再
結像させるリレー光学系の中間像の後方に配置されるも
のとしては、特開平７−１４０３９４号公報の図１に示
すように、リレーレンズ間におかれた光路分割部材によ
り撮像光路と観察光路を分岐するようにしたものがあ
る。

【０００６】一方、近年になって、様々な研究や検査な
どに利用される結果、大版カメラや３５ｍｍカメラ等の
写真カメラ装置に止まらず、ＴＶカメラやデジタルカメ
ラ等の撮像装置を組み合わせて使用する要求が多くなっ
ており、専用の写真撮像光路の他に、汎用の撮像光路を
顕微鏡内に設けられたものもある。例えば特開平７−３
５９８６公報に記載される顕微鏡のように、対物レンズ
の像を形成する結像レンズ下方に光路分割プリズムを配
置し、この光路分割プリズムにより顕微鏡本体両サイド
に撮像光路を導くようなものや、光路分割プリズムの偏
光方向を変えた以外は同じ構成であるが、特開平１１−
６４７３６公報に記載されるように顕微鏡の後側に撮像
光路を導くものもある。また、観察ＢＩの結像レンズ後
に光路分割素子を配置して観察側と撮像側に光路を分岐
する方法もある。更には、特公昭５７−３７８４８号公
報のように構成は図示されていないが観察リレー光学系
の途中から撮像光路を導いているものもある。

【０００７】これら倒立顕微鏡は、顕微鏡構成上の理由
より顕微鏡本体の中にリレー光学系を持ち、その中間像
位置に様々な焦点板を挿入している場合がある。

【０００８】一例としては、標本の寸法を測定する為の
スケールパターン付き焦点板を顕微鏡光学系の中間像位
置に配置したり、鉱物の粒度を測定するためにグレイン
サイズパターン付きの焦点板を配置したりして写真に写
し込むことがしばしば行われる。また、この時写真の写
り込み範囲確認の為、写真フレーム付き焦点板を入れた
りする場合もある。

【０００９】これら中間像位置に挿入されるスケール等
の焦点板の像は、観察側で観察確認出来ることは当然で
あるが、写真光路においても写し込めた方がよくまた、
写真光路のみでなく他の撮像光路においても写し込める
ようになっていた方が顕微鏡使用者においても使い勝手
がよい。

【００１０】また、倒立顕微鏡本体の光学系において変
倍を考えた場合、スケールパターン等の焦点板は対物レ
ンズの倍率に相対するパターンが刻まれているため標本
とパターンとの関係が崩れないように光学系を構成した
方がよい。つまり、本体光学系の一次像の前で変倍して
しまうと対物とスケールの相対関係がくずれてしまい、
使い勝手が低下してしまう。

【００１１】このため、写真撮影を主に行う倒立型顕微
鏡では、観察光路と写真撮像光路の両方にスケール等の
パターン像を投影でき、また、標本とパターンとの関係
が崩れないように光学系を構成することが望ましい。

【００１２】写真の写り込み範囲を示す写真フレーム
は、写真に写し込まれては不都合の為、観察光路のみに
写し込まれるのが望ましく、従来は、観察鏡筒に写真フ
レーム付きの焦点板を持つ接眼レンズを用いたものや、
特開平７−１４０３９４号公報に記載されるようなレチ
クル像投影装置を用いたものがある。このものは、中間
像を２つ持ち一回目の中間像と二回目の中間像の間で光
路を分割して撮像光路と観察光路を分け、撮像光路は一
回のリレー光学系で構成し、二回のリレー光学系を観察
光学系として二回目の中間像にフレームレチクルを挿入
する構成としている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、観察鏡筒に
写真フレーム付きの焦点板を持つ接眼レンズを用いる場
合は、写真撮影以外はフレームが観察の邪魔になるので
双眼鏡筒を用いる場合は最低３個の接眼レンズが必要と
なり、無駄であるばかりか、経済的にも不利である。ま
た、接眼にフレームレチクルを挿脱して用いる方法もあ
るが精度の面で不安がある。

【００１４】また、レチクル像投影装置を用いる場合
は、専用のレチクル投影光学系を構成し、また専用の光
源装置も配備しなければならないため顕微鏡全体の構成
が複雑になる。中間像を２個持つ光学系の観察光路で、
更に撮像光路を持たせるためには、例えば、図５に示す
ように接眼レンズ１００が接続される観察鏡筒１０１の
結像レンズ１０２付近に光路分割部材１０３を配置し、
この光路分割部材１０３により観察光路Ａと撮像光路Ｂ
の２つの光路を分岐するようにしたものが考えられる。

【００１５】しかし、このようにしたものは、フレーム
等のパターンを撮像光路Ｂに導くことはできるが、観察
鏡筒１０１の上にＴＶカメラやデジタルカメラ等の撮像
装置が配置されるため、これらが邪魔で、観察者はステ
ージ上の標本の確認が行いにくくなるなど操作性に悪影
響を与える。

【００１６】また、特許第３０３２９０１号公報中の第
４図に示す様に、顕微鏡サイドに光路を導くように、観
察鏡筒に光路分割プリズムを配置したものもあるが、光
路分割プリズムが比較的大きくなって、観察鏡筒を構成
するメカ機構が大型化してしまうし、横方向からの標本
の確認も行いにくい。

【００１７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、観察像のみならず撮像像にも同じパターン像を写し
込むことができ、且つ変倍時において観察像とパターン
との変倍関係がくずれることがなく、さらに観察試料の
視認性も良好な倒立型顕微鏡を提供することを目的とす
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
試料に対し対物レンズを介して照明光束を照射し、前記
試料からの反射光を前記対物レンズより結像レンズを介
して試料の一次像として形成する倒立型顕微鏡におい
て、前記試料の一次像を再結像させ二次像として形成す
る第１のリレー光学系と、前記第１のリレー光学系によ
り形成される二次像を観察光路にリレーする第２のリレ
ー光学系と、前記一次像と二次像の間の光路に配置さ
れ、入射光束を第１の撮像光路に分岐する第１の光路分
割手段と、前記第２のリレー光学系の射出瞳位置近傍に
配置され、入射光束を第２の撮像光路に分岐する第２の
光路分割手段とを具備し、前記一次像の位置に焦点板を
挿入可能にしたことを特徴としている。

【００１９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記第１のリレー光学系は、変倍リレー光
学系であることを特徴としている。

【００２０】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、前記第２の光路分割手段は、前記
入射光束を透過する第１の光学素子、前記入射光束を顕
微鏡側面方向に偏向して第２の撮像光路として分岐させ
る第２の光学素子、反射部材を有し前記入射光束を所定
方向に偏向した後、前記反射部材を介して顕微鏡側面方
向に偏向して第２の撮像光路として分岐させる第３の光
学素子の少なくとも１つから構成されることを特徴とし
ている。

【００２１】この結果、本発明によれば、一次像に焦点
板としてスケール等のレチクルを挿入すれば観察及び撮
像光路すべてに同じレチクル像を投影できる。

【００２２】また、本発明によれば、第１のリレー光学
系を変倍リレー光学系としたことにより、観察像とスケ
ールなどの関係を等価で変倍を行うことができる。

【００２３】さらに、本発明によれば、表像と裏像の像
出力が観察者によって任意に選択することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。

【００２５】(第１の実施の形態)図１は、本発明が適用
される倒立型顕微鏡の概略構成を示している。

【００２６】図において、１はステージで、このステー
ジ１上には、観察試料２が載置されている。

【００２７】３はハロゲンランプ等による照明用光源
で、この照明用光源３からの光束は、半透過性ミラー４
に入射される。そして、半透過性ミラー４で反射された
光束は、対物レンズ５を介して観察試料２に照射され
る。この場合、対物レンズ５は、図示しないレボルバー
に複数保持され、択一的に光路中に配置される。

【００２８】観察試料２からの反射光は、半透過性ミラ
ー４とその下に配置された結像レンズ６を透過し、反射
部材７に入射する。反射部材７は、顕微鏡の最下端部に
配置され、対物レンズ５および結像レンズ６によって垂
直下向きに出射された観察試料２の結像光束を顕微鏡前
方に向けて水平に反射する。反射部材７により反射され
た結像光束が向かう観察光路８上にレンズ群９が配置さ
れている。対物レンズ５、結像レンズ６、レンズ群９に
よって一回目の中間像(一次像)Ｉ１が形成される。な
お、この中間像Ｉ１の位置には、スケールパターンなど
の焦点板を挿脱する図示しない手段が設けられている。

【００２９】中間像Ｉ１を形成した光束は、第１のリレ
ー光学系としての変倍リレー光学系群１０に入射され
る。この変倍リレー光学系群１０は、１〜２倍の変倍を
可能にしたもので、中間像Ｉ１をリレーし、第１の光路
分割手段としての光路分割素子１１に入射させる。この
変倍リレー光学系群１０での変倍は、ズーム方式でも切
換え式のどちらでもよい。

【００３０】光路分割素子１１は、変倍リレー光学系群
１０によりリレーされた中間像Ｉ１の光束を顕微鏡前面
方向に向かう水平な第１の撮像光路１２と垂直上向きの
観察光路１３に分岐する。

【００３１】観察光路１３側に反射された光束は、変倍
リレー光学系群１０の作用により再結像され中間像(二
次像)Ｉ２を形成する。さらに、この中間像Ｉ２は、第
２のリレー光学系としてのリレー光学系群１４に入射さ
れる。このリレー光学系群１４は、中間像Ｉ２をリレー
するもので、その内部に存在する射出瞳付近に、第２の
光路分割手段としての光路分割素子１５が配置されてい
る。この光路分割素子１５は、中間像Ｉ２の光束を顕微
鏡側面方向に向け水平な第２の撮像光路１６と垂直上向
きの観察光路１７に分岐するものである。

【００３２】観察光路１７側の中間像Ｉ２の光束は、結
像レンズ１８を介して接眼レンズ１９により結像され、
観察像２０として観察者の眼に入って観察される。

【００３３】図２は、リレー光学系群１４内の射出瞳付
近に配置される光路分割素子１５の具体構成を示してい
る。この場合、光路分割素子１５は、円柱プリズム１５
ａと２個のビームスプリッタ１５ｂ、１５ｃおよびミラ
ー１５ｄを有していて、これら円柱プリズム１５ａ、ビ
ームスプリッタ１５ｂ、１５ｃを選択的に光路上に切換
えできるようになっている。

【００３４】円柱プリズム１５ａは、光路分割を行わな
い時に光路に挿入されるもので、リレー光学系群１４に
よりリレーされる中間像Ｉ２の光束を、そのまま観察光
路１７側に透過するようにしている。ビームスプリッタ
１５ｂは、通常光路に挿入されるもので、リレー光学系
群１４によりリレーされる中間像Ｉ２の光束を顕微鏡側
面方向に向け水平な第２の撮像光路１６と垂直上向きの
観察光路１７に分岐するようにしている。ビームスプリ
ッタ１５ｃは、像の反射回数により裏面像では都合が悪
く表像を必要とするような場合に光路に挿入されるもの
で、リレー光学系群１４によりリレーされる中間像Ｉ２
の光束を水平方向の撮像光路１６’と垂直上向きの観察
光路１７に分岐し、このうちの撮像光路１６’をミラー
１５ｄで反射させて、顕微鏡側面方向に向け水平な第２
の撮像光路１６を得るようにしている。

【００３５】なお、ビームスプリッタ１５ｂは、向きを
変えて装着すれば、顕微鏡側面の左右どちらでも光路が
導くことができる。また、これら円柱プリズム１５ａ、
ビームスプリッタ１５ｂ、１５ｃのうち、円柱プリズム
１５ａとビームスプリッタ１５ｂ、円柱プリズム１５ａ
とビームスプリッタ１５ｃ、ビームスプリッタ１５ｂと
１５ｃのように必要なものだけを組み合わせることも考
えられる。

【００３６】このような光路分割素子１５を採用するこ
とで、顕微鏡側面方向における撮像光路の長さの調整が
行えるようになり、顕微鏡構成上最適なレイアウトによ
る構成が可能となる。また、このような円柱プリズム１
５ａ、ビームスプリッタ１５ｂ、１５ｃを複数個の光学
素子を配置すると、スペース的に厳しくなるがリレー光
学系群１４の射出瞳近傍に配置することにより他の個所
に比べ有利にできる。表像と裏像の像出力が観察者によ
って選択できるため、様々なアプリケーションを使用す
る際に有利である。

【００３７】従って、このような第１の実施の形態によ
れば、観察光路１７と第１および第２の撮像光路１２、
１６で同じ中間像Ｉ１（一次像）を持つことができるの
で、中間像Ｉ１に焦点板としてスケール等のレチクルを
挿入すれば観察及び撮像光路すべてに同じレチクル像を
投影できる。

【００３８】また、観察光路１７と第２の撮像光路１６
は、２個の中間像Ｉ１、Ｉ２を持つことができるので、
中間像Ｉ２（二次像）に写真フレーム付き焦点板などの
レチクルを挿入すれば、観察光路１７と第２の撮像光路
１６にのみに写真フレームレクチルを投影できる。これ
により、写真フレーム付き接眼を用いたり、複雑な機構
をもつレチクル投影装置を使用すること無しに写真撮影
範囲の確認などを観察像で行うことができる。

【００３９】この場合、中間像Ｉ２に写真フレームレチ
クルを挿入すると、第１の撮像光路１２には写真フレー
ムレチクルを写し込まれないので、第１の撮像光路１２
に写真レンズ２１を構成すれば、写真フレームレチクル
の写らない観察像を撮影することができる。この場合、
写真フレームの確認は接眼レンズ１９での目視観察など
で確認が行えば問題なく写真撮影を行うことができる。

【００４０】さらに、中間像Ｉ１とＩ２の間に変倍リレ
ー光学系群１０が配置されるので、観察像とスケールな
どの関係を等価で変倍を行うことができる。つまり、変
倍リレー光学系群１０における変倍により、観察光路１
７と第１および第２の撮像光路１２、１６の全てに変倍
をかけることができ、また、変倍が中間像Ｉ１（一次
像）より後方で行われることで、中間像Ｉ１に挿入され
るパターンのサイズと観察像のサイズを等価で変倍でき
るので、観察光路１７と第２の撮像光路１６にスケール
のパターンや写真フレームなどのレチクルを重ねた際
に、変倍を行っても観察像とレチクルの大きさの関係を
保つことができる。

【００４１】さらにまた、第２の撮像光路１６にＴＶカ
メラなどを装置すれば、ＴＶモニタで写真の写り込み範
囲の確認なとも行うことができ便利である。

【００４２】さらにまた、リレー光学系群１４内に存在
する射出瞳付近に第２の撮像光路１６を導くための光路
分割素子１５を配置するようにしたので、結像レンズ１
８の後方に光路分割プリズムを配置する場合よりも、光
路分割素子１５を小さくすることができ、それに伴うメ
カ部品の構成も小型化でき、製品の小型化、コスト面で
有利にできる。また、結像レンズ１８付近に光路分割素
子１５が配置されないため、観察試料２の視認性の悪化
も防止できる。

【００４３】(第２の実施の形態)図３は、本発明の第２
の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分
には、同符号を付している。

【００４４】この場合、リレー光学系群１４によりリレ
ーされる中間像Ｉ２の光束を、反射部材２２により顕微
鏡の後面に向け水平になるように９０°偏光し、この偏
光した光路中に光路分割素子２３を配置して顕微鏡側面
方向に向け水平な第２の撮像光路１６と顕微鏡後面に向
けて水平のままの観察光路１７に分岐する。そして、こ
の観察光路１７について、反射部材２４により垂直上向
きになるように９０°偏光して結像レンズ１８に導くよ
うにしている。

【００４５】図４は、光路分割素子２３の具体構成を示
している。この場合、光路分割素子２３は、円柱プリズ
ム２３ａとビームスプリッタ２３ｂを有していて、これ
ら円柱プリズム２３ａ、ビームスプリッタ２３ｂを選択
的に光路上に切換えできるようになっている。円柱プリ
ズム２３ａは、光路分割を行わない時に光路に挿入され
るもので、反射部材２２で偏光された中間像Ｉ２の光束
を、そのまま反射部材２４側に透過するようにしてい
る。ビームスプリッタ２３ｂは、通常光路に挿入される
もので、リレー光学系群１４によりリレーされる中間像
Ｉ２の光束を顕微鏡側面方向に向け水平な第２の撮像光
路１６と反射部材２４に向かう観察光路１７に分岐する
ようにしている。

【００４６】このような第２の実施の形態によれば、顕
微鏡側方に向う第２の撮像光路１６と結像レンズ１８に
導びかれる撮像光路１７は、それぞれ偶数反射が行われ
るため、表像のまま観察像を形成することができる。ま
た、中間像Ｉ２の光束を、反射部材２２、２４に反射さ
せることで、所定長さの光路長を確保できるので、顕微
鏡の前後方向の寸法を小さくできるとともに、高さ方向
の寸法も小さくでき、観察接眼レンズのアイポイントを
低く設定できることからステージ１上の観察試料２の視
認性を向上させることもできる。

【００４７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、観察
像のみならず撮像像にもスケール等のパターン像を移し
込むことができ、変倍時において観察像とパターンとの
変倍関係がくずれることがなく、さらに写真撮像光路に
は写真フレームが写り込まず、観察試料の視認性も良好
にできる。また、複数の撮像光路を持つことができ、撮
像光路の像の表裏の向きも簡単に変更できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図２】第１の実施の形態に用いられる光路分割部の概
略構成を示す図。

【図３】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図４】第２の実施の形態に用いられる光路分割部の概
略構成を示す図。

【図５】従来の光路分割部材を備えた鏡筒の一例を示す
図。

【符号の説明】

１…ステージ ２…観察試料 ３…照明用光源 ４…半透過性ミラー ５…対物レンズ ６…結像レンズ ７…反射部材 ８…観察光路 ９…レンズ群 １０…変倍リレー光学系群 １１…光路分割素子 １２…第１の撮像光路 １３…観察光路 １４…リレー光学系群 １５…光路分割素子 １５ａ…円柱プリズム １５ｂ、１５ｃ…ビームスプリッタ １５ｄ…ミラー １６…第２の撮像光路 １７…観察光路 １８…結像レンズ １９…接眼レンズ ２０…観察像 ２１…写真レンズ ２２．２４…反射部材 ２３…光路分割素子 ２３ａ…円柱プリズム ２３ｂ…ビームスプリッタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料に対し対物レンズを介して照明光束
   を照射し、前記試料からの反射光を前記対物レンズより
   結像レンズを介して試料の一次像として形成する倒立型
   顕微鏡において、 前記試料の一次像を再結像させ二次像として形成する第
   １のリレー光学系と、 前記第１のリレー光学系により形成される二次像を観察
   光路にリレーする第２のリレー光学系と、 前記一次像と二次像の間の光路に配置され、入射光束を
   第１の撮像光路に分岐する第１の光路分割手段と、 前記第２のリレー光学系の射出瞳位置近傍に配置され、
   入射光束を第２の撮像光路に分岐する第２の光路分割手
   段と、 を具備し、 前記一次像の位置に焦点板を挿入可能にしたことを特徴
   とする倒立型顕微鏡。
2. 【請求項２】 前記第１のリレー光学系は、変倍リレー
   光学系であることを特徴とする請求項１記載の倒立型顕
   微鏡。
3. 【請求項３】 前記第２の光路分割手段は、前記入射光
   束を透過する第１の光学素子、前記入射光束を顕微鏡側
   面方向に偏向して第２の撮像光路として分岐させる第２
   の光学素子、反射部材を有し前記入射光束を所定方向に
   偏向した後、前記反射部材を介して顕微鏡側面方向に偏
   向して第２の撮像光路として分岐させる第３の光学素子
   の少なくとも１つから構成されることを特徴とする請求
   項１または２記載の倒立型顕微鏡。