JP2003167205A

JP2003167205A - 複合光学素子

Info

Publication number: JP2003167205A
Application number: JP2001368367A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kusaka; 健一日下; Kazuhiro Hayashi; 一博林
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で光路切り替えの際の移動スペ
ースを小さくする。【解決手段】弾性光学素子とプリズムとにて構成
し、弾性光学素子とプリズムとを密着または分離させて
光路を切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡やカメラ等
の光学機器において用いられる光路分割素子、あるいは
光線拡散効果を制御する素子として利用し得る複合光学
素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】顕微鏡の鏡筒または倒立顕微鏡の本体に
は、一つの光路を二つの光路に切り替える光路切り替え
プリズムが用いられている。例えば、倒立顕微鏡にて用
いられるこの光路切り替えプリズムは、図８に示すよう
なもので、透過プリズム１と全反射プリズム２とを用
い、これらが移動可能になっている。例えば、図８
（Ａ）のように透過プリズム１を光路中に配置した場合
は、光束は透過プリズム１内を直進し、第１の光路に進
む。また図８（Ｂ）のように透過プリズム１を光路外に
移動させた後、全反射プリズム２を光路内に配置する。
この場合、光束は全反射プリズム２により反射されるの
で、光束は第１の光路とは別の第２の光路へ向かう。こ
のように、２つの異なるプリズムを切り替えることによ
り、光路を切り替えることができる。

【０００３】また、図９に示す顕微鏡の照明光学系にお
いては、表面に微細な凹凸が形成されている光学素子、
いわゆる光拡散板が用いられている。光拡散板により、
照明光が拡散されるので、均一な照明を行なうことがで
きる。

【０００４】ここで、図９において３は光源、４はコレ
クターレンズ、５は光拡散板、６は視野絞り、７は反射
鏡、８は照明レンズ、９は明るさ絞り、１０はコンデン
サーレンズ、１１は物体面である。

【０００５】この照明光学系において、光源３よりの照
明光はコレクターレンズ４を通った後、光拡散板５によ
り拡散される。この拡散された照明光は、視野絞り６を
通り、反射鏡７にて反射され、照明レンズ８、明るさ絞
り９を通り、コンデンサーレンズ１０を通って物体面を
均一に照明する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図８に示す光路切り替
え機構は、夫々の光路長が変わることなく２つの光路を
切り替えるために、透過プリズム１と全反射プリズム２
とは、横方向にスライドさせるものである。比較的シン
プルな構造であり、光路切り替えによく用いられる方法
である。しかし、夫々のプリズムが退避するスペースが
必要となるため、２つの切り替えに対してプリズム３個
分のスペースを要し、装置の大型化に繋がりやすい。

【０００７】図９に示す顕微鏡の透過照明系の場合、例
えば倍率が１０×の対物レンズから１００×以上の対物
レンズの視野を、明るく均一に照明することが求められ
る。この場合、低倍率側では照明ムラが発生し易く、高
倍率側では照明が暗くなる傾向にある。この問題を解決
する一つの手段として、低倍率側では拡散板５を光路内
に配置し、高倍率側では拡散板５を光路から外してより
明るい照明を得ることがあげられる。これを実施するに
は、拡散板の移動や退避するためのスペースが必要とな
り、顕微鏡の大型化に繋がりやすい。

【０００８】本発明は、前記従来例の欠点を解消するた
めになされたものであって、光路の切り替えを行なう際
に、大きなスペースを必要としない複合光学素子を提供
するものである。また、拡散板による光拡散作用を簡単
に有効あるいは無効にできる複合光学素子を提供するも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の複合光学素子
は、弾性光学素子とプリズムとよりなり、この光学素子
とプリズムとを密着させまた密着したものを分離するよ
うに構成したことを特徴とするものである。

【００１０】本発明の複合光学素子は、図１に示すよう
に、全反射プリズム１２と弾性光学素子１３と移動機構
１４を備えている。そして、この移動機構１４により、
全反射プリズム１２と弾性光学素子１３の間隔を変化さ
せている。ここで、図１の構成では、移動機構１４に弾
性光学素子１３が保持されている。よって、弾性光学素
子１３が矢印の方向に移動する。図１（Ａ）は、プリズ
ム１２と弾性光学素子１３が分離した状態を示してい
る。また、図１（Ｂ）は、プリズム１２と弾性光学素子
１３が密着した状態を示している。

【００１１】そして、図１（Ａ）のように全反射プリズ
ム１２と弾性光学素子１３とが離れている場合は、光路
Ａからの光は全反射プリズム１２の面１２ａにより全反
射されて光路Ｂの方向に向かう。一方、図１（Ｂ）のよ
うに弾性光学素子１３と全反射プリズム１２が密着して
いる場合は、光路Ａからの光は全反射プリズム１２の面
１２ａで全反射されることなく、密着面（面１２ａ）を
透過して光路Ｃの方向に向かう。

【００１２】このように、図１の構成では、弾性光学素
子１３の移動により異なる２つの状態、即ち全反射プ
リズム１２と弾性光学素子１３が密着した状態と、全
反射プリズム１２と弾性光学素子１３が離れた状態を形
成することができる。そして、どちらか一方の状態にす
ることで、光路をＢとＣとに切り替えることが可能であ
る。しかも、全反射プリズム１２と弾性光学素子１３と
を分離させたときに必要な間隙は、僅かであればよい。
これは、弾性光学素子１３の移動量が僅かで良いことを
意味している。したがって、従来のように移動のため
の、スペースを大きくとる必要はない。よって、顕微鏡
等の光学機器に用いても、光学機器が大型化することは
ない。

【００１３】ここで移動させる部材（移動機構）１４
は、全反射プリズム１２に設けてもよい。勿論この移動
機構１４は、光路を遮断しない位置に設けられる。

【００１４】本発明の複合素子は、一方のプリズム（光
学素子）の僅かな移動により光路の切り替えが可能であ
り、プリズムの配置および移動のためのスペースは極め
て小である。実質三つのプリズム分の移動域を必要とす
る図８に示す従来例に比べて極めてコンパクトな構成に
し得る。

【００１５】ここで、図１に示す複合光学素子は、全反
射プリズムと弾性光学素子とよりなるものである。しか
しながら、複合光学素子を使用する光学系や光学機器等
の使用目的に応じ、全反射プリズムの代わりに平行平面
板やその他の光学素子を用いることもできる。

【００１６】即ち、本発明の複合光学素子は、平面より
なる光学素子と、弾性光学素子と、両光学素子を密着ま
たは分離させる移動機構を備えたものであればよい。

【００１７】ここで、平面よりなる光学素子とは、平行
平面形状の透明板であって、ガラスその他の光学材料に
て形成されたものを指す。また、平面よりなる光学素子
における「平面」とは、巨視的に見て実質上表面の形状
が平坦である面を指す。したがって、凸レンズや凹レン
ズのような曲面は含まない。また、表面に微小な凹凸を
有している場合や、その凹凸が粗い場合であっても、全
体として表面の形状が平坦である場合は平面に含まれる
とする。上記平面よりなる光学素子のうち、微視的には
微小な凹凸を有するが、巨視的には実質上平面をなす光
学素子がある。このような光学素子は拡散板（ディフュ
ーザー、フロスト）と呼ばれている。この拡散板と弾性
光学素子を組み合わせた場合、両光学素子が分離した状
態においては、微小な凹凸を有する面で光は拡散され
る。一方、両光学素子をほぼ完全に密着させた状態にお
いては、弾性光学素子との密着によって微少な凹凸がな
くなる。そのため、光は拡散されない。

【００１８】更に、上記複合光学素子は、微小な凹凸を
有する面と弾性光学素子の面との密着度を変化させるこ
とにより、この密着された面での光の拡散の程度を変化
させ、制御することが可能である。

【００１９】これにより、例えば照明系による物体の照
明において、十分な光量での照明や拡散光による均一な
照明等に本発明の複合光学素子を利用することが可能に
なる。本発明の複合光学素子において、弾性光学素子の
ｄ線での屈折率ｎｄが次の条件（１）を満足することが
望ましい。（１）１．３５＜ｎｄ＜１．８０

【００２０】前述のように、本発明の複合光学素子は、
弾性光学素子と、光学素子を備える。そして、この弾性
光学素子と光学素子とを密着あるいは分離させることに
より、入射光の進行方向を変化させている。このうち、
全反射を利用して光路を切り替える構成においては、光
学素子としてプリズムを用いている。この場合、弾性光
学素子とプリズムとを密着したときに、密着面（弾性光
学素子と接している面）で全反射が生じないようにする
必要がある。つまり密着面が実質上境界面とならないよ
うにする必要がある。そのためには、弾性光学素子の屈
折率とプリズムの屈折率ができるだけ同じであることが
望ましい。その範囲を示したのが条件（１）である。

【００２１】この条件（１）から外れると、弾性光学素
子とプリズムの屈折率差を十分小さくすることができな
い。また、プリズムに用いる光学材料の選択範囲が限ら
れてしまう。

【００２２】なお、全反射を利用しない構成、例えば密
着面（境界面）における光線の屈折率を利用するような
構成では、上記（１）の条件を満足する必要はない。

【００２３】また、本発明の光学素子において、波長が
４３５ｎｍから６５６ｎｍの範囲における弾性光学素子
の平均透過率が以下の条件（２）を満足することが望ま
しい。（２）Ｔ＞７０％（／ｃｍ）

【００２４】上記条件を満足する場合、効率よく光を透
過させることができるので、弾性光学素子は光量損失の
少ない光路切り替え素子として機能する。

【００２５】なお、故意に上記条件を外して、透過する
光量を制限することもできる。この場合、２つの光路に
おける光量を異ならせることができる。また、透過する
波長に選択性を持たせて、透過する光の色調を調整する
こともできる。

【００２６】また、本発明の複合光学素子において、弾
性光学素子を強度のある光学素子（以下、ベース光学素
子とする）で保持するか、弾性光学素子全体（ただし、
密着させる面を除く）を強固な枠で保持することが望ま
しい。ここで、強固な枠とは金属枠などのように、変形
しにくい枠のことである。

【００２７】図１では、弾性光学素子１３は、２つの面
１３ｂ，１３ｃで駆動機構１４の保持部材１４ａに保持
されている。しかしながら、この状態で全反射プリズム
１２に密着させると、弾性光学素子１３は、例えば、紙
面垂直方向に変形する（膨らむ。）このため、弾性光学
素子１３の面１３ａと全反射プリズム１２の面１２ａ
は、完全に密着しなくなる恐れが生じる。

【００２８】そこで、弾性光学素子が密着する相手、例
えば全反射プリズムの面の大きさとほぼ同じ大きさの面
を有するベース光学素子を用い、この面で弾性光学素子
を保持すればよい。このようにすれば、弾性光学素子は
ベース光学素子の面に薄く設置するだけで済むので、紙
面方向への変形が少なくなる。よって、弾性光学素子全
体（ただし、密着させる面を除く）を囲う必要はなく、
保持部材１４ａのように簡単な構成の保持部材を用いる
ことができる。当然、弾性光学素子全体（ただし、密着
させる面を除く）を金属枠で保持することもできる。こ
の場合、弾性光学素子をプリズムに密着させるために圧
力を加えても、弾性光学素子を密着する方向に変形する
だけである。したがって、プリズムと弾性光学素子とを
強い力で密着させることができ、確実に密着させること
が可能になる。

【００２９】また、弾性光学素子の各面のうち、プリズ
ムと密着する面をゆるい凸面にすることが望ましい。

【００３０】これにより、弾性光学素子とプリズムとを
密着させる時、凸面の頂点部分、すなわち弾性光学素子
の中央部がプリズムに最初に接する。そして平面状に変
形しながら中央部から周辺部に向かって密着されてい
く。したがって、密着した面に気泡が残るのを防止し得
るので好ましい。

【００３１】また、弾性光学素子は、シリコンゴム、フ
ッ素ゴム、アクリルゴム、ウレタンゴムなどにて形成す
ることが望ましい。

【００３２】また、本発明の別の複合光学素子は、これ
を透過する光の拡散度を変化させるものである。このよ
うな作用を有する複合光学素子を顕微鏡照明光学系に使
用した例を図２に示す。

【００３３】図２において３は光源、４はコレクターレ
ンズ、６は視野絞り、７は反射鏡、８は照明レンズ、９
は明るさ絞り、１０はコンデンサーレンズ、１１は物体
面であり、光学系の基本構成は図９の従来例と同じであ
る。

【００３４】また図２において１５が複合光学素子で、
平行平面形状の弾性光学素子１６と、微少な凹凸を有す
る面（以下、拡散面とする）１７ａを有する平行平面板
１７と、平行平面形状の弾性光学素子１６を光軸方向に
移動させる移動機構１８とで構成されている。平行平面
板１６は、微少な凹凸を有する面が弾性光学素子１６側
に向かって配置されている。なお、微少な凹凸を有する
面と反対側の面は、滑らかな平面である。また、平行平
面板１６はガラスやプラスチックというような光学材料
からなる。

【００３５】この図２の照明光学系において、光源３よ
り射出した照明光はコレクターレンズ４を通った後、複
合光学素子１５、視野絞り６を通り、反射鏡７にて反射
される。そして、反射された照明光は照明レンズ８、明
るさ絞り９を通り、コンデンサーレンズ１０を通って物
体面に到達する。

【００３６】ここで図２（Ａ）は、弾性光学素子１６と
平行平面板１７が分離している状態を示している。この
状態にある時は、光源３から射出した照明光は弾性光学
素子１６を通った後、平行平面板の拡散面１７ａで拡散
される。そのため、照明光は広い範囲から様々な角度で
複合光学素子１６を射出し、物体面の広い範囲に到達す
ることになる。この結果、物体面に到達した照明光は物
体面を均一に照明する。このように、図２（Ａ）の状態
では、複合光学素子１５は拡散作用を持つ光学素子とな
る。

【００３７】一方、図２（Ａ）の状態から、移動機構１
８により、複合光学素子１５の弾性光学素子１６を平行
平面板１７の方向へ移動させ、弾性光学素子１６と平行
平面板１７とを圧着させると図２（Ｂ）の状態となる。
この図２（Ｂ）の状態では、弾性光学素子１６と平行平
面板１７の拡散面１７ａとが密着されることになる。そ
のため、拡散面１７ａの微少な凹凸が実質的になくな
る。当然、平行平面板の拡散面１７ａで光の拡散は生じ
ない。したがって、照明光は図２（Ａ）に比べて範囲と
角度が制限されて複合光学素子１５を射出し、物体面の
狭い範囲に到達することになる。この結果、物体面に到
達した照明光は物体面を明るく照明する。

【００３８】また、図２（Ｂ）の状態にて、弾性光学素
子１６と平行平面板１７との密着の度合いを変化させる
ことにより、密着させた面を拡散作用の異なる拡散面と
して利用することも可能である。これにより、拡散の程
度の異なった照明光で、物体を照明することが可能とな
る。

【００３９】

【発明の実施の形態】次に本発明の複合光学素子の実施
の形態を示す。

【００４０】本発明の第１の実施の形態は図３に示す通
りで、本発明の複合光学素子を光路分割機構として用い
た例である。図３（Ａ）は三角ガラスプリズム２１と弾
性光学素子２３が分離した状態、図３（Ｂ）は三角ガラ
スプリズム２１と弾性光学素子２３が密着した状態を示
している。

【００４１】この図に示すように、本実施の形態の複合
光学素子２０は、三角ガラスプリズム２１と、弾性光学
部材２４と、移動機構１００からなる。弾性光学部材２
４は、三角ガラスプリズム２２と弾性光学素子２３で構
成されており、三角ガラスプリズム２２の面２２ａに弾
性光学素子２３が接合されている。移動機構１００は、
弾性光学素子２４を保持する金属枠１０１と、金属枠１
０１を移動させるガイド機構２５と、ガイド機構に取り
付けられたレバー２６とよりなる。

【００４２】弾性光学部材２４では、三角ガラスプリズ
ム２２の面のうち、面２２ａにコーティングが施されて
いる。本実施の形態では、このコーティングの透過率特
性は透過率と反射率の比が５０：５０である。なお、こ
の比率は目的に応じて変えればよい。

【００４３】そして、図３（Ａ）のように、弾性光学部
材２４と三角ガラスプリズム２１とが離れている時は、
光路Ａより三角ガラスプリズム２１に入射した光は、三
角ガラスプリズム２１の面２１ａ（弾性光学素子２３に
向き合っている面）にて全反射する。よって、入射した
光の１００％が光路Ａと直交する光路Ｂに反射される。

【００４４】一方、レバー２６を操作して弾性光学部材
２４を光路Ａ−Ｃに沿って移動させると、図３（Ｂ）の
ように弾性光学素子２３と三角ガラスプリズム２１とが
密着した状態になる。この状態では、三角ガラスプリズ
ム２１の面２１ａで光線は全反射しなくなるので、５
０：５０の比で光路Ｂと光路Ｃとに分割される。

【００４５】この第１の実施の形態の構成では、三角ガ
ラスプリズム２１の面２１ａでの全反射を、弾性光学素
子２３と三角ガラスプリズム２１とを分離することで発
生させ、弾性光学素子２３と三角ガラスプリズム２１と
を分離させることで消滅させている。この際、三角ガラ
スプリズム２１の面２１ａで全反射を発生させるには、
図３（Ａ）に示すように、弾性光学部材２４と三角ガラ
スプリズム２１とを僅かに分離すればよい。すなわち、
弾性光学素子２４の移動量は僅かで済むことになる。し
たがって、本実施の形態の構成では、従来に比べてコン
パクトな構成で光路分割が行なえる。よって、例えば、
倒立顕微鏡の撮像用光路と目視観察用光路とを切り替え
るために用いると効果的である。

【００４６】本発明の第２の実施の形態は図４に示す通
りの構成で、顕微鏡の鏡筒部の光路切り替え機構として
用いたものである。図４（Ａ）は三角プリズム２７と弾
性光学素子２８が分離した状態、図４（Ｂ）は三角プリ
ズム２７と弾性光学素子２８が密着した状態を示してい
る。

【００４７】図示するように、本実施の形態の複合光学
素子２０は、三角プリズム２７と、弾性光学素子２８
と、移動機構３０からなる。移動機構３０は、弾性光学
素子２８を保持する金属枠２９と、金属枠２９を移動さ
せるガイド機構１０２と、ガイド機構１０２に取り付け
られたレバー３１からなる。複合光学素子２０は結像レ
ンズＩＬの後ろ（光が射出する側）に配置される。そし
て、三角プリズム２７の後ろ（光が射出する側）に、金
属枠２９にて固定された弾性光学素子２８が配置されて
いる。図４（Ｃ）は光路Ｂの方向から見た時の弾性光学
素子２８と金属枠２９の様子である。図４（Ａ）、
（Ｂ）では弾性光学素子２８の側面が示されているが、
実際は図４（Ｃ）に示すように、弾性光学素子２８の側
面も金属枠２９で囲まれている。これにより、弾性光学
素子２８の変形する面は、三角プリズム２７と密着する
面のみとなる。したがって、弾性光学素子２８と三角プ
リズム２７の密着がより確実におこなえる。

【００４８】また、弾性光学素子２８の金属枠２９に設
けられたレバー３１を操作すると、ガイド機構１０２に
より金属枠２９が移動する。これにより、弾性光学素子
２８を図の矢印方向への移動を可能にしている。

【００４９】そして図４（Ａ）に示すように三角プリズ
ム２７と弾性光学素子２８とが離れた状態にある時は、
光路Ａからの光は三角プリズム２７の面２７ａおよび２
７ｂにて全反射され光路Ｂに向かう。一方、図４（Ｂ）
に示すように三角プリズム２７と弾性光学素子２８とを
密着させた状態にある時は、光路Ａからの光は面２７ａ
にて全反射せずに透過し、弾性光学素子２８を通って光
路Ｃの方向に進む。したがって、光路Ｂを目視観察光
路、光路Ｃを撮像用光路とすれば、２つの光路を切り替
えることができる。本実施の形態も第１の実施の形態と
同じように、弾性光学素子２８の移動量は僅かで済むこ
とになる。したがって、本実施の形態の構成でも、従来
に比べてコンパクトな構成で光路切り替えが行える。

【００５０】本発明の第３の実施の形態を図５に示す。
この第３の実施の形態は、本発明の複合光学素子を光の
拡散特性を変化させる機構として用いたものである。図
５（Ａ）は拡散板３２と弾性光学素子３３が分離した状
態、図４（Ｂ）は拡散板３２と弾性光学素子３３が密着
した状態を示している。

【００５１】図５において、３２は拡散板、３９は弾性
光学部材、３５は拡散板３２を保持する金属枠、３６は
弾性光学部材３９を保持する金属枠、３７は金属枠３
５、３６の間に配置されたバネである。また３８は保持
枠３６に設けられた圧電素子である。

【００５２】弾性光学部材３９は平行平面ガラス３４と
弾性光学素子３３で構成され、平行平面ガラス３４に弾
性光学素子３３が接合されている。拡散板３２は一方の
面が微少な凹凸を有する拡散面３２ａで、他方が非常に
滑らかな面である。両方の面とも巨視的には平面となっ
ている。そして、弾性光学部材３９と拡散板３２は、弾
性光学素子３３と拡散面３２ａが向き合うように配置さ
れている。

【００５３】図５に示す構成の複合光学素子は、図５
（Ａ）の状態では光を拡散する素子として機能する。す
なわち、弾性光学部材３９と拡散板３２の間が離れてい
るので、弾性光学部材３９を通過した光は拡散面３２ａ
で散乱される。したがって、拡散板３２からは様々な角
度の光が射出する。また、入射時の光束範囲Ｄ１よりも
広い範囲Ｄ２から光が射出する。この状態から圧電素子
３８へ電圧を印加すると、圧電素子３８が矢印の方向へ
伸びる。これにより、金属枠３６に保持されている弾性
光学素子３３は平行平面ガラス３４と共に移動し図５
（Ｂ）に示す状態になる。この状態では、弾性光学素子
３３と拡散面３２ａとが密着されるので、全体として透
明な光学素子となる。そのため、拡散面３２ａで光の拡
散は発生せず、拡散板３２からは入射時と同じ角度の光
が射出する。また、入射時の光束範囲Ｄ１と同じ範囲か
ら光が射出する。なお、圧電素子３８への印加電圧を変
えることにより、弾性光学部材３９と拡散板３２の密着
度を変化させることができる。よって、使用目的に応じ
て適切な光の拡散度を得ることができる。

【００５４】この第３の実施の形態の複合光学素子は、
例えば顕微鏡の照明光学系に用いると、十分な光量の明
るい照明と拡散光を用いての均一な照明との切り替えを
簡単に行なうことができる。また、光の拡散状態を変化
させ得るので、上記２つの照明の中間的な照明も行え
る。

【００５５】図６は、本発明の第４の実施の形態を示す
もので、顕微鏡における視野内に表示を行なうために本
発明の複合光学素子を用いた例である。ここで、図６
（Ａ）はプリズム４４と弾性光学素子４７が分離した状
態、図６（Ｂ）はプリズム４４と弾性光学素子４７が密
着した状態を示している。

【００５６】図６において、４０は顕微鏡対物レンズの
像側に配置された結像レンズ、４１、４２、４３、４４
はいずれもプリズムである。そして、結像レンズ４０を
透過した光は、プリズム４１、４２により分割され、一
方はプリズム４３を他方はプリズム４４を通って接眼レ
ンズ（図示せず）に向けられる。

【００５７】また、図６において、４５はＬＣＤ等の表
示素子、４６は結像レンズで、これらにより表示用光学
系を形成している。そして、表示用光学系の光軸を延長
した延長線が、プリズム４４内を通過するように配置さ
れている。また、この延長線はプリズム４４内を通過す
る対物レンズの光軸と所定の間隔を保って平行になって
いる。

【００５８】また、結像レンズ４６とプリズム４４の間
に、複合光学素子１０３が配置されている。ここで、４
７は弾性光学素子、４８は弾性光学素子４７を保持する
金属枠、４９は移動機構である。本実施例では、図１に
示した複合光学素子が用いられている。すなわち、弾性
光学素子４７自体が三角プリズムの形状をしている。な
お、弾性光学素子４７の代わりに、図３の弾性光学部材
２４を用いても構わない。移動機構４９はレバー５０と
ガイド機構１０４から構成されている。

【００５９】この実施の形態は、プリズム４４の一つの
全反射面４４ａ中の周辺部から表示用光学系からの光が
入射、あるいは遮断されるようにしたものである。具体
的には、この全反射面４４ａの近傍に複合光学素子１０
３を配置し、光学弾性素子４７を移動機構４９により移
動させるようにしてある。

【００６０】そして、図６（Ａ）のように、弾性光学素
子４７がプリズム４４の全反射面４４ａから分離してい
る状態にすると、表示用光学系よりの光は弾性光学素子
４７の面４７ａで全反射される。したがって、表示用光
学系からの光はプリズム４４内には入射しない。そのた
め、観察視野内には物体の像のみが見える。次に、弾性
光学素子４７の移動により、この弾性光学素子４７がプ
リズム４４の全反射面４４ａに密着した状態になったと
する。つまり図６（Ｂ）に示す状態においては、表示用
光学系よりの光は弾性光学素子４７の面４７ａで全反射
しなくなる。よって、プリズム４４の全反射面４４ａよ
り入射し、対物レンズからの光と一緒になって接眼レン
ズに到達する。よって、観察視野内には物体の像と表示
光学系に表示された情報（文字や画像）を同時に観察す
ることができる。なお、このとき、表示用光学系の光軸
と対物レンズの光軸は一致しておらず、離れている。そ
のため、表示光学系に表示された情報は、観察視野内の
周辺部に見えることになる。

【００６１】このように、本発明の複合光学素子は、顕
微鏡による観察において、視野内表示を行ない、またこ
れを消すための手段として用いることができる。

【００６２】図７は本発明の第５の実施の形態を示すも
のである。この実施の形態は、本発明の複合光学素子を
光のオン、オフと光量の制御とに利用したものである。

【００６３】図において、５１は光源、５２はコリメー
ターレンズ、５３はプリズム、５４は他のプリズム、５
５はプリズム５４の斜面５４ａに接合された弾性光学素
子で、この弾性光学素子５５は、接合面と反対側の面５
５ａがゆるい曲面になっている。また５６はプリズム５
３を保持する保持部材５７に設けられ、このプリズム５
３を光軸に沿った方向に移動させる移動機構である。

【００６４】この図７に示す第５の実施の形態におい
て、図７の（Ａ）に示すように、プリズム５３が弾性光
学素子５５と離れた位置にある時は、光源５１よりのコ
リメータレンズ５２を通った光はプリズム５３の斜面
（全反射面）５３ａにて反射されるため遮断される。

【００６５】一方、図７（Ｂ）に示すように、移動機構
５６を働かせてプリズム５３を弾性光学素子５５に圧着
させ弾性光学素子５５の曲面の中心（凸面の頂点）付近
の一部の面がプリズム５３の全反射面と密着することに
より、光源５１よりの光のうちの光軸周辺の一部の光が
透過して例えば照明光として利用される。

【００６６】更に図７（Ｃ）に示すように、移動機構５
６によるプリズム５３の移動を更に行なうことにより、
弾性光学素子５５とプリズム５３の密着度は強くなり、
これにより弾性光学素子５５の曲面（凸面）５５ａの周
辺部までプリズム５３の全反射面５３ａと密着し、密着
部分の面積は増大し透過する光の量が増大して光量は大
になる。

【００６７】このように、この第５の実施の形態によれ
ば、光のオン、オフつまり光の透過、遮断の切り替えを
行なうことが可能であり、また本発明の複合光学素子を
透過する光の量を変化、制御することが可能である。

【００６８】本発明は、以上詳細に説明した通りのもの
で、特許請求の範囲に記載する複合素子のほかに次の各
項に記載する構成の複合光学素子や光学装置も発明の目
的を達成し得る。

【００６９】（１）特許請求の範囲の請求項３に記載
する光学素子で、前記弾性光学素子がゴムで構成されて
いることを特徴とする複合光学素子。

【００７０】（２）特許請求の範囲の請求項１、２ま
たは３に記載する複合光学素子を光路分割または光路結
合のために用いた光学装置。

【００７１】（３）特許請求の範囲の請求項１、２ま
たは３あるいは前記の（１）の項に記載する光学装置
で、前記弾性光学素子が他のプリズムまたは金属枠に固
定されていることを特徴とする複合光学素子。

【００７２】（４）弾性光学素子とプリズムとを備
え、弾性光学素子とプリズムを密着または分離すること
により弾性光学素子またはプリズムに入射する光線を透
過または全反射させることを特徴とする複合光学素子。

【００７３】（５）弾性光学素子と表面に微細な凹凸
を有する光学素子とを備え、弾性光学素子と微細な凹凸
を有する光学素子の密着または分離により光線の散乱を
制御する複合光学素子。

【００７４】（６）特許請求の範囲の請求項１、２ま
たは３に記載する光学系で、弾性光学素子またはプリズ
ムの接着面が凸面であることを特徴とする複合光学素
子。

【００７５】

【発明の効果】本発明の複合光学素子は、簡単な構成で
光学機器における光路分割や光の拡散度の制御が可能で
あり、またその制御が特別のスペースを設けることなし
に行ない得るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】光路分割手段として用いた本発明の複合光学
素子の構成を示す図であって、（Ａ）光線が９０度偏向
される構成、（Ｂ）光線が直進する構成である。

【図２】拡散特性を制御することができる本発明の複
合光学素子の構成を示す図であって、（Ａ）光線が拡散
される構成、（Ｂ）光線が直進する構成である。

【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図であっ
て、（Ａ）光線が１つの方向に進む構成、（Ｂ）光線が
２つの方向に進む構成である。

【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図であっ
て、（Ａ）光線が偏向される構成、（Ｂ）光線が直進す
る構成、（Ｃ）光路Ｂから見た時の構成である。

【図５】本発明の第３の実施の形態を示す図であっ
て、（Ａ）光線が拡散される構成、（Ｂ）光線が直進す
る構成である。

【図６】本発明の第４の実施の形態を示す図であっ
て、（Ａ）光線が９０度偏向される構成、（Ｂ）光線が
直進する構成である。

【図７】本発明の第５の実施の形態を示す図であっ
て、（Ａ）光が完全に遮光状態になった時（オフ）の構
成、（Ｂ）遮光状態と透過状態の中間の時の構成、
（Ｃ）光が完全に透過状態になった時（オン）の構成で
ある。

【図８】プリズムを用いた従来の光路切り替え手段を
示す図であって、（Ａ）光線が直進する構成、（Ｂ）光
線が９０度偏向される構成である。

【図９】光拡散板を備えた従来の顕微鏡照明光学系の
構成を示す図。

【符号の説明】

１透過プリズム２、１２全反射プリズム３、５１光源４コレクターレンズ５光拡散板６視野絞り７反射鏡８照明レンズ９明るさ絞り１０コンデンサーレンズ１１物体面１２ａ密着面１３、１６、２３、２８、３３、４７、５５弾性
光学素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃ弾性
光学素子の面１４、１８、３０、４９、５６、１００移動
機構１４ａ、５７保持部材１５、２０、１０３複合
光学素子１７拡散面を有する平行平面板（光拡散
板）１７ａ、３２ａ拡散面２１、２２三角ガラスプリズム２１ａ、２２ａ三角ガラスプリズムの面２４、３９弾性光学部材２５、１０２、１０４ガイ
ド機構２６、３１、５０レバ
ー２９、３５、３６、４８、１０１金属
枠２７三角プリズム２７ａ、２７ｂ三角プリズムの面３２拡散板（光拡散板）３４平行平面ガラス３７バネ３８圧電素子４０、４６、ＩＬ結像
レンズ４１、４２、４３、４４、５３、５４プリ
ズム４４ａ全反射面４５表示素子（ＬＣＤ）５２コリメータレンズ５３ａ、５４ａプリズムの斜面５５ａ弾性光学素子の面Ａ、Ｂ、Ｃ光路Ｄ１入射時の光束範囲Ｄ２射出時の光束範囲

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H041 AA13 AB26 AB38 AB40 AC01 AZ02 AZ03 AZ08 2H042 CA01 CA06 CA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弾性光学素子とプリズムとよりなり、
前記弾性光学素子とプリズムとを密着または分離させる
ための移動機構を備えた複合光学素子。
【請求項２】前記弾性光学素子のｄ線に対する屈折
率ｎｄが下記条件（１）の範囲内である請求項１または
２の複合光学素子。（１）１．３５＜ｎｄ＜１．８０