JP2009008701A - Illuminator and zoom microscope with this illuminator - Google Patents

Illuminator and zoom microscope with this illuminator Download PDF

Info

Publication number
JP2009008701A
JP2009008701A JP2007167093A JP2007167093A JP2009008701A JP 2009008701 A JP2009008701 A JP 2009008701A JP 2007167093 A JP2007167093 A JP 2007167093A JP 2007167093 A JP2007167093 A JP 2007167093A JP 2009008701 A JP2009008701 A JP 2009008701A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
pupil
zoom
optical system
afocal zoom
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007167093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Futaboshi
俊明 二星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2007167093A priority Critical patent/JP2009008701A/en
Publication of JP2009008701A publication Critical patent/JP2009008701A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illuminator having a means for coping with pupil face movement caused by zooming, without requiring a zoom system in which a conjugated relation between an image and a pupil, complicating the configuration, is maintained, and to provide a zoom microscope that has this illuminator. <P>SOLUTION: The illuminator 20 is disposed in the zoom microscope 30 having, in order from a specimen face 10a, an objective lens 11, aperture diaphragm 12, and afocal zoom system 13, and is used to emit illuminating light to the specimen face 10a via the afocal zoom system 13, aperture diaphragm 12 and objective lens 11. The illuminator 20 includes, in order from the afocal zoom system 13 toward the light source, an imaging lens 15, a pupil position correcting optical system 16, and the light source 18. The pupil position correcting optical system 16 corrects an emission pupil position change, which arises on the light source side of an illuminating optical system as a result of zooming of the afocal zoom system 13. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、同軸落射型の照明装置、及び、この照明装置を備えたズーム顕微鏡に関する。   The present invention relates to a coaxial epi-illumination device and a zoom microscope equipped with the illumination device.

一般にズーム光学系はズーミングに際し、標本面と像面位置の共役関係(以後「像面の共役関係」という)は維持されるが、瞳位置の共役関係は変化してしまうという現象が生じる。例えば、対物レンズの像側でアフォーカルズーム系の標本面側に開口絞りを有するズーム顕微鏡の場合、像面の共役関係は当然保たれるが、同時に瞳面の共役関係も保つのは装置の構成上極めて困難であり、瞳面の共役関係は変化するのはやむを得ない現象となる(例えば、特許文献1参照)。
特開2006−178440号公報
In general, a zoom optical system maintains a conjugate relationship between a sample plane and an image plane position (hereinafter referred to as “image plane conjugate relationship”) during zooming, but a phenomenon occurs in which the conjugate relationship between pupil positions changes. For example, in the case of a zoom microscope having an aperture stop on the sample side of the afocal zoom system on the image side of the objective lens, the conjugate relation of the image plane is naturally maintained, but at the same time, the conjugate relation of the pupil plane is also maintained. This is extremely difficult in terms of configuration, and it is an unavoidable phenomenon that the conjugate relationship of the pupil plane changes (for example, see Patent Document 1).
JP 2006-178440 A

上述のように、ズーム系においては、ズーミングに際し像面の共役関係が保たれるのは当然であるが、光学系を構成する際のもう一つの重要な要素である瞳面の共役関係は移動するのが一般である。ズーム系と観察用鏡筒部の間に配置される反射照明装置の場合、ズーミングによる瞳移動は照明状態に影響を与えてしまい好ましくない。即ち、ズーム系を含む装置を構成する上で、ズーミングにより像面と共に瞳面の共役関係も保たれ、入射瞳位置も射出瞳位置も変化しないのが理想である。しかしながら、像面及び瞳面の双方の共役関係を保ったままのズーム系を構成しようとすると、大きなスペースと複雑な機構及び光学系とが必要になるという課題がある。特にズーム系の標本面側に固定開口絞りを有する顕微鏡の場合、ズーム系の中に開口絞りがある場合に比べて射出瞳面の移動は大きくなりがちである。   As described above, in the zoom system, it is natural that the conjugate relationship of the image plane is maintained during zooming, but the conjugate relationship of the pupil plane, which is another important factor in constructing the optical system, moves. It is common to do. In the case of a reflective illumination device disposed between the zoom system and the observation barrel, movement of the pupil due to zooming affects the illumination state, which is not preferable. That is, in configuring an apparatus including a zoom system, it is ideal that the conjugate relationship between the pupil plane and the image plane is maintained by zooming, and neither the entrance pupil position nor the exit pupil position is changed. However, when it is intended to construct a zoom system that maintains the conjugate relationship between the image plane and the pupil plane, there is a problem that a large space and a complicated mechanism and optical system are required. In particular, in the case of a microscope having a fixed aperture stop on the sample plane side of the zoom system, the movement of the exit pupil plane tends to be larger than when the aperture stop is in the zoom system.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、複雑な構成となる像及び瞳の共役関係を保ったズーム系とすることなく、ズーミングによる瞳面の移動に対処する手段を設けた照明装置を提供することを目的とし、さらに、この照明装置を備えたズーム顕微鏡を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and provided means for dealing with movement of the pupil plane due to zooming without using a zoom system that maintains a conjugate relationship between the image and the pupil having a complicated configuration. It aims at providing an illuminating device, and also aims at providing the zoom microscope provided with this illuminating device.

前記課題を解決するために、本発明に係る照明装置は、標本面から順に、対物レンズと、アフォーカルズーム系とを有し、アフォーカルズーム系の標本面側に対物レンズの瞳(例えば、実施形態における開口絞り12)が位置するズーム顕微鏡に設けられ、アフォーカルズーム系及び対物レンズを介して標本面に照明光を照射する照明装置であって、アフォーカルズーム系から光源側に向かって順に、結像レンズと、瞳位置補正光学系と、光源と、を有し、瞳位置補正光学系が、ズーミングによって生じる照明光学系の光源側に形成される射出瞳の位置変化を補正するように構成される。   In order to solve the above-described problem, an illumination apparatus according to the present invention includes an objective lens and an afocal zoom system in order from the sample plane, and a pupil (for example, a pupil of the objective lens on the sample plane side of the afocal zoom system) An illumination apparatus that is provided in a zoom microscope in which an aperture stop 12) in the embodiment is located and irradiates a specimen surface with illumination light via an afocal zoom system and an objective lens, and is directed from the afocal zoom system toward the light source side. The imaging lens, the pupil position correction optical system, and the light source are sequentially provided so that the pupil position correction optical system corrects the position change of the exit pupil formed on the light source side of the illumination optical system caused by zooming. Configured.

このような本発明に係る照明装置において、瞳位置補正光学系が、標本面側から順に、負の屈折力を有する第1レンズと、光軸に沿って移動可能な正の屈折力を有する第2レンズと、光軸に沿って移動可能な正の屈折力を有する第3レンズと、から構成され、アフォーカルズーム系のズーミングに応じて第2レンズ及び第3レンズを光軸に沿って移動させ射出瞳の位置変化を補正するように構成されることが好ましい。   In such an illuminating device according to the present invention, the pupil position correcting optical system includes, in order from the sample surface side, a first lens having a negative refractive power, and a first lens having a positive refractive power that is movable along the optical axis. The second lens and the third lens move along the optical axis according to the zooming of the afocal zoom system. It is preferably configured to correct the position change of the exit pupil.

あるいは、瞳位置補正光学系が、標本面側から順に、光軸に沿って移動可能な正の屈折力を有する可動レンズと、拡散板と、から構成され、アフォーカルズーム系のズーミングに応じて可動レンズを移動させて射出瞳の位置変化を補正するように構成されることが好ましい。   Alternatively, the pupil position correcting optical system is composed of a movable lens having a positive refractive power that can move along the optical axis in order from the sample surface side, and a diffusion plate, and according to zooming of the afocal zoom system It is preferable that the movable lens is moved to correct the position change of the exit pupil.

また、本発明に係るズーム顕微鏡は、標本面から順に、対物レンズと、アフォーカルズーム系と、結像レンズと、上述の瞳位置補正光学系のいずれかと、光源と、を有し、対物レンズの瞳がアフォーカルズーム系の標本面側に位置し、瞳位置補正光学系が、ズーミングによって生じる照明光学系の光源側に形成される射出瞳の位置変化を補正するように構成される。   The zoom microscope according to the present invention includes an objective lens, an afocal zoom system, an imaging lens, any one of the above-described pupil position correction optical systems, and a light source in order from the sample surface. Is positioned on the sample plane side of the afocal zoom system, and the pupil position correcting optical system is configured to correct the position change of the exit pupil formed on the light source side of the illumination optical system caused by zooming.

なお、このような本発明に係るズーム顕微鏡は、対物レンズの瞳を、アフォーカルズーム系の標本側に設けられた開口絞りと一致させることができる。   In such a zoom microscope according to the present invention, the pupil of the objective lens can be matched with the aperture stop provided on the specimen side of the afocal zoom system.

本発明に係る照明装置及びズーム顕微鏡を以上のように構成すると、複雑な構成となる像及び瞳の共役関係を同時に保ったズーム系とすることなく、ズーミングによる瞳面の移動を瞳位置補正光学系により補正することで、ズーム倍率に依らずケーラー照明を実現することができ、標本面に対して効率よく照明を行うことができる。   When the illumination device and the zoom microscope according to the present invention are configured as described above, the pupil position correction optics can move the pupil plane by zooming without using a zoom system that simultaneously maintains the conjugate relationship between the image and the pupil having a complicated configuration. By correcting by the system, Koehler illumination can be realized regardless of the zoom magnification, and the sample surface can be efficiently illuminated.

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図1を用いて、反射照明装置を備えたズーム顕微鏡の構成について説明する。このズーム顕微鏡30は、標本面10aから順に、対物レンズ11、開口絞り12、アフォーカルズーム系13、及び、結像レンズ(第二対物レンズ)14が光軸上に並んで構成されており、アフォーカルズーム系13と第二対物レンズ14との間に反射照明装置20が配置されている。ここで、反射照明装置20は、光ファイバ等から構成される光源18、拡散板G6及び可動レンズG5からなる瞳位置補正光学系16、視野絞り(視野絞り面10c)、結像レンズ15、並びに、ハーフミラー19がこの順で光軸上に並んで構成されており、ズーム顕微鏡30の光学系の光軸と反射照明装置20の光学系の光軸とが直交し、これらの光軸が直交する位置にハーフミラー19が位置するように配置されている。なお、このような構成のズーム顕微鏡30においては、アフォーカルズーム系13のズーミングによる瞳位置移動のため、クリティカル照明状態に近づく状況、即ち、瞳位置補正光学系の可動レンズG5だけでは、瞳面位置の完全な補正ができない状況が生じるため、上記拡散板G6が、光源18のファイバ面の構造を見えなくするために設けられている。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of a zoom microscope provided with a reflective illumination device will be described with reference to FIG. The zoom microscope 30 includes an objective lens 11, an aperture stop 12, an afocal zoom system 13, and an imaging lens (second objective lens) 14 arranged in order on the optical axis from the sample surface 10a. A reflective illumination device 20 is disposed between the afocal zoom system 13 and the second objective lens 14. Here, the reflective illumination device 20 includes a light source 18 composed of an optical fiber or the like, a pupil position correcting optical system 16 including a diffusion plate G6 and a movable lens G5, a field stop (field stop surface 10c), an imaging lens 15, and The half mirrors 19 are arranged in this order on the optical axis, and the optical axis of the optical system of the zoom microscope 30 and the optical axis of the optical system of the reflective illumination device 20 are orthogonal, and these optical axes are orthogonal. The half mirror 19 is disposed so as to be positioned. In the zoom microscope 30 having such a configuration, the pupil surface is moved by the zooming of the afocal zoom system 13, so that the situation close to the critical illumination state, that is, only the movable lens G5 of the pupil position correcting optical system is used. Since the situation where the position cannot be completely corrected occurs, the diffusion plate G6 is provided to make the structure of the fiber surface of the light source 18 invisible.

光源18から放射された光は瞳位置補正光学系16の拡散板G6で拡散され、可動レンズG5により視野絞り面10cを一様に通過して結像レンズ15により平行光束に変換され、ハーフミラー19に入射する。ハーフミラー19は、一部の光を反射し、残りの光を透過する光学部材であり、このハーフミラー19で反射された光は、アフォーカルズーム系13及び開口絞り12を通過して対物レンズ11で集光され、標本面10aに照射される。そして、この標本面10aで反射した光は、対物レンズ11、開口絞り12及びアフォーカルズーム系13を通過して平行光束になり、ハーフミラー19に入射して一部の光が反射され、残りの光が透過し、透過した光が第二対物レンズ14で集光されて、像面10bに標本面10aの像が結像される。   The light emitted from the light source 18 is diffused by the diffusion plate G6 of the pupil position correcting optical system 16, is uniformly passed through the field stop surface 10c by the movable lens G5, and is converted into a parallel light beam by the imaging lens 15, and is a half mirror. 19 enters. The half mirror 19 is an optical member that reflects a part of the light and transmits the remaining light. The light reflected by the half mirror 19 passes through the afocal zoom system 13 and the aperture stop 12 and is an objective lens. 11 is condensed and irradiated onto the specimen surface 10a. Then, the light reflected by the specimen surface 10a passes through the objective lens 11, the aperture stop 12 and the afocal zoom system 13, becomes a parallel light beam, enters the half mirror 19, and a part of the light is reflected, and the rest. The transmitted light is collected by the second objective lens 14, and an image of the specimen surface 10a is formed on the image surface 10b.

このようなズーム顕微鏡30において、アフォーカルズーム系13及び結像レンズ15による開口絞り12の共役関係を考える。このとき、開口絞り12のアフォーカルズーム系13及び結像レンズ15による像位置がアフォーカルズーム系13のズーム倍率に依らず視野絞り面10cから同じ位置にあれば、可動レンズG5を介して光源18の光源面(光ファイバ面又は拡散板面)と一致し、いわゆるケーラー照明となり良好な照明を行うことができる。ところが、一般にズーミングにより開口絞り12の像位置は移動してしまう。例えば、低倍側が1倍で、8倍のズーム比を有するズーム顕微鏡の場合、ズーム倍率が1倍のときの開口絞り12の像位置が視野絞り面10cを起点として光源方向に40mmとなるときに、ズーム倍率が8倍のときには400mmとなるものがある。そのため、可動レンズG5が固定のとき、図2に示した光線の通り方から判るように、ズーム倍率の変化により開口絞り12の像位置が変化するため、実際に使用する光源面(ファイバ面)LSの位置(大きさ方向)と、開口絞り12のアフォーカルズーム系13から可動レンズG5に到る光学系による像である照明光学系の射出瞳位置とが大きく異なることになる。   In such a zoom microscope 30, consider the conjugate relationship of the aperture stop 12 by the afocal zoom system 13 and the imaging lens 15. At this time, if the image position by the afocal zoom system 13 and the imaging lens 15 of the aperture stop 12 is at the same position from the field stop surface 10c regardless of the zoom magnification of the afocal zoom system 13, the light source is transmitted through the movable lens G5. It coincides with the 18 light source surfaces (optical fiber surface or diffuser plate surface), and so-called Koehler illumination can be obtained and good illumination can be performed. However, the image position of the aperture stop 12 generally moves due to zooming. For example, in the case of a zoom microscope having a zoom ratio of 1 × on the low magnification side and 8 ×, the image position of the aperture stop 12 when the zoom magnification is 1 × is 40 mm in the light source direction starting from the field stop surface 10c. In some cases, the zoom magnification is 400 mm when the zoom magnification is 8 times. Therefore, when the movable lens G5 is fixed, the image position of the aperture stop 12 changes as the zoom magnification changes, as can be seen from the way of the light beam shown in FIG. The position (size direction) of LS and the exit pupil position of the illumination optical system that is an image by the optical system from the afocal zoom system 13 of the aperture stop 12 to the movable lens G5 are greatly different.

このように、照明装置を構成する光学系の設計においては、射出瞳位置の変化を考慮しながら対処する必要がある。ズーミングによる射出瞳位置変化の影響により、照明装置としてはケーラー照明に近い場合からクリティカル照明に近い場合までどちらとも言えない中間の状態を含めて変化してしまう。従って、光源には、配光角特性の一様性及び発光面の一様性の双方が求められる。ケーラー照明では発光面の一様性は必ずしも必要なく、クリティカル照明では角度特性の一様性は必ずしも必要でないが、ズーミングの状態によっては中間的な状況となるため双方が必要となる。   As described above, in designing the optical system constituting the illumination apparatus, it is necessary to cope with the change in the exit pupil position. Due to the influence of the change in the exit pupil position due to zooming, the illumination device changes including an intermediate state that can be said to be neither from a case close to Kohler illumination to a case close to critical illumination. Therefore, the light source is required to have both uniformity of the light distribution angle characteristic and uniformity of the light emitting surface. In the Koehler illumination, the uniformity of the light emitting surface is not necessarily required, and in the critical illumination, the uniformity of the angle characteristic is not necessarily required. However, depending on the zooming state, the situation is intermediate, and both are necessary.

そこでこのズーム顕微鏡30に用いられている反射照明装置20は、アフォーカルズーム系13の倍率に応じて瞳位置補正光学系16の可動レンズ(図1においては可動レンズG5)を光軸に沿って移動させることにより、瞳位置がほぼ一定となる補正を行うように構成されている。具体的には、コントローラ40を設け、このコントローラ40がアフォーカルズーム系13の倍率を設定するとともに、その倍率に応じて瞳位置補正光学系16の可動レンズG5を移動させるように構成されている。   Therefore, the reflection illumination device 20 used in the zoom microscope 30 moves the movable lens (movable lens G5 in FIG. 1) of the pupil position correcting optical system 16 along the optical axis according to the magnification of the afocal zoom system 13. By moving, the correction is performed so that the pupil position becomes substantially constant. Specifically, a controller 40 is provided, and the controller 40 sets the magnification of the afocal zoom system 13 and moves the movable lens G5 of the pupil position correcting optical system 16 according to the magnification. .

以下に、瞳位置補正光学系の具体的な実施例について説明するが、その前に、この瞳位置補正光学系で瞳位置が補正されるアフォーカルズーム系13について説明する。このアフォーカルズーム系13は、一例として図3に示すように、開口絞り面SP(上述の開口絞り12に相当)側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL1と両凸レンズL2とが貼り合わされたレンズ及び物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL3からなる第1レンズ群G1と、両凹レンズL4、両凸レンズL5と両凹レンズL6とが貼り合わされたレンズ及び両凹レンズL7からなる第2レンズ群G2と、両凸レンズL8及び両凸レンズL9と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL10とが貼り合わされたレンズからなる第3レンズ群G3と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL11と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL12とが貼り合わされたレンズからなる第4レンズ群G4と、鏡筒胴付面PLから構成され、第2レンズ群G2及び第3レンズ群G3を光軸に沿って移動させることにより、ズーム倍率(アフォーカル倍率)を変更可能に構成されている。   Hereinafter, specific examples of the pupil position correcting optical system will be described. Before that, the afocal zoom system 13 in which the pupil position is corrected by the pupil position correcting optical system will be described. As shown in FIG. 3, for example, the afocal zoom system 13 includes a negative meniscus lens L1 and a biconvex lens L2 having a convex surface facing the object side in order from the aperture stop surface SP (corresponding to the aperture stop 12 described above). A first lens group G1 composed of a lens to which the lens is bonded and a positive meniscus lens L3 having a convex surface facing the object side, a biconcave lens L4, a lens to which a biconvex lens L5 and a biconcave lens L6 are bonded, and a biconcave lens L7. A second lens group G2, a third lens group G3 comprising a lens in which a biconvex lens L8 and a biconvex lens L9 and a negative meniscus lens L10 having a concave surface facing the object side are bonded together; and a positive meniscus lens having a concave surface facing the object side A fourth lens group G4 comprising a lens in which L11 and a negative meniscus lens L12 having a concave surface directed toward the object side are bonded, and a lens barrel; Consists PL, by moving along the second lens group G2 and the third lens group G3 in the optical axis and is capable of changing the zoom magnification (a focal magnification).

表1にこのアフォーカルズーム系13における各レンズの諸元を示す。この表1において、mは面番号を示し、rはレンズ面の曲率半径を示し、dはレンズ面の間隔を示し、νdは各レンズ硝材のアッベ数を示し、ndはd線に対する屈折率を示しており、後述する瞳位置補正光学系の諸元においても同様である。また、fはこのアフォーカルズーム系13全体の焦点距離を示している。ここで、この表1における面番号mに示す1〜26はこのアフォーカルズーム系13に関するものであり、図3における符号1〜22に対応している。なお、この表1には、上述の図3に示していない結像レンズ15及び視野絞り面FS(図1の視野絞り面10cに相当)の諸元値も含んでおり、面番号23〜25が結像レンズ15に対応し、面番号26が視野絞り面FSに対応する。   Table 1 shows the specifications of each lens in the afocal zoom system 13. In Table 1, m represents the surface number, r represents the radius of curvature of the lens surface, d represents the distance between the lens surfaces, νd represents the Abbe number of each lens glass material, and nd represents the refractive index with respect to the d-line. The same applies to the specifications of the pupil position correcting optical system described later. F indicates the focal length of the entire afocal zoom system 13. Here, 1 to 26 shown in the surface number m in Table 1 relate to the afocal zoom system 13 and correspond to reference numerals 1 to 22 in FIG. The table 1 also includes specification values of the imaging lens 15 and the field stop surface FS (corresponding to the field stop surface 10c in FIG. 1) not shown in FIG. Corresponds to the imaging lens 15, and the surface number 26 corresponds to the field stop surface FS.

また、以下のすべての諸元値において掲載されている焦点距離f、曲率半径r、面間隔dその他の長さの単位は、特記の無い場合一般に「mm」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「mm」に限定されることはなく、他の適当な単位を用いることもできる。   In addition, unless otherwise specified, “mm” is generally used as the focal length f, radius of curvature r, surface spacing d, and other length units listed in all the following specifications, but the optical system is proportional. Since the same optical performance can be obtained even when the magnification or reduction is performed, the unit is not limited to “mm”, and other appropriate units can be used.

(表1)
m r d νd nd
d0
1 ∞ 15.0000 SP
2 120.1967 2.0000 39.57 1.80440 L1
3 48.7980 3.0000 82.56 1.49782 L2
4 -509.0866 0.5000
5 50.4610 3.0000 82.56 1.49782 L3
6 3179.8129 d1
7 -108.0082 1.5000 35.71 1.90265 L4
8 25.8194 2.0000
9 32.8474 3.5000 23.78 1.84666 L5
10 -19.0003 1.0000 60.29 1.62041 L6
11 31.8448 1.5000
12 -25.9839 1.5000 35.71 1.90265 L7
13 228.2515 d2
14 838.2380 6.0000 82.56 1.49782 L8
15 -31.9728 0.2000
16 136.9685 6.0000 82.56 1.49782 L9
17 -39.2120 2.0000 28.55 1.79504 L10
18 -92.0449 d3
19 -339.8016 5.5000 36.24 1.62004 L11
20 -40.8020 1.5000 39.57 1.80440 L12
21 -124.4210 8.017
22 ∞ 50.0000 PL
23 93.0000 8.0000 60.29 1.62041 結像レンズ15
24 -39.0000 3.0000 35.28 1.74950
25 -110.0000 96.0000
26 ∞ Bf FS

(可変データ)
ズーム1倍時 ズーム7.5倍時
f 100.0000 750.0000
d0 0.0000 0.0000
d1 2.6024 60.3676
d2 22.8372 2.5051
d3 43.3588 5.9257
Bf 37.5000 476.0000
(Table 1)
m r d νd nd
d0
1 ∞ 15.0000 SP
2 120.1967 2.0000 39.57 1.80440 L1
3 48.7980 3.0000 82.56 1.49782 L2
4 -509.0866 0.5000
5 50.4610 3.0000 82.56 1.49782 L3
6 3179.8129 d1
7 -108.0082 1.5000 35.71 1.90265 L4
8 25.8194 2.0000
9 32.8474 3.5000 23.78 1.84666 L5
10 -19.0003 1.0000 60.29 1.62041 L6
11 31.8448 1.5000
12 -25.9839 1.5000 35.71 1.90265 L7
13 228.2515 d2
14 838.2380 6.0000 82.56 1.49782 L8
15 -31.9728 0.2000
16 136.9685 6.0000 82.56 1.49782 L9
17 -39.2120 2.0000 28.55 1.79504 L10
18 -92.0449 d3
19 -339.8016 5.5000 36.24 1.62004 L11
20 -40.8020 1.5000 39.57 1.80440 L12
21 -124.4210 8.017
22 ∞ 50.0000 PL
23 93.0000 8.0000 60.29 1.62041 Imaging lens 15
24 -39.0000 3.0000 35.28 1.74950
25 -110.0000 96.0000
26 ∞ Bf FS

(Variable data)
When zoom is 1x When zoom is 7.5x f 100.0000 750.0000
d0 0.0000 0.0000
d1 2.6024 60.3676
d2 22.8372 2.5051
d3 43.3588 5.9257
Bf 37.5000 476.0000

この表1に示されるように、アフォーカルズーム光学系13の物体側15mmの位置に開口絞り面SPが配置されているとき、この開口絞りのアフォーカルズーム光学系13及び結像レンズ15による像位置は、アフォーカルズーム光学系13の焦点距離fが100mm(1倍に相当)のとき、視野絞りFSの後方37.5mm(Bf)の位置に形成され、アフォーカルズーム光学系13の焦点距離fが750mm(7.5倍に相当)のとき、視野絞りFSの後方476.0mm(Bf)の位置に形成される。   As shown in Table 1, when the aperture stop surface SP is arranged at a position 15 mm on the object side of the afocal zoom optical system 13, an image formed by the afocal zoom optical system 13 and the imaging lens 15 of this aperture stop. The position is formed at a position 37.5 mm (Bf) behind the field stop FS when the focal length f of the afocal zoom optical system 13 is 100 mm (corresponding to 1 time), and the focal length of the afocal zoom optical system 13 is When f is 750 mm (equivalent to 7.5 times), it is formed at a position 476.0 mm (Bf) behind the field stop FS.

(第1実施例)
図4は、第1実施例に係る瞳位置補正光学系16を示すものであり、この構成は図1における可動レンズG5をアフォーカルズーム系13のズーム倍率に応じて光軸方向に移動可能とし、射出瞳位置を光源18の光源面LSと一致或いは極力近づけるようにしたものである。図4に示す矢印の基端側が、アフォーカルズーム系13が低倍端(例えば1倍)にあるときの可動レンズG5の位置を示し、この矢印の先端側が、アフォーカルズーム系13が高倍端(例えば7.5倍)にあるときの可動レンズG5の位置を示している。以下の表2にこの瞳位置補正光学系16における各レンズの諸元値を示すが、面番号mに示す1〜4は、図4に示す符号1〜4に対応している。なお、この表2においては、アフォーカルズーム系13の倍率が1倍のときと7.5倍のときの諸元を示している。
(First embodiment)
FIG. 4 shows the pupil position correcting optical system 16 according to the first example. This configuration enables the movable lens G5 in FIG. 1 to move in the optical axis direction according to the zoom magnification of the afocal zoom system 13. The exit pupil position is made to coincide with or be as close as possible to the light source surface LS of the light source 18. The base end side of the arrow shown in FIG. 4 indicates the position of the movable lens G5 when the afocal zoom system 13 is at the low magnification end (for example, 1 ×), and the tip side of this arrow is the end of the afocal zoom system 13 at the high magnification end. The position of the movable lens G5 when it is (for example, 7.5 times) is shown. Table 2 below shows the specification values of each lens in the pupil position correcting optical system 16, and 1 to 4 indicated by the surface number m correspond to reference numerals 1 to 4 shown in FIG. 4. Table 2 shows the specifications when the magnification of the afocal zoom system 13 is 1 and 7.5.

(表2)
ズーム1倍時
m r d νd nd
d0=-37.500
1 ∞ 39.0000 FS
2 21.0000 3.0000 64.10 1.51680 G5
3 -21.0000 4.0000
4 ∞ -10.0000 LS

ズーム7.5倍時
m r d νd nd
d0=-476.000
1 ∞ 24.0000 FS
2 21.0000 3.0000 64.10 1.51680 G5
3 -21.0000 19.0000
4 ∞ 0.0000 LS
(Table 2)
When zoomed 1x, m r d νd nd
d0 = -37.500
1 ∞ 39.0000 FS
2 21.0000 3.0000 64.10 1.51680 G5
3 -21.0000 4.0000
4 ∞ -10.0000 LS

M r d νd nd at zoom 7.5 times
d0 = -476.000
1 ∞ 24.0000 FS
2 21.0000 3.0000 64.10 1.51680 G5
3 -21.0000 19.0000
4 ∞ 0.0000 LS

この表2に示すように、アフォーカルズーム光学系13のズーム倍率が1倍のときは、視野絞り面FS(面番号1)の後方39mmの位置に可動レンズG5(面番号2,3)が配置され、光源面LS(面番号4)の前方10mm(LSより−10mm)のところに開口絞り12の像、即ち、射出瞳が形成されている。一方、ズーム倍率が7.5倍のときは、視野絞り面FSの後方24mmの位置に可動レンズG5が配置され、光源面LSと、開口絞り12の像(射出瞳)とは完全に重なっている。図5にズーム倍率が1倍のときとズーム倍率が7.5倍のときの瞳位置補正光学系16の光束の状態を示す。この図5からも明らかなように、アフォーカルズーム光学系13のズーム倍率が1倍のときは光源面LSと上述の射出瞳位置と10mmずれており、完全に補正できてはいないが、ズーム倍率が7.5倍のときは光源面LSと射出瞳位置は完全に重なりこの瞳位置補正光学系16により補正されている。そのため、この第1実施例に係る瞳位置補正光学系16を用いると、アフォーカルズーム光学系13のズーム倍率によらずほぼケーラー照明状態となり、光源面LS(ファイバ面)の輝度分布に依らず良好な照明を得ることができる。なお、この第1実施例においては、上述のように、ズーム倍率が1倍の時は瞳位置を完全に補正することができないため、拡散板G6を設けることが好ましい。   As shown in Table 2, when the zoom magnification of the afocal zoom optical system 13 is 1, the movable lens G5 (surface numbers 2 and 3) is positioned 39 mm behind the field stop surface FS (surface number 1). An image of the aperture stop 12, that is, an exit pupil is formed at a position 10 mm ahead (−10 mm from LS) of the light source surface LS (surface number 4). On the other hand, when the zoom magnification is 7.5 times, the movable lens G5 is disposed at a position 24 mm behind the field stop surface FS, and the light source surface LS and the image of the aperture stop 12 (exit pupil) completely overlap. Yes. FIG. 5 shows the state of the light flux of the pupil position correcting optical system 16 when the zoom magnification is 1 × and when the zoom magnification is 7.5 ×. As is apparent from FIG. 5, when the zoom magnification of the afocal zoom optical system 13 is 1, the light source surface LS and the exit pupil position are deviated by 10 mm, and the zoom is not completely corrected. When the magnification is 7.5, the light source surface LS and the exit pupil position are completely overlapped and corrected by the pupil position correcting optical system 16. For this reason, when the pupil position correcting optical system 16 according to the first embodiment is used, it becomes almost Koehler illumination state regardless of the zoom magnification of the afocal zoom optical system 13, and does not depend on the luminance distribution of the light source surface LS (fiber surface). Good illumination can be obtained. In the first embodiment, as described above, the pupil position cannot be completely corrected when the zoom magnification is 1, so that it is preferable to provide the diffusion plate G6.

(第2実施例)
図6は、第2実施例に係る瞳位置補正光学系17を示しており、物体側かから順に、両凹レンズからなる第1レンズG7と、両凸レンズからなる第2レンズG8と、両凸レンズからなる第3レンズG9の3群で構成される。この瞳位置補正光学系17も、上述の第1実施例と同様に視野絞り面10cと光源18との間に配置されるものであり、第1レンズG7は固定し、アフォーカルズーム光学系13のズーム倍率に応じて第2レンズG8及び第3レンズG9を互いに逆方向に光軸に沿って移動させて射出瞳位置を光源面LSと一致させるようにしたものである。なお、この図6においても、矢印の基端側が、アフォーカルズーム系13が低倍端(例えば1倍)にあるときの第2及び第3レンズG8,G9の位置を示し、この矢印の先端側が、アフォーカルズーム系13が高倍端(例えば7.5倍)にあるときの第2及び第3レンズG8,G9の位置を示している。以下の表3にこの瞳位置補正光学系17における各レンズの諸元値を示すが、面番号mに示す1〜8は、図6に示す符号1〜8に対応している。なお、この表3においても、アフォーカルズーム系13の倍率が1倍のときと7.5倍のときの諸元を示している。
(Second embodiment)
FIG. 6 shows the pupil position correcting optical system 17 according to the second example. In order from the object side, the first lens G7 composed of a biconcave lens, the second lens G8 composed of a biconvex lens, and the biconvex lens. The third lens G9 is composed of three groups. The pupil position correcting optical system 17 is also disposed between the field stop surface 10c and the light source 18 in the same manner as in the first embodiment. The first lens G7 is fixed and the afocal zoom optical system 13 is fixed. According to the zoom magnification, the second lens G8 and the third lens G9 are moved in the opposite directions along the optical axis so that the exit pupil position coincides with the light source surface LS. In FIG. 6, the base end side of the arrow indicates the position of the second and third lenses G8 and G9 when the afocal zoom system 13 is at the low magnification end (for example, 1 ×). The side shows the positions of the second and third lenses G8 and G9 when the afocal zoom system 13 is at the high magnification end (for example, 7.5 times). Table 3 below shows the specification values of each lens in the pupil position correcting optical system 17, and 1 to 8 shown in the surface number m correspond to reference numerals 1 to 8 shown in FIG. Table 3 also shows the specifications when the magnification of the afocal zoom system 13 is 1 × and 7.5 ×.

(表3)
ズーム1倍時
m r d νd nd
d0=-37.500
1 ∞ 10.0000 FS
2 -24.0000 2.0000 53.88 1.71300 G7
3 24.0000 1.0000
4 370.0000 3.0000 53.88 1.71300 G8
5 -27.0000 35.5000
6 27.0000 3.0000 53.88 1.71300 G9
7 -370.0000 22.5000
8 ∞ 0.0000 LS

ズーム7.5倍時
m r d νd nd
d0=-476.000
1 ∞ 10.0000 FS
2 -24.0000 2.0000 53.88 1.71300 G7
3 24.0000 8.0000
4 370.0000 3.0000 53.88 1.71300 G8
5 -27.0000 3.0000
6 27.0000 3.0000 53.88 1.71300 G9
7 -370.0000 48.0000
8 ∞ 0.0000 LS
(Table 3)
When zoomed 1x, m r d νd nd
d0 = -37.500
1 ∞ 10.0000 FS
2 -24.0000 2.0000 53.88 1.71300 G7
3 24.0000 1.0000
4 370.0000 3.0000 53.88 1.71300 G8
5 -27.0000 35.5000
6 27.0000 3.0000 53.88 1.71300 G9
7 -370.0000 22.5000
8 ∞ 0.0000 LS

M r d νd nd at zoom 7.5 times
d0 = -476.000
1 ∞ 10.0000 FS
2 -24.0000 2.0000 53.88 1.71300 G7
3 24.0000 8.0000
4 370.0000 3.0000 53.88 1.71300 G8
5 -27.0000 3.0000
6 27.0000 3.0000 53.88 1.71300 G9
7 -370.0000 48.0000
8 ∞ 0.0000 LS

この表3に示すように、アフォーカルズーム光学系13のズーム倍率が1倍のときは、視野絞り面FS(面番号1)の後方10mmの位置に第1レンズG7(面番号2,3)が配置され、この第1レンズG7の後方1mmの位置に第2レンズG8(面番号4,5)が配置され、さらにこの第2レンズG8の後方35.5mmの位置に第3レンズG9(面番号6,7)が配置される。一方、ズーム倍率が7.5倍のときは、同様に視野絞り面FSの後方10mmの位置に第1レンズG7が配置され、この第1レンズG7の後方8mmの位置に第2レンズG8が配置され、さらにこの第2レンズG8の後方3mmの位置に第3レンズG9が配置される。そして、どちらのズームポジションでも光源面LS(面番号8)と射出瞳位置は、瞳共役位置に完全に重なっている。図7にズーム倍率が1倍のときと7.5倍のときの瞳位置補正光学系17の光束の状態を示す。この図5からも明らかなように、この第2実施例に係る瞳位置補正光学系17を用いると、アフォーカルズーム光学系13のズーム倍率によらずケーラー照明状態となり、光源面LS(ファイバ面)の輝度分布に依らず良好な照明を得ることができる。   As shown in Table 3, when the zoom magnification of the afocal zoom optical system 13 is 1, the first lens G7 (surface numbers 2 and 3) is positioned 10 mm behind the field stop surface FS (surface number 1). Is disposed, a second lens G8 (surface number 4, 5) is disposed at a position 1 mm behind the first lens G7, and a third lens G9 (surface is disposed at a position 35.5 mm behind the second lens G8. Numbers 6, 7) are arranged. On the other hand, when the zoom magnification is 7.5 times, similarly, the first lens G7 is disposed at a position 10 mm behind the field stop surface FS, and the second lens G8 is disposed at a position 8 mm behind the first lens G7. Further, the third lens G9 is disposed at a position 3 mm behind the second lens G8. In both zoom positions, the light source surface LS (surface number 8) and the exit pupil position completely overlap with the pupil conjugate position. FIG. 7 shows the state of the light flux of the pupil position correcting optical system 17 when the zoom magnification is 1 and 7.5. As is apparent from FIG. 5, when the pupil position correcting optical system 17 according to the second embodiment is used, a Koehler illumination state is obtained regardless of the zoom magnification of the afocal zoom optical system 13, and the light source surface LS (fiber surface) Good illumination can be obtained regardless of the luminance distribution of

ズーム顕微鏡の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a zoom microscope. アフォーカルズーム光学系の倍率の変化による射出瞳位置の変化を示す説明図であり、(a)はズーム1倍のときを示し、(b)はズーム7.5倍のときを示す。It is explanatory drawing which shows the change of the exit pupil position by the change of the magnification of an afocal zoom optical system, (a) shows the time of zoom 1 time, (b) shows the time of zoom 7.5 times. アフォーカルズーム光学系のレンズ構成示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lens structure of an afocal zoom optical system. 第1実施例に係る瞳位置補正光学系のレンズ構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lens structure of the pupil position correction | amendment optical system which concerns on 1st Example. 上記第1実施例に係る瞳位置補正光学系よる射出瞳位置の状態を示す説明図であり、(a)はズーム1倍のときを示し、(b)はズーム7.5倍のときを示す。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of an exit pupil position by the pupil position correcting optical system according to the first embodiment, where (a) shows when the zoom is 1 × and (b) shows when the zoom is 7.5 ×. . 第2実施例に係る瞳位置補正光学系のレンズ構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lens structure of the pupil position correction | amendment optical system which concerns on 2nd Example. 上記第2実施例に係る瞳位置補正光学系よる射出瞳位置の状態を示す説明図であり、(a)はズーム1倍のときを示し、(b)はズーム7.5倍のときを示す。It is explanatory drawing which shows the state of the exit pupil position by the pupil position correction | amendment optical system which concerns on the said 2nd Example, (a) shows the time of zoom 1 time, (b) shows the time of zoom 7.5 times. .

符号の説明Explanation of symbols

10a 標本面 10c 視野絞り面 11 対物レンズ
12 開口絞り(対物レンズの瞳) 13 アフォーカルズーム系
15 反射照明系結像レンズ 16,17 瞳位置補正光学系 18 光源
20 照明装置 30 ズーム顕微鏡 G5 可動レンズ G6 拡散板
G7 第1レンズ G8 第2レンズ G9 第3レンズ
10a Sample surface 10c Field stop surface 11 Objective lens 12 Aperture stop (pupil of objective lens) 13 Afocal zoom system 15 Reflection illumination system imaging lens 16, 17 Pupil position correcting optical system 18 Light source 20 Illumination device 30 Zoom microscope G5 Movable lens G6 Diffuser G7 First lens G8 Second lens G9 Third lens

Claims (5)

標本面から順に、対物レンズと、アフォーカルズーム系とを有し、前記アフォーカルズーム系の標本面側に前記対物レンズの瞳が位置するズーム顕微鏡に設けられ、前記アフォーカルズーム系及び前記対物レンズを介して前記標本面に照明光を照射する照明装置であって、
前記アフォーカルズーム系から光源側に向かって順に、
結像レンズと、
瞳位置補正光学系と、
光源と、を有し、
前記瞳位置補正光学系が、前記アフォーカルズーム系のズーミングによって生じる照明光学系の光源側に形成される射出瞳の位置変化を補正するように構成された照明装置。
The objective lens and the afocal zoom system are provided in order from the sample plane, and are provided in a zoom microscope in which the pupil of the objective lens is located on the sample plane side of the afocal zoom system, and the afocal zoom system and the objective lens An illumination device for illuminating the specimen surface with illumination light through a lens,
In order from the afocal zoom system toward the light source side,
An imaging lens;
A pupil position correcting optical system;
A light source,
An illumination device configured to correct a position change of an exit pupil formed on the light source side of the illumination optical system, which is generated by zooming of the afocal zoom system, wherein the pupil position correction optical system is.
前記瞳位置補正光学系が、
前記標本面側から順に、
負の屈折力を有する第1レンズと、
光軸に沿って移動可能な正の屈折力を有する第2レンズと、
光軸に沿って移動可能な正の屈折力を有する第3レンズと、から構成され、
前記アフォーカルズーム系のズーミングに応じて前記第2レンズ及び前記第3レンズを光軸に沿って移動させ前記射出瞳の位置変化を補正するように構成された請求項1に記載の照明装置。
The pupil position correcting optical system is
In order from the specimen surface side,
A first lens having negative refractive power;
A second lens having a positive refractive power that is movable along the optical axis;
A third lens having a positive refractive power movable along the optical axis,
2. The illumination device according to claim 1, wherein the second lens and the third lens are moved along an optical axis in accordance with zooming of the afocal zoom system to correct a position change of the exit pupil.
前記瞳位置補正光学系が、
前記標本面側から順に、
光軸に沿って移動可能な正の屈折力を有する可動レンズと、
拡散板と、から構成され、
前記アフォーカルズーム系のズーミングに応じて前記可動レンズを移動させて前記射出瞳の位置変化を補正するように構成された請求項1に記載の照明装置。
The pupil position correcting optical system is
In order from the specimen surface side,
A movable lens having a positive refractive power movable along the optical axis;
A diffusion plate, and
The illumination device according to claim 1, wherein the movable lens is moved in accordance with zooming of the afocal zoom system to correct a change in position of the exit pupil.
標本面から順に
対物レンズと、
アフォーカルズーム系と、
結像レンズと、
請求項1〜3いずれか一項に記載の瞳位置補正光学系と、
光源と、を有し、
前記対物レンズの瞳が前記アフォーカルズーム系の標本面側に位置し、
前記瞳位置補正光学系が、ズーミングによって生じる照明光学系の光源側に形成される射出瞳の位置変化を補正するように構成されたズーム顕微鏡。
Objective lens in order from the sample surface,
An afocal zoom system,
An imaging lens;
The pupil position correcting optical system according to any one of claims 1 to 3,
A light source,
The pupil of the objective lens is located on the specimen surface side of the afocal zoom system;
A zoom microscope configured such that the pupil position correcting optical system corrects a position change of an exit pupil formed on a light source side of an illumination optical system caused by zooming.
前記対物レンズの瞳が、前記アフォーカルズーム系の標本面側に設けられた開口絞りである請求項4に記載のズーム顕微鏡。   The zoom microscope according to claim 4, wherein a pupil of the objective lens is an aperture stop provided on a specimen surface side of the afocal zoom system.
JP2007167093A 2007-06-26 2007-06-26 Illuminator and zoom microscope with this illuminator Pending JP2009008701A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007167093A JP2009008701A (en) 2007-06-26 2007-06-26 Illuminator and zoom microscope with this illuminator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007167093A JP2009008701A (en) 2007-06-26 2007-06-26 Illuminator and zoom microscope with this illuminator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009008701A true JP2009008701A (en) 2009-01-15

Family

ID=40323884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007167093A Pending JP2009008701A (en) 2007-06-26 2007-06-26 Illuminator and zoom microscope with this illuminator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009008701A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012048242A (en) * 2010-08-30 2012-03-08 Leica Microsystems Cms Gmbh Microscope including macro and micro objective
JP2012118139A (en) * 2010-11-29 2012-06-21 Olympus Corp Illumination optical system for fluorescent microscope
JP2013167746A (en) * 2012-02-15 2013-08-29 Nikon Corp Imaging device
US20220217261A1 (en) * 2021-01-04 2022-07-07 Phoseon Technology, Inc. Methods and systems for an adaptive illumination system for imaging applications

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012048242A (en) * 2010-08-30 2012-03-08 Leica Microsystems Cms Gmbh Microscope including macro and micro objective
JP2012118139A (en) * 2010-11-29 2012-06-21 Olympus Corp Illumination optical system for fluorescent microscope
JP2013167746A (en) * 2012-02-15 2013-08-29 Nikon Corp Imaging device
US20220217261A1 (en) * 2021-01-04 2022-07-07 Phoseon Technology, Inc. Methods and systems for an adaptive illumination system for imaging applications

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10831003B2 (en) Imaging optical system, microscope apparatus including the imaging optical system, and stereoscopic microscope apparatus
JP2001166214A (en) Optical device
JP2012252037A (en) Zoom imaging optical system and microscope including the same
JP5642868B2 (en) Projection zoom lens and projection display device
JP2004070092A (en) Zoom photography optical system
JP2002365555A (en) Illumination optical system for microscope
JP3544564B2 (en) Microscope equipment
JP2009008701A (en) Illuminator and zoom microscope with this illuminator
JP4862368B2 (en) Zoom microscope
US9285576B2 (en) Stereoscopic microscope
JP2007310264A (en) Zoom microscope
JP2009229980A (en) Microscope
JP4434612B2 (en) Microscope and zoom objective
JP5389390B2 (en) Observation device
JP5055568B2 (en) Phase contrast microscope
JP5836087B2 (en) Microscope relay optical system
JP2010117624A (en) Illuminating device, and zoom microscope equipped with the illuminating device
JP2014115496A (en) Coaxial illumination variable power optical device and manufacturing device employing the same, or inspection device employing the same, and coaxial illumination variable power optical device telecentricity correction method
JP2011242609A (en) Illuminating apparatus, and zoom microscope including the same
JP2010020298A (en) Imaging apparatus and microscope
CN113820845A (en) Medical cold light source output coupling system capable of outputting collimated light beams in variable-magnification compression mode
JPH08122643A (en) Telecentric lighting optical device
WO2009131243A1 (en) Stereoscopic microscope
JPH0634888A (en) Stereoscopic microscope
JP2004212613A (en) Tilt lens barrel for microscope and microscope equipped with same