JP2013109081A - 倒立顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
【課題】接眼光学系および双眼鏡筒を短く、軽くかつ安価に構成しながら、超広視野の観察が可能な倒立顕微鏡を提供する。
【解決手段】試料Ａからの光を集光する対物光学系２と、該対物光学系２により集光された試料Ａからの光を中間像として結像させる結像光学系３と、該結像光学系３により結像された試料Ａの中間像Ｂをリレーするリレー光学系６と、該リレー光学系６からの光を分岐する双眼鏡筒５と、該双眼鏡筒５により分岐された中間像を拡大して観察者の目Ｅに虚像として結像させる一対の接眼光学系４とを備え、以下の条件式を満たす倒立顕微鏡１を提供する。
Ｋ＝（Ｆｎｔｌ／Ｆｔｌ）×βＲＬ （１）
Ｆｎｅ＝Ｆｅ×Ｋ （２）
０．３＜Ｋ＜０．９ （３）
【選択図】図１
【解決手段】試料Ａからの光を集光する対物光学系２と、該対物光学系２により集光された試料Ａからの光を中間像として結像させる結像光学系３と、該結像光学系３により結像された試料Ａの中間像Ｂをリレーするリレー光学系６と、該リレー光学系６からの光を分岐する双眼鏡筒５と、該双眼鏡筒５により分岐された中間像を拡大して観察者の目Ｅに虚像として結像させる一対の接眼光学系４とを備え、以下の条件式を満たす倒立顕微鏡１を提供する。
Ｋ＝（Ｆｎｔｌ／Ｆｔｌ）×βＲＬ （１）
Ｆｎｅ＝Ｆｅ×Ｋ （２）
０．３＜Ｋ＜０．９ （３）
【選択図】図１
Description
本発明は、倒立顕微鏡に関するものである。
従来、顕微鏡の超広視野接眼レンズが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この接眼レンズは、倍率１０倍であって、視野数２６．５レベルの超広視野接眼レンズである。
この接眼レンズは、倍率１０倍であって、視野数２６．５レベルの超広視野接眼レンズである。
しかしながら、特許文献１の接眼レンズでは、レンズ径が大きく、全長が長く、レンズ枚数が多くなるため、接眼レンズ自体が大型化してしまうという不都合がある。また、視野数２６．５を達成するためには、接眼レンズに接続する双眼鏡筒内のプリズムとして、光軸に直交する断面の有効範囲が直径２６．５ｍｍ以上となっていなければならず、使用するプリズムは外形３０mm角とならざるを得ず、双眼鏡筒も大きく、重く、高価なものとなるという不都合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、接眼光学系および双眼鏡筒を短く、軽くかつ安価に構成しながら、超広視野の観察を行うことができる倒立顕微鏡を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、試料からの光を集光する対物光学系と、該対物光学系により集光された試料からの光を中間像として結像させる結像光学系と、該結像光学系により結像された前記中間像をリレーするリレー光学系と、該リレー光学系からの光を分岐する光分岐部と、該光分岐部により分岐された前記中間像を拡大して観察者の目に虚像として結像させる一対の接眼光学系とを備え、以下の条件式を満たす倒立顕微鏡を提供する。
Ｋ＝（Ｆｎｔｌ／Ｆｔｌ）×βＲＬ （１）
Ｆｎｅ＝Ｆｅ×Ｋ （２）
０．３＜Ｋ＜０．９ （３）
ここで、Ｋ：係数、Ｆｎｔｌ：前記結像光学系の焦点距離、Ｆｔｌ：倍率が１倍である基準結像光学系の焦点距離、βＲＬ：前記リレー光学系の倍率、Ｆｎｅ：前記接眼光学系の焦点距離、Ｆｅ：前記基準結像光学系と基準対物光学系とを備える倒立顕微鏡における基準接眼光学系の焦点距離である。
本発明は、試料からの光を集光する対物光学系と、該対物光学系により集光された試料からの光を中間像として結像させる結像光学系と、該結像光学系により結像された前記中間像をリレーするリレー光学系と、該リレー光学系からの光を分岐する光分岐部と、該光分岐部により分岐された前記中間像を拡大して観察者の目に虚像として結像させる一対の接眼光学系とを備え、以下の条件式を満たす倒立顕微鏡を提供する。
Ｋ＝（Ｆｎｔｌ／Ｆｔｌ）×βＲＬ （１）
Ｆｎｅ＝Ｆｅ×Ｋ （２）
０．３＜Ｋ＜０．９ （３）
ここで、Ｋ：係数、Ｆｎｔｌ：前記結像光学系の焦点距離、Ｆｔｌ：倍率が１倍である基準結像光学系の焦点距離、βＲＬ：前記リレー光学系の倍率、Ｆｎｅ：前記接眼光学系の焦点距離、Ｆｅ：前記基準結像光学系と基準対物光学系とを備える倒立顕微鏡における基準接眼光学系の焦点距離である。
本発明によれば、倍率１倍の基準結像光学系および基準接眼光学系を有する倒立顕微鏡と比較して、接眼光学系の焦点距離を短くして倍率が大きくなり、それと同じ割合で結像光学系とリレー光学系を含む他の光学系を総合した倍率が小さくなる。このようにすることで、倒立顕微鏡の総合倍率を変化させることなく、接眼光学系の倍率を大きくして、視野数を実質的に同じにすることができる。視野数を実質的に同じにするというのは、基準接眼光学系の倍率と接眼光学系の倍率が異なっても同じ視野であることを言う。このとき、結像光学系とリレー光学系を含む他の光学系を総合した倍率が小さくなるので、双眼鏡筒内のプリズムを通過する光束径が細くなり、プリズムを小型化し、双眼鏡筒を小型化することができる。Ｋ≦０．３では、結像光学系の焦点距離が短くなりすぎて双眼鏡筒における左右分岐前の空気換算光路長を十分に確保できなくなるか、あるいはリレー光学系の倍率が小さくなりすぎるため、設計が困難になる。Ｋｔ≧０．９では、プリズムの実質的な小型化を図ることができない。
上記発明においては、以下の条件式を満たすことが好ましい。
１５＜ＦＮ＜２２ （４）
ここで、ＦＮ：前記接眼光学系の視野数である。
１５＜ＦＮ＜２２ （４）
ここで、ＦＮ：前記接眼光学系の視野数である。
また、上記発明においては、以下の条件式を満たすことが好ましい。
０．４５＜Ｋ （５）
ここで、ＦＮ：前記接眼光学系の視野数である。
このようにすることで、Ｋ≦０．４５とする場合と比較して接眼光学系の焦点距離を長くすることができ、接眼光学系のコマ収差の特性が良好となる。
０．４５＜Ｋ （５）
ここで、ＦＮ：前記接眼光学系の視野数である。
このようにすることで、Ｋ≦０．４５とする場合と比較して接眼光学系の焦点距離を長くすることができ、接眼光学系のコマ収差の特性が良好となる。
また、上記発明においは、以下の条件を満たすことが好ましい。
１４０＜Ｆｎｔｌ＜２１０ （６）
０．５５＜βＲＬ＜１．１ （７）
８＜Ｆｎｅ＜２３ （８）
１４０＜Ｆｎｔｌ＜２１０ （６）
０．５５＜βＲＬ＜１．１ （７）
８＜Ｆｎｅ＜２３ （８）
本発明によれば、接眼光学系および双眼鏡筒を短く、軽くかつ安価に構成しながら、超広視野の観察が可能な倒立顕微鏡を提供することができるという効果を奏する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る倒立顕微鏡１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る倒立顕微鏡１は、図１に示されるように、試料Ａを搭載するステージＳの下方に配置された対物光学系２と、該対物光学系２を介して試料Ａに照射する照明光を供給する照明光学系７と、無限遠光束からなる試料Ａからの光を集光して中間像として結像させる結像光学系３と、結像光学系３により結像されミラー１１により水平方向に反射した中間像をリレーするリレー光学系６と、リレー光学系６によりリレーされる中間像を２つに分岐する双眼鏡筒５（光分岐部）と、試料Ａの中間像を拡大して観察者の両眼Ｅの網膜が配置される位置にそれぞれ結像させる接眼光学系４とを備えている。
本発明の第１の実施形態に係る倒立顕微鏡１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る倒立顕微鏡１は、図１に示されるように、試料Ａを搭載するステージＳの下方に配置された対物光学系２と、該対物光学系２を介して試料Ａに照射する照明光を供給する照明光学系７と、無限遠光束からなる試料Ａからの光を集光して中間像として結像させる結像光学系３と、結像光学系３により結像されミラー１１により水平方向に反射した中間像をリレーするリレー光学系６と、リレー光学系６によりリレーされる中間像を２つに分岐する双眼鏡筒５（光分岐部）と、試料Ａの中間像を拡大して観察者の両眼Ｅの網膜が配置される位置にそれぞれ結像させる接眼光学系４とを備えている。
対物光学系２は、試料Ａから発せられた光を集光して略無限遠光束として鉛直下方に導くようになっている。
照明光学系７は、照明光を発生する水銀灯等の光源８と、光源８からの照明光を集光する集光光学系９と、該集光光学系９により集光された照明光を対物光学系２の光軸ＯＡに沿う方向に偏向するダイクロイックミラー１０とを備えている。集光光学系７の焦点位置は対物光学系２の後側焦点位置に一致しており、略平行光からなる照明光を試料Ａに照射することができるようになっている。
照明光学系７は、照明光を発生する水銀灯等の光源８と、光源８からの照明光を集光する集光光学系９と、該集光光学系９により集光された照明光を対物光学系２の光軸ＯＡに沿う方向に偏向するダイクロイックミラー１０とを備えている。集光光学系７の焦点位置は対物光学系２の後側焦点位置に一致しており、略平行光からなる照明光を試料Ａに照射することができるようになっている。
リレー光学系６は、結像光学系３により結像されミラー１１により水平方向に反射した中間像をリレーするものであり、複数のリレーレンズ１２〜１５を備える。また、リレーレンズ１３とリレーレンズ１４との間には水平方向の光束を鉛直方向に反射させるミラー１６が設けられている。
双眼鏡筒５は、リレー光学系６を通過した光束を斜め上方に傾斜した方向に反射するプリズム１７と、該プリズム１７によって反射された光を２つに分岐する双眼分岐用プリズム１８を備えている。
接眼光学系４は、リレー光学系６によってリレーされた試料Ａの中間像を拡大して、観察者の両眼Ｅの網膜が配置される位置にそれぞれ結像させる。なお、接眼光学系４は、双眼分岐用プリズム１８により分岐された２つの光束のそれぞれに対応する一対の光学系である。
接眼光学系４は、リレー光学系６によってリレーされた試料Ａの中間像を拡大して、観察者の両眼Ｅの網膜が配置される位置にそれぞれ結像させる。なお、接眼光学系４は、双眼分岐用プリズム１８により分岐された２つの光束のそれぞれに対応する一対の光学系である。
本実施形態に係る倒立顕微鏡１によれば、照明光学系７の光源８から発せられた照明光は、集光光学系９によって集光された後、ダイクロイックミラー１０によって対物光学系２の光軸ＯＡに沿う方向に偏向される。そして、照明光は、対物光学系２によって、該対物光学系３の鉛直上方のステージＳ上に配置されている試料Ａに照射される。
試料Ａから下方に発せられた光は、対物光学系２により集光されて、鉛直下方に向かう略無限遠光束となり、ダイクロイックミラー１０を透過して接眼光学系３に入射する。接眼光学系３に入射した光束はミラー１１によって鉛直方向から水平方向に反射し、リレー光学系６のリレーレンズ１２に入射する。リレー光学系６は水平方向に入射した光束をミラー１６によって鉛直上方に反射させ、双眼鏡筒５に光束を入射させる。双眼鏡筒５は、プリズム１７によって反射した光束を双眼分岐用プリズム１８により２つに分岐する。そして、一対の接眼光学系４によって試料Ａの中間像が拡大されて、観察者の両眼Ｅの網膜が配置される位置に結像される。観察者は、接眼光学系４の焦点位置に両眼Ｅを配置しておくことにより、試料Ａの像を詳細に観察することができる。
図１に示す倒立顕微鏡１は、ミラー１１およびミラー１６の２箇所で光束の方向を変更するものであったが、ミラー１１の１箇所で光束の方向を変更する図２に示す変形例を採用してもよい。図２に示すリレー光学系６では、図１に示すリレー光学系６からミラー１６、リレーレンズ１４、リレーレンズ１５が削除されている。また、図２に示す双眼鏡筒５では、図１に示す双眼鏡筒５からプリズム１７が削除されている。なお、図２で図１と同一の符号を付した構成は図１と同様であるものとし、説明を省略する。
次に、本実施形態に係る倒立顕微鏡１の顕微鏡光学系を、参考例と比較しつつ説明する。
本実施形態に係る倒立顕微鏡１の顕微鏡光学系は、図３（ａ）に示されるように、試料Ａからの光を集光する対物光学系２と、該対物光学系２により集光された試料Ａからの光を中間像Ｂとして結像させる結像光学系３と、該結像光学系３により結像された中間像Ｂをリレーするリレー光学系６と、該リレー光学系６からの光を２つに分岐する双眼鏡筒５（光分岐部）と、該双眼鏡筒５（光分岐部）により分岐された試料Ａの中間像Cを拡大して観察者の目Ｅに視角２ωの虚像Ｄとして結像させる接眼光学系４とを備えている。
本実施形態に係る倒立顕微鏡１の顕微鏡光学系は、図３（ａ）に示されるように、試料Ａからの光を集光する対物光学系２と、該対物光学系２により集光された試料Ａからの光を中間像Ｂとして結像させる結像光学系３と、該結像光学系３により結像された中間像Ｂをリレーするリレー光学系６と、該リレー光学系６からの光を２つに分岐する双眼鏡筒５（光分岐部）と、該双眼鏡筒５（光分岐部）により分岐された試料Ａの中間像Cを拡大して観察者の目Ｅに視角２ωの虚像Ｄとして結像させる接眼光学系４とを備えている。
図３（ｂ）は、参考例として、基準対物光学系２’、倍率が１倍である基準結像光学系３’、倍率が１０倍である基準接眼光学系４’、双眼鏡筒５’、倍率が１倍である基準リレー光学系６’を有する倒立顕微鏡１’の顕微鏡光学系を示している。
なお、図３においては、各光学系のそれぞれを、単一のレンズとして示しているが、実際には、それぞれ複数のレンズによって構成されている。
なお、図３においては、各光学系のそれぞれを、単一のレンズとして示しているが、実際には、それぞれ複数のレンズによって構成されている。
本実施形態に係る倒立顕微鏡１は、以下の条件式を満たしている。
Ｋ＝（Ｆｎｔｌ／Ｆｔｌ）×βＲＬ （１）
Ｆｎｅ＝Ｆｅ×Ｋ （２）
０．３＜Ｋ＜０．９ （３）
ここで、Ｋ：係数、Ｆｎｔｌ：結像光学系３の焦点距離、Ｆｔｌ：倍率が１倍である基準結像光学系の焦点距離、βＲＬ：リレー光学系の倍率、Ｆｎｅ：接眼光学系４の焦点距離、Ｆｅ：基準結像光学系３’と基準対物光学系２’とを備える倒立顕微鏡１’における基準接眼光学系４’の焦点距離である。
Ｋ＝（Ｆｎｔｌ／Ｆｔｌ）×βＲＬ （１）
Ｆｎｅ＝Ｆｅ×Ｋ （２）
０．３＜Ｋ＜０．９ （３）
ここで、Ｋ：係数、Ｆｎｔｌ：結像光学系３の焦点距離、Ｆｔｌ：倍率が１倍である基準結像光学系の焦点距離、βＲＬ：リレー光学系の倍率、Ｆｎｅ：接眼光学系４の焦点距離、Ｆｅ：基準結像光学系３’と基準対物光学系２’とを備える倒立顕微鏡１’における基準接眼光学系４’の焦点距離である。
このように構成された本実施形態に係る倒立顕微鏡１によれば、試料Ａからの光が対物光学系２により集光されて略平行光として結像光学系３に入射されると、結像光学系３によって集光されることにより中間像Ｂを結像した後にリレー光学系６に入射させられ、双眼鏡筒５を経由して更に接眼光学系４に入射させられる。
この場合において、本実施形態に係る倒立顕微鏡１は、倍率１倍の基準結像光学系３’、倍率１倍の基準リレー光学系６’、および倍率１０倍の基準接眼光学系４’を有する倒立顕微鏡１’と比較して、接眼光学系４の焦点距離Ｆｎｅを短くして倍率を大きくしている。そして、接眼光学系４の倍率を大きくした割合と同じ割合で対物光学系２と結像光学系３とリレー光学系６を総合した倍率を小さくする。その結果、倒立顕微鏡１’の総合倍率を変化させずに、接眼光学系４の視野数を実質的に同じにすることができる。ここで、本実施形態においては、図３（ａ）に示す対物光学系２は図３（ｂ）に示す基準対物光学系２’と同一であるものとする。
本実施形態に係る倒立顕微鏡１は、基準結像光学系３’と比較して、結像光学系３の焦点距離Ｆｎｔｌを短くしている。これにより、結像光学系３の倍率が小さくなり、結像光学系３による中間像Ｂが縮小されることにより、双眼鏡筒５を通過する際の光束径を細くすることができる。その結果、双眼鏡筒５内の双眼分岐用プリズム１８のサイズを小型化することができ、双眼鏡筒５を小型化することができるという利点がある。
さらに、本実施形態に係る倒立顕微鏡１によれば、接眼光学系４の焦点距離Ｆｎｅを短くし、それと同じ割合で結像光学系３とリレー光学系６を総合した倍率を小さくしている。これにより、倒立顕微鏡１の総合倍率は変化しない。中間像Ｃの像高は中間像Ｃ’の像高のＫ倍になるが、目（Ｅ）で見る虚像ＤとＤ’の高さは等しく、視野数を実質的に同じにすることができる。視野数を実質的に同じにするというのは基準接眼光学系４’の視角２ω’と接眼光学系４の視角２ωとは同じであることを言う。
本実施形態に係る倒立顕微鏡１は、前述した係数Ｋを０．３＜Ｋ＜０．９とした。このようにしたのは、Ｋ≦０．３では、結像光学系の焦点距離が短くなりすぎて双眼鏡筒における左右分岐前の空気換算光路長を十分に確保できなくなるか、あるいはリレー光学系の倍率が小さくなりすぎるため、設計が困難になるからである。また、Ｋ≧０．９では、プリズムの実質的な小型化を図ることができないからである。
ここでは、さらに、以下の条件式を満たすことが好ましい。
１５＜ＦＮ＜２２ （４）
ここで、ＦＮ：接眼光学系４の視野数であり中間像Ｃの直径に等しい。
１５＜ＦＮ＜２２ （４）
ここで、ＦＮ：接眼光学系４の視野数であり中間像Ｃの直径に等しい。
また、さらに、以下の条件式を満たすことが好ましい。
０．４５＜Ｋ （５）
このようにすることで、Ｋ≦０．４５とする場合と比較して接眼光学系の焦点距離を長くすることができ、接眼光学系のコマ収差の特性が良好となる。
０．４５＜Ｋ （５）
このようにすることで、Ｋ≦０．４５とする場合と比較して接眼光学系の焦点距離を長くすることができ、接眼光学系のコマ収差の特性が良好となる。
また、さらに、以下の条件式を満たすことが好ましい。
１４０＜Ｆｎｔｌ＜２１０ （６）
０．５５＜βＲＬ＜１．１ （７）
８＜Ｆｎｅ＜２３ （８）
１４０＜Ｆｎｔｌ＜２１０ （６）
０．５５＜βＲＬ＜１．１ （７）
８＜Ｆｎｅ＜２３ （８）
なお、傾斜角度可変鏡筒や接眼レンズのアイポイントを低くするための鏡筒などでは機構を内蔵するために光路を伸ばす必要があるため結像光学系にリレー系を含むものがあるが対物光学系と接眼光学系の間にある光学系を結像光学系とみなすことで本発明が適用できる。
（第１実施例）
次に、本発明の第１の実施形態に係る倒立顕微鏡１の第１実施例について以下に説明する。本実施例に係る倒立顕微鏡１のレンズ構成を図４に示し、レンズデータを表１に、収差図を図５に示す。双眼鏡筒５のプリズムは、空気換算して面番号３６の面間隔に含まれる。図４において面番号は一部のみ表示し他を省略している。
次に、本発明の第１の実施形態に係る倒立顕微鏡１の第１実施例について以下に説明する。本実施例に係る倒立顕微鏡１のレンズ構成を図４に示し、レンズデータを表１に、収差図を図５に示す。双眼鏡筒５のプリズムは、空気換算して面番号３６の面間隔に含まれる。図４において面番号は一部のみ表示し他を省略している。
図５（ａ）は像面湾曲（非点隔差）、（ｂ）はディストーション、（ｃ）は軸外横収差（コマ収差、倍率色収差）、（ｄ）は球面収差である。各収差は接眼光学系４の後にある目Eの代わりに焦点距離２５ｍｍの理想レンズをつけて計算した収差をそれぞれ示している。
［表１］
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ０．１７（カバーガラス） １．５２１ ５６
１ ∞ ３．５９（ＷＤ）
（対物光学系２）
２ −１１．１６ ６．３ １．６９３５ ５３．２
３ ∞ ４．５ １．４３４３ ９４．８
４ −１０．１４ ０．１８
５ １２．９８ ４．０５ １．４３４３ ９４．８
６ ―１４．３５ ０．１８
７ １１．３１ ４．５ １．４３３８ ９５．０
８ −１０．０４ ７．０２ １．７２ ５０．３
９ １２．１８ ２．９７
１０ −５．６９ ０．９ １．５７２５ ５７．７
１１ １１２．５６ ２．０７ １．４９７８ ８２．６
１２ −１０．７７ ０．１８
１３ −１３９．４５ ６．７５ １．７８５９ ４４．２
１４ −１７．４６ ０．４５
１５ ５４５．５７ １．８ １．６２２８ ５７．０
１６ １６．１３ ４．０５ １．４９７８ ８２．６
１７ −４２．２３ １０２
（結像光学系３）
１８ １３５．０９ ４．８ １．４９７ ８１．５
１９ −４９．９８ ４．０ １．８０４４ ３９．６
２０ −８５．５４ １６１．９２
（リレー光学系６）
２１ ７８．７９ ５．５ １．６０３１ ６０．６
２２ −３７．３５ ２．９ １．８０５２ ２５．４
２３ −１１２．２２ ４．３８
２４ ２１．２７ ７．６７ １．７４４ ４４．８
２５ ∞ ３．３ １．７４１ ５２．６
２６ １５．４６ １１４．８９
２７ −１９７．２９ ２．９８ １．５０８５ ６１．２
２８ ３８．３６ ４．９
２９ ４８．８ ７．８８ １．４５６ ９０．３
３０ −３１．１６ ３．１５ １．５０８５ ６１．２
３１ −４２．５１ ３１．３
３２ ５７．９９ ３．１７ １．４８７５ ７０．２
３３ ２９４．３７ ０．３５
３４ ３４．３５ ６．３３ １．７２３４ ３８．０
３５ −９５．９９ ２．７４ １．７１８５ ３３．５
３６ ２７．３７ １６５．６７
（接眼光学系４）
３７ ∞ ３．８４ １．７８５９ ４４．２
３８ −２５．０ ３．９５
３９ −１７．０２ ２．２５ １．８０５２ ２５．４
４０ ３１．５ ５．９２ １．６５１６ ５８．５
４１ −３１．５ ０．１４
４２ ８０．４４ ３．６ １．７４４ ４４．８
４３ −４７．２２ ０．１４
４４ ２３．５８ ４．３２ １．５６８８ ５６．４
４５ ∞
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ０．１７（カバーガラス） １．５２１ ５６
１ ∞ ３．５９（ＷＤ）
（対物光学系２）
２ −１１．１６ ６．３ １．６９３５ ５３．２
３ ∞ ４．５ １．４３４３ ９４．８
４ −１０．１４ ０．１８
５ １２．９８ ４．０５ １．４３４３ ９４．８
６ ―１４．３５ ０．１８
７ １１．３１ ４．５ １．４３３８ ９５．０
８ −１０．０４ ７．０２ １．７２ ５０．３
９ １２．１８ ２．９７
１０ −５．６９ ０．９ １．５７２５ ５７．７
１１ １１２．５６ ２．０７ １．４９７８ ８２．６
１２ −１０．７７ ０．１８
１３ −１３９．４５ ６．７５ １．７８５９ ４４．２
１４ −１７．４６ ０．４５
１５ ５４５．５７ １．８ １．６２２８ ５７．０
１６ １６．１３ ４．０５ １．４９７８ ８２．６
１７ −４２．２３ １０２
（結像光学系３）
１８ １３５．０９ ４．８ １．４９７ ８１．５
１９ −４９．９８ ４．０ １．８０４４ ３９．６
２０ −８５．５４ １６１．９２
（リレー光学系６）
２１ ７８．７９ ５．５ １．６０３１ ６０．６
２２ −３７．３５ ２．９ １．８０５２ ２５．４
２３ −１１２．２２ ４．３８
２４ ２１．２７ ７．６７ １．７４４ ４４．８
２５ ∞ ３．３ １．７４１ ５２．６
２６ １５．４６ １１４．８９
２７ −１９７．２９ ２．９８ １．５０８５ ６１．２
２８ ３８．３６ ４．９
２９ ４８．８ ７．８８ １．４５６ ９０．３
３０ −３１．１６ ３．１５ １．５０８５ ６１．２
３１ −４２．５１ ３１．３
３２ ５７．９９ ３．１７ １．４８７５ ７０．２
３３ ２９４．３７ ０．３５
３４ ３４．３５ ６．３３ １．７２３４ ３８．０
３５ −９５．９９ ２．７４ １．７１８５ ３３．５
３６ ２７．３７ １６５．６７
（接眼光学系４）
３７ ∞ ３．８４ １．７８５９ ４４．２
３８ −２５．０ ３．９５
３９ −１７．０２ ２．２５ １．８０５２ ２５．４
４０ ３１．５ ５．９２ １．６５１６ ５８．５
４１ −３１．５ ０．１４
４２ ８０．４４ ３．６ １．７４４ ４４．８
４３ −４７．２２ ０．１４
４４ ２３．５８ ４．３２ １．５６８８ ５６．４
４５ ∞
Ｋ＝０．８
Ｆｎｔｌ＝１４４
Ｆｔｌ＝１８０
βＲＬ＝１．0
Ｆｎｅ＝２０
Ｆｅ＝２５
ＦＮ＝２０
２ω＝５３．１°
Fｏｂ＝１８
M’＝Ｆｔｌ／Ｆｏｂ×２５０／Ｆｅ＝１００
Ｍ＝Ｆｎｔｌ／Ｆｏｂ×βＲＬ×２５０／Ｆｎｅ＝１００
Ｆｎｔｌ＝１４４
Ｆｔｌ＝１８０
βＲＬ＝１．0
Ｆｎｅ＝２０
Ｆｅ＝２５
ＦＮ＝２０
２ω＝５３．１°
Fｏｂ＝１８
M’＝Ｆｔｌ／Ｆｏｂ×２５０／Ｆｅ＝１００
Ｍ＝Ｆｎｔｌ／Ｆｏｂ×βＲＬ×２５０／Ｆｎｅ＝１００
ここで、Ｋ：係数、Ｆｎｔｌ：結像光学系３の焦点距離、Ｆｔｌ：倍率が１倍である基準結像光学系の焦点距離、βＲＬ：リレー光学系の倍率、Ｆｎｅ：接眼光学系４の焦点距離、Ｆｅ：基準結像光学系３’と基準対物光学系２’とを備える倒立顕微鏡１’における基準接眼光学系４’の焦点距離、ＦＮ：中間像Ｃの直径に等しい接眼光学系４の視野数、２ω：接眼光学系４の視角、Ｍ：本実施例の倒立顕微鏡１の総合倍率、Ｆｏｂ：対物光学系２および基準対物光学系２’の焦点距離、Ｍ’：基準対物光学系２’と基準結像光学系３’と基準接眼光学系４’を備える倒立顕微鏡１’の総合倍率である。
（第２実施例）
次に、本発明の第１の実施形態に係る倒立顕微鏡１の第２実施例について以下に説明する。
本実施例に係る倒立顕微鏡１のレンズ構成を図６に示し、レンズデータを表２に、収差図を図７に示す。双眼鏡筒５のプリズムは、空気換算して面番号３１の面間隔に含まれる。図６において面番号は一部のみ表示し他を省略している。
次に、本発明の第１の実施形態に係る倒立顕微鏡１の第２実施例について以下に説明する。
本実施例に係る倒立顕微鏡１のレンズ構成を図６に示し、レンズデータを表２に、収差図を図７に示す。双眼鏡筒５のプリズムは、空気換算して面番号３１の面間隔に含まれる。図６において面番号は一部のみ表示し他を省略している。
図７（ａ）は像面湾曲（非点隔差）、（ｂ）はディストーション、（ｃ）は軸外横収差（コマ収差、倍率色収差）、（ｄ）は球面収差である。各収差は接眼光学系４の後にある目Eの代わりに焦点距離２５ｍｍの理想レンズをつけて計算した収差をそれぞれ示している。
［表２］
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ０．１７（カバーガラス） １．５２１ ５６
１ ∞ ２２．８６（ＷＤ）
（対物光学系２）
２ ５５．３８ ３．４４ １．４９７ ８１．５
３ −２６．０１ ０．２４
４ １５．４３ ４．４３ １．６７７９ ５５．３
５ −５２．５３ １．６２ １．５３１７ ４８．９
６ １０．５７ ６．３７
７ −１０．０２ １．７５ １．５９５５ ３９．２
８ １１１．４９ ５．１８ １．４９７ ８１．５
９ −２０．９１ ０．７２
１０ −５２．７５ ２．６８ １．４８７５ ７０．２
１１ −２１．８８ ０．５６
１２ −５２．７５ ２．６８ １．４８７５ ７０．２
１３ −２１．８８ １０２
（結像光学系３）
１４ １８７．６３ ６．６７ １．４９７ ８１．５
１５ −６９．４２ ５．５６ １．８０４４ ３９．６
１６ −１１８．８ ２１７．５７
（リレー光学系６）
１７ ７８．７９ ５．５ １．６０３１ ６０．６
１８ −３７．３５ ２．９ １．８０５２ ２５．４
１９ −１１２．２２ ４．３８
２０ ２１．２７ ７．６７ １．７４４ ４４．８
２１ ∞ ３．３ １．７４１ ５２．６
２２ １５．４６ １１４．８９
２３ −１９７．２９ ２．９８ １．５０８５ ６１．２
２４ ３８．３６ ４．９
２５ ４８．８ ７．８８ １．４５６ ９０．３
２６ −３１．１６ ３．１５ １．５０８５ ６１．２
２７ −４２．５１ １２．５３
２８ ∞ １８．７７
２９ １６７．４８ ５．７９ １．４８７５ ７０．２
３０ −６０．９３ ３．８ １．７１８５ ３３．５
３１ −１０６．３９ １６１．６１
（接眼光学系４）
３２ −２２．２９ ２．２８ １．８０５２ ２５．４
３３ −１４．６４ １．０７ １．５１６３ ６４．１
３４ ２２．２９ １７．１５
３５ −４３．６８ ５．０ １．７５５ ５２．３
３６ −２１．７８ ０．２９
３７ ∞ １．７９ １．８０５２ ２５．４
３８ ３６．４１ ７．８５ １．７２９２ ５４．７
３９ −４９．９８ ０．２９
４０ ４９．９８ ７．８５ １．７２９２ ５４．７
４１ −３６．４１ １．７９ １．８０５２ ２５．４
４２ ∞ ０．２９
４３ ２１．７８ ３．５７ １．７５５ ５２．３
４４ ４３．６８
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ０．１７（カバーガラス） １．５２１ ５６
１ ∞ ２２．８６（ＷＤ）
（対物光学系２）
２ ５５．３８ ３．４４ １．４９７ ８１．５
３ −２６．０１ ０．２４
４ １５．４３ ４．４３ １．６７７９ ５５．３
５ −５２．５３ １．６２ １．５３１７ ４８．９
６ １０．５７ ６．３７
７ −１０．０２ １．７５ １．５９５５ ３９．２
８ １１１．４９ ５．１８ １．４９７ ８１．５
９ −２０．９１ ０．７２
１０ −５２．７５ ２．６８ １．４８７５ ７０．２
１１ −２１．８８ ０．５６
１２ −５２．７５ ２．６８ １．４８７５ ７０．２
１３ −２１．８８ １０２
（結像光学系３）
１４ １８７．６３ ６．６７ １．４９７ ８１．５
１５ −６９．４２ ５．５６ １．８０４４ ３９．６
１６ −１１８．８ ２１７．５７
（リレー光学系６）
１７ ７８．７９ ５．５ １．６０３１ ６０．６
１８ −３７．３５ ２．９ １．８０５２ ２５．４
１９ −１１２．２２ ４．３８
２０ ２１．２７ ７．６７ １．７４４ ４４．８
２１ ∞ ３．３ １．７４１ ５２．６
２２ １５．４６ １１４．８９
２３ −１９７．２９ ２．９８ １．５０８５ ６１．２
２４ ３８．３６ ４．９
２５ ４８．８ ７．８８ １．４５６ ９０．３
２６ −３１．１６ ３．１５ １．５０８５ ６１．２
２７ −４２．５１ １２．５３
２８ ∞ １８．７７
２９ １６７．４８ ５．７９ １．４８７５ ７０．２
３０ −６０．９３ ３．８ １．７１８５ ３３．５
３１ −１０６．３９ １６１．６１
（接眼光学系４）
３２ −２２．２９ ２．２８ １．８０５２ ２５．４
３３ −１４．６４ １．０７ １．５１６３ ６４．１
３４ ２２．２９ １７．１５
３５ −４３．６８ ５．０ １．７５５ ５２．３
３６ −２１．７８ ０．２９
３７ ∞ １．７９ １．８０５２ ２５．４
３８ ３６．４１ ７．８５ １．７２９２ ５４．７
３９ −４９．９８ ０．２９
４０ ４９．９８ ７．８５ １．７２９２ ５４．７
４１ −３６．４１ １．７９ １．８０５２ ２５．４
４２ ∞ ０．２９
４３ ２１．７８ ３．５７ １．７５５ ５２．３
４４ ４３．６８
Ｋ＝０．５
Ｆｎｔｌ＝２００
Ｆｔｌ＝３６０
βＲＬ＝０．９
Ｆｎｅ＝１２．５
Ｆｅ＝２５
ＦＮ＝１６
２ω＝６５．２°
Ｆｏｂ＝３６
M’＝Ｆｔｌ／Ｆｏｂ×２５０／Ｆｅ＝１００
Ｍ＝Ｆｎｔｌ／Ｆｏｂ×βＲＬ×２５０／Ｆｎｅ＝１００
Ｆｎｔｌ＝２００
Ｆｔｌ＝３６０
βＲＬ＝０．９
Ｆｎｅ＝１２．５
Ｆｅ＝２５
ＦＮ＝１６
２ω＝６５．２°
Ｆｏｂ＝３６
M’＝Ｆｔｌ／Ｆｏｂ×２５０／Ｆｅ＝１００
Ｍ＝Ｆｎｔｌ／Ｆｏｂ×βＲＬ×２５０／Ｆｎｅ＝１００
ここで、Ｋ：係数、Ｆｎｔｌ：結像光学系３の焦点距離、Ｆｔｌ：倍率が１倍である基準結像光学系の焦点距離、βＲＬ：リレー光学系の倍率、Ｆｎｅ：接眼光学系４の焦点距離、Ｆｅ：基準結像光学系３’と基準対物光学系２’とを備える倒立顕微鏡１’における基準接眼光学系４’の焦点距離、ＦＮ：中間像Ｃの直径に等しい接眼光学系４の視野数、２ω：接眼光学系４の視角、Ｍ：本実施例の倒立顕微鏡１の総合倍率、Ｆｏｂ：対物光学系２および基準対物光学系２’の焦点距離、Ｍ’：基準対物光学系２’と基準結像光学系３’と基準接眼光学系４’を備える倒立顕微鏡１’の総合倍率である。
（他の実施形態）
第１の実施形態に係る倒立顕微鏡１は、倍率１倍の基準結像光学系３’と比較して結像光学系３の焦点距離Ｆｎｔｌを短くするものであったが、他の態様であっても良い。具体的には、結像光学系３の焦点距離Ｆｎｔｌを基準結像光学系３’の焦点距離Ｆｔｌと同じにしても良い。この場合、第１の実施形態に係る（１）から（３）の条件式を満たすために、リレー光学系６の倍率βＲＬを小さくする。
第１の実施形態に係る倒立顕微鏡１は、倍率１倍の基準結像光学系３’と比較して結像光学系３の焦点距離Ｆｎｔｌを短くするものであったが、他の態様であっても良い。具体的には、結像光学系３の焦点距離Ｆｎｔｌを基準結像光学系３’の焦点距離Ｆｔｌと同じにしても良い。この場合、第１の実施形態に係る（１）から（３）の条件式を満たすために、リレー光学系６の倍率βＲＬを小さくする。
このようにすることで、倍率１倍の基準結像光学系および基準接眼光学系を有する倒立顕微鏡と比較して、接眼光学系の焦点距離を短くして倍率を大きくし、それと同じ割合で対物光学系２と結像光学系３とリレー光学系６を総合した倍率を小さくする。従って、この場合でも、倒立顕微鏡１’の総合倍率を変化させずに、接眼光学系４の視野数を実質的に同じにすることができる。また、双眼鏡筒５を通過する際の光束径を細くして、双眼鏡筒５を小型化することができる。
また、第１の実施形態では、図３（ａ）に示す対物光学系２は図３（ｂ）に示す基準対物光学系と同一であるものとしたが、他の態様であっても良い。具体的には、図３（ｂ）に示す基準対物光学系２’の倍率を、図３（ａ）に示す対物光学系２の倍率と異ならせてもよい。この場合、倍率１倍の基準結像光学系および基準接眼光学系を有する倒立顕微鏡と比較して、接眼光学系の焦点距離を短くして倍率を大きくし、それと同じ割合で対物光学系２と結像光学系３とリレー光学系６を総合した倍率を小さくする。このようにすることで、倒立顕微鏡１の総合倍率を変化させずに、接眼光学系４の全長を短縮しつつ視野数を実質的に同じにすることができる。また、双眼鏡筒５を通過する際の光束径を細くして、双眼鏡筒５を小型化することができる。
Ａ 試料
Ｂ 中間像
Ｃ 中間像
Ｄ 虚像
Ｅ 目
ＯＡ 光軸
ω 接眼光学系の視角の片側角度
１，１’ 倒立顕微鏡
２ 対物光学系
２’ 基準対物光学系
３ 結像光学系
３’ 基準結像光学系
４ 接眼光学系
４’ 基準接眼光学系
５，５’ 双眼鏡筒（光分岐部）
６ リレー光学系
６’ 基準リレー光学系
７ 照明光学系
Ｂ 中間像
Ｃ 中間像
Ｄ 虚像
Ｅ 目
ＯＡ 光軸
ω 接眼光学系の視角の片側角度
１，１’ 倒立顕微鏡
２ 対物光学系
２’ 基準対物光学系
３ 結像光学系
３’ 基準結像光学系
４ 接眼光学系
４’ 基準接眼光学系
５，５’ 双眼鏡筒（光分岐部）
６ リレー光学系
６’ 基準リレー光学系
７ 照明光学系
Claims (4)
- 試料からの光を集光する対物光学系と、
該対物光学系により集光された試料からの光を中間像として結像させる結像光学系と、
該結像光学系により結像された前記中間像をリレーするリレー光学系と、
該リレー光学系からの光を分岐する光分岐部と、
該光分岐部により分岐された前記中間像を拡大して観察者の目に虚像として結像させる一対の接眼光学系とを備え、
以下の条件式を満たす倒立顕微鏡。
Ｋ＝（Ｆｎｔｌ／Ｆｔｌ）×βＲＬ （１）
Ｆｎｅ＝Ｆｅ×Ｋ （２）
０．３＜Ｋ＜０．９ （３）
ここで、
Ｋ：係数
Ｆｎｔｌ：前記結像光学系の焦点距離、
Ｆｔｌ：倍率が１倍である基準結像光学系の焦点距離、
βＲＬ：前記リレー光学系の倍率、
Ｆｎｅ：前記接眼光学系の焦点距離、
Ｆｅ：前記基準結像光学系と基準対物光学系とを備える倒立顕微鏡における接眼光学系の焦点距離、
である。 - 以下の条件式を満たす請求項１に記載の倒立顕微鏡。
１５＜ＦＮ＜２２ （４）
ここで、ＦＮ：前記接眼光学系の視野数
である。 - 以下の条件式を満たす請求項１または請求項２に記載の倒立顕微鏡。
０．４５＜Ｋ （５） - 以下の条件式を満たす請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の倒立顕微鏡。
１４０＜Ｆｎｔｌ＜２１０ （６）
０．５５＜βＲＬ＜１．１ （７）
８＜Ｆｎｅ＜２３ （８）
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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- 2011-11-18 JP JP2011252673A patent/JP2013109081A/ja active Pending
-
2012
- 2012-11-12 EP EP12192198.5A patent/EP2594980A1/en not_active Withdrawn
- 2012-11-13 US US13/675,408 patent/US8928974B2/en active Active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20130128345A1 (en) | 2013-05-23 |
| US8928974B2 (en) | 2015-01-06 |
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