JP3140456B2 - 鏡筒用光学系 - Google Patents

鏡筒用光学系

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JP3140456B2 JP02308191A JP30819190A JP3140456B2 JP 3140456 B2 JP3140456 B2 JP 3140456B2 JP 02308191 A JP02308191 A JP 02308191A JP 30819190 A JP30819190 A JP 30819190A JP 3140456 B2 JP3140456 B2 JP 3140456B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、顕微鏡等において鏡筒の傾斜角を変えられ
る鏡筒用光学系に関する。
〔従来の技術〕
従来、鏡筒の傾斜角即ち接眼レンズ光軸の傾斜角を変
えることができるようにした顕微鏡として、例えば特開
昭59−195602号公報に記載されたものがある。この顕微
鏡は三つの光学素子に関して、二つの光学素子間の反射
光軸と一致する回転軸を二つ有していて、複数の光学素
子の回転動作を連動させることによって、正立化した像
の姿勢を変えずに鏡筒の傾斜角を変えることができるよ
うにしたものである。
又、この顕微鏡と基本構成を同じくする顕微鏡の鏡筒
用光学系として、特開昭60−91322号公報に記載された
ものがある。この光学系を第6図(a),(b)に基づ
いて説明すると、図中、三角プリズム1は図示しない結
像レンズを介して下方から入射する入射光軸a1を直角に
曲げて第一反射光軸a1として台形プリズム2へ入射させ
る。台形プリズム2では、第一反射光軸a1をプリズム内
で直角に曲げて第二反射光軸a2とし、更に直角に曲げて
第一反射光軸a1と平行且つ逆方向の第三反射光軸a3とし
て(イエンチ型の)双眼接眼ユニット(又は第二の三角
プリズム)3へ入射させる。双眼接眼ユニット3では、
第三反射光軸a3の光束を二つに分岐させ且つ直角に曲げ
て射出光軸a0として夫々接眼レンズへ導くようになって
いる。
又、第一及び第三反射光軸a1,a3は夫々台形プリズム
2,双眼接眼ユニット3の回転軸を構成しており、三角プ
リズム1と双眼接眼ユニット3には同一有効径のギヤが
夫々固定され且つ互いに噛合された状態になっている。
従って、台形プリズム2を三角プリズム1に対してある
角度回転させると、双眼接眼ユニット3は台形プリズム
2に対して同方向に等角度回転せしめられることにな
る。そして入射光軸a1と射出光軸a0とが平行且つ同一方
向の状態で、第一乃至第三反射光軸a1,a2,a3は入射光軸
a1及び射出光軸a0と直交する平面上に位置するように構
成されている(第6図(a)参照)。
従って、上述の構成のもとで、例えば第6図(b)実
線で示すように射出光軸a0が水平である位置から、この
鏡筒用光学系の傾斜角を変えようとする場合、第一反射
光軸a1を中心に台形プリズム2を角度α回転させると、
双眼接眼ユニットも第三反射光軸a3を中心に台形プリズ
ム2に対して等角度回転せしめられ、結局角度2α傾斜
角が変化することになる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上述の鏡筒用光学系では、光路長を短縮す
る工夫により、結像レンズ又は対物レンズから像までの
距離が短い場合でもレンズリレー系による延伸を必要と
しないが、その反面、構造上、接眼アイポイントと傾斜
角を変えるための回転軸即ち反射光軸a1,a2とが近接し
ているため、光軸傾斜角を変えることのもう一つの効果
であるアイポイントの昇降という点を考えると、昇降ス
トロークが小さくなってしまい、十分なストロークが得
られないという問題がある。
又、上述の鏡筒用光学系は、偏角プリズムと双眼接眼
ユニットとを有する傾斜角固定鏡筒と比較すると、顕微
鏡本体への取付け位置に対するアイポイントの高さがか
なり低くなり、不都合である。即ち、顕微鏡の鏡筒部分
について、傾斜角固定鏡筒から上述した傾斜角可変鏡筒
に付け替えた時、傾斜角固定鏡筒と同程度のアイポイン
ト高さを得るためには俯角がかなり大きくなってしま
う。又、同一の机に傾斜角固定鏡筒の顕微鏡と上述のよ
うな傾斜角可変鏡筒の顕微鏡とが並べて置かれた場合に
も、これらを交互に使用するとなると検鏡姿勢がかなり
変わってしまう。一般に、俯角が45゜を越える程度に大
きくなると、観察者は頭を下へ向ける姿勢となり、使用
しづらくなるという欠点がある。
更に、観察される像の姿勢(上下関係)についても、
傾斜角固定鏡筒では倒立像であるのに対し、上述の傾斜
角可変鏡筒では正立像となり、標本のスキャニング操作
が逆になるため、鏡筒を付け替えた時等やはり不便であ
るという欠点を有する。
本発明はこのような問題点に鑑み、通常の傾斜角固定
鏡筒との付け替え使用等の場合に、俯角が同一又はより
小さい角度で同程度のアイポイント高さを得ることがで
きると共に、像の姿勢が変化しないようにした傾斜角可
変の鏡筒用光学系を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による鏡筒用光学系は、入射光軸を直角に反射
させて第一の反射光軸とする第一反射面を有する第一光
学素子と、 該第一の反射光軸を二回直角に曲げて第一の反射光軸
に平行且つ逆向きの第二の反射光軸とする第二反射面及
び第三反射面を有し、且つ第一の反射光軸を中心に回動
可能な第二光学素子と、 該第二の反射光軸を直角に反射させて射出光軸とする
第四反射面を有し、且つ第二の反射光軸を中心に回動可
能な第三光学素子とを備え、 前記第一の光学素子に入射する像の姿勢を保ったまま
前記第三の光学素子から射出する光学系であって、 下記条件i)、ii)を満足するとともに、使用時に前
記第二の反射光軸は常に前記第一の反射光軸よりも上方
に位置することを特徴としている。
i)前記第二光学素子を前記第一光学素子に対して所定
角度回転させる時に、前記第三光学素子は前記第二光学
素子に対して同方向に等角度回転するか、或いは前記第
二光学素子に対して前記第一光学素子と前記第三光学素
子とが互いに反対方向に等角度回転する。
ii)前記第一の光学素子への前記入射光軸と前記第三光
学素子からの前記射出光軸とが平行且つ同一方向の状態
のとき、前記第一反射面と前記第二反射面、前記第三反
射面と前記第四反射面が平行になり、前記入射光軸、前
記射出光軸、前記第一の反射光軸及び前記第二の反射光
軸が同一平面上に位置する。
〔作 用〕
傾斜角を変える場合、第一光学素子に対して第二光学
素子を角度α回転させると、第二歯車部材が第一歯車部
材に対して角度α公転しながら同一角度自転するため、
第三光学素子は第二光学素子に対して同方向に角度α回
転し、結局角度2α傾斜角が変わり、その際のアイポイ
ントの昇降ストロークは比較的大きい。又、通常の傾斜
角固定鏡筒との付け替え使用等の場合においても、傾斜
角固定鏡筒に対して俯角が同一又はより小さい角度でア
イポイントの高さを同程度に保持することができると共
に、像の姿勢も変化することはない。
〔実施例〕
以下、本発明を図示した実施例に従って詳細に説明す
る。
まず、第1図において、5は図示しない顕微鏡の対物
レンズ(又は結像レンズ)、6は対物レンズ5を通過し
て入射した入射光軸a1を有する光線の進路を直角に曲げ
る第一光学素子としてのプリズム、7は第一光学素子6
の側方に配置されていて第一光学素子6からの入射光線
の進路を二回直角に曲げて光軸がずれた位置で入射光線
と平行且つ反対方向へ光線を出射させる第二光学素子と
してのプリズム、A1は第一光学素子6に対する第二光学
素子7の回動中心となる反射光軸、A2は第二光学素子7
内において反射光軸A1が直角に曲げられて成る反射光
軸、8は第二光学素子7の一部に対面して配置されてい
て第二光学素子7からの入射光線を直角に曲げて射出光
軸A0を有する光線として射出させる第三光学素子、A3
第二光学素子7に対する第三光学素子8の回動中心とな
る反射光軸である。
9は第三光学素子8からの射出光軸A0を有する入射光
を左眼視系光束と右眼視系光束とに分割する光束分割プ
リズム、10は左眼視系光束を直角に曲げて図示しない接
眼レンズへ光線を導くプリズム、11は右眼視系光束を直
角に曲げて図示しない接眼レンズへ光線を導くプリズム
であり、これらは双眼接眼部12を構成し、第三光学素子
8と一体に回動する。
そして基本的には、反射光軸A1を中心に第二光学素子
7を回転させると、第三光学素子8も一体に回転するよ
うに構成されている。
しかも、本発明では第一乃至第三光学素子6,7,8は、
以下に示すi),ii)の条件を満たすように装架されて
いる。
i) 第二光学素子7を第一光学素子6に対してある角
度回転させる時に、第三光学素子8は第二光学素子7に
対して同方向に等角度回転する。或いは第二光学素子7
に対して第一光学素子6と第三光学素子8とが互いに反
対方向に等角度回転する。
ii) 第一光学素子6への入射光軸A1と第三光学素子8
からの射出光軸A0とが平行且つ同一方向の状態で、これ
らの光軸A1,A0と反射光軸A1,反射光軸A2及び反射光軸A3
とが同一平面上に位置する。
上述の条件i)については、第1図において、第一光
学素子6の反射面と第二光学素子7の一方の反射面とが
対向する位置にあり、又第二光学素子7の他方の反射面
と第三光学素子8の反射面とが対向する位置にあるか
ら、第二光学素子7をある角度回転させることによって
像の姿勢が変化しても、第三光学素子8を第二光学素子
7に対して同一角度回転させれば、像の回転を抑えるこ
とができる。従って、像の姿勢を変えずに双眼接眼部12
即ち鏡筒の傾斜角を変えることができる。
第2図にはその具体的な構成が示されている。図
(a)は各光学素子6〜8の平面図、図(b)は図
(a)に対して正面方向から見たギヤの接続を示す説明
図であり、14は反射光軸A1と同心でしかも第一光学素子
6に固定配置されている第一ギヤ、15は反射光軸A3と同
心でしかも第三光学素子8に固定配置されていて第一ギ
ヤ14と噛合し且つ第一ギヤ14と同一有効径を有する第二
ギヤである。
本実施例は上述のように構成されており、第2図及び
第3図に基づいてその作用を説明する。尚、第3図
(a)において、第二光学素子7の光軸A2は三点鎖線で
表わされ、又図(a),(c)において第一及び第二ギ
ヤ14,15は省略されている。
第3図(a)において、二点鎖線で示す本実施例によ
る鏡筒用光学系は条件ii)を満たす垂直な平面上に各光
軸A1,A0,A1,A2,A3が位置する状態にあり、アイポイント
は最も高い位置にある。この状態から傾斜角を変えるた
めに第二光学素子7を第一光学素子6に対して反射光軸
A1を中心に角度α回転させると、第2図に示す第二ギヤ
15は第一ギヤ14に対して角度α公転しながら同一角度自
転するため、第三光学素子8(及び双眼接眼部12)は第
二光学素子7に対して角度α傾斜した第3図(a)実線
図示位置に到る。この状態で第三光学素子8は第一光学
素子6に対して角度2α傾斜した位置にある。
この時、α=45゜とすれば鏡筒の傾斜角即ち射出光軸
A0は水平位置にある。一方、通常の傾斜角固定鏡筒の光
学系を第3図(b)で示せば、図示しない対物レンズを
通過した光線は、偏角プリズム17で進行方向を所定角度
曲げられ、双眼接眼部12を同一角度の俯角を以って通過
することになる。そして本実施例における水平な傾斜角
のアイポイント(第3図(a)参照)を、傾斜角固定鏡
筒のアイポイント(同図(b)参照)と比較すれば、ほ
ぼ同程度の高さとなる。従って、本実施例による鏡筒と
傾斜角固定鏡筒とを付け替えて観察したり、これら鏡筒
が取付けられた各顕微鏡を交互に観察したりする場合、
アイポイントがほぼ同程度の高さであり、しかも本実施
例による鏡筒の方がその俯角が小さくて済むことにな
る。
そして第3図(c)に示すように、傾斜角が水平の位
置から第二光学素子7を角度β上方へ回転させると、第
三光学素子8及び双眼接眼部12は角度2β同一方向へ回
転することになる。この場合、構造上反射光軸A3は常に
反射光軸A1より上方(図面参照)に位置するため、傾斜
角を変化させる際のアイポイントの昇降ストロークが上
述の従来技術と比較してかなり大きくなる。
又、本実施例においては、第一光学素子6に対する第
二光学素子7の角度α又はβの傾斜によって像が回転す
るが、この反射光を受ける第三光学素子8も同一方向に
角度α又はβ傾斜しているから、第三光学素子8で反射
する像の姿勢は変化しない。よって、双眼接眼部12で
は、傾斜角の変化に拘らず、対物レンズ5の像は倒立の
姿勢に保持される。故に傾斜角固定鏡筒と同一の向きの
像が得られる。
尚、第3図(a)において角度αが45゜を越えると、
第一光学素子6に対する第三光学素子8の回転角は90゜
を越え、俯角がマイナスになるため検鏡姿勢が著しく悪
くなる。よって角度α≦45゜であることが好ましい。
上述のように本実施例によれば、鏡筒の傾斜角を変え
る際のアイポイントの昇降ストロークを大きくすること
ができる。又、本実施例による傾斜角可変鏡筒を傾斜角
固定鏡筒と付け替えて使用したり、或いは両鏡筒を夫々
備えた二つの顕微鏡を並べて交互に観察するような場
合、同程度のアイポイント高さを得るのに本実施例は傾
斜角固定鏡筒より小さい俯角で済むから、検鏡姿勢があ
まり変化せず、頭を下に向ける度合が小さくて観察が容
易である。しかも像の姿勢が変化しないから、この点に
おいても観察が容易であると共に、標本のスキャニング
操作も逆にならず便利である。
尚、本実施例の光学系に関し、対物レンズ5の像まで
の距離が160mm以上で視野数が約23以下であれば、リレ
ーレンズで像を延伸することなしにプリズムのみで構成
することができる。
次に、第4図は本発明の第一変形例を示すものであ
り、第一光学素子6の入射側に偏角プリズム17を配設し
て、入射光軸A1が所定角度を有するように光束を反射さ
せている。そのため、本実施例の場合、条件ii)を為す
各光軸A1,A0,A1,A2,A3が含まれる平面も所定角度に構成
されることになる。又、第三光学素子8として双眼接眼
部12の光束分割プリズム9が配置されている。
第5図は本発明の第二変形例を示すものであり、第一
光学素子6の前面に偏角プリズム17を配置することで光
路長が長くするために、レンズリレー系を配置して像を
延伸させている。
即ち、第5図(a)はリレーレンズが省略された光学
系が示されており、図(b)は第一乃至第三光学素子6,
7,8とリレーレンズ群が示された平面図である。図中、1
8は第一及び第二光学素子6,7間に配置された凸レンズ、
19は第二及び第三光学素子7,8間に配置された凹凸レン
ズ、20は凹凸レンズ19と第三光学素子8の間に配置され
た凸レンズである。
この構成によれば、中間結像するため正立像になる。
尚、双眼接眼部12としてイエンチ型,ジーデントップ
型の何れを採用してもよい。
又、上述の実施例は双眼鏡筒に関するものであるが、
単一の観察鏡筒にも適用できることはいうまでもない。
又、第一乃至第三光学素子6,7,8としてプリズムの代わ
りにミラーを使用してもよい。更にリレーレンズの配置
は上述の実施例に限定されることなく種々に変更が可能
である。
尚、第一ギヤ14,第二ギヤ15は夫々第一歯車部材,第
二歯車部材を構成する。
〔発明の効果〕
上述のように本発明に係る鏡筒用光学系は、第一光学
素子への入射光軸,第三光学素子からの射出光軸,第一
及び第二の反射光軸が同一平面上に位置し得るように構
成されているから、傾斜角を変更する際のアイポイント
の昇降ストロークを大きくすることができる。又、通常
の傾斜角固定鏡筒と比較して同一又は小さい俯角で同等
のアイポイント高さを得ることができ、しかも像の姿勢
も変化しないという実用上重要な利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による鏡筒用光学系の一実施例について
の各光学素子の構成図、第2図(a)は各光学素子の構
成,(b)は図(a)に対応する各ギヤの位置関係を夫
々示す図、第3図(a)は実施例について傾斜角の変化
を示す光学系の図、(b)は傾斜角固定鏡筒の光学系を
示す図、(c)は実施例について水平な傾斜角を変化さ
せた場合を示す図、第4図は本発明の第一変形例につい
て各光学素子の位置関係を示す図、第5図(a)は本発
明の第二変形例についての第4図と同様な図、(b)は
要部光学系を示す図、第6図は従来技術を示すものであ
って、(a)は光学系,(b)は傾斜角を変えた時の各
光学素子の位置関係を示す図である。 6……第一光学素子、7……第二光学素子、8……第三
光学素子、14……第一ギヤ、15……第二ギヤ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 潔 東京都渋谷区幡ケ谷2―43―2 オリン パス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−91322(JP,A) 特開 昭59−19562(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入射光軸を直角に反射させて第一の反射光
    軸とする第一反射面を有する第一光学素子と、 該第一の反射光軸を二回直角に曲げて第一の反射光軸に
    平行且つ逆向きの第二の反射光軸とする第二反射面及び
    第三反射面を有し、且つ第一の反射光軸を中心に回動可
    能な第二光学素子と、 該第二の反射光軸を直角に反射させて射出光軸とする第
    四反射面を有し、且つ第二の反射光軸を中心に回動可能
    な第三光学素子とを備え、 前記第一の光学素子に入射する像の姿勢を保ったまま前
    記第三の光学素子から射出する光学系であって、 下記条件i)、ii)を満足するとともに、使用時に前記
    第二の反射光軸は常に前記第一の反射光軸よりも上方に
    位置することを特徴とする鏡筒用光学系。 i)前記第二光学素子を前記第一光学素子に対して所定
    角度回転させる時に、前記第三光学素子は前記第二光学
    素子に対して同方向に等角度回転するか、或いは前記第
    二光学素子に対して前記第一光学素子と前記第三光学素
    子とが互いに反対方向に等角度回転する。 ii)前記第一の光学素子への前記入射光軸と前記第三光
    学素子からの前記射出光軸とが平行且つ同一方向の状態
    のとき、前記第一反射面と前記第二反射面、前記第三反
    射面と前記第四反射面が平行になり、前記入射光軸、前
    記射出光軸、前記第一の反射光軸及び前記第二の反射光
    軸が同一平面上に位置する。
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