JP3354613B2 - ディスカッション顕微鏡光学系 - Google Patents

ディスカッション顕微鏡光学系

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の観察者が同一の
標本を同時に観察することができるディスカッション顕
微鏡光学系に関し、特に無限遠補正の顕微鏡光学系に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】顕微鏡光学系を結像方式の違いによって
区別すれば、対物レンズが有限距離に物体像を形成せし
める有限遠補正光学系と、対物レンズの射出光が略平行
光束となる無限遠補正光学系の二種類に分けられる。図
4は有限遠補正光学系の略構成を示している。図中、1
は標本面、2は対物レンズ、3は接眼レンズであり、対
物レンズ2により該対物レンズ2と接眼レンズ3との間
に標本面1の像(矢符A)の中間像(矢符A′)が結像
されるようになっている。かかる構成より成る有限遠補
正光学系では、対物レンズ2と接眼レンズ3との間に中
間鏡筒を挿入する場合、中間鏡筒内に中間鏡筒の長さに
相当する像の位置ズレを補正するための像のばしレンズ
を設置する必要があった。
【0003】図5は図4に示した光学系にディスカッシ
ョン鏡筒を挿入した場合の構成を示している。図におい
て、対物レンズ2を射出した光束は像のばしレンズ4を
介して光束分割素子M1に入射し、該光束分割素子M1
により一部の光束が偏向されてリレーレンズ5へ向か
い、偏向を受けない光束はそのまま透過する。光束分割
素子M1を透過した光束は一旦集光して中間像を結像
し、この像が接眼レンズ3を介して主観察者により観察
される。一方、リレーレンズ5に入射した光束は、該リ
レーレンズ5により一旦集光された後リレーレンズ6に
入射し、更にリレーレンズ6を射出し反射光学素子M2
を介して再び集光して中間像を結像し、接眼レンズ3を
介して副観察者により観察される。7,8は夫々主観察
光軸及び副観察光軸である。上記構成によれば、像のば
しレンズ4が対物レンズ2と光束分割素子M1との間に
設置されているので、主観察者と副観察者の双方が像の
ばしレンズ4を介して伝送された像を観察するようにな
っている。しかし、このように像のばしレンズが中間鏡
筒に設置される場合は、像の位置ズレを補正するのに伴
って、像の中間倍率を変動させてしまうことがあった。
また、かかる中間倍率の変動を抑えるために、像のばし
レンズとして、構造が複雑な等倍アフォーカルレンズを
用いなければならなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、有限遠補
正光学系に中間鏡筒を挿入する場合には、像の位置ズレ
を補正するための像のばしレンズが光路中に挿入される
ため、観察像の倍率の変動や実視野の狭小化、或いは像
の劣化等の不具合が生じてしまうという問題があった。
とりわけ、中間鏡筒を複数挿入した場合は、これら不具
合が顕著に発生する。また、上記従来の構成では、副観
察者側に中間鏡筒を挿入する場合も、像のばしレンズが
必要となり、同様な不具合が生じるという問題があっ
た。
【0005】これに対して、無限遠補正光学系では、対
物レンズと結像レンズとの間の光束が平行なため対物レ
ンズと結像レンズとの間隔は可変となり、中間鏡筒を挿
入する場合も、像のばしレンズは不要である。然し乍
ら、無限遠補正光学系を採用したディスカッション顕微
鏡光学系は提案されていなかった。
【0006】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とすると
ころは、像のばしレンズを用いることなく主観察者側及
び副観察者側において自由に中間鏡筒の挿脱が可能であ
り、且つ明瞭な観察像が得られるディスカッション顕微
鏡光学系を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の第1実
施例の構成を示した図1を参照し、手段及び作用につい
て説明する。本発明のディスカッション顕微鏡光学系
は、対物レンズ2と結像レンズTLとを有し、対物レン
ズ2と結像レンズTLとの間隔が可変の無限遠補正の顕
微鏡光学系において、対物レンズ2と結像レンズTLに
よって主観察光軸7を構成し、対物レンズ2と結像レン
ズTLとの間の平行光束中に設置されていて対物レンズ
2からの光束を主観察光軸7と異なる方向へ偏向させる
光束分割素子M1と、偏向された光束を一旦集光させて
対物レンズ2による像を結像せしめる第1レンズ群L1
と、第1レンズ群L1によって集光された光束を平行光
束に変換せしめる第2レンズ群L2と、第2レンズ群L
2からの平行光束を偏向させて主観察光軸7に対して平
行となる副観察光軸8を構成する反射光学素子M2と、
反射光学素子M2により偏向された光束を集光させて対
物レンズ2による像を結像せしめる結像レンズL3とを
備え、副観察光軸8側の反射光学素子M2と結像レンズ
L3との間隔が可変であって、且つ、主観察光軸7側の
結像レンズTLの焦点距離と副観察光軸8側の結像レン
ズL3の焦点距離が等しくなるように、換言すれば結像
レンズTL,L3の焦点距離を夫々fT1、fT2とすると
き、fT1=fT2となるように構成されている。
【0008】光束分割素子M1はプリズムブロック或い
はハーフミラーでも良く、また、反射光学素子M2はプ
リズム或いはミラーでも良い。副観察光軸8側へ像を伝
達する第1レンズ群L1と第2レンズ群L2は、アフォ
ーカルな等倍リレー系を構成しており、また、副観察光
軸8側も無限遠補正光学系として構成されているので、
反射光学素子M2と結像レンズL3との間隔は可変とな
り、観察目的によって中間鏡筒類を挿脱することができ
る。また、結像レンズTLと結像レンズL3は、夫々の
焦点距離fT1,fT2が等しく(fT1=fT2)なるように
配設されているので、主観察光軸7側と副観察光軸8側
で同じ倍率の接眼レンズ3を用いる限り、夫々の側で観
察像の倍率は同じとなる。
【0009】また、本発明のディスカッション光学系
は、更に、主観察光軸7と副観察光軸8との距離をdと
するとき、距離dを実用上の適当な大きさに保つため
に、次式(1)で示される条件を満足するように構成さ
れている。 式(1) 0.7fT1 < fL1 <1.4fT1 但し、fL1は第1レンズ群L1の焦点距離である。
【0010】上記式(1)の下限を超えると、距離dが
小さくなりすぎる。顕微鏡には、主観察者の手前側から
順にステージ,フレームが設けられ、主観察者から最も
離れた位置にランプハウスが設けられている。つまり、
ディスカッション顕微鏡を対向型、即ち主観察者と副観
察者とが向かい合うように構成する場合、副観察者の一
番手前にランプハウスが位置することになる。従って、
距離dが小さすぎると、副観察者が接眼レンズに眼を近
づけるときにランプハウスの上に顔が来ることとなり、
ランプハウスから発生する熱気流が顔に当たり観察その
ものが困難となってしまう。また、上記式(1)の上限
を超えると、距離dが大きくなりすぎる。つまり、ディ
スカッション顕微鏡を並列型、即ち主観察者と副観察者
とが同じ方向に向かって並ぶように構成する場合に、距
離dが必要以上に大きいと顕微鏡の横幅が大きくなり、
スペース上の無駄が大きくなる。
【0011】無限遠補正の顕微鏡光学系の結像レンズT
Lの焦点距離fT1は、対物レンズの焦点距離やシステム
全体の構成等の制限条件によって定まるが、概ね160
〜200mmである。従って、上記式(1)より第1レ
ンズ群L1の焦点距離fL1の範囲は112〜280mm
となる。それに対して、距離dの実用的な範囲は対向型
で300mm程度、並列型で600〜700mm程度で
ある。
【0012】第1レンズ群L1と第2レンズ群L2はア
フォーカルな等倍リレー系を構成しているので、第2レ
ンズ群L2の焦点距離をfL2とすると、fL1=fL2とな
り、且つ、両者の焦点距離は同じとなる。従って、レン
ズの厚さを無視すると、第1レンズ群L1と第2レンズ
群L2を合成して成るアフォーカル系の近軸的な厚さは
(fL1+fL2)であるから、概ね224〜560mmと
なる。この数値は対向型では勿論のこと、並列型のディ
スカッション顕微鏡を構成する場合にも複数の副観察光
軸を設けるために図1中の光束分割素子M1及び反射光
学素子M2の他に複数の光束分割素子及び反射光学素子
を組み合わせて光軸を更に折り曲げることがあること、
第1レンズ群L1及び第2レンズ群L2が実際には複数
のレンズで構成されてある程度の厚さのあること等を考
慮すると、上述した距離dの実用的な範囲と、第1レン
ズ群L1と第2レンズ群L2を合成して成るアフォーカ
ル系の近軸的な厚さは、ほぼ対応したものであるといえ
る。
【0013】図1においては、一つの副観察光軸を構成
しているに過ぎないが、周知の如く光学系中に光束分割
素子と反射光学素子が合計で偶数個配設されている場合
は、複数の副観察光軸を構成することが可能である。こ
の場合にも、夫々の光軸に対して結像レンズを配設する
ことにより、各副観察光軸における中間鏡筒の挿脱を行
うことができる。
【0014】また、第1レンズ群L1及び第2レンズ群
L2は、副観察光軸や光路上に配設される各レンズのレ
イアウトの必要に応じて、光束分割素子や反射光学素子
が各々のレンズ群中に含まれるように構成しても何ら支
障はない。
【0015】
【実施例】図面を参照して実施例を説明する。第1実施例 図1は本実施例の構成を示す図である。図1において、
対物レンズ2を射出した平行光束は光束分割素子M1に
入射し、該光束分割素子M1により一部の光束が偏向さ
れて第1レンズ群L1へ向かい、偏向を受けない光束は
そのまま透過して結像レンズTLへ向かう。結像レンズ
TLに入射した光束は一旦集光して中間像を結像し、こ
の像が接眼レンズ3を介して主観察者により観察され
る。一方、第1レンズ群L1に入射した光束は、一旦集
光された後、該第1レンズ群L1と共にアフォーカルな
等倍リレー系を構成している第2レンズ群L2に入射
し、該第2レンズ群L2により再び平行光束に変換せし
められる。第2レンズ群L2を射出した平行光束は、反
射光学素子M2により、主観察光軸7に対して平行とな
るように偏向受けて結像レンズL3に導かれる。そし
て、結像レンズL3に入射した光束は一旦集光して中間
像を結像し、この像が接眼レンズ3を介して副主観察者
により観察される。また、副観察光軸8側の反射光学素
子M2と結像レンズL3との間隔は可変であり、且つ、
結像レンズTLの焦点距離fT1と結像レンズL3の焦点
距離fT2は、fT1=fT2となるように構成されている。
【0016】図2は、図1に示した光学系に基づいて構
成された対向型のディスカッション顕微鏡の構成を示す
図である。図中、11は顕微鏡本体、12はランプハウ
ス、13はコンデンサレンズ、14は粗微動ネジ、15
はステージ、16a,16bは夫々主観察者側及び副観
察者側の接眼部、17はプリズムである。ランプハウス
12から発した光は、コンデンサレンズ13により集光
されてステージ15に載置された標本を照射する。主観
察者は、粗微動ネジ14を操作し、ステージ15を上下
動せしめて標本面1の像のピントを調整しつつ接眼部1
6aよりこの像を観察し、また、副観察者は第1レンズ
群L1及び第2レンズ群L2を介して接眼部16bに導
かれた像を観察するようになっている。
【0017】本実施例によれば、結像レンズTL,L3
を顕微鏡鏡筒(接眼部16a,16b)側に一体に構成
することにより、主観察者側,副観察者側共に中間鏡筒
類の挿脱を自在に行うことが可能である。
【0018】第2実施例 図3は本実施例の構成を示す図である。本実施例は、対
向型と並列型を組み合わせて複数の副観察光軸8を構成
し、各副観察光軸8毎に結像レンズL3を配設してあ
る。また、本実施例の光学系中には、合計で偶数個の光
束分割素子M1及び反射光学素子M2が配設されてい
て、各副観察光軸8に配設された結像レンズL3の焦点
距離と主観察光軸7に配設された結像レンズTLの焦点
距離は等しくなっている。本実施例も第1実施例と同
様、主観察者側,副観察者側共に中間鏡筒類の挿脱を自
在に行うことが可能である。
【0019】
【発明の効果】以上、本発明のディスカッション顕微鏡
光学系によれば、像のばしレンズを用いることなく主観
察者側及び副観察者側において自由に中間鏡筒の挿脱が
可能である。従って、観察に不必要な中間倍率がかかる
ことはないので、主観察者側,副観察者側の双方で明瞭
な観察像を得ることができると共に、顕微鏡システムの
拡張に対して効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のディスカッション顕微鏡光学系の第1
実施例の構成を示す図である。
【図2】図1に示した光学系に基づいて構成された対向
型のディスカッション顕微鏡の構成を示す図である。
【図3】本発明のディスカッション顕微鏡光学系の第2
実施例の構成を示す図である。
【図4】従来の有限遠補正光学系の略構成を示す図であ
る。
【図5】従来のディスカッション顕微鏡光学系の構成を
示す図である。
【符号の説明】
1・・・標本面 2・・・対物レンズ 3・・・接眼レンズ 4・・・像のばしレン
ズ 7・・・主観察光軸 8・・・副観察光軸 11・・・顕微鏡本体 16a,16b・・・
接眼部 M1・・・光束分割素子 M2・・・反射光学素
子 TL,L3・・・結像レンズ L1・・・第1レンズ
群 L2・・・第2レンズ群

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対物レンズと結像レンズとを有し、該対
    物レンズと結像レンズとの間隔が可変の無限遠補正の顕
    微鏡光学系において、 前記対物レンズと結像レンズによって主観察光軸を構成
    し、前記対物レンズと結像レンズとの間の平行光束中に
    設置されていて対物レンズからの光束を前記主観察光軸
    と異なる方向へ偏向させる光束分割素子と、該偏向され
    た光束を一旦集光させて前記対物レンズによる像を結像
    せしめる第1レンズ群と、該第1レンズ群によって集光
    された光束を平行光束に変換せしめる第2レンズ群と、
    該第2レンズ群からの平行光束を偏向させて前記主観察
    光軸に対して平行となる副観察光軸を構成する反射光学
    素子と、該反射光学素子により偏向された光束を集光さ
    せて前記対物レンズによる像を結像せしめる結像レンズ
    とを備え、 前記副観察光軸側の反射光学素子と結像レンズとの間隔
    が可変であって、且つ、前記主観察光軸側の結像レンズ
    の焦点距離と前記副観察光軸側の結像レンズの焦点距離
    が等しくなるように構成されていて、更に、 以下の条件を満足することを特徴とするディスカッショ
    ン顕微鏡光学系。 0.7fT1<fL1<1.4fT1 ここで、fT1は前記主観察光軸側の結像レンズの焦点
    距離、fL1は前記第1レンズ群の焦点距離である。
  2. 【請求項2】 前記第1レンズ群と前記第2レンズ群は
    アフォーカルな等倍リレー系を構成することを特徴とす
    る請求項1に記載のディスカッション顕微鏡光学系。
  3. 【請求項3】 前記主観察光軸と前記副観察光軸との距
    離は、主観察者と副観察者が向かい合う対向型で略30
    0mm、主観察者と副観察者が同じ方向に向って並ぶ並
    列型で600mm〜700mmであることを特徴とする
    請求項1に記載のディスカッション顕微鏡光学系。
  4. 【請求項4】 前記アフォーカル系の近軸的な厚さが2
    24mm〜560mmであることを特徴とする請求項
    に記載のディスカッション顕微鏡光学系。
  5. 【請求項5】 前記主観察光軸と前記副観察光軸の距離
    は、主観察者と副観察者が向かい合う対向型においてラ
    ンプハウスから離れた位置に副観察者の観察位 置がく
    ことを特徴とする請求項に記載のディスカッション顕
    微鏡光学系。
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