JP4343509B2 - 実体顕微鏡 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実体顕微鏡、特に、物体に作業を加える実体顕微鏡や手術用顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
実体顕微鏡や手術用顕微鏡では、顕微鏡を覗く位置と観察物体との距離を近くしたいという要望がある。さらに、撮影装置を取り付けたり、主観察者以外に助手など副観察者も観察できるようにする必要がある。その状態で、主観察者が物体に対して作業をするのに使うピンセット等の道具を作業野に入れやすくするために、主観察者にとって顕微鏡の左右方向の突出は小さいことが望まれる。
【０００３】
さらに、ズームの高倍化や、顕微鏡の位置を変えずにフォーカス位置を変える可変WD対物レンズなどが要望され、観察物体と観察者が覗く位置とは離れる一方であった。この問題を解決するため従来の実体顕微鏡は、対物レンズを射出した光束を折り曲げて、ズーム光学系の二つの光軸を含む平面が、対物レンズの光軸と垂直になるような配置として観察者が覗く位置を下げている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、折り曲げた光束を対物レンズの光軸に向けて戻したときに光束が広がり、顕微鏡の、観察者が覗く位置付近の構造が大きくなる。これに対しては瞳を適切な位置にリレーすることで対策できるが、そのためには一回結像のアフォーカルリレー系が必要であり、この場合は光路長が長くなる。
【０００５】
前記の一回結像のアフォーカルリレー系を用いた上で、撮影装置を取り付けたり副観察者が観察できるようにすると、光路の数が増えるため光路の体積が増え、顕微鏡が大型化する。前記特許文献１では、顕微鏡本体にユニットを着脱する方式をとり、必要なユニットだけを取り付けることで体積を減らしている。しかし、本願の図８に示すように、主観察者に対する副観察者の位置を右、左、対向と切り替える度にそのためのユニットを付け替える必要があり、時間がかかり効率が悪い。ユニットを取り付けたままにしていれば付け替える必要がないが余計な突起物が増えるという問題がある。
【０００６】
さらに、前記特許文献１では、反射部材を入れずに対物レンズとズーム光学系とを直角に配置しない顕微鏡と、鏡筒（アフォーカル光束を結像して、像を正立化し、接眼レンズで拡大して観察者が観察する部分）を共通化できない場合がある。このことは、顕微鏡を低価格から高級品までシステム化する場合、品種を増やすことによる価格の上昇や、ユニットの付け替えミスにつながるので問題である。
【０００７】
【特許文献１】
特開2001-208979号公報（図１、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、顕微鏡の光路の長い光学系を小さくまとめ、操作性が良く観察しやすい実体顕微鏡を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の実体顕微鏡は、
（１） 観察物点からの光束をアフォーカル光束にする対物レンズと、左右一対のアフォーカルズーム系と、内部で一回結像する左右一対のアフォーカルリレー系と、該アフォーカルリレー系からのアフォーカル光束を結像させて像を正立化して接眼レンズで拡大する鏡筒光学系とからなり、前記対物レンズの光軸と前記アフォーカルズーム系の左右の光軸を含む平面とが直交する実体顕微鏡において、前記アフォーカルズーム系と前記鏡筒光学系との間の左右それぞれの光路に光分割素子が配置され、前記光分割素子を透過した左右の光束と前記光分割素子で反射した左右の光束の計四つの光束のうち二つの光束が交わる位置が二箇所以上あり、前記アフォーカルズーム系と前記鏡筒光学系との間に第１分割部と第２分割部の二つの分割部が配置され、前記第１分割部において、主観察者の側方で副観察者が観察するためと撮影系のために光路が分割され、前記第２分割部において、主観察者の対向方向で副観察者が観察するために光路が分割されることを特徴とする。
（２） 前記第１分割部において分割された、副観察者用の光路中に瞳分割部が配置され、該瞳分割部に前記アフォーカルズーム系の瞳がリレーされることを特徴とする。
（３） 前記瞳分割部において瞳分割された左右の光束の光軸を含む平面と、前記第２分割部で分割された副観察者用の左右の光束の光軸を含む平面とが直交し、前記瞳分割された左右の光束の光軸の中心線と、前記第２分割部で分割された副観察者用の左右の光束の光軸の中心線とが一致し、該中心線を中心に回転する副観察者用鏡筒によって、副観察者の観察方向を切り替えることを特徴とする。
（４） 前記瞳分割部の物体側にイメージローテータが配置され、該イメージローテータの回転によって副観察者が観察する像の向きを調整することを特徴とする。
（５） 主観察系においては、前記対物レンズの光軸に垂直な平面内での反射回数が奇数回で、前記対物レンズの光軸と前記左右一対のアフォーカルズーム系の光軸の中心線を含む平面に平行な平面内での反射回数が奇数回であり、副観察系においては、物体から前記副観察者用鏡筒の回転軸部分までの反射回数が偶数回であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の実体顕微鏡の概略構成を図１、図２に示す。図１は主観察者の右手側から見た図であり、図２は主観察者の左手側から見た図である。図の下方にある図示しない観察物点からの光束をアフォーカル光束にする対物レンズ101と、左右一対のアフォーカルズーム系102R,102Lと、内部で一回結像する左右一対のアフォーカルリレー系103R,103Lとを含む鏡体100と、アフォーカル光束を結像させて像を正立化して接眼レンズで拡大する主観察者用の主鏡筒光学系104と、副観察者用の副鏡筒光学系105とからなる。
【００１１】
対物レンズ101の光軸とアフォーカルズーム系102R,102Lの左右の光軸を含む平面とが直交するように反射部材114を配置し、さらに、内部で一回結像するアフォーカルリレー系103R,103L中に反射部材を配置して、主鏡筒光学系104の鏡体100への取り付け位置が対物レンズ101の光軸の延長線上の近傍になるようにする。
【００１２】
アフォーカルズーム系102R,102Lと主鏡筒光学系104との間に光分割材を配置した第１光分割部106を左右それぞれの光路に置き、撮影系と副観察者のための光束を分割して取り出す。この第１光分割部106で分割された二つの光束の反射方向を互いに同じにし、これによって反射方向とは反対側の突出をなくすことができる。特に、主観察者の利き腕側は観察物体に作業を加える装置の出し入れが多い側なので、主観察者の利き腕側の突出をなくすことが有効である。
【００１３】
第１光分割部106を透過した左右の光束と反射した左右の光束の四つの光束のうち二つの光束が交わる位置を設ける。１回結像のアフォーカルリレー系103R,103Lは、レンズやプリズムがなく光束が通るだけの部分が多くあり、その部分を重ねることにより、顕微鏡内での光束の占める体積を減らすことを狙うものである。この交差箇所は二箇所以上あるとよい。特に、五箇所以上になると光学系を小さい範囲に集めることになり効果が大きい。
【００１４】
又特に、二つの光束の中心である互いの光軸が直交していると最も効率よく体積を小さくできる。
次に、副鏡筒光学系105を取付けたまま、副観察者が主観察者に対して左右側方や対向方向に観察方向（立ち位置）を切り替えるための構成を示す。アフォーカルズーム系102R,102Lと主鏡筒光学系104との間に、第１分割部106と第２分割部107の二つの光分割部を配置する。図２に示すように、第１分割部106では、撮影系光路110のための光路分割と、主観察者の側方で副観察者が観察するための側方観察光路111の光路分割を行う。第２分割部107では、主観察者の対向方向で副観察者が観察するための光路分割を行う。側方観察光路111上に瞳分割部112を配置し、アフォーカルズーム系102Rまたは102Lの瞳をこの瞳分割部112にリレーし瞳を分割する。さらに、瞳分割された光束の側方左右光軸108を含む平面と、第２光分割部107で反射された光束の対向左右光軸109を含む面とが直交するように配置し、それぞれの光軸の中心軸を一致させる。その軸を中心に回転する副鏡筒光学系105を回転することによって、副観察者の観察方向を切り替えることができる。この部分の光束の引き回しの例を図３に示す。斜線部が、光束が交差する位置を表す。
【００１５】
また、瞳分割部112の物体側にイメージローテータを配置し、イメージローテータの回転によって、副観察者が側方観察時に像の向きを自由に調整できる。これにより、観察物体を直視したのと同じ向きや、主観察者が観察しているのと同じ向きなど副観察者の意志で像の向きを合わせることができる。具体的に図４を使って説明する。この図は、顕微鏡を上側から見た図で、図の下方が主観察者の位置である。観察物体120に対して、主観察者の観察像は、主観察像121のようになればよい。副観察者が観察物体120を直視したのと同じ像の向きで観察する場合は、対向、右側方、左側方の各観察時においてそれぞれ、対向観察像122、直視向き右側方観察像123、直視向き左側方観察像125にする。これに対して、副観察者が主観察者が観察している像と同じ向きに合わせる場合は、右側方、左側方においてそれぞれ、主側向き右側方観察像124、主側向き左側方観察像126のようにする。これら像の回転は前記イメージローテータの回転によって可能になる。これにより、主観察者から副観察者への技術の伝授や、副観察者から主観察者への指導が行いやすくなる。
【００１６】
また、主鏡筒光学系104を、一回結像のリレー系のない光学系と共用にする場合、一回結像での像の反転（像の180°回転）を補正する必要がある。本発明では、反射部材を利用し、主観察系においては、対物レンズの光軸に垂直な平面内での反射回数が奇数回で、対物レンズの光軸と左右一対のアフォーカルズーム系の光軸の中心線を含む平面に平行な平面内での反射回数が奇数回である構成にする。
【００１７】
さらに、観察像の周辺減光やケラレを許容して、副鏡筒光学系105を回転させて観察方向を変えることが望ましい。その場合、物体から副鏡筒光学系105の回転軸部分までの反射回数が偶数回である構成にする。これによって、副鏡筒光学系105が回転した位置から観察物体を見たのと同じ像の向きになるので操作しやすい。
【００１８】
なお、この鏡体100に光源72と照明光学系73を内蔵させることも可能である。この場合、光源72にライトガイドを用いると、発熱の大きいランプを鏡体100から離すことができるので鏡体100の温度の上昇を少なくできる。又撮影系は、光路を引き回してアーム113に入れ、撮影装置を観察位置から離す。
【００１９】
又、アーム113と副鏡筒光学系105との干渉を避けるために副鏡筒光学系105に複数の回転部を設けると、アーム113に干渉することなく観察方向の切り替えができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実体顕微鏡の実施例を説明する。
（実施例１）
実施例１の光学系を図５に示す。観察物体のフォーカス位置からの光束をアフォーカル光束にする対物レンズ1と、対物レンズ1から射出した光束を対物レンズの光軸と垂直方向に反射する反射部材2を設置する。対物レンズ1は、内部のレンズを動かすことで、顕微鏡を動かさずに作動距離を変えるものも採用できる。反射部材２は複数の反射部材でもよい。反射部材２で反射した光束は、左右一対のアフォーカルズーム系3R,3Lに入射し、変倍してアフォーカル光束として射出される（なお、符号の後のR,Lは、左右一対の光学系になっている場合に使っている。右目用光路や左目用光路として限定していない）。
【００２１】
射出したアフォーカル光束は、リレー系結像レンズ4R,4Lにより、結像点8R,8Lに結像される。結像した光束はリレー系コリメータレンズ12R,12Lによりアフォーカル光束として射出される。リレー系結像レンズ4R,4Lとリレー系コリメータレンズ12R,12Lとで一回結像アフォーカルリレー系が構成される。この一回結像アフォーカルリレー系により、アフォーカルズーム系3R,3Lの瞳33が、主鏡筒光学系の瞳付近にリレーされる。
【００２２】
リレー系結像レンズ4R,4Lとリレー系コリメータレンズ12R,12Lとの間には、反射部材5R,5L、6R,6L、7R,7Lと、内部で３回反射し光軸がM型になる３回反射部材9R,9Lと、反射部材10R,10Lと、光分割材11R,11Lとが配置される。反射部材と示したものは直角に反射するものである。結像点8R,8Lは、反射部材7R,7Lと３回反射部材9R,9Lとの間に位置させ、光学系に付くゴミが目立たないようにしている。そのため、反射部材7R,7Lはミラーの方が良い。
【００２３】
また、３回反射部材9R,9Lの入射光軸と射出光軸とが平行であるので、反射部材7R,7Lへの左右の入射光軸の間隔と反射部材10R,10Lでの左右の反射光軸の間隔を変えることができる。対物レンズ1が、物体側から順に凹レンズ群、凸レンズ群からなり、どちらかを動かすことにより作動距離を変えるものの場合、単レンズからなる対物レンズの同じ作動距離に対して立体感が小さくなる。このような場合に、鏡筒光学系の光軸間隔を変えることなく、上記の部分で物体側の光軸間隔を広げて立体感を大きくすることが可能である。
【００２４】
反射部材10R,10Lで反射した左右の光束を、光分割材11R,11Lによってそれぞれ分割する。光分割材11Rの反射側には撮影系が配置され、光分割材11Lの反射側には、副観察者の側方用観察系を配置する。
【００２５】
光分割材11R,11Lの透過側に配置したリレー系コリメータレンズ12L,12Rの射出側には、対向光分割材13を配置し、副観察者が主観察者と対向する位置で観察するための光束にこの対向光分割材13の反射側の光束を使う。
【００２６】
対向光分割材13の透過側には、主鏡筒光学系を配置する。そのまま鏡筒の取り付け面を垂直にして付けられるが、鏡筒の取り付け面を45°や水平にする場合、それぞれ、４５°の２回反射プリズムやペンタプリズムを用いるとよい。
【００２７】
主観察系において、対物レンズ1の光軸と左右一対のアフォーカルズーム系3R,3Lの光軸の中心線とを含む面に平行な平面内での反射は、反射部材2、反射部材5R,5L、反射部材6R,6Lの３回で奇数回である。一方、対物レンズ1の光軸を法線とする平面内での反射は、反射部材7R,7L、３回反射部材9R,9L、反射部材10R,10Lの計５回で奇数回である。この反射部材の構成によって像が反転している。したがって、リレーレンズの一回結像による像の反転と合わせて像は元の向きになる。
【００２８】
光分割材11Rの反射側光束の光軸が左目用光路の光軸と直交するように光分割材11Rを配置する。光分割材11Lの反射方向もこれと同じにすることで、主観察者の右側の突出を小さくできる。一般に右利きの人が多いので有効である。
【００２９】
光分割材11Rで反射した光束を、左目用光路と交差後に撮影系コリメータレンズ14によりアフォーカル光束にする。このリレー系によりアフォーカルズーム系3Rの瞳33を図示しない撮影系の瞳にリレーする。さらに反射部材15、16、17によって距離の調整をする。撮影系コリメータレンズ14は２群に分割しているが、片方のレンズを光軸方向に動かして焦点調整をし他方のレンズを光軸に垂直な方向に動かして像心の調整ができる。
【００３０】
反射部材11Lの反射側には、側方コリメータレンズ18を配置し、アフォーカル光束を射出し、アフォーカルズーム系3Lの瞳33を瞳分割プリズム22にリレーする。瞳位置までの距離、反射回数、立体視のための左右方向を、反射部材19、20、３回反射プリズム21によって調整する。瞳分割プリズム22で分割された光束は、瞳分割リレー結像レンズ25R,25Lによって瞳分割リレー結像点27R,27Lに結像し、瞳分割リレーコリメータレンズ30R,30Lによって物体からの光束をアフォーカルにする。同時に、分割された瞳を、アフォーカルズーム系3R,3Lの瞳33が対向光分割材13の反射側にリレーされた位置の付近、望ましくは同一平面にリレーする。その光路長と像の向きを合わせるためにペンタプリズム23R,23L、反射部材24、26R,26L、28R,28L、29R,29Lを配置する。
【００３１】
以上の構成において、対向光分割材13の反射側の左右光軸の中心線と、それと一致する瞳分割リレーコリメータレンズ30R,30Lの中心線を中心に、副側鏡筒の開口31を回転させることによって、観察方向の違う像が副観察者に観察される。
【００３２】
副観察系においては全体で奇数回の反射があり、像の向きを、副観察者が観察物体を直視する向きと合わせている。副観察者の位置を調整するために鏡筒が伸縮したり、首を傾げるのを補正するために左右光軸の中心線を中心に回転させるなどの構成を設けるとさらに使いやすい構造になる。
【００３３】
又、上記構成中にリレー系が多数あり、そのままではかなりの体積になる。しかし、以下の箇所で光束を交差させているので、光路の長さの割に光束が占める体積が小さくなり顕微鏡を小型化できる。
・光分割材11Rと撮影系コリメータレンズ14との間の光束
×反射部材10Lと光分割材11Lとの間の光束
・撮影系コリメータレンズ14と反射部材17との間の光束
×反射部材20と３回反射プリズム21との間の光束
・撮影系コリメータレンズ14と反射部材17との間の光束
×ペンタプリズム23Lと反射部材24との間の光束
・瞳分割リレー結像レンズ25R,25Lと反射部材26R,26Lとの間の光束
×リレーコリメータレンズ12R,12Lの射出光束
・反射部材28R,28Lと反射部材29R,29Lとの間の光束
×リレーコリメータレンズ12Rの射出光束
以下に、リレー系のレンズデータを示す。左右で光路差がある場合、右目光路の面間隔を括弧内に記した。
反射部材5R,5L、6R,6L、7R,7Lはミラーにして、それぞれ、４面、５面、８面に光軸の反射点を示す。３回反射部材9R,9Lと反射部材10R,10Lはプリズムで、入射面と射出面とを示す。３回反射部材9R,9Lの入射面が10面で射出面が11面であり、反射部材10R,10Lの入射面が12面で射出面が13面である。
【００３４】
光分割材11R,11Lの入射面は14面、対向光分割材13の入射面は21面で射出面は22面である。
アフォーカルズーム系3R,3Lの瞳は、上記リレー系の1面から57.4mm物体側にあり、22面から鏡筒光学系側に59.3mmの位置にリレーされる。
【００３５】
次に、光分割材11Lの反射側の光学系のレンズデータを以下に示す。
光分割材11Lの反射側射出面が1面で、側方コリメータレンズが2〜6面である。反射部材19の入射面が７面、反射部材20の入射面が９面、３回反射部材21の入射面が11面で、各反射部材の射出面はそれぞれ次の面である。
【００３６】
瞳分割プリズム22の分割点が13面である。ペンタプリズム23R,23Lの入射面が14面であり、反射部材24の入射面が16面であり、次の面が射出面である。瞳分割リレー結像レンズ25R,25Lが18〜27面である。反射部材26R,26L、28R,28L、29R,29Lはミラーであり、光軸の反射点はそれぞれ28面、29面、30面である。瞳分割リレーコリメータレンズ30R,30Lが31〜33面である。
（実施例２）
実施例２の光学系を図６に示す。実施例１では、副観察者の側方観察が主観察者に対して90°のときはよいが、90°から多少動かせるようにすると、直視した像と向きが異なってしまう。これは、副鏡筒光学系の回転軸部分までの反射回数が奇数回であることによる。反射回数を偶数回にすれば、ケラレや、対向方向の光束が入射しない範囲で回転させても像の向きが変わることがない。このように、より副観察者の位置の自由度を増やしたものが実施例２である。
【００３７】
まず、主観察系の構成を説明する。観察物体のフォーカス位置からの光束をアフォーカル光束にする対物レンズ41と、射出した光束を対物レンズ41の光軸に垂直方向に反射する反射部材42を配置する。反射部材42で反射した光束は、左右一対のアフォーカルズーム系43R,43Lに入射し、変倍してアフォーカル光束として射出される。ここまでは実施例１と同様である。
【００３８】
アフォーカルズーム系43R,43Lを射出したアフォーカル光束は、リレー系結像レンズ44R,44Lによって結像点47R,47Lに結像される。結像した光束は、リレー系コリメータレンズ51R,51Lによりアフォーカル光束として射出される。リレー系結像レンズ44R,44Lとリレー系コリメータレンズ51R,51Lとで一回結像アフォーカルリレー系が構成される。このリレー系により、アフォーカルズーム系43R,43Lの瞳133が、主鏡筒光学系の瞳付近にリレーされる。
【００３９】
リレー系結像レンズ44R,44Lとリレー系コリメータレンズ51R,51Lとの間には、内部で３回反射し光軸がM型になる３回反射部材45R,45L、反射部材46R,46L、内部で３回反射し光軸がM型になる３回反射部材48R,48L、反射部材49R,49L、光分割材50R,50Lが配置される。結像点47R,47Lは、反射部材46R,46Lと３回反射部材48R,48Lとの間に位置させ、光学系に付くゴミが目立たないようにしている。そのため、反射部材46R,46Lはミラーのほうが良い。
【００４０】
３回反射部材48R,48L付近が実施例１と同様なので、立体感の調整に使える。また、３回反射部材45R,45Lも同様の形状をしているので、３回反射部材45R,45Lの入射又は射出の光軸方向に動かすことで光路長を調節でき、結像レンズ44R,44Lを接合レンズのみにすることが実施例１に比べてやりやすい。さらに、プリズムの形状により突出が少なくできるので小型化できる。
【００４１】
反射部材49R,49Lで反射した左右の光束を、光分割材50R,50Lによってそれぞれ分割する。光分割材50Rの反射側には撮影系が配置され、光分割材50Lの反射側には、副観察者の側方用観察系を配置する。
【００４２】
光分割材50R,50Lの透過側に配置したリレー系コリメータレンズ51L,51Rの射出側には、対向光分割材52を配置し、副観察者が主観察者と対向する位置で観察するための光束にこの対向光分割材52の反射側の光束を使う。
【００４３】
対向光分割材52の透過側には、3回反射部材53と鏡筒光学系を配置する。鏡筒の取り付け面は45°になっているが、取り付け面を水平や垂直にする場合、それぞれ、直角プリズムやペンタプリズムと直角プリズムとの組み合わせを用いるとよい。
【００４４】
主観察系において、対物レンズ41の光軸と左右一対のアフォーカルズーム系43R,43Lの光軸の中心線とを含む面に平行な平面内での反射は、反射部材42、３回反射部材45R,45L、３回反射部材53の計７回で奇数回である。一方、対物レンズ41の光軸を法線とする平面内での反射は、反射部材46R,46L、３回反射部材48R,48L、反射部材49R,49Lの計５回で奇数回である。この反射部材の構成によって像が反転している。したがって、リレーレンズの一回結像による像の反転と合わせて像は元の向きになる。又、光分割材50Lの反射側の反射回数は１０回で偶数回である。
【００４５】
光分割材50Rの反射側光束の光軸が左目用光路の光軸と直交するように光分割材50Rを配置する。これは実施例１と同様の効果を狙ったものである。
光分割材50Rで反射した光束を、左目用光束と交差後に撮影系コリメータレンズ54によりアフォーカル光束にする。このリレー系によりアフォーカルズーム系43Rの瞳を図示しない撮影系の瞳にリレーする。さらに反射部材55、56、57によって距離の調整をする。実施例１と違い、実施例２では撮影系コリメータレンズ54を分離していない。これはコリメータレンズ54の焦点距離が長い場合に、分離したレンズの屈折力が小さくなり効きが小さくなることがあるからである。その場合、レンズを分離しないで一つのレンズで光軸方向と光軸に垂直な方向とに動かして、それぞれフォーカスと像心の調整をする。
【００４６】
反射部材50Lの反射側には、側方コリメータレンズ58を配置し、アフォーカル光束を射出し、アフォーカルズーム系43Lの瞳33を瞳分割プリズム63にリレーする。瞳位置までの距離、反射回数、立体視のための左右方向を、反射部材59、60、61、62によって調整する。瞳分割プリズム63で分割された光束は、瞳分割リレー結像レンズ66R,66Lによって瞳分割リレー結像点68R,68Lに結像し、瞳分割リレーコリメータレンズ70R,70Lによって物体からの光束はアフォーカルにする。同時に、分割された瞳を、アフォーカルズーム系43R,43Lの瞳133が対向光分割材52の反射側にリレーされた位置の付近、望ましくは同一平面にリレーする。その光路長と像の向きを合わせるためにペンタプリズム64R,64L、反射部材65、67R,67L、69R,69Lを配置する。
【００４７】
以上の構成において、対向光分割材52の反射側の左右光軸の中心線と、それと一致する瞳分割リレーコリメータレンズ70R,70Lの中心線を中心に、副側鏡筒の開口71を回転させることによって、観察方向の違う像が副観察者に観察される。
【００４８】
副観察系においては、副側鏡筒の開口71での反射回数が対向、側方共に偶数回であるので、観察方向の切り替えと副側鏡筒の回転が問題なくできる。
上記構成中にはリレー系が多数あり、そのままではかなりの体積になる。しかし、以下の箇所で光束を交差させているので、光路の長さの割に光束が占める体積が小さくなり顕微鏡を小型化できる。
・光分割材50Rと撮影系コリメータレンズ54との間の光束
×反射部材49Lと光分割材50Lとの間の光束
・撮影系ペンタプリズム56と反射部材57との間の光束
×反射部材60と反射部材61との間の光束
・撮影系ペンタプリズム56と反射部材57との間の光束
×ペンタプリズム64Lと反射部材65との間の光束
・瞳分割リレー結像レンズ66R,66Lと反射部材67R,67Lとの間の光束
×リレーコリメータレンズ51R,51Lの射出光束
以下に、リレー系のレンズデータを示す。左右で光路差がある場合、右目光路の面間隔を括弧内に記した。
リレー系結像レンズ44R,44Lが１〜３面である。３回反射部材45R,45Lの入射面が４面で射出面が５面である。反射部材46R,46Lはミラーで、光軸の反射点が６面である。３回反射部材48R,48Lの入射面が８面であり、反射部材49R,49Lの入射面が10面で、それぞれの射出面は入射面の次の面である。
【００４９】
光分割材50R,50Lの入射面は12面、対向光分割材52の入射面は17面であり、それぞれの射出面は入射面の次の面である。リレー系コリメータレンズ51R,51Lは14〜16面である。３回反射部材53の入射面は19面で射出面20面である。
【００５０】
アフォーカルズーム系43R,43Lの瞳は、上記リレー系の１面から６５．６ｍｍ物体側にあり、20面から鏡筒光学系側に10.5ｍｍの位置にリレーされる。
次に、光分割材50Lで反射側の側方リレー系のレンズデータを示す。
光分割材50Lの反射側射出面が１面で、側方コリメータレンズ58が２〜４面である。反射部材59の入射面が５面、反射部材60の射出面が７面で、各反射部材の射出面はそれぞれ次の面である。反射部材61、62はミラーであり、それぞれの光軸の反射点が９面と10面である。
【００５１】
瞳分割プリズム63の分割点が11面である。ペンタプリズム64R,64Lの入射面が12面であり、反射部材65の入射面が14面であり、それぞれの次の面が射出面である。瞳分割リレー結像レンズ66R,66Lが16〜22面である。反射部材67R,67L、69R,69Lはミラーであり、光軸の反射点はそれぞれ23面、24面である。
【００５２】
図６では、瞳分割リレー結像点68R,68Lは反射部材67R,67Lの瞳分割リレー結像レンズ66R,66L側に3.5mmの位置にある。瞳分割リレーコリメータレンズ70R,70Lが25〜27面である。
（実施例３）
実施例３の光学系を図７に示す。実施例２の構成において、副観察者に主観察者の作業を実感してもらう場合や、副観察者側に指導者が付き主観察者の指導をする場合に、側方でも主観察者と同じ向きの像を見たいという要望がある。実施例３はこれを可能にしたものである。
【００５３】
実施例３は、実施例２の側方光学系の反射部材61、62に代えて、イメージローテータ81と３回反射部材82を配置したものである。イメージローテータ81を回転することによって像の向きを自由に変えられる。これにより副観察者が見たい方向からの観察に変えられる。
【００５４】
実施例２からの変更部分が少ないので、この部分をユニット化して交換可能にすることも可能である。この場合、光路長の差が大きいことから、実施例２で交換する部分の反射部材をミラーにして実効の光路長を長くし、実施例３の交換部分の反射部材を屈折率の高いプリズムにして実効の光路長を短くすることで光路長をできるだけ近づける。それでも光路長の差がある場合、瞳の位置の差による像面の左右の明るさの差が問題ない範囲で許容する。
【００５５】
【発明の効果】
本発明により、顕微鏡の光路の長い光学系を小さくまとめ、操作性が良く観察しやすい実体顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実体顕微鏡の概略構成を示す図である。
【図２】 本発明の実体顕微鏡の概略構成を示す図である。
【図３】 本発明における光束の引き回しの一例を示す図である。
【図４】 主、副観察者が観察する像の向きを説明する図である。
【図５】 本発明の実施例１の光学系を示す図である。
【図６】 本発明の実施例２の光学系を示す図である。
【図７】 本発明の実施例３の光学系を示す図である。
【図８】 従来の実体顕微鏡の斜視図である。
【符号の説明】
１、１０１ 対物レンズ
２、５Ｒ、５Ｌ、６Ｒ、６Ｌ、７Ｒ、７Ｌ、１０Ｒ、１０Ｌ、１５、１６、１７、１９、２０、２４、２６Ｒ、２６Ｌ、２８Ｒ、２８Ｌ、２９Ｒ、２９Ｌ、１１４ 反射部材
３Ｒ、３Ｌ、１０２ アフォーカルズーム系
４Ｒ、４Ｌ リレー系結像レンズ
８Ｒ、８Ｌ 結像点
９Ｒ、９Ｌ ３回反射部材
１１Ｒ、１１Ｌ 光分割材
１２Ｒ、１２Ｌ リレー系コリメータレンズ
１３ 対向光分割材
１４ 撮影系コリメータレンズ
１８ 側方コリメータレンズ
２１ ３回反射プリズム
２２ 瞳分割プリズム
２３Ｒ、２３Ｌ ペンタプリズム
２５Ｒ、２５Ｌ 瞳分割リレー結像レンズ
２７Ｒ、２７Ｌ 瞳分割リレー結像点
３０Ｒ、３０Ｌ 瞳分割リレーコリメータレンズ
３１ 副側鏡筒の開口
３３ アフォーカルズーム系の瞳
１００ 鏡体
１０３ アフォーカルリレー系
１０４ 主鏡筒光学系
１０５ 副鏡筒光学系
１０６ 第１光分割部
１０７ 第２光分割部
１０８ 側方左右光軸
１０９ 対向左右光軸
１１０ 撮影系光路
１１１ 側方観察光路
１１２ 瞳分割部
【発明の属する技術分野】
本発明は、実体顕微鏡、特に、物体に作業を加える実体顕微鏡や手術用顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
実体顕微鏡や手術用顕微鏡では、顕微鏡を覗く位置と観察物体との距離を近くしたいという要望がある。さらに、撮影装置を取り付けたり、主観察者以外に助手など副観察者も観察できるようにする必要がある。その状態で、主観察者が物体に対して作業をするのに使うピンセット等の道具を作業野に入れやすくするために、主観察者にとって顕微鏡の左右方向の突出は小さいことが望まれる。
【０００３】
さらに、ズームの高倍化や、顕微鏡の位置を変えずにフォーカス位置を変える可変WD対物レンズなどが要望され、観察物体と観察者が覗く位置とは離れる一方であった。この問題を解決するため従来の実体顕微鏡は、対物レンズを射出した光束を折り曲げて、ズーム光学系の二つの光軸を含む平面が、対物レンズの光軸と垂直になるような配置として観察者が覗く位置を下げている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、折り曲げた光束を対物レンズの光軸に向けて戻したときに光束が広がり、顕微鏡の、観察者が覗く位置付近の構造が大きくなる。これに対しては瞳を適切な位置にリレーすることで対策できるが、そのためには一回結像のアフォーカルリレー系が必要であり、この場合は光路長が長くなる。
【０００５】
前記の一回結像のアフォーカルリレー系を用いた上で、撮影装置を取り付けたり副観察者が観察できるようにすると、光路の数が増えるため光路の体積が増え、顕微鏡が大型化する。前記特許文献１では、顕微鏡本体にユニットを着脱する方式をとり、必要なユニットだけを取り付けることで体積を減らしている。しかし、本願の図８に示すように、主観察者に対する副観察者の位置を右、左、対向と切り替える度にそのためのユニットを付け替える必要があり、時間がかかり効率が悪い。ユニットを取り付けたままにしていれば付け替える必要がないが余計な突起物が増えるという問題がある。
【０００６】
さらに、前記特許文献１では、反射部材を入れずに対物レンズとズーム光学系とを直角に配置しない顕微鏡と、鏡筒（アフォーカル光束を結像して、像を正立化し、接眼レンズで拡大して観察者が観察する部分）を共通化できない場合がある。このことは、顕微鏡を低価格から高級品までシステム化する場合、品種を増やすことによる価格の上昇や、ユニットの付け替えミスにつながるので問題である。
【０００７】
【特許文献１】
特開2001-208979号公報（図１、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、顕微鏡の光路の長い光学系を小さくまとめ、操作性が良く観察しやすい実体顕微鏡を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の実体顕微鏡は、
（１） 観察物点からの光束をアフォーカル光束にする対物レンズと、左右一対のアフォーカルズーム系と、内部で一回結像する左右一対のアフォーカルリレー系と、該アフォーカルリレー系からのアフォーカル光束を結像させて像を正立化して接眼レンズで拡大する鏡筒光学系とからなり、前記対物レンズの光軸と前記アフォーカルズーム系の左右の光軸を含む平面とが直交する実体顕微鏡において、前記アフォーカルズーム系と前記鏡筒光学系との間の左右それぞれの光路に光分割素子が配置され、前記光分割素子を透過した左右の光束と前記光分割素子で反射した左右の光束の計四つの光束のうち二つの光束が交わる位置が二箇所以上あり、前記アフォーカルズーム系と前記鏡筒光学系との間に第１分割部と第２分割部の二つの分割部が配置され、前記第１分割部において、主観察者の側方で副観察者が観察するためと撮影系のために光路が分割され、前記第２分割部において、主観察者の対向方向で副観察者が観察するために光路が分割されることを特徴とする。
（２） 前記第１分割部において分割された、副観察者用の光路中に瞳分割部が配置され、該瞳分割部に前記アフォーカルズーム系の瞳がリレーされることを特徴とする。
（３） 前記瞳分割部において瞳分割された左右の光束の光軸を含む平面と、前記第２分割部で分割された副観察者用の左右の光束の光軸を含む平面とが直交し、前記瞳分割された左右の光束の光軸の中心線と、前記第２分割部で分割された副観察者用の左右の光束の光軸の中心線とが一致し、該中心線を中心に回転する副観察者用鏡筒によって、副観察者の観察方向を切り替えることを特徴とする。
（４） 前記瞳分割部の物体側にイメージローテータが配置され、該イメージローテータの回転によって副観察者が観察する像の向きを調整することを特徴とする。
（５） 主観察系においては、前記対物レンズの光軸に垂直な平面内での反射回数が奇数回で、前記対物レンズの光軸と前記左右一対のアフォーカルズーム系の光軸の中心線を含む平面に平行な平面内での反射回数が奇数回であり、副観察系においては、物体から前記副観察者用鏡筒の回転軸部分までの反射回数が偶数回であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の実体顕微鏡の概略構成を図１、図２に示す。図１は主観察者の右手側から見た図であり、図２は主観察者の左手側から見た図である。図の下方にある図示しない観察物点からの光束をアフォーカル光束にする対物レンズ101と、左右一対のアフォーカルズーム系102R,102Lと、内部で一回結像する左右一対のアフォーカルリレー系103R,103Lとを含む鏡体100と、アフォーカル光束を結像させて像を正立化して接眼レンズで拡大する主観察者用の主鏡筒光学系104と、副観察者用の副鏡筒光学系105とからなる。
【００１１】
対物レンズ101の光軸とアフォーカルズーム系102R,102Lの左右の光軸を含む平面とが直交するように反射部材114を配置し、さらに、内部で一回結像するアフォーカルリレー系103R,103L中に反射部材を配置して、主鏡筒光学系104の鏡体100への取り付け位置が対物レンズ101の光軸の延長線上の近傍になるようにする。
【００１２】
アフォーカルズーム系102R,102Lと主鏡筒光学系104との間に光分割材を配置した第１光分割部106を左右それぞれの光路に置き、撮影系と副観察者のための光束を分割して取り出す。この第１光分割部106で分割された二つの光束の反射方向を互いに同じにし、これによって反射方向とは反対側の突出をなくすことができる。特に、主観察者の利き腕側は観察物体に作業を加える装置の出し入れが多い側なので、主観察者の利き腕側の突出をなくすことが有効である。
【００１３】
第１光分割部106を透過した左右の光束と反射した左右の光束の四つの光束のうち二つの光束が交わる位置を設ける。１回結像のアフォーカルリレー系103R,103Lは、レンズやプリズムがなく光束が通るだけの部分が多くあり、その部分を重ねることにより、顕微鏡内での光束の占める体積を減らすことを狙うものである。この交差箇所は二箇所以上あるとよい。特に、五箇所以上になると光学系を小さい範囲に集めることになり効果が大きい。
【００１４】
又特に、二つの光束の中心である互いの光軸が直交していると最も効率よく体積を小さくできる。
次に、副鏡筒光学系105を取付けたまま、副観察者が主観察者に対して左右側方や対向方向に観察方向（立ち位置）を切り替えるための構成を示す。アフォーカルズーム系102R,102Lと主鏡筒光学系104との間に、第１分割部106と第２分割部107の二つの光分割部を配置する。図２に示すように、第１分割部106では、撮影系光路110のための光路分割と、主観察者の側方で副観察者が観察するための側方観察光路111の光路分割を行う。第２分割部107では、主観察者の対向方向で副観察者が観察するための光路分割を行う。側方観察光路111上に瞳分割部112を配置し、アフォーカルズーム系102Rまたは102Lの瞳をこの瞳分割部112にリレーし瞳を分割する。さらに、瞳分割された光束の側方左右光軸108を含む平面と、第２光分割部107で反射された光束の対向左右光軸109を含む面とが直交するように配置し、それぞれの光軸の中心軸を一致させる。その軸を中心に回転する副鏡筒光学系105を回転することによって、副観察者の観察方向を切り替えることができる。この部分の光束の引き回しの例を図３に示す。斜線部が、光束が交差する位置を表す。
【００１５】
また、瞳分割部112の物体側にイメージローテータを配置し、イメージローテータの回転によって、副観察者が側方観察時に像の向きを自由に調整できる。これにより、観察物体を直視したのと同じ向きや、主観察者が観察しているのと同じ向きなど副観察者の意志で像の向きを合わせることができる。具体的に図４を使って説明する。この図は、顕微鏡を上側から見た図で、図の下方が主観察者の位置である。観察物体120に対して、主観察者の観察像は、主観察像121のようになればよい。副観察者が観察物体120を直視したのと同じ像の向きで観察する場合は、対向、右側方、左側方の各観察時においてそれぞれ、対向観察像122、直視向き右側方観察像123、直視向き左側方観察像125にする。これに対して、副観察者が主観察者が観察している像と同じ向きに合わせる場合は、右側方、左側方においてそれぞれ、主側向き右側方観察像124、主側向き左側方観察像126のようにする。これら像の回転は前記イメージローテータの回転によって可能になる。これにより、主観察者から副観察者への技術の伝授や、副観察者から主観察者への指導が行いやすくなる。
【００１６】
また、主鏡筒光学系104を、一回結像のリレー系のない光学系と共用にする場合、一回結像での像の反転（像の180°回転）を補正する必要がある。本発明では、反射部材を利用し、主観察系においては、対物レンズの光軸に垂直な平面内での反射回数が奇数回で、対物レンズの光軸と左右一対のアフォーカルズーム系の光軸の中心線を含む平面に平行な平面内での反射回数が奇数回である構成にする。
【００１７】
さらに、観察像の周辺減光やケラレを許容して、副鏡筒光学系105を回転させて観察方向を変えることが望ましい。その場合、物体から副鏡筒光学系105の回転軸部分までの反射回数が偶数回である構成にする。これによって、副鏡筒光学系105が回転した位置から観察物体を見たのと同じ像の向きになるので操作しやすい。
【００１８】
なお、この鏡体100に光源72と照明光学系73を内蔵させることも可能である。この場合、光源72にライトガイドを用いると、発熱の大きいランプを鏡体100から離すことができるので鏡体100の温度の上昇を少なくできる。又撮影系は、光路を引き回してアーム113に入れ、撮影装置を観察位置から離す。
【００１９】
又、アーム113と副鏡筒光学系105との干渉を避けるために副鏡筒光学系105に複数の回転部を設けると、アーム113に干渉することなく観察方向の切り替えができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実体顕微鏡の実施例を説明する。
（実施例１）
実施例１の光学系を図５に示す。観察物体のフォーカス位置からの光束をアフォーカル光束にする対物レンズ1と、対物レンズ1から射出した光束を対物レンズの光軸と垂直方向に反射する反射部材2を設置する。対物レンズ1は、内部のレンズを動かすことで、顕微鏡を動かさずに作動距離を変えるものも採用できる。反射部材２は複数の反射部材でもよい。反射部材２で反射した光束は、左右一対のアフォーカルズーム系3R,3Lに入射し、変倍してアフォーカル光束として射出される（なお、符号の後のR,Lは、左右一対の光学系になっている場合に使っている。右目用光路や左目用光路として限定していない）。
【００２１】
射出したアフォーカル光束は、リレー系結像レンズ4R,4Lにより、結像点8R,8Lに結像される。結像した光束はリレー系コリメータレンズ12R,12Lによりアフォーカル光束として射出される。リレー系結像レンズ4R,4Lとリレー系コリメータレンズ12R,12Lとで一回結像アフォーカルリレー系が構成される。この一回結像アフォーカルリレー系により、アフォーカルズーム系3R,3Lの瞳33が、主鏡筒光学系の瞳付近にリレーされる。
【００２２】
リレー系結像レンズ4R,4Lとリレー系コリメータレンズ12R,12Lとの間には、反射部材5R,5L、6R,6L、7R,7Lと、内部で３回反射し光軸がM型になる３回反射部材9R,9Lと、反射部材10R,10Lと、光分割材11R,11Lとが配置される。反射部材と示したものは直角に反射するものである。結像点8R,8Lは、反射部材7R,7Lと３回反射部材9R,9Lとの間に位置させ、光学系に付くゴミが目立たないようにしている。そのため、反射部材7R,7Lはミラーの方が良い。
【００２３】
また、３回反射部材9R,9Lの入射光軸と射出光軸とが平行であるので、反射部材7R,7Lへの左右の入射光軸の間隔と反射部材10R,10Lでの左右の反射光軸の間隔を変えることができる。対物レンズ1が、物体側から順に凹レンズ群、凸レンズ群からなり、どちらかを動かすことにより作動距離を変えるものの場合、単レンズからなる対物レンズの同じ作動距離に対して立体感が小さくなる。このような場合に、鏡筒光学系の光軸間隔を変えることなく、上記の部分で物体側の光軸間隔を広げて立体感を大きくすることが可能である。
【００２４】
反射部材10R,10Lで反射した左右の光束を、光分割材11R,11Lによってそれぞれ分割する。光分割材11Rの反射側には撮影系が配置され、光分割材11Lの反射側には、副観察者の側方用観察系を配置する。
【００２５】
光分割材11R,11Lの透過側に配置したリレー系コリメータレンズ12L,12Rの射出側には、対向光分割材13を配置し、副観察者が主観察者と対向する位置で観察するための光束にこの対向光分割材13の反射側の光束を使う。
【００２６】
対向光分割材13の透過側には、主鏡筒光学系を配置する。そのまま鏡筒の取り付け面を垂直にして付けられるが、鏡筒の取り付け面を45°や水平にする場合、それぞれ、４５°の２回反射プリズムやペンタプリズムを用いるとよい。
【００２７】
主観察系において、対物レンズ1の光軸と左右一対のアフォーカルズーム系3R,3Lの光軸の中心線とを含む面に平行な平面内での反射は、反射部材2、反射部材5R,5L、反射部材6R,6Lの３回で奇数回である。一方、対物レンズ1の光軸を法線とする平面内での反射は、反射部材7R,7L、３回反射部材9R,9L、反射部材10R,10Lの計５回で奇数回である。この反射部材の構成によって像が反転している。したがって、リレーレンズの一回結像による像の反転と合わせて像は元の向きになる。
【００２８】
光分割材11Rの反射側光束の光軸が左目用光路の光軸と直交するように光分割材11Rを配置する。光分割材11Lの反射方向もこれと同じにすることで、主観察者の右側の突出を小さくできる。一般に右利きの人が多いので有効である。
【００２９】
光分割材11Rで反射した光束を、左目用光路と交差後に撮影系コリメータレンズ14によりアフォーカル光束にする。このリレー系によりアフォーカルズーム系3Rの瞳33を図示しない撮影系の瞳にリレーする。さらに反射部材15、16、17によって距離の調整をする。撮影系コリメータレンズ14は２群に分割しているが、片方のレンズを光軸方向に動かして焦点調整をし他方のレンズを光軸に垂直な方向に動かして像心の調整ができる。
【００３０】
反射部材11Lの反射側には、側方コリメータレンズ18を配置し、アフォーカル光束を射出し、アフォーカルズーム系3Lの瞳33を瞳分割プリズム22にリレーする。瞳位置までの距離、反射回数、立体視のための左右方向を、反射部材19、20、３回反射プリズム21によって調整する。瞳分割プリズム22で分割された光束は、瞳分割リレー結像レンズ25R,25Lによって瞳分割リレー結像点27R,27Lに結像し、瞳分割リレーコリメータレンズ30R,30Lによって物体からの光束をアフォーカルにする。同時に、分割された瞳を、アフォーカルズーム系3R,3Lの瞳33が対向光分割材13の反射側にリレーされた位置の付近、望ましくは同一平面にリレーする。その光路長と像の向きを合わせるためにペンタプリズム23R,23L、反射部材24、26R,26L、28R,28L、29R,29Lを配置する。
【００３１】
以上の構成において、対向光分割材13の反射側の左右光軸の中心線と、それと一致する瞳分割リレーコリメータレンズ30R,30Lの中心線を中心に、副側鏡筒の開口31を回転させることによって、観察方向の違う像が副観察者に観察される。
【００３２】
副観察系においては全体で奇数回の反射があり、像の向きを、副観察者が観察物体を直視する向きと合わせている。副観察者の位置を調整するために鏡筒が伸縮したり、首を傾げるのを補正するために左右光軸の中心線を中心に回転させるなどの構成を設けるとさらに使いやすい構造になる。
【００３３】
又、上記構成中にリレー系が多数あり、そのままではかなりの体積になる。しかし、以下の箇所で光束を交差させているので、光路の長さの割に光束が占める体積が小さくなり顕微鏡を小型化できる。
・光分割材11Rと撮影系コリメータレンズ14との間の光束
×反射部材10Lと光分割材11Lとの間の光束
・撮影系コリメータレンズ14と反射部材17との間の光束
×反射部材20と３回反射プリズム21との間の光束
・撮影系コリメータレンズ14と反射部材17との間の光束
×ペンタプリズム23Lと反射部材24との間の光束
・瞳分割リレー結像レンズ25R,25Lと反射部材26R,26Lとの間の光束
×リレーコリメータレンズ12R,12Lの射出光束
・反射部材28R,28Lと反射部材29R,29Lとの間の光束
×リレーコリメータレンズ12Rの射出光束
以下に、リレー系のレンズデータを示す。左右で光路差がある場合、右目光路の面間隔を括弧内に記した。
【００３４】
光分割材11R,11Lの入射面は14面、対向光分割材13の入射面は21面で射出面は22面である。
アフォーカルズーム系3R,3Lの瞳は、上記リレー系の1面から57.4mm物体側にあり、22面から鏡筒光学系側に59.3mmの位置にリレーされる。
【００３５】
次に、光分割材11Lの反射側の光学系のレンズデータを以下に示す。
【００３６】
瞳分割プリズム22の分割点が13面である。ペンタプリズム23R,23Lの入射面が14面であり、反射部材24の入射面が16面であり、次の面が射出面である。瞳分割リレー結像レンズ25R,25Lが18〜27面である。反射部材26R,26L、28R,28L、29R,29Lはミラーであり、光軸の反射点はそれぞれ28面、29面、30面である。瞳分割リレーコリメータレンズ30R,30Lが31〜33面である。
（実施例２）
実施例２の光学系を図６に示す。実施例１では、副観察者の側方観察が主観察者に対して90°のときはよいが、90°から多少動かせるようにすると、直視した像と向きが異なってしまう。これは、副鏡筒光学系の回転軸部分までの反射回数が奇数回であることによる。反射回数を偶数回にすれば、ケラレや、対向方向の光束が入射しない範囲で回転させても像の向きが変わることがない。このように、より副観察者の位置の自由度を増やしたものが実施例２である。
【００３７】
まず、主観察系の構成を説明する。観察物体のフォーカス位置からの光束をアフォーカル光束にする対物レンズ41と、射出した光束を対物レンズ41の光軸に垂直方向に反射する反射部材42を配置する。反射部材42で反射した光束は、左右一対のアフォーカルズーム系43R,43Lに入射し、変倍してアフォーカル光束として射出される。ここまでは実施例１と同様である。
【００３８】
アフォーカルズーム系43R,43Lを射出したアフォーカル光束は、リレー系結像レンズ44R,44Lによって結像点47R,47Lに結像される。結像した光束は、リレー系コリメータレンズ51R,51Lによりアフォーカル光束として射出される。リレー系結像レンズ44R,44Lとリレー系コリメータレンズ51R,51Lとで一回結像アフォーカルリレー系が構成される。このリレー系により、アフォーカルズーム系43R,43Lの瞳133が、主鏡筒光学系の瞳付近にリレーされる。
【００３９】
リレー系結像レンズ44R,44Lとリレー系コリメータレンズ51R,51Lとの間には、内部で３回反射し光軸がM型になる３回反射部材45R,45L、反射部材46R,46L、内部で３回反射し光軸がM型になる３回反射部材48R,48L、反射部材49R,49L、光分割材50R,50Lが配置される。結像点47R,47Lは、反射部材46R,46Lと３回反射部材48R,48Lとの間に位置させ、光学系に付くゴミが目立たないようにしている。そのため、反射部材46R,46Lはミラーのほうが良い。
【００４０】
３回反射部材48R,48L付近が実施例１と同様なので、立体感の調整に使える。また、３回反射部材45R,45Lも同様の形状をしているので、３回反射部材45R,45Lの入射又は射出の光軸方向に動かすことで光路長を調節でき、結像レンズ44R,44Lを接合レンズのみにすることが実施例１に比べてやりやすい。さらに、プリズムの形状により突出が少なくできるので小型化できる。
【００４１】
反射部材49R,49Lで反射した左右の光束を、光分割材50R,50Lによってそれぞれ分割する。光分割材50Rの反射側には撮影系が配置され、光分割材50Lの反射側には、副観察者の側方用観察系を配置する。
【００４２】
光分割材50R,50Lの透過側に配置したリレー系コリメータレンズ51L,51Rの射出側には、対向光分割材52を配置し、副観察者が主観察者と対向する位置で観察するための光束にこの対向光分割材52の反射側の光束を使う。
【００４３】
対向光分割材52の透過側には、3回反射部材53と鏡筒光学系を配置する。鏡筒の取り付け面は45°になっているが、取り付け面を水平や垂直にする場合、それぞれ、直角プリズムやペンタプリズムと直角プリズムとの組み合わせを用いるとよい。
【００４４】
主観察系において、対物レンズ41の光軸と左右一対のアフォーカルズーム系43R,43Lの光軸の中心線とを含む面に平行な平面内での反射は、反射部材42、３回反射部材45R,45L、３回反射部材53の計７回で奇数回である。一方、対物レンズ41の光軸を法線とする平面内での反射は、反射部材46R,46L、３回反射部材48R,48L、反射部材49R,49Lの計５回で奇数回である。この反射部材の構成によって像が反転している。したがって、リレーレンズの一回結像による像の反転と合わせて像は元の向きになる。又、光分割材50Lの反射側の反射回数は１０回で偶数回である。
【００４５】
光分割材50Rの反射側光束の光軸が左目用光路の光軸と直交するように光分割材50Rを配置する。これは実施例１と同様の効果を狙ったものである。
光分割材50Rで反射した光束を、左目用光束と交差後に撮影系コリメータレンズ54によりアフォーカル光束にする。このリレー系によりアフォーカルズーム系43Rの瞳を図示しない撮影系の瞳にリレーする。さらに反射部材55、56、57によって距離の調整をする。実施例１と違い、実施例２では撮影系コリメータレンズ54を分離していない。これはコリメータレンズ54の焦点距離が長い場合に、分離したレンズの屈折力が小さくなり効きが小さくなることがあるからである。その場合、レンズを分離しないで一つのレンズで光軸方向と光軸に垂直な方向とに動かして、それぞれフォーカスと像心の調整をする。
【００４６】
反射部材50Lの反射側には、側方コリメータレンズ58を配置し、アフォーカル光束を射出し、アフォーカルズーム系43Lの瞳33を瞳分割プリズム63にリレーする。瞳位置までの距離、反射回数、立体視のための左右方向を、反射部材59、60、61、62によって調整する。瞳分割プリズム63で分割された光束は、瞳分割リレー結像レンズ66R,66Lによって瞳分割リレー結像点68R,68Lに結像し、瞳分割リレーコリメータレンズ70R,70Lによって物体からの光束はアフォーカルにする。同時に、分割された瞳を、アフォーカルズーム系43R,43Lの瞳133が対向光分割材52の反射側にリレーされた位置の付近、望ましくは同一平面にリレーする。その光路長と像の向きを合わせるためにペンタプリズム64R,64L、反射部材65、67R,67L、69R,69Lを配置する。
【００４７】
以上の構成において、対向光分割材52の反射側の左右光軸の中心線と、それと一致する瞳分割リレーコリメータレンズ70R,70Lの中心線を中心に、副側鏡筒の開口71を回転させることによって、観察方向の違う像が副観察者に観察される。
【００４８】
副観察系においては、副側鏡筒の開口71での反射回数が対向、側方共に偶数回であるので、観察方向の切り替えと副側鏡筒の回転が問題なくできる。
上記構成中にはリレー系が多数あり、そのままではかなりの体積になる。しかし、以下の箇所で光束を交差させているので、光路の長さの割に光束が占める体積が小さくなり顕微鏡を小型化できる。
・光分割材50Rと撮影系コリメータレンズ54との間の光束
×反射部材49Lと光分割材50Lとの間の光束
・撮影系ペンタプリズム56と反射部材57との間の光束
×反射部材60と反射部材61との間の光束
・撮影系ペンタプリズム56と反射部材57との間の光束
×ペンタプリズム64Lと反射部材65との間の光束
・瞳分割リレー結像レンズ66R,66Lと反射部材67R,67Lとの間の光束
×リレーコリメータレンズ51R,51Lの射出光束
以下に、リレー系のレンズデータを示す。左右で光路差がある場合、右目光路の面間隔を括弧内に記した。
【００４９】
光分割材50R,50Lの入射面は12面、対向光分割材52の入射面は17面であり、それぞれの射出面は入射面の次の面である。リレー系コリメータレンズ51R,51Lは14〜16面である。３回反射部材53の入射面は19面で射出面20面である。
【００５０】
アフォーカルズーム系43R,43Lの瞳は、上記リレー系の１面から６５．６ｍｍ物体側にあり、20面から鏡筒光学系側に10.5ｍｍの位置にリレーされる。
次に、光分割材50Lで反射側の側方リレー系のレンズデータを示す。
【００５１】
瞳分割プリズム63の分割点が11面である。ペンタプリズム64R,64Lの入射面が12面であり、反射部材65の入射面が14面であり、それぞれの次の面が射出面である。瞳分割リレー結像レンズ66R,66Lが16〜22面である。反射部材67R,67L、69R,69Lはミラーであり、光軸の反射点はそれぞれ23面、24面である。
【００５２】
図６では、瞳分割リレー結像点68R,68Lは反射部材67R,67Lの瞳分割リレー結像レンズ66R,66L側に3.5mmの位置にある。瞳分割リレーコリメータレンズ70R,70Lが25〜27面である。
（実施例３）
実施例３の光学系を図７に示す。実施例２の構成において、副観察者に主観察者の作業を実感してもらう場合や、副観察者側に指導者が付き主観察者の指導をする場合に、側方でも主観察者と同じ向きの像を見たいという要望がある。実施例３はこれを可能にしたものである。
【００５３】
実施例３は、実施例２の側方光学系の反射部材61、62に代えて、イメージローテータ81と３回反射部材82を配置したものである。イメージローテータ81を回転することによって像の向きを自由に変えられる。これにより副観察者が見たい方向からの観察に変えられる。
【００５４】
実施例２からの変更部分が少ないので、この部分をユニット化して交換可能にすることも可能である。この場合、光路長の差が大きいことから、実施例２で交換する部分の反射部材をミラーにして実効の光路長を長くし、実施例３の交換部分の反射部材を屈折率の高いプリズムにして実効の光路長を短くすることで光路長をできるだけ近づける。それでも光路長の差がある場合、瞳の位置の差による像面の左右の明るさの差が問題ない範囲で許容する。
【００５５】
【発明の効果】
本発明により、顕微鏡の光路の長い光学系を小さくまとめ、操作性が良く観察しやすい実体顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実体顕微鏡の概略構成を示す図である。
【図２】 本発明の実体顕微鏡の概略構成を示す図である。
【図３】 本発明における光束の引き回しの一例を示す図である。
【図４】 主、副観察者が観察する像の向きを説明する図である。
【図５】 本発明の実施例１の光学系を示す図である。
【図６】 本発明の実施例２の光学系を示す図である。
【図７】 本発明の実施例３の光学系を示す図である。
【図８】 従来の実体顕微鏡の斜視図である。
【符号の説明】
１、１０１ 対物レンズ
２、５Ｒ、５Ｌ、６Ｒ、６Ｌ、７Ｒ、７Ｌ、１０Ｒ、１０Ｌ、１５、１６、１７、１９、２０、２４、２６Ｒ、２６Ｌ、２８Ｒ、２８Ｌ、２９Ｒ、２９Ｌ、１１４ 反射部材
３Ｒ、３Ｌ、１０２ アフォーカルズーム系
４Ｒ、４Ｌ リレー系結像レンズ
８Ｒ、８Ｌ 結像点
９Ｒ、９Ｌ ３回反射部材
１１Ｒ、１１Ｌ 光分割材
１２Ｒ、１２Ｌ リレー系コリメータレンズ
１３ 対向光分割材
１４ 撮影系コリメータレンズ
１８ 側方コリメータレンズ
２１ ３回反射プリズム
２２ 瞳分割プリズム
２３Ｒ、２３Ｌ ペンタプリズム
２５Ｒ、２５Ｌ 瞳分割リレー結像レンズ
２７Ｒ、２７Ｌ 瞳分割リレー結像点
３０Ｒ、３０Ｌ 瞳分割リレーコリメータレンズ
３１ 副側鏡筒の開口
３３ アフォーカルズーム系の瞳
１００ 鏡体
１０３ アフォーカルリレー系
１０４ 主鏡筒光学系
１０５ 副鏡筒光学系
１０６ 第１光分割部
１０７ 第２光分割部
１０８ 側方左右光軸
１０９ 対向左右光軸
１１０ 撮影系光路
１１１ 側方観察光路
１１２ 瞳分割部
Claims (5)
- 観察物点からの光束をアフォーカル光束にする対物レンズと、左右一対のアフォーカルズーム系と、内部で一回結像する左右一対のアフォーカルリレー系と、該アフォーカルリレー系からのアフォーカル光束を結像させて像を正立化して接眼レンズで拡大する鏡筒光学系とからなり、前記対物レンズの光軸と前記アフォーカルズーム系の左右の光軸を含む平面とが直交する実体顕微鏡において、
前記アフォーカルズーム系と前記鏡筒光学系との間の左右それぞれの光路に光分割素子が配置され、前記光分割素子を透過した左右の光束と前記光分割素子で反射した左右の光束の計四つの光束のうち二つの光束が交わる位置が二箇所以上あり、
前記アフォーカルズーム系と前記鏡筒光学系との間に第１分割部と第２分割部の二つの分割部が配置され、前記第１分割部において、主観察者の側方で副観察者が観察するためと撮影系のために光路が分割され、前記第２分割部において、主観察者の対向方向で副観察者が観察するために光路が分割されることを特徴とする実体顕微鏡。 - 前記第１分割部において分割された、副観察者用の光路中に瞳分割部が配置され、該瞳分割部に前記アフォーカルズーム系の瞳がリレーされることを特徴とする請求項１に記載の実体顕微鏡。
- 前記瞳分割部において瞳分割された左右の光束の光軸を含む平面と、前記第２分割部で分割された副観察者用の左右の光束の光軸を含む平面とが直交し、前記瞳分割された左右の光束の光軸の中心線と、前記第２分割部で分割された副観察者用の左右の光束の光軸の中心線とが一致し、該中心線を中心に回転する副観察者用鏡筒によって、副観察者の観察方向を切り替えることを特徴とする請求項２に記載の実体顕微鏡。
- 前記瞳分割部の物体側にイメージローテータが配置され、該イメージローテータの回転によって副観察者が観察する像の向きを調整することを特徴とする請求項３に記載の実体顕微鏡。
- 主観察系においては、前記対物レンズの光軸に垂直な平面内での反射回数が奇数回で、前記対物レンズの光軸と前記左右一対のアフォーカルズーム系の光軸の中心線を含む平面に平行な平面内での反射回数が奇数回であり、副観察系においては、物体から前記副観察者用鏡筒の回転軸部分までの反射回数が偶数回であることを特徴とする請求項３に記載の実体顕微鏡。
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