JPH0634888A - 実体顕微鏡 - Google Patents

実体顕微鏡

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JPH0634888A
JPH0634888A JP20704792A JP20704792A JPH0634888A JP H0634888 A JPH0634888 A JP H0634888A JP 20704792 A JP20704792 A JP 20704792A JP 20704792 A JP20704792 A JP 20704792A JP H0634888 A JPH0634888 A JP H0634888A
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JP
Japan
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optical system
objective optical
mirror
objective
reflecting
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Withdrawn
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JP20704792A
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English (en)
Inventor
Shinichi Nakamura
信一 中村
Susumu Takahashi
進 高橋
Toyoji Hanzawa
豊治 榛澤
Akira Hasegawa
晃 長谷川
Takashi Fukaya
孝 深谷
Hiroshi Fujiwara
宏 藤原
Akira Kikuchi
彰 菊地
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は少ない移動量で所望の作動距離の
変化量を得るようにした作動距離の変えられる実体顕微
鏡を提供することを目的とする。 【構成】 本発明の実体顕微鏡は、対物光学系が第1
反斜面と第2反斜面を有し反射面間の光路長又は少なく
とも一つの反射面を変形させて作動距離を変えるように
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、作動距離を変え得る実
体顕微鏡に関するものである。
【0002】
【従来の技術】実体顕微鏡には、作動距離を変え得るも
のがあり、特に手術用顕微鏡は、手術中に作動距離を変
えることが極めて有用である。
【0003】作動距離を変え得る実体顕微鏡の従来例と
してドイツ公開特許明細書第2439820号に記載さ
れたものがある。この実体顕微鏡は、凸レンズと凹ンズ
とを組合わせた対物レンズを備えており、物体側に固定
された凹レンズに対して凸レンズを移動させることによ
り作動距離を変え得るようにしたものである。
【0004】また他の従来例としてドイツ実用新案公報
第9003458、9号記載の顕微鏡が知られている。
この実体顕微鏡は、前記の従来例と同じ構成で、凸レン
ズと凹レンズとの間隔を約30mm変化させることによっ
て、作動距離を150mmから450mmまで無段階に変化
させるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述のような従来の作
動距離を変化させ得る実体顕微鏡は、作動距離を変化さ
せるために移動する凸レンズの移動量が大である。その
ために顕微鏡の光軸方向の長さが長くなる欠点があっ
た。
【0006】本発明は、作動距離を変化させるために移
動させるレンズの光軸方向の移動距離が短くしたがって
光軸方向の長さの短い対物光学系を備えた実体顕微鏡を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の実体顕微鏡は、
対物光学系およびその後方の接眼光学系よりなり、対物
光学系が物体側から順に、第1の反射面と第2の反射面
を有していて第1の反射面と第2の反射面の光路長間隔
を考える手段を有しこれにより作動距離を変えるか又は
第1,第2の反射面のうち少なくとも一つの面を変形さ
せる手段を有しこれにより作動距離を変えるようにし
た。ここで第1の反射面,第2の反射面は球面又は非球
面である。
【0008】一般に、屈折光学系における光学系中の任
意の面のパワーφ1 は下記の式(a)にて表わされる。 φ1 =(n' −n)/r (a) ただしnは面の入射側の媒質の屈折率、n' は面の射出
側の媒質の屈折率、rは面の曲率半径である。
【0009】一方、反射光学系の場合、光学系中の任意
の面でのパワーφ2 は、下記の式(b)にて表わされ
る。 φ2 =2/r (b) 上記の式(a)において、n=1,n'=1.5〜1.
8とすれば、φ1 は下記の通りである。 φ1 =0.5/r〜φ1 =0.8/r したがって反射光学系での面のパワーは、屈折光学系の
面のパワーの約2.5倍〜約4倍である。そのために、
反射光学系は屈折光学系に比べ大きさを小さくできる。
また反射面のパワーが大きいため、一般に反射光学系に
おいて二つの反射面の光路長間隔を変化させた時の焦点
距離の変化量は、屈折光学系における二つの屈折面の光
路長間隔を変化させた時の焦点距離の変化量よりも大で
あり、短い摺動距離あるいは小さい光路長間隔変化量で
大きく作動距離を変え得る。
【0010】即ち、本発明の実体顕微鏡は、前記のよう
に対物光学系中に第1の反射鏡と第2の反射鏡とを設け
その間の光路長又はこれら反射鏡のうちの少なくとも一
方を変形させることによって作動距離を変化させるもの
で、これによって従来例の実体顕微鏡よりも少ない間隔
の変化で大きな作動距離の変化が得られるようにした。
【0011】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。
【0012】図1は、本発明の実体顕微鏡の構成を示す
図で、ガリレオ型の双眼実体顕微鏡であり、物体1の1
点から出た光は、対物光学系2により平行光束となり、
アフォーカルズーム光学系3を通って接眼鏡筒4内の光
学系に入射する。接眼鏡筒4内では、光束は結像レンズ
5で点13に結像される。又ポロプリズム6により像の
姿勢が補正され、接眼光学系7を通して観察される。
【0013】この図の対物光学系2は、カセグレイン型
の反射光学系で、物体側から順に凸面鏡9と凹面鏡10
とからなり、凸面鏡9と凹面鏡10との間隔を変化させ
ることによって対物光学系の焦点距離を変化させピント
位置を物点11と物点12との間の範囲で変化させるよ
うにしている。
【0014】図2は、前記図1に示す実体顕微鏡の対物
光学系を示す図で、この対物光学系のデーターは下記の
通りである。
【0015】 R1=74.254、R2=121.557、 d=30 の時WD=150 d=26 の時WD=420 この実施例の対物光学系は、短い摺動距離d(3.5m
m)で作動距離WDを150mmから420mmに変化させ
ることが出来る。また凸面鏡9と凹面鏡10の面形状は
球面でよいが、口径を大にする場合、収差を良好に補正
する上で非球面を用いることが好ましい。
【0016】図3は、対物光学系をシバルツシルド型の
反射光学系とした例で、物体側より順に凹面鏡10と凸
面鏡9とにて構成されている。そして凹面鏡10と凸面
鏡9との間隔を変えることによって、対物光学系の焦点
距離を変化させてピント位置を所定の範囲内で変化させ
得るようにした。
【0017】図3の対物光学系のデーターを示すと下記
の通りである。
【0018】 R1=59.675、R2=89.817、 d=30 の時WD=150 d=20 の時WD=430 この対物光学系は、10mmの短い摺動距離dで作動距離
WDを150mmから430mmに変化させ得る。
【0019】図4は、対物光学系を屈折反射光学系にて
構成した例である。即ち物体側から順に正の屈折作用を
持つ第1群14と負の屈折作用を持つ第2群15とから
なり、第1群14の物体側の面の輪帯上の範囲16と第
2群の像側の面の中央部の範囲に夫々反射膜16,17
を設けている。
【0020】この対物光学系においては、物点11から
出た光が第1群14の中央部を通り、第2群15に入射
した後反射面17にて反射され再び第2群15を反対方
向に進み、第1群14に再び入射する。第1群14の反
射面16にて反射され、再び第1群14を進んで第2群
15を通過した後に対物光学系より像側におかれた図1
に示したような変倍光学系に入射する。
【0021】この例のように、対物光学系を屈折反射光
学系とした場合、屈折面を有することから反射光学系に
比べて収差補正上の自由度が増大する。したがって面と
面の間の光路長間隔を変化させた時に収差が増大するの
を抑えることが出来る。また屈折面を設けたことによる
色収差の発生は、接合面を設けることにより解決出来
る。この光学系でも非球面を用いての収差補正が可能で
あり、いずれの面に非球面を設けてもよい。特にパワー
の大きな反射面に非球面を設ければ、球面収差の補正に
とって効果的である。
【0022】図4に示す屈折反射光学系のデーターを示
すと下記の通りである。 r1 =97.931 d1 =3 n1 =1.54072 ν1 =47.2 r2 =53.513 d2 =3 n2 =1.60311 ν2 =60.7 r3 =74.899 d3 =15〜12 r4 =69.986 d4 =6 n3 =1.54072 ν3 =47.2 r5 =-419.811 d5 =3 n4 =1.51633 ν4 =64.15 r6 =62.51 d3 =15の時WD=150 ,d3 =12の時WD=450 この対物光学系は、第1群14と第2群15の間隔d3
を変化させることにより作動距離を変化させることが出
来る。上記データーの光学系は、摺動距離3mmで、作動
距離WDを150mmから450mmへ変えることが出来
る。又光軸方向の大きさを小さく出来る。
【0023】図5は、図4に示す対物光学系の第1群1
4と第2群15との間に液晶レンズ18を配置した光学
系である。液晶レンズは、電圧印加によって材料の屈折
率を変化させ得る。したがってこの液晶レンズの屈折率
を変化させて第1群と第2群の間の光路長を変化させて
作動距離を変化させ得る。この方法によれば、レンズの
移動なしに作動距離を変え得るので、自動合焦と組合わ
せれば、レンズ移動のためのモーターを省略出来、小型
化できる。
【0024】図6は、反射面を変形させることによって
対物光学系の焦点距離を変化させて作動距離を変化させ
るようにした例を示す。この図では、図2に示すカセグ
レイン型の反射光学系の凸面鏡9および凹面鏡10の反
射面を変形させるもので、そのためのアクチュエーター
19,20を夫々の反射鏡9,10に設けたものであ
る。
【0025】このように、この図に示す例では、アクチ
ュエーター19,20により反射面を変形させて対物光
学系の焦点距離を変化させて作動距離を変えるもので、
そのため反射鏡を摺動させる必要がなく、光軸方向の大
きさを小さくすることが出来る。また反射鏡の摺動と反
射面の変形とを組合わせることにより摺動による収差の
増大を変形で補正することが出来る。
【0026】図7および図8に示す実体顕微鏡は、対物
光学系以外の光学系も、左右共通の単一の光学系にて構
成した実施例である。このうち図7の実体顕微鏡は、対
物光学系にカセグレン型の反射光学系を用いたものであ
る。又図8の実体顕微鏡は、対物光学系は、シュバルツ
シュルド型反射光学系を用いている。
【0027】図7および図8からわかるように図8の実
体顕微鏡は、図7の実体顕微鏡よりも変倍光学系3の外
径を小さく出来る。これは変倍光学系の設計上極めて有
効であって、変倍光学系の外径を変化させずに視野角ω
を選ぶことが出来、任意の立体感を得ることが出来る。
【0028】次に、本発明の実体顕微鏡の実施例で、照
明系を加えた例について述べる。従来から手術用顕微鏡
は、特にそれが脳外科分野で用いられる場合には、低侵
襲大深度手術つまり小さな開頭部から脳の中心部の手術
を行なう際に用いられることが多い。そのために、小さ
な穴から奥の方を観察するとき、照明光がけられないよ
うに観察光学系の光軸と照明光学系の光軸が同軸である
ことが望まれる。そのために、従来の屈折光学系により
構成される対物レンズでは、図13のように、対物光学
系の上部より照明光を入射し、両者が同軸に近くなるよ
うに照明光学系21を配置している。
【0029】このような構成の光学系は、照明光が対物
光学系の各面で反射し、観察光学系に入り、フレアーと
なる。作動距離可変の対物レンズでは、レンズ枚数が増
えるため、ますますフレアーが入りやすくなる。
【0030】図9、図10、図11、図12に示す実施
例は、観察光学系と照明光学系とが完全に同軸であり、
かつフレアーの心配のない対物光学系と照明光学系との
組合わせである。
【0031】これらのうち図9は、照明光を凸面鏡9の
裏面から供給するようにしてある。この光学系の凸面鏡
9はその一面に半透膜が設けられ、もう一方の面には反
射防止膜が設けられている。したがって照明光は、凸面
鏡の硝材内で最低2回反射しないとフレアーとはならな
い。凸面鏡9の反射面でない方の面は、設計上の自由度
が大であるためフレアーが入らないような形状にするこ
とが可能である。又凸面鏡の反射面を半透膜ではなく通
常の反射膜にし、凸面鏡の観察に支障のない部分に穴を
あけてそこから照明光が入るようにしてもよい。
【0032】図10に示す対物光学系は、照明光が左右
の透鏡22で反射されて、対物光学系の左右両光路に沿
って供給される。この場合照明光は凹面鏡10、凸面鏡
9で反射され、物体面に導かれるので途中で観察光学系
を逆光してフレアーとなることはない。
【0033】又図11は、凹面鏡10の裏面から照明光
を供給するようにした光学系である。凹面鏡10の物体
側の面に半透膜が施され、もう一方の面には反射防止膜
が施されている。この例では、照明光が凸面鏡9の硝材
内で最低2回反射しないとフレアーにならない。反射面
でない面は、設計上の自由度が大きいのでほとんどフレ
アーを入れないように設計出来る。又反射面でない面を
曲率を持たせれば照明レンズの役割を兼ねることが出来
る。
【0034】図12は左右共通の光路中に半透鏡22で
反射され、左右両光路に沿って照明光が供給されるよう
にした光学系である。この例でも照明光は凸面鏡9、凹
面鏡10で反射されて物体面に導かれるので、途中で観
察光学系を逆行してフレアーとなることはない。
【0035】
【発明の効果】本発明の実体顕微鏡によれば、反射対物
光学系を用いたことにより光軸方向の大きさを小さく出
来、しかも短い摺動距離で所望範囲の作動距離の変更が
可能であり、作動距離の変更がより迅速に行ない得る。
そのため自動合焦装置と組合わせた場合、一層効果的で
ある。更に照明光学系と組合わせる場合、観察光学系と
完全に同軸で照明出来、かつフレアーの心配のない構成
になし得る。更に反射面を利用して作動距離の変更を行
なうため、摺動距離を短くするために面の曲率を強くし
ても色収差の発生しない反射面であるため光学系の色収
差の補正が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実体顕微鏡の構成を示す図
【図2】本発明の実体顕微鏡で用いる対物光学系の例を
示す図
【図3】本発明の実体顕微鏡で用いる対物光学系の他の
第2の例を示す図
【図4】本発明の実体顕微鏡で用いる対物光学系の他の
第3の例を示す図
【図5】本発明の実体顕微鏡で用いる対物光学系中に液
晶レンズを配置した例を示す図
【図6】本発明の実体顕微鏡で用いる対物光学系で反射
面を変形させる例を示す図
【図7】本発明の実体顕微鏡の他の構成を示す図
【図8】図7に示す構成の実体顕微鏡で他の対物光学系
を用いた例を示す図
【図9】本発明の実体顕微鏡で観察光学系と照明光学系
とを組合わせた実施例を示す図
【図10】観察光学系と照明光学系を組合わせた他の実
施例を示す図
【図11】観察光学系と照明光学系を組合わせた更に他
の実施例を示す図
【図12】観察光学系と照明光学系を組合わせた更に他
の実施例を示す図
【図13】従来の屈折対物光学系と照明光学系とを組合
わせた構成を示す図
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年8月9日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の実体顕微鏡は、
対物光学系およびその後方の接眼光学系よりなり、対物
光学系が物体側から順に、第1の反射面と第2の反射面
を有していて第1の反射面と第2の反射面の光路長間隔
を変える手段を有しこれにより作動距離を変えるか又は
第1,第2の反射面のうち少なくとも一つの面を変形さ
せる手段を有しこれにより作動距離を変えるようにし
た。ここで第1の反射面,第2の反射面は球面又は非球
面である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】 R1=74.254、R2=121.557、 d=30 の時WD=150d=26.5 の時WD=420 この実施例の対物光学系は、短い摺動距離(3.5m
m)で作動距離WDを150mmから420mmに変化
させることが出来る。また凸面鏡9と凹面鏡10の面形
状は球面でよいが、口径を大にする場合、収差を良好に
補正する上で非球面を用いることが好ましい。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】図3は、対物光学系をシュバルツシルド型
の反射光学系とした例で、物体側より順に凹面鏡10と
凸面鏡9とにて構成されている。そして凹面鏡10と凸
面鏡9との間隔を変えることによって、対物光学系の焦
点距離を変化させてピント位置を所定の範囲内で変化さ
せ得るようにした。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】 R1=59.675、R2=89.817、 d=30 の時WD=150 d=20 の時WD=430 この対物光学系は、10mmの短い摺動距離で作動距離
WDを150mmから430mmに変化させ得る。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】図4は、対物光学系を屈折反射光学系にて
構成した例である。即ち物体側から順に正の屈折作用を
持つ第1群14と負の屈折作用を持つ第2群15とから
なり、第1群14の物体側の面の輪帯上の範囲16と第
2群の像側の面の中央部の範囲に夫々反射膜16,17
を設けている。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正内容】
【0026】図7および図8に示す実体顕微鏡は、対物
光学系以外の光学系も、左右共通の単一の光学系にて構
成した実施例である。このうち図7の実体顕微鏡は、対
物光学系にカセグレン型の反射光学系を用いたものであ
る。又図8の実体顕微鏡は、対物光学系に、シュバルツ
シルド型反射光学系を用いている。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】変更
【補正内容】
【0032】図10に示す対物光学系は、照明光が左右
半透鏡22で反射されて、対物光学系の左右両光路に
沿って供給される。この場合照明光は凹面鏡10、凸面
鏡9で反射され、物体面に導かれるので途中で観察光学
系を逆光してフレアーとなることはない。
【手続補正8】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正10】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 晃 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 深谷 孝 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 藤原 宏 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 菊地 彰 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単一の対物光学系とその後方に配置された
    接眼光学系とを有する実体顕微鏡で、前記対物光学系が
    物体側から順に球面又は非球面の第1および第2の反射
    面を有し、前記第1の反射面と第2の反射面の光路長間
    隔を変化する手段又は少なくとも一方の反射面を変形さ
    せる手段を備え、前記手段により作動距離を変えるよう
    にした実体顕微鏡。
JP20704792A 1992-07-13 1992-07-13 実体顕微鏡 Withdrawn JPH0634888A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7476873B2 (en) * 2004-09-16 2009-01-13 Olympus Corporation Microscope system
JP2010061140A (ja) * 2008-09-04 2010-03-18 Leica Microsystems (Schweiz) Ag 光イメージングシステム

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