JPH0756091A - 顕微鏡用照明光学系 - Google Patents

顕微鏡用照明光学系

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JPH0756091A
JPH0756091A JP5219231A JP21923193A JPH0756091A JP H0756091 A JPH0756091 A JP H0756091A JP 5219231 A JP5219231 A JP 5219231A JP 21923193 A JP21923193 A JP 21923193A JP H0756091 A JPH0756091 A JP H0756091A
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JP
Japan
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lens
light source
optical system
microscope
light
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JP5219231A
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English (en)
Inventor
Tatsuro Otaki
達朗 大瀧
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンデンサレンズのレンズ性能を活かしつ
つ、光源から被検物載置ステージまでの距離を従来より
短くし得る顕微鏡用照明光学系を得る。 【構成】 光源と、該光源からの光を集光するコレクタ
ーレンズと、該コレクターレンズからの光を集光して光
源像を形成するリレーレンズと、前記光源像からの光を
集光して被検物面を照明するコンデンサレンズとを有す
る顕微鏡用照明光学系においてし、前記リレーレンズ
を、正の屈折力を持つ第1のレンズ群と正の屈折力を持
つ第2のレンズ群とを備え、前記被検物面からの光を顕
微鏡へ導くものとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば顕微鏡等の光学
機器に用いられる照明光学系に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3に、従来の照明光学系を用いた正立
型顕微鏡の概略構成図を示す。この顕微鏡の照明光学系
は、光源Sからの光を集光し平行光束に変換するコレク
タレンズ(コリメータレンズ)ZL1 とこれを開口絞り
AS位置に結像させるリレーレンズL2 と、さらに被検
物面Oをケーラー照明するコンデンサレンズL3 とから
構成されている。
【0003】コンデンサレンズL3 とリレーレンズL2
の間は平行系となっており、被検物面Oの共役点は、レ
ンズL2 の前側焦点位置に配置された視野絞りFS上に
ある。
【0004】以上のような照明光学系からの照明光は、
被検物面Oを透過し、顕微鏡装置内の観察光学系にて、
対物レンズL4 によって結像され、その像Iはプリズム
Pを介して接眼側へ導かれ、接眼レンズL5 によって拡
大され、肉眼で観察される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き従来の照明光学系では、光源Sから被検物を載置す
る被検物用ステージまでの距離が長く、例えば図3のよ
うな正立型顕微鏡ではステージが机上約200mmと高
い位置になり、被検物標本の交換や観察しながらの標本
への処理操作など、種々の作業が煩雑、不便で効率が悪
く、さらには装置の大型化を招くという問題があった。
【0006】また、リレーレンズL2 の焦点距離を短く
することによって光源Sからステージまでの全長を短く
することも考えられる。しかしながら、単にリレーレン
ズL2 の焦点距離を短くしただけではコレクターレンズ
1 に対するリレーレンズL2 の倍率が小さくなり、光
源像も小さくなってしまうため、一般的にあまり径の大
きくない光源を用いている顕微鏡の場合には、開口絞り
ASを満たす光源像を形成することができず照明領域が
小さくなってしまい現実的な解決方法ではない。
【0007】このように、従来の顕微鏡用照明光学系で
は、コンデンサレンズの性能(開口の大きさ)を活かし
たまま即ちリレーレンズの焦点距離を短くすることなく
光源から被検物載置ステージまでの全長を短くすること
はできなかった。本発明は、上記問題を解消し、光源か
ら被検物載置ステージまでの距離を従来より短くし、光
学系全体の小型化を図り得る顕微鏡用照明光学系を得る
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明に係る顕微鏡用照明光学系で
は、光源と、該光源からの光を集光するコレクターレン
ズと、該コレクターレンズからの光を集光して光源像を
形成するリレーレンズと、前記光源像からの光を集光し
て被検物面を照明するコンデンサレンズとを有し、前記
リレーレンズを、正の屈折力を持つ第1のレンズ群と、
正の屈折力を持つ第2のレンズ群とを備え、前記被検物
面からの光を顕微鏡へ導くものとした。
【0009】また、請求項2に記載の発明に係る顕微鏡
用照明光学系では、請求項1に記載の顕微鏡用照明光学
系において、前記リレーレンズの前側焦点位置に視野絞
りを設け、前記リレーレンズの焦点距離をf2 、前記第
1のレンズ群と前記第2のレンズ群との間隔をD、前記
コンデンサレンズの焦点距離をf3 、前記顕微鏡の対物
レンズの焦点深度をΔ、f2 /f3 =βとしたとき、前
記視野絞りと前記第1レンズ群の光源側のレンズ面との
間隔dが以下の条件を満足するものとした。 D>d≧Δ×β2
【0010】また、請求項3に記載の発明に係る顕微鏡
用照明光学系では、請求項1または請求項2に記載の顕
微鏡用照明光学系において、前記リレーレンズの後ろ側
焦点位置に開口絞りを設け、前記コレクターレンズの焦
点距離をf1 、前記リレーレンズの焦点距離をf2 、前
記光源の径をφS 、前記開口絞りの径をφASとしたと
き、以下の式を満足するものとした。 φAS=φS × f2 /f1
【0011】
【作用】本発明における顕微鏡用照明光学系は、光源か
らの光をコレクターレンズで集光し、該コレクターレン
ズからの光をリレーレンズにより集光して光源像を形成
し、光源像からの光をコンデンサレンズによって集光し
て被検物面を照明し、この被検物面からの光を顕微鏡へ
導くものであり、リレーレンズを、正の屈折力を持つ第
1のレンズ群と、正の屈折力を持つ第2のレンズ群とを
備えたものとした。
【0012】本発明の原理を、リレーレンズを正の屈折
力を持つ2つのレンズ群で構成した場合を例に以下に説
明する。まず、従来技術と同様に図2の(a)に示すよ
うな、リレーレンズが1つのレンズL12からなる場合、
このリレーレンズL12の焦点距離をfとすると、リレー
レンズの前側焦点位置に配置される視野絞り位置F1
後側焦点位置に配置される開口絞り位置A1 との距離は
2fとなる。
【0013】そこで、図2(b)に示すようにリレーレ
ンズ14を焦点距離が例えば共にfである2つのレンズ
群R11、R12で構成すると、理論的には視野絞り位置F
2 と開口絞り位置A2 との距離は最も小さい場合でfと
なる。これは図2(a)の場合の1/2の距離である。
実際には、レンズと同じ位置に視野絞りおよび開口絞り
を配置することはできないので、レンズと絞りとは少し
ずらして配置すればよい。このように、リレーレンズを
2つのレンズ群で構成すれば、視野絞りと開口絞りとの
距離を従来の照明光学系に比べ非常に短くすることがで
き、その分光源から被検物載置用ステージまでの全長を
短くすることが可能となる。なお、リレーレンズ14を
構成する第1のレンズ群R11と第2のレンズ群R12とに
焦点距離の差がある場合でも図2(b)に示す本発明の
原理は成立し得る。
【0014】また、本発明においては、リレーレンズの
焦点距離をf2 、第1のレンズ群と第2のレンズ群との
間隔をD、コンデンサレンズの焦点距離をf3 、顕微鏡
の対物レンズの焦点深度をΔ、f2 /f3 =βとしたと
き、リレーレンズの前側焦点位置に設けられた視野絞り
とリレーレンズの第1レンズ群の光源側のレンズ面との
間隔dが下の条件を満足することが好ましい。 D>d≧Δ×β2
【0015】従って、視野絞りが第1レンズ群の光源側
のレンズ面と近すぎることによるレンズ面のゴミまで被
検物の観察像といっしょに見えてしまう問題がない。通
常、最低でもΔ×β2 だけ視野絞りがレンズと離れてい
れば、レンズ面のゴミはぼやけてハッキリとは見えな
い。また最大でもDを超えなければ、視野絞り位置F2
と開口絞り位置A2 との距離の短縮が保証される。
【0016】さらに、本発明においては、コレクターレ
ンズの焦点距離をf1 、リレーレンズの焦点距離をf
2 、光源の径をφS 、リレーレンズの後ろ側焦点位置に
設けた開口絞りの径をφASとしたとき、以下の式を満足
するものである。 φAS=φS × f2 /f1
【0017】本発明は、上記式を満足するよう設定して
いるため、コレクターレンズに対するリレーレンズの倍
率が小さくなって光源像が小さくなってしまうことがな
く、径の大きくない光源を用いている場合にも、開口絞
りASを満たすことができる。従って、照明系のコンデ
ンサレンズの開口の大きさを十分活かしてレンズ性能を
発揮することができる。
【0018】
【実施例】以下に本発明を実施例をもって説明する。図
1は、本発明の一実施例による照明光学系を用いた正立
型顕微鏡の概略構成図である。この顕微鏡における照明
光学系は、光源1と、光源1からの光を集光し平行光束
にするコレクタレンズ(コリメータレンズ)2とこれを
コンデンサレンズ6の入射瞳面にある開口絞り5位置に
光源像を形成するリレーレンズ4と、リレーレンズ4か
らの光を被検物面7にケーラー照明するコンデンサレン
ズ6とを備えている。
【0019】本実施例においては、リレーレンズ4を正
の屈折力を持つ第1レンズR1 と正の屈折力をもつ第2
レンズR2 とで構成し、光源1からの光束を反射して光
路を上方向へ曲げるための反射鏡Mを第1レンズR1
第2レンズR2 とに挟まれるように配置した。コンデン
サレンズ6とリレーレンズ4との間は平行系となってお
り、被検物面7の共役点は、リレーレンズ4の前側焦点
位置に配置された視野絞り3上にある。
【0020】以上のような照明光学系からの照明光は、
被検物を透過し、顕微鏡装置内の観察光学系にて、対物
レンズ8によって結像され、その像Iは従来の顕微鏡と
同様にプリズムPを介して接眼側へ導かれ、接眼レンズ
Lによって拡大され、肉眼で観察される。
【0021】本実施例では、リレーレンズ4を構成する
各レンズ群R1 、R2 は互いに焦点距離が等しく構成さ
れており、リレーレンズ4の前側焦点位置に視野絞り3
が位置し、リレーレンズ4の後側焦点位置に開口絞り5
が位置している。ここで、リレーレンズ4は、視野絞り
3と開口絞り5とを配置する空間を確保するために図2
(b)から理解されるごとく、各レンズ群R1 、R2
焦点距離に対して各レンズ群R1 、R2 の間の主点間隔
(または各レンズ群間の空気間隔D)が短くなるように
構成されている。従って、光源1から被検物載置用ステ
ージまでの全長も従来のものに比べて非常に短くなり、
ステージが机上に近く低い位置にできるので、ステージ
上の被検物の交換や被検物標本への処理操作が容易で簡
便となる。
【0022】なお、リレーレンズ4を構成する第1レン
ズ群R1 と第2レンズ群R2 とが互いに異なる焦点距離
を有する場合でも、視野絞り3と開口絞り5との距離を
従来のものよりも格段に短くすることが可能である。
【0023】ここで、本実施例は、リレーレンズ4の焦
点距離をf2 、第1のレンズ群R1と第2のレンズ群R2
との軸上空気間隔をD、コンデンサレンズ6の焦点距
離をf3 、対物レンズ8の焦点深度をΔ、f2 /f3
βとし、視野絞り3とリレーレンズ4の第1レンズR1
との軸上での間隔dがD>d≧Δ×β2 を満足するよう
設定されている。従って本実施例による照明系では、視
野絞り3と開口絞り5との間の距離を短くしつつ第1レ
ンズR1 のレンズ面についているゴミが見えてしまうと
いう問題を解消できる。
【0024】さらに、コレクターレンズ2の焦点距離を
1 、リレーレンズ4の焦点距離をf2 、光源1の径を
φ1 、開口絞り5の径をφ5 としたとき、φ5 =φ1 ×
2 /f1 の式を満たすよう設定した。これにより、
光源像は開口絞り5を満たすことができ、コンデンサレ
ンズ6の開口の大きさを十分活かしてそのレンズ性能を
発揮することができる。なお、φ5 =φ1 × f2 /f
1 の関係から外れる場合には、視野絞り3とコレクタレ
ンズ2との間に拡散板等の光を拡散させる手段を配置す
れば、開口絞り5全体に光源像を満たすことが可能とな
る。
【0025】また、以上の実施例においては、コレクタ
ーレンズ2とリレーレンズ4との間は平行系になってお
り、ここにNDフィルタ、波長選択フィルタ等のフィル
タ類を挿入しても良い。この場合にも開口絞り5に対す
る光源位置が変化することななく、最適のケーラー照明
を行うこができる。
【0026】また、以上の実施例では、光路曲げ用反射
鏡Mを組み込んだ照明光学系について説明したが、本発
明はこのような反射強Mの使用について何等限定するも
のではない。
【0027】
【発明の効果】本発明は以上説明したとおり、光源から
被検物載置位置までの距離を従来と比較して格段に短く
できるので、例えば正立顕微鏡においては被検物面を机
上低い位置にでき、被検物標本の交換や観察しながらの
標本への処理操作など、種々の作業が容易で簡便である
という効果がある。また、光学系全体の小型化にも非常
に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による照明光学系を用いた顕
微鏡の概略構成図である。
【図2】本発明の作用を説明する光学系図である。
【図3】従来の照明光学系を用いた顕微鏡の概略構成図
である。
【符号の説明】
1,S:光源 2,L1 :コレクターレンズ 3,FS:視野絞り 4,L2 :リレーレンズ M:反射鏡 5,AS:開口絞り 6,L3 :コンデンサレンズ 7,O:被検物面 8,L4 :対物レンズ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、該光源からの光を集光するコレ
    クターレンズと、該コレクターレンズからの光を集光し
    て光源像を形成するリレーレンズと、前記光源像からの
    光を集光して被検物面を照明するコンデンサレンズとを
    有し、前記リレーレンズは、正の屈折力を持つ第1のレ
    ンズ群と、正の屈折力を持つ第2のレンズ群とを備え、
    前記被検物面からの光を顕微鏡へ導くことを特徴とする
    顕微鏡用照明光学系。
  2. 【請求項2】 前記リレーレンズの前側焦点位置に視野
    絞りを設け、前記リレーレンズの焦点距離をf2 、前記
    第1のレンズ群と前記第2のレンズ群との間隔をD、前
    記コンデンサレンズの焦点距離をf3 、前記顕微鏡の対
    物レンズの焦点深度をΔ、f2 /f3 =βとしたとき、
    前記視野絞りと前記第1レンズ群の光源側のレンズ面と
    の間隔dが以下の条件を満足することを特徴とする請求
    項1に記載の顕微鏡用照明光学系。 D>d≧Δ×β2
  3. 【請求項3】 前記リレーレンズの後側焦点位置に開口
    絞りを設け、前記コレクターレンズの焦点距離をf1
    前記リレーレンズの焦点距離をf2 、前記光源の径をφ
    S 、前記開口絞りの径をφASとしたとき、以下の式を満
    足することを特徴とする請求項1または請求項2に記載
    の顕微鏡用照明光学系。 φAS=φS × f2 /f1
JP5219231A 1993-08-12 1993-08-12 顕微鏡用照明光学系 Pending JPH0756091A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6437912B2 (en) 1999-12-08 2002-08-20 Olympus Optical Co., Ltd. Microscope, transillumination condenser therefor, and optical element slider

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6437912B2 (en) 1999-12-08 2002-08-20 Olympus Optical Co., Ltd. Microscope, transillumination condenser therefor, and optical element slider

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