JPH09152555A

JPH09152555A - 顕微鏡光学系

Info

Publication number: JPH09152555A
Application number: JP7310885A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nishida; 浩幸西田; Hideyuki Takaoka; 秀行高岡
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-11-29
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 1997-06-10
Also published as: US5729385A

Abstract

(57)【要約】【課題】対物レンズの瞳のリレー倍率を変倍させるこ
とで、その瞳のリレー倍率とアフォーカル系全系の倍率
とを独立に設定でき、更に、前記対物レンズの瞳と略共
役な位置でその瞳に変調を与えることにより結像性能を
操作することができる顕微鏡光学系を提供する。【解決手段】本発明の顕微鏡光学系は、光源１から射
出された光がコレクタレンズ２により平行光束にされ、
コンデンサレンズ４を介して標本５に向けて照射され
る。そして、この標本５に対し反射若しくは透過された
光は、対物レンズ６により平行光にされた後、リレー系
１０を介して、結像レンズ８により標本５の像９を形成
するようになっている。このとき、リレー系１０により
リレーされた対物レンズ６の瞳の像位置７’に配置され
ている瞳変調のための素子により像９は変調を受けた像
として形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡の観察系又
は結像系中の対物レンズの瞳と略共役な位置で瞳に変調
を与えることにより光学系の結像性能を操作し、例えば
像の高解像化，高コントラスト化を達成することができ
る顕微鏡光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、従来の顕微鏡光学系の構成の
概念を説明するための図である。この顕微鏡光学系で
は、光源１から射出された光はコレクタレンズ２により
平行光束にされ、コンデンサレンズ４を介して標本５に
向けて照射される。この標本５に対し反射若しくは透過
された光は、無限遠系の対物レンズ６，結像レンズ８を
順に介して標本５の像９を形成するようになっている。
尚、図中、３はコンデンサレンズ４の瞳位置（後側焦点
位置）と共役な位置、７は対物レンズ６の瞳位置（後側
焦点位置）を示している。このように構成された顕微鏡
光学系において、対物レンズ６の瞳位置７若しくはこれ
と共役な位置、及びコンデンサレンズ４の瞳位置と共役
な位置３にフィルタ等を配置し、結像性能を操作する方
法としては、米国特許４，４０７，５６９号，特開昭５
５−１５７７１２号及び特願平６−１５１１２２号等に
より提案されている。尚、図１２中には、対物レンズ６
の瞳位置７と共役な位置は示されていないが、対物レン
ズ６の射出側にリレーレンズ等が配置される場合には、
結像系中に対物レンズ６の瞳の像が形成される場合があ
り、ここが対物レンズ６の瞳位置７と共役な位置とな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、無限遠系の対
物レンズを用いた顕微鏡においては、標本の像と対物レ
ンズの瞳との双方のリレーを行い、且つリレーされた前
記対物レンズの瞳位置の部分に瞳変調可能なスペースを
確保するためには、２つの凸レンズ群が組み合わされて
構成されたリレー系が必要である。従来の顕微鏡光学系
の構成では、リレー系を構成する２つのレンズ群の焦点
距離を同じにして１倍のアフォーカル系を構成するか、
又は、その前群の焦点距離を後群の焦点距離より長くし
て縮小倍のアフォーカル光学系を構成し、かかるアフォ
ーカル系から射出される光束の径が小さくなるようにし
て顕微鏡光学系全系の小型化を図っていた。しかし、対
物レンズの瞳は高倍になると、その大きさはかなり小さ
くなり、リレー系で更に縮小すると瞳変調を行うための
素子も小型にする必要が生じ、このような小さな素子の
製作と位置出し調整は実際には困難である。

【０００４】上記米国特許４，４０７，５６９号公報に
記載のものは、リレーされた対物レンズの瞳位置に変調
素子を配置するように構成されてはいるが、瞳のリレー
倍率に関して具体的な記載がなされていない。又、特願
平６−１５１１２２号の方法では、瞳の投影倍率につい
ての記載はあるが、この倍率は０．４〜１．１倍である
ため、高倍で瞳径が小さい対物レンズを用いた場合に
は、リレーされた瞳の径が小さくなり前述のような問題
が生じる。更に、特開昭５５−１５７７１２号公報に記
載のものは、２つのレンズ系の間に瞳投影位置が設定さ
れてはいるが、リレー系がアフォーカル構成をなしてい
ない。即ち、像と瞳の何れもが有限系のリレー系により
リレーされる構成となっている。このような場合、像・
瞳に関する調整、例えば同焦の調整を行う際に、像若し
くは瞳を単独に調整することはできず、一方の調整を行
うと他方も変化してしまうという問題を有している。

【０００５】そこで、本発明は、上記のような従来技術
の有する問題点に鑑みなされたもので、対物レンズの瞳
のリレー倍率を変倍させることで、その瞳のリレー倍率
とアフォーカル系全系の倍率とを独立に設定でき、更
に、前記対物レンズの瞳と略共役な位置でその瞳に変調
を与えることにより結像性能を操作することができる顕
微鏡光学系を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による顕微鏡光学系は、光源からの光を物体
に照射するための照明系と、前記物体の像を形成するた
めの対物レンズ及び結像レンズと、前記物体の像を観察
するための観察光学系又は前記物体像を撮像するための
撮像光学系とを備えた顕微鏡光学系において、前記対物
レンズと結像レンズとの間に、第１の正レンズ群と第２
の正レンズ群とによりアフォーカル系に構成されたリレ
ー系が配置され、更に、このリレー系によってリレーさ
れた前記対物レンズの瞳と略共役な位置に瞳変調を行う
ための素子を配置することができ、以下の条件式を満足
するようにしたことを特徴とする。ｆ₂／ｆ₁＞１．２但し、ｆ₁は前記リレー系の第１の正レンズ群の焦点距
離、ｆ₂は前記リレー系の第２の正レンズ群の焦点距離
を示している。

【０００７】又、本発明の顕微鏡光学系は、前記対物レ
ンズと結像レンズとの間に、第１のアフォーカルリレー
系と第２のアフォーカルリレー系とにより構成されたリ
レー系を配置し、更に、前記第１のアフォーカルリレー
系と第２のアフォーカルリレー系との間に前記対物レン
ズの瞳と略共役な位置が設定されるように構成してもよ
い。更に、本発明の顕微鏡光学系は、前記対物レンズと
前記結像レンズとの間に像リレーレンズ群と瞳リレーレ
ンズ群とを配置し、この像リレーレンズ群による中間結
像面近傍に収差補正のための光学素子を配置し、前記瞳
リレーレンズ群によってリレーされた前記対物レンズの
瞳と略共役な位置に瞳変調を行うための素子を配置する
ことができるように構成しても、上記目的を達成でき
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の顕微鏡光学系は、光源か
らの光を物体に照射するための照明系と、前記物体の像
を形成するための対物レンズ及び結像レンズと、前記物
体の像を観察するための観察光学系又は前記物体像を撮
像するための撮像光学系とを備えた顕微鏡光学系におい
て、前記対物レンズと結像レンズとの間に、第１の正レ
ンズ群と第２の正レンズ群とによりアフォーカル系に構
成されたリレー系が配置され、更に、このリレー系によ
ってリレーされた前記対物レンズの瞳と略共役な位置に
瞳変調を行うための素子が配置され、前記リレー系の第
１の正レンズ群の焦点距離ｆ₁と第２の正レンズ群の焦
点距離ｆ₂との関係が、ｆ₂／ｆ₁＞１．２・・・・（１）となるように構成されている。

【０００９】この構成によれば、対物レンズの瞳径は十
分に大きくリレーされるので、その対物レンズに高倍の
レンズを用いても十分な瞳変調が可能になる。像のリレ
ーに関してはこの構成のままでは像の倍率が縮小される
ことになるが、これは結像レンズを変更することによっ
て十分に補正することができる。更に、本発明の顕微鏡
光学系では、前記リレー系の第１の正レンズ群若しくは
第２の正レンズ群が少なくとも１枚の正レンズを有し、
この正レンズのアッベ数νが、 ν≧７５・・・・（２）を満足していることが好ましい。瞳変調のための光学系
は、像のリレーと同時に対物レンズの瞳のリレーに関し
ても収差（特に色収差）を十分に補正する必要があり、
収差補正上、低分散ガラスを用いて構成されることによ
り所望の光学性能を確保することができる。前記第１の
正レンズ群を像リレーレンズ，第２の正レンズ群を瞳リ
レーレンズと考えれば、その第２の正レンズ群に低分散
ガラスを採用することにより瞳の色収差補正が可能にな
り、更に前記第１の正レンズ群にかかる低分散ガラスを
用いることにより、結像レンズとの組み合わせで良好な
像の色収差補正が可能となる。

【００１０】又、本発明の顕微鏡光学系では、前記対物
レンズとリレー光学系との間に光学素子を配置し、この
光学素子により光路を複数に分割若しくは切換えること
を可能にし、瞳変調を行うための素子を光軸に沿う方向
に移動させ得るように配置して構成することが好まし
い。この構成により、瞳変調を行った像と行わない像と
を同時に観察することが可能になり、又、対物レンズの
種類が変わってその瞳位置が変化しても十分対応するこ
とができるようになる。

【００１１】又、本発明の顕微鏡光学系は、光源からの
光を物体に照射するための照明光学系と、前記物体の像
を形成するための対物レンズ及び結像レンズと、前記物
体像を観察するための観察光学系又は前記物体像を撮像
するための撮像光学系とを備えた顕微鏡光学系におい
て、前記対物レンズと結像レンズとの間に、夫々がアフ
ォーカル光学系として構成された第１のリレー系と第２
のリレー系とを配置し、更に、前記第１のリレー系と第
２のリレー系との間に前記対物レンズの瞳と略共役な位
置が設定されるように構成してもよい。この構成によれ
ば、第１リレー系で前記対物レンズの瞳のリレー倍率を
設定し、第１リレー系と第２リレー系とによって物体像
のリレー倍率を別途設定することができるので、顕微鏡
光学系の設計の自由度が増すことになる。例えは、対物
レンズの瞳のリレー倍率を拡大倍率とし、物体像のリレ
ー倍率を１倍にするようなことが可能になる。又、１倍
のアフォーカル系を構成すれば、リレー光路を周回構成
にして、同一の観察系を用いて瞳変調を行った像と行わ
ない像とを同時に観察することもできる。更に、前記ア
フォーカル系を構成するレンズを光軸に沿う方向に移動
させても、そのアフォーカル系の射出側に配置された結
像レンズが形成する像の位置は移動しないので、像位置
を換えずに瞳変調を行うことができる。

【００１２】又、前記第１リレー系は第１の正レンズ群
と第２の正レンズ群とからなるアフォーカル系をなし、
その第１の正レンズ群の焦点距離ｆ₁と第２の正レンズ
群の焦点距離ｆ₂との間の関係が、ｆ₂／ｆ₁＞１．２・・・・（３）を満足していることが好ましい。これにより、前記対物
レンズの瞳のリレー倍率を拡大倍率とし、物体像のリレ
ー倍率を１倍として、更に前記対物レンズに高倍のレン
ズを用いても十分な瞳変調を行うことが可能になる。更
に、この顕微鏡光学系の前記対物レンズと前記第１のリ
レー系との間に、光路を複数に分割若しくは切換えるた
めの光学素子を配置し、更に、瞳変調を行うための素子
を光軸に沿う方向に移動させ得るように構成することが
好ましい。このような構成により、瞳変調を行った像と
行わない像とを同時に観察することが可能になるうえ、
前記対物レンズの種類を変えて瞳位置が変化しても、十
分な対応が可能になる。

【００１３】更に、本発明の顕微鏡光学系は、光源から
の光を物体に照射するための照明系と、前記物体の像を
形成するための対物レンズ及び結像レンズと、前記物体
の像を観察するための観察光学系又は前記物体像を撮像
するための撮像光学系とを備えた顕微鏡光学系におい
て、前記対物レンズと前記結像レンズとの間に像リレー
レンズ群と瞳リレーレンズ群とを配置し、その像リレー
レンズ群による中間結像面近傍に収差補正のための光学
素子を配置し、更に前記瞳リレーレンズ群によってリレ
ーされた前記対物レンズの瞳と略共役な位置に瞳変調を
行うための素子を配置するようにしてもよい。

【００１４】この構成により、例えば、瞳リレー系以外
で発生した瞳の色収差（具体的には、前記対物レンズの
瞳の色収差）を別途中間結像面の近傍に配置された前記
光学素子により補正することができる。対物レンズで発
生する瞳の色収差は対物レンズの種類によって異なるた
め、使用する対物レンズ毎に最適な収差補正のための光
学素子を用意しこれを入れ換えることにより、常に収差
状態を良好に維持することが可能になる。更に、前記中
間結像面付近に配置された光学素子は屈折率がほぼ等し
くアッベ数が異なる２種類のガラス部材が接合された平
行平面板として構成されていることが好ましい。この光
学素子は、それ自体は屈折力を有さず、又中間結像面近
傍に配置されていることから、最終的な像性能には殆ど
影響を及ぼさずに色収差のみを補正することができる。

【００１５】以下、図示した実施例に基づき本発明を詳
細に説明する。

【００１６】第１実施例図１は、本実施例にかかる顕微鏡光学系の構成の概念を
示す図である。本実施例の顕微鏡光学系では、光源１か
ら射出された光はコレクタレンズ２により平行光束にさ
れ、コンデンサレンズ４を介して標本５に向けて照射さ
れる。この標本５に対し反射若しくは透過された光は、
対物レンズ６により平行光にされた後、第１の正レンズ
群Ａと第２の正レンズ群Ｂとによりアフォーカル系に構
成されたリレー系１０を介して、結像レンズ８により標
本５の像９を形成するようになっている。尚、図中、３
はコンデンサレンズ４の瞳位置（後側焦点位置）と共役
な位置、７は対物レンズ６の瞳位置、７’はリレー系１
０によりリレーされた対物レンズ６の瞳の像位置、９’
はリレー系１０の中間結像位置であって標本５の像が形
成される位置を、夫々示している。

【００１７】図２（ａ）はリレー系１０を構成する第１
の正レンズ群Ａの構成を示す光軸に沿う断面図であり、
同図（ｂ）は第２の正レンズ群Ｂの構成を示す光軸に沿
う断面図である。リレー系１０を構成する第１の正レン
ズ群Ａ及び第２の正レンズ群Ｂは少なくとも１枚以上の
正レンズを有する構成となっている。図３（ａ）はリレ
ー系１０によりリレーされる像の状態を示す図である。
対物レンズ６から射出された光は第１の正レンズ群Ａに
より集光されて９’の位置に標本５の像を形成し、この
９’の位置を通過した光は第２の正レンズ群Ｂによって
平行光束とされ結像レンズ８へ導かれるようになってい
る。又、図３（ｂ）はリレー系１０によってリレーされ
る対物レンズ１８の瞳の状態を示す図である。ここで、
第１の正レンズ群Ａの焦点距離ｆ₁は１８０ｍｍであ
り、第２の正レンズ群Ｂの焦点距離ｆ₂は２８８ｍｍで
ある。よって、リレー系１０の瞳のリレー倍率ｆ₂／ｆ
₁は１．６倍となる。又、対物レンズ６に１００倍のレ
ンズ（焦点距離１．８ｍｍ，開口数１．４）を用いた場
合、対物レンズ６の瞳径は２×１．８×１．４＝５．０
４ｍｍとなる。よって、リレー系１０によりリレーされ
た瞳の径は８．０６４ｍｍとなり、これが最適な瞳変調
素子の大きさとなる。これは、例えば、位相差用対物レ
ンズ内の位相板の有効径とほぼ等しい大きさであり、こ
れくらいの大きさの瞳変調素子は十分作製可能なもので
ある。

【００１８】又、リレー系１０はアフォーカル系を構成
しているため、以下に示すような利点を有している。即
ち、光学系の調整において、無限遠部分の間隔を変化さ
せても結像の近軸的配置は変化しないため、同焦等の調
整が容易である。又、例えば、第１の正レンズ群Ａと第
２の正レンズ群Ｂとの間隔は対物レンズ６の瞳のリレー
に関して無限遠であるため、この間隔を調整しても瞳の
リレーには影響しないので、像のみを調整することが可
能になる。逆に、第２の正レンズ群Ｂとリレー系１０に
よりリレーされた対物レンズ６の瞳の像位置７’との間
隔は、像のリレーに関して無限遠であるため、この間隔
を調整することにより、瞳に関する調整が可能になる。
尚、本実施例の顕微鏡光学系において、瞳変調のための
素子は像位置７’に配置される。又、像位置７’は対物
レンズ６の倍率を変化させると移動するため、像位置
７’の移動する方向に合わせて瞳変調素子を配置できる
ように、瞳変調素子は光軸に沿う方向に移動させ得るよ
うに構成されることが好ましい。

【００１９】更に、本実施例の顕微鏡光学系のリレー系
１０において、第１の正レンズ群Ａを像リレーレンズ，
第２の正レンズ群Ｂを瞳リレーレンズと考えれば、第２
の正レンズ群Ｂを低分散ガラスを用いて構成することに
より瞳の色収差の補正が可能になり、更に第１の正レン
ズ群Ｂを低分散ガラスにより構成すれば、結像レンズ８
との組み合わせにより、像の色収差補正が可能になる。

【００２０】以下、本実施例の顕微鏡光学系に備えられ
ているリレー系１０を構成するレンズの数値データを示
す。ｄ₀＝197.00 ｒ₁＝68.754 ｄ₁＝7.73 ｎ₁＝1.48749 ν₁＝70.21 ｒ₂＝-37.568 ｄ₂＝3.44 ｎ₂＝1.80610 ν₂＝40.95 ｒ₃＝-102.848 ｄ₃＝0.697 ｒ₄＝84.310 ｄ₄＝6.02 ｎ₄＝1.83400 ν₄＝37.17 ｒ₅＝-50.710 ｄ₅＝3.03 ｎ₅＝1.64450 ν₅＝40.82 ｒ₆＝40.662 ｄ₆＝426.734

【００２１】ｒ₇＝-104.154 ｄ₇＝4.20 ｎ₇＝1.61340 ν₇＝43.84 ｒ₈＝199.976 ｄ₈＝4.00 ｎ₈＝1.83400 ν₈＝37.17 ｒ₉＝-202.513 ｄ₉＝0.50 ｒ₁₀＝157.532 ｄ₁₀＝4.00 ｎ₁₀＝1.80610 ν₁₀＝40.95 ｒ₁₁＝82.098 ｄ₁₁＝9.78 ｎ₁₁＝1.43875 ν₁₁＝94.97 ｒ₁₂＝-134.412 ｄ₁₂＝279.605

【００２２】第２実施例図４は本実施例にかかる顕微鏡光学系の構成の概念を示
す図であり、透過型の光学系の構成を示している。光源
１１から射出された光は、コレクタレンズ１２により平
行光とされた後、ミラー１３で反射され光量調整のため
のレンズ１４，開口絞り１５及びコンデンサレンズ１６
を経て、標本１７に向けて照射される。標本１７を透過
した光は、対物レンズ１８により平行光とされた後、ハ
ーフミラー等の光路分割素子２０により光路を分割され
る。光路分割素子２０を透過した光は、結像レンズ２１
を介することにより結像される。この像は、瞳変調され
ていない像である。一方、光路分割素子２０により反射
された光は、第１の正レンズ群Ａと第２の正レンズ群Ｂ
とにより構成されたアフォーカルな第１リレー系３１，
及び正レンズ群２２と負レンズ群２３とにより構成され
たアフォーカルな第２リレー系３２を介し、ミラー２４
で反射された後、結像レンズ２５により像が形成される
ようになっている。ここに形成された像は、第１リレー
系３１と第２リレー系３２との間に配置された瞳変調素
子２６により瞳変調された像である。又、本実施例の顕
微鏡光学系では、第１リレー系３１と第２リレー系３２
とが夫々アフォーカルなので、全体のリレー光学系もア
フォーカル系になっている。尚、図中、１９は対物レン
ズ１８の瞳位置、２７はリレーされた対物レンズ１８の
瞳の像位置である。瞳変調素子２６はリレーされた対物
レンズ１８の瞳の像位置２７に配置されている。

【００２３】図５は本実施例にかかる顕微鏡光学系の構
成の概念を示す断面図であり、反射型の光学系の構成を
示している。光源１１から射出された光は、コレクタレ
ンズ１２により平行光とされた後、光量調整のためのレ
ンズ１４，開口絞り１５及びリレーレンズ２８を経た
後、ハーフミラー２９で反射され、コンデンサレンズを
兼ねる対物レンズ２１によって標本１７へ向けて照射さ
れるようになっている。これ以降、標本１７からの反射
光が辿る経路は図４に基づいて説明したものと同様であ
るため、ここでは省略する。

【００２４】図６（ａ）は図４及び図５に示した本実施
例の顕微鏡光学系に備えられている第１リレー系３１及
び第２リレー系３２の構成の概念を示す図である。第１
リレー系３１と第２リレー系３２とによりアフォーカル
光学系をなし、第１リレー系３１と第２リレー系３２と
の間に、リレーされた対物レンズ１８の瞳の像位置２７
が設定されている。第１リレー系３１は第１実施例に示
したリレー系１０と同様の構成であり、２つの正（凸）
レンズ群Ａ，Ｂから構成され対物レンズ１８の瞳をリレ
ーする作用を有している。又、第２リレー系３２は正
（凸）レンズ群２２と負（凹）レンズ群２３とから構成
され、具体的な構成は図６（ｂ）に示す通りである。本
実施例においては、第１リレー系３１の倍率が１．６
倍、第２リレー系３２の倍率が０．６２５倍となってお
り、総合で１倍のアフォーカル系を構成している。これ
により、瞳のリレー倍率と像のアフォーカルリレー倍率
とを別々に設定できる。更に、この構成によれば、１倍
のアフォーカル系のため、図４及び図５に示した顕微鏡
光学系の結像レンズ２１と結像レンズ２５とは同様のも
のを使用することができる。

【００２５】以下、本実施例の顕微鏡光学系に備えられ
ているリレー系を構成するレンズの数値データを示す。
尚、第１リレー系３１は第１実施例に示したリレー系１
０と同様であるため、その数値データは省略する。ｒ₁₃＝41.314 ｄ₁₃＝3.52 ｎ₁₃＝1.48749 ν₁₃＝70.21 ｒ₁₄＝-367.18 ｄ₁₄＝1.20 ｒ₁₅＝163.098 ｄ₁₅＝3.70 ｎ₁₅＝1.48749 ν₁₅＝70.21 ｒ₁₆＝-49.090 ｄ₁₆＝3.15 ｎ₁₆＝1.69895 ν₁₆＝30.12 ｒ₁₇＝-197.059 ｄ₁₇＝16.13 ｒ₁₈＝-95.011 ｄ₁₈＝2.50 ｎ₁₈＝1.84666 ν₁₈＝23.78 ｒ₁₉＝-34.138 ｄ₁₉＝1.80 ｎ₁₉＝1.72916 ν₁₉＝54.68 ｒ₂₀＝39.369

【００２６】第３実施例図７は本実施例にかかる顕微鏡光学系の構成の概念を示
す図であり、（ａ）は顕微鏡光学系の正面図、（ｂ）は
（ａ）に示された点線内の構成を上側から見た図であ
る。本実施例の顕微鏡光学系では、標本１７の下方に図
示しない図４に示したものと同様の照明系が配置されて
いる。そして、この照明系からの光により標本１７が照
射され、この標本１７を透過した光は、対物レンズ１８
を介してハーフミラー３３を透過し、結像レンズ２１に
よって、標本１７の像が形成される。この像は瞳変調を
受けていない像である。一方、ハーフミラー３３により
反射された光は、第１の正レンズ群Ａを射出した後、ミ
ラー３４，３５により反射され第２の正レンズ群Ｂに入
射する。第２の正レンズ群Ｂからの射出光は、ミラー３
６，３７によって反射された後、正レンズ群２２及び負
レンズ群２３からなる第２リレー系３２を介し、再度ハ
ーフミラー３３で反射された後、結像レンズ２１によ
り、像が形成される。この像は、第１の正レンズ群Ａ及
び第２の正レンズ群Ｂによってリレーされた対物レンズ
１８の瞳の像位置２７に瞳変調素子２６が配置されてい
るため、瞳変調を受けた像となる。本実施例の顕微鏡光
学系では、第１の正レンズ群Ａと第２の正レンズ群Ｂと
により第１リレー系３１を構成しており、この第１リレ
ー系３１及び第２リレー系３２は夫々アフォーカル光学
系を構成している。尚、本実施例の顕微鏡光学系におい
て、リレー系のレンズ構成は第２実施例に示したものと
全く同様である。

【００２７】このように、本実施例の顕微鏡光学系は周
回光路を構成したことにより、変調された像と変調され
ていない像を観察する観察光学系を共有化することがで
き、且つ、２つの像の倍率を変えることなく観察するこ
とができる。尚、図８は本実施例の顕微鏡光学系にかか
る収差曲線を示す図であり、（ａ）は結像レンズ２１に
第１の正レンズ群Ａを用いた場合の顕微鏡光学系全系の
収差曲線図、（ｂ）は第１リレー系３１及び第２リレー
系３２でアフォーカル系に構成された瞳リレー系の収差
曲線図である。

【００２８】第４実施例図９は本実施例にかかる顕微鏡光学系の構成の概念を示
す図である。図示したように、本実施例の顕微鏡光学系
の構成は基本的には図４に示した第２実施例の透過型の
光学系と同様であるが、第１リレー系３１の中間結像面
に光学素子４０が配置されている点のみ異なる。この光
学素子４０は、瞳リレー系以外で発生した瞳の収差（特
に、対物レンズ１８の瞳の色収差）を補正するためのも
のであり、図１０に示すように、屈折率がほぼ等しくア
ッベ数の異なる２種類のガラス材が接合されて構成され
ている。

【００２９】以下、本実施例の顕微鏡光学系に配置され
る光学素子５０の数値データを示す。ｒ₂₁＝∞ ｄ₂₁＝2.70 ｎ₂₁＝1.63930 ν₂₁＝44.88 ｒ₂₂＝-137.119 ｄ₂₂＝2.70 ｎ₂₂＝1.63980 ν₂₂＝34.48 ｒ₂₃＝∞

【００３０】次に、図１１に本実施例の顕微鏡光学系に
かかる収差曲線図を示す。尚、図１１（ａ）は第１リレ
ー系３１中に光学素子４０を配置した場合の収差曲線図
であり、同図（ｂ）は第１リレー系３１中に光学素子４
０を配置しない場合の収差曲線図である。この図から、
光学素子４０を配置することにより発生する色収差が良
好に改善されることが分かる。

【００３１】以上のように、本発明による顕微鏡光学系
は、特許請求の範囲に記載された特徴と合わせ、以下の
（１）〜（６）に示すような特徴も備えている。

【００３２】（１）上記第１の正レンズ群若しくは第２
の正レンズ群は少なくとも１枚の正レンズを有し、この
正レンズのアッベ数νは以下の条件式を満足しているこ
とを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡光学系。 ν≧７５

【００３３】（２）上記対物レンズとリレー系との間
に、光路を分割若しくは切換えることができるハーフミ
ラー等の光路分割素子が配置されていることを特徴とす
る請求項１に記載の顕微鏡光学系。

【００３４】（３）上記瞳変調素子を光軸に沿う方向に
移動させ得るようにしたことを特徴とする請求項１に記
載の顕微鏡光学系。

【００３５】（４）上記第１リレー系が上記第１の正レ
ンズ群と第２の正レンズ群とからなるアフォーカル系を
なし、前記第１の正レンズ群の焦点距離ｆ₁と前記第２
の正レンズ群の焦点距離ｆ₂とが、以下に示す条件式を
満足するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の
顕微鏡光学系。ｆ₂／ｆ₁＞１．２

【００３６】（５）上記対物レンズの瞳と略共役な位置
に瞳変調を行うための素子を配置し、この素子を光軸に
沿う方向に移動させ得るようにしたことを特徴とする請
求項２に記載の顕微鏡光学系。

【００３７】（６）上記中間結像面付近に配置された収
差補正のための光学素子は、屈折率がほぼ等しくアッベ
数の異なる２種類のガラス材が接合された平行平面板と
して構成されていることを特徴とする請求項３に記載の
顕微鏡光学系。

【００３８】

【発明の効果】上述のように、本発明の顕微鏡光学系
は、瞳のリレー倍率と総合のアフォーカル倍率とを独立
及び任意に設定することが可能である。又、瞳のリレー
倍率を拡大倍率にすることができるので、光学系中に用
いる瞳変調素子の製作が容易である。更に、本発明の顕
微鏡光学系は、リレー系にアフォーカル系が採用されて
いるため、リレーされる像及び瞳の調整（同焦調整等）
が比較的容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の顕微鏡光学系の構成の概念を示す
図である。

【図２】（ａ）は第１実施例の顕微鏡光学系に備えられ
たリレー系１０の第１の正レンズ群Ａの構成を示す光軸
に沿う断面図、（ｂ）はリレー系１０の第２の正レンズ
群Ｂの構成を示す光軸に沿う断面図である。

【図３】（ａ）は第１実施例の顕微鏡光学系に備えられ
たリレー系１０によりリレーされる像の結像状態を示す
図、（ｂ）はリレー系１０によってリレーされる対物レ
ンズ１８の瞳の結像状態を示す図である。

【図４】第２実施例の顕微鏡光学系の構成の概念を示す
図であり、透過型光学系を構成した場合の説明図であ
る。

【図５】第２実施例の顕微鏡光学系の構成の概念を示す
図であり、反射型光学系を構成した場合の説明図であ
る。

【図６】（ａ）は第２実施例の顕微鏡光学系に備えられ
ている第１リレー系３１及び第２リレー系３２の構成の
概念を説明するための図、（ｂ）は第２リレー系３２の
構成を示す光軸に沿う断面図である。

【図７】第３実施例の顕微鏡光学系の構成を示す図であ
り、（ａ）はこの顕微鏡光学系の正面図、（ｂ）は
（ａ）に示された点線内の構成を上側から見た図であ
る。

【図８】第３実施例の顕微鏡光学系にかかる収差曲線図
であり、（ａ）は図７に示した結像レンズ２１に第１の
正レンズ群Ａを用いた場合の顕微鏡光学系全系の収差曲
線図、（ｂ）は第１リレー系３１及び第２リレー系３２
でアフォーカル系に構成された瞳リレー系の収差曲線図
である。

【図９】第４実施例の顕微鏡光学系の構成の概念を示す
図である。

【図１０】第４実施例の顕微鏡光学系に備えられた収差
補正のための光学素子４０の構成を示す光軸に沿う断面
図である。

【図１１】第４実施例の顕微鏡光学系にかかる収差曲線
図であり、（ａ）は光学素子４０が配置された状態の収
差曲線図、（ｂ）は光学素子４０が配置されていない状
態の収差曲線図である。

【図１２】従来の顕微鏡光学系の構成の概念を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１，１１光源２，１２コレクタレンズ３コンデンサレンズ４の瞳位置４，１６コンデンサレンズ５，１７標本６，１８対物レンズ７対物レンズ６の瞳位置７’ リレーされた対物レンズ６の瞳の像位置８，２１，２５結像レンズ９標本像９’ リレー系１０の中間結像位置１０リレー系１３，２４，３４，３５，３６，３７ミラー１４レンズ１９対物レンズ１８の瞳位置１５開口絞り２０光路分割素子２２正レンズ群２３負レンズ群２６瞳変調素子２７リレーされた対物レンズ１８の瞳の像位
置２８リレーレンズ２９，３３ハーフミラー３１第１リレー系３２第２リレー系４０光学素子Ａ第１の正レンズ群Ｂ第２の正レンズ群

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を物体に照射するための照
明系と、前記物体の像を形成するための対物レンズ及び
結像レンズと、前記物体の像を観察するための観察光学
系又は前記物体像を撮像するための撮像光学系とを備え
た顕微鏡光学系において、前記対物レンズと結像レンズとの間に、第１の正レンズ
群と第２の正レンズ群とによりアフォーカル系に構成さ
れたリレー系が配置され、更に、該リレー系によってリ
レーされた前記対物レンズの瞳と略共役な位置に瞳変調
を行うための素子を配置することができ、以下の条件式
を満足するようにしたことを特徴とする顕微鏡光学系。ｆ₂／ｆ₁＞１．２但し、ｆ₁は前記リレー系の第１の正レンズ群の焦点距
離、ｆ₂は前記リレー系の第２の正レンズ群の焦点距離
を示している。
【請求項２】光源からの光を物体に照射するための照
明系と、前記物体の像を形成するための対物レンズ及び
結像レンズと、前記物体の像を観察するための観察光学
系又は前記物体像を撮像するための撮像光学系とを備え
た顕微鏡光学系において、前記対物レンズと結像レンズとの間に、第１のアフォー
カルリレー系と第２のアフォーカルリレー系とにより構
成されたリレー系が配置され、更に、前記第１のアフォ
ーカルリレー系と第２のアフォーカルリレー系との間に
前記対物レンズの瞳と略共役な位置が設定されるように
したことを特徴とする顕微鏡光学系。
【請求項３】光源からの光を物体に照射するための照
明系と、前記物体の像を形成するための対物レンズ及び
結像レンズと、前記物体の像を観察するための観察光学
系又は前記物体像を撮像するための撮像光学系とを備え
た顕微鏡光学系において、前記対物レンズと前記結像レンズとの間に像リレーレン
ズ群と瞳リレーレンズ群とを配置し、該像リレーレンズ
群による中間結像面近傍に収差補正のための光学素子を
配置し、更に、前記瞳リレーレンズ群によってリレーさ
れた前記対物レンズの瞳と略共役な位置に瞳変調を行う
ための素子を配置することができるようにしたことを特
徴とする顕微鏡光学系。