JPH09160128A

JPH09160128A - ポインター投影装置

Info

Publication number: JPH09160128A
Application number: JP32303395A
Authority: JP
Inventors: Taisuke Magara; 泰典真柄; Takeshi Okada; 武岡田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-12-12
Filing date: 1995-12-12
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】ポインター像を所望の箇所に円滑且つ簡単に位
置付けることが可能なコンパクトなポインター投影装置
を提供する。【解決手段】観察光学系の像面Ｓの任意の箇所に所定形
状のポインター像５４を投影するポインター光学系を備
えており、ポインター光学系には、ポインター光学系照
明光源４０と、ポインター光学系照明光源からの照明光
が照射された際に、所定形状のポインター光を射出する
ポインター状絞り部材１１と、ポインター状絞り部材か
ら射出されたポインター光を観察光学系に配置された光
路分岐素子５３を介して像面の任意の箇所に結像させる
偏心光学系６０とが設けられている。偏心光学系は、ポ
インター状絞り部材から射出されたポインター光を観察
光学系に配された光路分岐素子を介して像面に結像させ
る投影レンズ６９と、像面に結像するポインター像を任
意の箇所に移動させる偏心凸レンズ２２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば顕微鏡の像
面上にポインター像を投影するように、ディスカッショ
ン顕微鏡や写真顕微鏡に搭載されるポインター投影装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の観察者によって同時に被検
物体の観察を行うことが可能なディスカッション顕微鏡
には、観察像上にポインター像を投影して、被検物体の
位置を指示することができるように構成されたポインタ
ー投影装置が搭載されている。

【０００３】例えば、実願平５−１７５３号明細書に開
示された装置は、観察光学系照明光源とは別個に設けら
れたポインター光学系照明光源によって投影されたポイ
ンター光をミラー等の反射部材を介して観察像面の任意
の箇所に結像させるように構成されている。また、実公
昭５８−１４３３６号公報に開示された装置は、ポイン
ターが形成された第１の反射面を通過したポインター光
を第１の反射面と第２の反射面との間で往復させること
によって、ポインター光が結像するまでの光路長を短く
するように構成されている。

【０００４】また、スポット測光機能を有する写真顕微
鏡には、ポインター像の投影位置を変更するためのミラ
ー等の反射部材が設けられており、フィルム面と光学的
に共役な面のうち、測光したい箇所にポインター像を投
影させることができるように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１２及び図１３に
は、実願平５−１７５３号明細書に開示された装置の概
略図が示されており、この装置は、対物レンズ４７から
光路分岐素子４６を介して形成される観察光路上の像面
（図示しない）にポインター光を結像させるように構成
されている。具体的には、ポインター光学系照明光源４
０からポインター状絞り部材１１に照明光が照射された
際、ポインター状絞り部材１１から生じたポインター光
は、光軸４１に対して４５°の角度に配置されたミラー
１０によって反射された後、投影レンズ４２から光路分
岐素子４６を介して観察光路上の像面に結像される。

【０００６】しかしながら、この装置では、ミラー１０
が光軸４１に対して４５°傾斜していると共に、光軸４
１に対してミラー１０の傾きを調整しなければならな
い。このため、ミラー１０の長さ寸法を直径とする球状
のミラー可動範囲Ｍを確保しなければならず、装置が大
型化してしまう。

【０００７】更に、外枠１３に対してミラー保持部材１
２を図１５中矢印方向へ操作してミラー１０の傾きを調
整する場合において、視野内の像面にＸ軸及びＹ軸を規
定すると、ポインター像は、そのＸ軸方向の最大移動範
囲がＹ軸方向の最大移動範囲とは異なった楕円状の軌跡
を描くことになる（図１４中、ポインター移動範囲参
照）。

【０００８】ここで、ポインター像が、楕円状の軌跡を
描く原理を説明する。図１６に示すように、ミラー１０
（図１２及び図１３参照）の反射ミラー面１４に対して
Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を規定すると、反射ミラー面１４の裏
向き法線ベクトル１５は、反射ミラー面１４に角度誤差
等が無い場合、（０、−１／２^1/2 、−１／２^1/2 ）となる。また、裏向き法線ベクトル１５を（Ｌ、Ｍ、
Ｎ）とすると、反射行列は、

【０００９】

【数１】と表わすことができる。従って、角度誤差等の無い反射
ミラー面１４に対する反射行列Ｒは、

【００１０】

【数２】となる。

【００１１】一方、Ｙ軸とは反対方向に進む入射光軸１
６のベクトルを（０、−１、０）とすると、反射光軸１
７は、以下のように変化する。即ち、入射光軸１６のベ
クトル（０、−１、０）は、反射行列Ｒによって変換さ
れるベクトルであるが、実際には、反射ミラー面１４を
光軸４１（図１２参照）に対して傾けるため、その反射
回転変換成分を考慮しなければならない。ここで、簡単
のため、反射回転変換をＸ軸とＹ軸に分離して考える。
まず、Ｘ軸に対する反射回転変換は、回転行列をＴｘと
すると、

【００１２】

【数３】となり、Ｘ軸に対する反射回転行列は、Ｔｘ^-1・Ｒ・Ｔ
ｘに基づいて、

【００１３】

【数４】となる。よって、ベクトル（０、−１、０）は、

【００１４】

【数５】に変換される。従って、図１７に示すように、反射ミラ
ー面１４（図１６参照）がＸ軸に対して角度θ回転した
場合、反射光軸１７は、Ｙ−Ｚ平面において角度２θだ
け傾いて反射光軸１８となる。次に、Ｙ軸に対する反射
回転変換は、上記Ｘ軸の場合と同様に考えて、回転行列
をＴｙとすると、反射回転行列は、

【００１５】

【数６】となり、ベクトル（０、−１、０）は、

【００１６】

【数７】のように変換される。従って、図１８に示すように、反
射ミラー面（図１６参照）がＹ軸に対して角度θ回転し
た場合、反射光軸１７は、Ｘ−Ｚ平面において角度θだ
け傾いて反射光軸１９となる。

【００１７】一方、図１５に示すように、ミラー保持部
材１２の動作は、Ｘ軸及びＹ軸に対する反射回転変換の
合成と考えることができる。このため、像面（図１７及
び図１８に示すＸ−Ｙ平面）において、ポインター像の
Ｘ軸方向の最大移動距離は、図１８に示すＡ点からＣ点
までの距離となり、Ｙ軸方向の最大移動距離は、図１７
に示すＡ点からＢ点までの距離となる。この結果、図１
４に示すように、ポインター像は、楕円状の軌跡を描く
ことになる。

【００１８】また、反射ミラー面１４に角度誤差等が有
る場合でも、上記の反射回転変換によって、像面の中心
（図１７及び図１８に示すＸ−Ｙ平面の中心）に対する
反射光軸１７の最大移動距離は、Ｘ軸及びＹ軸方向に等
しくならないため、ポインター像は、楕円状の軌跡を描
くことになる。

【００１９】このような現象は、観察性能が低下する原
因となるため、その解決方法としては、例えば、図１９
に示すように、ミラー保持部材１２の移動範囲を規制す
る方法が考えられる。この方法では、ミラー保持部材１
２の移動範囲を規制する規制穴２１（図１９中斜線で示
す部分参照）を外枠１３に形成することによって、ポイ
ンター像の移動範囲を円状の軌跡にすることができる。

【００２０】しかしながら、この方法では、ミラー保持
部材１２の操作時の動作と像面上のポインター像の動作
とが一致しないため、操作が非常に難しくなり、所望の
箇所にポインター像を円滑に移動させるためには、かな
りの熟練を要する。

【００２１】また、反射ミラー面１４のＸ軸及びＹ軸方
向の傾き度合いを調整して、ミラー保持部材１２の操作
時の動作と像面上のポインター像の動作とを一致させる
方法も考えられる。例えば、ミラー保持部材１２のＸ軸
方向の操作量に対してＸ軸方向のポインター像の移動範
囲が２倍になるように調整することによって、ミラー保
持部材１２の円状操作を像面上におけるポインター像の
円状軌跡に変換することができる。

【００２２】しかしながら、このような変換を行うため
には、複雑且つ大型の装置が必要となるため、製造コス
トが上昇してしまう。また、ミラー１０（図１２及び図
１３参照）等の反射部材を用いた場合には、光線の繰り
返し反射によるゴースト等の発生確率が増加することも
ある。

【００２３】本発明は、このような課題を解決するため
になされており、その目的は、ポインター像を所望の箇
所に円滑且つ簡単に位置付けることが可能なコンパクト
なポインター投影装置を提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のポインター投影装置は、観察光学系
の像面の任意の箇所に所定形状のポインター像を投影す
るポインター光学系を備えており、このポインター光学
系には、照明光源と、この照明光源からの照明光が照射
された際に、所定形状のポインター光を射出する絞り部
材と、この絞り部材から射出されたポインター光を前記
観察光学系に配置された光路分岐素子を介して前記像面
の任意の箇所に結像させる偏心光学系とが設けられてい
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態に係
るポインター投影装置について、添付図面を参照して説
明する。図１には、本実施の形態のポインター投影装置
が組み込まれた観察光学系の構成が概略的に示されてい
る。なお、本実施の形態のポインター投影装置が組み込
まれた観察光学系は、観察光学系照明光源５２からの照
明光をコレクタレンズから反射ミラー７０及びコンデン
サレンズ５０を介してステージ４９上の標本４８に照射
した際、この標本４８から生じる像光を対物レンズ４７
を介して像面Ｓに結像させるように構成されている。

【００２６】図１に示すように、本実施の形態のポイン
ター投影装置は、観察光学系の像面Ｓの任意の箇所に所
定形状のポインター像５４を投影するポインター光学系
を備えており、このポインター光学系には、照明光源即
ちポインター光学系照明光源４０と、このポインター光
学系照明光源４０からの照明光が照射された際に、所定
形状のポインター光を射出する絞り部材即ちポインター
状絞り部材１１と、このポインター状絞り部材１１から
射出されたポインター光を観察光学系に配置された光路
分岐素子５３を介して像面Ｓの任意の箇所に結像させる
偏心光学系６０とが設けられている。

【００２７】偏心光学系６０は、少なくとも１つのレン
ズが光軸に対して偏心可能に構成されており、具体的に
は、ポインター状絞り部材１１から射出されたポインタ
ー光を観察光学系に配置された光路分岐素子５３を介し
て像面Ｓに結像させる投影レンズ６９と、図中矢印方向
に偏心自在に構成され且つ観察光学系の像面Ｓに結像す
るポインター像５４を像面Ｓ上の任意の箇所に移動させ
る偏心凸レンズ２２とを備えている。

【００２８】偏心凸レンズ２２は、凸面状の射出面２６
と平面状の入射面２７を備えており（図４参照）、後述
する偏心機構によって所定方向へ偏心させることができ
る。偏心機構としては、例えば図６（ａ），（ｂ）に示
すように、外枠６１内を摺動自在に配置され且つ偏心凸
レンズ２２を保持するレンズ保持枠６２と、外枠６１に
等間隔に３個配置されたツマミ６３とを備えており、こ
れら３個のツマミ６３を適宜選択的に操作してレンズ保
持枠６２を外枠６１に対して所定方向へ摺動させること
によって、偏心凸レンズ２２の光軸Ａを光軸Ａ′に平行
に偏心させることができる。

【００２９】また、他の偏心機構としては、例えば図７
（ａ），（ｂ）に示すように、外枠６１内にレンズ保持
枠６２が摺動自在に支持されるように、押え冠６６によ
って押さえられた皿バネ６７と、この皿バネ６７の付勢
力をレンズ保持枠６２に作用させる樹脂製ワッシャ６５
と、外枠６１を介してレンズ保持枠６２に接続された２
個のツマミ６３とを備えており、これら２個のツマミ６
３を適宜選択的に操作してレンズ保持枠６２を外枠６１
に対して所定方向へ摺動させることによって、偏心凸レ
ンズ２２の光軸Ａを光軸Ａ′に平行に偏心させることが
できる。

【００３０】更に、他の偏心機構としては、例えば図８
に示すように、外枠６１内にレンズ保持枠６２が摺動自
在に支持されるように、レンズ保持枠６２を付勢する一
対のバネ６８と、外枠６１に配置された２個のツマミ６
３とを備えており、これら２個のツマミ６３を適宜選択
的に操作してレンズ保持枠６２を一対のバネ６８の付勢
力に抗して摺動させることによって、偏心凸レンズ２２
を光軸に対して平行に偏心させることができる。

【００３１】ところで、図２（ａ），（ｂ）に示すよう
に、入射面７１ａと射出面７１ｂとの成す楔角がαであ
って且つ屈折率がｎの楔形プリズム７１に光束を透過さ
せた場合において、光束の射出角をα′、光束の振れ角
をＸとすると、スネルの法則によって、ｎ・ｓｉｎα＝ｓｉｎα′ なる関係が規定される。

【００３２】このとき、楔角αを非常に小さくすると、
上記の関係式は、ｎα＝α′に近似されるため、振れ角
Ｘは、Ｘ＝（ｎ−１）α となる。

【００３３】ここで、光束が非常に小さいと考えること
ができる場合例えばポインター光学系照明光源４０とし
てレーザーを使用したり或いは開口数の小さい収束光学
系を使用した場合において、図３に示すように偏心凸レ
ンズ２２を光軸２３′に対して平行に偏心させると、図
４（ｃ），（ｄ）に示すように偏心凸レンズ２２の凸面
状の射出面２６と光束２３の交点を通る接線２９が、平
面状の入射面２７に対して成す角を楔角α（図２参照）
とする楔形プリズム２４に光束２３を入射させた場合と
同様の光学的特性を奏する。また、偏心凸レンズ２２が
光軸に対して偏心していない場合には、図４（ａ），
（ｂ）に示すように平行平面プリズム２５に光束２３を
入射させた場合と同様の光学的特性を奏する。

【００３４】上述したように、楔角αで屈折角ｎの楔形
プリズム７１（図２参照）に入射した光束の振れ角Ｘは
（ｎ−１）αとなるため、図５（ａ）に示すように、光
束２３と偏心凸レンズ２２の射出面２６の交点が円状軌
跡２８を描く範囲において、光束２３は、同じ振れ角Ｘ
を有して射出面２６から射出し、軌跡２８の通過箇所に
応じて光束２３の偏向方向が異なる。

【００３５】従って、光束２３の振れ角Ｘを変更する場
合には、射出面２６と光束２３の交点を通る接線２９
と、入射面２７との成す角を変えるように、偏心凸レン
ズ２２を偏心させればよい。一方、光束２３の射出方向
を変更する場合には、射出面２６と光束２３の交点が所
望の円状軌跡２８を描くように、偏心凸レンズ２２を偏
心させればよい。例えば、振れ角Ｘを大きくしたいとき
は、図５（ｂ）に示すように、偏心凸レンズ２２の周辺
部を光束２３が通過するように、偏心凸レンズ２２を偏
心させ、その状態で射出方向を変えたいときは、射出面
２６と光束２３の交点が図５（ｂ）に示された円状軌跡
２８に沿って移動するように、偏心凸レンズ２２を偏心
させればよい。

【００３６】なお、振れ角Ｘを大きくしたい場合には、
光束２３は、偏心凸レンズ２２の周辺部を通過するため
に、振れ角Ｘは、ｎα＝α′に近似されず、スネルの法
則によって、Ｘ＝α′−α＝ｓｉｎ^-1（ｎｓｉｎα）−
αとなる。また、偏心凸レンズ２２の移動空間等の制限
がある場合には、必要に応じて適宜射出面２６の曲率を
変えればよい。

【００３７】このように本実施の形態によれば、偏心凸
レンズ２２を光軸に対して偏心させるだけで、ポインタ
ー像を所望の箇所に円滑且つ簡単に位置付けることが可
能なコンパクトなポインター投影装置を提供することが
できる。

【００３８】なお、本発明は、上記実施の形態の構成に
限定されることはなく、新規事項を追加しない範囲で種
々変更することができる。例えば、図９に示すように、
偏心凸レンズ２２（図１参照）の代りに、偏心光学系６
０に偏心凹レンズ３０を配置してもよい。この偏心凹レ
ンズ３０は、図１０に示すように、凹面状の射出面３０
ｂと平面状の入射面３０ａを備えており、上記図６〜図
８に示された偏心機構によって光軸に対して平行に偏心
させることができるように構成されている。このような
構成において、上記実施の形態と相違する点は、凹レン
ズを使用している関係上、図１０（ｃ），（ｄ）に示す
ように、光束２３の射出方向が凸レンズの場合とは逆に
なることである。その他の構成及び作用効果は、上記実
施の形態と同様であるため、その説明は省略する。

【００３９】また、例えば、図１１に示すように、ポイ
ンター光学系照明光源４０（図１参照）の代りに、レー
ザー光源３４を配置すると共に、このレーザー光源３４
と偏心光学系６０との間の光路中に、投影レンズ４２及
び光量調整手段即ちＮＤフィルタ３５を配置してもよ
い。このような構成によれば、観察光学系の像面Ｓの任
意の箇所にレーザー光を照射することができる。この場
合、観察時において、レーザー光の強度を変更するとき
には、ＮＤフィルタ３５によって光量を調整することに
なる。その他の構成及び作用効果は、上記実施の形態と
同様であるため、その説明は省略する。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、ポインター像を所望の
箇所に円滑且つ簡単に位置付けることが可能なコンパク
トなポインター投影装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るポインター投影装
置が観察光学系に組み込まれた状態を示す図。

【図２】（ａ）は、スネルの法則を説明するための楔形
プリズムの斜視図、（ｂ）は、同図（ａ）に示された楔
形プリズムに光束を透過させた状態を示す図。

【図３】偏心凸レンズを光軸に対して平行に偏心させた
状態を示す図。

【図４】（ａ），（ｂ）は、光軸に対して偏心させてい
ない偏心凸レンズに光束を入射した際の光学的特性を平
行平面プリズムを用いて説明した図、（ｃ），（ｄ）
は、光軸に対して偏心させた偏心凸レンズに光束を入射
した際の光学的特性を楔形プリズムを用いて説明した
図。

【図５】（ａ）は、偏心凸レンズに入射した光束の偏向
方向を説明するための斜視図、（ｂ）は、光束の振れ角
及び射出方向を変更した状態を示す斜視図。

【図６】本発明に適用した偏心機構の構成を示す図であ
って、（ａ）は、縦断面図、（ｂ）は、横断面図。

【図７】本発明に適用した他の偏心機構の構成を示す図
であって、（ａ）は、縦断面図、（ｂ）は、横断面図。

【図８】本発明に適用した更に他の偏心機構の構成を示
す横断面図。

【図９】本発明の変形例に係るポインター投影装置の構
成を概略的に示す図。

【図１０】（ａ），（ｂ）は、光軸に対して偏心させて
いない偏心凹レンズに光束を入射した際の光学的特性を
平行平面プリズムを用いて説明した図、（ｃ），（ｄ）
は、光軸に対して偏心させた偏心凹レンズに光束を入射
した際の光学的特性を楔形プリズムを用いて説明した
図。

【図１１】本発明の他の変形例に係るポインター投影装
置の構成を概略的に示す図。

【図１２】従来のポインター投影装置の構成を概略的に
示す斜視図。

【図１３】図１２に示されたポインター投影装置に設け
られたミラー保持部材の周辺の構成を概略的に示す部分
断面図。

【図１４】従来のポインター投影装置によって移動させ
ることができるポインター像の移動範囲を示す図。

【図１５】従来のポインター投影装置に設けられたミラ
ー保持部材の操作方向を概略的に示す図。

【図１６】従来のポインター投影装置に設けられたミラ
ーの反射ミラー面に対する入射光軸と反射光軸の関係を
示す図。

【図１７】反射ミラー面がＸ軸に対して角度θ回転した
際に生じる反射光軸の傾き状態を示す図。

【図１８】反射ミラー面がＹ軸に対して角度θ回転した
際に生じる反射光軸の傾き状態を示す図。

【図１９】ミラー保持部材の移動範囲が規制穴によって
規制されている状態を示す図。

【符号の説明】

１１…ポインター状絞り部材、２２…偏心凸レンズ、４
０…ポインター光学系照明光源、５３…光路分岐素子、
５４…ポインター像、６０…偏心光学系、６９…投影レ
ンズ、Ｓ…観察光学系の像面。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】観察光学系の像面の任意の箇所に所定形
状のポインター像を投影するポインター光学系を備えて
おり、このポインター光学系には、照明光源と、この照明光源
からの照明光が照射された際に、所定形状のポインター
光を射出する絞り部材と、この絞り部材から射出された
ポインター光を前記観察光学系に配置された光路分岐素
子を介して前記像面の任意の箇所に結像させる偏心光学
系とが設けられていることを特徴とするポインター投影
装置。
【請求項２】前記偏心光学系は、少なくとも１つのレ
ンズが光軸に対して偏心可能に構成されていることを特
徴とする請求項１に記載のポインター投影装置。
【請求項３】前記照明光源は、レーザー光源であると
共に、このレーザー光源から出射したレーザー光の光量
を調整する光量調整手段を更に備えていることを特徴と
する請求項１に記載のポインター投影装置。