JPH06214165A - 顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 顕微鏡で無限遠補正対物レンズと結像レンズ
との間に反射部材を設け、対物レンズからの光束を偏向
する際の二重像、光束の発散への対策が目的。 【構成】 物体１からの光束を平行光束に変換する無限
遠補正レンズＬO1，補正レンズＬO1からの光束を偏向さ
せる反射部材２，補正レンズＬO1と反射部材２との間に
設けられた正の屈折力の第１レンズ要素ＬO2，反射部材
２によって偏向された光路上に設けられた第２レンズ要
素ＬO4，ＬZ ，ＬO5とから構成されている。第１レンズ
要素ＬO2と第２レンズ要素ＬO4，ＬZ ，ＬO5とが補正レ
ンズＬO1からの光束を結像させるととも、第１レンズ要
素ＬO2と反射部材２とは挿脱自在である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は顕微鏡に関し、特に無限
遠域に反射部材を設けて光束を偏向させる装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】顕微鏡は対物レンズと接眼レンズとの二
つの凸レンズ系を基本に構成され、高性能の高級顕微鏡
では、対物レンズと接眼レンズの間にプリズム、偏光
板、ハーフミラーなどが装備されている。しかし、プリ
ズムやハーフミラーを途中に挿入することは、光学的な
欠点を多く導入する結果ともなるので、このような欠点
を回避する構成も必要になる。

【０００３】図５は対物レンズＬo と接眼レンズＬe の
間に、プリズム類Ｐを装備した結果、対物レンズＬo に
よる標本Ｓの結像位置がずれる様子を示してある。図６
は対物レンズＬo と接眼レンズＬe の間に、光束を偏向
させるための反射部材Ｒを中間鏡筒を用い挿脱自在に設
けた結果、大きく光路長が変化するので、像伸ばしのた
めの凸レンズＬ1 と凹レンズＬ2 が必要な様子を示して
ある。これらの欠点をなくすため、図７で示すごとく標
本Ｓからの光束が対物レンズＬo によって平行光束に変
換するように、対物レンズに無限遠補正対物レンズＬio
を用い、接眼レンズＬe の前に結像レンズＬi を配置し
て、無限遠補正対物レンズＬioと結像レンズＬi の間に
無限遠域を形成する無限遠補正対物レンズシステムがあ
る。

【０００４】前述した無限遠補正対物レンズシステムで
は、無限遠補正対物レンズＬioと結像レンズＬi の間の
無限遠域にプリズム類Ｐを装備すれば、標本Ｓの結像位
置がずれることはない。また、無限遠補正対物レンズＬ
ioと結像レンズＬi の間の無限遠域に反射部材Ｒを設け
れば、像伸ばしレンズは不要になる。例えば、特開平１
−１５４０１６号公報では、俯視プリズムを用い光束を
偏向させる装置を含む顕微鏡に無限遠補正対物レンズシ
ステムを適用し、無限遠補正対物レンズと結像レンズが
それぞれ複数のレンズ群であり、かつ、切り替え手段を
用いて無限遠補正対物レンズと結像レンズの組み合わせ
を変化させ、総合倍率を調整する提案がなされている。

【０００５】上述のように、顕微鏡に無限遠補正対物レ
ンズシステムを採用し、無限遠補正対物レンズＬioと結
像レンズＬi の間の無限遠域に反射部材Ｒを設ければ、
像伸ばしレンズは不要になり、光学系を簡単な構成にす
ることができる。しかし、無限遠補正対物レンズシステ
ムには、二重像の形成と光束の発散という二つの問題が
ある。

【０００６】二重像の形成を、図８により説明する。標
本Ｓからの光束は無限遠補正対物レンズＬioを透過して
平行光束に変換され進行する。全反射プリズムなど入射
面が光軸に直交する物体Ｍが途中にあると、平行光束は
物体Ｍの入射面で一部が反射し、その結果として、標本
面上で再結像し二重像が形成される。二重像による不都
合を回避する方法として、図９に示すように物体Ｐに対
する光軸ＯＡの入射角θが、θ≧ｔａｎ^-1（ｈ／ｆ）と
なるように物体Ｐを配置し、反射による再結像を視野外
に形成することがある。ここでｈは像高、ｆは結像レン
ズＬi の焦点距離である。

【０００７】次に、無限遠補正対物レンズシステムにお
ける光束の発散を、図１０により説明する。標本Ｓから
の光束は無限遠補正対物レンズＬioを透過して平行光束
に変換され、結像レンズＬi 方向に進行する。しかし、
光軸ＯＡに平行な光束に変換されるのは、光軸ＯＡ上の
物点からの光束であって、軸外物点からの光束は、光軸
ＯＡに対し傾いた平行光束になる。したがって、無限遠
補正対物レンズＬioの結像レンズＬi 側面で、光軸ＯＡ
から離れている光束は、光軸ＯＡと最大で角度φ＝ｔａ
ｎ^-1（ｈ／ｆ）をなす発散光束となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このため、無限遠補正
対物レンズＬioと結像レンズＬi の間の無限遠域に反射
部材Ｒを設け、無限遠補正対物レンズＬioからの光束を
偏向させる装置を含む顕微鏡では、二重像の形成と光束
の発散という二つの課題を、図１１及び図１２で示す構
成で対処していた。図１１は無限遠補正対物レンズＬio
と結像レンズＬiの間の無限遠域に、光束を偏向させる
反射部材として全反射プリズムＰを設けてある。この全
反射プリズムＰは面角が４５°の直角プリズムではな
く、光軸の入射・射出両面が角度θ傾けてある。その角
度θの傾量はｔａｎ^-1（ｈ／ｆ）よりも大きくなるよう
に設けられている。この結果、二重像の形成を回避する
ことができる。

【０００９】図１２では、光束を偏向させる反射部材と
して反射平面鏡Ｍを用い、無限遠補正対物レンズＬioか
らの光束の入射角θがθ＝４５°となるように、反射平
面鏡Ｍが設けられている。図１１及び図１２いずれの場
合も、反射部材によって偏向された光路上に設けられた
リレーレンズＬr に、大きいレンズを用いて光束の発散
に対処していた。しかし、リレーレンズＬr が大きけれ
ばそれを収容する鏡筒も大きくなり、そのために鏡基も
大きくすることが必要となる。また、反射部材としてプ
リズムを用いるときは、通常の面角が４５°の直角プリ
ズムと異なるため、加工が難しくコストアップを招いて
る。

【００１０】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたも
のであり、顕微鏡に設けた無限遠域に反射部材を配置
し、光束を偏向させる場合に生じる収差、二重像、偏向
された光束の発散などの課題の解決を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の顕微鏡は、物体
からの光束を平行光束に変換する無限遠補正対物レンズ
と、上記対物レンズからの光束を偏向させる反射部材
と、上記対物レンズと上記反射部材との間に設けられた
正の屈折力の第１レンズ要素と、上記反射部材によって
偏向された光路上に設けられた第２レンズ要素とから構
成され、上記第１レンズ要素と上記第２レンズ要素とが
上記対物レンズからの光束を結像させるとともに、上記
第１レンズ要素と上記反射部材とを挿脱自在に設けたこ
とを特徴としている。また、本発明の顕微鏡は、上記第
１レンズ要素の焦点距離をｆとし、上記対物レンズの射
出瞳の中心から上記第１レンズ要素の最も上記対物レン
ズに近い面までの距離をｌとしたときに、ｆ＜ｌの条件
を満足していることを特徴とする。

【００１２】

【作用】図３及び図４は、本発明の顕微鏡の作用につい
ての説明図で、図３中、１は物体としての標本、ＬO1は
物体からの光束を平行光束に変換する無限遠補正対物レ
ンズ、２は無限遠補正対物レンズＬO1からの光束を偏向
させる反射部材としての全反射プリズムである。ＬO2は
無限遠補正対物レンズＬO1と反射部材としての全反射プ
リズム２との間に設けられた正の屈折力の第１レンズ要
素である。ＬO4は反射部材としての全反射プリズム２に
よって偏向された光路上に設けられた第２レンズ要素で
ある。図４は、反射部材として反射平面鏡２を用い、鏡
面と光軸が４５°で交差するよう設けてあること以外
は、図３と同じである。

【００１３】本発明の顕微鏡において、全反射プリズム
２は、図示のように面角４５°の直角プリズムを用いる
ことができる。また、反射部材としての全反射プリズム
２あるいは反射部材としての反射平面鏡２は、第１レン
ズ要素ＬO2と一体的に対物光路に対して挿脱自在であ
り、かつ、第１レンズ要素ＬO2は正の屈折力を有する。
反射部材としての全反射プリズム２あるいは反射部材と
しての反射平面鏡２が、第１レンズ要素ＬO2とともに対
物光路に挿入されている場合、標本１からの光束は、無
限遠補正対物レンズＬO1により平行光束に変換され、第
１レンズ要素ＬO2に入射する。第１レンズ要素ＬO2は正
の屈折力を有するので、平行光束は収束光束となり、こ
の収束光束が全反射プリズム２あるいは反射平面鏡２に
入射し、反射して偏向せしめられ、リレーレンズＬO4を
透過して像５を形成する。すなわち、第１レンズ要素Ｌ
O2とリレーレンズＬO4は、トータルで結像レンズとして
機能する。

【００１４】収束光束が全反射プリズム２に入射する場
合は、図８を用い説明した平行光束の入射・反射に起因
する二重像の形成の問題はない。したがって、全反射プ
リズム２として、面角４５°の直角プリズムを用いるこ
とができる。また、正の屈折力の第１レンズ要素ＬO2の
焦点距離をｆとし、無限遠補正対物レンズＬO1の射出瞳
の中心から第１レンズ要素ＬO2の最も無限遠補正対物レ
ンズＬO1に近い面までの距離をｌとしたとき、ｆ＜ｌで
あれば、第１レンズ要素ＬO2から射出した光束は、第１
レンズ要素ＬO2の有効径より大きくならない。

【００１５】本発明の顕微鏡において、第１レンズ要素
ＬO2は正レンズ、特に両凸レンズ１枚で構成されている
ことが、光学系をコンパクトに形成するので望ましい。
また、空気間隔を挟まず、両凸レンズと両凹レンズ、又
は両凸レンズと無限遠補正対物レンズＬO1側に凹面を向
けた負メニスカス・レンズとの接合レンズで構成するこ
とは、コンパクト性ばかりでなく、球面収差補正のうえ
からも望ましい。更に、非球面を用いれば、収差の面で
より良好な効果が得られる。

【００１６】

【実施例】第１実施例 図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明顕微鏡の第１実施
例の構成を示す図で、図１（ｂ）は特に反射部材付近に
関するものであり、図１（ａ）の矢印Ｂ方向の矢視図で
ある。図中、１は物体としての標本、２は反射部材とし
ての全反射プリズム、３は全反射プリズム２と接着され
ている全反射プリズム、ＬO1は無限遠補正対物レンズ、
ＬO2は対物レンズＬO1と全反射プリズム２との間に設け
られた正の屈折力の第１レンズ要素としての凸レンズ、
ＬO3は結像レンズ、ＬO4及びＬO5は全反射プリズム２に
よって偏向された光路上に設けられた第２レンズ要素と
してのリレーレンズ、ＬZ は同じく第２レンズ要素とし
てのズームレンズ、Ｍ1 〜Ｍ4 は全反射プリズム２によ
って偏向された光路上に設けられた反射平面鏡である。

【００１７】図１（ｂ）に示してあるように、全反射プ
リズム２は面角４５°の直角プリズムでよいが、二重像
の形成を回避するため、全反射プリズム３は直角プリズ
ムではない。そうして、全反射プリズム３の入射面及び
射出面は、光軸に対して同一角度傾いて設けてある。本
実施例を従来の構成と比較すると、全反射プリズム２に
面角４５°の直角プリズムを採用でき、その結果、全反
射プリズム２とともにリレーレンズＬO4も外径が小さく
なっている。なお、凸レンズＬO2と全反射プリズム２及
び全反射プリズム３は、一体となって対物光路に対し挿
脱自在の構成である。なお、全反射プリズム２と凸レン
ズＬO2は、分離している光学要素として図示されている
が、接着して一体化してもよい。

【００１８】本発明顕微鏡の第１実施例は上述のような
構成なので、凸レンズＬO2と全反射プリズム２及び全反
射プリズム３が対物光路に挿入されていれば、標本１か
らの光束は無限遠補正対物レンズＬO1により平行光束に
変換された後、凸レンズＬO2で収束光束となり、全反射
プリズム２，リレーレンズＬO4及び反射平面鏡Ｍ1 を介
してズームレンズＬZ の前方の像面５上に中間像を形成
する。像面５上の中間像は、反射平面鏡Ｍ2 及びＭ3 を
介しズームレンズＬZ によって、像面６上に所定の範囲
の倍率で再結像し投影される。

【００１９】像面６上で再結像し投影された中間像は、
リレーレンズＬO5，反射平面鏡Ｍ4，全反射プリズム３
及び結像レンズＬO3を介し、図示してない接眼レンズの
前方の像面４上に投影される。すなわち、無限遠補正対
物レンズＬO1，凸レンズＬO2，リレーレンズＬO4，ズー
ムレンズＬZ ，リレーレンズＬO5及び結像レンズＬO3で
決まる倍率ｍ_o の中間像が、像面４上に形成される。図
示してない接眼レンズの倍率をｍ_e とすれば、最終的に
ｍ＝ｍ_o ×ｍ_e の総合倍率で接眼レンズを介して標本１
を肉眼観察できる。なお、像面６上で再結像し投影され
た中間像を、図示してない別の反射部材により写真撮影
光路に導いてもよい。

【００２０】凸レンズＬO2と全反射プリズム２及び全反
射プリズム３がこの顕微鏡光学系から外されていれば、
通常の肉眼観察ができる。すなわち、標本１からの光束
は無限遠補正対物レンズＬO1により平行光束に変換され
た後、結像レンズＬO3を介し図示してない接眼レンズの
前方に、無限遠補正対物レンズＬO1及び結像レンズＬO3
で決まる倍率ｍ_o ′の中間像が形成される。したがっ
て、図示してない接眼レンズの倍率をｍ_e とすれば、ｍ
＝ｍ_o ′×ｍ_e の総合倍率で接眼レンズを介して標本１
を肉眼観察できる。

【００２１】第２実施例 図２は、本発明顕微鏡の第２実施例の構成を示す図であ
る。図中、Ｍ1 が反射平面鏡でなく全反射プリズムであ
ること以外は、図１で示した第１実施例と同じ部分には
同じ符号を用いてある。全反射プリズム２は面角４５°
の直角プリズムである。凸レンズＬO2及び全反射プリズ
ム２は、一体となって対物光路に対し挿脱自在の構成に
なっている。第１実施例と同様に、全反射プリズム２と
凸レンズＬO2は、分離している光学要素として図示され
ているが、接着して一体化してもよい。本実施例を従来
の構成と比較すると、第１実施例と同様、全反射プリズ
ム２に面角４５°の直角プリズムを採用でき、その結
果、全反射プリズム２とともにリレーレンズＬO4も外径
を小さくできる。

【００２２】第２実施例は上述のように構成されている
ので、凸レンズＬO2及び全反射プリズム２を対物光路に
挿入すれば、像面６上に無限遠補正対物レンズＬO1，凸
レンズＬO2，リレーレンズＬO4及びズームレンズＬZ で
決まる倍率ｍ_o （所定の範囲で連続的に変化可能）の中
間像が形成される。凸レンズＬO2及び全反射プリズム２
が対物光路から外されていれば、像面４上に無限遠補正
対物レンズＬO1及び結像レンズＬO3で決まる倍率ｍ_o ′
の中間像が形成される。このように、凸レンズＬO2及び
全反射プリズム２を同時に対物光路に対し挿脱操作する
ことにより、像面４上又は像面６上に選択的に中間像を
形成できる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の顕微鏡は、
無限遠補正対物レンズが形成する無限遠域に、光路を偏
向する反射部材を設けた場合に生じる二重像の形成と光
束の発散という問題を、反射部材の前に標本へ向かって
凸面を有するレンズを設けることで対処してある。その
ため、反射部材である全反射プリズムに面角４５°の直
角プリズムの使用が可能となり、結果として、全反射プ
リズム及びこの全反射プリズムの後に配置するリレーレ
ンズに、外径の小さいものを使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の顕微鏡に関する第１実施例の
構成を示す図である。（ｂ）は（ａ）の要部についての
矢視図である。

【図２】本発明の顕微鏡に関する第２実施例の構成を示
す図である。

【図３】本発明の顕微鏡の作用についての説明図であ
る。

【図４】本発明の顕微鏡の作用についての説明図であ
る。

【図５】プリズム類を対物レンズと接眼レンズの間に装
備したために生ずる対物レンズによる標本の結像位置の
ずれを示す図である。

【図６】挿脱自在な反射部材を対物レンズと接眼レンズ
の間に設けた結果、像伸ばしレンズが必要なことを示す
図である。

【図７】無限遠補正対物レンズシステムの説明図であ
る。

【図８】無限遠補正対物レンズシステムにおける二重像
の形成の説明図である。

【図９】反射による再結像を視野外に形成し二重像を回
避する構成の説明図である。

【図１０】無限遠補正対物レンズシステムにおける光束
の発散の説明図である。

【図１１】無限遠補正対物レンズシステムの無限遠域に
反射部材を設けた場合の二重像の形成と光束の発散に対
処する従来の構成を示す図である。

【図１２】無限遠補正対物レンズシステムの無限遠域に
反射部材を設けた場合の二重像の形成と光束の発散に対
処する従来の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 物体としての標本 ２ 反射部材としての全反射プリズム ３ 全反射プリズム ４ 像面 ５ 像面 ６ 像面 ＬO1 無限遠補正対物レンズ ＬO2 第１レンズ要素としての凸レンズ ＬO3 結像レンズ ＬO4 第２レンズ要素としてのリレーレンズ ＬO5 第２レンズ要素としてのリレーレンズ Ｍ1 反射平面鏡、全反射プリズム Ｍ2 反射平面鏡 Ｍ3 反射平面鏡 Ｍ4 反射平面鏡 ＬZ 第２レンズ要素としてのズームレンズ

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【手続補正書】

【提出日】平成５年２月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体からの光束を平行光束に変換する無
   限遠補正対物レンズと、 上記対物レンズからの光束を偏向させる反射部材と、 上記対物レンズと上記反射部材との間に設けられた正の
   屈折力の第１レンズ要素と、 上記反射部材によって偏向された光路上に設けられた第
   ２レンズ要素とから構成され、 上記第１レンズ要素と上記第２レンズ要素とが上記対物
   レンズからの光束を結像させるとともに、 上記第１レンズ要素と上記反射部材とを挿脱自在に設け
   たことを特徴とする顕微鏡。
2. 【請求項２】 第１レンズ要素の焦点距離をｆとし、対
   物レンズの射出瞳の中心から上記第１レンズ要素の最も
   上記対物レンズに近い面までの距離をｌとしたときに、
   以下の条件（１）を満足する請求項１に記載の顕微鏡。 （１） ｆ＜ｌ