JP2009009134A - センタリングされた照明を持つ顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】顕微鏡の主対物レンズの焦点距離変化に伴う照明のセンタリングを簡単な技術で達成すること。
【解決手段】可変の焦点距離を持つ主対物レンズ（２０）を含み、光源と、対象物平面（１００）に向かいかつ該主対物レンズ（２０）の外部に延在する照明光線路を生成するための照明光学システム（４１、４２、４３、４４）を含み、該主対物レンズ（２０）の焦点距離の変化に応じて照明をセンタリングする手段を備える照明ユニット（４０）とを含む顕微鏡（１０）において、該照明光学システム（４１−４４）は、照明のセンタリングのために少なくともその一部が横方向に移動可能に構成される。特に、照明光学システム（４１−４４）は、横方向に移動可能に構成されている（フィールド）絞り（４２）を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、センタリング可能な照明を持つ顕微鏡等の光学装置に関し、特に、焦点距離が可変な主対物レンズ並びに光源及び対象物（ないし物体）平面上に向かい、主対物レンズの外部に延在する照明光線路を含む照明ユニットを含み、主対物レンズの焦点距離の変化に応じて照明がセンタリングされる手段を備える、顕微鏡に関する。

この種の顕微鏡は、ＤＥ１９５２３７１２Ｃ２（特許文献１）及び特許文献ＤＥ１９５３７８６８Ｂ４（特許文献２）により公知である。最初の特許文献には、主対物レンズに隣接して配置された照明ユニットとともに、焦点距離が可変な主対物レンズ、下流側に配置されたズームシステム及び双眼鏡胴体を含む立体顕微鏡が開示されている。主対物レンズは、主対物レンズの焦点距離及び後焦点距離を変えるための固定レンズ及び可動レンズを含む。主対物レンズの固定された凹レンズは、対象物平面に向けて配置されており、可動の凸レンズはその後方に（対象物平面とは反対の向きに）配置されている。可動レンズが対象物平面からそれる方向へ移動すると、主対物レンズの焦点距離が小さくなる。
この文献から、（移動された）対象物平面の光学的照明のために、照明のセンタリングのために主対物レンズの焦点距離の変化に応じて照明用偏向要素の位置を調節することが示唆される。これは、照明用偏向要素として用いられるプリズムレンズが、照明光線路が対象物の位置変化に従って追従するように、旋回することで行われる。そのため、プリズムレンズは、主対物レンズの垂直光軸と、プリズムレンズに対してほぼ水平に入射する照明光線路とにまたがる平面に垂直な軸周りに軸支されている。その結果、対象物とは反対側の主対物レンズの可動レンズの全ての位置に対して、主対物レンズの対応する焦点位置に照明光を焦点合わせすることが保証される。

ＤＥ１９５３７８６８Ｂ４（特許文献２）には、可変の画像形成後焦点距離の対物レンズを含む立体顕微鏡のための照明装置が開示されている。照明の後焦点距離の変化は、観察用光学システムとは別の光学システムを用いて可能である。上記の後焦点距離（複数）を結合する手段が開示されており、この手段は照明の後焦点距離と結像の後焦点距離とを互いに一致させる。さらに、照明装置の偏向要素の角度的配置が、結像の後焦点距離と照明の後焦点距離のそれぞれに依存して変化し、そのため観察される視野に常にセンタリングされた照明がなされる。
そのため、ここでもまた照明をセンタリングするため偏向要素を回転運動させる必要がある。

照明が顕微鏡の主対物レンズを通してガイドされた場合、基本的に異なる照明のセンタリング結果が得られる。この解決法は、出願人による外科手術用顕微鏡モデルＭ５２０及びＭ５２５に用いられている。ここでは、照明用偏向要素は照明光線路を、可変焦点距離を持つ主対物レンズに向かい、通過するようにしており、照明は常に焦点上にセンタリングされている。

ＥＰ０３２１５８５Ｂ２（特許文献３）では、照明ズームシステムを持つ照明システムとともに、チャンネルと観察ズームシステムとを共用化した１つの主対物レンズを含む、光学的双眼鏡観察システムが示唆されている。照明光線路は、偏向プリズムを介して主対物レンズを通してガイドされる。照明ズームシステムは、照明領域サイズをズーム倍率の変化に合わせて適合させるために、観察ズームシステムに依存して調節される。

これまで説明した顕微鏡は、垂直ズームシステム、つまりズームシステムの長軸方向が主対物レンズの光軸に平行に並んでいるものを採用している。もしさらに、照明が主対物レンズの上部から供給されると、垂直方向に大きなスペースが必要となり、顕微鏡は全体として垂直方向に長い（高い）高さが必要となるであろう。これは接眼鏡と主対物レンズとの間の距離が長くなり、人間工学的に不利な結果となる。

ＵＳ６４７３２２９Ｂ２（特許文献４）には、照明ユニットを含み、その照明光線路は主対物レンズの外部にある固定された偏向ミラーを介して対象物平面上に向けられている、立体顕微鏡が開示されて公知である。これに示された立体顕微鏡には、主光線路と副光線路とがあり、２つの光線路にはそれぞれレンズシステム、ズームシステム及び双眼鏡胴体部を含む光学システムが別々に設けられている。このうち一つのズームシステムは水平に配置され、他のズームシステムはその軸が垂直に、即ち対象物平面に垂直に配置されている。ここでは、レンズシステムの１つの焦点距離が可変な場合の照明センタリングに関して、何の示唆もない。

ＥＰ１４２４５８２Ｂ１（特許文献５）には垂直方向の構造高さを減らした立体顕微鏡が開示されており、その中で「横置き」ズームシステム、即ち長さ方向軸が水平であるズームシステムが実現されている。このため、主対物レンズとズームシステムとの間に偏向要素が配置され、この偏向要素は観察光線路をほぼ垂直方向からほぼ水平方向へ偏向し、第１の水平面内に配置されたズームシステムへ供給する。さらに別の偏向要素によって、ズームシステムの観察光線路は、第１の水平面と実質的に平行に延在し、追加の光学的部材が配置された第２の水平面内に偏向される。このような「横置き」ズームシステムを備える立体顕微鏡の構造及び機能モードの詳細に関して、上記ヨーロッパ特許文献明細書に参照文献が明記されている。

最後に、ＤＥ１０１４４０６２Ａ１（特許文献６）及び対応するＵＳ７１０２８１８Ｂ２（特許文献７）により、照明光線路が、ほぼ水平方向から偏向ミラーにより顕微鏡の主光線路に合流し、主対物レンズを介して対象物まで到達する照明装置を含む立体顕微鏡が公知である。ここでは、偏向ミラーの直径は複数の観察光線路（立体視ベース）の間の距離よりも大きく、観察光線路（複数）のための自由開口（複数）が設けられている。さらに、ここに開示された照明装置には、照明光線路の半径方向に移動できるダイヤフラム（絞り）が配設されており、その結果対象を照明する光線の入射角が半径方向に（顕微鏡の主光線路に対して）変えられる。こうして、照明領域を横方向に移動させることなく、対象をさまざまな角度から照明することが可能となる。

さらに、（対象物の）位置及びサイズに関して照明領域を追従していく方法は、照明領域の直径を最小限に保つことができ、視野に応じて適合させることができるという利点があり、外科用顕微鏡の場合は患者に対して最小限の光線照射で済む。
ＤＥ１９５２３７１２Ｃ２ ＤＥ１９５３７８６８Ｂ４ ＥＰ０３２１５８５Ｂ２ ＵＳ６４７３２２９Ｂ２ ＥＰ１４２４５８２Ｂ１ ＤＥ１０１４４０６２Ａ１ ＵＳ７１０２８１８Ｂ２

特許文献１で示唆されているように、照明用偏向要素の回転運動と、主対物レンズの対象物とは反対側のレンズの直線的（垂直）運動との結合は、レンズの移動に対する照明用偏向要素の非常に精密な回転運動を必要とし、機械的な結合設計への要求が非常に大きく、製造コストが高い。わずかな動揺もユーザに直接感知されるであろう（特に高倍率において）。さらに、照明用偏向要素が傾斜した場合にも偏向要素は全照明光束をカバーできるほど大きくなければならないため、偏向要素の表面のサイズが不利となることが判明した。照明用偏向要素として、ミラー又は上記のプリズムレンズが用いられうる。ミラーを用いた場合、反射表面のサイズが増加すると、偏向表面の厚さをより厚くする必要があるという問題が発生する。そのため全体として、移動すべき重量の必要なスペースや高さが増加するという欠点がある。
特許文献２では、ここでもまた照明をセンタリングするため偏向要素を回転運動させる必要があり、先に述べた欠点と同様の欠点が発生する。
特許文献３の場合、照明ズームシステムは、照明領域サイズをズーム倍率の変化に合わせて適合させるために、観察ズームシステムに依存して調節される。そのため、構造が複雑化する。
特許文献４では、レンズシステムの１つの焦点距離が可変な場合の照明センタリングに関して、何の示唆もない。

特許文献５の立体顕微鏡では、照明ユニットは、主対物レンズにほぼ隣接して水平方向に、そしてズームシステムの下方に垂直方向に、配置されている。そして照明光線路は主対物レンズの外部にガイドされている。照明をセンタリングするかわりに、十分に広い照明領域を確保することにより、主対物レンズの所定の焦点距離変化に対して観察視野を常に照明することが可能となる。このように大きく構成された照明領域には、それに対応して大きな照明ユニットが必要となり、逆に顕微鏡に人間工学的に不利な効果を与える。この方法のさらに不利な点は、照明の均一性（照明領域の分布度）が全ての（可変焦点レンズの）焦点位置において等しくないことである。利用可能な照明領域全体の他の部分（一部）のみが利用されるのみである。
特許文献６では、照明光線路は主対物レンズを通じてガイドされているので、照明のセンタリングに関する問題については当然言及されていない。ここに開示された方法を行うには、大きな照明開口が必要となる（が、実際は十分には得られない）。

特に「横置き」ズームシステムを利用した顕微鏡構造において、照明のセンタリングに特に適したものとすることが望まれる。

本発明によって解決すべき課題は、顕微鏡の主対物レンズの焦点距離変化に伴う照明のセンタリングを簡単な技術で達成することである。

この課題は、請求項１に記載の顕微鏡により解決される。即ち本発明により、可変の焦点距離を持つ主対物レンズを含み、光源と、対象物平面に向かいかつ主対物レンズの外部に延在する照明光線路を生成するための照明光学システムを含み、主対物レンズの焦点距離の変化に応じて照明をセンタリングする手段を備える照明ユニットとを含む顕微鏡であって、照明光学システムは、照明のセンタリングのために少なくともその一部が横方向に移動可能に構成されていることを特徴とする、顕微鏡が提供される。（基本形態１）
従属請求項に示す有利な実施形態を以下に説明する。
前記照明光学システムは、（照明軸に対し）横方向に移動可能に構成されている絞りを有することが好ましい。（形態２）
前記照明光学システムは、軸方向に移動可能に構成されている絞りを有することもできる。（形態３）
前記絞りは、照明フィールド絞りであることが好ましい。（形態４）
前記照明ユニットは、前記照明光線路を前記対象物平面上に焦点を合わせるための集光器、絞り、照明用偏向要素及びレンズアセンブリを前記照明光学システムとして有することができる。（形態５）
前記照明用偏向要素は、位置が固定されていることができる。（形態６）
前記主対物レンズの焦点距離の変化と、前記照明光学システムの少なくとも一部の横方向移動量とを結合するための制御ユニットを備えることが好ましい。（形態７）
前記顕微鏡は、前記対象物平面から見て前記主対物レンズの下流側にズームシステムを有することが好ましい。（形態８）
前記ズームシステムと前記主対物レンズとの間に、前記主対物レンズから来る観察光線路を偏向して、前記ズームシステムの縦方向軸が存在する第１の水平面に偏向導入するための偏向要素が配置されていることができる。（形態９）
前記顕微鏡は、前記ズームシステムの下流側に鏡筒及び接眼鏡が配置されていることができる。（形態１０）
少なくとも前記鏡筒は、前記第１の水平面と実質的に平行に延在する第２の水平面内にその縦方向軸（長軸）が配置されていることができる。（形態１１）
前記顕微鏡は、立体顕微鏡、特に外科用顕微鏡として構成されていることができる。（形態１２）
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は、専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。

（発明の効果）
本発明により、主対物レンズの焦点距離化に伴う照明のセンタリングを簡単な技術で達成できる。

本発明に係る顕微鏡は、例えば主対物レンズの光軸方向に移動可能としたレンズアセンブリ（群、グループ）を備えることにより、焦点距離が可変である主対物レンズを含む。本願において、「複（multi）焦点レンズ」又は「可変（vario）焦点レンズ」とは、そのように焦点距離が可変な主対物レンズのことを意味する。一般性を限定することなく、以下においてこの主対物レンズは、対象物と反対の方向を向く固定部分と、対象物に指向する可動部分とがあり、いずれの部分もレンズアセンブリを含むこと、を前提としている。レンズアセンブリは単一のレンズ又は複数のレンズの組み合わせを含みうる。可変焦点レンズは、下部の対象物に指向する部分は固定されており、上部の対象物と反対の方向を向く部分は可動とするように構成することもできる。このような可変焦点レンズを用いることにより、所定の範囲において異なる（複数の）像面（Bildebenen）に対し焦点合わせできる。

本発明に係る顕微鏡は、光源、及び対象物平面に向けられ、主対物レンズの外部に延在する照明光線路を生成する照明光学システムを含む照明ユニットをさらに含む。

本発明によれば、照明光学システムは、主対物レンズの焦点距離の変化に対応して照明をセンタリングするために、少なくとも部分的に横方向に移動可能なように配設（gelagert）される。ここで「横方向に移動可能」（lateral verschiebbar）とは、この文脈（関連）において、軸方向（即ち照明軸方向）に移動可能であることのみならず、また、照明軸に対して傾斜した又は垂直の方向に移動可能であることも意味し、従って軸方向の追加的な移動成分（Verschiebekomponente）の存在を除外するものではない。このような照明光学システムの少なくとも一部の横方向の移動により、照明の焦点合わせが技術的に容易となり、主対物レンズの焦点（変化）に高信頼度で追従できることが判明した。さらに、照明光学システムの一部のみを横方向へ移動可能なように構成すれば十分であることが判明した。このことは、照明ユニット全体を移動可能なようにする必要がなく、現行の照明光学システムの一部のみを移動可能なように構成すればよいという点で有利である。

本発明に係る顕微鏡において、照明光学システムは横方向に移動可能なように搭載された絞り（Blende, diaphram）を有することが有利である。この絞りは、ここで考慮される照明ユニットにしばしば用いられる照明フィールド絞り(Leuchtfeldblende)でありうる。

本発明に用いられる照明ユニットは、光源から見て順に、照明光学システムとして、集光器（コレクタ）と、絞りと、照明光線路を対象物平面内に焦点合わせするための照明レンズアセンブリとを有する。絞りの開口は、しばしば可変口径を持つ虹彩絞りであるが、レンズアセンブリを介してケーラー(Koehler)照明により対象物平面上に結像される。異った種類の照明ユニットのほか、異なる構造の種類の照明も使用できる。照明の偏向要素は、照明レンズアセンブリの上流又は好ましくは下流側に配置できる。その結果、少なくとも一部が水平に配置された照明ユニットを用い、生成された照明光線路を照明用偏向要素により垂直方向に対象物平面に向けて偏向することが特に可能である。照明レンズアセンブリは原則的に単一のレンズ又は複数のレンズの組み合わせで構成しうる。

既に述べたように、照明ユニットはしばしば少なくとも部分的に、生成された照明光線路が照明用偏向要素に対して、主対物レンズの光軸に直角の（又は斜めの）方向に、即ち一般性を制限することなく実質的に（ほぼ）直角方向に、入射するように配置される（「水平照明ユニット」）。次に照明用偏向要素はこの照明光線路を、主対物レンズの焦点位置にある対象物平面に向けて偏向する。偏向された照明光線路のこの区間は、垂直ないし鉛直（対象物平面の垂線）に対して特定の角度を形成する。主対物レンズの焦点距離が変化すると、結像平面がこの構成では垂直方向に移動するため、照明を中心に保持するためにはこの角度を同様に変化させなければならない。驚くべきことに、この角度の変化は、照明光学システムの絞り、たとえ固定した照明用偏向要素であっても、特に照明フィールド絞りを「横方向に移動」（laterale Verschiebung）させることで簡単に達成されることが判明した。この移動により、照明領域を横方向に移動して視野の中心に持ってくることができる。特に、絞りを直線的に移動（シフト）させることで十分であり、この移動は特に照明軸に直角の方向に行うことができる。

原則としてその他の横方向移動、例えば照明軸に対して斜めに、つまり追加の軸方向成分をもって移動させたり、又は湾曲した経路に沿って移動させることも考えられる。既述のケーラー照明により、虹彩絞りは対象物平面に結像される。主対物レンズの作動距離（working distance、ワーキングディスタンス Arbeitsabstand）ないし焦点距離により、それぞれに対応して主対物レンズの光軸に沿って対象物平面が移動する。そのため、虹彩絞りは移動した対象物平面上には焦点が外れた結像をする。この影響は、虹彩絞りが新しい（移動した）対象物平面上に鮮明に結像するように、虹彩絞りが軸方向即ち照明軸に沿って移動されることによって補償される。このような方法により、それぞれの対象物平面にセンタリングされかつ鮮明な虹彩絞り像を得るために、虹彩絞りのそれぞれの横方向移動（照明軸に直角の）及び対応する虹彩絞りの軸方向移動（照明軸方向）が指定できる。

主対物レンズの焦点距離の変化と、照明光学システムの少なくとも一部の横方向移動量とを結合する制御ユニットを備えることが好ましい。ここで、特定の照明ユニットを含む特定の顕微鏡構造において、少なくともいくつかの数の作動距離（ないしは主対物レンズのそれぞれの焦点距離）に対して、対応する必要な横方向移動量を割り当て（zuordnen）、続いて対応する制御に用いる対応関係（数値的な又は関数形式で）を導入することが有用である。この対応関係は、異なる作動距離をレイトレーシング(Strahlrueckrechnung "ray tracing"、光線追跡法)する適切なソフトウェアと最適あてはめ法（best fit method）を用いて作成することもできる。照明のセンタリングの閉ループ制御も考えられる。

これまで述べた、そしてこれから述べる本発明の特徴は、ここに記載したような組み合わせでのみ用いられるのではなく、技術的に有利である限り、本発明の範囲を逸脱しない範囲で、単独で又は異なる組み合わせで用いることができる。

添付図に模式的に記載された本発明の実施例とその利点を、以下に詳細に説明する。

図１は、外科用立体顕微鏡として構成された顕微鏡１０の基本的構造の概略図であり、分かりやすくするために観察軸Ｒ_０のみが図示されている。このような外科用顕微鏡においては、１対の主観察光線路に加えて、しばしば補助者用の１対の副観察光路を備えている。そのような顕微鏡自体は公知であるので、ここでは詳細は説明しない。この関連については、既に説明したＥＰ１４２４５８２Ｂ１（特許文献５）に記載された、「横置き」ズームシステムを用いた立体顕微鏡を参照されたい。

外科用顕微鏡１０は、複焦点（Multifokus 又は可変焦点レンズ）即ち可変の焦点距離を持つレンズとして構成された主対物レンズ２０を含む。主対物レンズ２０は、対象物平面１００に垂直な光軸２３を規定する。主対物レンズ２０の焦点距離を変えることにより、それぞれの対象物平面１００に焦点を合わせることができる。観察光線路は、図示の光軸２３に平行に走り、例えば図平面又は光軸２３を含む図平面に垂直な平面のいずれかに存在する。観察光線路を偏向させるため、第１の偏向要素５０が光線路内に配置され、観察光線路をほぼ垂直方向からほぼ水平方向へと偏向し、「横置き」ズームシステム３０へ送り込む。ズームシステム３０は、第１の水平面Ｉ内にその縦方向軸（長軸）があるように配置される。連続的に対象像を拡大できるズームシステム３０の代わりに、不連続に倍率を変えるズームも同様に配置可能である。更なる偏向要素５１、５２により、観察光線路は第２の水平面IIに偏向される。ここで、照明光線路を１以上の接眼鏡７０に偏向するために鏡筒（Tubus）６０が配置されている。観察者（オブザーバ）１１０は、接眼鏡７０を通して顕微鏡画像を見ることができる。主対物レンズ、ズームシステム、鏡筒及び接眼鏡といった図示の顕微鏡の部材の基本的構造は、当業者になじみが深いものである。図１に図示した光線路内には、フィルタ、画像逆転（変換）器、光路長延伸コンポーネント、補助者のための光線分割器等の光学的追加コンポーネントを配置することができる。最後に、ズームシステム３０と鏡筒６０との間に、記録（カメラ、ビデオ等）のための出力部（光学的／機械的）を配置しうる。

対象物の照明のための照明ユニット４０は、その長軸をほぼ水平にしてズームシステム３０の下方に配置することが人間工学的に好ましい。ここに図示したものは、光ファイバを介したファイバ照明である。しかしハロゲン、キセノン又はＬＥＤによる直接照明も同様に使用可能である。照明ユニット４０により生成され、照明軸Ｒ_ｉとして図示した照明光線路は、照明偏向ミラー４３により対象物平面１００に向けて偏向されている。図１から分かるように、照明光線路は顕微鏡１０の主対物レンズ２０の外部でガイドされている。そのため、主対物レンズ２０の焦点距離が変化すると、対象物平面１００が垂直方向に移動し（作動距離が変化）、照明光線路は光学的照明のためにそれに追従する必要がある。図１から分かるように、照明光線路の軸Ｒ_ｉは、観察光線路の軸Ｒ_０に対して角度θをなしており、この角度θが作動距離の変化に対して追従されなければならない。本発明に係るこの照明の追従方法を、図面を参照して詳細に説明する。

図２は、本発明に係る顕微鏡の一実施例の部分概略図である。図２には、本発明において好ましく用いられる照明ユニット４０の概略構造を示している。集光器（ここでは光源も含む）は符号４１で示されている。集光器４１は、光源からの光を集光し、それを絞り４２及び照明用レンズアセンブリ４４及び照明用偏向要素４３を介して対象物平面１００上に投影する。絞り４２は、フィールド絞りの役割を果たす、直径が可変の虹彩絞りが好ましい。

図２から分かるように、観察光線路、即ち主対物レンズ２０の光軸は対象物平面１００に対して垂直である。照明ユニット４０は、まずＲ_ｉを軸とする照明光線路を生成し、主対物レンズ２０の光軸にほぼ直角に照射する（「水平照明ユニット」）。照明用偏向要素４３により、この照明光線路は対象物平面１００に向けて偏向される。照明用偏向要素４３として、平面鏡や球面鏡もまた使用できる。照明用レンズアセンブリ４４は、通常は照明用の可変の後焦点距離を持つレンズグループであり、光源から見て照明用偏向要素４３の上流側又は下流側に配置されうる。レンズアセンブリ４４が複数の部材から構成される場合、一部を照明用偏向要素の上流側及び下流側に配置することも考えられる。

顕微鏡１０（図１参照）の主対物レンズ２０の焦点距離は、図２に示すように、作動距離が対物レンズに関してＷＤ２である対象物平面１００内に焦点が来るように調節される。今、一般性を制限することなく（この態様に制限されることなく）、フィールド絞り４２は中央に位置していることを出発点（前提）とする。つまり、フィールド絞り４２の幾何学的中心が、照明光線路の照明軸Ｒ_ｉ上に位置しているものとする。図２から分かるように、この配置により、作動距離ＷＤ２の対象物平面１００の照明領域は、主対物レンズ２０の焦点距離により決定される視野に最適に一致している。つまり、２つの領域はその位置及びサイズに関して互いに最適に対応している。この点について、特に外科用顕微鏡において、手術領域をよりよく照明するため、より広い照明領域が望ましい場合が考えられることを注意しておく。しかし一般性を制限することなく、以下の議論において、照明領域と観察領域又は視野をできるだけ正確に結合することを前提とする。

図３は、顕微鏡１０（図１参照）の主対物レンズ２０の焦点距離が、図２における焦点距離と比較して短くなり、作動距離がＷＤ２からＷＤ１へ減少した場合の状態の概略図である。作動距離がＷＤ２からＷＤ１に変化したことに対応して、角度θ（図１参照）を大きくする必要がある。本発明によれば、これはフィールド絞り４２の位置を（照明軸Ｒ_ｉに対し）横方向に移動することで達成される。フィールド絞り４２をこのように横方向に移動させることで、照明用偏向要素４３を介して対象物平面１００に向けられた照明光線路の軸及び従って照明領域は、図平面内を水平方向へ横方向に移動する。

主対物レンズ２０の焦点距離の変化と、照明ユニット４０のフィールド絞り４２の横方向移動量との結合のための制御ユニット９０を備えることが有利である。この制御ユニット９０は、図２、３においては模式的に表されているが、主対物レンズ２０の焦点距離の変化を表す信号が入力部から制御ユニット９０に供給され、制御ユニット９０の出力部を介してフィールド絞り４２の必要な移動量が信号として出力され、この出力信号はそれ自体公知の方法で、例えばステッピングモータを制御する。移動量と焦点距離の変化との関係は、実際上例えば「レイトレーシング」（ray tracing）といわれる公知のソフトウェアと最適あてはめ法を用いるといった簡単な方法で導くことができるので、ここでは詳述を略す。これについては、必要に応じ関連する公知文献が引照される。

主対物レンズ２０の焦点距離の変化の可能性はすでに本明細書の導入部で記載した。主対物レンズの焦点距離及び後焦点距離を変えるための固定レンズと可動レンズの組み合わせは一般的である。可動レンズの移動は直接測定可能であり、主対物レンズの後焦点距離又はその作動距離の変化に対応づけることができる。要するに、本発明に係る照明のセンタリングは、公知の制御方法で実施できるということである。

既に述べたように、フィールド絞り４２の移動は、必要であれば、照明光線路の軸Ｒ_ｉに対して垂直な（移動）成分（Komponente）に加えて、軸方向の成分（Komponente）即ち軸Ｒ_ｉに平行な成分をも有することができる。既に述べたように、フィールド絞り４２を（照明軸Ｒ_ｉの）軸方向に移動させることによって、主対物レンズの焦点距離の変化に対応する対象物平面にフィールド絞り４２を高精度で投影することが有利である。原則的には、例えば集光器４１の照明軸Ｒ_ｉ上の１点を中心とする円弧に沿って円弧状の移動をすることも考えられる。しかしここでは、主対物レンズの焦点距離の変化と（照明）フィールド絞り４２の直線的な移動とを結合（対応）させることのほうが、技術的に容易に実現できるということを考慮すべきである。これに関して、偏向要素４３は、本発明に係る照明のセンタリングにおいては、軸周りに傾斜可能なように構成する必要はない、即ち（対物レンズの焦点距離の変化に対応する）ここで言う照明のセンタリングに関しては固定されていて良い、ということを再度指摘しておく。

図４は、図３及び必要な照明フィールド絞り４２の横方向移動の部分概略図である。図３の照明ユニット４０の集光器４１、照明フィールド絞り４２及びレンズアセンブリ４４が図示されている。ここでは照明軸Ｒ_ｉに直角な横方向移動が、Δｖで示されている。移動量Δｖは、照明フィールド絞り４２の幾何学的中心が照明軸Ｒ_ｉ上にある出発位置に対する横方向への移動量を表す。図４から分かるように、照明フィールド絞り４２の上方向へのわずかな移動Δｖは、偏向要素４３を介して、新たな作動距離ＷＤ１（図３参照）に照明光線路を最適に（追従）センタリングするのに十分である。

必要であれば、照明領域と視野とを位置、サイズ及び明るさに関して最適に結合（整合）するために、照明ユニットのパラメータをさらに光学的に変化させることができる。１例として、レンズアセンブリ４４の後焦点距離に関していえば、その結果照明の後焦点距離は観察用の後焦点距離に適合又は追従させることができる。結果として、照明領域の照明強度が変化し、従って主対物レンズ２０の焦点距離変化と最適に結合される。さらに、フィールド絞り４２の開口直径が作動距離変化と結合（対応付け）できる。結果として、照明領域のサイズが視野のサイズと最適に適合することができる。この目的のため、制御ユニット９０（図２、３参照）は、レンズアセンブリ４４及び／又は絞り４２の開口直径を調整する、対応する調整装置に接続される出力部をさらに含みうる。

念のために付け加えると、照明フィールド絞りを通常位置から垂直に下方へΔｖだけ移動すると、照明軸Ｒ_ｉが観察軸（主対物レンズ２０の光軸）に対して相対的に反対方向へ移動する。つまり、図２の状態から出発して図平面の右方向に移動する。作動距離がＷＤ２よりも大きくなった場合には、このような移動が必要である。

本発明を特定の実施例に基づいて説明したが、特許請求の範囲に記載した範囲を逸脱しない範囲でさまざまな修正や変形が可能である。

本発明の一実施例を用いた顕微鏡の概略構造図である。 顕微鏡の主対物レンズの第１の作動距離即ち第１の焦点距離にある対象物平面を照明する、本発明の一実施例の概略図である。 顕微鏡の主対物レンズの第２の作動距離即ち第２の焦点距離にある対象物平面を照明する、本発明の一実施例の概略図である。 図３の一部の部分拡大図である。

符号の説明

１０ 顕微鏡
２０ 主対物レンズ
２３ 光軸
３０ ズームシステム
４０ 照明ユニット
４１ 集光器
４２ 絞り（虹彩絞り）、照明フィールド絞り
４３ 照明用偏向要素
４４ （照明用）レンズアセンブリ
５０ 第１の偏向要素
５１、５２ 偏向要素
６０ 鏡筒
７０ 接眼鏡
８０ 光ガイド（光ファイバ）
９０ 制御ユニット
１００ 対象物平面
１００’ 対象物平面
１１０ 観察者
Ｉ 第１の水平面
II 第２の水平面
Ｒ_０ 観察軸
Ｒ_ｉ 照明軸
Δｖ 横移動量（照明軸Ｒ_ｉに対しての）
θ Ｒ_０とＲ_ｉの成す角

Claims (12)

1. 可変の焦点距離を持つ主対物レンズ（２０）を含み、
   光源と、対象物平面（１００）に向かいかつ該主対物レンズ（２０）の外部に延在する照明光線路を生成するための照明光学システム（４１、４２、４３、４４）を含み、該主対物レンズ（２０）の焦点距離の変化に応じて照明をセンタリングする手段を備える照明ユニット（４０）とを含む顕微鏡（１０）であって、
   該照明光学システム（４１−４４）は、照明のセンタリングのために少なくともその一部が横方向に移動可能に構成されていることを特徴とする、顕微鏡。
2. 前記照明光学システム（４１−４４）は、横方向に移動可能に構成されている絞り（４２）を有することを特徴とする、請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記照明光学システム（４１−４４）は、軸方向に移動可能に構成されている絞り（４２）を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の顕微鏡。
4. 前記絞り（４２）は、照明フィールド絞りであることを特徴とする、請求項２又は３に記載の顕微鏡。
5. 前記照明ユニット（４０）は、前記照明光線路を前記対象物平面（１００）上に焦点を合わせるための集光器（４１）、絞り（４２）、照明用偏向要素（４３）及びレンズアセンブリ（４４）を前記照明光学システム（４１−４４）として有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の顕微鏡。
6. 前記照明用偏向要素（４３）は、位置が固定されていることを特徴とする、請求項５に記載の顕微鏡。
7. 前記主対物レンズ（２０）の焦点距離の変化と、前記照明光学システム（４１、４２、４３、４４）の少なくとも一部の横方向移動量とを結合するための制御ユニット（９０）を備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の顕微鏡。
8. 前記顕微鏡は、前記対象物平面（１００）から見て前記主対物レンズ（２０）の下流側にズームシステム（３０）を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載の顕微鏡。
9. 前記ズームシステム（３０）と前記主対物レンズ（２０）との間に、前記主対物レンズ（２０）から来る観察光線路を偏向して、前記ズームシステム（３０）の縦方向軸（長軸）が存在する第１の水平面（Ｉ）に偏向導入するための偏向要素（５０）が配置されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一に記載の顕微鏡。
10. 前記顕微鏡は、前記ズームシステム（３０）の下流側に鏡筒（６０）及び接眼鏡（７０）が配置されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一に記載の顕微鏡。
11. 少なくとも前記鏡筒（６０）は、前記第１の水平面（Ｉ）と実質的に平行に延在する第２の水平面（II）内にその縦方向軸（長軸）が配置されていることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の顕微鏡。
12. 前記顕微鏡は、立体顕微鏡として構成されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一に記載の顕微鏡。

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