JP3689124B2 - 実体顕微鏡 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、実体顕微鏡の光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
実体顕微鏡は、微細な部分を３次元的に把握できるため、研究、検査、手術などの幅広い分野で使用されている。最近これら分野での技術が高度化し、２人が自由な方向から作業したり、長時間観察するために、楽な姿勢で観察できるような実体顕微鏡の要望が強くなっている。
【０００３】
この要望を満たす実体顕微鏡の従来例として、特開平４−１５６４１２号公報に記載されたものが知られている。この従来例は、図２２に示すような構成のもので、対物レンズと同軸のアフォーカルズーム光学系等からなる変倍可能な光学系３０を設置し、その後方に左右一対の接眼光学系を置いたもので、接眼光学系全体を対物レンズの光軸と平行な軸の回りで回転させることによって、前述の要望を達成させるようにしている。
【０００４】
しかし、この実体顕微鏡は、接眼光学系の左右観察用の瞳を含むようにアフォーカルズーム光学系の射出瞳を大きくする必要がある。例えば、通常の実体顕微鏡にて使われている２本のアフォーカルズームレンズの片方を相似拡大して前記の要件を満たそうとすると、瞳の大きさは２倍以上になりそれに応じてズームレンズの全長が２倍以上になる。更に顕微鏡の作業性を良くするために作動距離が可変の対物レンズを取付けた実体顕微鏡が実用化されており、その場合光学系の光路長はさらに長くなる。そのために、作業を行なう光学系の物体面と作業者が接眼レンズをのぞく目の位置（アイポイント）とが離れ、物体面付近での作業を行ないにくい。更に、瞳位置から対物レンズまでの距離が離れるために軸外光束が広がり、対物レンズの外径が大きくなり顕微鏡が大型化すると云う問題が生ずる。
【０００５】
又、ズーム光学系の瞳径を前述の２倍以上の大きさにしたまま、レンズ系の全長を短くすることも考えられるが、各レンズの焦点距離が短くなり、高精度のレンズ加工が必要になり、又調整が難しくなる欠点が生じ、実用的な大きさのものを作成出来ない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、変倍光学系が左右の観察光学系の瞳を含む１本の実体顕微鏡変倍光学系で、アイポイントを低くして観察しながらの物体面での操作が容易になり、しかも良好な光学性能を有する実体顕微鏡を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の実体顕微鏡は、一つの対物レンズとこの対物レンズと同軸に配置されている一つの変倍光学系とを有し、変倍光学系と観察者の瞳の間であって変倍光学系の光軸とは偏芯した位置に瞳となる開口絞りを複数設定し、この開口絞りによって決められる光軸（観察系の光軸）と変倍光学系内部で異なった位置を通るもので、左右共通の１本の光学系（前記の観察系よりも物体側に位置する光学系）の内部で１回結像したアフォーカルリレー光学系を有することを特徴としている。
【０００８】
実体顕微鏡は、作業に必要な作動距離を確保したうえで、作業を行なう光学系の物体面とアイポイントを近くする必要がある。顕微鏡の作業者がいる側と反対の側や側方は、多少大きくなっても作業への影響は少ない。そのため、顕微鏡の作業に影響の少ない方向に突出部を設けて、その内部に変倍光学系を配置し、反射部材を使って物体からの光束を変倍光学系に導き、鏡体の入射光束の近くから光束を射出するようにする。このように構成することによって、アイポイントを低く出来、物体面とアイポイントとの距離を短くできる。しかし鏡体内の光路長が長くなり、対物レンズが開口絞りから離れ、軸外光束が広くなり、大きな径の対物レンズが必要になる。そのために幅の広い鏡体になり物体面を直接見づらくなり、作業性の悪い顕微鏡になり実用的ではない。本発明では、この欠点を瞳（開口絞りの像）を対物レンズの近くにリレーして対物レンズ付近の光束を小さくすることによって解決した。つまり、内部にて１回結像するアフォーカルリレー光学系を、左右共通の１本の光学系（開口絞りより物体側の光学系）中に挿入して解決した。
【０００９】
ここで対物レンズと開口絞りとの間には、アフォーカル変倍光学系が存在するために、対物レンズの近くにリレーされた開口絞りの像位置が変化する。
【００１０】
このような光学系において、対物レンズの外径の大きさは、アフォーカル変倍光学系の倍率が最大の時の光束の状態に左右される。したがって、アフォーカル変倍光学系の倍率が最大の時に開口絞りの像が対物レンズの付近に形成されるようにすれば、レンズの径を小さくすることが可能である。尚、対物レンズが複数のレンズから成るときは物体側のレンズの近くに瞳がリレーされるようにすると好ましい。この場合、接眼レンズに至るまでの間に物体像は変倍光学系とリレー光学系とで２回結像されるため像を１８０°回転するための正立系は必要としない。しかし左右の光束は、入れ替わるので、そのまま観察すると逆立体になるため瞳と接眼レンズとの間で左右の光束を入れ替える必要がある。
【００１１】
図１は、本発明の実体顕微鏡の構成の１例を示す図である。この図１に示すように本発明の実体顕微鏡は、物体からの光線を水平方向に曲げるための第１の反射部材１と、物体からの光線を平行にするための対物レンズ２と、水平方向の光線を再び垂直方向に曲げる第２の反射部材３と、アフォーカル変倍光学系４と、光線を曲げ元の方向に戻すための第３の反射部材５と、アフォーカル光束を結像させるためのレンズ群６と、レンズ群６を射出する光線の方向を下方へ向け、更に水平方向に向け、更に物体からの光束と同じ方向（物体方向）に曲げる反射部材７（反射板７ａ，７ｂ，７ｃ）と、光束を再び平行光束にするレンズ群８と、複数の観察者方向や撮像系に分岐するための光分割素子９と、瞳を設定するための左右の開口絞り１０Ｌ，１０Ｒと、左右像を結像するための結像レンズ１１Ｌ，１１Ｒと、左右の光束を入れ替えるための光学系１２と、左右の接眼レンズ１３Ｌ，１３Ｒとからなっている。
【００１２】
ここで、対物レンズ２は物体側より正レンズ群と負レンズ群により構成され、負レンズ群が光軸方向に移動させることによって作動距離ＷＤを変えることが出来るようにしたものである。又変倍光学系４は正レンズ群，負レンズ群，正レンズ群の三つのレンズ群からなり、像側の二つのレンズ群を移動させて変倍を行なうようにしている。尚、対物レンズ２からレンズ群８までは左右光学系に共通であり、同一の光軸上に配置されている。
【００１３】
図２はこの実体顕微鏡において、開口絞り１０Ｌ，１０Ｒから接眼レンズ１３Ｌ，１３Ｒまでの鏡筒部の１例を示す図で、左右の光束を入れ替える光学系１２は四つの反射部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄにより構成されており、反射部材１２ａ，１２ｂにより右側の結像光束を左側の接眼レンズに、又反射部材１２ｃ，１２ｄにより左側の結像光束を右側の接眼レンズに導くようになっている。また左右の接眼レンズ１３Ｌ，１３Ｒの間に両眼での観察に必要な左右の眼幅調整のためのプリズム１５Ｌ，１５Ｒが挿入されている。
【００１４】
このような光学系において、レンズ群６とレンズ群８とよりなるアフォーカルリレー光学系により、変倍光学系の倍率が最も大きくなる状態での瞳（開口絞りの像）が対物レンズ付近にリレーされるようにしている。なお、レンズ群６は、アフォーカルリレー光学系内の結像点１４より物体側のレンズ群、レンズ群８は結像点１４より像側の光学系である。
【００１５】
この光学系において、複数の観察者が観察する場合、それぞれの観察者の瞳位置が異なることが多い。そのため、開口絞りのすべてを対物レンズの位置にリレーすることができない。このような場合、それぞれの観察者の開口絞りのリレー位置の範囲の中間を対物レンズの位置に調整すると有効径を小さくできる。
【００１６】
また、図３に示すように、図１の第２の反射部材３を反射部材３ａ，３ｂとし、リレー光学系内の反射部材７として７ａ，７ｂ，７ｃに更に７ｄを増加して３次元的に光学系を配置すれば、即ち反射プリズム３ａにより反射プリズム１からの光を水平面内で曲げ、その後反射プリズム３ｂにより上方に向けるようにし、更に反射プリズム７ｂからの光を反射プリズム７ｃにより水平面内で元の方向に戻してから反射プリズム７ｄにより上方へ向けるようにすれば、顕微鏡より突出する方向を調整することが出来る。
【００１７】
この場合、図４に示すように、プリズム７ｂ，７ｄを逆向きに９０°回し、その間にプリズム７ｃを置くようにすると、対物レンズ２から瞳リレー光学系のレンズ群８までの反射部材を利用して像を１８０°回転させることも出来る。その場合、左右光束を入れ替える光学系は、不要であり、左右光束を入れ替えずに像を１８０°回転させる左右一対の正立プリズムを用いればよい。つまり図５に示すように夫々２つのプリズムからなる左右の正立光学系１６Ｒ1，１６Ｒ2，１６Ｌ1，１６Ｌ2を用いれば、一般的なガリレオ型の実体顕微鏡の鏡筒と同じ構成になる。そのため、ガリレオ型の実体顕微鏡の鏡筒と共通化出来る長所がある。
【００１８】
このような光学系では、瞳位置を調節し、かつ反射部材を用いるためにレンズの配置位置にかなりの制限が生ずる。この制限を緩和するためには、レンズ群６とレンズ群８のうち、いずれかのレンズ群或いは、両方のレンズ群を２群に分ければよい。これによって、第３の反射部材５から光分割素子９までの距離とアフォーカルリレー倍率を最適なものに調整することが出来る。
【００１９】
更に光分割素子９により分割後の光束に複数の観察者のそれぞれにレンズ群８を設置してもよい。この場合、複数の観察者が夫々倍率を変え観察出来、又レンズ群をズームレンズにすれば観察者各自の観察しやすい倍率に微調整することが出来る。図６は、このような構成で、観察者２人の場合であって、一方の観察者のみ倍率を変化させての観察を可能にした例である。この図６において、光分割プリズム９の透過側に第１の観察者用の光束をアフォーカルにするためのレンズ群８と第１の観察者用の鏡筒１８を配置してある。又光分割プリズム９の反射側には、第２の観察者用の光束をアフォーカルにするためのレンズ群１７ａ，１７ｂとその後方の第２の観察者用の鏡筒１９が配置してある。このレンズ群１７ａ，１７ｂは、射出する光束をアフォーカル光束に維持しながら、倍率を変化するように光軸上を移動させるようにしてある。
【００２０】
なお図６には、第２の観察者のみ変倍しながらの観察を可能にしたものを示してあるが、第１の観察者も変倍観察するようにしてもよい。更に多数の観察者が倍率を調整しながら観察出来る構成にすることも可能である。
【００２１】
また、このように構成した場合、第３反射部材５が瞳や結像点から離れるために、軸外光束が広くなり第３の反射部材５の外径が大になりやすい。この反射部材５の径が大きくならないようにするには、総合のアフォーカル倍率を一定にしたまま、アフォーカル変倍系のアフォーカル倍率を上げ、アフォーカルリレー系のアフォーカル倍率を下げるとよい。特にアフォーカルリレー系の倍率を１倍より小さくすると第３の反射部材５の付近のレンズの径を小さく出来るようになるため、鏡体全体の一層の小型化が可能になる。また、アフォーカル変倍系を凸レンズ、凹レンズ、凸レンズからなる３群ズームにすると変倍系を短く出来、全体を小型に出来る。
【００２２】
尚本発明の実体顕微鏡は、反射部材を多く配置しているので、この反射部材の一部をハーフミラーに変えて写真装置、テレビ装置、オートフォーカス装置、指標投影装置、他の画像をスーパーインポーズする装置等を取付けることが出来る。特に第３の反射部材５付近は観察部から離れているために、前記のようにハーフミラーを用いての各装置の設置を行なっても観察や作業に影響を与えることがなく、大型な装置でも取付けが可能である。
【００２３】
次に、本発明の実体顕微鏡で用いるアフォーカル変倍光学系とアフォーカルリレー光学系の数値例を示す。
数値例１
ｒ0 ＝基準面 ｄ0 ＝Ｄ1 （可変）
ｒ1 ＝0.6864 ｄ1 ＝0.06386 ｎ1 ＝1.60311 ν1 ＝60.7
ｒ2 ＝-0.51403 ｄ2 ＝0.04032 ｎ2 ＝1.85026 ν2 ＝32.3
ｒ3 ＝-1.17302 ｄ3 ＝Ｄ2 （可変）
ｒ4 ＝-0.34692 ｄ4 ＝0.02016 ｎ3 ＝1.72916 ν3 ＝54.7
ｒ5 ＝0.37783 ｄ5 ＝0.05808
ｒ6 ＝-0.13308 ｄ6 ＝0.02419 ｎ4 ＝1.8044 ν4 ＝39.6
ｒ7 ＝-0.80747 ｄ7 ＝0.07064 ｎ5 ＝1.5927 ν5 ＝35.3
ｒ8 ＝-0.15417 ｄ8 ＝Ｄ3 （可変）
ｒ9 ＝0.80541 ｄ9 ＝0.03226 ｎ6 ＝1.85026 ν6 ＝32.3
ｒ10＝0.31126 ｄ10＝0.07121 ｎ7 ＝1.497 ν7 ＝81.6
ｒ11＝-0.46759 ｄ11＝0.01613
ｒ12＝∞ ｄ12＝0.3629 ｎ8 ＝1.51633 ν8 ＝64.1
ｒ13＝∞ ｄ13＝0.00806
ｒ14＝0.3303 ｄ14＝0.06186 ｎ9 ＝1.51633 ν9 ＝64.1
ｒ15＝-2.63036 ｄ15＝0.04298 ｎ10＝1.5213 ν10＝52.6
ｒ16＝0.84049 ｄ16＝1.32998
ｒ17＝∞ ｄ17＝0.32258 ｎ11＝1.51633 ν11＝64.1
ｒ18＝∞ ｄ18＝0.06452
ｒ19＝-0.14401 ｄ19＝0.02595 ｎ12＝1.7847 ν12＝26.2
ｒ20＝-0.19417 ｄ20＝0.03039
ｒ21＝∞ ｄ21＝0.32258 ｎ13＝1.51633 ν13＝64.1
ｒ22＝∞ ｄ22＝0.04032
ｒ23＝-14.63582 ｄ23＝0.03226 ｎ14＝1.79952 ν14＝42.2
ｒ24＝1.00588 ｄ24＝0.05711 ｎ15＝1.60311 ν15＝60.7
ｒ25＝-0.40794 ｄ25＝0.80645
ｒ26＝開口絞り
ＡＰ＝0.80645 ，ＡＤ＝0.08871 ，Ａ＝0.0968
βZ 0.375Ｘ 0.75Ｘ 1.5 Ｘ
Ｄ1 0.23513 0.04032 0.10274
Ｄ2 0.04839 0.34973 0.50041
Ｄ3 0.36802 0.26148 0.04839
ＥＮＰ 0.60706 0.56164 -0.64207
βr ＝0.714 Ｘ，ｆＯＣ＝1.3548，ＩＨ＝0.040323
【００２４】
数値例２
ｒ0 ＝基準面 ｄ0 ＝0.050847
ｒ1 ＝0.4925442 ｄ1 ＝0.0834281 ｎ1 ＝1.48749 ν1 ＝70.2
ｒ2 ＝-0.474812 ｄ2 ＝0.0423728 ｎ2 ＝1.6765 ν2 ＝37.5
ｒ3 ＝-1.182482 ｄ3 ＝Ｄ1 （可変）
ｒ4 ＝-0.523820 ｄ4 ＝0.0211864 ｎ3 ＝1.834 ν3 ＝37.2
ｒ5 ＝0.2682305 ｄ5 ＝0.0607603
ｒ6 ＝-0.138451 ｄ6 ＝0.0254237 ｎ4 ＝1.7552 ν4 ＝27.5
ｒ7 ＝0.3546701 ｄ7 ＝0.0874550 ｎ5 ＝1.80518 ν5 ＝25.4
ｒ8 ＝-0.219867 ｄ8 ＝Ｄ2 （可変）
ｒ9 ＝1.3224827 ｄ9 ＝0.0338983 ｎ6 ＝1.85026 ν6 ＝32.3
ｒ10＝0.6696354 ｄ10＝0.0595425 ｎ7 ＝1.48749 ν7 ＝70.2
ｒ11＝-0.529872 ｄ11＝Ｄ3 （可変）
ｒ12＝∞ ｄ12＝0.3813559 ｎ8 ＝1.51633 ν8 ＝64.1
ｒ13＝∞ ｄ13＝0.0084745
ｒ14＝0.8065133 ｄ14＝0.0738292 ｎ9 ＝1.60311 ν9 ＝60.7
ｒ15＝-0.539466 ｄ15＝0.0254237 ｎ10＝1.7847 ν10＝26.2
ｒ16＝-1.552770 ｄ16＝1.5723571
ｒ17＝∞ ｄ17＝0.2203389 ｎ11＝1.51633 ν11＝64.1
ｒ18＝∞ ｄ18＝0.0664603
ｒ19＝-0.328386 ｄ19＝0.0256057 ｎ12＝1.85026 ν12＝32.3
ｒ20＝0.3641288 ｄ20＝0.0458154 ｎ13＝1.71736 ν13＝29.5
ｒ21＝-0.415556 ｄ21＝0.0951693
ｒ22＝∞ ｄ22＝0.3389830 ｎ14＝1.51633 ν14＝64.1
ｒ23＝∞ ｄ23＝0.0254237
ｒ24＝24.324563 ｄ24＝0.0338983 ｎ15＝1.6445 ν15＝40.8
ｒ25＝0.5318231 ｄ25＝0.0677966 ｎ16＝1.60311 ν16＝60.7
ｒ26＝-0.525972 ｄ26＝1.01695
ｒ27＝開口絞り
ＡＰ＝1.0169491 ，ＡＤ＝0.09322 ，Ａ＝0.10169
βZ 0.375Ｘ 0.75Ｘ 1.5 Ｘ
Ｄ1 0.05128 0.33268 0.47337
Ｄ2 0.35445 0.25324 0.05847
Ｄ3 0.23104 0.05085 0.11256
ＥＮＰ 0.18528 0.48537 -0.78405
βr ＝0.714 Ｘ，ｆＯＣ＝1.4237，ＩＨ＝0.042373
【００２５】
数値例３
ｒ0 ＝基準面 ｄ0 ＝0.050847
ｒ1 ＝18.627873 ｄ1 ＝0.0247486 ｎ1 ＝1.741 ν1 ＝52.7
ｒ2 ＝-4.252746 ｄ2 ＝0.0042372
ｒ3 ＝0.9474827 ｄ3 ＝0.0681677 ｎ2 ＝1.72916 ν2 ＝54.7
ｒ4 ＝-1.180707 ｄ4 ＝0.0423728 ｎ3 ＝1.80518 ν3 ＝25.4
ｒ5 ＝-5.860852 ｄ5 ＝Ｄ1 （可変）
ｒ6 ＝-0.396629 ｄ6 ＝0.0211864 ｎ4 ＝1.85026 ν4 ＝32.3
ｒ7 ＝0.3824245 ｄ7 ＝0.0487516
ｒ8 ＝-0.405606 ｄ8 ＝0.0338983 ｎ5 ＝1.53996 ν5 ＝59.5
ｒ9 ＝0.3183145 ｄ9 ＝0.0482891 ｎ6 ＝1.80518 ν6 ＝25.4
ｒ10＝1741.561 ｄ10＝Ｄ2 （可変）
ｒ11＝1.4346549 ｄ11＝0.0381355 ｎ7 ＝1.834 ν7 ＝37.2
ｒ12＝0.4381331 ｄ12＝0.0831096 ｎ8 ＝1.618 ν8 ＝63.4
ｒ13＝-0.440553 ｄ13＝0.3411328
ｒ14＝∞ ｄ14＝0.3813559 ｎ9 ＝1.51633 ν9 ＝64.1
ｒ15＝∞ ｄ15＝0.0084745
ｒ16＝0.5284915 ｄ16＝0.0957926 ｎ10＝1.618 ν10＝63.4
ｒ17＝-0.526626 ｄ17＝0.0482751 ｎ11＝1.834 ν11＝37.2
ｒ18＝-5.096974 ｄ18＝1.4915253
ｒ19＝∞ ｄ19＝0.2203389 ｎ12＝1.51633 ν12＝64.1
ｒ20＝∞ ｄ20＝0.0186949
ｒ21＝-3.573787 ｄ21＝0.0961652 ｎ13＝1.834 ν13＝37.2
ｒ22＝-0.543674 ｄ22＝0.0338983 ｎ14＝1.56732 ν14＝42.8
ｒ23＝0.4358255 ｄ23＝0.0334448
ｒ24＝∞ ｄ24＝0.3559322 ｎ15＝1.51633 ν15＝64.1
ｒ25＝∞ ｄ25＝0.0254237
ｒ26＝1.0161958 ｄ26＝0.0430328 ｎ16＝1.7847 ν16＝26.2
ｒ27＝0.6530680 ｄ27＝0.0586621 ｎ17＝1.618 ν17＝63.4
ｒ28＝-0.738788 ｄ28＝0.92308
ｒ29＝開口絞り
ＡＰ＝1.0169491 ，ＡＤ＝0.09322 ，Ａ＝0.10169
βZ 0.45 Ｘ 0.9 Ｘ 1.8 Ｘ
Ｄ1 0.0508474 0.3673346 0.5255765
Ｄ2 0.2459698 0.1809286 0.0508474
Ｄ3 0.3411327 0.0896868 0.0615261
ＥＮＰ 0.2286542 0.0465839 -1.32839
βr ＝0.794 Ｘ，ｆＯＣ＝1.4237，ＩＨ＝0.056483
上記の数値例は、変倍系の最大長で規格化した値である。データー中ｒ1 ，ｒ2 ，・・・ は各レンズ面の曲率半径（基準面ｒ0は実施例では第２反射部材の射出面）、ｄ1 ，ｄ2 ，・・・ は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、ｎ1 ，ｎ2 ，・・・ は各レンズの屈折率、ν1 ，ν2 ，・・・ は各レンズのアッベ数である。又ＡＤは変倍光学系の光軸に対する左右の接眼光学系の光軸の偏芯量、Ａは接眼光学系の開口絞りの径、ＡＰは接眼光学系の開口絞りとアフォーカルリレー光学系を含む変倍光学系の最終面との光軸方向の距離（プリズム等を含む場合は空気換算長）、ＩＨは接眼光学系の光軸からの最大像高、ＨＨは第２レンズ群の主点間隔、βZ はアフォーカル変倍光学系の倍率、βr はアフォーカルリレー光学系の倍率、ＥＮＰは入射瞳位置、ｆＯＣは結像レンズの焦点距離である。
【００２６】
数値例１（第１の例）は、図７、図８に示す通りで、図７の第１３面（ｒ13）までがアフォーカル変倍光学系、図８の第２５面（ｒ25）までがアフォーカルリレー光学系である。
【００２７】
又図７に示すガラスブロック（ｒ 12 〜ｒ 13 ）は反射部材（プリズム）５、図８に示すガラスブロック（ｒ 17 〜ｒ 18 ）は反射部材７ｃ、ガラスブロック（ｒ 21 〜ｒ 22 ）は反射部材７ｄであり、面ｒ16と面ｒ17の間には反射部材７ａ，７ｂが配置されているがこの数値例１は反射部材７ａ，７ｂとしミラーを設けたものであり、データー並びに図８には示していない。また収差状況は図１３乃至図１５の通りである。
【００２８】
数値例２（第２の例）は、図９、図１０に示す通りで、図９の第１３面（ｒ13）までがアフォーカル変倍光学系、図１０の第２６面（ｒ26）までがアフォーカルリレー光学系である。
【００２９】
この数値例２も図９のガラスブロック（ｒ 12 〜ｒ 13 ）が反射部材５、図１０のガラスブロック（ｒ 17 〜ｒ 18 ）および（ｒ 22 〜ｒ 23 ）が夫々反射部材７ｃ、７ｄであり、又面ｒ16と面ｒ17の間には反射部材７ａ，７ｂに相当する２枚のミラーが配置されているがデーターおよび図１０には示していない。この数値例２の収差状況は図１６乃至図１８の通りである。
【００３０】
数値例１では、変倍光学系中の第１群（ｒ 1 〜ｒ 3 ）と第２群（ｒ 4 〜ｒ 8 ）を移動させて変倍を行なっているが、この数値例２では、変倍光学系中の第２群（ｒ 4 〜ｒ 8 ）と第３群（ｒ 9 〜ｒ 11 ）を移動させて変倍を行なっている。これによって最低倍率の瞳の位置を最高倍率の入射瞳位置に近づけやすくなり、観察視野を広げる場合に有効である。
【００３１】
数値例３（第３の例）は、図１１、図１２に示す通りで、図１１の第１５面（ｒ15）までがアフォーカル変倍光学系、図１２の第２８面（ｒ28）までがアフォーカルリレー光学系である。
【００３２】
この数値例３も図１１のガラスブロック（ｒ 14 〜ｒ 15 ）が反射部材５、図１２のガラスブロック（ｒ 19 〜ｒ 20 ）および（ｒ 24 〜ｒ 25 ）が反射部材７ｃ、７ｄであり、又面ｒ18と面ｒ19の間には反射部材７ａ，７ｂに相当する２枚のミラーが配置されているがデーターおよび図１２には示していない。この数値例の収差状況は図１９乃至図２１に示す通りである。
【００３３】
この数値例は、倍率、解像、立体感を上げた例である。
【００３４】
これらの光学系は、いずれも入射瞳付近に対物レンズをおけば対物レンズの直径を小さく出来る。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の実体顕微鏡は、アフォーカル変倍光学系と共にアフォーカルリレー光学系を用いることによって小型で低いアイポイントで、しかも良好な光学系になし得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実体顕微鏡の構成を示す図
【図２】本発明の実体顕微鏡の鏡筒部の１例を示す図
【図３】本発明の実体顕微鏡の他の構成を示す図
【図４】本発明の実体顕微鏡の更に他の構成を示す図
【図５】本発明の実体顕微鏡の鏡筒部の他の例を示す図
【図６】本発明の実体顕微鏡の鏡筒部の更に他の例を示す図
【図７】本発明の実体顕微鏡で用いる変倍光学系の第１の例を示す断面図
【図８】本発明の実体顕微鏡で用いるリレー光学系の第１の例を示す断面図
【図９】本発明の実体顕微鏡で用いる変倍光学系の第２の例を示す断面図
【図１０】本発明の実体顕微鏡で用いるリレー光学系の第２の例を示す断面図
【図１１】本発明の実体顕微鏡で用いる変倍光学系の第３の例を示す断面図
【図１２】本発明の実体顕微鏡で用いるリレー光学系の第３の例を示す断面図
【図１３】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第１の例の横収差図
【図１４】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第１の例の左右方向の非点収差図
【図１５】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第１の例の垂直方向の非点収差図
【図１６】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第２の例の横収差図
【図１７】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第２の例の左右方向の非点収差図
【図１８】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第２の例の垂直方向の非点収差図
【図１９】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第３の例の横収差図
【図２０】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第３の例の左右方向の非点収差図
【図２１】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第３の例の垂直方向の非点収差図
【図２２】従来の実体顕微鏡の構成を示す図
【符号の説明】
２ 対物レンズ
３ 反射部材
４ 変倍光学系
５ 反射部材
６ アフォーカルリレー系のレンズ群
７ 反射部材
８ アフォーカルリレー系のレンズ群
１０Ｌ，１０Ｒ 左右の開口絞り
【産業上の利用分野】
本発明は、実体顕微鏡の光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
実体顕微鏡は、微細な部分を３次元的に把握できるため、研究、検査、手術などの幅広い分野で使用されている。最近これら分野での技術が高度化し、２人が自由な方向から作業したり、長時間観察するために、楽な姿勢で観察できるような実体顕微鏡の要望が強くなっている。
【０００３】
この要望を満たす実体顕微鏡の従来例として、特開平４−１５６４１２号公報に記載されたものが知られている。この従来例は、図２２に示すような構成のもので、対物レンズと同軸のアフォーカルズーム光学系等からなる変倍可能な光学系３０を設置し、その後方に左右一対の接眼光学系を置いたもので、接眼光学系全体を対物レンズの光軸と平行な軸の回りで回転させることによって、前述の要望を達成させるようにしている。
【０００４】
しかし、この実体顕微鏡は、接眼光学系の左右観察用の瞳を含むようにアフォーカルズーム光学系の射出瞳を大きくする必要がある。例えば、通常の実体顕微鏡にて使われている２本のアフォーカルズームレンズの片方を相似拡大して前記の要件を満たそうとすると、瞳の大きさは２倍以上になりそれに応じてズームレンズの全長が２倍以上になる。更に顕微鏡の作業性を良くするために作動距離が可変の対物レンズを取付けた実体顕微鏡が実用化されており、その場合光学系の光路長はさらに長くなる。そのために、作業を行なう光学系の物体面と作業者が接眼レンズをのぞく目の位置（アイポイント）とが離れ、物体面付近での作業を行ないにくい。更に、瞳位置から対物レンズまでの距離が離れるために軸外光束が広がり、対物レンズの外径が大きくなり顕微鏡が大型化すると云う問題が生ずる。
【０００５】
又、ズーム光学系の瞳径を前述の２倍以上の大きさにしたまま、レンズ系の全長を短くすることも考えられるが、各レンズの焦点距離が短くなり、高精度のレンズ加工が必要になり、又調整が難しくなる欠点が生じ、実用的な大きさのものを作成出来ない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、変倍光学系が左右の観察光学系の瞳を含む１本の実体顕微鏡変倍光学系で、アイポイントを低くして観察しながらの物体面での操作が容易になり、しかも良好な光学性能を有する実体顕微鏡を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の実体顕微鏡は、一つの対物レンズとこの対物レンズと同軸に配置されている一つの変倍光学系とを有し、変倍光学系と観察者の瞳の間であって変倍光学系の光軸とは偏芯した位置に瞳となる開口絞りを複数設定し、この開口絞りによって決められる光軸（観察系の光軸）と変倍光学系内部で異なった位置を通るもので、左右共通の１本の光学系（前記の観察系よりも物体側に位置する光学系）の内部で１回結像したアフォーカルリレー光学系を有することを特徴としている。
【０００８】
実体顕微鏡は、作業に必要な作動距離を確保したうえで、作業を行なう光学系の物体面とアイポイントを近くする必要がある。顕微鏡の作業者がいる側と反対の側や側方は、多少大きくなっても作業への影響は少ない。そのため、顕微鏡の作業に影響の少ない方向に突出部を設けて、その内部に変倍光学系を配置し、反射部材を使って物体からの光束を変倍光学系に導き、鏡体の入射光束の近くから光束を射出するようにする。このように構成することによって、アイポイントを低く出来、物体面とアイポイントとの距離を短くできる。しかし鏡体内の光路長が長くなり、対物レンズが開口絞りから離れ、軸外光束が広くなり、大きな径の対物レンズが必要になる。そのために幅の広い鏡体になり物体面を直接見づらくなり、作業性の悪い顕微鏡になり実用的ではない。本発明では、この欠点を瞳（開口絞りの像）を対物レンズの近くにリレーして対物レンズ付近の光束を小さくすることによって解決した。つまり、内部にて１回結像するアフォーカルリレー光学系を、左右共通の１本の光学系（開口絞りより物体側の光学系）中に挿入して解決した。
【０００９】
ここで対物レンズと開口絞りとの間には、アフォーカル変倍光学系が存在するために、対物レンズの近くにリレーされた開口絞りの像位置が変化する。
【００１０】
このような光学系において、対物レンズの外径の大きさは、アフォーカル変倍光学系の倍率が最大の時の光束の状態に左右される。したがって、アフォーカル変倍光学系の倍率が最大の時に開口絞りの像が対物レンズの付近に形成されるようにすれば、レンズの径を小さくすることが可能である。尚、対物レンズが複数のレンズから成るときは物体側のレンズの近くに瞳がリレーされるようにすると好ましい。この場合、接眼レンズに至るまでの間に物体像は変倍光学系とリレー光学系とで２回結像されるため像を１８０°回転するための正立系は必要としない。しかし左右の光束は、入れ替わるので、そのまま観察すると逆立体になるため瞳と接眼レンズとの間で左右の光束を入れ替える必要がある。
【００１１】
図１は、本発明の実体顕微鏡の構成の１例を示す図である。この図１に示すように本発明の実体顕微鏡は、物体からの光線を水平方向に曲げるための第１の反射部材１と、物体からの光線を平行にするための対物レンズ２と、水平方向の光線を再び垂直方向に曲げる第２の反射部材３と、アフォーカル変倍光学系４と、光線を曲げ元の方向に戻すための第３の反射部材５と、アフォーカル光束を結像させるためのレンズ群６と、レンズ群６を射出する光線の方向を下方へ向け、更に水平方向に向け、更に物体からの光束と同じ方向（物体方向）に曲げる反射部材７（反射板７ａ，７ｂ，７ｃ）と、光束を再び平行光束にするレンズ群８と、複数の観察者方向や撮像系に分岐するための光分割素子９と、瞳を設定するための左右の開口絞り１０Ｌ，１０Ｒと、左右像を結像するための結像レンズ１１Ｌ，１１Ｒと、左右の光束を入れ替えるための光学系１２と、左右の接眼レンズ１３Ｌ，１３Ｒとからなっている。
【００１２】
ここで、対物レンズ２は物体側より正レンズ群と負レンズ群により構成され、負レンズ群が光軸方向に移動させることによって作動距離ＷＤを変えることが出来るようにしたものである。又変倍光学系４は正レンズ群，負レンズ群，正レンズ群の三つのレンズ群からなり、像側の二つのレンズ群を移動させて変倍を行なうようにしている。尚、対物レンズ２からレンズ群８までは左右光学系に共通であり、同一の光軸上に配置されている。
【００１３】
図２はこの実体顕微鏡において、開口絞り１０Ｌ，１０Ｒから接眼レンズ１３Ｌ，１３Ｒまでの鏡筒部の１例を示す図で、左右の光束を入れ替える光学系１２は四つの反射部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄにより構成されており、反射部材１２ａ，１２ｂにより右側の結像光束を左側の接眼レンズに、又反射部材１２ｃ，１２ｄにより左側の結像光束を右側の接眼レンズに導くようになっている。また左右の接眼レンズ１３Ｌ，１３Ｒの間に両眼での観察に必要な左右の眼幅調整のためのプリズム１５Ｌ，１５Ｒが挿入されている。
【００１４】
このような光学系において、レンズ群６とレンズ群８とよりなるアフォーカルリレー光学系により、変倍光学系の倍率が最も大きくなる状態での瞳（開口絞りの像）が対物レンズ付近にリレーされるようにしている。なお、レンズ群６は、アフォーカルリレー光学系内の結像点１４より物体側のレンズ群、レンズ群８は結像点１４より像側の光学系である。
【００１５】
この光学系において、複数の観察者が観察する場合、それぞれの観察者の瞳位置が異なることが多い。そのため、開口絞りのすべてを対物レンズの位置にリレーすることができない。このような場合、それぞれの観察者の開口絞りのリレー位置の範囲の中間を対物レンズの位置に調整すると有効径を小さくできる。
【００１６】
また、図３に示すように、図１の第２の反射部材３を反射部材３ａ，３ｂとし、リレー光学系内の反射部材７として７ａ，７ｂ，７ｃに更に７ｄを増加して３次元的に光学系を配置すれば、即ち反射プリズム３ａにより反射プリズム１からの光を水平面内で曲げ、その後反射プリズム３ｂにより上方に向けるようにし、更に反射プリズム７ｂからの光を反射プリズム７ｃにより水平面内で元の方向に戻してから反射プリズム７ｄにより上方へ向けるようにすれば、顕微鏡より突出する方向を調整することが出来る。
【００１７】
この場合、図４に示すように、プリズム７ｂ，７ｄを逆向きに９０°回し、その間にプリズム７ｃを置くようにすると、対物レンズ２から瞳リレー光学系のレンズ群８までの反射部材を利用して像を１８０°回転させることも出来る。その場合、左右光束を入れ替える光学系は、不要であり、左右光束を入れ替えずに像を１８０°回転させる左右一対の正立プリズムを用いればよい。つまり図５に示すように夫々２つのプリズムからなる左右の正立光学系１６Ｒ1，１６Ｒ2，１６Ｌ1，１６Ｌ2を用いれば、一般的なガリレオ型の実体顕微鏡の鏡筒と同じ構成になる。そのため、ガリレオ型の実体顕微鏡の鏡筒と共通化出来る長所がある。
【００１８】
このような光学系では、瞳位置を調節し、かつ反射部材を用いるためにレンズの配置位置にかなりの制限が生ずる。この制限を緩和するためには、レンズ群６とレンズ群８のうち、いずれかのレンズ群或いは、両方のレンズ群を２群に分ければよい。これによって、第３の反射部材５から光分割素子９までの距離とアフォーカルリレー倍率を最適なものに調整することが出来る。
【００１９】
更に光分割素子９により分割後の光束に複数の観察者のそれぞれにレンズ群８を設置してもよい。この場合、複数の観察者が夫々倍率を変え観察出来、又レンズ群をズームレンズにすれば観察者各自の観察しやすい倍率に微調整することが出来る。図６は、このような構成で、観察者２人の場合であって、一方の観察者のみ倍率を変化させての観察を可能にした例である。この図６において、光分割プリズム９の透過側に第１の観察者用の光束をアフォーカルにするためのレンズ群８と第１の観察者用の鏡筒１８を配置してある。又光分割プリズム９の反射側には、第２の観察者用の光束をアフォーカルにするためのレンズ群１７ａ，１７ｂとその後方の第２の観察者用の鏡筒１９が配置してある。このレンズ群１７ａ，１７ｂは、射出する光束をアフォーカル光束に維持しながら、倍率を変化するように光軸上を移動させるようにしてある。
【００２０】
なお図６には、第２の観察者のみ変倍しながらの観察を可能にしたものを示してあるが、第１の観察者も変倍観察するようにしてもよい。更に多数の観察者が倍率を調整しながら観察出来る構成にすることも可能である。
【００２１】
また、このように構成した場合、第３反射部材５が瞳や結像点から離れるために、軸外光束が広くなり第３の反射部材５の外径が大になりやすい。この反射部材５の径が大きくならないようにするには、総合のアフォーカル倍率を一定にしたまま、アフォーカル変倍系のアフォーカル倍率を上げ、アフォーカルリレー系のアフォーカル倍率を下げるとよい。特にアフォーカルリレー系の倍率を１倍より小さくすると第３の反射部材５の付近のレンズの径を小さく出来るようになるため、鏡体全体の一層の小型化が可能になる。また、アフォーカル変倍系を凸レンズ、凹レンズ、凸レンズからなる３群ズームにすると変倍系を短く出来、全体を小型に出来る。
【００２２】
尚本発明の実体顕微鏡は、反射部材を多く配置しているので、この反射部材の一部をハーフミラーに変えて写真装置、テレビ装置、オートフォーカス装置、指標投影装置、他の画像をスーパーインポーズする装置等を取付けることが出来る。特に第３の反射部材５付近は観察部から離れているために、前記のようにハーフミラーを用いての各装置の設置を行なっても観察や作業に影響を与えることがなく、大型な装置でも取付けが可能である。
【００２３】
次に、本発明の実体顕微鏡で用いるアフォーカル変倍光学系とアフォーカルリレー光学系の数値例を示す。
数値例１
ｒ0 ＝基準面 ｄ0 ＝Ｄ1 （可変）
ｒ1 ＝0.6864 ｄ1 ＝0.06386 ｎ1 ＝1.60311 ν1 ＝60.7
ｒ2 ＝-0.51403 ｄ2 ＝0.04032 ｎ2 ＝1.85026 ν2 ＝32.3
ｒ3 ＝-1.17302 ｄ3 ＝Ｄ2 （可変）
ｒ4 ＝-0.34692 ｄ4 ＝0.02016 ｎ3 ＝1.72916 ν3 ＝54.7
ｒ5 ＝0.37783 ｄ5 ＝0.05808
ｒ6 ＝-0.13308 ｄ6 ＝0.02419 ｎ4 ＝1.8044 ν4 ＝39.6
ｒ7 ＝-0.80747 ｄ7 ＝0.07064 ｎ5 ＝1.5927 ν5 ＝35.3
ｒ8 ＝-0.15417 ｄ8 ＝Ｄ3 （可変）
ｒ9 ＝0.80541 ｄ9 ＝0.03226 ｎ6 ＝1.85026 ν6 ＝32.3
ｒ10＝0.31126 ｄ10＝0.07121 ｎ7 ＝1.497 ν7 ＝81.6
ｒ11＝-0.46759 ｄ11＝0.01613
ｒ12＝∞ ｄ12＝0.3629 ｎ8 ＝1.51633 ν8 ＝64.1
ｒ13＝∞ ｄ13＝0.00806
ｒ14＝0.3303 ｄ14＝0.06186 ｎ9 ＝1.51633 ν9 ＝64.1
ｒ15＝-2.63036 ｄ15＝0.04298 ｎ10＝1.5213 ν10＝52.6
ｒ16＝0.84049 ｄ16＝1.32998
ｒ17＝∞ ｄ17＝0.32258 ｎ11＝1.51633 ν11＝64.1
ｒ18＝∞ ｄ18＝0.06452
ｒ19＝-0.14401 ｄ19＝0.02595 ｎ12＝1.7847 ν12＝26.2
ｒ20＝-0.19417 ｄ20＝0.03039
ｒ21＝∞ ｄ21＝0.32258 ｎ13＝1.51633 ν13＝64.1
ｒ22＝∞ ｄ22＝0.04032
ｒ23＝-14.63582 ｄ23＝0.03226 ｎ14＝1.79952 ν14＝42.2
ｒ24＝1.00588 ｄ24＝0.05711 ｎ15＝1.60311 ν15＝60.7
ｒ25＝-0.40794 ｄ25＝0.80645
ｒ26＝開口絞り
ＡＰ＝0.80645 ，ＡＤ＝0.08871 ，Ａ＝0.0968
βZ 0.375Ｘ 0.75Ｘ 1.5 Ｘ
Ｄ1 0.23513 0.04032 0.10274
Ｄ2 0.04839 0.34973 0.50041
Ｄ3 0.36802 0.26148 0.04839
ＥＮＰ 0.60706 0.56164 -0.64207
βr ＝0.714 Ｘ，ｆＯＣ＝1.3548，ＩＨ＝0.040323
【００２４】
数値例２
ｒ0 ＝基準面 ｄ0 ＝0.050847
ｒ1 ＝0.4925442 ｄ1 ＝0.0834281 ｎ1 ＝1.48749 ν1 ＝70.2
ｒ2 ＝-0.474812 ｄ2 ＝0.0423728 ｎ2 ＝1.6765 ν2 ＝37.5
ｒ3 ＝-1.182482 ｄ3 ＝Ｄ1 （可変）
ｒ4 ＝-0.523820 ｄ4 ＝0.0211864 ｎ3 ＝1.834 ν3 ＝37.2
ｒ5 ＝0.2682305 ｄ5 ＝0.0607603
ｒ6 ＝-0.138451 ｄ6 ＝0.0254237 ｎ4 ＝1.7552 ν4 ＝27.5
ｒ7 ＝0.3546701 ｄ7 ＝0.0874550 ｎ5 ＝1.80518 ν5 ＝25.4
ｒ8 ＝-0.219867 ｄ8 ＝Ｄ2 （可変）
ｒ9 ＝1.3224827 ｄ9 ＝0.0338983 ｎ6 ＝1.85026 ν6 ＝32.3
ｒ10＝0.6696354 ｄ10＝0.0595425 ｎ7 ＝1.48749 ν7 ＝70.2
ｒ11＝-0.529872 ｄ11＝Ｄ3 （可変）
ｒ12＝∞ ｄ12＝0.3813559 ｎ8 ＝1.51633 ν8 ＝64.1
ｒ13＝∞ ｄ13＝0.0084745
ｒ14＝0.8065133 ｄ14＝0.0738292 ｎ9 ＝1.60311 ν9 ＝60.7
ｒ15＝-0.539466 ｄ15＝0.0254237 ｎ10＝1.7847 ν10＝26.2
ｒ16＝-1.552770 ｄ16＝1.5723571
ｒ17＝∞ ｄ17＝0.2203389 ｎ11＝1.51633 ν11＝64.1
ｒ18＝∞ ｄ18＝0.0664603
ｒ19＝-0.328386 ｄ19＝0.0256057 ｎ12＝1.85026 ν12＝32.3
ｒ20＝0.3641288 ｄ20＝0.0458154 ｎ13＝1.71736 ν13＝29.5
ｒ21＝-0.415556 ｄ21＝0.0951693
ｒ22＝∞ ｄ22＝0.3389830 ｎ14＝1.51633 ν14＝64.1
ｒ23＝∞ ｄ23＝0.0254237
ｒ24＝24.324563 ｄ24＝0.0338983 ｎ15＝1.6445 ν15＝40.8
ｒ25＝0.5318231 ｄ25＝0.0677966 ｎ16＝1.60311 ν16＝60.7
ｒ26＝-0.525972 ｄ26＝1.01695
ｒ27＝開口絞り
ＡＰ＝1.0169491 ，ＡＤ＝0.09322 ，Ａ＝0.10169
βZ 0.375Ｘ 0.75Ｘ 1.5 Ｘ
Ｄ1 0.05128 0.33268 0.47337
Ｄ2 0.35445 0.25324 0.05847
Ｄ3 0.23104 0.05085 0.11256
ＥＮＰ 0.18528 0.48537 -0.78405
βr ＝0.714 Ｘ，ｆＯＣ＝1.4237，ＩＨ＝0.042373
【００２５】
数値例３
ｒ0 ＝基準面 ｄ0 ＝0.050847
ｒ1 ＝18.627873 ｄ1 ＝0.0247486 ｎ1 ＝1.741 ν1 ＝52.7
ｒ2 ＝-4.252746 ｄ2 ＝0.0042372
ｒ3 ＝0.9474827 ｄ3 ＝0.0681677 ｎ2 ＝1.72916 ν2 ＝54.7
ｒ4 ＝-1.180707 ｄ4 ＝0.0423728 ｎ3 ＝1.80518 ν3 ＝25.4
ｒ5 ＝-5.860852 ｄ5 ＝Ｄ1 （可変）
ｒ6 ＝-0.396629 ｄ6 ＝0.0211864 ｎ4 ＝1.85026 ν4 ＝32.3
ｒ7 ＝0.3824245 ｄ7 ＝0.0487516
ｒ8 ＝-0.405606 ｄ8 ＝0.0338983 ｎ5 ＝1.53996 ν5 ＝59.5
ｒ9 ＝0.3183145 ｄ9 ＝0.0482891 ｎ6 ＝1.80518 ν6 ＝25.4
ｒ10＝1741.561 ｄ10＝Ｄ2 （可変）
ｒ11＝1.4346549 ｄ11＝0.0381355 ｎ7 ＝1.834 ν7 ＝37.2
ｒ12＝0.4381331 ｄ12＝0.0831096 ｎ8 ＝1.618 ν8 ＝63.4
ｒ13＝-0.440553 ｄ13＝0.3411328
ｒ14＝∞ ｄ14＝0.3813559 ｎ9 ＝1.51633 ν9 ＝64.1
ｒ15＝∞ ｄ15＝0.0084745
ｒ16＝0.5284915 ｄ16＝0.0957926 ｎ10＝1.618 ν10＝63.4
ｒ17＝-0.526626 ｄ17＝0.0482751 ｎ11＝1.834 ν11＝37.2
ｒ18＝-5.096974 ｄ18＝1.4915253
ｒ19＝∞ ｄ19＝0.2203389 ｎ12＝1.51633 ν12＝64.1
ｒ20＝∞ ｄ20＝0.0186949
ｒ21＝-3.573787 ｄ21＝0.0961652 ｎ13＝1.834 ν13＝37.2
ｒ22＝-0.543674 ｄ22＝0.0338983 ｎ14＝1.56732 ν14＝42.8
ｒ23＝0.4358255 ｄ23＝0.0334448
ｒ24＝∞ ｄ24＝0.3559322 ｎ15＝1.51633 ν15＝64.1
ｒ25＝∞ ｄ25＝0.0254237
ｒ26＝1.0161958 ｄ26＝0.0430328 ｎ16＝1.7847 ν16＝26.2
ｒ27＝0.6530680 ｄ27＝0.0586621 ｎ17＝1.618 ν17＝63.4
ｒ28＝-0.738788 ｄ28＝0.92308
ｒ29＝開口絞り
ＡＰ＝1.0169491 ，ＡＤ＝0.09322 ，Ａ＝0.10169
βZ 0.45 Ｘ 0.9 Ｘ 1.8 Ｘ
Ｄ1 0.0508474 0.3673346 0.5255765
Ｄ2 0.2459698 0.1809286 0.0508474
Ｄ3 0.3411327 0.0896868 0.0615261
ＥＮＰ 0.2286542 0.0465839 -1.32839
βr ＝0.794 Ｘ，ｆＯＣ＝1.4237，ＩＨ＝0.056483
上記の数値例は、変倍系の最大長で規格化した値である。データー中ｒ1 ，ｒ2 ，・・・ は各レンズ面の曲率半径（基準面ｒ0は実施例では第２反射部材の射出面）、ｄ1 ，ｄ2 ，・・・ は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、ｎ1 ，ｎ2 ，・・・ は各レンズの屈折率、ν1 ，ν2 ，・・・ は各レンズのアッベ数である。又ＡＤは変倍光学系の光軸に対する左右の接眼光学系の光軸の偏芯量、Ａは接眼光学系の開口絞りの径、ＡＰは接眼光学系の開口絞りとアフォーカルリレー光学系を含む変倍光学系の最終面との光軸方向の距離（プリズム等を含む場合は空気換算長）、ＩＨは接眼光学系の光軸からの最大像高、ＨＨは第２レンズ群の主点間隔、βZ はアフォーカル変倍光学系の倍率、βr はアフォーカルリレー光学系の倍率、ＥＮＰは入射瞳位置、ｆＯＣは結像レンズの焦点距離である。
【００２６】
数値例１（第１の例）は、図７、図８に示す通りで、図７の第１３面（ｒ13）までがアフォーカル変倍光学系、図８の第２５面（ｒ25）までがアフォーカルリレー光学系である。
【００２７】
又図７に示すガラスブロック（ｒ 12 〜ｒ 13 ）は反射部材（プリズム）５、図８に示すガラスブロック（ｒ 17 〜ｒ 18 ）は反射部材７ｃ、ガラスブロック（ｒ 21 〜ｒ 22 ）は反射部材７ｄであり、面ｒ16と面ｒ17の間には反射部材７ａ，７ｂが配置されているがこの数値例１は反射部材７ａ，７ｂとしミラーを設けたものであり、データー並びに図８には示していない。また収差状況は図１３乃至図１５の通りである。
【００２８】
数値例２（第２の例）は、図９、図１０に示す通りで、図９の第１３面（ｒ13）までがアフォーカル変倍光学系、図１０の第２６面（ｒ26）までがアフォーカルリレー光学系である。
【００２９】
この数値例２も図９のガラスブロック（ｒ 12 〜ｒ 13 ）が反射部材５、図１０のガラスブロック（ｒ 17 〜ｒ 18 ）および（ｒ 22 〜ｒ 23 ）が夫々反射部材７ｃ、７ｄであり、又面ｒ16と面ｒ17の間には反射部材７ａ，７ｂに相当する２枚のミラーが配置されているがデーターおよび図１０には示していない。この数値例２の収差状況は図１６乃至図１８の通りである。
【００３０】
数値例１では、変倍光学系中の第１群（ｒ 1 〜ｒ 3 ）と第２群（ｒ 4 〜ｒ 8 ）を移動させて変倍を行なっているが、この数値例２では、変倍光学系中の第２群（ｒ 4 〜ｒ 8 ）と第３群（ｒ 9 〜ｒ 11 ）を移動させて変倍を行なっている。これによって最低倍率の瞳の位置を最高倍率の入射瞳位置に近づけやすくなり、観察視野を広げる場合に有効である。
【００３１】
数値例３（第３の例）は、図１１、図１２に示す通りで、図１１の第１５面（ｒ15）までがアフォーカル変倍光学系、図１２の第２８面（ｒ28）までがアフォーカルリレー光学系である。
【００３２】
この数値例３も図１１のガラスブロック（ｒ 14 〜ｒ 15 ）が反射部材５、図１２のガラスブロック（ｒ 19 〜ｒ 20 ）および（ｒ 24 〜ｒ 25 ）が反射部材７ｃ、７ｄであり、又面ｒ18と面ｒ19の間には反射部材７ａ，７ｂに相当する２枚のミラーが配置されているがデーターおよび図１２には示していない。この数値例の収差状況は図１９乃至図２１に示す通りである。
【００３３】
この数値例は、倍率、解像、立体感を上げた例である。
【００３４】
これらの光学系は、いずれも入射瞳付近に対物レンズをおけば対物レンズの直径を小さく出来る。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の実体顕微鏡は、アフォーカル変倍光学系と共にアフォーカルリレー光学系を用いることによって小型で低いアイポイントで、しかも良好な光学系になし得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実体顕微鏡の構成を示す図
【図２】本発明の実体顕微鏡の鏡筒部の１例を示す図
【図３】本発明の実体顕微鏡の他の構成を示す図
【図４】本発明の実体顕微鏡の更に他の構成を示す図
【図５】本発明の実体顕微鏡の鏡筒部の他の例を示す図
【図６】本発明の実体顕微鏡の鏡筒部の更に他の例を示す図
【図７】本発明の実体顕微鏡で用いる変倍光学系の第１の例を示す断面図
【図８】本発明の実体顕微鏡で用いるリレー光学系の第１の例を示す断面図
【図９】本発明の実体顕微鏡で用いる変倍光学系の第２の例を示す断面図
【図１０】本発明の実体顕微鏡で用いるリレー光学系の第２の例を示す断面図
【図１１】本発明の実体顕微鏡で用いる変倍光学系の第３の例を示す断面図
【図１２】本発明の実体顕微鏡で用いるリレー光学系の第３の例を示す断面図
【図１３】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第１の例の横収差図
【図１４】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第１の例の左右方向の非点収差図
【図１５】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第１の例の垂直方向の非点収差図
【図１６】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第２の例の横収差図
【図１７】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第２の例の左右方向の非点収差図
【図１８】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第２の例の垂直方向の非点収差図
【図１９】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第３の例の横収差図
【図２０】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第３の例の左右方向の非点収差図
【図２１】前記の変倍光学系とリレー光学系よりなる光学系の第３の例の垂直方向の非点収差図
【図２２】従来の実体顕微鏡の構成を示す図
【符号の説明】
２ 対物レンズ
３ 反射部材
４ 変倍光学系
５ 反射部材
６ アフォーカルリレー系のレンズ群
７ 反射部材
８ アフォーカルリレー系のレンズ群
１０Ｌ，１０Ｒ 左右の開口絞り
Claims (12)
- 対物レンズと変倍光学系とリレー光学系とを同軸で有し、前記変倍光学系の光軸から偏芯した位置に複数の瞳が設定されるように前記光軸から偏芯した位置に複数の開口絞りを設定し、前記対物レンズは水平方向の光軸を有し、物体からの光束を前記対物レンズに向ける第１の反射部材と、水平方向の光束を垂直方向に向ける第２の反射部材と、垂直方向の光束を水平方向に向ける第３の反射部材と、前記リレー光学系中に配置され光束を物体からの光束と同じ方向に向ける第４の反射部材を少なくとも有し、前記第４の反射部材が前記第１の反射部材の近傍に配置され、前記リレー光学系により前記複数の瞳をリレー結像することを特徴とする実体顕微鏡。
- 立体観察のための左右光路を有するズーム光学系において、前記ズーム光学系は、複数の部材からなるアフォーカル変倍光学系とそれに続くアフォーカルリレー光学系とからなり、前記ズーム光学系の物体側に水平方向の光軸を有する対物レンズが配置され、物体からの光束を前記対物レンズに向ける第１の反射部材と、水平方向の光束を垂直方向に向ける第２の反射部材と、垂直方向の光束を水平方向に向ける第３の反射部材と、前記アフォーカルリレー光学系中に配置され光束を物体からの光束と同じ方向に向ける第４の反射部材を少なくとも有し、前記第４の反射部材が前記第１の反射部材の近傍に配置され、前記アフォーカルリレー光学系は少なくとも二つの開口絞りを前記アフォーカル変倍光学系に結像することを特徴とするズーム光学系。
- 物体側から順に対物レンズと変倍光学系とリレー光学系とを同軸で有し、前記変倍光学系の光軸から偏芯した位置に複数の瞳が設定されるように、前記リレー光学系の像側で前記光軸から偏芯した位置に複数の開口絞りを設定し、前記変倍光学系の倍率が最大の時に前記変倍光学系の物体側から見た前記開口絞りの像が前記対物レンズの付近に形成されることを特徴とする実体顕微鏡。
- 立体観察のための左右光路を有するズーム光学系において、前記ズーム光学系は、物体側から順に複数の部材からなるアフォーカル変倍光学系とそれに続く１回結像のアフォーカルリレー光学系とからなり、前記ズーム光学系の物体側に対物レンズが配置され、前記アフォーカルリレー光学系の像側に開口絞りが配置され、前記アフォーカル変倍光学系の倍率が最大の時に前記ズーム光学系の入射側から見た前記開口絞りの像が前記対物レンズの付近に形成されることを特徴とするズーム光学系。
- 前記開口絞りより物体側の光学系で像の回転がなく、前記開口絞りの後に左右の光束を入れ替えることを特徴とする請求項１又は３の実体顕微鏡。
- 前記開口絞りより物体側の光学系で像が１８０°回転され、前記開口絞りの後に左右それぞれに正立光学系を設けたことを特徴とする請求項１又は３の実体顕微鏡。
- 前記リレー光学系中に、複数の光束に分岐するための光分割素子を設けたことを特徴とする請求項１又は３の実体顕微鏡。
- 前記リレー光学系の倍率が１より大きいことを特徴とする請求項１又は３の実体顕微鏡。
- 前記アフォーカルリレー光学系中に、複数の光束に分岐するための光分割素子を設けたことを特徴とする請求項２又は４のズーム光学系。
- 前記アフォーカルリレー光学系の倍率が１より大きいことを特徴とする請求項２又は４のズーム光学系。
- 光分割素子をさらに有し、該光分割素子で分岐されたそれぞれの光路に設定された開口絞りのリレー位置の範囲の中間を前記対物レンズ付近に調整することを特徴とする請求項１の実体顕微鏡。
- 光分割素子をさらに有し、該光分割素子で分岐されたそれぞれの光路に設定された開口絞りのリレー位置の範囲の中間を、前記対物レンズ付近に調整することを特徴とする請求項２のズーム光学系。
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