JPH04347815A

JPH04347815A - 変倍照明光学系

Info

Publication number: JPH04347815A
Application number: JP3148168A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Yonezawa; 米沢　康男
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-05-24
Filing date: 1991-05-24
Publication date: 1992-12-03
Anticipated expiration: 2014-12-13
Also published as: JP2990859B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学顕微鏡における照明
光学系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学顕微鏡における照明光学系の照野（
標本面を照明する範囲）は、対物レンズの倍率により変
化する。よって、より効率よく照明するためには、対物
レンズの倍率に応じて照明系の倍率（照野の大きさ）を
変える必要がある。従来の照明系では、焦点距離の異な
るコンデンサーレンズを何種類か用意して、これらを対
物レンズの倍率に応じて交換して照野を変化させる方法
が一般的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
に於いては、コンデンサーレンズ自体を複数種類準備す
る必要があり、顕微鏡の部材点数が増えることとなる。また、光学顕微鏡では一般的なテレセントリック照明の
条件を満足させる必要があり、コンデンサーレンズの焦
点距離が変わっても、コンデンサーレンズの前側焦点位
置を照明光学系の開口絞り、又は、それと共役な位置に
置かなければならない。このため、コンデンサーレンズ
の交換に応じて照明光学系を構成する他の光学部材の配
置を変更すなければならず、照明系自体が複雑になると
いう問題点があった。

【０００４】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、コンデンサーレンズを交換す
ることなく簡単に変倍でき、しかも変倍後においてもテ
レセントリック照明条件を保つ変倍照明光学系を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的のために本発
明では、照明光学系の光軸上に挿脱可能に構成されたガ
リレオ変倍光学系を有し、このガリレオ変倍光学系が、
装着状態において、照明光学系の開口絞り位置がガリレ
オ変倍光学系の前群と後群との間に挟まれるように配置
したことを特徴とする変倍照明光学系を提供する。

【０００６】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１記載の変倍照明光学系において、前記照明光学系の開
口絞り位置と前記ガリレオ変倍光学系の前群の主点との
光軸上の間隔ｄ１　が、前記前群の焦点距離をＦ１　、
前記後群の焦点距離をＦ２　とした時、ｄ１　＝Ｆ１　（Ｆ１　＋Ｆ２　）／（Ｆ１　−Ｆ２　
）となるように構成されていることを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明は上記のように構成されているため、以
下の作用を奏する。まず、本発明に係る変倍照明光学系
では、ガリレオ変倍光学系を挿脱することにより、コン
デンサーレンズ自体を交換することなく簡単に照明系が
変倍される。さらに、ガリレオ変倍光学系と照明光学系
の開口絞り位置との相対位置関係を上記のように配置し
たことにより、照明光学系のテレセントリック照明の条
件を保つことができる。なお、本発明で開口絞り位置と
は、照明光学系の光軸上の開口絞りの位置と、その共役
な位置とを含むものを言うものとする。

【０００８】以下、図１に示すようなガリレオ変倍系を
例にして、本発明の作用を詳しく説明する。以下の説明
においては、光の進行方向（図中右方向）を正として符
号を定めている。まず、照明光学系においてテレセント
リック照明の条件を保つためには、ガリレオ変倍系を挿
入しても瞳の位置に変化がないことが条件となる。

【０００９】図１のようなガリレオ変倍系（照明系の開
口絞りＨを挟んだ状態で挿入された状態を示している）
において、瞳位置Ｈをはさんだ前群１の焦点距離をｆ１
　、同じく瞳をはさんだ後群２の焦点距離をｆ２　、前
群から後群２までの各主点間隔をＤとすると、ガリレオ
変倍系の条件として以下の（１）　（２）　式が成り立
つ。

【００１０】ｆ１　＋ｆ２　＝Ｄ　　　　…（１）　式
β＝ｆ１　／ｆ２　　　　　…（２）　式　　（β：ガ
リレオ変倍系の倍率）

【００１１】次に、ガリレオ変倍系通過後も瞳の位置が
変わらない条件として、図１における主光線の結像を考
える。図１において、前群１から開口絞り（瞳）Ｈまで
の距離をＤ１　とすると、これが主光線の前群１への物
点距離になる。以下同様に、主光線の前群１による像点
距離がＤ１’、主光線の後群２への物点距離がＤ２　、
主光線の後群２による像点距離がＤ２’となる。

【００１２】ここで、前群１および後群２でのレンズの
公式から、以下に示す（３）　式が成り立つ。

【００１３】

【数１】

【００１４】さらに、Ｄ２　＝Ｄ１’−Ｄより、以下の
（４）　式が成り立つ。

【００１５】

【数２】

【００１６】また、瞳の位置が変化しないためには、ガ
リレオ変倍系に入射する主光線の物点とガリレオ変倍通
過後の像点とが一致しなければならないから、瞳一定の
条件として、以下の（５）　式を満足する必要がある。Ｄ１　＝Ｄ＋Ｄ２’　　　　　　…（５）　式

【００１
７】以上の（１）　〜（５）　式より、ガリレオ変倍系
を挿入しても照明光学系の瞳の位置が変化しないための
条件について解析する。まず、（３）　，（４）　式を
まとめると以下のようになる。

【００１８】

【数３】

【００１９】

【数４】

【００２０】また、（１）　式を変形すると以下のよう
になる。ｆ２　＝Ｄ−ｆ１　　　　　　　　　　　　　…（１ａ
）式これらから、（４ａ）式に（１ａ），（３ａ）式を
代入して整理すると、以下の（６）　式となる。

【００２１】

【数５】

【００２２】さらに、（５）　式を変形して、Ｄ２’＝
Ｄ１　−Ｄ　　　　　　　　　　　　…（５ａ）式とな
り、（５ａ）式を（６）　式に代入すると、以下の（７
）　式となる。

【００２３】

【数６】

【００２４】ここで、（１）　式を変形すると、以下の
（１ｂ）式となる。ｆ１　−Ｄ＝−ｆ２　　　　　　　　　…（１ｂ）式こ
の（１ｂ）式を（７）　式に代入すると、（７ａ）式と
なる。

【００２５】

【数７】

【００２６】また、（２）　式を変形すると、以下の（
２ａ）式となる。

【００２７】

【数８】

【００２８】このため、（２ａ）式を（７ａ）式に代入
すると、（７ｂ）式となる。

【００２９】

【数９】

【００３０】この（７ｂ）式より、以下の（８）　式が
成立する。

【００３１】

【数１０】

【００３２】よって、この（８）　式がガリレオ変倍系
通過後も瞳位置が変化しないための条件である。ここで
、ガリレオ変倍系では、倍率β＜０であるから、β−１
＜０であり、前記（８）　式における右辺は、以下の関
係を有することになる。

【００３３】

【数１１】

【００３４】また、｜β｜＜｜β−１｜であるから、以
下の関係が成立する。

【００３５】

【数１２】

【００３６】よって、前記（８）　式より、任意のガリ
レオ変倍系の倍率βにおいて、以下の（９）　式が成立
する。

【００３７】

【数１３】

【００３８】この（９）　式により、０＜Ｄ１　，Ｄ１　＜Ｄ　　　　　　　　…（１０）式
となることがわかる。

【００３９】従って、上記（１０）式の条件から任意の
倍率のガリレオ変倍系を使用する場合、照明光学系の瞳
が変化しないための配置の条件は、Ｄ１　が正でありし
かもＤより小さいこと、つまり、Ｄ１　の位置がｆ１　
とｆ２　の間になくてはならない。よって、ガリレオ変
倍系を挿入しても照明光学系の瞳の位置が変化しないた
めには、開口絞り（瞳）をはさんでガリレオ変倍系を配
置する必要がある。

【００４０】ここで、上記（８）　式より、ガリレオ変
倍系の前群、後群、間隔等の条件が定められている場合
には、以下の（１１）式が条件とされる。

【００４１】Ｄ１　＝Ｄ・ｆ１　／（ｆ１　−ｆ２　）
　　若しくは＝ｆ１　（ｆ１　＋ｆ２　）／（ｆ１　−
ｆ２　）　　　　　　　　　　…（１１）式

【００４２】従って、本発明では上記の条件を満足する
ようにガリレオ変倍系を挿脱しているため、照明光学系
のコンデンサーレンズを変えることなく、しかもテレセ
ントリック照明の条件を保ちながら簡単に照野の変倍が
できる照明系が実現する。

【００４３】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図２、図３および図４は、本発明の一実施例に係る
光学顕微鏡の照明光学系の一部を示すものである。

【００４４】図２において、標本面４０を照明する照明
光学系は、コンデンサーレンズ３５を介してテレセント
リック条件を満足する照明を行う。即ち、この照明光学
系の開口絞り２１は、コンデンサーレンズ３５の前側焦
点位置に形成されている。この状態では、照野２５は図
のように限定された部分のみであり、顕微鏡の高倍率で
の観察の際には、ガリレオ変倍系を外した状態で照明す
る。

【００４５】次に、照明光学系の光軸上にガリレオ変倍
系３０を挿入した状態を図３に示す。ここでは、ガリレ
オ変倍系３０が、前側凸レンズ３１と後側凹レンズ３２
とを有しており、これらの間に開口絞り２１が挟まれる
ように挿入されている。そして、前側凸レンズ３１と後
側凹レンズ３２の焦点距離をそれぞれｆ３１，ｆ３２と
すると、前側凸レンズ３１の主点位置と開口絞り２１と
の間隔ｄ’が、（１１）式と同様に以下の式を満足して
いる。

【００４６】ｄ’＝ｆ３１（ｆ３１＋ｆ３２）／（ｆ３１−ｆ３２）

【００４７】従って、作用の項で前述したように、この
ガリレオ変倍系３０を挿入しても瞳の変化がないので、
テレセントリック条件を満足する照明が行われる。そし
て、この場合にはガリレオ変倍系３０により照野２７が
、前記の照野２５より広い範囲となり、また、照明光の
開口数を小さくして顕微鏡の低倍率観察において広い視
野を観察する場合にも、視野全面でテレセントリック条
件を満足する照明がなされる。

【００４８】また、図４に示すごとくガリレオ変倍系５
０を前側凹レンズと後側凸レンズとで構成し、いわば図
３のガリレオ変倍系３０を反転した構成として挿入する
ことにより、図２よりも照野を狭く、かつ開口数を大き
くして一層高倍率のテレセントリック照明状態を得るこ
とができる。この場合も（１１）式と同様の関係式が成
り立つことはいうまでもない。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ガ
リレオ変倍系を挿入しても瞳の変化がないので、ガリレ
オ変倍系を挿脱するだけでテレセントリックな条件を保
ったまま簡単に照野だけを変倍することができる。

【００５０】そして、これらはガリレオ変倍系を照明光
学系の所定位置に挿脱可能に構成するだけで構築できる
ため、その製作が容易でコストも低い利点がある。

【００５１】また、従来のようにコンデンサーレンズを
複数用意したり、その変換の際にテレセントリック条件
を保つ為、照明光学系の他の光学部材の配置変更等を行
う必要がないので、顕微鏡操作も容易に行えるものとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用を説明する説明図である。

【図２】本発明の一実施例に係る顕微鏡の照明光学系の
一部を示すものであり、ガリレオ変倍系を外した状態の
テレセントリック照明系を説明する光路図である。

【図３】本発明の一実施例に係る顕微鏡の照明光学系の
一部を示すものであり、ガリレオ変倍系を挿入した状態
のテレセントリック照明系を説明する光路図である。

【図４】本発明の一実施例に係る顕微鏡の照明光学系の
一部を示すものであり、ガリレオ変倍系を反転して挿入
した状態のテレセントリック照明系を説明する光路図で
ある。

【符号の説明】

１…ガリレオ変倍系の前群、２…ガリレオ変倍系の後群、Ｈ，２１…開口絞り、２５，２７…照野３０…ガリレオ変倍系、３１…ガリレオ変倍系の前側凸レンズ３２…ガリレオ変倍系の後側凹レンズ３５…コンデンサーレンズ、４０…標本面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　照明光学系の光軸上に挿脱可能に構成
されたガリレオ変倍光学系を有し、このガリレオ変倍光
学系が、装着状態において、照明光学系の開口絞り位置
がガリレオ変倍光学系の前群と後群との間に挟まれるよ
うに配置したことを特徴とする変倍照明光学系。
【請求項２】　　前記照明光学系の開口絞り位置と前記
ガリレオ変倍光学系の前群の主点との光軸上の間隔ｄ１
　が、前記前群の焦点距離をＦ１　、前記後群の焦点距
離をＦ２　とした時、ｄ１　＝Ｆ１　（Ｆ１　＋Ｆ２　）／（Ｆ１　−Ｆ２　
）となるように構成されていることを特徴とする請求項
１記載の変倍照明光学系。