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JP2990871B2 - 顕微鏡用光学装置 - Google Patents

顕微鏡用光学装置

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Publication number
JP2990871B2
JP2990871B2 JP3185904A JP18590491A JP2990871B2 JP 2990871 B2 JP2990871 B2 JP 2990871B2 JP 3185904 A JP3185904 A JP 3185904A JP 18590491 A JP18590491 A JP 18590491A JP 2990871 B2 JP2990871 B2 JP 2990871B2
Authority
JP
Japan
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optical system
optical
magnification
image
field lens
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP3185904A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0511191A (ja
Inventor
由美子 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP3185904A priority Critical patent/JP2990871B2/ja
Publication of JPH0511191A publication Critical patent/JPH0511191A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡の対物光学系に
よる空間像を、検出面へリレーしてTVカメラ等で撮影
する際に用いる顕微鏡用光学装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】顕微鏡による被検体の像をテレビカメラ
(TVカメラ)等で観察される場合、対物光学系による
像を直接的にTVカメラ等の検出面に結像させる手法
と、対物光学系による像をリレー光学系を介してTVカ
メラ等の検出面に再結像させる手法とがある。後者の場
合におけるリレー光学系は、TVの特性上、テレセント
リックな光学系が要求される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、対物光
学系の射出瞳は、対物光学系の倍率の変更に伴い変動す
る。すなわち、対物光学系の対物レンズの交換等による
倍率の変更、あるいは対物光学系内で互いに異なる焦点
距離のレンズが交換可能に設けられた中間変倍系によ
り、対物光学系の射出瞳は変動する。これによってリレ
ー系の瞳位置も変動してしまいテレセントリック条件が
保たれない。このような瞳位置の変動量はリレー光学系
の倍率の2乗に逆比例する。
【0004】また近年、HD(高品位)カメラの開発な
どTVカメラの画質がかなり向上しており、顕微鏡観察
においても、TVカメラの使用頻度が高くなりつつある
なかで高画質及び大画面による広視野像の要求が高まっ
ている。また撮像素子のサイズも小型化の方向にあり、
リレー系の倍率としては縮小の方向にある。
【0005】しかしながら、リレー光学系の射出瞳位置
の変動量は、上述の如く、リレー光学系の倍率の2乗に
逆比例するため、あらゆる対物レンズの交換による倍率
変更や中間変倍系の倍率変更にも十分に対応できるよう
な、低倍率のリレー光学系を実現することは困難であっ
た。
【0006】そこで本発明では、上記問題を解消し、対
物光学系の倍率を変更させてもリレー光学系の入射瞳位
置を常に一定に保ち、テレセントリック条件が保たれる
高性能な顕微鏡用光学装置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のために、
請求項1に記載の発明に係る顕微鏡用光学装置では、対
物光学系による空間像を検出面へリレーするテレセント
リックリレー光学系を備えた顕微鏡用光学装置におい
て、前記空間像またはその近傍位置に、対物光学系の倍
率の変更あるいは中間変倍系の倍率の変更に伴う射出瞳
位置の変化に対して前記リレー光学系の入射瞳を同一位
置に保つ光学手段が交換可能に光路内に配置されてい
る。
【0008】また、請求項2に記載の発明に係る顕微鏡
用光学装置では、請求項1に記載の顕微鏡用光学装置に
おいて、前記光学手段が、前記対物光学系の射出瞳が前
記空間像の位置から比較的遠い場合の第1の倍率状態で
の光路内へ配置される第1の光学要素と、前記対物光学
系の射出瞳が前記空間像の位置に比較的近い場合の第2
の倍率状態での光路内へ配置される第2の光学要素とを
含み、これら第1と第2の光学要素が相互に交換可能に
光路内に配置されるように構成されている。
【0009】また、請求項3に記載の発明に係る顕微鏡
用光学装置では、請求項2に記載の顕微鏡用光学装置に
おいて、前記第1及び第2の光学要素の内、一方が平行
平面板であり、他方が視野レンズであり、前記視野レン
ズの主点間隔をS、前記視野レンズの前側主点から対物
光学系により形成される空間像までの距離をD0 、前記
視野レンズの焦点距離をf,前記平行平面板の厚さを
d,前記平行平面板の屈折率をnとするとき、次式をほ
ぼ満足するよう構成されている。 SーD0 2/(f+D0 )=d(1ー1/n)
【0010】
【作用】本発明では、対物レンズの交換に伴う倍率の変
更や、対物光学系内の中間変倍系等の倍率の変更に伴う
射出瞳の位置の変化に応じて、対物光学系の空間像また
はその近傍位置に、リレー光学系の入射瞳位置を一定に
するような光学手段を交換可能に光路内に配置するよう
構成されたものであるため、リレー光学系の倍率を変化
させることなく撮像装置側を常にテレセントリックに保
つことができる。
【0011】さらに本発明では、前記光学手段として視
野レンズと光路長補正用の平行平面板とが交換可能に配
置されるよう構成され、視野レンズに応じて平行平面板
を適切な屈折率,厚さに設定することでこのリレー光学
系による像の位置変動を防ぐことができる。
【0012】
【実施例】以下に、本発明の一実施例に係る顕微鏡用光
学装置を図1を用いて説明する。本実施例の顕微鏡用光
学装置では、対物光学系(図示せず)による空間像I
は図1の光線Lに示される如く、平行平面板2あるいは
視野レンズ3を介してリレー光学系1により再結像さ
れ、この光学系1により像 を撮像装置で撮影させる
ものである。
【0013】ここで、対物光学系により形成される空間
像Iの位置あるいはその近傍において、平行平面板2
及び視野レンズは互いに交換可能に設けられており、
リレー光学系1は、像I側(検出面側)がテレセント
リックとなるように構成されている。
【0014】図1において、(a)は対物光学系の射出
瞳位置が空間像I1 の位置から比較的遠い場合の様子を
示す。対物光学系により形成される射出瞳位置を示すと
共にリレー光学系1の入射瞳位置を示す瞳中心位置P1
からの主光線LP は、平行平面板2、リレー光学系1を
介し、再結像された像I2 上に配置された撮像素子(図
示せず)に対して垂直に入射する。なお、撮像素子に達
する主光線は、光軸と平行(テレセントリック)となっ
ているため、リレー光学系1の射出瞳P2 は無限遠の位
置となる。
【0015】一方、図1の(b)は、対物光学系の射出
瞳位置が空間像I1 の位置から比較的近い場合の様子を
示している。対物光学系の倍率の変更等に伴い変位した
状態での対物光学系の射出瞳の中心位置P1'からの主光
線LP'は、対物光学系により形成される空間像I1 の位
置もしくはそれの近傍に配置された視野レンズ3の屈折
作用により屈折される。
【0016】これにより、図1の(a)の場合と実質的
に等しい位置P1にリレー光学系1の入射瞳を位置させ
ている。従って、視野レンズ3を介した主光線は、図1
の(a)と同様にリレー光学系1を介して、再結像され
た像I2 上に配置された撮像素子に対して垂直に入射す
る。よって、対物光学系の射出瞳が変化した際にも、リ
レー光学系1でのテレセントリック性が常に維持され
る。
【0017】なお、視野レンズ3への切換においても、
リレー光学系の倍率は変化しない。また、視野レンズ3
に応じて平行平面板2の屈析率と厚さとを適切に設定し
ておくことで像 の位置も変動しない。
【0018】次に、平行平面板2及び視野レンズ3の配
置により撮像素子等にて検出される像I2 が変動しない
条件について図2,図3をもって説明する。図2は対物
光学系により空間像が形成される位置近傍に視野レンズ
3が配置された状態での結像関係を示す図である。
【0019】図2に示す如く、視野レンズ3の配置によ
る像面移動は、テレセントリックリレー系1の物点が
空間像11(第1次像面)から△Dだけ移動すること
に起因する。このとき、視野レンズ3の前側主点H0か
ら空間像(視野レンズ3の物点)までの軸上距離を
、視野レンズ3の後側主点Hから視野レンズ3の
像点までの軸上距離をD、視野レンズ3の焦点距離を
fとすると、視野レンズ3において次式の如き結像関係
が成立する。
【0020】 1/D1 =1/f+1/D0 ・・・・・・・(1) そして、(1)式を変形すると以下の(2)式となる。 D1 =fD0 /(f+D0 )・・・・・・・(2) また、視野レンズ3の主点間隔をSとすると、図2より
以下の(3)式の関係が成立する。 ΔD0 =−D0 +S+D1 ・・・・・・・・(3) そこで、式(3)を式(2)に代入して変形すると、以
下の(4)式が導入できる。 ΔD0 =S−D0 2/(f+D0 )・・・・・(4)
【0021】一方、図3は対物光学系により空間像I1
が形成される位置近傍に平行平面板2が配置された状態
での結像関係を示す図である。図3に示す如く、平行平
面板2の配置による像面の移動は、テレセントリックリ
レー光学系1の物点が空間像I1 (第1次像面)からΔ
0 だけ移動することに起因する。
【0022】このとき、平行平面板2の厚さをd、平行
平面板2の屈折率をnとすると、次式(5)の関係が成
立する。 ΔX0 =d(1−1/n)・・・・・・・・(5) 従って、視野レンズ3と平行平面板2との各々の配置に
よる像面移動を同時に補正するためには、(4)式及び
(5)式より、以下の(6)式を満足することが望まし
い。 S−D0 2/(f+D0 )=d(1−1/n)・・・(6)
【0023】なお、以上の実施例においては、対物光学
系の射出瞳がこの対物光学系により形成される空間像か
ら比較的遠い場合において平行平面板が配置され、対物
光学系の射出瞳がこの対物光学系により形成される空間
像から比較的近い場合において視野レンズが配置されて
いるが、本発明はこれに限るものではない。即ち、場合
に応じて、対物光学系の射出瞳がこの対物光学系により
形成される空間像から比較的遠い場合において視野レン
ズを配置し、対物光学系の射出瞳がこの対物光学系によ
り形成される空間像から比較的近い場合において平行平
面板を配置しても良い。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、対物
光学系の射出瞳位置が変化しても、対物光学系の空間像
またはその近傍位置に交換可能に配置された平行平面板
および視野レンズによって、リレー光学系への入射瞳位
置を一定にし、リレー光学系の倍率を変化させないで撮
像装置側を常にテレセントリックに保つことができる。
【0025】また、視野レンズに応じて平行平面板を適
切な屈折率,厚さに設定したことでこのリレー光学系に
よる像の位置変動を防ぐことができる。従って、より低
倍率のリレー光学系が達成でき、より広視野の像が提供
できる。また、空間像の瞳の変動を気にしなくてもすむ
ので、対物レンズや中間変倍などの設計の自由度も向上
するなどの利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る顕微鏡用光学装置の概
略光路図である。
【図2】図1で示した実施例の光学系に視野レンズを配
置した場合を示す概略光路図である。
【図3】図1で示した実施例の光学系に平行平面板を配
置した場合を示す概略光路図である。
【符号の説明】
1:リレー光学系 2:平行平面板 3:視野レンズ P1 :リレー光学系の入射瞳 P2 :リレー光学系の射出瞳 I1 :対物光学系による空間像 I2 :顕微鏡用光学装置のリレー光学系による像

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対物光学系による空間像を検出面へリレ
    ーするテレセントリックリレー光学系を備えた顕微鏡用
    光学装置において、 前記空間像またはその近傍位置に、対物光学系の倍率の
    変更あるいは中間変倍系の倍率の変更に伴う射出瞳位置
    の変化に対して前記リレー光学系の入射瞳を同一位置に
    保つ光学手段が交換可能に光路内に配置されるように構
    成されていることを特徴とする顕微鏡用光学装置。
  2. 【請求項2】 前記光学手段が、前記対物光学系の射出
    瞳が前記空間像の位置から比較的遠い場合の第1の倍率
    状態での光路内へ配置される第1の光学要素と、前記対
    物光学系の射出瞳が前記空間像の位置に比較的近い場合
    の第2の倍率状態での光路内へ配置される第2の光学要
    素とを含み、これら第1と第2の光学要素が相互に交換
    可能に光路内に配置されるように構成されていることを
    特徴とする請求項1に記載の顕微鏡用光学装置。
  3. 【請求項3】 前記第1及び第2の光学要素の内、一方
    が平行平面板であり、他方が視野レンズであり、前記視
    野レンズの主点間隔をS、前記視野レンズの前側主点か
    ら対物光学系により形成される空間像までの距離を
    0、前記視野レンズの焦点距離をf、前記平行平面板
    の厚さをd、前記平行平面板の屈折率をnとするとき、
    次式をほぼ満足することを特徴とする請求項2に記載の
    顕微鏡用光学装置。 S−D0 2/(f+D0)=d(1−1/n)
JP3185904A 1991-07-01 1991-07-01 顕微鏡用光学装置 Expired - Lifetime JP2990871B2 (ja)

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