(57)【要約】【課題】広い倍率でケラレや色ムラの発生が抑制されたコンパクトで且つ固定された構成の照明光学系を備えたズーム顕微鏡を提供することを課題とする。【解決手段】照明光を射出するＬＥＤ光源１と、照明光を標本に非テレセントリックな状態で照射する対物レンズ４と、ＬＥＤ光源１の光源像１０を対物レンズの瞳位置１１、１２近傍に投影する照明光学系と、標本から生じる観察光が入射するズーム光学系６及び結像光学系７を含む観察光学系８を含んでズーム顕微鏡１００を構成する。その際、照明光学系２は、標本側から順に、対物レンズ４、ズーム光学系６、結像光学系７が配置された観察光路に、ズーム光学系６と対物レンズ４の間から照明光を入射させる。【選択図】図１
2010204531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を射出するＬＥＤ光源と、
標本に前記照明光を非テレセントリックな状態で照射する対物レンズと、
前記ＬＥＤ光源の光源像を前記対物レンズの瞳位置近傍に投影する照明光学系と、
ズーム光学系及び結像光学系を含み、前記標本から生じる観察光を結像させる観察光学系と、を含み、
前記照明光学系は、前記標本側から順に、前記対物レンズ、前記ズーム光学系、前記結像光学系が配置された観察光路に、前記ズーム光学系と前記対物レンズの間から、前記照明光を入射させることを特徴とするズーム顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載のズーム顕微鏡において、
前記照明光学系は、前記標本側から順に、
正の屈折率を有する第１レンズ群と、
正の屈折率を有する第２レンズ群と、
正の屈折率を有する第３レンズ群と、を含むことを特徴とするズーム顕微鏡。
【請求項３】
請求項２に記載のズーム顕微鏡において、
さらに、前記照明光学系を内部に収納する鏡筒を含み、
前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、及び前記第３レンズ群は、前記鏡筒内部で固定されていることを特徴とするズーム顕微鏡。
【請求項４】
請求項３に記載のズーム顕微鏡において、
前記照明光学系は、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、及び前記第３レンズ群の少なくともいずれかに接合レンズを含むことを特徴とするズーム顕微鏡。
【請求項５】
請求項４に記載のズーム顕微鏡において、
ｆを前記照明光学系の焦点距離とし、ｆ２を前記第２レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式
１．５＜ｆ２／ｆ＜２．５      ・・・（１）
を満たすことを特徴とするズーム顕微鏡。
【請求項６】
請求項５に記載のズーム顕微鏡において、
ｆ１を前記第１レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式
３．０＜ｆ１／ｆ＜１４．０      ・・・（２）
を満たすことを特徴とするズーム顕微鏡。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載のズーム顕微鏡において、
ｆ３を前記第３レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式
０．９＜ｆ３／ｆ＜７．５      ・・・（３）
を満たすことを特徴とするズーム顕微鏡。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載のズーム顕微鏡において、
ｆ２３を前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の合成焦点距離とするとき、以下の条件式
０．８＜ｆ２３／ｆ＜１．３      ・・・（４）
を満たすことを特徴とするズーム顕微鏡。
【請求項９】
請求項５乃至請求項８のいずれか１項に記載のズーム顕微鏡において、
ｆ１を前記第１レンズ群の焦点距離とし、ｄを前記第１レンズ群の最も前記標本側のレンズ面から前記光源像までの距離とするとき、以下の条件式
１．０＜ｄ／ｆ１＜１０．０      ・・・（５）
を満たすことを特徴とするズーム顕微鏡。
【請求項１０】
請求項５乃至請求項９のいずれか１項に記載のズーム顕微鏡において、
βを前記ＬＥＤ光源に対する前記光源像の倍率とするとき、以下の条件式
−４．０＜β／ｆ＜−０．５      ・・・（６）
を満たすことを特徴とするズーム顕微鏡。
【請求項１１】
請求項５乃至請求項１０のいずれか１項に記載のズーム顕微鏡において、
ｄ１を前記ＬＥＤ光源から前記第１レンズ群の最も前記標本側のレンズ面までの距離とするとき、以下の条件式
１．５＜ｄ１／ｆ＜３．０      ・・・（７）
を満たすことを特徴とするズーム顕微鏡。
【請求項１２】
請求項５乃至請求項１１のいずれか１項に記載のズーム顕微鏡において、
前記照明光学系は、前記第１レンズ群または前記第２レンズ群の少なくとも一方に、凸レンズと凹レンズからなる接合レンズを含み、
ｎ凹は凹レンズのｄ線に対する屈折率とするとき、以下の条件式
１．７＜ｎ凹      ・・・（８）
を満たすことを特徴とするズーム顕微鏡。
【請求項１３】
請求項５乃至請求項１２のいずれか１項に記載のズーム顕微鏡において、
前記照明光学系は、前記第１レンズ群または前記第２レンズ群の少なくとも一方に、凸レンズと凹レンズからなる接合レンズを含み、
ν凸を前記凸レンズのｄ線に対するアッベ数とし、ν凹を前記凹レンズのｄ線に対するアッベ数とするとき、以下の条件式
３０＜ν凸−ν凹      ・・・（９）
を満たすことを特徴とするズーム顕微鏡。
【請求項１４】
請求項５乃至請求項１３のいずれか１項に記載のズーム顕微鏡において、
前記照明光学系は、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、及び前記第３レンズ群の少なくともいずれかに非球面レンズを含むことを特徴とするズーム顕微鏡。
【請求項１５】
請求項５乃至請求項１４のいずれか１項に記載のズーム顕微鏡において、
前記照明光学系は、さらに、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間の前記照明光の光路上に、前記照明光の光束内における光量分布を調整する光量分布調整素子を含むことを特徴とするズーム顕微鏡。
【請求項１６】
請求項５乃至請求項１５のいずれか１項に記載のズーム顕微鏡において、
前記照明光学系は、さらに、前記第１レンズ群より前記標本側の前記照明光の光路上に、前記照明光を拡散させる光拡散素子を含むことを特徴とするズーム顕微鏡。
【請求項１７】
ＬＥＤ光源を用いたズーム顕微鏡用の照明光学系であって、
標本側から順に、
正の屈折率を有する第１レンズ群と、
正の屈折率を有する第２レンズ群と、
正の屈折率を有する第３レンズ群と、を含み、
前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、及び前記第３レンズ群の少なくともいずれかは、接合レンズを含み、
ｆを前記照明光学系の焦点距離とし、ｆ２を前記第２レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式
１．５＜ｆ２／ｆ＜２．５      ・・・（１）
を満たすことを特徴とすることを特徴とする照明光学系。
【請求項１８】
請求項１７に記載の照明光学系であって、
前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、及び前記第３レンズ群の少なくともいずれかは、非球面レンズを含むことを特徴とする照明光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズーム顕微鏡に関し、特にズーム顕微鏡用の照明光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡の照明光学系は、一般に、光源像が対物レンズの瞳位置近傍に投影されるように設計される。ところが、ズーム光学系を備えたズーム顕微鏡の場合、ズーム倍率の変更に伴い対物レンズの瞳位置が変動するため、全ズーム倍率を通じてケラレの発生を抑制することが難しい。このため、ズーム顕微鏡の一構成として、ズーム光学系を観察光学系と照明光学系で共有し、対物レンズの瞳位置の変動に合わせて光源像の共役位置を変動させる構成が知られている。
【０００３】
しかし、観察光学系と照明光学系でズーム光学系を共有する構成では、照明光がズーム光学系で乱反射されることにより生じるフレアが観察光路に入射してしまい、それによって観察画像の画質が劣化するという課題がある。
【０００４】
このような技術的な課題を解決するため、特許文献１及び特許文献２では、観察光学系と照明光学系のそれぞれにズーム光学系を備えたズーム顕微鏡が開示されている。特許文献１及び特許文献２のズーム顕微鏡では、照明光学系のズーム光学系を通過した照明光を観察光学系のズーム光学系と対物レンズとの間から観察光路上に導入する。このため、照明光学系のズーム光学系で生じたフレアが観察光路上に入射することはない。このような構成では、瞳位置の変動に伴うケラレの発生を抑制するとともに、フレアによる画質の劣化を抑制することができる。
【０００５】
この他、照明光学系内にズーム光学系を設ける代わりに、光源自体を移動させることで光源像が対物レンズの瞳位置近傍に投影されるように構成したズーム顕微鏡も知られている。このような構成によっても、特許文献１及び特許文献２と同様の効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１５４２２９号公報
【特許文献２】特開２００７−３１０２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１及び特許文献２で開示されるズーム顕微鏡では、照明光学系内にズーム光学系を必要とすることから、従来の照明光学系に比べて照明光学系が大型化してしまうという課題が生じる。また、光源自体を移動させるズーム顕微鏡でも、光源を移動させる機構やスペースを必要とするため、同じく照明光学系が大型化してしまう。
【０００８】
以上のような実情を踏まえて、本発明では、広い倍率でケラレの発生が抑制されたコンパクトな構成の照明光学系、及びそれを備えたズーム顕微鏡を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様は、照明光を射出するＬＥＤ光源と、標本に照明光を非テレセントリックな状態で照射する対物レンズと、ＬＥＤ光源の光源像を対物レンズの瞳位置近傍に投影する照明光学系と、ズーム光学系及び結像光学系を含み、標本から生じる観察光を結像させる観察光学系と、を含み、照明光学系は、標本側から順に、対物レンズ、ズーム光学系、結像光学系が配置された観察光路に、ズーム光学系と対物レンズの間から、照明光を入射させるズーム顕微鏡を提供する。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の観点に記載のズーム顕微鏡において、照明光学系は、標本側から順に、正の屈折率を有する第１レンズ群と、正の屈折率を有する第２レンズ群と、正の屈折率を有する第３レンズ群と、を含むズーム顕微鏡を提供する。
【００１１】
本発明の第３の態様は、第２の観点に記載のズーム顕微鏡において、さらに、照明光学系を内部に収納する鏡筒を含み、第１レンズ群、第２レンズ群及び第３レンズ群は、いずれも鏡筒内部で固定されているズーム顕微鏡を提供する。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第３の観点に記載のズーム顕微鏡において、照明光学系は、第１レンズ群、第２レンズ群及び第３レンズ群の少なくともいずれかに接合レンズを含むズーム顕微鏡を提供する。
【００１３】
本発明の第５の態様は、第４の観点に記載のズーム顕微鏡において、ｆは照明光学系の焦点距離、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式を満たすズーム顕微鏡を提供する。
【００１４】
１．５＜ｆ２／ｆ＜２．５      ・・・（１）
本発明の第６の態様は、第５の観点に記載のズーム顕微鏡において、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式を満たすズーム顕微鏡を提供する。
【００１５】
３．０＜ｆ１／ｆ＜１４．０      ・・・（２）
本発明の第７の態様は、第５の観点または第６の観点に記載のズーム顕微鏡において、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式を満たすズーム顕微鏡を提供する。
【００１６】
０．９＜ｆ３／ｆ＜７．５      ・・・（３）
本発明の第８の態様は、第５の観点乃至第７の観点のいずれかの観点に記載のズーム顕微鏡において、ｆ２３は第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離とするとき、以下の条件式を満たすズーム顕微鏡を提供する。
【００１７】
０．８＜ｆ２３／ｆ＜１．３      ・・・（４）
本発明の第９の態様は、第５の観点乃至第８の観点のいずれかの観点に記載のズーム顕微鏡において、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｄは第１レンズ群の最も標本側のレンズ面から光源像までの距離とするとき、以下の条件式を満たすズーム顕微鏡を提供する。
【００１８】
１．０＜ｄ／ｆ１＜１０．０      ・・・（５）
本発明の第１０の態様は、第５の観点乃至第９の観点のいずれかの観点に記載のズーム顕微鏡において、βはＬＥＤ光源に対する光源像の倍率とするとき、以下の条件式を満たすズーム顕微鏡を提供する。
【００１９】
−４．０＜β／ｆ＜−０．５      ・・・（６）
本発明の第１１の態様は、第５の観点乃至第１０の観点のいずれかの観点に記載のズーム顕微鏡において、ｄ１は、ＬＥＤ光源から第１レンズ群の最も標本側のレンズ面までの距離とするとき、以下の条件式を満たすズーム顕微鏡を提供する。
【００２０】
１．５＜ｄ１／ｆ＜３．０      ・・・（７）
本発明の第１２の態様は、第５の観点乃至第１１の観点のいずれかの観点に記載のズーム顕微鏡において、照明光学系は、第１レンズ群または第２レンズ群の少なくとも一方に、凸レンズと凹レンズからなる接合レンズを含み、ｎ凹は凹レンズのｄ線に対する屈折率とするとき、以下の条件式を満たすズーム顕微鏡を提供する。
【００２１】
１．７＜ｎ凹      ・・・（８）
本発明の第１３の態様は、第５の観点乃至第１２の観点のいずれかの観点に記載のズーム顕微鏡において、照明光学系は、第１レンズ群または第２レンズ群の少なくとも一方に、凸レンズと凹レンズからなる接合レンズを含み、ν凸は凸レンズのｄ線に対するアッベ数、ν凹は凹レンズのｄ線に対するアッベ数とするとき、以下の条件式を満たすズーム顕微鏡を提供する。
【００２２】
３０＜ν凸−ν凹      ・・・（９）
本発明の第１４の態様は、第５の観点乃至第１３の観点のいずれかの観点に記載のズーム顕微鏡において、照明光学系は、第１レンズ群、第２レンズ群及び第３レンズ群の少なくともいずれかに非球面レンズを含むズーム顕微鏡を提供する。
【００２３】
本発明の第１５の態様は、第５の観点乃至第１４の観点のいずれかの観点に記載のズーム顕微鏡において、照明光学系は、さらに、第１レンズ群と第２レンズ群の間の照明光の光路上に、照明光の光束内における光量分布を調整する光量分布調整素子を含むズーム顕微鏡を提供する。
【００２４】
本発明の第１６の態様は、第５の観点乃至第１５の観点のいずれかの観点に記載のズーム顕微鏡において、照明光学系は、さらに、第１レンズ群より標本側の照明光の光路上に、照明光を拡散させる光拡散素子を含むズーム顕微鏡を提供する。
【００２５】
本発明の第１７の態様は、ＬＥＤ光源を用いたズーム顕微鏡用の照明光学系であって、標本側から順に、正の屈折率を有する第１レンズ群と、正の屈折率を有する第２レンズ群と、正の屈折率を有する第３レンズ群と、を含み、第１レンズ群、第２レンズ群、及び第３レンズ群の少なくともいずれかは、接合レンズを含み、ｆを照明光学系の焦点距離とし、ｆ２を第２レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式を満たす照明光学系を提供する。
【００２６】
１．５＜ｆ２／ｆ＜２．５      ・・・（１）  
本発明の第１８の態様は、第１７の態様に記載の照明光学系であって、第１レンズ群、第２レンズ群、及び第３レンズ群の少なくともいずれかは、非球面レンズを含む照明光学系を提供する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、広い倍率でケラレの発生が抑制されたコンパクトな構成の照明光学系、及びそれを備えたズーム顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施例に係る顕微鏡の構成を例示する概略図である。
【図２】本発明の一実施例に係る照明光学系の構成を例示する概略図である。
【図３】本発明の一実施例に係る照明光学系の変形例の構成を例示する概略図である。
【図４】本発明の一実施例に係る結像光学系の断面図である。
【図５Ａ】本発明の一実施例に係る低倍時のズーム光学系の断面図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施例に係る中倍時のズーム光学系の断面図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施例に係る高倍時のズーム光学系の断面図である。
【図６Ａ】ズーム低倍時における光線が例示された本発明の一実施例に係る対物レンズの断面図である。
【図６Ｂ】ズーム中倍時における光線が例示された本発明の一実施例に係る対物レンズの断面図である。
【図６Ｃ】ズーム高倍時における光線が例示された本発明の一実施例に係る対物レンズの断面図である。
【図７Ａ】ズーム低倍時における光線が例示された実施例１に係る照明光学系及びLED光源の断面図である。
【図７Ｂ】ズーム中倍時における光線が例示された実施例１に係る照明光学系及びLED光源の断面図である。
【図７Ｃ】ズーム高倍時における光線が例示された実施例１に係る照明光学系及びLED光源の断面図である。
【図８Ａ】ズーム低倍時における実施例１に係る照明光学系の収差図である。
【図８Ｂ】ズーム中倍時における実施例１に係る照明光学系の収差図である。
【図８Ｃ】ズーム高倍時における実施例１に係る照明光学系の収差図である。
【図９Ａ】ズーム低倍時における光線が例示された実施例２に係る照明光学系及びLED光源の断面図である。
【図９Ｂ】ズーム中倍時における光線が例示された実施例２に係る照明光学系及びLED光源の断面図である。
【図９Ｃ】ズーム高倍時における光線が例示された実施例２に係る照明光学系及びLED光源の断面図である。
【図１０Ａ】ズーム低倍時における実施例２に係る照明光学系の収差図である。
【図１０Ｂ】ズーム中倍時における実施例２に係る照明光学系の収差図である。
【図１０Ｃ】ズーム高倍時における実施例２に係る照明光学系の収差図である。
【図１１Ａ】ズーム低倍時における光線が例示された実施例３に係る照明光学系及びLED光源の断面図である。
【図１１Ｂ】ズーム中倍時における光線が例示された実施例３に係る照明光学系及びLED光源の断面図である。
【図１１Ｃ】ズーム高倍時における光線が例示された実施例３に係る照明光学系及びLED光源の断面図である。
【図１２Ａ】ズーム低倍時における実施例３に係る照明光学系の収差図である。
【図１２Ｂ】ズーム中倍時における実施例３に係る照明光学系の収差図である。
【図１２Ｃ】ズーム高倍時における実施例３に係る照明光学系の収差図である。
【図１３Ａ】ズーム低倍時における光線が例示された実施例４に係る照明光学系及びLED光源の断面図である。
【図１３Ｂ】ズーム中倍時における光線が例示された実施例４に係る照明光学系及びLED光源の断面図である。
【図１３Ｃ】ズーム高倍時における光線が例示された実施例４に係る照明光学系及びLED光源の断面図である。
【図１４Ａ】ズーム低倍時における実施例４に係る照明光学系の収差図である。
【図１４Ｂ】ズーム中倍時における実施例４に係る照明光学系の収差図である。
【図１４Ｃ】ズーム高倍時における実施例４に係る照明光学系の収差図である。
【図１５Ａ】ズーム低倍時における光線が例示された実施例５に係る照明光学系及びLED光源の断面図である。
【図１５Ｂ】ズーム中倍時における光線が例示された実施例５に係る照明光学系及びLED光源の断面図である。
【図１５Ｃ】ズーム高倍時における光線が例示された実施例５に係る照明光学系及びLED光源の断面図である。
【図１６Ａ】ズーム低倍時における実施例５に係る照明光学系の収差図である。
【図１６Ｂ】ズーム中倍時における実施例５に係る照明光学系の収差図である。
【図１６Ｃ】ズーム高倍時における実施例５に係る照明光学系の収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
まず、はじめに、各実施例に共通する構成と作用について説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る顕微鏡の構成を例示する概略図である。顕微鏡１００は、LED光源１と、照明光学系２と、光路制御素子３と、対物レンズ４と、ズーム光学系６及び結像光学系７からなる観察光学系８とを含んで構成されている。
【００３０】
観察光路には、標本面５から撮像面９に向かって、対物レンズ４、光路制御素子３、ズーム光学系６、結像光学系７が順に配置されている。LED光源１から射出された照明光は、照明光学系２を介して、対物レンズ４とズーム光学系６の間に配置された光路制御素子３に入射する。光路制御素子３は、照明光を観察光路上の対物レンズ４に向けて反射する。対物レンズ４は、入射した照明光を標本面５に配置された不図示の標本に照射し、標本から生じる観察光（反射光や蛍光など）を光路制御素子３に入射させる。光路制御素子３は、照明光の場合と異なり、観察光を透過させてズーム光学系６及び結像光学系７からなる観察光学系８に入射させる。観察光学系８は、観察光を撮像面９に集光し、それによって標本の像を撮像面９に結像させる。
【００３１】
LED光源１には、例えば、対角１．４ｍｍの砲弾型のレンズに覆われたLED素子が用いられる。LED光源を用いることにより、顕微鏡の光源として従来から用いられている超高圧水銀ランプを用いた場合に比べて、顕微鏡を小型化することができる。また、LED光源の場合、超高圧水銀ランプに比べて光源から生じる熱が周囲の光学素子に与える影響も小さい。このため、照明光学系２に熱の影響を受けやすい接合レンズを含めることが可能となる。
【００３２】
照明光学系２は、LED光源１の光源像１０を、対物レンズ４の瞳位置近傍に結像させるように作用する。なお、照明光学系２については、後に詳述する。
光路制御素子３は、入射光の特性に応じて、入射光を反射または透過する光学素子である。例えば、入射光の偏光方向に応じて反射または透過するワイヤーグリッドや偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）などの偏光素子や、入射光の周波数に応じて反射または透過するダイクロイックミラーなどを用いることができる。また、光量が十分確保できる場合には、ハーフミラーを用いることもできる。顕微鏡１００内では、光路制御素子３での反射前後の光路が、それぞれ照明光の光路、観察光の光路に一致するように、光路制御素子３が配置される。これにより、光路制御素子３は、LED光源１側から入射する照明光を標本面５に導くとともに、標本からの観察光を透過させて撮像面９に導くように作用する。
【００３３】
対物レンズ４は、照明光を標本に非テレセントリックな状態で照射するように作用する。顕微鏡１００では、LED光源１の光源像１０は照明光学系２を介して一定の位置に結像されるが、対物レンズ４の瞳位置は後述するズーム光学系６の変倍動作によって変化する。例えば、ズーム光学系６が低倍の場合には、瞳は比較的LED光源１よりに形成され（例えば、瞳１１の位置）、ズーム光学系６が高倍の場合には、瞳は比較的標本面５よりに形成される（例えば、瞳１２の位置）。つまり、光源像１０と瞳の位置関係はズーム倍率に応じて変化する。それに伴い、標本面５（標本）を照射する照明光の状態もズーム倍率に応じて変化することになる。
【００３４】
観察光学系８は、ズーム光学系６と結像光学系７を含んで構成され、ズーム光学系６の変倍動作に応じて倍率の変化する標本の像を撮像面９に結像させるように作用する。具体的には、ズーム光学系６に含まれる一部のレンズを光軸方向に移動させることにより、焦点位置を維持した状態でズーム光学系６と結像光学系７の合成焦点距離を変化させる。このような変倍動作により、上記のような瞳位置の変化が生じることになる。なお、ズーム光学系６は、アフォーカル光学系を形成している。
【００３５】
ところで、ズーム顕微鏡において広いズーム倍率（すなわち、１６倍程度の高いズーム比）でケラレの発生を抑制するためには、照明光学系２は、ズーム最低倍時の視野を決める光線とズーム最高倍時のＮＡを決める光線をバランスよく取り込む必要がある。具体的には、照明光を標本面５からLED光源１に向かって追跡した場合であれば、ズーム最低倍時における視野の端部からの軸外マージナル光線とズーム最高倍時における軸上マージナル光線が、いずれもLED光源１の対角（例えば１．４ｍｍ）の範囲内に到達するように構成する。このためには、まず、瞳位置がズーム倍率に応じて変動することを考慮した上で、光源像１０が対物レンズ４の瞳位置近傍に投影されるように照明光学系２を設計する。その上で、さらに照明光学系２を後述するように構成する。これにより、照明光学系２がコンパクトに構成された上で、広い倍率でケラレの発生を抑制することができる。
【００３６】
以下、図２を参照しながら、ズーム光学系を含むことなくコンパクトに構成された、広い倍率でケラレの発生を抑制する本発明の一実施例に係る照明光学系２について説明する。
【００３７】
図２は、本発明の一実施例に係る照明光学系の構成を例示する概略図である。
照明光学系２は、図２に例示されるように、標本面５側から順に、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３の３群で構成されている。各レンズ群はいずれも正のパワーを有し、LED光源１側の２群（第３レンズ群Ｇ３及び第２レンズ群Ｇ２）は、標本面５側の第１レンズ群Ｇ１に比べて強いパワーを有している。また、各レンズ群は鏡筒１３内に固定して配置されている。つまり、照明光学系２はズーム光学系を含まずに構成されている。
【００３８】
なお、色ムラの原因となる収差を効率的に補正するためには、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３のいずれかに少なくとも１枚の接合レンズが含まれることが望ましい。また、接合レンズは、収差補正をより効率的に実施する観点から、光線高が高い第１レンズ群Ｇ１または第２レンズ群Ｇ２に含まれることがより望ましい。なお、球面収差を取るためには、非球面レンズを第２レンズ群Ｇ２または第３レンズ群に採用することが望ましい。また、ＬＥＤ光源１を採用することにより、熱の発生を減少させ、照明光学系に接合レンズを採用することを可能としている。さらに、同様の理由から、光源と光源に最も近いレンズ面との間隔が５ｍｍ以下と近接した配置も可能としている。
【００３９】
各レンズ群の主な役割は以下のとおりである。LED光源１側のパワーの強い２群（第３レンズ群Ｇ３、第２レンズ群Ｇ２）は、LED光源１から射出される照明光のズーム最高倍時のＮＡを決める光線とズーム最低倍時の視野を決める光線をバランス良く取り込み、照明光を平行光に近い状態に変換して射出する役割を担っている。一方、第１レンズ群Ｇ１は、平行光に近い照明光を対物レンズ４の瞳位置近傍に集光して、光源像１０を結像させる役割を担っている。また、照明光学系２から対物レンズ４の瞳位置近傍までの距離は、照明光学系２からLED光源１までの距離に比べて長いため、第１レンズ群Ｇ１のパワーは第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３に比べて弱くなる。このため、第１レンズ群Ｇ１は、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３で生じる収差を補正する役割も担っている。
【００４０】
照明光学系２は、以上のように構成された上で、さらに以下の条件式（１）を満たすように構成される。
１．５＜ｆ２／ｆ＜２．５        ・・・（１）
ただし、ｆは、照明光学系２の合成焦点距離、ｆ２は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離である。
【００４１】
条件式（１）は、照明光学系の合成焦点距離と第２レンズ群の焦点距離の関係を規定した式である。条件式（１）を満たすことで、照明光学系２はズーム最高倍時のＮＡを決める光線とズーム最低倍時の視野を決める光線をバランスよく取り込むことができる。つまり、照明光学系２は移動群を伴うことなく固定されたコンパクトな構成で、広い倍率でケラレの発生を抑制することができる。
【００４２】
条件式（１）が上限値（２．５）を超えると、照明光学系２の合成焦点距離ｆに対して第２レンズ群Ｇ２のパワーが弱くなり、第２レンズ群Ｇ２で光線を緩やかに曲げすぎてしまう。このため、照明光を標本面５からLED光源１に向かって追跡して考えた場合、ズーム最低倍時の軸外光線が途中でケラレてしまい光源まで到達できなくなる。または、ズーム最低倍時の軸外光線を光源に到達させる為に必要な照明系の全長が長くなってしまう。一方、下限値（１．５）を下回ると、照明光学系２の合成焦点距離ｆに対して第２レンズ群Ｇ２のパワーが強くなりすぎてしまう。このため、第２レンズ群Ｇ２（及び第３レンズ群Ｇ３）で生じる球面収差が大きくなり、ズーム最高倍時のＮＡを決める光線で生じる球面収差を第１レンズ群Ｇ１だけでは補正しきれずにケラレてしまう。また、LED光源１と照明光学系２の間の距離を確保することも困難となる。
【００４３】
照明光学系２は、条件式（１）に加えて、以下の条件式（２）から条件式（７）のうちの少なくともいずれか１つを満たすように構成されることが望ましい。これにより、照明光学系２の各レンズ群のパワー配分がさらに最適化され、広い倍率でのケラレの抑制と照明光学系のコンパクト化が高い次元で両立される。
【００４４】
なお、照明光学系２に凹レンズと凸レンズからなる接合レンズが含まれる場合、照明光学系２は、条件式（１）に加えて、条件式（８）または条件式（９）を満たすように構成されることが望ましい。条件式（８）または条件式（９）を満たすことで、接合レンズで効率的に収差補正を行うことが可能となり、広い倍率でケラレをさらに抑制することができる。また、その結果として、よりコンパクトに照明光学系を構成することも可能となるため、ケラレの抑制と照明光学系のコンパクト化をさらに高い次元で両立することができる。なお、条件式（２）から条件式（７）の少なくともいずれか１つと組み合わせて構成されるとより好ましい。
【００４５】
３．０＜ｆ１／ｆ＜１４．０      ・・・（２）
０．９＜ｆ３／ｆ＜７．５        ・・・（３）
０．８＜ｆ２３／ｆ＜１．３      ・・・（４）
１．０＜ｄ／ｆ１＜１０．０      ・・・（５）
−４．０＜β／ｆ＜−０．５      ・・・（６）
１．５＜ｄ１／ｆ＜３．０        ・・・（７）
１．７＜ｎ凹                    ・・・（８）
３０＜ν凸−ν凹                ・・・（９）
ただし、ｆ１は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離、ｆ３は、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離、ｆ２３は、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の合成焦点距離、ｄは、第１レンズ群Ｇ１の最も標本面５側のレンズ面から光源像１０までの距離（図２参照）、βは、LED光源１に対する光源像１０の倍率、ｄ１は、LED光源１から第１レンズ群Ｇ１の最も標本面５側のレンズ面までの距離（図２参照）である。ｎ凹は、照明光学系２に含まれる接合レンズを構成する凹レンズのｄ線に対する屈折率、ν凸は、照明光学系２に含まれる接合レンズを構成する凸レンズのｄ線に対するアッベ数、ν凹は、照明光学系２に含まれる接合レンズを構成する凹レンズのｄ線に対するアッベ数である。なお、ここで、距離ｄは、第１レンズ群Ｇ１と光源像１０の直線距離ではなく、光路制御素子３を経由する照明光の光軸に沿って測定される距離とする。
【００４６】
条件式（２）は、照明光学系の合成焦点距離ｆと第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１の関係を規定した式である。条件式（２）が上限値（１４．０）を超えると、照明光学系２の合成焦点距離ｆに対して第１レンズ群Ｇ１のパワーが弱くなり、第１レンズ群Ｇ１で光線を緩やかに曲げすぎてしまう。このため、照明光を標本面５からLED光源１に向かって追跡した場合、ズーム最低倍時の軸外光線をLED光源１に到達させる為に必要な照明光学系２の全長が長くなってしまう。また、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３のパワーが相対的に強くなるため、第１レンズ群Ｇ１で瞳収差をとることが困難になる。一方、下限値（３．０）を下回ると、照明光学系２の合成焦点距離ｆに対して第１レンズ群Ｇ１のパワーが強くなり、その分、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３のパワーが相対的に弱くなる。このため、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３で生じる球面収差が第１レンズ群Ｇ１で過剰に補正されることになる。その結果、収差が良好に補正されず、ズーム最高倍のＮＡを決める光線の十分な取り込みが困難になる。
【００４７】
条件式（３）は、照明光学系２の合成焦点距離ｆと第３レンズ群Ｇ３の焦点距離ｆ３の関係を規定した式である。条件式（３）が上限値（７．５）を超えると、照明光学系２の合成焦点距離ｆに対して第３レンズ群Ｇ３のパワーが弱くなり、第３レンズ群Ｇ３で光線を緩やかに曲げすぎてしまう。このため、照明光を標本面５からLED光源１に向かって追跡した場合、ズーム最低倍時の軸外光線がLED光源１に辿り着けずにケラレてしまう。一方、下限値（０．９）を下回ると、照明光学系２の合成焦点距離ｆに対して第３レンズ群Ｇ３のパワーが強くなりすぎてしまう。このため、第３レンズ群Ｇ３（及び第２レンズ群Ｇ２）で生じる球面収差が大きくなり、ズーム最高倍時のＮＡを決める光線で生じる球面収差を第１レンズ群Ｇ１だけでは補正しきれずにケラレてしまう。
【００４８】
条件式（４）は、照明光学系２の合成焦点距離ｆと第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との合成焦点距離ｆ２３の関係を規定した式である。条件式（４）が上限値（１．３）を超えると、照明光学系２の合成焦点距離ｆに対して第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３のパワーが弱くなり、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３で光線を緩やかに曲げすぎてしまう。このため、照明光を標本面５からLED光源１に向かって追跡した場合、ズーム最低倍時の軸外光線がLED光源１まで辿り着けずにケラレてしまう。一方、下限値（０．８）を下回ると、照明光学系２の合成焦点距離ｆに対して第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３のパワーが強くなりすぎてしまう。このため、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３で生じる球面収差が大きくなり、ケラレてしまう。
【００４９】
条件式（５）は、第１レンズ群Ｇ１の最も標本面５側のレンズ面から光源像１０までの距離ｄと第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１の関係を規定した式である。条件式（５）が上限値（１０．０）を超えると、光源像１０の位置に対して第１レンズ群Ｇ１のパワーが弱くなり、第１レンズ群Ｇ１で光線を緩やかに曲げすぎてしまう。このため、照明光を標本面５からLED光源１に向かって追跡した場合、ズーム最低倍時の軸外光線をLED光源１に到達させる為に必要な照明光学系２の全長が長くなってしまう。また、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３のパワーが相対的に強くなるため、第１レンズ群Ｇ１で瞳収差をとることが困難になる。一方、下限値（１．０）を下回ると、光源像１０の位置に対して第１レンズ群Ｇ１のパワーが強くなり、その分、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３のパワーが相対的に弱くなる。このため、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３で生じる球面収差が第１レンズ群Ｇ１で過剰に補正されることになる。その結果、収差が良好に補正されず、ズーム最高倍のＮＡを決める光線の十分な取り込みが困難になる。
【００５０】
条件式（６）は、LED光源１に対する光源像１０の倍率βと照明光学系２の合成焦点距離ｆの関係を規定した式である。条件式（６）が上限値（−０．５）を超えると、照明光学系２による光源像１０の投影倍率βが低倍になりすぎてしまう。このため、LED光源１の発光面積（例えば、対角１．４ｍｍ程度）では対物レンズ４の瞳径を満たすことができず、ズーム高倍時に十分なＮＡが確保できない。一方、下限値（−４．０）を下回ると、照明光学系の光源側のＮＡが高くなりすぎてしまうため、球面収差が取りきれずに瞳を満足に照明することが困難となる。また、LED光源１は中心から軸外に向けて照明強度が劣化する配光特性を示すため、ＮＡが高くなりすぎると照明ムラも生じてしまう。
【００５１】
条件式（７）は、LED光源１から第１レンズ群Ｇ１の最も標本面５側のレンズ面までの距離ｄ１と照明光学系２の合成焦点距離ｆの関係を規定した式である。つまり、照明光学系２の全長と照明光学系の合成焦点距離ｆの関係を規定した式である。条件式（７）が上限値（３．０）を超えると、照明光学系２の全長が長くなりすぎてしまう。一方、下限値（１．５）を下回ると、照明光学系２の全長が短くなるが、収差補正の為に必要な複数のレンズを配置するためのスペースを確保することが困難となり、その結果、照明効率が劣化してしまう。
【００５２】
条件式（８）は、照明光学系２に含まれる接合レンズを構成する凹レンズのｄ線に対する屈折率を規定した式である。凹レンズのｄ線に対する屈折率を大きくすることにより、接合レンズによる良好な収差補正が可能となる。しかし、凹レンズのｄ線に対する屈折率が条件式（８）の下限値（１．７）を下回ると、ズーム最低倍時の軸外光線で収差が大きく発生してしまう。その結果、軸外光線が途中でケラレてしまい、光源に到達することができなくなる。
【００５３】
条件式（９）は、照明光学系２に含まれる接合レンズを構成する凸レンズと凹レンズのｄ線に対するアッベ数の差を規定した式である。凸レンズと凹レンズのｄ線に対するアッベ数の差を大きくすることで、色収差を十分に補正して色ムラを抑制することができる。しかし、凸レンズと凹レンズのｄ線に対するアッベ数の差が条件式（９）の下限値（３０）を下回ると、ズーム最低倍時の瞳の色収差が十分に補正されない。このため、補正が十分でない波長ではケラレが発生し、その結果、色ムラが発生してしまう。
【００５４】
図３は、本発明の一実施例に係る照明光学系の変形例の構成を例示する概略図である。本変形例の照明光学系１４は、照明光学系２に対して、さらに、グラデーションフィルタ１５と拡散板１６を追加した照明光学系である。
【００５５】
グラデーションフィルタ１５は、照明光の光束が透過するフィルタ内で透過率を異ならせることにより、視野の中心と周辺部で生じる明るさの違いを抑制するために用いられる光学素子である。つまり、グラデーションフィルタ１５は、透過する照明光の光量の分布を調整する光量分布調整素子として機能する。グラデーションフィルタ１５は、以下の理由から、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に配置されることが望ましい。まず第１の理由は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間で、光線が最も平行に近い状態にあるからである。略平行な光線に対してグラデーションフィルタ１５を作用させることで、グラデーションフィルタ１５に対する入射角を浅くして、十分に効果を発揮させることができる。第２の理由は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間では、低倍時と高倍時で光線高が大きく異なり（低倍時の光線高＞高倍時の光線高）、且つ、低倍時における軸上光線と軸外光線も大きく分離されるからである。このため、例えば、光軸方向の光量が周辺光量に比べて高い特性を持つＬＥＤ光源の場合、低倍時の軸外光線が通る周辺部分のみ透過率を下げたグラデーションフィルタ１５を配置することで、低倍時の周辺光量のみを調整することができる。
【００５６】
拡散板１６は、照明光を拡散させることによりLED光源１の光源像１０が標本の像と一緒に観察されてしまうことを防止するために用いられる光拡散素子である。拡散板１６は、第１レンズ群Ｇ１より標本面５側に配置されることが望ましい。これは、拡散板１６をLED光源１の近くに配置した場合、光源像１０は拡散板１６の効果により観察されなくなるが、代わりに拡散板１６の像が観察されてしまうことがあるからである。このため、拡散板１６は、LED光源１から離れた位置、つまり、第１レンズ群Ｇ１より標本面５側に配置されることが望ましい。
【００５７】
以上が各実施例に共通する構成と作用である。次に、各実施例について具体的に説明する。  
【実施例１】
【００５８】
図４は、本実施例に係る結像光学系７の断面図である。図４に例示されるように、結像光学系７は、標本面５側から順に、３枚のレンズＬt１、レンズＬt２、レンズＬt３から構成されている。結像光学系７のレンズデータは、以下のとおりである。
結像光学系７
曲率半径（mm）       レンズの間隔        レンズのd線          レンズのd線
または厚さ(mm)     に対する屈折率        に対するアッベ数
ｒt1   =   46.5973   ｄt1   =   3.682    ｎdt1   =   1.51724   νdt1   =   52.43
ｒt2   =  165.1536   ｄt2   =   2.5529   
ｒt3   =   38.2833   ｄt3   =   4.2957   ｎdt3   =   1.48749   νdt3   =   70.23
ｒt4   =  417.6019   ｄt4   =   2.4547   ｎdt4   =   1.58267   νdt4   =   46.42
ｒt5   =   30.389
ここで、結像光学系７について、ｒt1からｒt5は各レンズ面の曲率半径（ｍｍ）、ｄt1からｄt4は各レンズの間隔または厚さ（ｍｍ）、ｎdt1からｎdt4は各レンズのｄ線に対する屈折率、νdt1からνdt4はｄ線に対するアッベ数を示す。なお、例えば、レンズの間隔または厚さｄt1は、曲率半径ｒt1のレンズ面と曲率半径ｒt2のレンズ面との間隔または厚さを示す。
【００５９】
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは、それぞれ低倍時、中倍時、高倍時のズーム光学系６の断面図である。なお、後述する対物レンズ４と併せて用いた場合の光線の光路も示している。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに例示されるように、ズーム光学系６は、標本面５側から順に、第１レンズ群ＡＧ１、第２レンズ群ＡＧ２、第３レンズ群ＡＧ３、第４レンズ群ＡＧ４、第５レンズ群ＡＧ５によって構成されている。なお、ズーム光学系６による変倍動作は、第２レンズ群ＡＧ２及び第４レンズ群ＡＧ４を光軸に沿って移動させることにより実現される。ズーム光学系６のレンズデータは、以下のとおりである。
ズーム光学系６
曲率半径（mm）       レンズの間隔        レンズのd線          レンズのd線
または厚さ(mm)     に対する屈折率        に対するアッベ数
ｒa1  =   67.1073    ｄa1   =   4.15     ｎda1   =   1.497     νda1   =   81.54
ｒa2  =  -48.4555    ｄa2   =   2        ｎda2   =   1.71736   νda2   =   29.52
ｒa3  = -182.742     ｄa3   =   0.25
ｒa4  =   42.6536    ｄa4   =   2.9      ｎda4   =   1.56907   νda4   =   71.3
ｒa5  =   ∞         ｄa5   =   Ｄa5
ｒa6  =   24.9018    ｄa6   =   4.05     ｎda6   =   1.76182   νda6   =   26.52
ｒa7  =  -27.9083    ｄa7   =   1.5      ｎda7   =   1.72916   νda7   =   54.68
ｒa8  =   15.5066    ｄa8   =   2.0814
ｒa9  =  -37.4483    ｄa9   =   1.8      ｎda9   =   1.755     νda9   =   52.32
ｒa10  =   33.1991   ｄa10  =   Ｄa10
ｒa11  =  -23.7456   ｄa11  =   1.83     ｎda11  =   1.7847    νda11  =   26.29
ｒa12  =  103.6318   ｄa12  =   1
ｒa13  =   ∞        ｄa13  =   Ｄa13
ｒa14  =  162.471    ｄa14  =   2.6      ｎda14  =   1.603     νda14  =   65.44
ｒa15  =  -42.4593   ｄa15  =   0.2
ｒa16  =   47.3698   ｄa16  =   1.6      ｎda16  =   1.834     νda16  =   37.16
ｒa17  =   24.9751   ｄa17  =   3.1      ｎda17  =   1.497     νda17  =   81.54
ｒa18  =  -53.5454   ｄa18  =   Ｄa18
ｒa19  =  -55.8574   ｄa19  =   1.6      ｎda19  =   1.7552    νda19  =   27.51
ｒa20  =  -31.8024   ｄa20  =   1.5      ｎda20  =   1.741     νda20  =   52.64
ｒa21  =  746.0709
ここで、ズーム光学系６について、ｒa1からｒa21は各レンズ面の曲率半径（ｍｍ）、ｄa1からｄa20は各レンズの間隔または厚さ（ｍｍ）、ｎda1からｎda20は各レンズのｄ線に対する屈折率、νda1からνda20はｄ線に対するアッベ数を示す。なお、例えば、レンズの間隔ｄa1は、曲率半径ｒa1のレンズ面と曲率半径ｒa2のレンズ面との間隔または厚さを示す。また、曲率半径ｒa13が示す面は、ズーム光学系６の明るさ絞りの位置を示している。さらに、レンズの間隔ｄa5、ｄa10、ｄa13、ｄa18は、ズーム光学系６の変倍動作に応じて変化する可変値Ｄa5、Ｄa10、Ｄa13、Ｄa18である。
【００６０】
また、図４に例示される結像光学系７と図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃそれぞれの状態におけるズーム光学系６を組み合わせたときの合成焦点距離と、そのときの可変部分のレンズ面の間隔は、以下のとおりである。
ズーム光学系６と結像光学系７の合成焦点距離ＦＺと面間隔
合成焦点距離    レンズの間隔    レンズの間隔    レンズの間隔    レンズの間隔
ＦＺ(mm)         Ｄa5               Ｄa10            Ｄa13          Ｄa18
66.0            0.367              25.963           36.010          0.498
442.0          20.459               5.871           21.627         14.881 
1061.0         24.018               2.313            4.948         31.560
ここで、ＦＺはズーム光学系６と結像光学系７の合成焦点距離を示している。具体的には、図４で例示される結像光学系７と図５Ａで例示されるズーム低倍時のズーム光学系６の合成焦点距離ＦＺは６６．０ｍｍ、図４に例示される結像光学系７と図５Ｂで例示されるズーム中倍時のズーム光学系６の合成焦点距離ＦＺは４４２．０ｍｍ、図４に例示される結像光学系７と図５Ｃで例示されるズーム高倍時のズーム光学系６の合成焦点距離ＦＺは１０６１．０ｍｍとなる。
【００６１】
また、Ｄa5、Ｄa10、Ｄa13、Ｄa18は、ズーム光学系６の状態に依存して変化するレンズ面の間隔ｄa5、ｄa10、ｄa13、ｄa18の値を示している。それぞれズーム光学系６と結像光学系７の合成焦点距離ＦＺが６６．０ｍｍ（低倍）、４４２．０ｍｍ（中倍）、１０６１．０ｍｍ（高倍）の場合について例示されている。
【００６２】
なお、ズーム光学系６と結像光学系７との間隔は、５０ｍｍから１００ｍｍの間の値であることが望ましい。本実施例では、ズーム光学系６と結像光学系７との間隔は８０ｍｍに設定してある。
【００６３】
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、対物レンズ４の断面図である。なお、図６Ａは、対物レンズ４とともに用いられるズーム光学系６が低倍時（ズーム光学系６と結像光学系７の合成焦点距離ＦＺが６６．０ｍｍ）での光線の光路を併せて示す。同様に、図６Ｂ、図６Ｃでは、ズーム光学系６がそれぞれ中倍時、高倍時（それぞれズーム光学系６と結像光学系７の合成焦点距離ＦＺが４４２．０ｍｍ、１０６１．０ｍｍ）での光線の光路を併せて示す。対物レンズ４は、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃに例示されるように、標本面５側から順に、第１レンズ群ＯＧ１、第２レンズ群ＯＧ２、第３レンズ群ＯＧ３により構成されている。対物レンズ４のレンズデータは、以下のとおりである。
対物レンズ４
曲率半径（mm）       レンズの間隔        レンズのd線          レンズのd線
または厚さ(mm)     に対する屈折率        に対するアッベ数
ｒo1  =   ∞         ｄo1  =   4         ｎdo1   =   1.52287   νdo1   =   59.89
ｒo2  =   ∞         ｄo2  =   4
ｒo3  = -136.2471    ｄo3  =   8         ｎdo3   =   1.741     νdo3   =   52.64
ｒo4  =  -33.3067    ｄo4  =   1.5
ｒo5  =   ∞         ｄo5  =   7.25      ｎdo5   =   1.43875   νdo5   =   94.93
ｒo6  =  -55.9960    ｄo6  =   1
ｒo7  = -135.0410    ｄo7  =   4.5       ｎdo7   =   1.72047   νdo7   =   34.71
ｒo8  =   62.7665    ｄo8   =   10       ｎdo8   =   1.43875   νdo8   =   94.93
ｒo9  =  -62.7665    ｄo9  =   1.5
ｒo10  =   99.6726   ｄo10  =  11.77     ｎdo10  =  1.43875    νdo10  =   94.93
ｒo11  =  -35.8159   ｄo11  =   4.5      ｎdo11  =  1.65412    νdo11  =   39.68
ｒo12  = -183.5799   ｄo12  =   3.7594
ｒo13  =   38.4520   ｄo13  =  17        ｎdo13  =  1.497      νdo13  =   81.54
ｒo14  =  -38.4520   ｄo14  =   4.5      ｎdo14  =  1.51742    νdo14  =   52.43
ｒo15  =   50.6483   ｄo15  =   6.7207
ｒo16  =   42.0320   ｄo16  =  11.082    ｎdo15  =  1.80518    νdo16  =   25.42
ｒo17  =   ∞        ｄo17  =  12.1868   ｎdo17  =  1.72916    νdo17  =   54.68
ｒo18  =   21.1649
ここで、図６Ａから図６Ｃに例示される対物レンズ４について、ｒo1からｒo18は各レンズ面の曲率半径（ｍｍ）、ｄo1からｄo17は各レンズの間隔または厚さ（ｍｍ）、ｎdo1からｎdo17は各レンズのｄ線に対する屈折率、νdo1からνdo17はｄ線に対するアッベ数を示す。なお、例えば、レンズの間隔ｄo1は、曲率半径ｒo1のレンズ面と曲率半径ｒo2のレンズ面との間隔または厚さを示す。
【００６４】
なお、対物レンズ４とズーム光学系６の間には、図１に例示されるように、LED光源１からの照明光を観察光路と同軸に入射させるために、光路制御素子３が配置される。このため、対物レンズ４とズーム光学系６の間隔は、５０ｍｍから７０ｍｍの間の値にすることが望ましい。本実施例では、対物レンズ４とズーム光学系６との間隔は６０ｍｍに設定してある。また、光路制御素子３は、対物レンズ４とズーム光学系６と中間（つまり、対物レンズ４から３０ｍｍの位置）には配置されているが、特にこれに限られない。
【００６５】
なお、撮像面９には、例えば、２／３インチのＣＣＤが配置される。また、対物レンズの入射ＮＡは、高倍端で０．４５であり、低倍端で０．０７５程度である。また、観察光路の全系で物体側に非テレセントリックとなっている。
【００６６】
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃは、本実施例に係る照明光学系２ａ及びLED光源１の断面図である。なお、図７Ａは、ズーム光学系６が低倍時（ズーム光学系６と結像光学系７の合成焦点距離ＦＺが６６．０ｍｍ）に、撮像面９まで到達する光線の光路を併せて示す。同様に、図７Ｂ、図７Ｃでは、ズーム光学系６がそれぞれ中倍時、高倍時（それぞれズーム光学系６と結像光学系７の合成焦点距離ＦＺが４４２．０ｍｍ、１０６１．０ｍｍ）に、撮像面９まで到達する光線の光路を併せて示す。
【００６７】
照明光学系２ａは、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃに例示されるように、標本面５側から順に、第１レンズＬ１を含む第１レンズ群Ｇ１、第２レンズＬ２（凸レンズ）及び第３レンズＬ３（凹レンズ）からなる接合レンズを含む第２レンズ群Ｇ２、非球面レンズである第４レンズＬ４を含む第３レンズ群Ｇ３の３群で構成されている。また、LED光源１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）がレンズＬｓ１により覆われて構成される。LED光源１はいわゆる砲弾型のLED光源であり、ＬＥＤの大きさは対角１．４ｍｍである。図７Ａから図７Ｃで例示される照明光学系２ａ及びLED光源１のレンズデータは、以下のとおりである。
照明光学系２ａ
曲率半径（mm）        レンズの間隔    レンズのd線        レンズのd線
または厚さ(mm)  に対する屈折率     に対するアッベ数
ｒ1  =   217          ｄ1  =   5.0000  ｎd1  =  1.487490  νd1  =  70.23
ｒ2  =  -138          ｄ2  =   1.0000  
ｒ3  =    24.2        ｄ3  =  22.8000  ｎd3  =  1.583130  νd3  =  59.38
ｒ4  =  -24.2        ｄ4  =   3.5000  ｎd4  =  1.808100  νd4  =  22.76
ｒ5  =  -79.7        ｄ5  =   1.0000  
ｒ6  =    13（非球面）ｄ6  =  10.0000  ｎd6  =  1.522870  νd6  =  59.89
ｒ7  =    ∞          ｄ7  =  1.5000
LED光源１
曲率半径（mm）        レンズの間隔    レンズのd線        レンズのd線
または厚さ(mm)  に対する屈折率     に対するアッベ数
ｒs1  =   3.00          ｄs1  =   2.50  ｎds1  =  1.516330  νds1  =  64.14
ｒs2  =     ∞          ｄs2  =   0.0000  
ここで、図７Ａから図７Ｃに例示される照明光学系２ａ及びLED光源１について、ｒ1からｒ7及びｒs1、ｒs2は各レンズ面の曲率半径（ｍｍ）、ｄ1からｄ7及びｄs1、ｄs2は各レンズの間隔または厚さ（ｍｍ）、ｎd1からｎd6及びｎds1は各レンズのｄ線に対する屈折率、νd1からνd6及びνds1はｄ線に対するアッベ数を示す。なお、例えば、レンズの間隔ｄ1は、曲率半径ｒ1のレンズ面と曲率半径ｒ2のレンズ面との間隔または厚さを示す。また、レンズの間隔ｄ7は、照明光学系２ａの曲率半径ｒ7のレンズ面とLED光源１の曲率半径ｒs1のレンズ面との間隔を示す。また、レンズの間隔ｄs2は、曲率半径ｒs2のレンズ面と発光ダイオード（ＬＥＤ）との間隔を示す。
【００６８】
また、第４レンズの標本面５側の面（曲率半径ｒ6のレンズ面）は非球面であり、その形状は以下の非球面の条件式（１０）を用いて規定される。
【００６９】
【数１】
2010204531.tif 000003
ここで、Ｚは光軸方向の座標、Ｙは光軸と垂直な方向の座標を示す。つまり、第４レンズの非球面の形状は、Ｚ及びＹを変数とする条件式（１０）で表される。なお、基礎曲率Ｒ、円錐係数Ｋ、４次の非球面係数Ａ4及び６次の非球面係数Ａ6は、以下のとおりである。
【００７０】
Ｒ＝ｒ6＝１３
Ｋ＝−１
Ａ4＝２．９×１０−５
Ａ6＝２．８×１０−８
なお、本実施例では、照明光学系２ａと光路制御素子３との間隔は４３ｍｍに設定してあるが、特にこれに限られない。ただし、条件式（５）を満たすように構成されることが望ましい。
【００７１】
本実施例の照明光学系２ａは、以下の式（Ｃ１）から（Ｃ９）で示されるように、条件式（１）から（９）を満たしている。なお、式（Ｃ１）から（Ｃ９）はそれぞれ条件式（１）から（９）に対応している。
【００７２】
ｆ２／ｆ＝４１．２／２０．４≒２．０２        ・・・（Ｃ１）
ｆ１／ｆ＝１７３．８／２０．４≒８．５２      ・・・（Ｃ２）
ｆ３／ｆ＝２４．９／２０．４≒１．２２        ・・・（Ｃ３）
ｆ２３／ｆ＝２０．８／２０．４≒１．０２      ・・・（Ｃ４）
ｄ／ｆ１＝８７０．４３／１７３．８≒５．０１  ・・・（Ｃ５）
β／ｆ＝−５９．５１／２０．４≒−２．９２    ・・・（Ｃ６）
ｄ１／ｆ＝４７．４／２０．４≒２．３２        ・・・（Ｃ７）
ｎ凹＝１．８０８１                            ・・・（Ｃ８）
ν凸−ν凹＝５９．３８−２２．７６≒３６．６２・・・（Ｃ９）
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは、本実施例に係る照明光学系２ａの収差図であり、撮像面９からLED光源１に向かって照明光を追跡した場合におけるLED光源１の配置された面での収差を示している。各図中の（a）は球面収差図であり、（b）はコマ収差図であり、いずれも収差が良好に補正されていることが示されている。なお。図中の“ＮＡＩ”は照明光学系２ａ側での開口数、“ＦＩＹ”は像高（ｍｍ）を示している。
【００７３】
以上、本実施例に係る照明光学系２ａを備えたズーム顕微鏡では、照明光学系をコンパクトに構成でき、且つ、広い倍率で十分に収差が補正されることにより、ケラレや色ムラの発生を抑制することができる。
【実施例２】
【００７４】
図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃは、本実施例に係る照明光学系２ｂ及びLED光源１の断面図である。なお、図９Ａは、ズーム光学系６が低倍時（ズーム光学系６と結像光学系７の合成焦点距離ＦＺが６６．０ｍｍ）に、撮像面９まで到達する光線の光路を併せて示す。同様に、図９Ｂ、図９Ｃでは、ズーム光学系６がそれぞれ中倍時、高倍時（それぞれズーム光学系６と結像光学系７の合成焦点距離ＦＺが４４２．０ｍｍ、１０６１．０ｍｍ）に、撮像面９まで到達する光線の光路を併せて示す。
【００７５】
なお、LED光源１、対物レンズ４、ズーム光学系６及び結像光学系７については、実施例１と同一であるので、ここでは説明を省略する。また、対物レンズ４とズーム光学系６の間隔及びズーム光学系６と結像光学系７の間隔についても、実施例１と同一である。
【００７６】
本実施例に係る照明光学系２ｂは、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃに例示されるように、標本面５側から順に、第１レンズＬ１１を含む第１レンズ群Ｇ１１、第２レンズＬ１２（凸レンズ）及び第３レンズＬ１３（凹レンズ）からなる接合レンズを含む第２レンズ群Ｇ１２、第４レンズＬ１４を含む第３レンズ群Ｇ１３の３群で構成されている。図９Ａから図９Ｃで例示される照明光学系２ｂのレンズデータは、以下のとおりである。
照明光学系２ｂ
曲率半径（mm）        レンズの間隔    レンズのd線        レンズのd線
または厚さ(mm)  に対する屈折率     に対するアッベ数
ｒ1  =     74.17       ｄ1  =   5.0000   ｎd1  =  1.487490   νd1  =  70.23
ｒ2  =    501.185      ｄ2  =   4.0007 
ｒ3  =     24.8699     ｄ3  =  23.0000   ｎd3  =  1.589130   νd3  =  61.14
ｒ4  =    -24.8699     ｄ4  =   3.5000   ｎd4  =  1.808100   νd4  =  22.76
ｒ5  =  -1838.9306     ｄ5  =   1.0000 
ｒ6  =     12.8        ｄ6  =  13.0000   ｎd6  =  1.522870   νd6  =  59.89
ｒ7  =     ∞          ｄ7  =   1.5000
ここで、図９Ａから図９Ｃに例示される照明光学系２ｂについて、ｒ1からｒ7は各レンズ面の曲率半径（ｍｍ）、ｄ1からｄ7は各レンズの間隔または厚さ（ｍｍ）、ｎd1からｎd6は各レンズのｄ線に対する屈折率、νd1からνd6はｄ線に対するアッベ数を示す。なお、例えば、レンズの間隔ｄ1は、曲率半径ｒ1のレンズ面と曲率半径ｒ2のレンズ面との間隔または厚さを示す。また、レンズの間隔ｄ7は、照明光学系２ｂの曲率半径ｒ7のレンズ面とLED光源１の曲率半径ｒs1のレンズ面との間隔を示す。
【００７７】
なお、本実施例では、照明光学系２ｂと光路制御素子３との間隔は４３ｍｍに設定してあるが、特にこれに限られない。ただし、条件式（５）を満たすように構成されることが望ましい。
【００７８】
本実施例の照明光学系２ｂは、以下の式（Ｃ１１）から（Ｃ１９）で示されるように、条件式（１）から（９）を満たしている。なお、式（Ｃ１１）から（Ｃ１９）はそれぞれ条件式（１）から（９）に対応している。
【００７９】
ｆ２／ｆ＝５５．０／２３．２≒２．３７        ・・・（Ｃ１１）
ｆ１／ｆ＝１７７．９／２３．２≒７．６８      ・・・（Ｃ１２）
ｆ３／ｆ＝２４．５／２３．２≒１．０６        ・・・（Ｃ１３）
ｆ２３／ｆ＝２３．３／２３．２≒１．００      ・・・（Ｃ１４）
ｄ／ｆ１＝４２１．９／１７７．９≒２．３７    ・・・（Ｃ１５）
β／ｆ＝−２５．３２／２３．２≒−１．０９    ・・・（Ｃ１６）
ｄ１／ｆ＝５３．５／２３．２≒２．３１        ・・・（Ｃ１７）
ｎ凹＝１．８０８１                            ・・・（Ｃ１８）
ν凸−ν凹＝６１．１４−２２．７６≒３８．３８・・・（Ｃ１９）
図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃは、本実施例に係る照明光学系２ｂの収差図であり、撮像面９からLED光源１に向かって照明光を追跡した場合におけるLED光源１の配置された面での収差を示している。各図中の（a）は球面収差図であり、（b）はコマ収差図であり、いずれも収差が良好に補正されていることが示されている。なお。図中の“ＮＡＩ”は照明光学系２ｂ側での開口数、“ＦＩＹ”は像高（ｍｍ）を示している。
【００８０】
以上、本実施例に係る照明光学系２ｂを備えたズーム顕微鏡では、照明光学系をコンパクトに構成でき、且つ、広い倍率で十分に収差が補正されることにより、ケラレや色ムラの発生を抑制することができる。
【実施例３】
【００８１】
図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃは、本実施例に係る照明光学系２ｃ及びLED光源１の断面図である。なお、図１１Ａは、ズーム光学系６が低倍時（ズーム光学系６と結像光学系７の合成焦点距離ＦＺが６６．０ｍｍ）に、撮像面９まで到達する光線の光路を併せて示す。同様に、図１１Ｂ、図１１Ｃでは、ズーム光学系６がそれぞれ中倍時、高倍時（それぞれズーム光学系６と結像光学系７の合成焦点距離ＦＺが４４２．０ｍｍ、１０６１．０ｍｍ）に、撮像面９まで到達する光線の光路を併せて示す。
【００８２】
なお、LED光源１、対物レンズ４、ズーム光学系６及び結像光学系７については、実施例１と同一であるので、ここでは説明を省略する。また、対物レンズ４とズーム光学系６の間隔及びズーム光学系６と結像光学系７の間隔についても、実施例１と同一である。
【００８３】
本実施例に係る照明光学系２ｃは、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃに例示されるように、標本面５側から順に、第１レンズＬ２１を含む第１レンズ群Ｇ２１、第２レンズＬ２２（凸レンズ）及び第３レンズＬ２３（凹レンズ）からなる接合レンズを含む第２レンズ群Ｇ２２、第４レンズＬ２４を含む第３レンズ群Ｇ２３の３群で構成されている。図１１Ａから図１１Ｃで例示される照明光学系２ｃのレンズデータは、以下のとおりである。
照明光学系２ｃ
曲率半径（mm）        レンズの間隔    レンズのd線        レンズのd線
または厚さ(mm)  に対する屈折率     に対するアッベ数
ｒ1  =    97.5172      ｄ1  =   5.0000   ｎd1  =  1.487490   νd1  =  70.23
ｒ2  =   229.5414      ｄ2  =   1.0000 
ｒ3  =    21.9708      ｄ3  =  26.5000   ｎd3  =  1.589130   νd3  =  61.14
ｒ4  =   -21.9708      ｄ4  =   3.5000   ｎd4  =  1.808100   νd4  =  22.76
ｒ5  =  -172.4672      ｄ5  =   1.0000 
ｒ6  =    16.3027      ｄ6  =  12.9472   ｎd6  =  1.522870   νd6  =  59.89
ｒ7  =    14.2583      ｄ7  =   1.4449
ここで、図１１Ａから図１１Ｃに例示される照明光学系２ｃについて、ｒ1からｒ7は各レンズ面の曲率半径（ｍｍ）、ｄ1からｄ7は各レンズの間隔または厚さ（ｍｍ）、ｎd1からｎd6は各レンズのｄ線に対する屈折率、νd1からνd6はｄ線に対するアッベ数を示す。なお、例えば、レンズの間隔ｄ1は、曲率半径ｒ1のレンズ面と曲率半径ｒ2のレンズ面との間隔または厚さを示す。また、レンズの間隔ｄ7は、照明光学系２ｃの曲率半径ｒ7のレンズ面とLED光源１の曲率半径ｒs1のレンズ面との間隔を示す。
【００８４】
なお、本実施例では、照明光学系２ｃと光路制御素子３との間隔は４３ｍｍに設定してあるが、特にこれに限られない。ただし、条件式（５）を満たすように構成されることが望ましい。
【００８５】
本実施例の照明光学系２ｃは、以下の式（Ｃ２１）から（Ｃ２９）で示されるように、条件式（１）から（９）を満たしている。なお、式（Ｃ２１）から（Ｃ２９）はそれぞれ条件式（１）から（９）に対応している。
【００８６】
ｆ２／ｆ＝４２．２／２７．１≒１．５６        ・・・（Ｃ２１）
ｆ１／ｆ＝３４３．５／２７．１≒１２．６８    ・・・（Ｃ２２）
ｆ３／ｆ＝１８５．２／２７．１≒６．８３      ・・・（Ｃ２３）
ｆ２３／ｆ＝２９．７／２７．１≒１．１０      ・・・（Ｃ２４）
ｄ／ｆ１＝５０９．２５／３４３．５≒１．４８  ・・・（Ｃ２５）
β／ｆ＝−２４．５８／２７．１≒−０．９１    ・・・（Ｃ２６）
ｄ１／ｆ＝５３．９／２７．１≒１．９９        ・・・（Ｃ２７）
ｎ凹＝１．８０８１                            ・・・（Ｃ２８）
ν凸−ν凹＝６１．１４−２２．７６≒３８．３８・・・（Ｃ２９）
図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃは、本実施例に係る照明光学系２ｃの収差図であり、撮像面９からLED光源１に向かって照明光を追跡した場合におけるLED光源１の配置された面での収差を示している。各図中の（a）は球面収差図であり、（b）はコマ収差図であり、いずれも収差が良好に補正されていることが示されている。なお。図中の“ＮＡＩ”は照明光学系２ｃ側での開口数、“ＦＩＹ”は像高（ｍｍ）を示している。
【００８７】
以上、本実施例に係る照明光学系２ｃを備えたズーム顕微鏡では、照明光学系をコンパクトに構成でき、且つ、広い倍率で十分に収差が補正されることにより、ケラレや色ムラの発生を抑制することができる。
【実施例４】
【００８８】
図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃは、本実施例に係る照明光学系２ｄ及びLED光源１の断面図である。なお、図１３Ａは、ズーム光学系６が低倍時（ズーム光学系６と結像光学系７の合成焦点距離ＦＺが６６．０ｍｍ）に、撮像面９まで到達する光線の光路を併せて示す。同様に、図１３Ｂ、図１３Ｃでは、ズーム光学系６がそれぞれ中倍時、高倍時（それぞれズーム光学系６と結像光学系７の合成焦点距離ＦＺが４４２．０ｍｍ、１０６１．０ｍｍ）に、撮像面９まで到達する光線の光路を併せて示す。
【００８９】
なお、LED光源１、対物レンズ４、ズーム光学系６及び結像光学系７については、実施例１と同一であるので、ここでは説明を省略する。また、対物レンズ４とズーム光学系６の間隔及びズーム光学系６と結像光学系７の間隔についても、実施例１と同一である。
【００９０】
本実施例に係る照明光学系２ｄは、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃに例示されるように、標本面５側から順に、第１レンズＬ３１（凸レンズ）及び第２レンズＬ３２（凹レンズ）からなる接合レンズを含む第１レンズ群Ｇ３１、第３レンズＬ３３を含む第２レンズ群Ｇ３２、第４レンズＬ３４を含む第３レンズ群Ｇ３３の３群で構成されている。図１３Ａから図１３Ｃで例示される照明光学系２ｄのレンズデータは、以下のとおりである。
照明光学系２ｄ
曲率半径（mm）        レンズの間隔    レンズのd線        レンズのd線
または厚さ(mm)  に対する屈折率     に対するアッベ数
ｒ1  =    28.8117      ｄ1  =  17.8706   ｎd1  =  1.487490   νd1  =  70.23
ｒ2  =   -34.5726      ｄ2  =   5.0525   ｎd2  =  1.808100   νd2  =  22.76
ｒ3  =  -235.7518      ｄ3  =   1.0000 
ｒ4  =    21.3183      ｄ4  =   7.5000   ｎd4  =  1.589130   νd4  =  61.14
ｒ5  =    77.913       ｄ5  =   1.0000 
ｒ6  =    13.1837      ｄ6  =  12.9606   ｎd6  =  1.522870   νd6  =  59.89
ｒ7  =    14.6229      ｄ7  =   1.5229
ここで、図１３Ａから図１３Ｃに例示される照明光学系２ｄについて、ｒ1からｒ7は各レンズ面の曲率半径（ｍｍ）、ｄ1からｄ7は各レンズの間隔または厚さ（ｍｍ）、ｎd1からｎd6は各レンズのｄ線に対する屈折率、νd1からνd6はｄ線に対するアッベ数を示す。なお、例えば、レンズの間隔ｄ1は、曲率半径ｒ1のレンズ面と曲率半径ｒ2のレンズ面との間隔または厚さを示す。また、レンズの間隔ｄ7は、照明光学系２ｄの曲率半径ｒ7のレンズ面とLED光源１の曲率半径ｒs1のレンズ面との間隔を示す。
【００９１】
なお、本実施例では、照明光学系２ｄと光路制御素子３との間隔は４３ｍｍに設定してあるが、特にこれに限られない。ただし、条件式（５）を満たすように構成されることが望ましい。
【００９２】
本実施例の照明光学系２ｄは、以下の式（Ｃ３１）から（Ｃ３９）で示されるように、条件式（１）から（９）を満たしている。なお、式（Ｃ３１）から（Ｃ３９）はそれぞれ条件式（１）から（９）に対応している。
【００９３】
ｆ２／ｆ＝４７．５／２１．５≒２２．１        ・・・（Ｃ３１）
ｆ１／ｆ＝８２．２／２１．５≒３．８２        ・・・（Ｃ３２）
ｆ３／ｆ＝６２．６／２１．５≒２．９１        ・・・（Ｃ３３）
ｆ２３／ｆ＝２４．４／２１．５≒１．１３      ・・・（Ｃ３４）
ｄ／ｆ１＝５９３．７２／８２．２≒７．２２    ・・・（Ｃ３５）
β／ｆ＝−３４．０４／２１．５≒−１．５８    ・・・（Ｃ３６）
ｄ１／ｆ＝４９．４／２１．５≒２．３０        ・・・（Ｃ３７）
ｎ凹＝１．８０８１                            ・・・（Ｃ３８）
ν凸−ν凹＝７０．２３−２２．７６≒４７．４７・・・（Ｃ３９）
図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃは、本実施例に係る照明光学系２ｄの収差図であり、撮像面９からLED光源１に向かって照明光を追跡した場合におけるLED光源１の配置された面での収差を示している。各図中の（a）は球面収差図であり、（b）はコマ収差図であり、いずれも収差が良好に補正されていることが示されている。なお。図中の“ＮＡＩ”は照明光学系２ｄ側での開口数、“ＦＩＹ”は像高（ｍｍ）を示している。
【００９４】
以上、本実施例に係る照明光学系２ｄを備えたズーム顕微鏡では、照明光学系をコンパクトに構成でき、且つ、広い倍率で十分に収差が補正されることにより、ケラレや色ムラの発生を抑制することができる。
【実施例５】
【００９５】
図１５Ａ、図１５Ｂ、図１５Ｃは、本実施例に係る照明光学系２ｅ及びLED光源１の断面図である。なお、図１５Ａは、ズーム光学系６が低倍時（ズーム光学系６と結像光学系７の合成焦点距離ＦＺが６６．０ｍｍ）に、撮像面９まで到達する光線の光路を併せて示す。同様に、図１５Ｂ、図１５Ｃでは、ズーム光学系６がそれぞれ中倍時、高倍時（それぞれズーム光学系６と結像光学系７の合成焦点距離ＦＺが４４２．０ｍｍ、１０６１．０ｍｍ）に、撮像面９まで到達する光線の光路を併せて示す。
【００９６】
なお、LED光源１、対物レンズ４、ズーム光学系６及び結像光学系７については、実施例１と同一であるので、ここでは説明を省略する。また、対物レンズ４とズーム光学系６の間隔及びズーム光学系６と結像光学系７の間隔についても、実施例１と同一である。
【００９７】
本実施例に係る照明光学系２ｅは、図１５Ａ、図１５Ｂ、図１５Ｃに例示されるように、標本面５側から順に、第１レンズＬ４１（凸レンズ）及び第２レンズＬ４２（凹レンズ）からなる接合レンズを含む第１レンズ群Ｇ４１、第３レンズＬ４３を含む第２レンズ群Ｇ４２、第４レンズＬ４４を含む第３レンズ群Ｇ４３の３群で構成されている。図１５Ａから図１５Ｃで例示される照明光学系２ｅのレンズデータは、以下のとおりである。
照明光学系２ｅ
曲率半径（mm）      レンズの間隔    レンズのd線        レンズのd線
または厚さ(mm)  に対する屈折率     に対するアッベ数
ｒ1  =   28.5621      ｄ1  =  19.2991   ｎd1  =  1.487490   νd1  =  70.23
ｒ2  =  -26.4293      ｄ2  =   4.8039   ｎd2  =  1.717360   νd2  =  29.52
ｒ3  =  937.8474      ｄ3  =   1.0000 
ｒ4  =   25.5646      ｄ4  =  10.0000   ｎd4  =  1.589130   νd4  =  61.14
ｒ5  =  252.9269      ｄ5  =   1.0000 
ｒ6  =   10.9126      d6  =  12.9394   ｎd6  =  1.522870   νd6  =  59.89
ｒ7  =    9.3496      d7  =   1.5276
ここで、図１５Ａから図１５Ｃに例示される照明光学系２ｅについて、ｒ1からｒ7は各レンズ面の曲率半径（ｍｍ）、ｄ1からｄ7は各レンズの間隔または厚さ（ｍｍ）、ｎd1からｎd6は各レンズのｄ線に対する屈折率、νd1からνd6はｄ線に対するアッベ数を示す。なお、例えば、レンズの間隔ｄ1は、曲率半径ｒ1のレンズ面と曲率半径ｒ2のレンズ面との間隔または厚さを示す。また、レンズの間隔ｄ7は、照明光学系２ｄの曲率半径ｒ7のレンズ面とLED光源１の曲率半径ｒs1のレンズ面との間隔を示す。
【００９８】
なお、本実施例では、照明光学系２ｅと光路制御素子３との間隔は４３ｍｍに設定してあるが、特にこれに限られない。ただし、条件式（５）を満たすように構成されることが望ましい。
【００９９】
本実施例の照明光学系２ｅは、以下の式（Ｃ４１）から（Ｃ４９）で示されるように、条件式（１）から（９）を満たしている。なお、式（Ｃ４１）から（Ｃ４９）はそれぞれ条件式（１）から（９）に対応している。
【０１００】
ｆ２／ｆ＝４７．５／２１．９≒２．１７          ・・・（Ｃ４１）
ｆ１／ｆ＝１０２．９／２１．９≒４．７０        ・・・（Ｃ４２）
ｆ３／ｆ＝６７．８／２１．９≒３．１０          ・・・（Ｃ４３）
ｆ２３／ｆ＝２３．１／２１．９≒１．０５        ・・・（Ｃ４４）
ｄ／ｆ１＝３４５．０６／１０２．９≒３．３５    ・・・（Ｃ４５）
β／ｆ＝−２０．８３／２１．９≒−０．９５      ・・・（Ｃ４６）
ｄ１／ｆ＝５３．２／２１．９≒２．４３          ・・・（Ｃ４７）
ｎ凹＝１．７１７３６                            ・・・（Ｃ４８）
ν凸−ν凹＝７０．２３−２９．５２≒４０．７１  ・・・（Ｃ４９）
図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃは、本実施例に係る照明光学系２ｅの収差図であり、撮像面９からLED光源１に向かって照明光を追跡した場合におけるLED光源１の配置された面での収差を示している。各図中の（a）は球面収差図であり、（b）はコマ収差図であり、いずれも収差が良好に補正されていることが示されている。なお。図中の“ＮＡＩ”は照明光学系２ｅ側での開口数、“ＦＩＹ”は像高（ｍｍ）を示している。
【０１０１】
以上、本実施例に係る照明光学系２ｅを備えたズーム顕微鏡では、照明光学系をコンパクトに構成でき、且つ、広い倍率で十分に収差が補正されることにより、ケラレや色ムラの発生を抑制することができる。
【０１０２】
なお、本発明は、上述の実施例に示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０３】
ＬＥＤ光源        １
照明光学系        ２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ
光路制御素子      ３
対物レンズ        ４
標本面            ５
ズーム光学系      ６
結像光学系        ７
観察光学系        ８
撮像面            ９
光源像            １０
瞳                １１、１２
鏡筒              １３
照明光学系        １４
グラデーションフィルタ１５
拡散板            １６
顕微鏡            １００
第１レンズ群      ＡＧ１、ＯＧ１、Ｇ１、Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１、Ｇ４１
第２レンズ群      ＡＧ２、ＯＧ２、Ｇ２、Ｇ１２、Ｇ２２、Ｇ３２、Ｇ４２
第３レンズ群      ＡＧ３、ＯＧ３、Ｇ３、Ｇ１３、Ｇ２３、Ｇ３３、Ｇ４３
第１レンズ        Ｌ１、Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１、Ｌ４１
第２レンズ        Ｌ２、Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２、Ｌ４２
第３レンズ        Ｌ３、Ｌ１３、Ｌ２３、Ｌ３３、Ｌ４３
第４レンズ        Ｌ４、Ｌ１４、Ｌ２４、Ｌ３４、Ｌ４４
レンズ            Ｌt１、Ｌt２、Ｌt３、Ｌｓ１
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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