(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学機械用の照明光を出力する照明手段と、
前記照明手段によって出力された照明光の光路上で、かつ前記照明手段に隣接して配置され、ガラスにより形成された第１のレンズと、
前記第１のレンズを通過した照明光の光路上で、かつ前記第１のレンズに隣接して配置され、前記照明手段からの熱に対する耐熱性を有するゴムにより形成された第２のレンズと
を具備することを特徴とする光学機械の照明装置。
【請求項２】
複数のレンズと、照明用の光源とを有する光学機械の照明装置において、
前記複数のレンズのうちの少なくとも前記光源と隣接したレンズを前記光源からの熱に対する耐熱性を有するゴムにより形成したことを特徴とする光学機械の照明装置。
【請求項３】
前記ゴムにより形成したレンズは、保持部に保持されることにより生ずる歪みを低減するための緩衝部を有効光束外に具備することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光学機械の照明装置。
【請求項４】
前記緩衝部は、前記レンズを保持する厚肉部と、歪みを吸収する薄肉部とを有することを特徴とする請求項３記載の光学機械の照明装置。
【請求項５】
レンズと、照明用の光源と、前記光源を保持する光源保持部とを有する光学機械の照明装置において、
前記光源保持部に保持され、ゴムにより形成されたレンズと、
前記レンズと前記光源との間に配置された第１の平板ガラスと、
前記レンズに対して前記第１の平板ガラスと反対側に配置された第２の平板ガラスとを備え、
前記レンズは、前記第１の平板ガラス、前記第２の平板ガラス及び前記光源保持部によって密封されていることを特徴とする光学機械の照明装置。
【請求項６】
前記ゴムにより形成したレンズは、非球面形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか１項に記載の光学機械の照明装置。
【請求項７】
前記第１の平板ガラスは、フロストガラスで構成したことを特徴とする請求項５記載の光学器械の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学機械の照明装置に関わり、特に、光学顕微鏡の照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラスレンズやプラスチックレンズ（ポリカーボネート、アクリル等）を素材とする硬質のレンズを有する照明系を備えた光学機械の照明装置のうちの一つである光学顕微鏡の照明装置が知られている。
【０００３】
光学ガラスを素材とするレンズでは、一般的に３３０ｎｍ付近の波長から急激に透過率が下がり、紫外線領域の波長の光を殆ど透過しなくなる。このため、蛍光顕微鏡や紫外線顕微鏡による標本等の観察において、紫外線領域の光源を必要とする場合、従来より石英やケイ石のような特殊な材料を用いたレンズが使用されてきた。
【０００４】
しかしながら、石英やケイ石を用いたレンズの紫外線の透過波長領域は２００乃至３００ｎｍが限界であり、更に、石英等の特殊な材料は非常に高価で、加工上も研磨を必要とすることからレンズ価格が非常に高くななる。従って、特に、このようなレンズは、低価格の光学顕微鏡への使用が困難であった。
【０００５】
このため、比較的安価に製造できるプラスチックレンズを使用している光学顕微鏡もある。しかし、プラスチックレンズでもガラスレンズと同様、透過波長には限界がある。
【０００６】
また、プラスチックレンズでは、使用材質の熱変形温度が１００℃前後であるため、光源ランプ付近に配置して使用した場合、熱変形による光学特性の劣化等の不具合を生じる可能性がある。
【０００７】
一方、光学素子を顕微鏡内部に固定する場合、光学ガラスを素材とするレンズでは、枠に直接接着する方法や枠に落し込んだ後に押さえ環で押さえるという方法が一般的に行われている。
【０００８】
光学素子を枠に接着する場合は、接着剤が必要となり完全に固定するまでに多くの時間を必要とする。また、作業工程や作業環境に注意を払うことが必要となる。さらに、押さえ環で光学ガラスを素材とするレンズを押さえる場合でも押さえ環が別途必要となり、ゆるみ防止のために押さえ環をネジで固定する必要や接着して固定することが必要となる。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、紫外線の透過率に優れ、光源ランプ付近の高熱にさらされても熱変形等による光学特例の劣化が生じることはなく、しかも安価に製造できる光学素子を備えた光学機械の照明装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、光学素子の固定を容易にすることができる光学機械の照明装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
したがって、まず、上記目的を達成するために、第１の発明によれば、光学機械用の照明光を出力する照明手段と、前記照明手段によって出力された照明光の光路上で、かつ前記照明手段に隣接して配置され、ガラスにより形成された第１のレンズと、前記第１のレンズを通過した照明光の光路上で、かつ前記第１のレンズに隣接して配置され、前記照明手段からの熱に対する耐熱性を有するゴムにより形成された第２のレンズとを具備することを特徴とする光学機械の照明装置である。
【００１１】
また、第２の発明によれば、複数のレンズと、照明用の光源とを有する光学機械の照明装置において、前記複数のレンズのうちの少なくとも前記光源と隣接したレンズを前記光源からの熱に対する耐熱性を有するゴムにより形成したことを特徴とする光学機械の照明装置である。
【００１２】
さらに、第３の発明によれば、レンズと、照明用の光源と、前記光源を保持する光源保持部とを有する光学機械の照明装置において、前記光源保持部に保持され、ゴムにより形成されたレンズと、前記レンズと前記光源との間に配置された第１の平板ガラスと、前記レンズに対して前記第１の平板ガラスと反対側に配置された第２の平板ガラスとを備え、前記レンズは、前記第１の平板ガラス、前記第２の平板ガラス及び前記光源保持部によって密封されていることを特徴とする光学機械の照明装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
まず、最初に、本発明の実施の形態の概要について説明する。
＜概要＞
本発明の光学機械の照明装置に利用する光学レンズは、透明のゴム弾性体である。
【００１４】
この透明のゴム弾性体として使用できる物質は、例えば、シリコーンゴム、アクリルゴム、エチレン・プロピレンゴム、イソプレンゴム、フッ素ゴム、ブタジエンゴム、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、１，２−ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、塩素化ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、液状ポリイソプレンもしくは液状ポリブタジエン等、またはこれらの物質のうち２以上のものを混合した混合物等が使用できる。
【００１５】
以下に述べる実施の形態においては、単に、ゴム或いはシリコーンゴム等として説明するが、上記種類のゴムであればいずれのゴムも使用することができる。
透明のゴム弾性体は、これらの物質にその本来の透明性を阻害する添加剤を添加しないか、またはその添加量を少なくすることにより得られる。
【００１６】
ここでは、特に、シリコーンゴムの透明のゴム弾性体の特性を説明する。この透明のゴム弾性体は使用温度が２００℃以上（最高約２３０℃）ある。通常のプラスチックではポリカーボネイトの約１２０℃で、他のプラスチック（アクリル等）は約１００℃以下である。しかし、この透明ゴムはポリカーボネイトやアクリル等と比較すると線膨張率が約４〜５倍である。
【００１７】
この透明のゴム弾性体は、約３４０ｎｍの紫外から透過度が減少するが、石英や蛍石相当の約２５０ｎｍの紫外の波長も約５０％を透過する。これに対して通常のプラスチックレンズは、ポリカーボネイトで約４００ｎｍまで、アクリルで約３８０ｎｍまでの波長の光しか通さない。
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光学顕微鏡の照明光学系を示す図である。
【００１９】
同図において、１は光源ランプ、２は光源ランプ１からの光をほぼ平行な光束にするコレクターレンズ、３は光源ランプ１及びコレクターレンズ２とほぼ同一線上に配置され、コレクターレンズ２からの照明光を標本４に集光するコンデンサレンズ、５は標本観察用の対物レンズである。６は対物レンズ５の光軸で、この光軸にコンデンサレンズ３、コレクターレンズ２及び光源ランプ１が整列している。
【００２０】
コレクターレンズ２及びコンデンサレンズ３は、シリコーンゴムの材料により成形したレンズで形成されている。このシリコーンゴムは、紫外線領域の波長、例えば２００ｎｍ以下の波長の光も透過する透過率で、かつ、２００℃以上の耐熱性を持ち、成形加工も容易である。
【００２１】
本実施の形態の光学顕微鏡において、光源ランプ１から出た光は、コレクターレンズ２により平行光束となり、コンデンサレンズ３によってコレンターレンズ２からの光束が標本４に集光され標本４が照明されて対物レンズ５によって観察される。
【００２２】
このとき、光源ランプ１から出る様々な波長の光の内、紫外線領域の波長、例えば２００ｎｍ以下の波長の光も、シリコーンゴムにより形成されたコレクターレンズ２、コンデンサレンズ３を透過し、標本４を照明することになる。
【００２３】
従って、本実施の形態の光学顕微鏡によれば、従来のプラスチックや石英等を用いたレンズを用いる場合と比較して、耐熱性が２００℃以上まで上がることから光源ランプ１の近傍に配置しても熱変形が生じることはない。また、紫外線の透過率も高く、成形加工も容易なことから製造コストが安価な照明系を実現することができる。
【００２４】
図２は、本発明の第１の形態の光学顕微鏡における照明光学系の変形例を示す図である。
各構成は図１と同様であるが、コレクターレンズ２をシリコーンゴムの材料により成形したレンズで形成し、コンデンサレンズ３をガラスまたはプラスチックの材料により形成しており、このコンデンサレンズ３の材料が図１と異なる。
【００２５】
この場合、コレクターレンズ２は、２００℃以上の耐熱性を持つので、プラスチックにより形成したレンズを使用する場合に比べて、光源ランプ１の近傍に配置しても熱変形や熱による着色（黄変）等の不具合の発生を抑えることができる。
【００２６】
また、コンデンサレンズ３の材料に低分散ガラスを使用すれば、コンデンサレンズ３も３６０ｎｍ程度の紫外線を透過し、光源ランプ１からの紫外光で、コレクターレンズ２とコンデンサーレンズ３を介して標本４を照明することができるとともに、シリコーンゴムの成型で製造コストも低廉な照明光学系を提供することができる。
【００２７】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光学顕微鏡の照明光学系の変形例を示す図である。
図１と異なるのは、コレクターレンズ２が２つのコレクターレンズ２ａとコレクターレンズ２ｂからなることであり、コレクターレンズ２ａをシリコーンゴムの材料により成型したレンズで形成している。
【００２８】
この場合、光源ランプ１に近いコレクターレンズ２ａは、２００℃以上の耐熱性を持つので、プラスチックにより形成したレンズを使用する場合に比べて、光源ランプ１の近傍に配置しても熱変形や熱による着色（黄変）等の不具合の発生を抑えることができる。
【００２９】
また、コレクターレンズ２ｂ及びコンデンサレンズ３の材料に低分散ガラスを使用すれば、コレクターレンズ２ｂ及びコンデンサレンズ３も３６５ｎｍ程度の紫外線を透過し、光源ランプ１からの紫外光で、コレクターレンズ２ａ、コレクターレンズ２ｂ及びコンデンサーレンズ３を介して標本４を照明することができるとともに、シリコーンゴムの成型で製造コストも低廉な照明光学系を提供することができる。
【００３０】
本発明の第１の実施の形態の光学顕微鏡では、光源ランプ１の近傍に配置する少なくとも１つのレンズをシリコーンゴムの材料により成型したレンズとしたが、光源ランプ１の近傍に配置したレンズ以外は紫外光の照明の必要がなければ、プラスチックの材料を用いることができ、熱変形等の不具合の発生を抑えることができる。
【００３１】
なお、本発明は、上述した実施の形態のような照明系に限らず、必要とされる機能、性能を考慮した上で光学顕微鏡の観察系に適用することもできる。
従って、本実施の形態によれば、ゴム特にシリコーンゴムの材料により成型したレンズで形成することにより、安価な光学顕微鏡を提供することができる。
＜第２の実施の形態＞
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る光学顕微鏡を示す図である。
【００３２】
まず、最初に、透過照明光学系について説明する。
同図に示すように、ランプハウス１１にはハロゲンランプ等のランプ１２が設けられている。なお、１３は、ランプ１２のフィラメントを示す。
【００３３】
また、ランプハウス１１とフレーム１６のベース１４とはレンズ枠１５によって連結されており、レンズ枠１５のランプ１２側の一端にはリング状の押さえ環１７によってコレクターレンズ１８が保持されている。また、コレクターレンズ１８の外径とレンズ枠１５の一部内径が嵌合して位置決めされていて、このレンズ枠１５及び押さえ環１７にはネジ部が形成されており、この各々のネジ部でコレクターレンズ１８を保持している。
【００３４】
レンズ枠１５の他端には、シリコーンゴムの材料により成形したレンズで形成されたコレクターレンズ１９が設けられている。このコレクターレンズ１９は、レンズ自身のフランジ部でレンズ枠１５に固定されている。
【００３５】
ランプ１２から照明光は、コレクターレンズ１８，１９を通して平行光となる。この平行光の光軸（透過照明の水平光軸）２０ａ上には、視野絞り（ＦＳ）２１を通過した照明光を透過照明の水平光軸２０ａに対して垂直方向、すなわち光軸２０ｂに反射するミラー２２が設けられている。
【００３６】
ミラー２２において反射した照明光は、窓レンズ２３、コンデンサ受２６上に載置されたコンデンサ２７の開口絞り２８及びコンデンサレンズ２９、ステージ２５上に載置された試料３０、試料を拡大するための対物レンズ３１、ダイクロイックミラー３２、特定の波長成分を吸収するための吸収フィルタ３３を通過する。ステージ受２４は、フレーム１６に対して上下動可能である。
【００３７】
そして、吸収フィルタ３３を通過した対物レンズ３１からの平行光は、鏡筒３５内の結像レンズ３４によって結像された後、プリズム３６によって偏向され、偏向された照明光の観察光軸２０ｃに配置された接眼レンズ３７に導かれる。なお、通常の透過照明の場合は、ダイクロイックミラー３２と吸収フィルタは光軸２０ｂから外しておく。
【００３８】
この透過照明光学系においては、ハロゲンランプのフィラメントから出る光束を２つのコレクターレンズ１８，１９で平行光とする。そして、この平行光を窓レンズ２３によって集光し、開口絞り２８の位置にフィラメント像を投影し、コンデンサレンズ２９でフィラメント像を平行光にして試料を照明する。すなわち、この透過照明光学系においては、ケーラー照明を採用している。
【００３９】
上述のように、２つのコレクターレンズ１８，１９は、コレクターレンズのレンズ枠１５に固定されている。このレンズ枠１５は、ランプハウス１１とベース１４を連結している。
【００４０】
光源ランプ１２に近いコレクターレンズ（ＣＬ１）１８は、リング状の押え環１７によってレンズ枠１５に固定され、コレクターレンズ（ＣＬ２）１９はシリコーンゴムにより形成されており、レンズ自身のフランジでレンズ枠１５に固定されている。
【００４１】
例えば、ランプ１２が１００Ｗ以上になると、コレクターレンズ（ＣＬ１）１８が２００℃を超えてシリコーンゴムのレンズの耐熱を超えることがある。このような場合であっても、コレクターレンズ（ＣＬ１）１８をガラスにより形成しているので、コレクターレンズ（ＣＬ２）１９に伝わる熱は、レンズ枠１５を伝わってくる伝導熱が主体になって、１００℃以下となる。
【００４２】
このように、光源ランプ１２に近いコレクターレンズ（ＣＬ１）１８をガラスにして、レンズ枠１５を介したコレクターレンズ（ＣＬ２）１９はシリコーンゴムにすることにより、透過の照明光学系を、光源ランプの近傍に配置しても熱変形が生じることはない。また、コレクターレンズ１９の成形加工も容易なことから製造コストも低廉な照明装置を提供することが可能となる。
【００４３】
光軸２０ｂ上に写真装置７５を配置した場合、シリコーンゴムのレンズは耐熱があるので、熱による変色や着色がなく、写真装置の写真で良好な色再現（適正な色をだす）を確保できる。観察像の色の変化についても同様である。
【００４４】
次に、落射蛍光の照明光学系について説明する。
落射蛍光の照明光学系においても、ケーラー照明が採用されている。すなわち、ランプハウス４３に格納された水銀灯４１のアーク４２から出射した照明光は、投光管４８内の２つのコレクターレンズ４４、４５によって開口絞り４６付近に結像される。
【００４５】
そして、この結像された像は、投影レンズ４９により対物レンズ３１の瞳の付近に集光され、対物レンズ３１によりこの集光された照明光を平行光にして試料３０が照明される。２０ｄは落射照明の水平光軸で、水銀灯４１からダイクロイックミラー３２で偏向される間に配置されたコレクターレンズ４４，４５等の各光学素子の光軸である。視野絞り４７は、投影レンズ４９及び対物レンズ３１で試料３０に絞り像が投影され、絞りの径を変えると照明の範囲を変えることができる。
【００４６】
投影レンズ４９と対物レンズ３１との間にある励起フィルタ５０、ダイクロイックミラー３２は平行平板であり、結像関係には関与しないが、蛍光観察のＵ励起の場合に励起フィルタ５０、ダイクロイックミラー３２で３６５ｎｍの光を試料に照明して、試料から最も短い波長で青の５００ｎｍ弱以上の蛍光をダイクロイックミラー３２、吸収フィルタ３３、結像レンズ３４で接眼レンズ３７に導いて、この蛍光を観察する。
【００４７】
蛍光を観察するとき、２つのコレクターレンズ４４，４５や投影レンズ４９は３６５ｎｍの光を試料に照明する必要があり、対物レンズ３１を含めて３６５ｎｍの光を通さなければならないので、プラスチックレンズは使えない。シリコーンゴムのレンズは、２つのコレクターレンズ４４，４５や投影レンズ４９に使うことができる。
【００４８】
まず、アーク４２に近いコレクターレンズ４４をシリコーンゴムのレンズにするか、または２つのコレクターレンズ４４，４５をシリコーンゴムのレンズにする。
【００４９】
更に、投影レンズ４９もシリコーンゴムのレンズにすることができる。なお、アーク４２に近いコレクターレンズ４４を除くレンズ４５，４９をシリコーンゴムのレンズにするのが望ましい。蛍光観察のＵ励起の場合は照明波長が３６５ｎｍ程度であり、ガラスのコレクターレンズ４４は従来から使われている低分散ガラスを使用する。
【００５０】
水銀灯４１のアーク４２付近はかなりの高温になることがあり、ガラスレンズの方が望ましい。レンズの固定は透過の照明光学系と同様な機構にする。
コレクターレンズや投影レンズに、シリコーンゴムレンズを使用すると、石英や蛍石などの紫外の特殊なガラスレンズまたは石英や蛍石より扱いやすい低分散ガラスレンズに比べて、軽量で研磨不要である。また、プラスチックレンズより紫外線が通るので３６５ｎｍなどのＵ励起蛍光観察の照明光学系に有効である。
【００５１】
従来のガラスレンズを用いる場合に比較し、紫外線の透過率も高く、成形加工も容易なことから製造コストも低廉な照明系を構成することが可能となる。
なお、コレクターレンズ４４，４５は投光管４８内に配置しても、コレクターレンズ４４，４５をランプハウス４３側に配置して投光管４８と連結してもよい。
【００５２】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る他の光学顕微鏡を示す図である。
フレーム５１のベース５２にはランプ５３が格納されている。ランプ５３のフィラメント５４から出射した照明光の光路上には、フロスト平板ガラス５５、シリコーンゴムからなるコレクターレンズ５６及び平板ガラス５７が設けられている。
【００５３】
フレーム５１に対して上下動可能なステージ受け５８にはコンデンサ受け５９が設けられている。コンデンサー受け５９はステージ受け５８に対して上下移動可能で、コンデンサー受け５９上にはコンデンサー６０が設けられている。
【００５４】
コンデンサー６０は、開口絞り６０、コンデンサーレンズ６２を有する。コンデンサーレンズ６２を通過した照明光は、ステージ６３上に載置された試料６４、レボルバ６６に取り付けられた対物レンズ６５を通過した後、鏡筒６８内のプリズム６９によって偏向される。光軸６７は、コレクターレンズ５６、コンデンサーレンズ６２及び対物レンズ６５の光軸である。
【００５５】
このプリズム６９によって偏向された照明光は、観察光軸７０の上に設けられた接眼レンズ７１を通して、肉眼７２によって観察される。
本実施の形態の光学顕微鏡の照明光学系においては、ランプ５３から出射した照明光は、コレクターレンズ５６によって集光され、ランプ５３のフィラメント像５４が開口絞り６１付近に結像される。
【００５６】
このフィラメント像は、コンデンサーレンズ６２により平行光束及び集光光束となって試料６４を照明する。照明された試料６４は、対物レンズ６５、プリズム６９を含む鏡筒６８及び接眼レンズ７１によって拡大観察される。すなわち、本実施の形態の光学顕微鏡の照明光学系は、簡易のケーラー照明である。
【００５７】
なお、ケーラー照明の代わりにフィラメント像をコレクターレンズ５６で平行光束にし、コンデンサーレンズ６２で集光光束及びフィラメント像を集光するクリティカル照明でもよい。
【００５８】
図６は、ベース内部を示す図である。
なお、図５と同一部分には同一符号を付して説明する。
同図に示すように、ランプ５３はベース５２にビス等（不図示）で一体化した底板５２ａと、この底板５２ａに取り付けられたランプソケット８１により保持されている。ランプソケット８１は、コード８２を介して電源８３に接続されている。電源８３は、電源コード８４を介して供給される商用電圧をランプの使用電圧に変換するためのものである。なお、ベース５２の上面及び底面には放熱のための開口９５が形成されている。また、ベース５２の底面にはゴム足８５が取り付けられている。
【００５９】
ランプ５３のフィラメント５４は、コイルをつぶした形状であり、奥行きやコイルの隙間により理想平面ではない。フロスト平板ガラス５５は、試料面をほぼ均一に照明にするために設けられている。
【００６０】
フロスト平板ガラス５５は、コレクターレンズ５６側をフロスト面にして枠９１に固定されている。また、枠９１は、ネジ９２によってレンズ枠９３に固定されている。
【００６１】
コレクターレンズ５６は、シリコーンゴムにより形成され、ランプ５３側の形状は球面形状で、試料側の形状は非球面形状である。また、コレクターレンズ５６には、有効光束の径よりも大きい部分にフランジ５６ａが形成されている（図９参照）。
【００６２】
そして、このフランジ５６ａをレンズ枠９３と枠９１とで挟むことにより、コレクターレンズ５６を固定する。コレクターレンズ５６の非球面形状の断面は円筒形状であり、レンズ枠９３の内径と合わせることにより光軸に対する位置を定めている。
【００６３】
コレクターレンズ５６は、フロスト平板ガラス５５及び平板ガラス５７により密封されている。これは、コレクターレンズ５６の外辺のレンズ枠付近に溜まったゴミを清掃するのは困難であることから、この部分にゴミが溜まるのを防ぐためである。
【００６４】
ランプ５３の直上に配置されたコレクターレンズ５６をゴムにより形成することにより、レンズ自身が熱膨張して多少レンズの屈折率が変化するので、先に述べたケーラー照明の方が直接試料面に結像しない点で有利である。しかし、温度上昇が少なければクリティカル照明を適用することも可能である。
【００６５】
また、コレクターレンズ５６はゴムにより形成されているが、その形状をランプ側を球面形状、試料側を非球面形状とすることにより、球面収差の少なく、かつ安価なレンズを実現することができる。
【００６６】
なお、大きな屈折率が必要な場合には、図７に示すように、ランプ５３側の第１番目のレンズをシリコーンゴムにより形成された球面のコレクターレンズ１０１ａとし、第２番目のレンズをシリコーンゴムにより形成された球面形状及び非球面形状を有する第２番目のコレクターレンズ１０１ｂとしてもよい。
【００６７】
また、ランプ５２の出力が大きい場合には、第１番目のレンズ１０１ａをガラスにより形成されたレンズとする方が望ましい。さらに、図８に示すように、レンズ１０１ａ及びレンズ１０１ｂの位置を代えてもよい。
【００６８】
図９は、図６に示したコレクターレンズを示す図である。
同図において、５６ａはフランジ部、５６ｂはレンズ光軸に対して芯の出ている芯外径部（図中のＤ寸法部）、５６ｃはコレクターレンズの非球面部、５６ｄは球面部である。
【００６９】
このコレクターレンズ５６の形状は、芯外径が約４０ｍｍ、非球面部５６ｃの頂点と球面部５６ｃの頂点との距離（光軸上）は約３０ｍｍ、フランジ部５６ａの径は５０ｍｍ、その厚さは約２ｍｍである。
【００７０】
このコレクターレンズの光学機械への組み込み方は図６に示した。ここで、コレクターレンズ５６の固定の仕方について説明する。
レンズ光軸に対して芯の出ている芯外径部５６ｂをレンズ枠の内径と合わせることで、レンズ枠の中心とレンズ光軸とが一致する。また、レンズの光軸に沿った光源ランプのフィラメントや他のレンズ等との位置をフランジ部５６ａのいずれか一方の面で合わせる。
【００７１】
レンズの保持は、薄いフランジ部５６ａで行い、先のデータからレンズ厚みの約７％または約１０％以下の部分で固定する。このフランジ部５６ａは、レンズの固定に大きな役割を果たす。
【００７２】
フランジ部５６ａの厚さ薄くすることで非球面部５６ｃと球面部５６ｄの形状すなわちレンズに要求される性能を損なうことなく固定することができる。逆に、非球面部５６ｃ、球面部５６ｄ及び芯外径部５６ｂからなる薄いフランジ部５６ａがないゴムのレンズを押え環等で力を加えて固定すると、非球面部や球面部またレンズ内部に歪みが入る等で所望のレンズ性能を発揮できないおそれがある。
【００７３】
薄いフランジ部５６ａを表現を変えると、固定力緩衝部とも言い替えられる。このフランジ部５６ａは、ゴムレンズ自身にこの固定力緩衝部を一体的に成形できるので、成形加工も容易であり、製造コストも低廉な照明系を構成することが可能となる。
【００７４】
図１０は、固定力緩衝部を有するゴムにより形成されたレンズの変形例を示す図である。また、図１１は、図１０に示したレンズの正面図である。
同図に示すように、レンズ１１１は、レンズ保持部１１２にレンズ１１１のフランジ部１１１ａで保持されている。フランジ部１１１ａは、厚さの厚い鍔（つば）部と、厚さの薄い鍔部からなる。
【００７５】
レンズの芯は、レンズ１１１の芯外径部１１１ｂとレンズ保持部の内径Ａとで合わせる。レンズの光軸方向において、内径Ｂをフランジ部１１１ａを変形させて内径Ｂを通過させ、フランジ部のうち厚さの厚い鍔部をレンズ保持部１１２に設けられた内径Ｃの溝にゴムの弾性を利用してはめ込む。
【００７６】
ここで、厚さの厚い鍔部には固定力が働くが、厚さの薄い鍔部を介することにより、レンズ１１１の両面の球面部に働く固定力の影響がなくなる。このフランジ部のうち、厚さの薄い鍔部は、固定力緩衝部とも言い換えることができる。
【００７７】
フランジ部１１１ａには、孔１１１ｃが形成されている。この孔１１１ｃは、レンズ１１１を修理するためにレンズ１１１を取り外す場合に、この孔１１１ｃに棒状の外し治具等を挿入するためのものである。
【００７８】
なお、フランジ部１１１ａに孔１１１ｃを形成する代わりに、図１２に示すように、突起部１１１ｄを設けてもよい。このような孔１１１ｃや突起部１１１ｄを設けることで、レンズ１１１やレンズ保持部１１２を修理するときに、レンズ１１１をレンズ保持部１１２から容易に外せるので修理性もよい。
【００７９】
図１３は、固定力緩衝部を有するゴムにより形成されたレンズの変形例を示す図である。また、図１４は、図１３に示したレンズ及びレンズ保持部の正面図である。
【００８０】
図１０においては、レンズ１１１のフランジ部１１１ａをレンズ保持部１１２の内径にはめ込むことによりレンズ１１１を保持していた。本実施の形態においては、図１３に示すように、レンズ１１１のフランジ部１１１ａは薄い鍔部１１１ｆと、この薄い鍔部１１１ｆに略直交するように取り付けられた厚い鍔部１１１ｅを有する。
【００８１】
レンズ保持部１１２の外周には、厚い鍔部１１１ｅをはめ込むための溝が形成されている。レンズ１１１の芯は、レンズ保持部１１２の外周に形成された溝に厚い鍔部１１１ｅをゴムの弾性を利用してはめ込む。すなわち、レンズ１１１の厚い鍔部１１１ｅと薄い鍔部１１１ｆとは、レンズ保持部１１２を抱き込むようにして、レンズ１１１を保持している。
【００８２】
このようにレンズ１１１を固定することにより、厚い鍔部１１１ｅには固定力が働くが、薄い鍔部１１１ｆを介することにより、レンズ１１１の両側の球面部には固定力の影響は及ばない。
【００８３】
厚い鍔部１１１ｅと薄い鍔部１１１ｆとを有するフランジ部１１１ａは、図１４の点線Ａで示すように全周に形成されていても、また、実線Ｂのようにレンズ１１１の外周に部分的に形成されていてもよい。
【００８４】
なお、修理の時に治具等によりフランジ部１１１ａを外すことができるので、容易にレンズ１１１の固定を解除することができる。また、フランジ部１１１ａは、レンズ１１１と一体的に形成することができるので、レンズ１１１を安価に製造することができ、その結果、安価な照明光学系を提供することができる。
【００８５】
図１５は、固定力緩衝部を有するゴムにより形成されたレンズの変形例を示す図である。また、図１６は、レンズの取り付け部の詳細を示す図、図１７は、図１５に示したレンズ及びレンズ保持部の正面図である。
【００８６】
図１６に示すように、レンズ１１１のフランジ部１１１ａは、厚さの薄い鍔部１３１と、厚さの厚い鍔部１３２とを有する。レンズ１１１の光軸方向の位置合わせはレンズ１１１の当てつけ面１３５によって行なわれ、光軸に直交する方向の位置合わせは、外径部１３６によって行われる。
【００８７】
厚さの厚い鍔部１３２には、図１６に示すように、球状の先端部を有する突起部１３３が形成されている。また、この鍔部１３２には、突起部１３３にまで連通する孔１３４が形成されている。
【００８８】
レンズ１１１を固定するためには、ゴムの弾性を利用して突起部１３３をレンズ保持部１１２に形成された孔１１２ａにはめ込み、その後、突起部１３３に設けられた孔１３４に棒状の固定治具を挿入することにより、レンズ１１１がレンズ保持部１１２に固定される。
【００８９】
なお、このようなレンズ１１１にも、厚さの厚い鍔部１３２に固定力が働くが、厚さの薄い鍔部１３１を介することにより、レンズ１１１の両側の球面部に働く固定力の影響はなくなる。
【００９０】
また、図１７に示すように、フランジ部１１１ａには、鍔部１３２に形成された孔１３４の両側に、円周に沿って長円の開口１３７が形成されている。この開口１３７は、修理等の時にレンズ１１１を外すために利用される。
【００９１】
すなわち、この開口１３７に棒状の外し治具を挿入して、レンズ１１１をレンズ保持部材１１２から取り外す。なお、上記外し治具は、固定治具と同じものであってもよい。
【００９２】
本実施の形態のレンズ１１１においても、固定力緩衝部を一体的に形成することができるので、製造コストが安価な光学顕微鏡の照明光学系を提供することができる。
【００９３】
本実施の形態のレンズ１１１をレンズ保持部に保持する例を示したが、この保持の例は、第２の実施の形態のコレクターレンズ１８（、１９）やコレクターレンズ４４、４５及び投影レンズ４９、他の実施の形態のコンデンサーレンズ３等に応用可能である。
＜第３の実施の形態＞
図１８は、本発明の第３の実施の形態に係るプロジェクターの照明光学系を示す図である。
【００９４】
ランプ１２１から出射した照明光は、凹レンズ等の拡散系のレンズにより広げられる。ここでは、拡散系のレンズとして、シリコーンゴムの材料により成型したレンズで形成されたフレネルレンズ１２２を使用する。
【００９５】
フレネルレンズ１２２によって拡散された照明光は、凸レンズなどの集光系のレンズ１２３によって平行光とされ、平板ガラス１２４上に載置された試料１２５（ペン等で文字等が描かれた透明シート）を照明する。
【００９６】
なお、集光系のレンズ１２３は、プラスチック材料により成型したフレネルレンズを使用している。
そして、試料１２５を通過した照明光は、投影レンズ１２６によって拡大され、ミラー１２７で反射された後に、スクリーン１２８に投影される。スクリーン１２８上の試料１２５のピントは、試料１２５を載置した平板ガラス１２４を投影レンズ１２６に対して図示の矢印の方向に上下に移動することにより合わせられる。
【００９７】
なお、本実施の形態においては、拡散系のレンズにフレネルレンズを使用する場合について説明したが、球面レンズであってもよい。
本実施の形態によれば、ゴムにより形成されたフレネルレンズ１２２は加工が容易なことから安価な照明装置を提供することが可能となる。また、ゴムにより形成されたフレネルレンズは、光源１２１の近傍に配置しても熱により変形することがない。
【００９８】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、安価な光学機械の照明装置を提供することができる。また、光学素子の固定を容易にすることができる光学機械の照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光学顕微鏡の照明光学系を示す図。
【図２】本発明の第１の形態の光学顕微鏡における照明光学系の変形例を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る光学顕微鏡の照明光学系の変形例を示す図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る光学顕微鏡を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る他の光学顕微鏡を示す図。
【図６】同第２の実施の形態に係る光学顕微鏡のベースを示す図。
【図７】同第２の実施の形態に係る光学顕微鏡のコレクターレンズの変形例を示す図。
【図８】同第２の実施の形態に係る光学顕微鏡のコレクターレンズの変形例を示す図。
【図９】同第２の実施の形態に係る光学顕微鏡のコレクターレンズを示す図。
【図１０】固定力緩衝部を有するゴムにより形成されたレンズの変形例を示す図。
【図１１】図１０に示したレンズの正面図。
【図１２】固定力緩衝部を有するゴムにより形成されたレンズの変形例を示す図。
【図１３】固定力緩衝部を有するゴムにより形成されたレンズの変形例を示す図。
【図１４】図１３に示したレンズ及びレンズ保持部の正面図。
【図１５】固定力緩衝部を有するゴムにより形成されたレンズの変形例を示す図。
【図１６】レンズの取り付け部の詳細を示す図。
【図１７】図１５に示したレンズ及びレンズ保持部の正面図。
【図１８】本発明の第３の実施の形態に係るプロジェクターの照明光学系を示す図。
【符号の説明】
１…光源ランプ、
２…コレクターレンズ、
２ａ…コレクターレンズ、
２ｂ…コレクターレンズ、
３…コンデンサレンズ、
４…標本、
５…対物レンズ、
１１…ランプハウス、
１２…ランプ、
１３…フィラメント、
１４…ベース、
１５…レンズ枠、
１６…フレーム、
１７…押さえ環、
１８…コレクターレンズ、
１９…コレクターレンズ、
２０…光軸、
２１…視野絞り（ＦＳ）、
２２…ミラー、
２３…窓レンズ、
４４，４５…コレクターレンズ、
５５…フロスト平板ガラス、
５６…コレクターレンズ、
５６ａ…フランジ、
５６ｂ…芯外径部、
５６ｃ…コレクターレンズの非球面部、
５６ｄ…コレクターレンズの球面部、
５７…平板ガラス、
６２…コンデンサーレンズ、
９１…枠、
９２…ネジ、
９３…レンズ枠、
１０１ａ…コレクターレンズ、
１０１ｂ…コレクターレンズ、
１１１…レンズ、
１１１ａ…フランジ部、
１１１ｂ…芯外径部、
１１１ｃ…孔、
１１１ｄ…突起部、
１１１ｅ…鍔部、
１１１ｆ…鍔部、
１２２…フレネルレンズ、
１３１…鍔部、
１３２…鍔部、
１３３…突起部、
１３４…孔、
１３５…当てつけ面、
１３６…開口。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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