(57)【要約】【課題】  倍率に応じた開口径が得られる顕微鏡を提供する。【解決手段】外部からの操作で回転するカム軸５５と、カム軸５５のカム溝５６，５７に係合し、カム軸５５の回転で、変倍用の第２レンズ群１２及び第３レンズ群１３を光軸方向に移動させるレンズ移動機構２０と、開口径が変わる開口絞り３０と、カム軸５５に係合し、カム軸５５の回転で、開口絞り３０の開口径を変える絞り径変更機構４０と、を備えている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変倍光学系を構成する複数の光学素子のうちの少なくとも一部の光学素子を移動させて倍率を変える顕微鏡において、
外部からの操作で動作する共通動作部材と、
前記共通動作部材に係合し、該共通動作部材の動作で、前記少なくとも一部の光学素子を移動させて倍率を変える光学素子移動機構と、
前記変倍光学系の光軸上に配置され、開口径が変わる開口絞りと、
前記共通動作部材に係合し、該共通動作部材の動作で、前記光学素子移動機構の動作と連動して前記開口絞りの開口径を変える絞り径変更機構と、
を備えていることを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の顕微鏡において、
前記変倍光学系と観察対象との間に対物レンズが配置され、
前記開口絞りは、前記変倍光学系よりも、対物レンズ側に配置されている、
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか一項に記載の顕微鏡において、
前記共通動作部材は、前記変倍光学系の光軸と平行な方向に伸び、且つ前記外部からの操作で該光軸と平行な回転軸回りに回転するカム軸であり、
前記絞り径変更機構は、前記光軸を回転軸として回転して前記開口絞りの開口径を変える回転部材と、前記カム軸の回転を該回転部材に伝える回転伝達部材と、を有し、
前記カム軸には、前記光学素子移動機構が係合するカムが形成されていると共に、前記回転伝達部材が設けられている、
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項４】
請求項３に記載の顕微鏡において、
前記カム軸のカム形状は、前記開口絞りの開口径の変化に対して、該開口径に応じた最適な倍率が得られるよう、前記少なくとも一部の光学素子を移動させることができる形状である、
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項５】
請求項３及び５のいずれか一項に記載の顕微鏡において、
前記回転伝達部材は、非円形歯車を有している、
ことを特徴とする顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変倍光学系を備えている顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
変倍光学系を備えている顕微鏡としては、例えば、以下の特許文献１に開示されているものがある。
【０００３】
この顕微鏡は、４つのレンズ群からなるズーム変倍光学系と、開口絞りとを備えている。一般的に、ズーミングに伴って、瞳位置が移動する場合、この瞳位置の移動に伴って発生する収差補正のために、対物レンズの構造が複雑になってしまうことがある。そこで、この特許文献１の技術では、対物レンズとズーム変倍光学系との間に、固定された物体側の瞳位置が存在するように光学系を設計し、この瞳位置の所に開口絞りを配置している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１８４８２５号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ズーム倍率に応じた最適な開口径を得ることができないという問題点がある。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点に着目し、簡単な構造で、倍率に応じた開口径を得ることができる顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための請求項１に係る発明の顕微鏡は、
変倍光学系を構成する複数の光学素子のうちの少なくとも一部の光学素子を移動させて倍率を変える顕微鏡において、
外部からの操作で動作する共通動作部材と、前記共通動作部材に係合し、該共通動作部材の動作で、前記少なくとも一部の光学素子を移動させて倍率を変える光学素子移動機構と、前記変倍光学系の光軸上に配置され、開口径が変わる開口絞りと、前記共通動作部材に係合し、該共通動作部材の動作で、前記光学素子移動機構の動作と連動して前記開口絞りの開口径を変える絞り径変更機構と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明の顕微鏡は、
請求項１に記載の顕微鏡において、
前記変倍光学系と観察対象との間に対物レンズが配置され、
前記開口絞りは、前記変倍光学系よりも、対物レンズ側に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明の顕微鏡は、
請求項１及び２のいずれか一項に記載の顕微鏡において、
前記共通動作部材は、前記変倍光学系の光軸と平行な方向に伸び、且つ前記外部からの操作で該光軸と平行な回転軸回りに回転するカム軸であり、
前記絞り径変更機構は、前記光軸を回転軸として回転して前記開口絞りの開口径を変える回転部材と、前記カム軸の回転を該回転部材に伝える回転伝達部材と、を有し、
前記カム軸には、前記光学素子移動機構が係合するカムが形成されていると共に、前記回転伝達部材が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明の顕微鏡は、
請求項３に記載の顕微鏡において、
前記カム軸のカム形状は、前記開口絞りの開口径の変化に対して、該開口径に応じた最適な倍率が得られるよう、前記少なくとも一部の光学素子を移動させることができる形状であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明の顕微鏡は、
請求項３及び５のいずれか一項に記載の顕微鏡において、
前記回転伝達部材は、非円形歯車を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡単な構造で、倍率に応じた開口径を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る一実施形態としての顕微鏡について、図面を用いて説明する。
【００１４】
本実施形態の顕微鏡は、図１に示すように、顕微鏡本体１と、試料８が載せられるベース５と、顕微鏡本体１をベース５に対して上下動させる上下動機構６と、を備えている。顕微鏡本体１は、対物レンズ部２と、ズーム変倍部３と、接眼レンズ鏡筒部４と、を有している。この顕微鏡では、ベース５上に載せられた試料８からの光束９が、対物レンズ部２、ズーム変倍部３、接眼レンズ鏡筒部４を通って結像する。また、この顕微鏡では、上下動機構６の焦準ノブ７を回して、ピント調整を行う。
【００１５】
ズーム変倍部３は、図２及び図３に示すように、第１〜第４レンズ群１１〜１４からなるズーム変倍光学系と、このズーム変倍光学系の第２及び第３レンズ群１２，１３を移動させるレンズ移動機構２０と、開口径が変わる開口絞り３０と、この開口絞り３０の開口径を変える絞り径変更機構４０と、レンズ移動機構２０及び絞り径変更機構４０を連動させて動作させる共通動作機構５０と、これらを収納する筐体６０と、を備えている。なお、図２は、図１におけるII−II線断面図で、図３は、図２におけるIII− III線断面図である。
【００１６】
この顕微鏡は、対物レンズ部２の対物レンズとズーム変倍部３のズーム変倍光学系との間に、固定された物体側の瞳位置が存在するように光学系が設計されており、この瞳位置、すなわち、対物レンズの後側焦点面の位置であって、ズーム変倍部３の筐体６０内に、前述の開口絞り３０が配置されている。
【００１７】
レンズ移動機構２０は、ズーム変倍光学系の回りに、このズーム変倍光学系の光軸と平行に配置されているガイド棒２１ａ，２１ｂ，２１ｂと、このガイド棒２１ａ，２１ｂ，２１ｂに対して相対移動可能に設けられている第２レンズ群枠２２及び第３レンズ群枠２３と、を有している。なお、第１レンズ群１１及び第４レンズ群１４は、いずれも筐体６０に固定されている。
【００１８】
共通動作機構５０は、観察者が直接操作するズームノブ５１，５１と、このズームノブ５１，５１が両端に固定されているズームノブ軸５２と、このズームノブ軸５２に固定されている第１かさ歯車５３と、この第１かさ歯車５３に係合する第２かさ歯車５４と、この第２かさ歯車５４が固定されているカム軸５５（図３参照）と、を有している。ズームノブ軸５２は、筐体６０の上部に回転可能に設けられている。カム軸５５は、ズーム変倍光学系の光軸に対して平行な方向に伸び、且つこの光軸と平行な仮想回転軸回りに回転可能に、筐体６０内に配置されている。このカム軸５５の接眼レンズ鏡筒部４側には、つまりカム軸５５の上端部には、前述の第２かさ歯車５４が固定され、その下端部（変倍光学系に対する対物レンズ側）には、絞り変更機構４０の一部である平歯車４１が固定されている。また、このカム軸５５の外周には、第２レンズ群枠２２が係合する第２レンズ群用カム溝５６、及び第３レンズ群枠２３が係合する第３レンズ群用カム溝５７が形成されている。
【００１９】
以上の構成により、ズームノブ５１を回転させると、ズームノブ軸５２、第１及び第２かさ歯車５３，５４、カム軸５５が回転し、このカム軸５５のカム溝５６，５７に係合している第２レンズ群枠２２及び第３レンズ群枠２３がそれぞれガイド棒２１ａ，２１ｂ，２１ｂに沿って、光軸と平行な方向に移動する。この結果、この顕微鏡の倍率が変わる。また、カム軸５５の回転により、以下で詳細に説明する絞り変更機構４０が動作して、開口絞り３０の開口径が変わる。つまり、ズームノブ５１を回転させると、共通動作部材であるカム軸５５が回転して、顕微鏡の倍率が変わると共に、これに連動して、開口絞り３０の開口径が変わる。
【００２０】
開口絞り３０は、図４及び図５に示すように、複数の絞り羽根３１，３１，…で構成されている。各絞り羽根３１には、その表面（ズーム変倍光学系側の面）であって、長手方向の一方の端部に表側ピン３２が設けられていると共に、その裏面（対物レンズ側の面）であって、長手方向の他方の端部に裏側ピン３３が設けられている。
【００２１】
絞り径変更機構４０は、図３に示すように、カム軸５５の下端部に固定されている前述の平歯車４１と、この平歯車４１の回転で、ズーム変倍光学系の光軸を中心として回転する回転部材４２と、筐体６０の下部（変倍光学系に対する対物レンズ側）に固定されている固定部材４６と、を有している。回転部材４２及び固定部材４６は、図４及び図５に示すように、いずれも、対物レンズからズーム変倍光学系へ至る光の光路が確保できるように、対物レンズ及びズーム変倍光学系の光軸を中心とした円形の開口４３，４７が形成されている。回転部材４２には、その外周に、平歯車４１と係合する歯４４が形成され、この回転部材４２も平歯車を形成している。また、この回転部材４２には、ズーム変倍光学系の光軸を基準として放射方向に伸びる長孔４５が絞り羽根３１の数量分形成されている。固定部材４６には、絞り羽根３１の数量分のピン孔４８がズーム光学系の光軸を中心として同一円周上に形成されている。
【００２２】
前述の絞り羽根３１の表側ピン３２は、回転部材４２の長孔４５に嵌まり込んでおり、絞り羽根３１の裏側ピン３３は、固定部材４６のピン穴４８に嵌り込んでいる。
【００２３】
以上の構成により、回転部材４２が回転すると、固定部材４６のピン孔４８に嵌り込んでいる絞り羽根３１の裏側ピン３３は移動しないものの、回転部材４２の長孔４５に嵌り込んでいる絞り羽根３１の表側ピン３２は、この長孔４５が伸びている方向、つまり光軸に対して放射方向に移動する。この結果、各絞り羽根３１は、裏側ピン３３を中心として、表側ピン３２が光軸に対して放射方向に揺動して、複数の絞り羽根３１で形成される開口の径が変化する。
【００２４】
ここで、カム軸５５に形成されているカム溝５６，５７の形状について説明する。一般的に、一つの部材に２以上のカム溝を形成する場合、この部材の回転角度とカム溝の変位量との関係は、２以上のカム溝のうち、少なくとも一つのカム溝が線形の関係で、残りのカム溝が非線形の関係にすることが多い。これは、線形関係のカム溝を形成する方が加工上容易であるからである。
【００２５】
そこで、以上の関係を本実施形態に仮に適用した場合、具体的には、図６に示すように、カム軸５５の回転角度とカム溝５６，５７の変位量との関係を、第２レンズ群用カム溝５６（同図中、実線で示す）については線形とし、第３レンズ群用カム溝５７（同図中、破線で示す）については非線形とした場合、カム軸５５の回転角度に対する開口絞り３０の開口径の変化量（同図中、一点破線で示す）が本実施形態の構成では線形であるため、顕微鏡の倍率に応じた最適な開口径（同図中、点線で示す）を得ることができない。
【００２６】
そこで、本実施形態では、開口絞り３０の開口径の線形的な変化に対して、開口径に応じた最適な倍率が得られるよう、各カム溝５６，５７の形状を設計した結果、カム軸５５の回転角度とカム溝５６，５７の変位量との関係が、図７に示すように、第２レンズ群用カム溝５６（同図中、実線で示す）についても、第３レンズ群用カム溝５７（同図中、破線で示す）についても、非線形になった。つまり、本実施形態では、カム軸５５の回転角度に対する開口絞り３０の開口径（同図中、一点破線で示す）が線形的に変化しても、開口径に応じた最適な倍率、言い換えると、倍率に応じた最適な開口径を得ることができる。
【００２７】
以上のように、本実施形態では、レンズ移動機構２０の動作に伴って、絞り径変更機構４０が動作するので、倍率に応じた開口径を得ることができる。しかも、本実施形態では、共通動作部材であるカム軸５５の回転で、レンズ移動機構２０及び絞り径変更機構４０を動作させているので、簡単な構造で、上記効果を得ることができる。
【００２８】
なお、以上の実施形態では、倍率に応じた最適な開口径を得るために、カム軸５５に形成した２つのカム溝５６，５７の形状をいずれも非線形としたが、カム軸５５の回転角度と開口絞り３０の開口径の変化量との関係を非線形にすれば、２つのカム溝５６，５７のうち、一方のカム溝の形状を線形とし、他方のカム溝を非線形とすることも可能である。
【００２９】
具体的に、カム軸５５の回転角度と開口絞り３０の開口径の変化量との関係を非線形にする方法としては、図４及び図５に示す回転部材４２の長孔４５の形状を、光軸に対して放射方向に直線的に伸ばさず、放射方向に曲線的に伸ばす方法や、歯車である回転部材４２及びカム軸５５の下部に固定されている歯車４１として、それぞれ、図８に示すような非円形歯車を採用すればよい。この非円形歯車としては、歯列が非円形である歯車（同図（ａ））や、その回転中心が偏芯している歯車（同図（ｂ））のいずれであっても良い。要は、歯車の回転軸を中心として円周上に歯列が形成されていない歯車であればよい。
【００３０】
また、本実施形態では、変倍光学系としてズーム変倍光学系を用いているが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、スライダーやターレットに倍率の異なる複数の変倍レンズを設け、各変倍レンズをそれぞれ観察光路中に配置可能にすることで、変倍を実現するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る一実施形態として顕微鏡の側面図である。
【図２】図１におけるII−II線断面図である。
【図３】図２におけるIII−III線断面図である。
【図４】本発明に係る一実施形態としての開口絞り及び絞り変更機構の展開斜視図（開口径が最大の状態）である。
【図５】本発明に係る一実施形態としての開口絞り及び絞り変更機構の展開斜視図（開口径が最小の状態）である。
【図６】本発明に係る一実施形態の比較例としてのカム軸の回転角度に対する、第２レンズ群用カム溝、第３レンズ群用カム溝及び開口径の変化を示すグラフである。
【図７】本発明に係る第一の実施形態としてのカム軸の回転角度に対する、第２レンズ群用カム溝、第３レンズ群用カム溝及び開口径の変化を示すグラフである。
【図８】非円形歯車を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１：顕微鏡本体                          ３：ズーム変倍部
１１：第１レンズ群                      １２：第２レンズ群
１３：第３レンズ群                      １４：第４レンズ群
２０：レンズ移動機構                    ２１ａ，２１ｂ：ガイド棒
２２：第２レンズ群枠                    ２３：第３レンズ群枠
３０：開口絞り                          ３１：絞り羽根
４０：絞り変更機構                      ４１：平歯車
４２：回転部材                          ４６：固定部材
５０：共通動作機構                      ５１：ズームノブ
５５：カム軸                            ５６：第２レンズ群用カム溝
５７：第３レンズ群用カム溝              ６０：筐体
【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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