(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射する側から順に、
第１の光学系と、
該第１の光学系から射出された光束を平行光束に変換する第２の光学系と、
該第２の光学系から射出された平行光束を接眼レンズへ導く第３の光学系とを備え、
前記第１の光学系は中間像を形成するレンズ群と、光束を偏向する少なくとも３つの光偏向部材を有し、
前記第２の光学系はレンズ群と光偏向部材を有し、
前記第１の光学系の前記少なくとも３つの光偏向部材のうち、前記第２の光学系の最も近くに配置された光偏向部材から射出された光束の光軸を第１の光軸とし、前記第２の光学系から射出された平行光束の光軸を第２の光軸としたときに、前記第２の光学系の前記光偏向部材を、前記第１の光軸と前記第２の光軸に対して垂直な軸を中心として回動するように配置し、
前記第３の光学系は、前記第２の光学系との間隔が変更可能であり、前記第２の光学系の光軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする鏡筒。
【請求項２】
前記第２の光学系の前記光偏向部材が角度α回動したとき、前記第２の光学系と前記第３の光学系と前記接眼レンズとが一体となって角度α／２だけ回動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の鏡筒。
【請求項３】
前記第３の光学系は、前記第２の光学系側から順に配置された、正の屈折力をもつレンズ群Ｌ３１と負の屈折力をもつレンズ群Ｌ３２と正の屈折力をもつレンズ群Ｌ３３とで構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鏡筒。
【請求項４】
前記レンズ群Ｌ３１は、前記レンズ群Ｌ３２側に凹面を向けた少なくとも１つの正のメニスカスレンズを備え、前記レンズ群Ｌ３３は、前記レンズ群Ｌ３２に凹面を向けた少なくとも１つの正のメニスカスレンズを備えていることを特徴とする請求項３に記載の鏡筒。
【請求項５】
前記第１の光学系の焦点距離をＦ１、前記第１の光学系から前記第３の光学系に至る全系の焦点距離をＦとしたとき、０．７≦Ｆ１／Ｆ≦１．４なる条件を満足する請求項１乃至４の何れかに記載の鏡筒。
【請求項６】
前記第３の光学系の焦点距離をＦ３、前記第１の光学系から前記第３の光学系に至る全系の焦点距離をＦとしたとき、０．５≦Ｆ３／Ｆ≦１なる条件を満足する請求項５に記載の鏡筒。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の鏡筒を備えた顕微鏡。
【請求項８】
請求項１乃至６の何れかに記載の鏡筒と、無限遠補正対物レンズとを備え、
前記第１の光学系と前記無限遠補正対物レンズとの間隔を変更可能に構成された顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイポイント位置可変の鏡筒と、それを用いた顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
顕微鏡の観察に使用される鏡筒は、接眼レンズを覗く眼の位置（アイポイント）を、観察が容易で且つ楽な姿勢をとることが出来るような鏡筒にするため、従来さまざまな提案がなされている。
例えば、特開平４−１６６９０７号では、双眼部の接眼レンズを覗き込む角度である俯角を調整する機構を備えたティルティング鏡筒が提案されている。ここでは、俯角を変化させることでアイポイントの高さと位置を変えるようにしている。
また、特開平８−２７８４４８号では、対物レンズからの光束を偏向部材により偏向させることによって、アイポイントの位置を下げることを提案している。これは、予めアイポイント位置を下げることによって楽な姿勢で観察することを目的としている。
また、特開平１０−１４２４７３号では、俯角を変化させるティルティング機構とこれを観察光軸に沿って移動させる機構とを備えた鏡筒を提案している。これは、アイポイント位置の高さと対物レンズの光軸と観察者の眼の位置までの水平方向の距離を夫々変化させることを目的としている。
また、特開平９−７３０３１号では、対物レンズと可動鏡筒の結像レンズとの間がアフォーカルとなる光学系を有する顕微鏡において、対物レンズと結像レンズとの間のアフォーカル光束中で光束を第１の偏向部材で水平方向に偏向させ、更に第２の偏向部材によってこれを９０度偏向させて、結像レンズへ入射させ、前記第１の偏向部材と第２の偏向部材との間にガイドを設け、第１の偏向部材と前記可動鏡筒を一体に移動させて、アイポイント位置を変化させるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
顕微鏡観察において、観察者が楽な姿勢で観察できるようにすることは非常に重要なことであり、長時間に多くの試料や標本を検査する場合には、疲労や検査の見落としを防止するうえで重要な点である。図１３は一般的な顕微鏡の外寸を示しているが、観察者の疲労を軽減するためには、背の高い大柄な人と背の低い小柄な人が同じ顕微鏡を使って観察する場合、一般的には、１）机上面２から接眼レンズＯＣのアイポイント位置Ｅまでの高さＨと、２）接眼レンズＯＣを覗き込むときの角度（俯角）θと、３）対物レンズ光軸から接眼レンズのアイポイント位置Ｅまでの水平距離ｄの３つが、適切な値であることが重要である。長時間無理のない姿勢で観察することを可能にするためには、体型に拘わらず準焦ハンドル３に手を添えたときに、無理のない姿勢で眼の位置に接眼レンズのアイポイント位置Ｅがあることが必要である。一般的な顕微鏡は、机上面２から試料面１までの高さが２００mmであり、顕微鏡本体５の鏡筒側胴付位置８までの高さは机上面２から約３０５mmである。
【０００４】
この顕微鏡に、実開平４−１２４２１８号で提案されているティルティング鏡筒を組み合せた場合のアイポイント位置Ｅの高さは、机上面２から最も低い組み合わせで約４００mm程度である。また、俯角θを変化できるティルティング鏡筒の場合、机上面２からの高さは約４００mmから５００mmの範囲で変化する。また、対物レンズＯＢの光軸位置から準焦ハンドル３の中心位置までは約１００mmであり、一般的な鏡筒では、アイポイント位置Ｅは、対物レンズＯＢの光軸から水平方向へ約１９５mmである。俯角θを変化させることができるティルティング鏡筒では、この水平方向の距離は約１４０mmから１９５mmの範囲で変化する。
【０００５】
上述した単に俯角を変化させるだけのティルティング鏡筒の場合には、俯角θを変化させた場合に対物レンズＯＢの光軸とアイポイント位置Ｅまでの水平方向の距離はわずかしか変化せず、水平からの角度を大きくした場合には、この水平方向の距離が短くなるという欠点がある。これは観察者の体型によらずに、無理のない姿勢で観察するのを不可能にするという問題点がある。例えば背の高い大柄な外国人であれば、対物レンズ光軸からの水平方向の距離は、小柄な女性以上に必要であり、アイポイント高さも当然必要である。例えば身長１５８０mmの人の場合、最適なアイポイント高さは机上面２から約４３０mm必要で、身長が１８４０mmの人の場合、床から机上面２までを７０cmとし、観察時の椅子の高さを調節した場合に、最低限必要なアイポイント高さは、机上面２から約５１０mmで、最適と言われるアイポイント高さは机上面２から約６００mm程度である。このアイポイント高さからでも、従来の鏡筒４では、身長１８４０mmの人では、観察時の姿勢に無理があり、対物レンズ光軸からアイポイント位置までの水平方向の距離も短く、顕微鏡を抱え込んで観察する姿勢に近くなってしまうために、観察時の疲労等が増大するという問題点があった。またティルティング鏡筒にアイポイント高さを調節する中間鏡筒を組み合せた場合、約６０mm程度アイポイントの高さを上げるのが限界であり、これ以上の高さにした場合には、ケラレや周辺光量不足が生じてしまうので、ティルティング鏡筒では、背の高い大柄な人では、観察姿勢に無理がある。
【０００６】
また特開平１０−１４２４７３号に提案された鏡筒では、俯角とアイポイント位置を独立して変化させることが可能となっている。しかしながら、特開平１０−１４２４７３号に提案されているレンズ構成では、対物レンズからの光束を結像させずに接眼レンズの焦点面へリレーさせるようにしているので、鏡筒内の光路長を十分に長くとることができない。従って、実質的に対物レンズから接眼レンズのアイポイント位置までの水平方向距離を十分に離し、かつアイポイント高さも大きく変化させて上述した観察者のさまざまな体格に合わせるような構成を採ることができない。
またアフォーカル部の移動距離を長くとることでアイポイント位置を離すと、レンズや双眼部のプリズム部の有効径が大きくなって、しかも軸外光束の収差性能が悪化したり、射出瞳位置が大きく変化して接眼レンズでケラレが発生してしまうという欠点がある。
また、第１の光学系と第２の光学系のアフォーカル倍率を大きくとり、第３の光学系の焦点距離を長くしてアイポイント位置を離す設計にした場合、第２の光学系を出射した軸外主光線の角度が大きくなるので、結果的に第３の光学系以降の有効径が大きくなったり、周辺の収差性能や、射出瞳位置が一致しなくなるという欠点があった。
さらに、落射照明用のユニットや光路分割ユニットやアイポイント位置を上げるためのユニットを配置した場合に、対物レンズからの光束径が大きくなって、第１の光学系、第２の光学系およびティルティングミラーでの有効径が大きくなって周辺光量不足やケラレが発生するので、中間鏡筒長を長くとることが難しく、これらの光学系の有効径を大きくとった場合は、レンズを限られたスペースの中に配置できなくなるという欠点があった。
つまり特開平１０−１４２４７３号に提案された鏡筒では、対物レンズ光軸からアイポイント位置までの水平方向の距離とアイポイント高さを十分に大きくすることは難しく、アフォーカル部による第３の光学系の移動距離も３０mm程度が限界であるので、観察者のさまざまな体格に合わせて、特に背の高い大柄な人には、最適な観察姿勢を実現させることは難しく、この先行例には、アイポイント位置の高さや、対物レンズ光軸からアイポイント位置までの水平方向の距離などの具体的な数値が開示されておらず、従来の鏡筒に対しての優位性が明確でない。
【０００７】
同様に、特開平９−７３０３１号に提案されたものも、アフォーカル光束部の長さを変化させる場合のレンズ群の移動量自体に限界があり、様々な観察者の体格に対応できるほどアイポイント位置を変化させることができない。
【０００８】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、どのような体格の人にも、観察姿勢に無理がなく疲労の少ない姿勢で観察することが出来るように、対物レンズ光軸からアイポイント位置までの水平距離とアイポイントの高さと観察時の俯角とを変えることができ、中間鏡筒などのシステム性にも十分に対応可能なアイポイント位置可変鏡筒とそれを用いた顕微鏡を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による鏡筒は、光が入射する側から順に、第１の光学系と、該第１の光学系から射出された光束を平行光束に変換する第２の光学系と、該第２の光学系から射出された平行光束を接眼レンズへ導く第３の光学系とを備え、前記第１の光学系は中間像を形成するレンズ群と、光束を偏向する少なくとも３つの光偏向部材を有し、前記第２の光学系はレンズ群と光偏向部材を有し、前記第１の光学系の前記少なくとも３つの光偏向部材のうち、前記第２の光学系の最も近くに配置された光偏向部材から射出された光束の光軸を第１の光軸とし、前記第２の光学系から射出された平行光束の光軸を第２の光軸としたときに、前記第２の光学系の前記光偏向部材を、前記第１の光軸と前記第２の光軸に対して垂直な軸を中心として回動するように配置し、前記第３の光学系は、前記第２の光学系との間隔が変更可能であり、前記第２の光学系の光軸方向に移動可能に構成されていることを特徴としている。
この構成によれば、入射光束は、第１の光学系によって中間像をつくり、第２の光学系及び第３の光学系によって接眼レンズの焦点面に再結像されて観察される。
接眼レンズでケラレがなく像を観察するためには、接眼レンズの入射瞳位置と鏡筒の出射瞳位置を略一致させる必要があり、第２の光学系と第３の光学系を夫々接眼レンズ１群で構成した場合には、第２の光学系と第３の光学系の間隔は、第２の光学系の焦点距離をＦ２、第３の光学系の焦点距離をＦ３とすると、おおよそＦ２＋Ｆ３程度の間隔が必要となる。また、第１の光学系による中間像を第２の光学系で平行光束に変換するので、第１の光学系を単レンズで構成すると、第１の光学系と第２の光学系の間隔は、第１の光学系の焦点距離をＦ１とすると、Ｆ１＋Ｆ２となる。
従って、鏡筒内で中間像をつくる構成にすることで、中間像をつくらない構成に比べて鏡筒内での光学系の光路長を十分に長く構成することが出来るので、鏡筒内の光路のレイアウトによって、アイポイントの位置を設定する自由度が高くなる。
また、第１の光学系中には、光束を偏向させるための少なくとも３つの光学部材をもち、更に回動自在に構成された光学部材をもつので、鏡筒内での光束の偏向による反射回数は４回となり、正立正像の観察となる。また、第２の光学系の光偏向部材と第２の光学系と第３の光学系と接眼レンズが一体となって、第２の光学系の光軸に対して垂直な軸の周りに回動することにより、観察時の俯角を調整することが可能となる。
また、第３の光学系と接眼レンズを一体的に第３の光学系の光軸方向に移動させることで、アイポイント位置を変化させることが可能となり、また第２の光学系の光偏向部材が回動することによって観察時の接眼レンズを覗く俯角を変化させることも可能となり、アイポイント位置の高さ及び対物レンズ光軸からの位置を変化させることが出来る。
【００１１】
また、本発明によれば、第２の光学系の光偏向部材が角度α回動したとき、第２の光学系と第３の光学系と接眼レンズが一体となって角度α／２だけ回動するようになっている。
この構成により、第２の光学系の光偏向部材を出射した光軸と接眼レンズの光軸とは常に一致するので、光偏向部材の回動に伴う俯角修正は不要となり、操作性の良い顕微鏡を提供することを可能にする。
【００１３】
また、本発明によれば、前記第３の光学系は、第２の光学系側から、正の屈折力をもつ第１レンズ群と、負の屈折力をもつ第２レンズ群と、正の屈折力をもつ第３レンズ群で構成されている。
この構成によれば、第３の光学系を単レンズ（接合レンズを含む）１つで構成した場合に比べて、第２の光学系と第３の光学系の間隔を短くすることができ、接眼レンズの瞳位置を第３の光学系側に近づくようにさせることが可能となるので、従来の接眼レンズが共通に使用可能であり、または、接眼レンズでのケラレを抑えることが可能となる。
後述の実施例１で述べるように、第３の光学系を１群の接合レンズで構成した場合には、第２の光学系と第３の光学系の間隔が短いと、接眼レンズの焦点面での瞳位置は接眼レンズ側に近づいて来るので、接眼レンズの有効径が大きくなったり、周辺でのケラレが生じるなどの接眼レンズの制限が発生する。また、第３の光学系側へ瞳位置を潜らせるためには、第２のレンズ系と第３のレンズ系の間隔を大きくとる必要があるため、全体の光路長が長くなって、鏡筒の構成自体が大きくなる場合がある。つまり、第３の光学系を上述の構成にすることで、一対の接眼レンズ間のプリズム部である双眼部の光路長を確保しながら、中間鏡筒ユニットの組み合わせによる対物レンズ側の入射瞳位置の変化及び第３の光学系から接眼レンズまでを一体に移動させた場合の射出瞳位置の変動を少なくし、徒に第３の光学系から接眼レンズまでの各レンズの有効径を大きくすることなく、軸外光束の周辺光量の低下やケラレを抑えることが出来る。しかも、全体の光路長を短くできるので、鏡筒全体の構成をコンパクトにすることが可能となる。
【００１４】
また、本発明によれば、前記第１レンズ群は、その中に前記第２レンズ群側に凹面を向けた少なくとも１つの正のメニスカスレンズを備え、前記第３レンズ群はその中に前記第２レンズ群側に凹面を向けた少なくとも１つの正のメニスカスレンズを備えている。
この構成により、軸外光線による収差の発生をより抑えることができ、且つ対物レンズと中間鏡筒ユニットの組み合わせによる対物レンズの入射瞳位置の変化及び第３の光学系から接眼レンズまでを一体に移動させた場合の出射瞳位置の変動による軸外収差性能を良好に保つことが可能となる。
【００１５】
また、本発明による鏡筒は、前記第１の光学系の焦点距離をＦ１、前記第１の光学系から前記第３の光学系に至る全系の焦点距離をＦとしたとき、０．７≦Ｆ１／Ｆ≦１．４なる条件を満足するように構成されている。
この構成によれば、レンズ径を大きくすることなく、しかも鏡筒内の光路長をいたずらに長くせずに、鏡筒をコンパクトに構成しながら、対物レンズ光軸からアイポイント位置までの水平距離を大きくすることができ、又、アイポイント位置の高さについても従来の鏡筒に対して高く設定することが出来る。更に、第３の光学系から接眼レンズまでを第２の光学系の光軸に沿って一体に移動させることで、対物レンズ光軸からのアイポイント位置までの水平距離を大きく変化させ且つ俯角を変化させることで、アイポイント位置を、理想的な観察姿勢をとることを可能ならしめるようにすることが出来る。
上記条件式の下限を超えてＦ１／Ｆが小さくなると、第２の光学系の焦点距離Ｆ２の値がＦ１よりも大きい場合には、第３の光学系の焦点距離Ｆ３（＝（Ｆ２／Ｆ１）×Ｆ）はＦよりも長くなるので、第３のレンズ系から接眼レンズまでの長さが長くなり、対物レンズ光軸からアイポイント位置が離れ過ぎるので、適切な観察姿勢がとれなくなる。また、Ｆ２の値がＦ１よりも小さい場合には光路長は短く構成できるが、収差性能を良好に補正できなくなるか、或いは、瞳位置を調整するために中間像位置にフィールドレンズを設けることが必要となり、レンズ枚数が増加し製品のコストアップを招く結果となる。
また、無限遠補正対物レンズと鏡筒間に中間鏡筒ユニットを挿入して両者の間隔を長くした場合にケラレや軸外収差性能の劣化を招くので、システム的にも好ましくない。
また、上記条件式の上限を超えてＦ１／Ｆが大きくなると、Ｆ２の値がＦ１よりも小さい場合には、Ｆ３も短くなって、プリズム部の双眼部の光路長がとれなくなったり、第３の光学系のレンズ径や双眼部のプリズムを大きくせざるを得なくなって、従来の双眼部の部品を共通化することが出来なくなり、製品のコストアップを招く結果となる。無限遠補正対物レンズと鏡筒の間隔が短くなった場合に、瞳位置が適正でなくなってケラレや周辺の収差性能の劣化が生じてしまい好ましくない。
【００１６】
また、本発明による鏡筒は、０．５≦Ｆ３／Ｆ≦１なる条件を満足するように構成されている。
この構成によれば、収差が良好に補正され得、第３の光学系から接眼レンズまでも一体に移動させたり、対物レンズと鏡筒間に中間鏡筒ユニットを挿入した場合の、瞳位置の変化による接眼レンズのケラレや周辺光量の低下が少なく、如何なる状態においても収差を良好に補正することができ、鏡筒内の光路のレイアウトをコンパクトにすることができて、アイポイント位置を従来の鏡筒と略同じ位置から大きく離すことが可能となるので好ましい。
Ｆ３／Ｆが上記条件式の下限を超えて小さくなると、鏡筒の光路長が非常に大きくなって鏡筒が大型化するか、或いは、Ｆ３が短くなって第３の光学系から接眼レンズまでの光路長を確保することが出来なくなる。また、瞳位置を接眼レンズの入射瞳位置と略一致させることが出来なくなって、ケラレや軸外収差性能が劣化してしまう。
また、Ｆ３／Ｆが上記条件式の上限を超えて大きくなると、Ｆ３が長くなって第３の光学系から接眼レンズまでの光路長が長くなるので、アイポイント位置が対物レンズの光軸から離れ過ぎてしまうばかりか、光路長全体が長くなって鏡筒が大型化し、好ましくない。また、瞳位置を接眼レンズの入射瞳位置と略一致させることが出来なくなって、Ｆ３／Ｆが下限を超えて小さくなった時と同様、ケラレや軸外収差性能の劣化が生じてしまう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、従来技術で用いた図１３を参照しながら、図示した実施例に基づき説明する。
実施例１
図１は本発明に係るアイポイント可変鏡筒の第１実施例を示す構成図である。この実施例では、試料面１からの光は無限遠補正対物レンズＯＢによって無限遠光束に変換され、アイポイント位置可変鏡筒と接眼レンズＯＣとによって観察される。アイポイント位置可変鏡筒は、対物レンズＯＢ側から順に配置された、対物レンズＯＢからの光束を集光する第１レンズ群Ｇ１Ｌと、第１レンズ群Ｇ１Ｌからの光を９０度水平方向へ観察者（或いは接眼レンズＯＣ）から遠ざかる方向に向かって偏向させるプリズムＰ１と、プリズムＰ１からの光束を２回の反射によって９０度偏向させて鉛直方向へ出射させる二つの偏向ミラーＭ１，Ｍ２と、偏向ミラーＭ２からの光束を観察者に向けて偏向させる回動可能な偏向ミラーＭ３を備え且つ第１レンズ群Ｇ１Ｌにより形成された中間像を平行光束に変換する第２の光学系Ｇ２と、前記中間像を再結像する第３の光学系Ｇ３と、この像を観察する接眼レンズＯＣとで構成されている。第１レンズ群Ｇ１ＬとプリズムＰ１と偏向ミラーＭ１，Ｍ２とは、第１の光学系Ｇ１を構成している。なお、ここではプリズム部を含む双眼部は図示省略されている。
回動可能な偏向ミラーＭ３は、偏向ミラーＭ２を出射した光束の光軸と第２の光学系Ｇ２の光軸とが交叉する点Ｐを通り偏向ミラーＭ２と第２の光学系Ｇ２の光軸を含む平面に垂直な軸の周りに回動し得るように構成されており、第２の光学系Ｇ２と第３の光学系Ｇ３と双眼部と接眼レンズＯＣは一体となって、上記点Ｐの周りに回動し得るように構成されている。
【００１８】
実施例１は上記のように構成されているから、無限遠対物レンズＯＢからの光束は第１レンズ群Ｇ１Ｌで収束され、プリズムＰ１によって水平方向に偏向され、二つの偏向ミラーＭ１，Ｍ２によって鉛直方向へ偏向される。第１レンズ群Ｇ１Ｌによって偏向ミラーＭ１とＭ２の間に中間像ＩＯが形成され、この中間像ＩＯは第２の光学系Ｇ２によって平行光束に変換されて、第３の光学系Ｇ３によって接眼レンズＯＣの焦点位置Ｉに結像せしめられる。この場合、第２の光学系Ｇ２と第３の光学系Ｇ３と双眼部と接眼レンズＯＣとを一体的に、点Ｐを通り偏向ミラーＭ２からの出射光軸と第２の光学系Ｇ２の光軸とを含む面に垂直な軸の周りに回動させると、偏向ミラーＭ３によって観察時の俯角が調整され得る。そして、偏向ミラーＭ３が角度αで回転したときに、第２の光学系Ｇ２と第３の光学系Ｇ３と双眼部と接眼レンズＯＣを一体的に角度α／２だけ回転するように構成しておけば、観察の中心位置を変化させることなしに観察することが出来る。
【００１９】
このように鏡筒内で中間像をつくる構成にすることで、従来例のように鏡筒内に中間像をつくらない構成のものに比べて鏡筒内での光学系の光路長を十分に長くすることが出来るので、４つの偏向部材の位置を適宜設定することにより点Ｐの位置を自由に選定することが可能となり、アイポイント位置Ｅと対物レンズＯＢの光軸間或いは準焦ハンドル３の中心間の距離やアイポイントの高さを自由に設定することが可能となる。つまり、アイポイントの高さと対物レンズ光軸からの水平距離を設定する際に、第１の光学系Ｇ１中の３つの偏向部材（プリズムＰ１及び偏向ミラーＭ１，Ｍ２）と偏向ミラーＭ３の位置を適宜設定することで、Ｐの位置を略自由に配置できるので、アイポイント位置Ｅを適切な位置に設定することが可能となる。
【００２０】
また、第１の光学系Ｇ１中には、光束を偏向するための少なくとも３つの光学部材をもち、更に回動自在の光学部材をもつので、鏡筒内での反射回数は４回で、中間像を１回リレーするだけであるから、観察像は正立正像となる。また、偏向ミラーＭ３と第２の光学系Ｇ２と第３の光学系Ｇ３と双眼部を含む接眼レンズＯＣとが一体となって、点Ｐの周りに回動することで観察時の俯角を自由に調整することが出来るので、アイポイントの高さ位置を自由に変えることが出来ることになる。従って、従来のティルティング鏡筒に対して本実施例の構成を用いれば、アイポイントの位置を適切にすることが可能となる。更に、中間鏡筒ユニットなどを挿脱することにより、無限遠補正対物レンズＯＢと第１レンズ群Ｇ１Ｌとの間隔Ｄ０を変えることによっても、アイポイント位置Ｅの高さを変えることが出来る。
【００２１】
実施例２
図２は本発明に係るアイポイント可変鏡筒の第２実施例を示す構成図である。この実施例は、第２の光学系Ｇ２と第３の光学系Ｇ３との間隔を伸縮自在に構成した点で、第１実施例とは異なる。従って、第１実施例と実質上同一の部材には同一符号が付されており、同一の構成部分及び作用については説明が省略されている。この実施例では、第３の光学系Ｇ３と双眼部と接眼レンズＯＣとが一体となって、第２の光学系Ｇ２の光軸方向に移動し、第２の光学系Ｇ２と第３の光学系Ｇ３との間隔Ｄ１を変えることが出来るようになっている。第２の光学系Ｇ２と第３の光学系Ｇ３の間はアフォーカルであるため、上記のようにして第３の光学系Ｇ３が移動しても、結像位置や倍率を変化させることなしに、アイポイントの位置Ｅを変化させることが出来る。従って、この実施例によれば、第１実施例と同様の操作によってアイポイント位置Ｅを変えることが出来るのに加えて、第３の光学系Ｇ３と双眼部と接眼レンズＯＣを観察者の体格に応じて一体的に移動させることによっても、アイポイント位置Ｅから対物レンズ光軸までと準焦ハンドル３までの水平距離及びアイポイントの高さを自由に調整することが可能となる。
【００２２】
図３，４及び５は、第１の光学系Ｇ１の構成が互いに異なる、実施例２の変形例を夫々示している。即ち、図３においては、偏向部材がプリズムＰ１と偏向ミラーＭ１と偏向プリズムＰ２，Ｐ３と回動自在な偏向ミラーＭ２とで構成され、反射回数は６回で正立正像が観察されるようになっている。図４においては、偏向部材が偏向プリズムＰ１′と偏向ミラーＭ１，Ｍ２と回動自在な偏向ミラーＭ３とで構成され、反射回数は４回で正立正像が観察されるようになっている。図５においては、偏向部材がプリズムＰ１と偏向ミラーＭ１，Ｍ２と回動自在な偏向ミラーＭ３とで構成され、反射回数は４回で正立正像が観察されるようになっている。これらの各変形例は、第１実施例にも適用できることは云うまでもない。
【００２３】
実施例３
図６は本発明に係るアイポイント可変鏡筒の第３実施例を示す構成図である。この実施例は、第３の光学系Ｇ３が第２の光学系Ｇ２側から順に配置された、一枚の正の屈折力をもつメニスカスレンズ群Ｌ３１と、負の屈折力をもつレンズ群Ｌ３２と一枚の正の屈折力をもつメニスカスレンズを含む正の屈折力をもつレンズ群Ｌ３３とで構成されている。従って、その他の構成及び作用効果は基本的には実施例２と同様であるが、第３の光学系Ｇ３を正，負，正の三群構成にすることで、第２の光学系Ｇ２と第３の光学系Ｇ３との間隔が、第２の光学系の焦点距離Ｆ２と第３の光学系Ｇ３の焦点距離Ｆ３との和よりも短くなった場合でも、接眼レンズＯＣの焦点面での瞳位置を第３の光学系Ｇ３側に近づくようにさせることが可能となるので、光路長を短くして鏡筒をコンパクトに構成することができ、従って、一台の顕微鏡に対して従来の接眼レンズと共通に使用することが可能であり、或いは、接眼レンズでのケラレを抑えることが可能となる。
【００２４】
即ち、第３の光学系を上記のように構成することにより、双眼部のプリズム部の光路長を確保しながら、後述のレンズデータにおいて示した近軸量から、対物レンズＯＢと第１の光学系Ｇ１との間隔Ｄ０および第２の光学系Ｇ２と第３の光学系Ｇ３との間隔Ｄ１の変化においても、対物レンズ側の入射瞳位置の変化および第３の光学系Ｇ３から接眼レンズＯＣまでを一体的に移動させた場合の射出瞳位置の変動を少なくし、第３の光学系Ｇ３から接眼レンズＯＣまでの各レンズの有効径を大きくすることなく、軸外光束の周辺光量の低下やケラレを抑えることが出来る。
【００２５】
ここで、第１の光学系Ｇ１の焦点距離Ｆ１は１８０mm、第２の光学系の焦点距離Ｆ２は１３５．６８mm、第３の光学系Ｇ３の焦点距離Ｆ３は１３５．６８mm、全系の焦点距離Ｆは１８０mmであり、Ｆ１／Ｆ＝１となるので、０．７≦Ｆ１／Ｆ≦１．４なる条件を満足し、更にＦ３／Ｆ＝０．７５であるので、０．５≦Ｆ３／Ｆ≦１なる条件も満足している。
【００２６】
図７は実施例３の光路を直線に配置して示した光路図で、（ａ）はＤ０＝６０mmでＤ１＝０の場合、（ｂ）はＤ０＝０でＤ１＝４５mmの場合、（ｃ）はＤ０＝１７０mmでＤ１＝０の場合、（ｄ）はＤ０＝１７０mmでＤ１＝４５mmの場合の光学配置を夫々示している。後述の収差図からも分かるように、対物レンズＯＢと第１の光学系Ｇ１との間隔即ち中間鏡筒ユニットの間隔Ｄ０及び第２の光学系Ｇ２と第３の光学系Ｇ３との間隔Ｄ１を変化させた場合、何れの状態においても良好に収差性能が補正されているので、アイポイント位置Ｅが変わっても常に良好な光学性能で観察することが可能である。更に、偏向ミラーＭ３の回動により俯角を変化させてアイポイント高さを変えることで、より好適に観察者の体格に対応させることができ、無理のない姿勢での観察を可能にする。
【００２７】
図６に示した光学配置において、Ｄ０＝６０mmの場合、俯角θは０度（水平）から２５度（鎖線図示位置）までの範囲で変えることができ、アイポイント位置Ｅの高さは、鏡筒側胴付き位置８（図１３参照）から１１０．４mm〜２５９．５mm、試料面１から鏡筒側胴付き位置８まで１０５mm、机上面２から試料面まで２００mm、机上面２からアイポイント位置Ｅまでの高さＨ＝４１０．４mm〜５６４．５mm、対物レンズ光軸からアイポイント位置Ｅまでの水平距離ｄ＝２０１．２mm〜２６５mmであり、Ｄ０＝１７０mmの場合、机上面２から鏡筒側胴付き位置８まで４７５mm、机上面２からアイポイント位置Ｅまでの高さＨ＝５２５．４mm〜６７４．５mmであった。
【００２８】
このように、本実施例の鏡筒を通常の顕微鏡と組み合わせた場合、アイポイント位置Ｅを従来の鏡筒を用いた場合と略同じ位置から第２の光学系Ｇ２の光軸に沿って４５mm移動させて対物レンズ光軸より離し、且つ俯角θを併せ変化させることにより、アイポイント位置Ｅの高さは机上面から約４１０mm〜５６５mmの範囲で変化させることができ、対物レンズ光軸からアイポイント位置Ｅまでの水平距離は約２０１mm〜２６５mmの範囲で変化させることが出来るので、従来の鏡筒に比べて背の低い小柄な人から背の高い大柄な人まで観察時の姿勢に無理がなく、楽な姿勢で観察することが出来るようになることが分かる。更に、中間鏡筒ユニット等を組み合わせてアイポイント位置Ｅの高さを更に１１０mmまで上げることにより、最大のアイポイント高さは６７５mmとなる。従って、従来のティルティング鏡筒のアイポイント位置付近から、アイポイント位置の高さと対物レンズ光軸からの水平距離とを広げることができ、大柄な体格の人にも対応できるようにすることが可能である。
【００２９】
また、鏡筒内での光学系の構成は、光路長を同一にしておけば図３，図４及び図５に示した構成のもにしても良い。本実施例の構成では、第１の光学系Ｇ１の焦点距離Ｆ１が全系の焦点距離Ｆと一致しているので、第１の光学系Ｇ１と第２の光学系Ｇ２間でプリズムなどの光路分割素子を光路に対して挿脱可能に構成することにより、写真光路を設けることも可能である。また、図６において偏向ミラーＭ１を光路に対して挿脱可能に構成するか、或いはこの偏向ミラーをハーフミラー等で構成することにより、中間像を写真光路側へ導くようにすることも出来る。
【００３０】
以下に本実施例のレンズデータと鏡筒の光学的な近軸量を示す。なお、図８は対物レンズＯＢと第１の光学系Ｇ１との間隔Ｄ０と第２の光学系Ｇ２と第３の光学系Ｇ３との間隔Ｄ１が変化した場合の、本実施例における接眼レンズＯＣの焦点面での収差性能を示しており、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は図７の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に夫々対応している。
Ｆ１＝１８０mm
0004546603.tif 000002
0004546603.tif 000003
【００３１】
実施例４
本実施例は、実施例３と同様の光学配置（図６参照）であるが、第１の光学系Ｇ１の焦点距離Ｆ１が全系の焦点距離Ｆよりも長くなるように構成されている点で、第３実施例とは異なる。この実施例では、第１の光学系Ｇ１の焦点距離Ｆ１は２１５mm、第２の実施例の焦点距離Ｆ２は１１５．４mm、第３の光学系Ｇ３の焦点距離Ｆ３は９６．６２mm、全系の焦点距離は１８０mmであって、Ｆ１／Ｆ＝１．１９となるので、０．７≦Ｆ１／Ｆ≦１．４なる条件を満足し、更にＦ３／Ｆ＝０．５４であるので、０．５≦Ｆ３／Ｆ≦１なる条件も満足している。
【００３２】
図９は本実施例の光路を直線に配置して示した光路図で、（ａ）はＤ０＝６０mmでＤ１＝０の場合、（ｂ）はＤ０＝６０mmでＤ１＝４５mmの場合、（ｃ）はＤ０＝１７０mmでＤ１＝０の場合、（ｄ）はＤ０＝１７０mmでＤ１＝４５mmの場合の光学配置を夫々示している。図１０は、Ｄ０とＤ１が変化した場合の本実施例における接眼レンズＯＣの焦点面での収差性能を示しており、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は図９の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に夫々対応している。
図１０から明らかなように、本実施例においても、実施例３の場合と同様に、Ｄ０とＤ１を変化させた場合でも光学性能が良好に補正されており、システム性にも優れている。また、鏡筒光学系全体の光路長は、本実施例の下記レンズデータから明らかなように実施例３と略同じであり、本実施例の場合も実施例３と同様のレイアウト構成にすることにより、様々な身長の人に無理のない観察姿勢をとることを可能ならしめる。なお、本実施例においても、図３，図４及び図５に示した如きレイアウトを採用し得ることは云うまでもない。
【００３３】
以下に本実施例のレンズデータと鏡筒の光学的な近軸量を示す。
Ｆ１＝２１５mm
0004546603.tif 000004
0004546603.tif 000005
【００３４】
実施例５
本実施例は、実施例３と同様の光学配置（図６参照）であるが、第１の光学系Ｇ１の焦点距離Ｆ１が全系の焦点距離Ｆよりも短くなるように構成されている点で、実施例３及び４の何れとも異なる。本実施例では、第１の光学系Ｇ１の焦点距離Ｆ１は１６０mm、第２の光学系の焦点距離Ｆ２は１５３．１６mm、第３の光学系Ｇ３の焦点距離Ｆ３は１７２．３mm、全系の焦点距離Ｆは１８０mmであって、Ｆ１／Ｆ＝０．８９となるので、０．７≦Ｆ１／Ｆ≦１．４なる条件を満足し、更にＦ３／Ｆ＝０．９５７であるので、０．５≦Ｆ３／Ｆ≦１なる条件も満足している。
【００３５】
図１１は本実施例の光路を直線に配置して示した光路図で、（ａ）はＤ０＝６０mmでＤ１＝０の場合、（ｂ）はＤ０＝６０mmでＤ１＝４５mmの場合、（ｃ）はＤ０＝１７０mmでＤ１＝０の場合、（ｄ）はＤ０＝１７０mmでＤ１＝４５mmの場合の光学配置を夫々示している。図１２は、Ｄ０とＤ１が変化した場合の、本実施例における接眼レンズＯＣの焦点面での収差性能を示しており、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は図１１の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に夫々対応している。この実施例においても、実施例３の場合と同様に、Ｄ０とＤ１を変化させた場合でも光学性能が良好に補正されており、システム性にも優れている。また、鏡筒光学系全体の光路長は、本実施例の下記レンズデータから明らかなように実施例３と略同じであり、本実施例の場合も実施例３と同様のレイアウト構成にすることにより、様々な身長の人に無理のない観察姿勢をとることを可能にする。なお、本実施例においても、図３，図４，図５に示した如きレイアウトを採用し得ることは云うまでもない。
【００３６】
以下に本実施例のレンズデータと鏡筒の光学的な近軸量を示す。
Ｆ１＝１６０mm
0004546603.tif 000006
0004546603.tif 000007
なお、図８，図１０及び図１２において、破線は波長４３５．８４nm，一点鎖線は波長４８６．１３nm，点線は波長６５６．２７nm，実線は波長５８７．５６nmにおける収差特性を夫々示している
【００３８】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、従来の鏡筒やティルティング鏡筒に比べて、アイポイント位置を大きく変化させることができて、背の高い人から小柄な体格の人に至るまで常に無理のない姿勢で観察することが可能であり、疲労の低減に効果的で且つ中間鏡筒ユニットなどのシステム性に優れたアイポイント位置可変鏡筒と顕微鏡を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアイポイント可変鏡筒の第１実施例を示す構成図である。
【図２】本発明に係るアイポイント可変鏡筒の第２実施例を示す構成図である。
【図３】第２実施例の一変形例を示す構成図である。
【図４】第２実施例の他の変形例を示す構成図である。
【図５】第２実施例の更に他の変形例を示す構成図である。
【図６】本発明に係るアイポイント可変鏡筒の第３実施例を示す構成図である。
【図７】第３実施例の光路を直線に配置して示した光路図で、（ａ）はＤ０＝６０mmでＤ１＝０の場合、（ｂ）はＤ０＝０でＤ１＝４５mmの場合、（ｃ）はＤ０＝１７０mmでＤ１＝０の場合、（ｄ）はＤ０＝１７０mmでＤ１＝４５mmの場合を夫々示している。
【図８】第３実施例における接眼レンズの焦点面での収差性能を示した収差図で、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は図７の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に夫々対応している。
【図９】本発明に係るアイポイント可変鏡筒の第４実施例の光路を直線に配置して示した光路図で、（ａ）はＤ０＝６０mmでＤ１＝０の場合、（ｂ）はＤ０＝６０mmでＤに４５mmの場合、（ｃ）はＤ０＝１７０mmでＤ１＝０の場合、（ｄ）はＤ０＝１７０mmでＤ１＝４５mmの場合を夫々示している。
【図１０】第４実施例における接眼レンズの焦点面での収差性能を示した収差図で、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は図９の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に夫々対応している。
【図１１】本発明に係るアイポイント可変鏡筒の第５実施例の光路を直線に配置して示した光路図で、（ａ）はＤ０＝６０mmでＤ１＝０の場合、（ｂ）はＤ０＝６０mmでＤ１＝４５mmの場合、（ｃ）はＤ０＝１７０mmでＤ１＝０の場合、（ｄ）はＤ０＝１７０mmでＤに４５mmの場合を夫々示している。
【図１２】第５実施例における接眼レンズの焦点面での収差性能を示した収差図で、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は図１１の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に夫々対応している。
【図１３】従来の一般的な顕微鏡の概略側面図である。
【符号の説明】
１          試料面
２          机上面
３          準焦ハンドル
４          鏡筒
５          顕微鏡本体
６          コンデンサーレンズ
７          ステージハンドル
８          鏡筒側胴付き位置
ＯＢ        対物レンズ
ＯＣ        接眼レンズ
Ｅ          アイポイント位置
Ｈ          机上面からアイポイント位置までの高さ
θ          観察時の俯角
ｄ          対物レンズ光軸からアイポイント位置までの水平距離
Ｇ１        第１の光学系
Ｇ１Ｌ      第１レンズ群
Ｄ０        対物レンズと第１レンズ群の間隔
Ｐ１，Ｐ１′，Ｐ２，Ｐ３        プリズム
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３                ミラー
Ｇ２        第２の光学系
Ｇ３        第３の光学系
Ｄ１        第２の光学系と第３の光学系の間隔
Ｌ３１      第３の光学系の第１レンズ群
Ｌ３２      第３の光学系の第２レンズ群
Ｌ３３      第３の光学系の第３レンズ群
Ｐ          光軸の交叉点
【図１】
0004546603.tif 000008
【図２】
0004546603.tif 000009
【図３】
0004546603.tif 000010
【図４】
0004546603.tif 000011
【図５】
0004546603.tif 000012
【図６】
0004546603.tif 000013
【図７】
0004546603.tif 000014
【図８】
0004546603.tif 000015
【図９】
0004546603.tif 000016
【図１０】
0004546603.tif 000017
【図１１】
0004546603.tif 000018
【図１２】
0004546603.tif 000019
【図１３】
0004546603.tif 000020