(57)【要約】【課題】総合倍率を維持しつつ観察範囲を広くした顕微鏡光学系およびグリノー式実体顕微鏡を提供する。【解決手段】試料Ａからの光を集光して試料Ａとは異なる位置に試料Ａの虚像を形成する虚像光学系２と、該虚像光学系２により形成された虚像を投影する投影光学系３と、該投影光学系３により投影された試料Ａの虚像を拡大して観察者の目Ｅに虚像として結像させる接眼光学系４とを備え、以下の条件式を満たす顕微鏡光学系１を提供する。    Ｍ＝Ｍｎ１×Ｍ２×２５０／Ｆｎｅ    （１）    Ｍｎ１＝Ｍ１×Ｋｏ                  （２）    Ｆｎｅ＝Ｆｅ×Ｋｏ                  （３）    ０．３＜Ｋｏ＜０．９                （４）【選択図】図１
2013092658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料からの光を集光して前記試料とは異なる位置に前記試料の第１の虚像を形成する虚像光学系と、
該虚像光学系により形成された前記第１の虚像を投影する投影光学系と、
該投影光学系により投影された前記第１の虚像を拡大して観察者の目に第２の虚像として結像させる接眼光学系とを備え、
以下の条件式を満たす顕微鏡光学系。
Ｍ＝Ｍｎ１×Ｍ２×２５０／Ｆｎｅ    （１）
Ｍｎ１＝Ｍ１×Ｋｏ                  （２）
Ｆｎｅ＝Ｆｅ×Ｋｏ                  （３）
０．３＜Ｋｏ＜０．９                （４）
ここで、
Ｍ：総合倍率、
Ｍｎ１：前記虚像光学系の投影倍率、
Ｍ１：倍率が１倍である基準投影光学系と倍率が１０倍である基準接眼光学系を備える顕微鏡光学系における虚像光学系の投影倍率、
Ｍ２：前記投影光学系の投影倍率、
Ｆｎｅ：前記接眼光学系の焦点距離、
Ｆｅ：前記基準接眼光学系の焦点距離、
Ｋｏ：係数
である。
【請求項２】
以下の条件式を満たす請求項１に記載の顕微鏡光学系。
０．４５＜ＦＮ／（２×Ｆｎｅ）＜１．４    （５）
０．４＜Ｋｏ＜０．８５                    （６）
ここで、ＦＮ：前記接眼光学系の視野数
である。
【請求項３】
前記投影光学系が、投影倍率を可変な光学系である請求項１または２に記載の顕微鏡光学系。
ここで、
Ｍ２：前記投影光学系の最低投影倍率
である。
【請求項４】
前記虚像光学系が、負の焦点距離を有する光学系である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の顕微鏡光学系。
【請求項５】
前記虚像光学系が、正の焦点距離を有する光学系であり、前記試料が前記虚像光学系の焦点位置より前記虚像光学系側に配置される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の顕微鏡光学系。
【請求項６】
前記虚像光学系が、前記顕微鏡光学系に着脱可能である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の顕微鏡光学系。
【請求項７】
試料からの光を集光して前記試料とは異なる位置に前記試料の第１の虚像を形成する虚像光学系と、
前記虚像光学系により形成された前記第１の虚像を投影する第１の投影光学系と、
前記虚像光学系により形成された前記第１の虚像を投影する第２の投影光学系と、
前記第１の投影光学系により投影された前記第１の虚像を拡大して観察者の目に第２の虚像として結像させる第１の接眼光学系と、
前記第２の投影光学系により投影された前記第１の虚像を拡大して観察者の目に第２の虚像として結像させる第２の接眼光学系と、を備え、
前記第１の投影光学系および前記第１の接眼光学系に係る第１の光軸と、前記第２の投影光学系および前記第２の接眼光学系に係る第２の光軸とが、交差して配置されており、
以下の条件式を満たすグリノー式実体顕微鏡。
Ｍ＝Ｍｎ１×Ｍ２×２５０／Ｆｎｅ    （１）
Ｍｎ１＝Ｍ１×Ｋｏ                  （２）
Ｆｎｅ＝Ｆｅ×Ｋｏ                  （３）
０．３＜Ｋｏ＜０．９                （４）
ここで、
Ｍ：総合倍率、
Ｍｎ１：前記虚像光学系の投影倍率、
Ｍ１：倍率が１倍である基準投影光学系と倍率が１０倍である基準接眼光学系を備える顕微鏡光学系における虚像光学系の投影倍率、
Ｍ２：前記第１の投影光学系および前記第２の投影光学系の投影倍率、
Ｆｎｅ：前記第１の接眼光学系および前記第２の接眼光学系の焦点距離、
Ｆｅ：前記基準接眼光学系の焦点距離、
Ｋｏ：係数
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡光学系およびグリノー式実体顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、実体顕微鏡が備える顕微鏡光学系として、２つの独立した光学系を有し、それぞれの光学系の光軸が交差するように配置されたグリノー式顕微鏡光学系が知られている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。特許文献１に開示されたグリノー式顕微鏡光学系は、焦点距離が正である補助対物レンズを備えている。そして、試料の位置が、補助対物レンズの前側焦点位置よりも内側（補助対物レンズ側）となるように補助対物レンズが配置される。このような顕微鏡光学系によれば、試料より大きい虚像が試料の位置よりも外側に形成されるので、試料を拡大して観察することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１４０７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたグリノー式顕微鏡光学系は、接眼光学系の焦点距離を固定したまま補助対物レンズの前側焦点位置よりも内側に試料を配置して試料の虚像を観察するので、総合倍率が高くなり、観察範囲が狭くなってしまうという不都合がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、総合倍率を維持しつつ観察範囲を広くした顕微鏡光学系およびグリノー式実体顕微鏡を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、試料からの光を集光して前記試料とは異なる位置に前記試料の第１の虚像を形成する虚像光学系と、該虚像光学系により形成された前記第１の虚像を投影する投影光学系と、該投影光学系により投影された前記第１の虚像を拡大して観察者の目に第２の虚像として結像させる接眼光学系とを備え、以下の条件式を満たす顕微鏡光学系を提供する。
Ｍ＝Ｍｎ１×Ｍ２×２５０／Ｆｎｅ    （１）
Ｍｎ１＝Ｍ１×Ｋｏ                  （２）
Ｆｎｅ＝Ｆｅ×Ｋｏ                  （３）
０．３＜Ｋｏ＜０．９                （４）
ここで、Ｍ：総合倍率、Ｍｎ１：前記虚像光学系の投影倍率、Ｍ１：倍率が１倍である基準投影光学系と倍率が１０倍である基準接眼光学系を備える顕微鏡光学系における虚像光学系の投影倍率、Ｍ２：前記投影光学系の投影倍率、Ｆｎｅ：前記接眼光学系の焦点距離、Ｆｅ：前記基準接眼光学系の焦点距離、Ｋｏ：係数である。
【０００７】
本発明によれば、倍率１倍の基準投影光学系および倍率１０倍の基準接眼光学系を有する顕微鏡光学系と比較して、虚像光学系の投影倍率を低くし、接眼光学系の焦点距離を短くしている。このとき、虚像光学系の投影倍率を低くする割合と接眼光学系の焦点距離を短くする割合を同一にすることで、総合倍率を変化させることなく、接眼光学系の倍率を大きくして、視野数を実質的に増大させることができる。視野数を実質的に増大するというのは基準接眼光学系で見える視角より大きいことを言う。
【０００８】
そして、虚像光学系の投影倍率を小さくすることで、一次像の視野数が同じままなら広い範囲が縮小されて投影され、倍率の大きくなった接眼光学系によって虚像光学系で縮小された分を拡大して観察できる。すなわち、一次像の視野数を変化させることなく、すなわち、双眼鏡筒におけるプリズムの大きさを大きくすることなく視野数を実質的に増加させることができる。従って、総合倍率を維持しつつ観察範囲を広くした顕微鏡光学系を提供することができる。
【０００９】
また、上記発明においては、以下の条件式を満たすような構成が好ましい。
０．４５＜ＦＮ／（２×Ｆｎｅ）＜１．４        （５）
０．４＜Ｋｏ＜０．８５                        （６）
ここで、ＦＮ：前記接眼光学系の視野数である。
【００１０】
Ｋｏ≦０．４では、虚像光学系２の投影倍率が低すぎるため、作動距離が長くなりすぎる。その結果、接眼光学系４の位置が試料Ａの配置された位置から離れすぎて作業性が悪化する。また、Ｋｏ≧０．８５では、接眼光学系４の焦点距離Ｆｎｅが短くなる割合が低いので、観察者が視野数の増大を実感することが困難となる。したがって、条件式（６）を満たすことが好ましい。
【００１１】
また、上記発明においては、前記投影光学系が、投影倍率を可変な光学系であるのが好ましい。ここで、Ｍ２：前記投影光学系の最低投影倍率である。
【００１２】
また、上記発明においては、前記虚像光学系が、負の焦点距離を有する光学系であってもよい。このようにすることで、試料を縮小した虚像が形成されるので、虚像光学系を用いずに観察する場合と比較して、試料の広い範囲を観察することができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記虚像光学系が、正の焦点距離を有する光学系であり、前記試料が前記虚像光学系の焦点位置より前記虚像光学系側に配置される構成であってもよい。このようにすることで、試料を拡大した虚像が形成されるので、虚像光学系を用いずに観察する場合と比較して、試料を拡大して観察することができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記虚像光学系が、前記顕微鏡光学系に着脱可能であるのが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、試料からの光を集光して前記試料とは異なる位置に前記試料の第１の虚像を形成する虚像光学系と、前記虚像光学系により形成された前記第１の虚像を投影する第１の投影光学系と、前記虚像光学系により形成された前記第１の虚像を投影する第２の投影光学系と、前記第１の投影光学系により投影された前記第１の虚像を拡大して観察者の目に第２の虚像として結像させる第１の接眼光学系と、前記第２の投影光学系により投影された前記第１の虚像を拡大して観察者の目に第２の虚像として結像させる第２の接眼光学系と、を備え、前記第１の投影光学系および前記第１の接眼光学系に係る第１の光軸と、前記第２の投影光学系および前記第２の接眼光学系に係る第２の光軸とが、交差して配置されており、以下の条件式を満たすグリノー式実体顕微鏡を提供する。
Ｍ＝Ｍｎ１×Ｍ２×２５０／Ｆｎｅ    （１）
Ｍｎ１＝Ｍ１×Ｋｏ                  （２）
Ｆｎｅ＝Ｆｅ×Ｋｏ                  （３）
０．３＜Ｋｏ＜０．９                （４）
ここで、Ｍ：総合倍率、Ｍｎ１：前記虚像光学系の投影倍率、Ｍ１：倍率が１倍である基準投影光学系と倍率が１０倍である基準接眼光学系を備える顕微鏡光学系における虚像光学系の投影倍率、Ｍ２：前記第１の投影光学系および前記第２の投影光学系の投影倍率、Ｆｎｅ：前記第１の接眼光学系および前記第２の接眼光学系の焦点距離、Ｆｅ：前記基準接眼光学系の焦点距離、Ｋｏ：係数である。
【００１６】
本発明によれば、倍率１倍の基準投影光学系および倍率１０倍の基準接眼光学系を有する顕微鏡光学系と比較して、虚像光学系の投影倍率を低くし、接眼光学系の焦点距離を短くしている。このとき、虚像光学系の投影倍率を低くする割合と接眼光学系の焦点距離を短くする割合を同一にすることで、総合倍率を変化させることなく、接眼光学系の倍率を大きくして、視野数を実質的に増大させることができる。視野数を実質的に増大するというのは基準接眼光学系で見える視角より大きいことを言う。
【００１７】
そして、虚像光学系の投影倍率を小さくすることで、一次像の視野数が同じままなら広い範囲が縮小されて投影され、倍率の大きくなった接眼光学系によって虚像光学系で縮小された分を拡大して観察できる。すなわち、一次像の視野数を変化させることなく、すなわち、双眼鏡筒におけるプリズムの大きさを大きくすることなく視野数を実質的に増加させることができる。従って、総合倍率を維持しつつ観察範囲を広くしたグリノー式実体顕微鏡を提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、総合倍率を維持しつつ観察範囲を広くした顕微鏡光学系およびグリノー式実体顕微鏡を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡光学系を示す図である。
【図２】（ａ）本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡光学系、（ｂ）従来の顕微鏡光学系を示す図である。
【図３】図１の顕微鏡光学系の実施例に係るレンズ構成を示す図である。
【図４】図３の顕微鏡光学系の収差図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡光学系を示す図である。
【図６】（ａ）本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡光学系、（ｂ）従来の顕微鏡光学系を示す図である。
【図７】図５の顕微鏡光学系の実施例に係るレンズ構成を示す図である。
【図８】図７の顕微鏡光学系の収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡光学系１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡光学系１は、図１に示されるように、第１の光軸ＯＡ１と第２の光軸ＯＡ２とが交差するように配置された一対の投影光学系３と、一対の接眼光学系４と、一対の鏡筒５（双眼鏡筒）とを備えたグリノー式顕微鏡光学系（グリノー式実体顕微鏡）である。また、顕微鏡光学系１は虚像光学系２を備え、虚像光学系２により形成された試料Ａの虚像Ｂが一対の投影光学系３により投影される。
【００２１】
本実施形態に係る虚像光学系２は、負の焦点距離を有する凹レンズ（負の光学パワーの負レンズ）により構成された光学系である。凹レンズにより構成される虚像光学系２は、試料Ａからの光を集光して試料Ａとは異なる位置に試料Ａを縮小した虚像Ｂを形成する。
また、本実施形態に係る投影光学系３は、投影倍率を可変な光学系であり、例えば、０．６７倍から４．５倍の範囲で投影倍率を可変である。この場合、０．６７倍が投影光学系３の最低投影倍率Ｍ２となる。
【００２２】
次に、図２を用いて、本実施形態に係る顕微鏡光学系１を、倍率が１倍である基準投影光学系３´および倍率が１０倍である基準接眼光学系４´を有する顕微鏡光学系１´（参考例）と比較しつつ説明する。図２（ａ）は、図１に示される第１の光軸ＯＡ１および第２の光軸ＯＡ２のうち、第１の光軸ＯＡ１に係る投影光学系３、接眼光学系４、鏡筒５と、虚像光学系２を示した図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）と比較する参考例を示した図である。
【００２３】
本実施形態に係る顕微鏡光学系１は、図２（ａ）に示されるように、試料Ａからの光を集光して試料Ａとは異なる位置に試料Ａの虚像Ｂ（第１の虚像）を形成する虚像光学系２と、該虚像光学系２により形成された試料Ａの虚像Ｂを投影する投影光学系３と、該投影光学系３により投影された試料Ａの虚像Ｂを拡大して観察者の目Ｅに視角２ωで虚像Ｄ（第２の虚像）として結像させる接眼光学系４とを備えている。
【００２４】
図２（ｂ）は、参考例として、倍率が１倍である基準投影光学系３’および倍率が１０倍である基準接眼光学系４´を有する顕微鏡光学系１’を示している。
図２（ａ）中の符号５は、投影光学系３により投影された虚像Ｂを接眼光学系４に入射させる鏡筒である。また、図２（ｂ）中の符号５は、投影光学系３´により投影された虚像Ｂ´を接眼光学系４´に入射させる鏡筒である。図１及び図２においては、虚像光学系２、投影光学系３および接眼光学系４のそれぞれを、単一のレンズとして示しているが、実際には、それぞれ複数のレンズによって構成されている。
【００２５】
図２（ａ）の顕微鏡光学系１において、試料Ａは、虚像光学系２の後側焦点位置Ｆよりも虚像光学系２の外側に配置されており、虚像光学系２の中心からの距離は距離ａである。そして、試料Ａの虚像Ｂは、虚像光学系２により虚像光学系２の中心から距離ｂの位置に形成される。ここで、虚像光学系２の投影倍率Ｍｎ１は以下の式により算出される。
Ｍｎ１＝ｂ／ａ
また、虚像光学系２の焦点距離をｆとすると、ニュートンの式から下記の関係式が算出される。
ｂ＝ａｆ／（ｆ−ａ）
上記の式から、Ｍｎ１を虚像光学系２の中心からの距離ａと焦点距離ｆで表すと、下記の関係式になる。
Ｍｎ１＝ｆ／（ｆ−ａ）
【００２６】
なお、図２（ａ）では、試料Ａが虚像光学系２の後側焦点位置Ｆに一致する例を示したが、試料Ａが虚像光学系２の後側焦点位置Ｆよりも虚像光学系２の内側または外側に配置されるようにしてもよい。負の焦点距離を有する虚像光学系２においては、試料Ａが後側焦点位置Ｆよりも内側に配置される場合、虚像光学系２と試料Ａの間に０．５＜Ｍｎ１＜１．０の虚像Ｂが形成される。試料Ａが後側焦点位置Ｆと一致する位置に配置される場合、虚像光学系２と試料Ａの中間位置にＭｎ１＝０．５の虚像Ｂが形成される。試料Ａが後側焦点位置Ｆよりも外側に配置される場合、虚像光学系２と試料Ａの間に０＜Ｍｎ１＜０．５の虚像Ｂが形成される。なお、これらの場合の虚像光学系２の投影倍率Ｍｎ１も前述した算出式により算出される。
【００２７】
図２（ｂ）の顕微鏡光学系１´において、試料Ａ´は、虚像光学系２´の後側焦点位置Ｆ´よりも虚像光学系２´の外側に配置されており、虚像光学系２´の中心からの距離は距離ａ´である。そして、試料Ａ´の虚像Ｂ´は、虚像光学系２´により虚像光学系２´の中心から距離ｂ´の位置に形成される。ここで、倍率が１倍である基準投影光学系３´と倍率が１０倍である基準接眼光学系４´を有する顕微鏡光学系１´に係る虚像光学系２´の投影倍率Ｍ１は以下の式により算出される。
Ｍ１＝ｂ´／ａ´
【００２８】
なお、図２（ｂ）では、試料Ａ´が虚像光学系２´の後側焦点位置Ｆ´よりも虚像光学系２´の内側に配置される例を示したが、試料Ａ´が虚像光学系２´の後側焦点位置Ｆ´よりも虚像光学系２´の外側または後側焦点位置Ｆ´と一致した位置に配置されるようにしてもよい。負の焦点距離を有する虚像光学系２´においては、試料Ａ´が後側焦点位置Ｆ´よりも内側に配置される場合は、虚像光学系２´と試料Ａ´の間に０．５＜Ｍ１＜１．０の虚像Ｂ´が形成される。試料Ａ´が後側焦点位置Ｆ´と一致した位置に配置される場合は、虚像光学系２´と試料Ａ´の中間位置にＭ１＝０．５の虚像Ｂが形成される。試料Ａ´が後側焦点位置Ｆ´よりも外側に配置される場合は、虚像光学系２´と試料Ａ´の間に０＜Ｍ１＜０．５の虚像Ｂ´が形成される。なお、これらの場合の虚像光学系２´の投影倍率Ｍ１も前述した算出式により算出される。
【００２９】
本実施形態に係る顕微鏡光学系１は、以下の条件式を満たしている。
Ｍ＝Ｍｎ１×Ｍ２×２５０／Ｆｎｅ    （１）
Ｍｎ１＝Ｍ１×Ｋｏ                  （２）
Ｆｎｅ＝Ｆｅ×Ｋｏ                  （３）
０．３＜Ｋｏ＜０．９                （４）
ここで、Ｍ：総合倍率、Ｍｎ１：虚像光学系２の投影倍率、Ｍ１：倍率が１倍である基準投影光学系３´と倍率が１０倍である基準接眼光学系４´を備える顕微鏡光学系１´における虚像光学系２´（基準虚像光学系）の投影倍率、Ｍ２：投影光学系３の最低投影倍率、Ｆｎｅ：接眼光学系４の焦点距離、Ｆｅ：基準接眼光学系４´の焦点距離、Ｋｏ：係数である。
【００３０】
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡光学系１によれば、基準接眼光学系４’と比較して、接眼光学系４の焦点距離Ｆｎｅを短くしている。その結果、接眼光学系４の倍率が大きくなって、接眼光学系４の全長を短縮しつつ視野数を実質的に増大させることができる。視野数を実質的に増大するというのは基準接眼光学系４´で見える視角より大きいことを言う。
【００３１】
また、同時に、本実施形態に係る顕微鏡光学系１は、基準投影光学系３’および基準接眼光学系４’を有する顕微鏡光学系１’の場合と比較して、虚像光学系２の投影倍率Ｍｎ１を虚像光学系２’の投影倍率Ｍ１のＫｏ倍（０．３＜Ｋｏ＜０．９）にしている。これにより、虚像光学系２の倍率が低くなり、一次像Ｃの視野数が同じままなら広い範囲を縮小して投影することができる。そして、倍率の大きくなった接眼光学系４によって虚像光学系２で縮小された分を拡大して観察できる。従って、総合倍率を維持しつつ観察範囲を広くした顕微鏡光学系１を提供することができる。
【００３２】
このとき、虚像光学系の投影倍率を低くする割合と接眼光学系の焦点距離を短くする割合を同一にすることで、総合倍率を変化させることなく、接眼光学系４の倍率を大きくして、視野数を実質的に増大させることができる。すなわち、一次像Ｃの視野数を変化させることなく、すなわち、鏡筒５におけるプリズムの大きさを大きくすることなく視野数を実質的に増大させることができる。視野数を実質的に増大するというのは基準接眼光学系４’の視角２ω’より接眼光学系４の視角２ωが大きいことを言う。
【００３３】
ここで、Ｋｏ＝０．８として、種々の顕微鏡光学系１に適用した場合の、基準虚像光学系（虚像光学系２’）の投影倍率Ｍ１、虚像光学系２の投影倍率Ｍｎ１、投影光学系３の投影倍率Ｍ２、接眼光学系４の倍率と焦点距離Ｆｎｅ、および、総合倍率Ｍを表１にそれぞれ示す。
【表１】
2013092658.tif 000003
【００３４】
ここで、本実施形態においては下記条件式を満たすことがさらに望ましい。
０．４５＜ＦＮ／（２×Ｆｎｅ）＜１．４        （５）
０．４＜Ｋｏ＜０．８５                        （６）
【００３５】
Ｋｏ≦０．４では、虚像光学系２の投影倍率が低すぎるため、作動距離が長くなりすぎる。その結果、接眼光学系４の位置が試料Ａの配置された位置から離れすぎて作業性が悪化する。また、Ｋｏ≧０．８５では、接眼光学系４の焦点距離Ｆｎｅが短くなる割合が低いので、観察者が視野数の増大を実感することが困難となる。したがって、条件式（６）を満たすことが好ましい。
【００３６】
本実施形態においては、虚像光学系２として、負の焦点距離を有する光学系を採用した。このような虚像光学系２は、試料Ａを縮小した虚像Ｂを形成するので、虚像光学系２を用いずに観察する場合と比較して、試料Ａの広い範囲を観察することができる。
【００３７】
次に、本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡光学系１の実施例について以下に説明する。
本実施例に係る顕微鏡光学系１のレンズ配列を図３に示し、レンズデータを表２に、収差図を図４に示す。図３において面番号は一部のみ表示し他を省略している。
【００３８】
図４は、図３に示されるレンズ配列の顕微鏡光学系１の横収差図を示すものである。図４（ａ）〜図４（ｃ）のそれぞれの中央に示された角度は、図３における水平方向の画角と垂直方向の画角を示す。各図における右側はＸ方向（サジタル方向）の横収差を示し、左側はＹ方向（メリジオナル方向）の横収差を示す。なお、図４（ａ）で水平方向の画角がマイナスとなっているのは、Ｙ軸の正方向に対して右回りの角度であることを意味する。また、各収差は、逆追跡による物体面での収差をそれぞれ示している。
【００３９】
［表２］
面番号        曲率半径      面間隔                    屈折率            アッベ数
物体面        ∞            ２３０．２３
（虚像光学系２）
１        −９８．５９      ４．６２                  １．５１６３      ６４．１
２        １３９．２３      ４．６２                  １．６３９８      ３４．５
３            ∞            偏心［１］
（投影光学系３）
４          ５２．９５      ２．３１                  １．７４９５      ３５．３
５          ２３．８１      ４．９５                  １．６１８０      ６３．３
６      −１０２．６８      ４．３７
７        −２２．７８      ３．０８                  １．７４９５      ３５．３
８          −８．５２      １．５４                  １．６９１０      ５４．８
９          ４６．９３    ２２．５９
１０      １２３．８２      ４．９５                  １．６３８５      ５５．４
１１      −１５．１４      ２．２０                  １．７３８０      ３２．３
１２      −３２．９１
（接眼光学系４）
１３        ５７．２９      ２．８５                  １．８４６７      ２３．８
１４        １６．６１      ７．４８                  １．５１６３      ６４．１
１５      −３０．７７      ０．１６
１６        ２０．２７      ４．８５                  １．７２９２      ５４．７
１７    −２９５．０２
偏心［１］
Ｘ    ０．００    Ｙ    ０．００    Ｚ    ０．００
α  −５．００    β    ０．００    γ    ０．００
【００４０】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡光学系１０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡光学系１０において、第１の実施形態に係る顕微鏡光学系１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。第１の実施形態に係る顕微鏡光学系１は、虚像光学系２として負の焦点距離を有する凹レンズ（負の光学パワーの負レンズ）により構成された光学系であった。それに対して、第２の実施形態に係る顕微鏡光学系１０は、虚像光学系２として正の焦点距離を有する凸レンズ（正の光学パワーの正レンズ）により構成された光学系である。
【００４１】
本実施形態に係る顕微鏡光学系１０は、図５に示されるように、第１の光軸ＯＡ１と第２の光軸ＯＡ２とが交差するように配置された一対の投影光学系３と、一対の接眼光学系４と、一対の鏡筒（双眼鏡筒）５とを備えたグリノー式顕微鏡光学系（グリノー式実体顕微鏡）である。また、顕微鏡光学系１は虚像光学系２を備え、虚像光学系２により形成された試料Ａの虚像Ｂが一対の投影光学系３により投影される。
【００４２】
本実施形態に係る顕微鏡光学系１０も、図６（ａ）に示されるように、虚像光学系２、投影光学系３および接眼光学系４を備えている。
図６（ｂ）は、参考例として、倍率が１倍である基準投影光学系３’および倍率が１０倍である基準接眼光学系４’を備える顕微鏡光学系１０’を示している。
【００４３】
図６（ａ）において、符号Ｆｆは虚像光学系２の前側焦点位置を示し、符号Ｆｂは虚像光学系２の後側焦点位置を示す。また、図６（ｂ）において、符号Ｆ´ｆは虚像光学系２の前側焦点位置を示し、符号Ｆ´ｂは虚像光学系２の後側焦点位置を示す。
【００４４】
図６（ａ）の顕微鏡光学系１０において、試料Ａは、虚像光学系２の前側焦点位置Ｆｆよりも虚像光学系２の内側（虚像光学系２側）に配置されており、虚像光学系２の中心からの距離は距離ａである。そして、試料Ａの虚像Ｂは、虚像光学系２により虚像光学系２の中心から距離ｂの位置に形成される。ここで、虚像光学系２の投影倍率Ｍｎ１は以下の式により算出される。
Ｍｎ１＝ｂ／ａ
また、虚像光学系２の焦点距離をｆとすると、ニュートンの式から下記の関係式が算出される。
ｂ＝ａｆ／（ｆ−ａ）
【００４５】
なお、本実施形態に係る顕微鏡光学系１０は、正の焦点距離を有する凸レンズにより構成された光学系であるので、試料Ａを虚像光学系２の前側焦点位置Ｆｆよりも虚像光学系２の内側に配置する必要がある。試料Ａを前側焦点位置Ｆｆよりも外側に配置すると、試料Ａの虚像は形成されず、試料Ａの実像が形成されることとになる。
【００４６】
図６（ｂ）の顕微鏡光学系１´において、試料Ａ´は、虚像光学系２´の前側焦点位置Ｆ´ｆよりも虚像光学系２´の外側に配置されており、虚像光学系２´の中心からの距離は距離ａ´である。そして、試料Ａ´の虚像Ｂ´は、虚像光学系２´により虚像光学系２´の中心から距離ｂ´の位置に形成される。ここで、倍率が１倍である基準投影光学系３´と倍率が１０倍である基準接眼光学系４´を有する顕微鏡光学系１´に係る虚像光学系２´（基準虚像光学系）の投影倍率Ｍ１は以下の式により算出される。
Ｍ１＝ｂ´／ａ´
【００４７】
なお、本実施形態に係る顕微鏡光学系１０´は、正の焦点距離を有する凸レンズにより構成された光学系であるので、試料Ａ´を虚像光学系２´の前側焦点位置Ｆ´ｆよりも虚像光学系２´の内側に配置する必要がある。試料Ａ´を前側焦点位置Ｆ´ｆよりも外側に配置すると、試料Ａ´の虚像は形成されず、試料Ａ´の実像が形成されることとになる。
【００４８】
本実施形態に係る顕微鏡光学系１０は、第１の実施形態に係る顕微鏡光学系１と同様に、（１）〜（４）の条件式を満たしている。
【００４９】
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡光学系１０によれば、基準接眼光学系４’と比較して、接眼光学系４の焦点距離Ｆｎｅを短くしている。その結果、接眼光学系４の倍率が大きくなって、接眼光学系４の全長を短縮しつつ視野数を実質的に増大させることができる。視野数を実質的に増大するというのは基準接眼光学系４´で見える視角より大きいことを言う。
【００５０】
また、同時に、本実施形態に係る顕微鏡光学系１０は、基準投影光学系３’および基準接眼光学系４’を有する顕微鏡光学系１０’の場合と比較して、虚像光学系２の投影倍率Ｍｎ１を虚像光学系２’の投影倍率Ｍ１のＫｏ倍（０．２＜Ｋｏ＜０．８）にしている。これにより、虚像光学系２の倍率が低くなり、一次像Ｃの視野数が同じままなら広い範囲を縮小して投影することができる。そして、倍率の大きくなった接眼光学系４によって虚像光学系２で縮小された分を拡大して観察できる。従って、総合倍率を維持しつつ観察範囲を広くした顕微鏡光学系１を提供することができる。
【００５１】
このとき、虚像光学系の投影倍率を低くする割合と接眼光学系の焦点距離を短くする割合を同一にすることで、総合倍率を変化させることなく、接眼光学系４の倍率を大きくして、視野数を実質的に増大させることができる。すなわち、一次像Ｃの視野数を変化させることなく、すなわち、鏡筒５におけるプリズムの大きさを大きくすることなく視野数を実質的に増大させることができる。視野数を実質的に増大するというのは基準接眼光学系４’の視角２ω’より接眼光学系４の視角２ωが大きいことを言う。
【００５２】
ここで、Ｋｏ＝０．５として、種々の顕微鏡光学系１に適用した場合の、基準虚像光学系（虚像光学系２’）の投影倍率Ｍ１、虚像光学系２の投影倍率Ｍｎ１、投影光学系３の投影倍率Ｍ２、接眼光学系４の倍率と焦点距離Ｆｎｅ、および、総合倍率Ｍを表３にそれぞれ示す。
【表３】
2013092658.tif 000004
【００５３】
また、本実施形態に係る顕微鏡光学系１０は、第１の実施形態に係る顕微鏡光学系１と同様に、（５）および（６）の条件式を満たすことがさらに望ましい。
Ｋｏ≦０．４では、虚像光学系２の投影倍率が低すぎるため、作動距離が長くなりすぎる。その結果、接眼光学系４の位置が試料Ａの配置された位置から離れすぎて作業性が悪化する。また、Ｋｏ≧０．８５では、接眼光学系４の焦点距離Ｆｎｅが短くなる割合が低いので、観察者が視野数の増大を実感することが困難となる。したがって、条件式（６）を満たすことが好ましい。
【００５４】
本実施形態においては、虚像光学系２として、正の焦点距離を有する光学系を採用した。このような虚像光学系２は、試料Ａを拡大した虚像Ｂを形成するので、虚像光学系２を用いずに観察する場合と比較して、試料Ａを拡大して観察することができる。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡光学系１０の実施例について以下に説明する。
本実施例に係る顕微鏡光学系１０のレンズ配列を図７に示し、レンズデータを表４に、収差図を図８に示す。図７において面番号は一部のみ表示し他を省略している。
【００５６】
図８は、図７に示されるレンズ配列の顕微鏡光学系１０の横収差図を示すものである。図８（ａ）〜図８（ｃ）のそれぞれの中央に示された角度は、図７における水平方向の画角と垂直方向の画角を示す。各図における右側はＸ方向（サジタル方向）の横収差を示し、左側はＹ方向（メリジオナル方向）の横収差を示す。なお、図８（ａ）で水平方向の画角がマイナスとなっているのは、Ｙ軸の正方向に対して右回りの角度であることを意味する。また、各収差は、逆追跡による物体面での収差をそれぞれ示している。
【００５７】
［表４］
面番号        曲率半径      面間隔                    屈折率            アッベ数
物体面        ∞          ５３．５５
（虚像光学系２）
１      −１０３．５３      ６．０５                  １．６０３１      ６０．６
２        ―４３．７３      ０．３３
３          ７５．８５    １０．４５                  １．６１８０      ６３．３
４        −９８．６７      ６．０５                  １．５８１４      ４０．７
５          ６８．８４      偏心［１］
（投影光学系３）
６          ５２．９５      ２．３１                  １．７４９５      ３５．３
７          ２３．８１      ４．９５                  １．６１８０      ６３．３
８      −１０２．６８      ４．３７
９        −２２．７８      ３．０８                  １．７４９５      ３５．３
１０        −８．５２      １．５４                  １．６９１０      ５４．８
１１        ４６．９３    ２２．５９
１２      １２３．８２      ４．９５                  １．６３８５      ５５．４
１３      −１５．１４      ２．２０                  １．７３８０      ３２．３
１４      ―３２．９１
（接眼光学系４）
１５        −２２．７７    １．１６                  １．６４９０      ３３．８
１６          １６．２５    ８．０６                  １．６１１０      ５７．２
１７        −２２．０１    ０．０９
１８          ４０．８１    ３．５４                  １．６２００      ６０．３
１９        −４０．８１    ０．０９
２０          １４．４０    ７．５７                  １．６１１０      ５７．２
２１        ―１９．３７    １．３８                  １．６７３０      ３２．２
２２        １９２．８０
偏心［１］
Ｘ    ０．００    Ｙ    ０．００    Ｚ    ０．００
α  −５．００    β    ０．００    γ    ０．００
【００５８】
＜他の実施形態＞
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
傾斜角度可変鏡筒や接眼光学系のポイントを低くするための鏡筒などでは機構を内蔵するために光路を伸ばす必要があるため投影光学系にリレー系を含むものがあるが虚像光学系と接眼光学系の間にある光学系を投影光学系とみなすことで本発明が適用できる。
【００５９】
第１の実施形態に係る虚像光学系２を顕微鏡光学系１に着脱可能な光学系としてもよい。また、第２の実施形態に係る虚像光学系２を顕微鏡光学系１０に着脱可能な光学系としてもよい。また、顕微鏡光学系１として、第１の実施形態に係る虚像光学系２と第２の実施形態に係る虚像光学系２をそれぞれ着脱可能な光学系としてもよい。このようにすることで、試料をより縮小して観察範囲を広げたい場合は第１の実施形態に係る虚像光学系２を装着し、試料をより拡大して精細に観察したい場合は第１の実施形態に係る虚像光学系２を装着することが可能となり、観察目的に合わせて適切な虚像光学系を用いることができる。
【００６０】
第１の実施形態および第２の実施形態では、投影光学系３が投影倍率を可変な光学系であるとしたが、投影倍率が固定された光学系を採用してもよい。固定された投影倍率としては種々の倍率が採用可能であるが、例えば１倍としてもよい。投影倍率が固定された光学系を採用する場合、前述したＭ２は、投影光学系３の固定された投影倍率に対応する。
【符号の説明】
【００６１】
Ａ  試料
Ｂ  虚像（第１の虚像）
Ｃ  一次像
Ｄ  虚像（第２の虚像）
Ｅ  目
ω  接眼光学系の視角の片側角度
１，１’，１０，１０’  顕微鏡光学系
２  虚像光学系
２’  基準虚像光学系
３  投影光学系
３’  基準投影光学系
４  接眼光学系
４’  基準接眼光学系
【図１】
2013092658.tif 000005
【図２】
2013092658.tif 000006
【図３】
2013092658.tif 000007
【図４】
2013092658.tif 000008
【図５】
2013092658.tif 000009
【図６】
2013092658.tif 000010
【図７】
2013092658.tif 000011
【図８】
2013092658.tif 000012