(57)【要約】【課題】低コストで、観察対象の像と視野絞りとの重なりの偏心を左右両眼で一致させ、観察者の負担を軽減する。【解決手段】観察対象Ａからの光を集光する対物光学系３と、該対物光学系３により集光された観察対象Ａからの光を結像して中間像を形成する結像光学系４と、該結像光学系４により形成された中間像をリレーするリレー光学系５，６，７と、該リレー光学系５，６，７によりリレーされた観察対象Ａの中間像を２つの光路に分岐する光路分割素子１３と、該光路分割素子１３によって２つの光路に分岐された中間像を拡大して観察者の目Ｅに虚像として結像させる左右２つの接眼レンズ１２とを備える接眼光学系８と、該接眼光学系８の光路分割素子１３の前段に配置される、中間像の結像位置近傍またはこれと光学的に共役な位置近傍に配置され、視野範囲を画定する視野絞り９とを備える顕微鏡１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象からの光を集光する対物光学系と、
該対物光学系により集光された観察対象からの光を結像して中間像を形成する結像光学系と、
該結像光学系により形成された前記中間像をリレーするリレー光学系と、
該リレー光学系によりリレーされた観察対象の前記中間像を２つの光路に分岐する光路分割素子と、該光路分割素子によって２つの光路に分岐された前記中間像を拡大して観察者の目に虚像として結像させる左右２つの接眼レンズとを備える接眼光学系と、
該接眼光学系の前記光路分割素子の前段に配置される、前記中間像の結像位置近傍またはこれと光学的に共役な位置近傍に配置され視野範囲を画定する視野絞りとを備える顕微鏡。
【請求項２】
前記視野絞りが円形の開口を有し、以下の条件式を満たす請求項１に記載の顕微鏡。
０．９５≧φｉ／（φｅ×βｉ）≧０．８                （１）
ここで、φｉは前記視野絞りの開口の口径、φｅは前記接眼レンズの視野数、βｉは前記中間像の結像倍率である。
【請求項３】
前記視野絞りが矩形の開口を有し、以下の条件式を満たす請求項１に記載の顕微鏡。
０．９５≧Ｌ／（φｅ×βｉ）≧０．８５                （２）
ここで、Ｌは前記視野絞りの開口の対角長、φｅは前記接眼レンズの視野数、βｉは前記中間像の結像倍率である。
【請求項４】
前記視野絞りが、形状の異なる複数の開口を備えるとともに、いずれかの開口を択一的に光軸上に配置する切替機構を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、左右両眼で観察するために双眼部において光路を分割し、それぞれの光路に分岐された標本からの光を左右１つずつ設けられた接眼レンズによって観察する顕微鏡が知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。このような顕微鏡においては、左右両眼で像の大きさや見える範囲が相違すると見辛く、観察者に負担がかかる。
【０００３】
すなわち、接眼レンズに導かれる像と、接眼レンズ内に備えられた視野絞りとの重なりの偏心が、左右両眼において相違すると、特許文献２に示される原理により、像に錯覚が発生する。両眼の間で左右方向に偏心が相違すると、像の奥行き感が変化し、上下方向に偏心が相違すると、いわゆる視野闘争が発生して融像が困難となり、観察者が疲れるという問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４７０２４７号公報
【特許文献２】特許第３７９９０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、像と視野絞りとの重なりの偏心を左右両眼で一致させるには、接眼レンズとして両眼で同じ仕様のものを使用するとともに、各接眼レンズにおいて、円形の視野絞りが、接眼レンズの光軸に対して偏心しないように精密に組み立てられている必要がある。また、双眼部に設けられた接眼レンズを嵌合させるための嵌合部は、光軸の平行度がずれたり、像の光軸がずれたりしないように精密に調節されている必要がある。さらに、双眼部においては眼幅調整時のプリズムの回転による光軸の偏心が抑えられるように調整されている必要がある。
【０００６】
このように、従来の顕微鏡では、像と視野絞りとの重なりの偏心を左右両眼で一致させるために、双眼部および接眼レンズの両方において部品精度および組立精度を極めて高精度に設定する必要があり、コストが高くつくという不都合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、低コストで、観察対象の像と視野絞りとの重なりの偏心を左右両眼で一致させ、観察者の負担を軽減することができる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】
【０００７】
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、観察対象からの光を集光する対物光学系と、該対物光学系により集光された観察対象からの光を結像して中間像を形成する結像光学系と、該結像光学系により形成された中間像をリレーするリレー光学系と、該リレー光学系によりリレーされた観察対象の前記中間像を２つの光路に分岐する光路分割素子と、該光路分割素子によって２つの光路に分岐された前記中間像を拡大して観察者の目に虚像として結像させる左右２つの接眼レンズとを備える接眼光学系と、該接眼光学系の前記光路分割素子の前段に配置される、前記中間像の結像位置近傍またはこれと光学的に共役な位置近傍に配置され、視野範囲を画定する視野絞りとを備える顕微鏡を提供する。
【０００８】
本発明によれば、対物光学系により集光された観察対象からの光は、結像光学系により結像されて中間像を形成し、リレー光学系によってリレーされて、接眼光学系を介して観察者によって拡大観察される。この場合において、結像光学系により形成された中間像はその結像位置近傍またはこれと光学的に共役な位置近傍に配置された視野絞りによって、光路分割素子に入射する前の段階で、部分的に制限され中間像に対する視野範囲が画定される。その後、視野範囲が画定された中間像が接眼光学系によって２つの接眼レンズに分岐されて観察者の左右両眼によって観察される。
【０００９】
その結果、観察者の左右両眼により観察される像は全く同一のものとなる。すなわち、接眼光学系およびこれに備えられる接眼レンズの両方において部品精度および組立精度を極めて高精度に設定しなくても、中間像と視野絞りとの重なりの偏心を左右両眼で厳密に一致させることができ、低コストで観察時における観察者の負担を軽減することができる。
【００１０】
上記発明においては、前記視野絞りが円形の開口を有し、以下の条件式を満たすこととしてもよい。
０．９５≧φｉ／（φｅ×βｉ）≧０．８                （１）
ここで、φｉは前記視野絞りの開口の口径、φｅは前記接眼レンズの視野数、βｉは前記中間像の結像倍率である。
【００１１】
このようにすることで、左右両眼の接眼レンズにより観察される観察対象の像の視野範囲は、視野絞りによって確実に画定される。例えば、視野絞りを有しない接眼レンズを用いる場合の他、視野絞りが備えられた通常の接眼レンズを用いた場合においても、接眼レンズの視野絞りの口径は結像光学系により形成される中間像の結像位置近傍に配置された視野絞りの口径より大きいため機能しない。
【００１２】
したがって、通常の接眼レンズを用いても、観察者の左右両眼により観察される像を全く同一のものとして、観察者の負担を軽減することができる。
ここで、式（１）の値が０．９５より大きいと、視野絞りによる視野と接眼レンズの視野とが近くなり過ぎて、接眼レンズ側の視野の偏心によって視野絞りにより画定される視野の縁部がケラれ易くなる。また、０．８より小さいと視野範囲が狭くなり過ぎ、観察対象の情報が過剰に損なわれてしまう不都合がある。
【００１３】
また、上記発明においては、前記視野絞りが矩形の開口を有し、以下の条件式を満たすこととしてもよい。
０．９５≧Ｌ／（φｅ×βｉ）≧０．８５                （２）
ここで、Ｌは前記視野絞りの開口の対角長、φｅは前記接眼レンズの視野数、βｉは前記中間像の結像倍率である。
【００１４】
このようにすることで、モニタで見るような１６：９や４：３の縦横比を有する矩形の視野範囲で接眼レンズによる観察を行うことができる。
ここで、式（２）の値が０．９５より大きいと、視野絞りによる視野と接眼レンズの視野とが近くなり過ぎて、接眼レンズ側の視野の偏心によって視野絞りにより画定される視野の角部がケラれ易くなる。また、０．８５より小さいと視野範囲が狭くなり過ぎ、観察対象の情報が過剰に損なわれてしまう不都合がある。
【００１５】
また、上記発明においては、前記視野絞りが、形状の異なる複数の開口を備えるとともに、いずれかの開口を択一的に光軸上に配置する切替機構を備えていてもよい。
このようにすることで、接眼レンズの視野数が対物レンズの設計性能を超えて大きい場合に、切替機構の作動により、視野絞りの開口を対物レンズに合わせた大きさに切り替えることにより、接眼レンズを交換することなく、適正な設計性能を発揮できる視野範囲のみを観察することが可能となる。また、開口の形状を円形と矩形（あるいは他の形状）とで切り替える等、所望の観察方法で観察することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、低コストで、観察対象の像と視野絞りとの重なりの偏心を左右両眼で一致させ、観察者の負担を軽減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】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る顕微鏡として正立顕微鏡を示す模式的な図である。
【図２】図１の顕微鏡の変形例としての倒立顕微鏡を示す模式的な図である。
【図３】図１の顕微鏡に備えられる視野絞りの変形例を示す斜視図である。
【図４】図３の視野絞りの変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施形態に係る顕微鏡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１は、図１に示されるように、観察対象である試料Ａを載置するステージ２と、該ステージ２の上方に間隔をあけて試料Ａに対向して配置された対物レンズ（対物光学系）３と、該対物レンズ３により集光された試料Ａからの光を集光して中間像を結像させる結像レンズ（結像光学系）４と、該結像レンズ４により形成された中間像をリレーするリレーレンズ（リレー光学系）５，６，７と、該リレーレンズ５，６，７によりリレーされた試料Ａの中間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部８と、結像レンズ４による中間像の結像位置に配置された視野絞り９とを備えている。図中、符号１０，１１は光路を折り曲げるためのプリズムおよびミラーである。
【００１９】
対物レンズ３は、試料Ａからの光を集光して略平行光に変換するようになっている。
結像レンズ４は、対物レンズ３からの略平行光を集光して、視野絞り９の位置に中間像を結像させるようになっている。
リレーレンズ５，６，７は、結像レンズ４によって形成された中間像をリレーして接眼部８の接眼レンズ１２の前段位置に結像させるようになっている。
【００２０】
接眼部８は、リレーレンズ５，６，７によりリレーされた光を左右２つの光路に分岐する双眼鏡筒（光路分割素子）１３と、該双眼鏡筒１３の左右の光路に着脱可能に配置された２つの接眼レンズ１２（図１においては１つのみを図示している。）とを備えている。接眼レンズ１２の前段にリレーレンズ５，６，７によりリレーされた試料Ａの像が結像されることにより、観察者の目Ｅには試料Ａの像が拡大された虚像として結像されるようになっている。
【００２１】
本実施形態においては、結像レンズ４による中間像の結像位置に配置された視野絞り９は、円形の開口９ａを有し、その口径は、接眼レンズ１２の視野数より小さく設定されている。また、視野絞り９は、開口９ａよりも外側部分に入射した光を１００％遮光するようになっている。これにより、中間像を形成する光の内、中央部分の光のみが視野絞り９を通過することとなり、視野範囲を画定するように周縁部分が切り取られた中間像がリレーレンズ５，６，７によってリレーされるようになっている。
【００２２】
接眼レンズ１２の視野数は、通常の場合、接眼レンズ１２内に配置されている他の視野絞り（図示略）の開口の口径により決定されるようになっている。
この場合には、以下の条件式（１）を満たしていることが好ましい。
０．９５≧φｉ／（φｅ×βｉ）≧０．８                （１）
ここで、φｉは視野絞りの開口の口径、φｅは接眼レンズの視野数、βｉは中間像の結像倍率である。
【００２３】
条件式（２）の値が０．９５より大きいと、視野絞り９による視野と接眼レンズ１２の視野とが近くなり過ぎて、接眼レンズ１２側の視野の偏心によって視野絞り９により画定される視野の縁部がケラれ易くなる。また、０．８より小さいと視野範囲が狭くなり過ぎ、試料Ａの情報が過剰に損なわれてしまう不都合がある。
【００２４】
図１においては、対物レンズ３、結像レンズ４、リレーレンズ５，６，７および接眼レンズ１２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てもよい。
【００２５】
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡１を用いて試料Ａの観察を行うには、ステージ２上に配置された試料Ａに対物レンズ３の焦点位置を一致させ、試料Ａからの光を対物レンズ３によって集光する。対物レンズ３によって集光された光は略平行光となって結像レンズ４に入射し、結像レンズ４によって集光される。
【００２６】
結像レンズ４を通過した光は、プリズム１０によって偏向されながら集光され中間像を結像する。中間像の結像位置には、視野絞り９が配置されているので、中間像は視野絞り９によって周縁が切り取られた状態でリレーレンズ５，６，７によってリレーされ、接眼部８に入射する。接眼部８においては、双眼鏡筒１３において２つの光路に分岐され、それぞれが接眼レンズ１２によって集光され観察者の左右両眼Ｅに入射される。これにより、観察者は、接眼レンズ１２によって拡大された中間像の虚像を観察することができる。
【００２７】
この場合において、中間像の結像位置に配置された視野絞り９の開口９ａの口径は、接眼レンズ１２の視野数より小さく設定されているので、接眼レンズ１２によって観察者により観察される視野範囲は、視野絞り９のみによって画定される。すなわち、接眼部８においては、視野絞り９によって予め視野範囲が画定された試料Ａの像を２つの光路に分岐して、各接眼レンズ１２によって結像させるので、観察者の左右両眼Ｅに結像される試料Ａの像を全く同一のものとすることができる。
【００２８】
その結果、接眼レンズ１２およびこれを嵌合させる接眼部８の嵌合部（図示略）の両方において部品精度および組立精度を極めて高精度に設定しなくても、中間像と視野絞り９との重なりの偏心を左右両眼Ｅで厳密に一致させることができる。これにより、両眼Ｅの間で左右方向に偏心が相違した場合に発生する像の奥行き感の変化や、上下方向に偏心が相違した場合に発生する、いわゆる視野闘争を防止し、観察者が容易に左右両眼Ｅに知覚した２つの試料Ａの像の融合（融像）を図ることができて、低コストで観察時における観察者の負担を軽減することができるという利点がある。
【００２９】
なお、本実施形態においては、図１に示されるような正立顕微鏡を例示したが、これに限定されるものではなく、図２に示されるような倒立顕微鏡を採用してもよい。
また、本実施形態においては、視野絞り９として円形の開口９ａを有するものを例示したが、これに代えて、矩形の開口９ａを有するものを採用してもよい。
【００３０】
接眼レンズ１２に視野絞りを入れる従来の顕微鏡では、左右２つの接眼レンズ１２の視野絞りの開口を矩形にすると、接眼レンズ１２の光軸回りの回転によって、観察者の左右両眼Ｅに結像される試料Ａの像が簡単に相違してしまうので、回転方法や角度を左右で一致させる位置決め機構や、眼幅調節機構による接眼レンズ１２の回転を相殺する機構等が必要となる。このため、従来の顕微鏡では矩形の開口を有する視野絞りは採用されることはなかった。
【００３１】
これに対して、本実施形態に係る顕微鏡１によれば、接眼レンズ１２の回転に拘わらず、左右両眼Ｅに結像される試料Ａの像を一致させることができる。したがって、円形に限られることなく、矩形や楕円や多角形のような非円形の視野範囲によって観察することができる。
視野範囲を矩形とする場合の開口９ａの縦横比は任意でよいが、１６：９や４：３のようなモニタにおける画面の縦横比とすれば、接眼レンズ１２を介してモニタで見るような矩形の像で観察することができる。
【００３２】
この場合には、上述した条件式（１）に代えて、以下の条件式（２）を満たすことが好ましい。
０．９５≧Ｌ／（φｅ×βｉ）≧０．８５                （２）
ここで、Ｌは視野絞り９の開口９ａの対角長である。
【００３３】
条件式（２）の値が０．９５より大きいと、視野絞り９による視野と接眼レンズ１２の視野とが近くなり過ぎて、接眼レンズ１２側の視野の偏心によって視野絞り９により画定される視野の角部がケラれ易くなる。また、０．８５より小さいと視野範囲が狭くなり過ぎ、試料Ａの情報が過剰に損なわれてしまう不都合がある。
【００３４】
また、本実施形態においては、結像レンズ４により形成される中間像の結像位置に単一の開口９ａを有する視野絞り９を配置することとしたが、これに代えて、図３に示されるように、複数の開口９ａ〜９ｄを有する視野絞り９を配置し、いずれかの開口９ａ〜９ｄを択一的に光軸上に配置する切替機構１４を設けることにしてもよい。
【００３５】
図３に示す例では、視野絞り９を帯板状に形成し、口径の異なる開口９ａ〜９ｄを長手方向に間隔をあけて複数設けている。また、切替機構１４としては、視野絞り９を矢印の方向にスライドさせる機構を採用している。
このようにすることで、視野絞り９を矢印の方向にスライドさせるだけで、いずれかの開口９ａ〜９ｄを光軸上に配置して異なる大きさの視野範囲を画定させることができる。
【００３６】
通常の顕微鏡においては、対物レンズ３には、これに対応する接眼レンズ１２が存在する。例えば、視野数２６．５の接眼レンズ１２が取り付けられている場合には、視野数２６．５に対応する対物レンズ３を使用することが一般的である。仮に、視野数２２に対応する対物レンズ３を使用した場合には、試料Ａの像は視野数２２を超えて見えるため、設計性能が低下した範囲まで見えてしまう。
【００３７】
このような場合に、視野絞り９をスライドさせて、視野数２２となるような開口９ａ〜９ｄのいずれかを選択して視野範囲を画定することにより、接眼レンズ１２を取り替えることなく、対物レンズ３の設計性能が達成される視野範囲の鮮明な試料Ａの像を観察することができるという利点がある。
また、図４に示されるように、視野絞り９に形成される複数の開口９ａ，９ｂ，９ｅとしては、異なる形状のものが混じっていてもよい。この場合には、開口９ａ，９ｂ，９ｅを切り替えることで、視野範囲の形状を異ならせた観察を行うことができる。
【００３８】
また、視野絞り９の開口９ａ〜９ｄを切り替える切替機構１４として、視野絞り９を直線状にスライドさせるものを例示したが、これに限定されるものではなく、回転円板上に周方向に間隔をあけて複数の開口を配置したターレット状のものや、単一の開口を有する視野絞り９を交換する構造のもの等、任意の形態のものを採用してもよい。
【００３９】
また、本実施形態においては、結像レンズ４により形成される試料Ａの中間像の結像位置に視野絞り９を配置することとしたが、これに代えて、上記結像位置と光学的に共役な位置、例えば、他のリレーレンズによって他の中間像を双眼鏡筒１３の前段に形成した場合には、その結像位置近傍に配置することにしてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
Ａ  試料（観察対象）
Ｅ  目
１  顕微鏡
３  対物レンズ（対物光学系）
４  結像レンズ（結像光学系）
５，６，７  リレーレンズ（リレー光学系）
８  接眼部（接眼光学系）
９  視野絞り
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ  開口
１２  接眼レンズ
１３  双眼鏡筒（光路分割素子）
１４  切替機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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