(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択的に交換可能な複数の対物レンズのうち１つと結像レンズとを組み合わせて標本の中間像を形成する顕微鏡において、
選択的に交換可能な複数の結像レンズを備え、
前記複数の対物レンズは、結像位置および使用波長のうちの少なくとも１つの特性が異なるものであり、
前記複数の結像レンズは、前記少なくとも１つの特性に応じて選択的に前記複数の対物レンズと組み合わせられることを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】
前記結像レンズの焦点距離をＦ、結像レンズの像側主平面から観察像面までの距離をＬとするとき、少なくとも１つの結像レンズにおいて、
Ｌ＞Ｆ
の条件を満足し、
当該結像レンズと組み合わせて所定の倍率を得ることのできる対物レンズをゆうすることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記対物レンズと前記結像レンズとを組み合わせた結像倍率をβとするとき、少なくとも１つの組み合わせにおいて、
１≧β
の条件で前記標本を観察することが可能な請求項１又は２記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記交換可能な複数の対物レンズと前記交換可能な複数の結像レンズの少なくとも一つの組み合わせが、紫外光を使用して前記標本を観察するための組み合わせであることを特徴とする請求項１、２または３記載の顕微鏡。
【請求項５】
前記交換可能な複数の対物レンズと前記交換可能な複数の結像レンズの少なくとも一つの組み合わせが、赤外光を使用して前記標本を観察するための組み合わせであることを特徴とする請求項１、２または３記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は顕微鏡に関し、特に高倍率から１倍以下の極低倍率まで観察に使用する光の波長に依存せず良好に標本観察が行える顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、対物レンズと結像レンズの組み合わせにより標本の像を観察する顕微鏡、特に対物レンズと結像レンズの間の光束が平行光である無限遠系顕微鏡においては、異なる焦点距離を有する複数の対物レンズの中から所定の倍率、すなわち対物レンズと結像レンズにより決まる一次像の倍率（以下「倍率」という）を得るために必要な対物レンズを選択して使用している。かかる場合に、対物レンズは切り換えているが、結像レンズは常に固定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の可視光領域の照明、観察を主目的にした無限遠系顕微鏡の場合、顕微鏡装置に固定されている結像レンズは可視光領域用に設計されている。換言すると、可視光領域の光に対して最も透過率の良い硝材を使用し、諸収差が少なくなるように設計されている。したがって、可視光領域以外の波長域の光束（例えば紫外光や赤外光など）を用いて観察を行なおうとすると、目的の波長域の光の透過率が低い、あるいは目的の使用波長での結像性能が悪くなり、可視光用の顕微鏡装置を赤外光などの可視光以外の光束では使用することが出来なかった。かかる場合には、赤外光専用の別の装置を用意し、標本を移動させる必要があるなど極めて不便であり問題であった。
【０００４】
また、対物レンズの切り換え機構としては、いわゆるレボルバ方式が一般的であり、機構的な空間等の制約から、対物レンズの全長はその焦点距離にかかわらず一定の範囲内に納める必要がある。無限遠系顕微鏡の場合、対物レンズの全長は、通常結像レンズの焦点距離の１／３から１／４程度であることが多い。従って倍率が１倍未満の対物レンズは、結像レンズよりも長い焦点距離を必要とする。
【０００５】
通常、顕微鏡のレボルバに装着される交換可能な対物レンズは、その全長が同焦点距離（対物レンズをレボルバに装着する際の胴付面と標本を載置するステージ面との間の光軸に沿った距離）内に納まるように設計しなければならない。そのため、結像レンズが固定されている顕微鏡で、倍率１倍以下の大きな焦点距離を有する対物レンズの全長を同焦点距離内に納めることは困難であり問題であった。
【０００６】
すなわち、従来の無限遠系顕微鏡では対物レンズと結像レンズの間が平行光束になっており、また全ての倍率を単一の結像レンズでカバーする必要があるので、極低倍対物レンズの場合は短い全長で長大な焦点距離を確保しなければならない。このため、かかるレンズの設計は極めて困難なものとなっている。
【０００７】
そこで、最近の装置では、特に極低倍対物レンズの場合については、対物レンズと結像レンズの間の光束を平行でなくし、結像レンズと対物レンズの間に補助レンズを付加することで対応している。しかし、補助レンズを付加する方法では、結像レンズのほかに更に補助レンズを必要とするために、レンズ面が増加し、レンズ面での光の散乱によって像のコントラストが悪化する要因となる。また、補助レンズを付加しても、結像レンズは固定されたままであるため、紫外光や赤外光での観察においては、上記のように光の透過率が低い等の問題点は依然として解決されていない。
【０００８】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、高倍率観察から１倍未満の極低倍率観察まで、また、紫外光による観察から可視光、赤外光による観察まで良好、簡便に行うことが出来る顕微鏡を提供することを目的とする。
【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、本発明にかかる顕微鏡は、選択的に交換可能な複数の対物レンズのうち１つと結像レンズとを組み合わせて標本の中間像を形成する顕微鏡であって、
選択的に交換可能な複数の結像レンズを備え、
前記複数の対物レンズは、結像位置および使用波長のうちの少なくとも１つの特性が異なるものであり、
前記複数の結像レンズは、前記少なくとも１つの特性に応じて選択的に前記複数の対物レンズと組み合わせられることを特徴としている。
【００１０】
かかる本発明の特徴によれば、対物レンズとして、通常の可視光観察用対物レンズ、紫外光用対物レンズ、赤外光用対物レンズ、可視光極低倍用対物レンズなどの結像位置および使用波長のうちの少なくとも１つの特性が異なるものを備えている。そして、単一の結像レンズを常に装置に固定して使用するのではなく、通常の可視光観察用結像レンズ、紫外光用結像レンズ、赤外光用結像レンズ、可視光極低倍用結像レンズなどの複数の結像レンズが選択的に光路中に位置するように構成されている。このとき、結像レンズは、選択された対物レンズの特性に応じて選択される。
【００１１】
この構成により、例えば、通常の可視光観察を行う場合には通常の可視光観察用対物レンズと結像レンズを組み合わせ、紫外光観察を行う場合には紫外光用対物レンズと結像レンズを組み合わせ、赤外光観察を行う場合には赤外光用対物レンズと結像レンズを組み合わせ、極低倍の可視光観察を行う場合には可視光極低倍用対物レンズと結像レンズを組み合わせれば良い。
【００１２】
このように本発明は、使用波長、対物レンズの焦点位置と物体面との関係によって、対物レンズと結像レンズとを組み合わせるものである。
【００１３】
それぞれの対物レンズと結像レンズの適切な組み合わせにおいて、結像位置が常に同一の位置にある場合、観察する標本に一度焦準を合わせておけば、すなわちピントを合わせておけば、他のレンズの組み合わせを使用しても、再焦準操作をしなくともよい。
【００１４】
結像レンズの切り換える機構としては、スライダ、ターレット、または結像レンズを鏡筒に捩じ込む構造にして各使用目的に合わせて使用者が交換する等様々な方法がある。
【００１５】
また、装備される結像レンズと対物レンズの組は、可視光用と紫外光用のみの２種類、あるいは可視光の通常倍率用と極低倍用の２種類など使用目的に合わせて限定されたものであっても構わない。
【００１６】
さらに、対物レンズと結像レンズの組み合わせはｌ対１対応である必要はなく、一つの結像レンズが複数の対物レンズと組み合わせて使用できるようにしてもよい。
【００１７】
また、対物レンズと結像レンズの組み合わせが極低倍観察用の場合、特に倍率が１倍以下の場合は、対物レンズと結像レンズの間の光束が、像側に向かって発散している状態、即ち対物レンズの物体側主平面から物体面までの距離が対物レンズ自身の焦点距離よりも短い方が、物像間距離を一定とすると、いわゆる無限遠系の場合よりも対物レンズに要求される焦点距離が短く、また対物レンズ全体が物体側に繰り出された状態になるため、結果としてレンズ全長を短くできて有利である。そして、このような対物レンズから発せられた光束を所定の像面に集光させるため、結像レンズは、その焦点距離をＦ、像側主平面から観察像面までの距離をＬとするとき、
Ｌ＞Ｆ
の条件を満足する事が望ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施例の構成を示す概略図である。対物レンズ１１ないし１４はレボルバ１にセットされ、結像レンズ２１ないし２４はスライダ２に配置されている。これらのレンズは、例えば、対物レンズ１１と結像レンズ２１の組み合わせは紫外光観察用、対物レンズ１２と結像レンズ２２の組み合わせは可視光観察用、対物レンズ１３と結像レンズ２３の組み合わせは極低倍観察用など観察時の使用波長や所望倍率に応じて種々のものを用いることが出来る。
【００１９】
ここで、赤外光とは８００ｎｍ以上、紫外光とは３８０ｎｍ以下の波長域をいう。かかる波長域では、可視光用に使用される光学材料では、可視域との屈折率差が大きい、透過率やソラリゼ−ションといった物理的特性が悪化する、可視域と共用可能な有効な反射防止膜が存在しないといった問題があり、可視光との光学系の共用が難しい。特に、これらの波長域のうち、赤外光で２．５μｍ以上、紫外光で３４０ｎｍ以下の波長域においては、これ以外の前記波長域に比較して、材料の物理的特性の悪化がさらに激しく、使用不能になるものが多いため、可視光用と光学系を共用することがさらに難しくなるため、より本発明の効果が顕著である。
【００２０】
観察者は、レボルバ１を回転させて所定の用途にあった対物レンズを選択し、切り換える。次に、スライダ２を移動させて、選択した対物レンズの光学特性、例えば焦点距離、波長特性に応じた結像レンズを選択する。かかるレンズの選択、切り換え操作は、顕微鏡装置によって自動的に行なうことも可能である。ここで、結像レンズ２１ないし２４は、それぞれの結像位置がすべて同一になるようにスライダに配置されている。
【００２１】
例えば、観察者は対物レンズ１２と結像レンズ２２の組み合わせで可視光を用いて標本を観察していたが、紫外光を使用して同一標本の観察を続けたい場合には、レボルバ１を回転し紫外光観察用の対物レンズ１１を選択し、スライダ２を移動させて対物レンズ１１の紫外光用という光学特性に応じた結像レンズ２１を選択する。かかるレンズ１１と２１の組み合わせにより、紫外光に切り換えても、標本を移動させたり、紫外光専用の他の装置を用いることなく良好な観察を迅速、簡便に行うことが出来る。赤外光観察を行いたい場合には、同様の手順で対物レンズ１４と結像レンズ２４の組み合わせを選択すればよい。
【００２２】
さらに、倍率が１倍未満の極低倍の観察を行うには極低倍用の対物レンズを選択する。従来の、結像レンズが固定されている顕微鏡では、極低倍、例えば０．５倍で観察する場合を考えると、固定されている結像レンズの焦点距離をｆとすると、対物レンズの焦点距離は２ｆである必要がある。上述したように、結像レンズが固定されている顕微鏡での極低倍観察では対物レンズの焦点距離が長くなり、同焦点距離に納めるという制約上、レンズ設計が困難であった。
【００２３】
本実施例では、極低倍観察用の対物レンズと極低倍用の結像レンズを選択することが出来る。したがって、倍率が１倍以下となるような対物レンズの焦点距離と結像レンズの焦点距離の組み合わせの自由度が大きくなり、極低倍観察の実現のみならず極めて収差が良く補正された対物・結像レンズ系の設計ができる。
【００２４】
以下、数値実施例を添付図面に基づいて説明する。図２は紫外光用対物レンズのレンズ構成を示す図である。以下の表１に紫外光用対物レンズの諸元値を掲げる。面番号は標本側からのレンズ面の番号、ｒは曲率半径、ｄは空気間隔を示している。以下すべての数値例において同様である。
【００２５】
【表１】
0003861372.tif 000002
【００２６】
図３は、かかる紫外光用対物レンズと組み合わされる紫外光用結像レンズのレンズ構成を示す図である。紫外光用結像レンズの諸元値を表２に掲げる。  ｎｄは使用波長に対する屈折率、ｖｄはアッベ数である。
【００２７】
【表２】
0003861372.tif 000003
【００２８】
上記紫外光用対物レンズおよび結像レンズを組み合わせて使用した場合の諸収差を図４に示す。図４から明らかなように、極めて良好に諸収差が補正されていることがわかる。
【００２９】
図５及び図６は可視光観察用の対物レンズ及び結像レンズのレンズ構成を示す図である。かかる対物レンズ及び結像レンズの諸元値を表３及び表４に掲げる。
【００３０】
【表３】
0003861372.tif 000004
【００３１】
【表４】
0003861372.tif 000005
【００３２】
上記可視光用対物レンズおよび結像レンズを組み合わせて使用した場合の諸収差を図７に示す。図７中、ＣはＣ線（λ＝６５６．２８ｎｍ）、ｄはｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）、ＦはＦ線（λ＝４８６．１３ｎｍ）を表している。以下の収差図においても同様である。図７から明らかなように、極めて良好に諸収差が補正されていることがわかる。
【００３３】
図８及び図９は可視光極低倍観察用の対物レンズ及び結像レンズのレンズ構成を示す図である。かかる対物レンズ及び結像レンズの諸元値を表５及び表６に掲げる。
【００３４】
【表５】
0003861372.tif 000006
【００３５】
【表６】
0003861372.tif 000007
0003861372.tif 000008
【００３６】
上記可視光極低倍用対物レンズおよび結像レンズを組み合わせて使用した場合の諸収差を図１０に示す。図１０から明らかなように、極めて良好に諸収差が補正されていることがわかる。
【００３７】
図１１及び図１２は赤外光観察用の対物レンズ及び結像レンズのレンズ構成を示す図である。かかる対物レンズ及び結像レンズの諸元値を表７及び表８に掲げる。
【００３８】
【表７】
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【００３９】
【表８】
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0003861372.tif 000011
【００４０】
上記赤外光用対物レンズおよび結像レンズを組み合わせて使用した場合の諸収差を図１３に示す。図１３から明らかなように、極めて良好に諸収差が補正されていることがわかる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、紫外光から赤外光まで、また高倍率から１倍以下の極低倍率まで、同一の顕微鏡装置により、標本をステージ上から移動させることなく、諸収差が良く補正された状態で良好な観察を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の概略を示す図である。
【図２】紫外光用対物レンズの構成を示す図である。
【図３】紫外光用結像レンズの構成を示す図である。
【図４】紫外光用対物レンズと紫外光用結像レンズを組み合わせた場合の諸収差を示す図である。
【図５】可視光用対物レンズの構成を示す図である。
【図６】可視光用結像レンズの構成を示す図である。
【図７】可視光用対物レンズと可視光用結像レンズを組み合わせた場合の諸収差を示す図である。
【図８】可視光極低倍用対物レンズの構成を示す図である。
【図９】可視光極低倍用結像レンズの構成を示す図である。
【図１０】可視光極低倍用対物レンズと可視光極低倍用結像レンズを組み合わせた場合の諸収差を示す図である。
【図１１】赤外光用対物レンズの構成を示す図である。
【図１２】赤外光用結像レンズの構成を示す図である。
【図１３】赤外光用対物レンズと赤外光用結像レンズを組み合わせた場合の諸収差を示す図である。
【符号の説明】
１    レボルバ
２    スライダ
１１    紫外光用対物レンズ
１２    可視光用対物レンズ
１３    可視光極低倍対物レンズ
１４    赤外光用対物レンズ
２１    紫外光用結像レンズ
２２    可視光用結像レンズ
２３    可視光極低倍結像レンズ
２４    赤外光用結像レンズ
【図１】
0003861372.tif 000012
【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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