專(zhuān)利名稱(chēng)：成像光學(xué)系統(tǒng)及顯微鏡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成像光學(xué)系統(tǒng)及顯微鏡裝置。
背景技術(shù)：
若使用作為顯微鏡裝置的一例的體視顯微鏡裝置，則在觀察有凹凸的物體時(shí)，可以如用雙眼觀察時(shí)那樣具有立體感地進(jìn)行觀察。因此，在顯微鏡下作業(yè)時(shí)，易于把握小鑷子等工具和物體的距離關(guān)系。因此，在精密機(jī)械工業(yè)、生物解剖、手術(shù)等需要細(xì)微處理的領(lǐng)域中尤為有效。在這種體視顯微鏡裝置中，為獲得視差，使入射到左右兩眼的光束的光學(xué)系統(tǒng)至少部分獨(dú)立，使其光軸在物體面上相交。并且，做成從不同方向觀察到的物體的放大像，通過(guò)目鏡來(lái)觀察，從而進(jìn)行微小物體的體視。這種體視顯微鏡裝置根據(jù)其獲得體視的方法不同，而從大的方面分為內(nèi)斜式體視顯微鏡裝置及平行式體視顯微鏡裝置二種。內(nèi)斜式體視顯微鏡裝置的光學(xué)系統(tǒng)如圖9(a)所示，右眼用光學(xué)系統(tǒng)和左眼用光學(xué)系統(tǒng)分別獨(dú)立設(shè)置，兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)以預(yù)定的角度Θ傾斜配置。在該內(nèi)斜式體視顯微鏡裝置中，從物體O射出的光通過(guò)成像透鏡(通常是連續(xù)變倍透鏡)IR、IL而成像為像IR、IL。并且，這些像IR、IL通過(guò)目鏡2R、2L放大后，由未圖示的肉眼觀察。另一方面，在平行式體視顯微鏡裝置的光學(xué)系統(tǒng)中，如圖9(b)所示，來(lái)自物體O的光束通過(guò)了右眼用及左眼用共用的物鏡3后，通過(guò)遠(yuǎn)焦變倍透鏡(通常是連續(xù)變倍透鏡)4R、4L及成像透鏡5R、5L而成像為像IR、IL。并且，這些像IR、IL通過(guò)目鏡6R、6L放大后，由未圖示的肉眼觀察。在這種平行式體視顯微鏡裝置中進(jìn)行變倍時(shí)，準(zhǔn)備多個(gè)焦距不同的共用物鏡，通過(guò)選擇需要的焦距的物鏡并更換來(lái)進(jìn)行變倍。如上所述，內(nèi)斜式體視顯微鏡裝置中，光學(xué)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，可使鏡體小型化、輕量化。但另一方面，成像光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)觀察對(duì)象物體傾斜配置，所以變倍光學(xué)系統(tǒng)的變倍機(jī)械機(jī)構(gòu)變得復(fù)雜。并且，在觀察平面物體等時(shí)，視野中心以外產(chǎn)生不能對(duì)焦的現(xiàn)象。而平行式體視顯微鏡裝置中，左右光學(xué)系統(tǒng)的光軸平行配置，因此能夠在平行光束部分插入同軸照明裝置、示教頭(teaching head)裝置等各種中間裝置并使用。并且，在整個(gè)視野內(nèi)可對(duì)焦，因此也適于觀察對(duì)象物體的照片拍攝。但另一方面，存在物鏡結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝置大型化、高價(jià)等缺點(diǎn)。因以上原因，要求一種如平行式體視顯微鏡裝置那樣系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)、滿(mǎn)足整個(gè)視野的光學(xué)性能的內(nèi)斜式體視顯微鏡裝置，例如提出了以下方法在左右光學(xué)系統(tǒng)中分別插入偏向棱鏡，從而使內(nèi)斜式體視顯微鏡裝置的左右光軸平行(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。在先技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I JP實(shí)開(kāi)昭58-11711號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題但是，偏向棱鏡若不插入到平行光束區(qū)間，則產(chǎn)生較大的像差。因此，在內(nèi)斜式體視顯微鏡裝置中，在偏向棱鏡單體中為使左右光軸平行，必須設(shè)置平行區(qū)間及用于插入棱鏡的間隔，在構(gòu)成變倍光學(xué)系統(tǒng)時(shí)尤其成為負(fù)擔(dān)。結(jié)果產(chǎn)生光學(xué)系統(tǒng)大型化、成本上升的問(wèn)題。本發(fā)明鑒于這種問(wèn)題而出現(xiàn)，其目的在于提供一種保留了右眼用及左眼用的光路完全獨(dú)立的內(nèi)斜式體視顯微鏡裝置的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)、可平行配置左右光學(xué)系統(tǒng)的成像光學(xué)系統(tǒng)、及使用了該成像光學(xué)系統(tǒng)的顯微鏡裝置。用于解決問(wèn)題的手段為解決上述課題，本發(fā)明涉及的成像光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成為使配置在從光軸偏離的位置上的物體的像成像到光軸上，并且能夠使該像變倍，其特征在于，具有多個(gè)透鏡組，在該多個(gè)透鏡組中，至少一個(gè)透鏡組被配置成其中心相對(duì)光軸在正交方向上離開(kāi)預(yù)定量，在從高倍端狀態(tài)向低倍端狀態(tài)變倍的區(qū)間的至少一部分中，至少一個(gè)透鏡組以具有相對(duì)光軸正交方向的成分的方式移動(dòng)。這種成像光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)選，多個(gè)透鏡組中的至少一個(gè)透鏡組的光軸、或構(gòu)成該透鏡組的透鏡中的至少一個(gè)透鏡的光軸，相對(duì)物體面的法線傾斜。并且，這種成像光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)選還具有偏向棱鏡。此時(shí)優(yōu)選，該偏向棱鏡是由2種以上的玻璃構(gòu)成的粘合棱鏡。并且，本發(fā)明涉及的顯微鏡裝置，具有用于使從不同方向看到的物體的像成像的2個(gè)以上的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，該成像光學(xué)系統(tǒng)的至少一個(gè)由上述成像光學(xué)系統(tǒng)中的任一個(gè)構(gòu)成。在這種顯微鏡裝置中優(yōu)選，2個(gè)以上的成像光學(xué)系統(tǒng)的光軸的至少一部分彼此基本平行地配置。并且，這種顯微鏡裝置優(yōu)選，能夠?qū)?個(gè)以上的成像光學(xué)系統(tǒng)安裝共用的物鏡。發(fā)明效果如上構(gòu)成本發(fā)明涉及的成像光學(xué)系統(tǒng)及顯微鏡裝置時(shí)，在保留右眼用及左眼用的光路完全獨(dú)立的內(nèi)斜式體視顯微鏡裝置的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，可平行配置左右光學(xué)系統(tǒng)。
圖I是表示體視顯微鏡裝置的外觀的立體圖。圖2是表示在具有現(xiàn)有的4組構(gòu)成的變倍光學(xué)系統(tǒng)的成像光學(xué)系統(tǒng)中從軸上物體發(fā)出的光的成像狀態(tài)的說(shuō)明圖，(a)表示低倍端狀態(tài)，(b)表示高倍端狀態(tài)。圖3是表示在具有上述現(xiàn)有的變倍光學(xué)系統(tǒng)的成像光學(xué)系統(tǒng)中從軸外物體發(fā)出的光的成像狀態(tài)的說(shuō)明圖，(a)表示低倍端狀態(tài)，(b)表示高倍端狀態(tài)。圖4是表示第I實(shí)施方式涉及的成像光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成的說(shuō)明圖，(a)表示低倍端狀態(tài)，(b)表示高倍端狀態(tài)。圖5是表示第I實(shí)施方式涉及的體視顯微鏡裝置的成像光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成的說(shuō)明圖，(a)表示低倍端狀態(tài)，(b)表示高倍端狀態(tài)。圖6是表示在上述第I實(shí)施方式涉及的體視顯微鏡裝置的成像光學(xué)系統(tǒng)中加入了照明光學(xué)系統(tǒng)時(shí)的構(gòu)成的說(shuō)明圖，(a)表示低倍端狀態(tài)，(b)表示高倍端狀態(tài)。圖7是表示第2實(shí)施方式涉及的體視顯微鏡裝置的成像光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成的說(shuō)明圖，(a)表示低倍端狀態(tài)，(b)表示高倍端狀態(tài)。圖8是表示第3實(shí)施方式涉及的體視顯微鏡裝置的成像光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成的說(shuō)明圖，(a)表示低倍端狀態(tài)，(b)表示高倍端狀態(tài)。圖9是用于說(shuō)明現(xiàn)有的體視顯微鏡裝置的光學(xué)系統(tǒng)的說(shuō)明圖，(a)表示內(nèi)斜式體視顯微鏡裝置的構(gòu)成，(b)表示平行式體視顯微鏡裝置的構(gòu)成。圖10是繪制了第I實(shí)施方式到第3實(shí)施方式的成像光學(xué)系統(tǒng)中的從低倍端狀態(tài)到高倍端狀態(tài)的變倍區(qū)間的第2透鏡組G2相對(duì)于基準(zhǔn)光軸A的偏芯軌道的圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明10RU0L,20R,20L,30R,30L 成像光學(xué)系統(tǒng)Gl第I透鏡組G2第2透鏡組G3第3透鏡組G4第4透鏡組35R、35L 偏向棱鏡100體視顯微鏡裝置
具體實(shí)施例方式以下參照
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。首先，參照?qǐng)DI說(shuō)明作為顯微鏡裝置的一例的體視顯微鏡裝置的構(gòu)成。該體視顯微鏡裝置100具有底座部101、變倍透鏡鏡筒102、雙眼鏡筒103、對(duì)焦裝置104。在底座部101的上表面設(shè)置有嵌入了透明部件的標(biāo)本放置臺(tái)105。并且，在變倍透鏡鏡筒102的內(nèi)部，分別設(shè)置其光軸的至少一部分彼此基本平行地配置的左眼用和右眼用的變倍光學(xué)系統(tǒng)及成像透鏡，在鏡筒的外側(cè)配置變倍旋鈕106。在變倍光學(xué)系統(tǒng)中包括多個(gè)用于變倍的可動(dòng)透鏡組，通過(guò)變倍旋鈕106的旋轉(zhuǎn)，以預(yù)先確定的移動(dòng)量向光軸方向移動(dòng)。并且，在變倍光學(xué)系統(tǒng)中搭載了可變光圈時(shí)，在變倍透鏡鏡筒中設(shè)置該可變光圈的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。并且，對(duì)焦裝置104具有對(duì)焦旋鈕107、及隨著該對(duì)焦旋鈕107的旋轉(zhuǎn)而使變倍透鏡鏡筒102沿軸上下移動(dòng)的機(jī)構(gòu)部(未圖示)。(第I實(shí)施方式)在此說(shuō)明這種體視顯微鏡裝置100中使用的第I實(shí)施方式涉及的成像光學(xué)系統(tǒng)的具體構(gòu)成。圖2是由變倍光學(xué)系統(tǒng)11’及成像透鏡12構(gòu)成的成像光學(xué)系統(tǒng)10’，表示作為觀察對(duì)象的物體01及成像光學(xué)系統(tǒng)10’的全部透鏡組配置在一個(gè)光軸上(以下稱(chēng)為“基準(zhǔn)光軸A”)的情況。其中，變倍光學(xué)系統(tǒng)11’是從物體O I側(cè)開(kāi)始依次由具有正光焦度的第I透鏡組Gl、具有負(fù)光焦度的第2透鏡組G2、具有正光焦度的第3透鏡組G3、具有負(fù)光焦度的第4透鏡組G4構(gòu)成的4組構(gòu)成的代表性構(gòu)成之一，從第4透鏡組G4射出的光是基本平行光束。該變倍光學(xué)系統(tǒng)11’從低倍端狀態(tài)(圖2(a))向高倍端狀態(tài)(圖2(b))變倍時(shí)，第2透鏡組G2從物體側(cè)朝向像側(cè)沿一定方向移動(dòng)，并且第3透鏡組G3從像側(cè)向物體側(cè)沿一定方向移動(dòng)。即，第2透鏡組G2及第3透鏡組G3總是僅沿一定方向移動(dòng)，在變倍動(dòng)作中途不會(huì)向逆向返回的方向移動(dòng)。從該圖2可知，即使構(gòu)成變倍光學(xué)系統(tǒng)11’的第2透鏡組G2及第3透鏡組G3在光軸上移動(dòng)而變倍，從基準(zhǔn)光軸A上的物體01射出的光也通過(guò)成像透鏡12而在該基準(zhǔn)光軸A上成像為像II。
在該圖2中，假設(shè)在成像光學(xué)系統(tǒng)10’的所有透鏡組配置在一個(gè)光軸上(基準(zhǔn)光軸A上)的狀態(tài)下使作為觀察對(duì)象的物體向該光軸外02移動(dòng)時(shí)，如圖3所示，像12也向軸外移動(dòng)，其移動(dòng)量隨著從低倍端狀態(tài)(圖3(a))向高倍端狀態(tài)(圖3(b))變倍而變大。為了將該像12的位置校正到基準(zhǔn)光軸A (第I透鏡組Gl的光軸)上，而如圖4的成像光學(xué)系統(tǒng)10所不，使變倍光學(xué)系統(tǒng)11的第2透鏡組G2向相對(duì)光軸垂直的方向移動(dòng)。此時(shí),和像一樣，其移動(dòng)量隨著從低倍端狀態(tài)(圖4(a))向高倍端狀態(tài)(圖4(b))變倍而變大。結(jié)果可使在變倍光學(xué)系統(tǒng)11射出的光束與基準(zhǔn)光軸A基本平行。此外，在此使第2透鏡組G2偏心，但通過(guò)使第3透鏡組G3偏心也可獲得同樣的效果。
使圖4所示的如下構(gòu)成的成像光學(xué)系統(tǒng)10組合多個(gè)，而能夠從不同方向觀察物體，從而能夠進(jìn)行該物體的體視所述成像光學(xué)系統(tǒng)10中，變倍時(shí)在光軸上移動(dòng)的透鏡組(例如第2透鏡組G2)以具有與該光軸正交方向的成分的方式移動(dòng)，從而與倍率無(wú)關(guān)地將軸外的物體02的像在基準(zhǔn)光軸A上成像為像12’。圖5表示如下構(gòu)成的體視顯微鏡裝置的光學(xué)系統(tǒng)將上述成像光學(xué)系統(tǒng)10作為右眼用成像光學(xué)系統(tǒng)IOR及左眼用成像光學(xué)系統(tǒng)IOL而左右排列配置，從而使各基準(zhǔn)光軸AR、AL彼此基本保持平行，同時(shí)對(duì)位于該基準(zhǔn)光軸AR、AL的大致中間的物體O可從不同方向(左右方向)進(jìn)行觀察。即，該體視顯微鏡裝置在將左右眼用成像光學(xué)系統(tǒng)10RU0L的基準(zhǔn)光軸AR、AL基本平行地配置的狀態(tài)下，和使用圖9(a)說(shuō)明的內(nèi)斜式體視顯微鏡裝置的光學(xué)系統(tǒng)一樣，可使相對(duì)物體O的光軸以預(yù)定角度傾斜。此外，從變倍光學(xué)系統(tǒng)I IR、IIL射出的基本平行光束最終通過(guò)成像透鏡12R、12L聚光，而成像為像IR、IL。因可使左右光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)光軸AR、AL平行，因此如圖6所示，可在該平行光束部插入照明光學(xué)系統(tǒng)13。該圖6所示的照明光學(xué)系統(tǒng)13由以下部件構(gòu)成配置在右眼用成像光學(xué)系統(tǒng)IOR的變倍光學(xué)系統(tǒng)IlR和成像透鏡12R之間的半透明反射鏡(或半棱鏡)13a ;和使來(lái)自光源14的光聚光為基本平行光束的聚光透鏡13b。因此，從光源14射出的光通過(guò)聚光透鏡14b變換為基本平行光束并入射到半透明反射鏡13a，被該半透明反射鏡13a反射而引導(dǎo)到變倍光學(xué)系統(tǒng)11R，進(jìn)一步經(jīng)由該變倍光學(xué)系統(tǒng)IlR照射到物體O。和本實(shí)施方式中所示的體視顯微鏡裝置一樣，在具有左右獨(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)的現(xiàn)有的內(nèi)斜式體視顯微鏡裝置中，為進(jìn)行同軸落射照明，需要將照明光學(xué)系統(tǒng)安裝在比變倍光學(xué)系統(tǒng)靠向物體側(cè)的位置，存在動(dòng)作距離變短的缺點(diǎn)，但通過(guò)使變倍光學(xué)系統(tǒng)IlR的變倍透鏡組的一部分(例如第2透鏡組G2)以具有與光軸正交方向的成分的方式移動(dòng)，可以和平行式體視顯微鏡裝置的光學(xué)系統(tǒng)一樣，使左右光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)光軸AR、AL平行，因此照明光學(xué)系統(tǒng)的配置自由度上升，可消除對(duì)動(dòng)作距離的影響。因此，根據(jù)該圖5及圖6所示的第I實(shí)施方式涉及的體視顯微鏡裝置，在保留了右眼用及左眼用的光路完全獨(dú)立的內(nèi)斜式體視顯微鏡裝置的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，可平行配置左右光學(xué)系統(tǒng)的基準(zhǔn)光軸，如平行式體視顯微鏡裝置那樣，系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)，可提高整個(gè)視野的光學(xué)性能。結(jié)果可使機(jī)械機(jī)構(gòu)成為更小的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。并且，具有可與平行式體視顯微鏡共用各種中間裝置及鏡筒的優(yōu)點(diǎn)。以下說(shuō)明成像光學(xué)系統(tǒng)10(10R、10L)的具體構(gòu)成例。此外，透鏡實(shí)際上具有厚度，但作為該透鏡的效果僅考慮入射到透鏡的光線和射出的光線的動(dòng)作，則可理論上置換為可忽略厚度的薄壁透鏡。尤其是在變倍光學(xué)系統(tǒng)中，因各透鏡組的構(gòu)成個(gè)數(shù)少，所以易于近似為薄壁透鏡，一般情況下將各透鏡組置換為薄壁透鏡，決定和規(guī)格對(duì)應(yīng)的最佳焦距和各透鏡組配置。根據(jù)該例，在下述成像光學(xué)系統(tǒng)10中的變倍光學(xué)系統(tǒng)11中，將各透鏡組分別置換為一個(gè)薄壁透鏡進(jìn)行說(shuō)明。并且，各透鏡組的焦距和配置以外的信息(構(gòu)成各透鏡組的透鏡的曲率半徑等)與該成像光學(xué)系統(tǒng)10的本質(zhì)無(wú)關(guān)，因此省略。 如參照?qǐng)D4所說(shuō)明，構(gòu)成本實(shí)施方式涉及的成像光學(xué)系統(tǒng)10的變倍光學(xué)系統(tǒng)11是從物體O側(cè)開(kāi)始依次由具有正光焦度的第I透鏡組G1、具有負(fù)光焦度的第2透鏡組G2、具有正光焦度的第3透鏡組G3、具有負(fù)光焦度的第4透鏡組G4構(gòu)成的4組構(gòu)成的代表性變倍光學(xué)系統(tǒng)之一，在從低倍端狀態(tài)向高倍端狀態(tài)變倍時(shí)，第2透鏡組G2從物體側(cè)朝向像側(cè)沿一定方向移動(dòng)，并且第3透鏡組G3從像側(cè)朝向物體側(cè)沿一定方向移動(dòng)。S卩，第2透鏡組G2及第3透鏡組總是僅沿一定方向移動(dòng)，在變倍動(dòng)作中途不會(huì)向逆向返回的方向移動(dòng)。在該連續(xù)變焦類(lèi)型中，在變倍動(dòng)作的同時(shí)，使第2透鏡組G2以具有與成像光學(xué)系統(tǒng)10的基準(zhǔn)光軸A正交的方向的成分的方式移動(dòng)，從而將軸外物體02的像的位置校正到基準(zhǔn)光軸A上，對(duì)于這樣構(gòu)成的情況以下示出各參數(shù)。在下述表I中示出該第I實(shí)施方式涉及的成像光學(xué)系統(tǒng)10的各參數(shù)。此外，在該表I中，β表示變倍光學(xué)系統(tǒng)11的變焦倍率，fl表示第I透鏡組Gl的焦距，f2表示第2透鏡組G2的焦距，f3表示第3透鏡組G3的焦距，f4表示第4透鏡組G4的焦距。并且，d0表示物體O和第I透鏡組Gl的最靠近物體側(cè)透鏡頂點(diǎn)沿基準(zhǔn)光軸A的間隔，dl表示第I透鏡組Gl和第2透鏡組G2在基準(zhǔn)光軸A上的距離，d2表示第2透鏡組G2和第3透鏡組G3在基準(zhǔn)光軸A上的距離，d3表示第3透鏡組G3和第4透鏡組G4在基準(zhǔn)光軸A上的距離。進(jìn)一步，ε (基準(zhǔn)光軸)表示基準(zhǔn)光軸A相對(duì)物體的偏芯量，ε (G2)表示第2透鏡組G2相對(duì)基準(zhǔn)光軸A的偏芯量。其中，偏芯量以圖4的向上方向(箭頭E的方向)為正來(lái)表示。在該表I中，對(duì)于第廣第4透鏡組GfG4的間隔dfd3及偏芯量ε (G2)，示出了低倍端及高倍端時(shí)的值、及倍率為O. 63Χ、1.26Χ、2. 52Χ及5. 04Χ時(shí)的值。這些符號(hào)的說(shuō)明在以后的實(shí)施方式中也同樣。并且，圖10(a)表示繪制了從低倍端狀態(tài)到高倍端狀態(tài)的變倍區(qū)域中的、第2透鏡組G2相對(duì)基準(zhǔn)光軸A的偏芯軌道的圖。在從低倍端狀態(tài)到高倍端狀態(tài)的變倍區(qū)域中，第2透鏡組G2相對(duì)基準(zhǔn)光軸A的偏芯軌道不是直線軌道。以第2透鏡組G2的光軸方向移動(dòng)量X為橫軸、以第2透鏡組G2自光軸的偏芯量Y為縱軸時(shí)，用Y = f(X)這一函數(shù)表示軌道。此時(shí)，函數(shù)f (X)的X下的二階微分為正。進(jìn)一步，成像透鏡12R、12L的焦距設(shè)為200。其中，焦距、間隔(距離)、偏芯量等長(zhǎng)度單位只要無(wú)特別限定以“mm”來(lái)說(shuō)明，但光學(xué)系統(tǒng)即使成比例放大、成比例縮小時(shí)也可獲得同樣的光學(xué)性能，因此單位不限為“mm”。此外，這些參數(shù)表的說(shuō)明在之后的實(shí)施方式中也同樣。(表 I)β = 8Xfl = 67. 73f2 = -41. 33f3 = 52. 31f4 = -64. 50
dO = 127. 5
低倍端高倍端
d 1 0,440 67.3893 d 2 112.0325 7.0315
d 3 10.0750 49.0274
0.63x 1.2ix 2.52χ 5. Oto d 1 0.4407 31.7298 53.2646 7,3893 d 2 112.0325 71.56028 37.4426 7.0315
d 3 10,975 20.1581 32.7416 49.0274基準(zhǔn)光軸相對(duì)物體的偏芯量ε (基準(zhǔn)光軸)=8. 8第2透鏡組相對(duì)基準(zhǔn)光軸的偏芯量
低倍端高倍端 ε(02) 2.8510 5.3688
0.63κ 1.26κ 2.52x 5,0 ε (G2) 2.8510 3.6512 4.5233 5.3688(第2實(shí)施方式)在上述第I實(shí)施方式中，通過(guò)使構(gòu)成成像光學(xué)系統(tǒng)10的變倍光學(xué)系統(tǒng)11的、第2透鏡組G2偏心，而使從該變倍光學(xué)系統(tǒng)11射出的光束與基準(zhǔn)光軸A平行。進(jìn)一步如圖7所示的成像光學(xué)系統(tǒng)20R、20L那樣，通過(guò)僅使構(gòu)成變倍光學(xué)系統(tǒng)21R、21L的第I透鏡組Gl的光軸相對(duì)基準(zhǔn)光軸A向物體O傾斜，即，相對(duì)物體O的觀察面(物體面)的法線傾斜,而能夠減少第2透鏡組G2的偏芯量，使該成像光學(xué)系統(tǒng)20R、20L為更緊湊的構(gòu)成。具體而言，使第I透鏡組Gl以與包括在左右方向排列的2個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)20R、20L的基準(zhǔn)光軸AR、AL在內(nèi)的面垂直的軸B為中心旋轉(zhuǎn)α度(以右向旋轉(zhuǎn)為正)。此外，在該第2實(shí)施方式中，示出了使第I透鏡組Gl整體以軸B為中心旋轉(zhuǎn)的情況，但也可使構(gòu)成該第I透鏡組Gl的透鏡的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步，使其他透鏡組(第2、第3、第4透鏡組G2、G3、G4)的整體或其一部分旋轉(zhuǎn)，也具有同樣的效果。并且在該圖7中，對(duì)和第I實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素標(biāo)以同樣的附圖標(biāo)記，而省略詳細(xì)說(shuō)明。在下表2中表示該第2實(shí)施方式涉及的成像光學(xué)系統(tǒng)20的各參數(shù)。此外，在該第2實(shí)施方式中，成像透鏡12R、12L的焦距設(shè)為200。并且，圖10(b)表示繪制了從低倍端狀態(tài)到高倍端狀態(tài)的變倍區(qū)域中的、第2透鏡組G2相對(duì)基準(zhǔn)光軸A的偏芯軌道的圖。在從低倍端狀態(tài)到高倍端狀態(tài)的變倍區(qū)域中，第2透鏡組G2相對(duì)基準(zhǔn)光軸A的偏芯軌道不是直線軌道。以第2透鏡組G2的光軸方向移動(dòng)量X為橫軸、以第2透鏡組G2自光軸的偏芯量Y為縱軸時(shí)，用Y = f(X)這一函數(shù)表示軌道。此時(shí)，函數(shù)f (X)的X下的二階微分為正。(表2)β = 8 Xfl = 56. 9411
f2 = -27. 7402f3 = 32. 7880f4 = -46. 0593dO = 127. 5
低倍端高倍端
d 1 7,2803 51,1030 d 2 68.4085 0,6055
d 3 1.0890 25.06S3
0. §3x 1.26x 2.52x 5.04x d 1 7.2803 27.7278 41.8440 51.1030 d 2 68.4085 42,120.0078 0.6055
d 3 1.0890 6,8723 14.8360 25.0693基準(zhǔn)光軸相對(duì)物體的偏芯量ε (基準(zhǔn)光軸)=8. 8第I透鏡組相對(duì)基準(zhǔn)光軸的旋轉(zhuǎn)角α = -I. 4182第2透鏡組相對(duì)基準(zhǔn)光軸的偏芯量
低倍端高倍端 ε(02) 2.4232 4.50UU
O. 63x I, 26χ 2. 52χ 5. 04χ
ε (G2) 2,4232 3.0863 3.8069 4.5000(第3實(shí)施方式)如上所述，僅通過(guò)偏向棱鏡使光束與基準(zhǔn)光軸平行時(shí)，非常難以構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)。但如圖8所示的成像光學(xué)系統(tǒng)30那樣，通過(guò)將偏向棱鏡35R、35L分別插入到物體O和變倍光學(xué)系統(tǒng)I IR、IIL之間，且使第2透鏡組G2偏芯，而使需要的偏向棱鏡35R、35L的偏向角、第2透鏡組G2的偏芯量均變小，光學(xué)系統(tǒng)易于構(gòu)成。并且，偏向棱鏡35R、35L分別是粘合了第I棱鏡35a和第2棱鏡35b 二種玻璃的結(jié)構(gòu)。這樣一來(lái)，通過(guò)使偏向棱鏡35R、35L是粘合了二種玻璃的結(jié)構(gòu)，可抑制像差的產(chǎn)生。在本第3實(shí)施方式中，其構(gòu)成是在第I實(shí)施方式涉及的成像光學(xué)系統(tǒng)IORUOL中加入偏向棱鏡35R、35L的構(gòu)成，但也可是在第2實(shí)施方式涉及的成像光學(xué)系統(tǒng)20、即第I透鏡組Gl的光軸朝向物體的構(gòu)成中加入偏向棱鏡35R、35L的構(gòu)成。此外，在該圖8中對(duì)和第I實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素標(biāo)以同樣的附圖標(biāo)記，而省略詳細(xì)說(shuō)明。下表3表不第3實(shí)施方式涉及的成像光學(xué)系統(tǒng)30的各參數(shù)。此外，粘合的偏向棱鏡35R、35L的各面的偏向角從物體側(cè)開(kāi)始依次設(shè)為α、β、γ。并且，成像透鏡12R、12 L的焦距設(shè)為200。并且，圖10(c)表示繪制了從低倍端狀態(tài)到高倍端狀態(tài)的變倍區(qū)域中的、第2透鏡組G2相對(duì)基準(zhǔn)光軸A的偏芯軌道的圖。在從低倍端狀態(tài)到高倍端狀態(tài)的變倍區(qū)域中，第2透鏡組G2相對(duì)基準(zhǔn)光軸A的偏芯軌道不是直線軌道。以第2透鏡組G2的光軸方向移動(dòng)量X為橫軸、以第2透鏡組G2自光軸的偏芯量Y為縱軸時(shí)，用Y = f(X)這一函數(shù)表示軌道。此時(shí)，函數(shù)f (X)的X下的二階微分為正。(表3)β = 8 Xfl = 67. 0868f2 = -40. 9593f3 = 51. 9117f4 = -64. 3239dO = 127. 5
低倍端高倍端
d 遽Λ Λ VfK Λ-4 Λ M
1 0,1504 61,7184 d 2 111.4181 7.0000 d 3 10.5285 48.3787
O, 63μ 1, 26χ 2. 52χ 5. 04χ d 1 0,1504 31.2300 52.6363 66,7184 d 2 111.4181 71.22§2 37.3318 7.0000
d 3 10.5285 19.6379 32.12&1 48.3787基準(zhǔn)光軸相對(duì)物體的偏芯量ε (基準(zhǔn)光軸)=8. 8第2透鏡組相對(duì)基準(zhǔn)光軸的偏芯量低倍端高倍端 e(G2) 2.3877 4.5000
0.63x 1,26x 2,52x 5.04x
ε (02) I. 3877 3.0577 3‘ 7885 4. 5000插入到物體和變倍光學(xué)系統(tǒng)之間的棱鏡的構(gòu)成第I棱鏡折射率=I. 49782阿貝數(shù)=82. 5厚度=I. 5第2棱鏡折射率=I. 75520阿貝數(shù)=27. 5厚度=I. 5α =-2.4431β =-4.3742γ =-3.9314此外，在以上說(shuō)明中，分為成像透鏡和變倍光學(xué)系統(tǒng)，但也可使光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的最靠像側(cè)的透鏡組起到成像透鏡的作用，省略成像透鏡。并且和本實(shí)施方式一樣，作為不具有左右光路共用的物鏡的體視顯微鏡裝置，列舉內(nèi)斜式體視顯微鏡裝置。但在內(nèi)斜式體視顯微鏡裝置中，在特殊用途、例如比通常情況更加需要?jiǎng)幼骶?離等情況下，存在安裝左右光路共用的物鏡的情況。在本實(shí)施方式中雖未列舉，但基于同樣的要求，可安裝左右光路共用的物鏡。并且，本實(shí)施方式的成像光學(xué)系統(tǒng)的第2透鏡組G2相對(duì)基準(zhǔn)光軸A的偏芯軌道不是直線軌道，但鑒于制造上的便利性，也可是直線軌道。但這種情況下，軌道的自由度減少，所以光學(xué)性能下降。
權(quán)利要求
1.一種成像光學(xué)系統(tǒng)，構(gòu)成為使配置在從光軸偏離的位置上的物體的像成像到上述光軸上，并且能夠使該像變倍，其特征在于， 具有多個(gè)透鏡組，在該多個(gè)透鏡組中，至少一個(gè)透鏡組被配置成其中心相對(duì)上述光軸在正交方向上離開(kāi)預(yù)定量，在從高倍端狀態(tài)向低倍端狀態(tài)變倍的區(qū)間的至少一部分中，上述至少一個(gè)透鏡組以具有相對(duì)上述光軸正交方向的成分的方式移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，上述多個(gè)透鏡組中的至少一個(gè)透鏡組的光軸、或構(gòu)成該透鏡組的透鏡中的至少一個(gè)透鏡的光軸，相對(duì)上述物體面的法線傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，還具有偏向棱鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，上述偏向棱鏡是由2種以上的玻璃構(gòu)成的粘合棱鏡。
5.一種顯微鏡裝置，具有用于使從不同方向看到的物體的像成像的2個(gè)以上的成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于， 上述成像光學(xué)系統(tǒng)的至少一個(gè)由權(quán)利要求廣4中任一項(xiàng)所述的成像光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯微鏡裝置，其特征在于，上述2個(gè)以上的成像光學(xué)系統(tǒng)的光軸的至少一部分彼此基本平行地配置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的顯微鏡裝置，其特征在于，能夠?qū)ι鲜?個(gè)以上的成像光學(xué)系統(tǒng)安裝共用的物鏡。
全文摘要
提供一種在保留了右眼用及左眼用的光路完全獨(dú)立的內(nèi)斜式體視顯微鏡裝置的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)能夠平行配置左右光學(xué)系統(tǒng)的成像光學(xué)系統(tǒng)及使用了該成像光學(xué)系統(tǒng)的顯微鏡裝置。成像光學(xué)系統(tǒng)(10R、10L)構(gòu)成為具有由多個(gè)透鏡組構(gòu)成的變倍光學(xué)系統(tǒng)(11R、11L)，使配置在從該變倍光學(xué)系統(tǒng)(11R、11L)的光軸偏離的位置上的物體(O)的像成像到光軸上，并且能夠使該像變倍，其中具有多個(gè)透鏡組，在該多個(gè)透鏡組中，至少一個(gè)透鏡組被配置成其中心相對(duì)光軸在正交方向上離開(kāi)預(yù)定量，在從高倍端狀態(tài)向低倍端狀態(tài)變倍的區(qū)間的至少一部分中，使變倍光學(xué)系統(tǒng)(11R、11L)的第2透鏡組(G2)以具有相對(duì)基準(zhǔn)光軸(A)正交方向的成分的方式移動(dòng)。
文檔編號(hào)G02B21/02GK102640031SQ20108005329
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者水田正宏 申請(qǐng)人:株式會(huì)社尼康