专利名称：显微镜光学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及显微镜光学系统。
背景技术：
以往公知有显微镜的超大视场目镜(例如參见专利文献I)。该目镜的倍率为10倍，是视场数为26. 5级的超大视场目镜。专利文献I日本专利第3250739号公报 然而，在专利文献I的目镜中，透镜直径大，全长长，透镜数量变得多，因此存在目镜本身变得大型的不良情况。另外，为了达成视场数26. 5，作为与目镜连接的双镜筒内的棱镜，与光轴正交的剖面的有效范围直径必须在26. 5mm以上，所使用的棱镜不得不采取外形为30度角的形态，存在双镜筒变大变重、价格变得昂贵的不良情況。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种以较短、较轻且成本低廉的方式构成目镜光学系统以及双镜筒，并能够进行超大视场的观察的显微镜光学系统。为达成上述目的，本发明提供如下手段。本发明提供ー种显微镜光学系统，其具有物镜光学系统，其会聚来自样本的光；成像光学系统，其使由该物镜光学系统会聚到的来自样本的光成像；以及目镜光学系统，其放大由该成像光学系统形成的样本的像，使其作为虚像成像于观察者眼中，该显微镜光学系统满足如下条件式，M = Fntl/Fob X 250/Fne (I)Fntl = Ftl XKt(2)Fne = FeXKt(3)O. 4 < Kt < O. 95(4)其中，M是总倍率，Fntl是上述成像光学系统的焦距，Fob是上述物镜光学系统的焦距，Fne是上述目镜光学系统的焦距，Ftl是倍率为I倍的基准成像光学系统的焦距，Fe是具备上述基准成像光学系统和上述物镜光学系统的显微镜光学系统中的基准目镜光学系统的焦距，Kt是系数。根据本发明，相比于具备倍率为I倍的基准成像光学系统和基准目镜光学系统的显微镜光学系统而言，通过以相同比例缩短目镜光学系统的焦距和成像光学系统的焦距，能够在不改变总倍率M的情况下，增大目镜光学系统的倍率，使得视场数实质地变得相同。使得视场数实质地变得相同指的是即使目镜光学系统的倍率不同，也与通过基准目镜光学系统观察到的视场角为相同视场角的情況。此时，成像光学系统的倍率会变小，因此成像光学系统形成的一次像会縮小，从而使得在双镜筒内的棱镜中通过的光束直径变细，能使得棱镜变小，使得双镜筒变小。Kt < O. 4时，成像光学系统的焦距变得过短，因此无法充分确保双镜筒的左右分支前的空气换算光路长度，难以进行设计。而Kt > O. 95时无法实现棱镜实质的小型化。另外，本发明提供ー种显微镜光学系统，其具有物镜光学系统，其会聚来自样本的光；成像光学系统，其使由该物镜光学系统会聚到的来自样本的光成像；以及目镜光学系统，其放大由该成像光学系统形成的样本的像，使其作为虚像形成于观察者眼中，该显微镜光学系统满足如下条件式，M = Ftl/Fnob X 250/Fne (5)Fnob = FobXKo(6)Fne = Fe/Ko(7)I. I < Ko < 2. 6(8)
其中，M是总倍率，Ftl是上述成像光学系统的焦距，Fnob是上述物镜光学系统的焦距，Fne是上述目镜光学系统的焦距，Fob是具备倍率为I倍的基准成像光学系统和倍率为10倍的基准目镜光学系统的显微镜光学系统中的基准物镜光学系统的焦距，Fe是上述基准目镜光学系统的焦距，Ko是系数。根据本发明，相比于具备倍率为I倍的基准成像光学系统和倍率为10倍的基准目镜光学系统的显微镜光学系统而言，增长了物镜光学系统的焦距，缩短了目镜光学系统的焦距。此时，通过使两个焦距的变化比例相同，能够在不改变总倍率的情况下，增大目镜光学系统的倍率，实质地増大视场数。实质地増大视场数指的是大于通过基准目镜光学系统观察到的视场角的情況。而且，通过减小物镜光学系统的倍率，使得在一次像的视场数相同的情况下大的范围被缩小进行投影，能够使用倍率变大的目镜光学系统对由物镜光学系统中缩小的量进行放大并观察。即，能够在不改变一次像的视场数、即在不増大双镜筒的棱镜大小的情况下实质地增加视场数。另外，本发明提供ー种显微镜光学系统，其具有物镜光学系统，其会聚来自样本的光；成像光学系统，其使由该物镜光学系统会聚到的来自样本的光成像；以及目镜光学系统，其放大由该成像光学系统形成的样本的像，使其作为虚像形成于观察者眼中，该显微镜光学系统满足如下条件式，M = Fntl/Fnob X 250/Fne(9)Fntl = Ftl XKt(10)Fnob = FobXKo(11)Fne = FeX (Kt/Ko)(12)O. 4 < Kt < O. 95(13)I. I < Ko < 2. 6(14)其中，M是总倍率，Fntl是上述成像光学系统的焦距，Fnob是上述物镜光学系统的焦距，Fne是上述目镜光学系统的焦距，Ftl是倍率为I倍的基准成像光学系统的焦距，Fob是具备倍率为I倍的基准成像光学系统和倍率为10倍的基准目镜光学系统的显微镜光学系统中的基准物镜光学系统的焦距，Fe是上述基准目镜光学系统的焦距，Kt, Ko是系数。在上述发明中，优选满足如下的条件式。10 < FN < 23(15)O. 65 < Kt < O. 85(16)
其中，FN是上述目镜光学系统的视场数。另外，在上述发明中，优选满足如下的条件式。O. 45 < FN/(2 XFne) < I. 4(17)I. 5 < Ko < 2. 2(18)其中，FN是上述目镜光学系统的视场数。另外，本发明提供ー种显微镜光学系统，其具有物镜光学系统，其会聚来自样本的光；基准成像光学系统，其会聚由该物镜光学系统会聚到的来自样本的光而形成一次像的倍率为I倍；目镜光学系统，其放大由该基准成像光学系统形成的样本的上述一次像而使其作为虚像形成于观察者眼中；以及中间透镜系统，其配置于上述物镜光学系统与上述 一次像之间，从该物镜光学系统侧起按顺序由负光焦度的第I组和正光焦度的第2组构成，该显微镜光学系统满足如下条件式，M = Ftl/Fob XqX 250/Fne (19)Fne = FeXq(20)O. 55 < q < O. 95(21)其中，M是总倍率，Ftl是上述基准成像光学系统的焦距，Fne是上述目镜光学系统的焦距，Fob是具备上述基准成像光学系统和倍率为10倍的基准目镜光学系统的显微镜光学系统中的物镜光学系统的焦距，Fe是上述基准目镜光学系统的焦距，q是镜筒倍率系数中的由上述中间透镜系统转换的上述一次像的倍率的转换系数。如上，夹入有具备倍率转换功能的中间透镜系统，因此物镜的实质倍率会变小而一次像縮小。其结果，能够减小双镜筒的棱镜的大小。这种情况下，当q在O. 55以下的情况下，从中间镜筒输出的光线高度变高，会超过基准成像光学系统的有效直径，因此易于出现光线的光晕。另外，q在O. 95以上时没有实质地縮小一次像的效果。根据本发明，能够获得以较短、较轻且成本低廉的方式构成目镜光学系统以及双镜筒，井能够进行超大视场的观察的效果。
图I (a)是表示本发明第I实施方式涉及的显微镜光学系统的图，(b)是表示现有的显微镜光学系统的图。图2(a)是表示本发明第2实施方式涉及的显微镜光学系统的图，(b)是表示现有的显微镜光学系统的图。图3是表示图I的显微镜光学系统的实施例涉及的透镜构成的图。图4是表示图3的显微镜光学系统的像差图。图5是表示图2的显微镜光学系统的实施例涉及的透镜构成的图。图6是表示图5的显微镜光学系统的像差图。图7是表示本发明第3实施方式涉及的显微镜光学系统的图。图8是表示图7的显微镜光学系统的实施例涉及的透镜构成的图。图9是表示图8的显微镜光学系统的像差图。符号说明A样本；B虚像；C 一次像；E眼睛；ω目镜光学系统的视场角的单侧角度；I、I’、10、10’、20显微镜光学系统；2物镜光学系统；2’基准物镜光学系统；3成像光学系统；3’基准成像光学系统；4目镜光学系统；4’基准目镜光学系统；21中间透镜系统；21a第I组；21b第2组
具体实施例方式參照附图，以下说明本发明第I实施方式涉及的显微镜光学系统I。如图I (a)所示，本实施方式涉及的显微镜光学系统I具有会聚来自样本A的光的物镜光学系统2、使由该物镜光学系统2会聚到的来自样本A的光成像的成像光学系统3、放大由该成像光学系统3形成的样本A的像并以视场角2 ω使其作为虚像B形成于观察者眼睛E的目镜光学系统4。图I (b)作为參考例示出了具备倍率为I倍的基准成像光学系统3’的显微镜光学系统I ’。
图中的符号5是将由成像光学系统3会聚到的光分为2部分而使其入射到目镜光学系统4的双镜筒。图I中，将物镜光学系统2、成像光学系统3和目镜光学系统4分别作为单一透镜示出，然而实际分别由多个透镜构成。M = Fntl/Fob X 250/Fne (I)Fntl = FtlXKt(2)Fne = FeXKt(3)O. 4 < Kt < O. 95(4)其中，M是总倍率，Fntl是成像光学系统3的焦距，Fob是物镜光学系统2的焦距，Fne是目镜光学系统4的焦距，Ftl是倍率为I倍的基准成像光学系统3’的焦距，Fe是具备基准成像光学系统3’和物镜光学系统2的显微镜光学系统I’的基准目镜光学系统4’的焦距，Kt是系数。根据如上构成的本实施方式涉及的显微镜光学系统I,来自样本A的光通过物镜光学系统2会聚而作为大致平行光入射到成像光学系统3后，通过成像光学系统3会聚而形成中间像C，然后入射到目镜光学系统4。在这种情况下，本实施方式涉及的显微镜光学系统I相比于具备倍率为I倍的基准成像光学系统3’的显微镜光学系统I’，缩短了目镜光学系统4的焦距Fne。其结果，目镜光学系统4的倍率变大，因此能在缩短目镜光学系统4的全长的同时实质地増大视场数。另外，同时，本实施方式涉及的显微镜光学系统I相比于基准成像光学系统3’，缩短了成像光学系统3的焦距Fntl。由此，成像光学系统3的倍率变小，成像光学系统3得到的一次像缩小，从而能使得通过双镜筒5时的光束直径变细。其結果，能使得双镜筒5内的棱镜尺寸变小，具有能使得双镜筒5变小的优点。进而，根据本实施方式涉及的显微镜光学系统1，以相同比例缩短了目镜光学系统4的焦距Fne和成像光学系统3的焦距Fntl。由此，总倍率不发生变化。中间像C的像高为中间像C’的像高的Kt倍，而眼睛(E)所观察到的虚像B与B’的高度相等，能够使得视场数实质地相同。使得视场数实质地相同指的是基准目镜光学系统4’的视场角2ω ’与目镜光学系统4的视场角2ω相同。其中，还优选满足如下的条件式。
10 < FN <23(15)O. 65 < Kt < O. 85(16)其中，FN是目镜光学系统4的视场数，与中间像C的直径相等。另外，最为优选例如Kt = O. 8。当Kt彡O. 4时，成像光学系统3的焦距Fntl过短，因此无法充分确保双镜筒5的左右分支前的空气换算光路长度，难以进行设计。另外，Kt ^ O. 95吋，无法实现双镜筒5内的棱镜的实质的小型化。因此，优选满足条件式(4)。其中，设Kt = O. 8，表I分别示出了应用到各种显微镜光学系统I的情况下物镜光学系统2的显示倍率和焦距Fob、基准成像光学系统3’的焦距Ftl、成像光学系统3的焦距Fntl和物镜光学系统2的实质倍率、目镜光学系统4的倍率和焦距Fne以及总倍率M。
表I
权利要求
1.ー种显微镜光学系统，其具有 物镜光学系统，其会聚来自样本的光； 成像光学系统，其使由该物镜光学系统会聚到的来自样本的光成像；以及目镜光学系统，其放大由该成像光学系统形成的样本的像，使其作为虚像形成于观察者眼中，该显微镜光学系统满足如下条件式，M = Fntl/FobX250/Fne (I) Fntl = Ftl XKt(2) Fne = FeXKt(3) . 0.4 < Kt < O. 95(4) 其中，M是总倍率，Fntl是上述成像光学系统的焦距，Fob是上述物镜光学系统的焦距，Fne是上述目镜光学系统的焦距，Ftl是倍率为I倍的基准成像光学系统的焦距，Fe是具备上述基准成像光学系统和上述物镜光学系统的显微镜光学系统中的目镜光学系统的焦距，Kt是系数。
2.—种显微镜光学系统,其具有 物镜光学系统，其会聚来自样本的光； 成像光学系统，其使由该物镜光学系统会聚到的来自样本的光成像；以及目镜光学系统，其放大由该成像光学系统形成的样本的像，使其作为虚像形成于观察者眼中，该显微镜光学系统满足如下条件式， M = FtI/FnobX250/Fne (5) Fnob = FobXKo(6) Fne = Fe/Ko(7) . 1.I < Ko < 2. 6(8) 其中，M是总倍率，Ftl是倍率为I倍的基准成像光学系统的焦距，Fnob是上述物镜光学系统的焦距，Fne是上述目镜光学系统的焦距，Fob是具备倍率为I倍的基准成像光学系统和倍率为10倍的基准目镜光学系统的显微镜光学系统中的物镜光学系统的焦距，Fe是上述基准目镜光学系统的焦距，Ko是系数。
3.—种显微镜光学系统,其具有 物镜光学系统，其会聚来自样本的光； 成像光学系统，其使由该物镜光学系统会聚到的来自样本的光成像；以及目镜光学系统，其放大由该成像光学系统形成的样本的像，使其作为虚像形成于观察者眼中，该显微镜光学系统满足如下条件式， M = Fntl/Fnob X 250/Fne (9) Fntl = Ftl X Kt(10) Fnob = Fob X Ko(11) Fne = Fe X (Kt/Ko)(12) .0.4 < Kt < 0. 95(13) .1.I < Ko < 2. 6(14) 其中，M是总倍率，Fntl是上述成像光学系统的焦距，Fnob是上述物镜光学系统的焦距，Fob是具备倍率为I倍的基准成像光学系统的显微镜光学系统中的物镜光学系统的焦距，Fne是上述目镜光学系统的焦距，Ftl是倍率为I倍的基准成像光学系统的焦距，Fe是具备上述基准成像光学系统和上述物镜光学系统的显微镜光学系统中的目镜光学系统的焦距，Kt、Ko是系数。
4.根据权利要求I所述的显微镜光学系统，其中，该显微镜光学系统满足如下的条件式， 10 < FN < 23(15) O. 65 < Kt < O. 85(16) 其中，FN是上述目镜光学系统的视场数。
5.根据权利要求2所述的显微镜光学系统,其中，该显微镜光学系统满足如下的条件式， 0.45 < FN/(2 XFne) < I. 4(17) 1.5 < Ko < 2. 2(18) 其中，FN是上述目镜光学系统的视场数。
6.—种显微镜光学系统,其具有 物镜光学系统，其会聚来自样本的光； 基准成像光学系统，其会聚由该物镜光学系统会聚到的来自样本的光而形成一次像的倍率为I倍； 目镜光学系统，其放大由该基准成像光学系统形成的样本的上述一次像而使其作为虚像形成于观察者眼中；以及 中间透镜系统，其配置于上述物镜光学系统与上述一次像之间，从该物镜光学系统侧起按顺序由负光焦度的第I组和正光焦度的第2组构成，该显微镜光学系统满足如下条件式， M = Ftl/Fob XqX 250/Fne (19) Fne = Fe X q(20) O. 55 < q < O. 95(21) 其中，M是总倍率，Ftl是上述基准成像光学系统的焦距，Fne是上述目镜光学系统的焦距，Fob是具备上述基准成像光学系统和倍率为10倍的基准目镜光学系统的显微镜光学系统中的物镜光学系统的焦距，Fe是上述基准目镜光学系统的焦距，q是镜筒倍率系数中的由上述中间透镜系统转换的上述一次像的倍率的转换系数。
全文摘要
本发明提供一种显微镜光学系统，其以较短、较轻且成本低廉的方式构成目镜光学系统以及双镜筒，并能够进行超大视场的观察。作为解决手段，提供一种显微镜光学系统(1)，其具有会聚来自样本(A)的光的物镜光学系统(2)；使由该物镜光学系统(2)会聚的来自样本(A)的光成像的倍率为1倍的基准成像光学系统(3)；以及放大由该基准成像光学系统(3)形成的样本(A)的像并作为虚像形成于观察者眼睛(E)的目镜光学系统(4)，该显微镜光学系统(1)满足如下条件式M＝Fntl/Fob×250/Fne (1)；Fntl＝Ftl×Kt (2)；Fne＝Fe×Kt (3)；0.4＜Kt＜0.95 (4)。
文档编号G02B25/00GK102692699SQ20121007413
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月20日 优先权日2011年3月23日
发明者梶谷和男, 樋口达治 申请人:奥林巴斯株式会社