JP7689866B2 - 顕微鏡ユニット - Google Patents

Description

本発明は、対象機器に取付可能な顕微鏡ユニットに関する。

従来より、撮像素子及び対物レンズを取付可能に構成された結像光学系の主鏡筒と、主鏡筒に接続されると共に光源を取付可能に構成された照明光学系の照明鏡筒と、を備える顕微鏡ユニットが知られている。この様な顕微鏡ユニットは、例えば、光源から射出された光束（発散光線束）をコレクタレンズで集光し、リレーレンズ系、視野絞りを通してミラーで反射させ、リレーレンズ系、開口絞り、コンデンサレンズを通して観察面を照明する様に構成されている。

この様な顕微鏡ユニットには、種々の光源を取付可能な場合がある。しかしながら、顕微鏡ユニットに取り付けられる光源の種類によっては、観察面における照度が不均一になってしまう場合があった。そこで、例えば、下記特許文献１記載の顕微鏡照明装置においては、照明光学系中にフライアイレンズを配置し、これによって観察面における照度の均一化を図っている。

特開２００２－６２２５号公報

上記顕微鏡照明装置においては、照明光学系中にフライアイレンズを設ける必要がある。また、フライアイレンズからの光をリレーするため、フライアイレンズと視野絞りとの間に、リレーレンズを設ける必要がある。これにより、照明鏡筒の大型化を招き、ひいては顕微鏡ユニットの大型化を招いてしまう恐れがある。

本発明は、この様な課題に鑑みてなされたものであり、照明鏡筒全体の小型化を図り、ひいては顕微鏡ユニットの小型化を図ることができる顕微鏡ユニットを提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る顕微鏡ユニットは、撮像素子及び対物レンズを取付可能に構成された結像光学系の主鏡筒と、主鏡筒に接続されると共に光源を取付可能に構成された照明光学系の照明鏡筒と、を備え、照明鏡筒は、光源を取付可能に構成された第１鏡筒と、主鏡筒及び第１鏡筒を接続する中間鏡筒と、を有し、中間鏡筒の外周面よりも内側に、光源から照射される光の視野絞りが配置されている。

この様な顕微鏡ユニットでは、照明鏡筒の視野絞りを中間鏡筒の外周面よりも内側に配置している。従って、例えば視野絞りを中間鏡筒の外周面よりも外側に配置する様な場合と比較して、第１鏡筒内部のスペースを有効に活用することが可能である。これにより、照明鏡筒の全長を短く構成して、照明鏡筒全体の小型化を図り、ひいては顕微鏡ユニットの小型化を図ることが可能となる。

上記視野絞りは、中間鏡筒の内周面よりも内側に配置されていても良い。

上記中間鏡筒は、主鏡筒に対して光軸を中心として回動自在に接続されていても良い。

上記顕微鏡ユニットは、中間鏡筒の内部に収容され、第１鏡筒からの光を主鏡筒に向けて反射させる反射ミラーと、反射ミラーを保持するミラー枠部材と、ミラー枠部材の中間鏡筒に対する取付位置を調整する位置調整機構と、を有していても良い。また、この様な場合、視野絞りは、ミラー枠部材の外周面よりも内側に配置されていても良い。

また、照明光学系は、光源から照射された光を集光するコレクタレンズと、コレクタレンズからの光を透過させるフライアイレンズと、フライアイレンズからの光をリレーする第１リレーレンズと、第１リレーレンズからの光の範囲を絞る視野絞りと、第１リレーレンズからの光を主鏡筒に向けて反射させる反射ミラーと、主鏡筒の光軸上に設けられ、入射した少なくとも一部の光を対物レンズに導くと共に、対物レンズから入射した少なくとも一部の光を撮像素子側へ透過させるビームスプリッタと、反射ミラーで反射された光をビームスプリッタへリレーする第２リレーレンズと、を有していても良い。この様な場合、第１鏡筒は、コレクタレンズと、フライアイレンズと、第１リレーレンズと、を収容し、中間鏡筒は、第２リレーレンズを収容し、主鏡筒は、ビームスプリッタを収容する様に構成されていても良い。

また、視野絞りは、第１鏡筒の一部であっても良いし、中間鏡筒に収容されていても良い。

この様な構成によれば、照明鏡筒全体の小型化を図り、ひいては顕微鏡ユニットの小型化を図ることができる顕微鏡ユニットを提供することが可能である。

第１実施形態に係る顕微鏡ユニットの全体構成を示す概略的な説明図である。 顕微鏡ユニットの全体構成を示す概略的な説明図である。 顕微鏡ユニットのミラー枠部材の構成を示す模式的な側面図である。 顕微鏡ユニットのミラー枠部材の構成を示す模式的な斜視図である。 顕微鏡ユニットの主鏡筒に対する照明鏡筒の姿勢と照明範囲との関係を説明するための図である。 取付位置調整済みの場合と未調整の場合の照明範囲を説明するための図である。 第２実施形態に係る顕微鏡ユニットの構成を示す概略的な説明図である。 顕微鏡ユニットの外観を示す説明図である。 顕微鏡ユニットの外観を示す説明図である。 顕微鏡ユニットの外観を示す説明図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明のいくつかの実施形態に係る顕微鏡ユニットを詳細に説明する。ただし、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、以下の実施形態においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合、及び一部の構成要素が省略されている場合がある。

また、以下の説明では、「Ｘ軸方向」は図１に示す顕微鏡ユニットの紙面（正面）に正対した場合の左右方向を意味し、「Ｙ軸方向」はこの場合の奥行き方向を意味し、「Ｚ軸方向」はこの場合の上下方向、すなわち主鏡筒の光軸方向を意味する。なお、顕微鏡ユニットの基本的な構造については既知であるので、ここでは必要な場合を除き全体構成については概略のみを説明する。

［第１実施形態］
［構成］
図１及び図２は、第１実施形態に係る顕微鏡ユニット１００の全体構成を示す概略的な説明図である。図１及び図２では、顕微鏡ユニット１００の一部が断面図として示されており、一部が透過図として示されている。図２は図１に対して照明鏡筒２０の主鏡筒１０に対する姿勢が１８０°異なる様子を示している。以下、図１に示す状態を顕微鏡ユニット１００の基本姿勢として説明する。

図１及び図２に示す様に、顕微鏡ユニット１００は、図示しない顕微鏡の一部を構成するものであり、主鏡筒１０と、主鏡筒１０に接続された照明鏡筒２０と、を備える。

主鏡筒１０は、いわゆる顕微鏡の結像光学系を構成し、例えば、図１に例示したＺ軸方向の上方側（以下、単に「上方側」と呼ぶ。）の端部に撮像素子３０を内蔵するカメラ３１を取付可能であると共に、図１に例示したＺ軸方向の下方側（以下、単に「下方側」と呼ぶ。）の端部に対物レンズ３２を取付可能に構成されている。なお、撮像素子３０は、各種の画像センサ（ＣＭＯＳ，ＣＣＤ）等を含む。

主鏡筒１０は、上方側（カメラ３１側）に配置される円筒状の第１スリーブ部１１と、この第１スリーブ部１１の下方側に配置される円筒状の第２スリーブ部１２と、を有する。第１スリーブ部１１は、その最小外径が、第２スリーブ部１２の最小外径よりも僅かに小さくなる様に形成されている。

また、主鏡筒１０は、第２スリーブ部１２の下方側に配置された外観矩形状の筐体本体部１３と、この筐体本体部１３の下方側に配置されて対物レンズ３２が接続される円筒状の第３スリーブ部１４と、を有する。なお、筐体本体部１３は、第１筐体１５と、この第１筐体１５の下方側に配置された第２筐体１６と、により構成されている。

主鏡筒１０における第２スリーブ部１２及び筐体本体部１３の第１筐体１５の内部には、結像レンズ（チューブレンズ）１７が収容されている。また、筐体本体部１３の第２筐体１６の内部には、後述するビームスプリッタ（以下、「Ｂ／Ｓ」とする。）１８が、主鏡筒１０の光軸ＭＬに対して所定角度で傾斜する様に収容されている。これら主鏡筒１０を構成する第１スリーブ部１１、第２スリーブ部１２、筐体本体部１３、及び第３スリーブ部１４は、主鏡筒１０の光軸ＭＬに沿って、Ｚ軸方向に直線的に同軸配置されている。

照明鏡筒２０は、いわゆる顕微鏡の照明光学系を構成し、基本姿勢においてＺ軸方向の上方側の端部に種々の光源ＬＳを着脱自在に取付可能な第１鏡筒２１と、この第１鏡筒２１を主鏡筒１０に接続する中間鏡筒２２と、を有する。なお、第１鏡筒２１はＺ軸方向に光軸Ｌ１を形成し、中間鏡筒２２はＸ軸方向に光軸Ｌ２を形成する。

第１鏡筒２１は、基本姿勢における上方側に配置される円筒状の第４スリーブ部２３と、この第４スリーブ部２３の下方側に配置される円筒状の第５スリーブ部２４と、を有する。なお、第４スリーブ部２３は、その最小外径が、第５スリーブ部２４の最小外径よりも小さくなる様に形成されている。

また、第１鏡筒２１は、第５スリーブ部２４の下方側に配置される外観段付き円環状の連結筐体部２６と、連結筐体部２６の下方側に配置される外観段付き円筒状の第６スリーブ部２７と、を有する。連結筐体部２６は、第５スリーブ部２４と第６スリーブ部２７とを連結する。なお、第６スリーブ部２７の一部（中間鏡筒２２内に配置される部分）は、下方に向かって先細りの円錐台状に形成された円錐台部２７ａとなっている。図示の例では、第５スリーブ部２４と第６スリーブ部２７の外径はほぼ同径で、連結筐体部２６の最小外径がこれらの外径よりも大きく示されているが、第５スリーブ部２４、連結筐体部２６及び第６スリーブ部２７の外径は、ほぼ同径となる様に構成されていても良い。

第１鏡筒２１における第４スリーブ部２３の内部には、取り付けられた光源ＬＳの射出端ＬＥが収容されている。また、第１鏡筒２１における第５スリーブ部２４は、上方側の内部にコレクタレンズ（集光レンズ）３３を収容する。更に、第５スリーブ部２４と連結筐体部２６との接続箇所の内部には、フライアイレンズ３４が収容されている。

第１鏡筒２１における第６スリーブ部２７は、上方側の内部に第１リレーレンズ群３５を収容する。第１リレーレンズ群３５は、お互いに接合されていない複数枚のレンズを有する。例えば、図示の例において、第１リレーレンズ群３５は、Ｚ軸方向の下方側に向けた凸面を有する平凸レンズからなる第１レンズ３５ａと、Ｚ軸方向の上方側に向けた凸面を有する平凸レンズからなる第２レンズ３５ｂと、を備える。これら第１レンズ３５ａ及び第２レンズ３５ｂは、凸面同士が向かい合う様に配置されている。第１レンズ３５ａ及び第２レンズ３５ｂは、お互いに離間して配置されていても良いし、凸面の一部が接触していても良い。

なお、第１鏡筒２１における第６スリーブ部２７の第１リレーレンズ群３５の収容箇所より下方側の内周面２７ｂは、下方に向けて徐々に小径となるテーパ状に形成されている。また、第６スリーブ部２７の外周部の一部には、外周方向に突出する円環状のフランジ部２７ｃが形成されている。

第１鏡筒２１における第６スリーブ部２７のフランジ部２７ｃの下端面２７ｄよりも下方側には、第６スリーブ部２７の最小外径よりも小径の外周部２７ｅを経て、さらに下方に形成された段差部を介して、下方に向けて徐々に小径となるテーパ状に形成された円錐台部２７ａの外周部２７ｆが配置されている。

なお、第１鏡筒２１を構成する第４スリーブ部２３、第５スリーブ部２４、連結筐体部２６、及び第６スリーブ部２７は、第１鏡筒２１の光軸Ｌ１に沿って、直線的に同軸配置されている。そして、第６スリーブ部２７の円錐台部２７ａの下端部は、視野絞り３６を構成している。即ち、第１実施形態に係る照明鏡筒２０における視野絞り３６は、第１鏡筒２１の一部（円錐台部２７ａの下端部）により構成される。

中間鏡筒２２は、第１鏡筒２１と主鏡筒１０とを接続すると共に、基本姿勢において主鏡筒１０からＸ軸方向に離隔する端部側に、上方側から主鏡筒１０の方に向けて斜め下方側に傾斜する傾斜壁２８ａが形成された外観矩形状の中間筐体部２８を有する。

なお、中間筐体部２８のＸ軸方向における主鏡筒１０側の端部は、円筒状の嵌合円筒部２８ｂとして形成され、筐体本体部１３の第２筐体１６に形成された穴状の嵌合部１６ａに嵌合される。これにより、中間鏡筒２２は、主鏡筒１０に対して、第１鏡筒２１の光軸Ｌ１と直交する光軸Ｌ２を中心として回動可能に接続される（図２参照）。なお、嵌合円筒部２８ｂの内部には、第２リレーレンズ３８が収容されている。

また、基本姿勢における中間筐体部２８の上壁部２８ｃには、第１鏡筒２１の第６スリーブ部２７が嵌合される嵌合穴２８ｄが形成されている。即ち、第６スリーブ部２７は、フランジ部２７ｃの下端面２７ｄが上壁部２８ｃの外壁面に当接すると共に、嵌合穴２８ｄの開口端側の内周面に外周部２７ｅが嵌まる様な状態で、中間筐体部２８に嵌合される。

なお、第６スリーブ部２７は、フランジ部２７ｃが取付ボルト１９により上壁部２８ｃに取り付けられることによって、中間筐体部２８に固定される。これにより、第１鏡筒２１は、中間鏡筒２２に対して位置決めされた上で固定される。この構成によれば、第１鏡筒２１が中間鏡筒２２に対してこの様に固定されるので、上述した第１鏡筒２１の視野絞り３６は、中間鏡筒２２の外周面（中間筐体部２８の上壁部２８ｃの外壁面）よりも内側に配置されることとなる。

また、中間鏡筒２２には、反射ミラー３７と、この反射ミラー３７を保持するミラー枠部材４０と、が収容されている。また、中間鏡筒２２には、ミラー枠部材４０の中間鏡筒２２に対する取付位置（中間筐体部２８に対する取付位置）を調整する位置調整機構（図示せず）が設けられている。

図３は、顕微鏡ユニット１００のミラー枠部材４０の構成を示す模式的な側面図である。また、図４は、顕微鏡ユニット１００のミラー枠部材４０の構成を示す模式的な斜視図である。

図３及び図４に示す様に、ミラー枠部材４０は、中間筐体部２８の内部に収容可能となる様に、一端部側を斜めに切断した様な円筒状の枠体４９により形成されている。ミラー枠部材４０の枠体４９は、反射ミラー３７を保持する。この反射ミラー３７は、枠体４９の楕円開口部４１の形状に合わせて反射部分が楕円形状となる様に、例えば楕円形又は多角形（八角形など）の外形で形成されている。また、この反射ミラー３７は、例えば、ミラー枠部材４０の枠体４９に対し、上記反射部分を除く部分が図示しない接着剤等を介して貼着されている。

また、ミラー枠部材４０の枠体４９は、楕円開口部４１とＸ軸方向に反対側の端部に形成された主鏡筒側開口部４２と、楕円開口部４１から見てＺ軸方向に離間する位置に形成された第１鏡筒側開口部４３と、を有する。第１鏡筒側開口部４３は、第１鏡筒２１の第６スリーブ部２７における円錐台部２７ａの視野絞り３６の外径よりも大きく、且つ視野絞り３６からＺ軸方向の上方側の所定範囲における外周部２７ｆの外径よりも大きな開口径を有する。これにより、ミラー枠部材４０の枠体４９が第６スリーブ部２７の円錐台部２７ａと干渉することなく、視野絞り３６を極力反射ミラー３７に近づけて配置することができる。

なお、この様に構成されたミラー枠部材４０は、中間筐体部２８の内部に収容された後に、図示しない位置調整機構により中間筐体部２８に対して取付位置が調整される。位置調整機構は、図示は省略するが、例えば、中間筐体部２８に対し、Ｙ軸方向に穿設された一対の座グリ孔に螺合された複数の調整用ねじにより構成される。取付位置の調整後には、ミラー枠部材４０を中間筐体部２８に、例えばねじ止め固定する。

なお、こうして形成された中間鏡筒２２と、別途組み立てた第１鏡筒２１とは、円錐台部２７ａを嵌合穴２８ｄに挿入した状態でフランジ部２７ｃを取付ボルト１９により中間筐体部２８にねじ止め固定するだけの簡単な構造で一体化することができるので、照明鏡筒２０は容易に製造することが可能である。

［光学系］
本実施形態に係る顕微鏡ユニット１００の結像光学系は、対物レンズ３２と、結像レンズ（チューブレンズ）１７と、を備える。また、本実施形態に係る顕微鏡ユニット１００の照明光学系は、コレクタレンズ（集光レンズ）３３と、フライアイレンズ３４と、第１リレーレンズ群３５と、視野絞り３６と、反射ミラー３７と、Ｂ／Ｓ１８と、第２リレーレンズ３８と、を備える。

光源ＬＳの射出端ＬＥと、対物レンズ３２の座の位置（対物レンズ３２の瞳）と、フライアイレンズ３４の射出端面とは、共役関係となる。また、これらの位置は、Ｂ／Ｓ１８及び反射ミラー３７とは、共役関係にならない。また、視野絞り３６と、対物レンズ３２の焦点位置と、結像レンズ１７の焦点位置とは、共役関係となる。

光源ＬＳの射出端ＬＥからの光束（発散光線束）は、コレクタレンズ３３を介して集光された光束（集束光線束）に変換され、フライアイレンズ３４を通してフライアイレンズ３４を構成する複数のレンズの数だけ分割される。これにより、フライアイレンズ３４の射出端面には、フライアイレンズ３４を構成する複数のレンズの数だけ光源像が形成され（二次光源）、フライアイレンズ３４を構成する複数のレンズ毎に射出した光束（発散光線束）は、第１リレーレンズ群３５を通して集光されて視野絞り３６上で各々重なる様にリレーされる。従って、フライアイレンズ３４の射出端面には、配光特性が異なる種々の光源ＬＳを用いた場合であっても、配光ムラの少ないほぼ均一な配光特性となる擬似的な面光源（二次光源）が形成される。

光軸Ｌ１に沿って視野絞り３６を通り光の範囲が絞られた光束（発散光線束）は、中間鏡筒２２内の反射ミラー３７で光軸Ｌ２に沿った光束（発散光線束）となる様に反射され、第２リレーレンズ３８を通して集光された上でＢ／Ｓ１８に照射される様にリレーされる。なお、Ｂ／Ｓ１８は、第２リレーレンズ３８を通って入射した少なくとも一部の光束（集束光線束）を図示しない開口絞り及び対物レンズ３２側へ反射させて導くと共に、対物レンズ３２等を通って入射した撮像面ＩＳからの少なくとも一部の光束を結像レンズ１７側へ透過させる。

［照明鏡筒２０の回転及び反射ミラー３７の位置決め］
上述の通り、本実施形態に係る顕微鏡ユニット１００では、照明鏡筒２０が主鏡筒１０に対して回動可能に構成されている。ここで、反射ミラー３７のＢ／Ｓ１８に対する位置が好適に調整されていない場合、照明鏡筒２０を主鏡筒１０に対して回転させた際に、視野絞り３６の中心位置が照明光学系の光軸からずれてしまう恐れがある。そこで、本実施形態に係る顕微鏡ユニット１００は、反射ミラー３７のＢ／Ｓ１８に対する位置を調整可能に構成されている。以下、この点について説明する。

図５は、顕微鏡ユニット１００の主鏡筒１０に対する照明鏡筒２０の姿勢と照明範囲との関係を説明するための図である。図６は、取付位置調整済みの場合と未調整の場合の照明範囲を説明するための図である。なお、図５及び図６においては、顕微鏡ユニット１００の外観については図１及び図２に示すものとは異なっている。また、ここでは、主鏡筒１０のＢ／Ｓ１８の取付位置及び取付角度が既に調整されたものとして説明する。

図５（ａ）に示す様に、主鏡筒１０の光軸ＭＬと照明鏡筒２０の第１鏡筒２１の光軸Ｌ１とがＺ軸方向となる基本姿勢における顕微鏡ユニット１００では、図５（ｂ）に示す様に、撮像面ＩＳにおける撮像範囲５１の中心と、照明鏡筒２０を通した光源ＬＳからの光の照明範囲５２の中心とが、主鏡筒１０の光軸ＭＬを中心とした正規の位置、即ち撮像範囲５１の中心と照明範囲５２の中心とが光軸ＭＬと一致する様な位置に定まっている。

本実施形態に係る顕微鏡ユニット１００では、この基本姿勢の状態から、図６（ａ）に示す様に、例えば、照明鏡筒２０を主鏡筒１０に対して光軸Ｌ２を中心として９０°回転させることが可能である。これにより、撮像範囲５１の像はそのままに、照明範囲５２が９０°回転する。

ここで、例えば、上述した位置調整機構によりミラー枠部材４０の取付位置が調整されていれば、図６（ｂ）に示す様に、図中矢印で示す姿勢変更があったにも拘わらず、撮像範囲５１の中心と照明範囲５２の中心とが光軸ＭＬと一致した状態を保持することが可能である。

一方、ミラー枠部材４０の取付位置の調整がなされていない場合は、図６（ｃ）に示す様に、照明範囲５２の中心が撮像範囲５１の中心から大きくずれた状態となってしまうため、視野内における光源ＬＳによる照明分布が不均一となってしまう。

この様な事態を避けるために、本実施形態に係る顕微鏡ユニット１００では、ミラー枠部材４０の中間鏡筒２２に対する取付位置が位置調整機構を介して調整される。ミラー枠部材４０の取付位置は、例えば、照明鏡筒２０を組み立てた後に、これらの調整用ねじを操作することによって、ミラー枠部材４０の中間筐体部２８に対するＸ軸方向の配置位置、及びＸ軸方向を中心とした回転方向の配置位置を調整するように行われる。

調整の際には、光源ＬＳからの光の光軸Ｌ１が反射ミラー３７によって光軸Ｌ２の光に変換されたときの、第１鏡筒２１の姿勢変化に伴う光軸Ｌ２の偏心量が所定範囲内に収まるように調整が行われる。これにより、照明光学系による照明範囲５２がずれることなく照明鏡筒２０の主鏡筒１０に対する姿勢を自在に変更することが可能となる。

［顕微鏡ユニットの小型化］
従来より、撮像素子及び対物レンズを取付可能に構成された結像光学系の主鏡筒と、主鏡筒に接続されると共に光源を取付可能に構成された照明光学系の照明鏡筒と、を備える顕微鏡ユニットが知られている。この様な顕微鏡ユニットは、例えば、光源から射出された光束（発散光線束）をコレクタレンズで集光し、リレーレンズ系、視野絞りを通してミラーで反射させ、リレーレンズ系、開口絞り、コンデンサレンズを通して観察面を照明する様に構成されている。

この様な顕微鏡ユニットには、種々の光源を取付可能な場合がある。しかしながら、顕微鏡ユニットに取り付けられる光源の種類によっては、観察面における照度が不均一になってしまう場合があった。そこで、本実施形態に係る顕微鏡ユニット１００では、照明光学系に、フライアイレンズ３４を配置し、これによって観察面における照度の均一化を図っている。

しかしながら、この様な構成を採用した場合、照明光学系を構成する光学部品の点数が増えて全長が長くなってしまい、小型化が図り難くなってしまう場合がある。

そこで、第１実施形態に係る顕微鏡ユニット１００の照明鏡筒２０では、下記の様な方法によって、顕微鏡ユニットの小型化を図っている。

［視野絞り３６の位置調整］
第１実施形態に係る顕微鏡ユニット１００においては、視野絞り３６を、中間鏡筒２２の外周面よりも内側に配置している。従って、例えば視野絞り３６を中間鏡筒２２の外周面よりも外側（例えば、図１の、第６スリーブ部２７のフランジ部２７ｃの下端面２７ｄよりも上方側）に配置する様な場合と比較して、第１鏡筒２１内部のスペースを有効に活用することが可能である。これにより、照明鏡筒２０の全長を短く構成して、照明鏡筒全体の小型化を図り、ひいては顕微鏡ユニット１００の小型化を図ることが可能となる。

この様な構成によって顕微鏡ユニット１００の小型化を図る場合、視野絞り３６を、反射ミラー３７の近傍に極力近づけて配置することが望ましい。例えば、図１に示す様に、視野絞り３６を中間鏡筒２２の内周面２８ｅよりも内側に配置することが望ましい。ただし、視野絞り３６が反射ミラー３７の光束と干渉してしまった場合、照明光学系の照明性能（明るさや照度の均一性）の劣化が生じてしまう。従って、例えば図１に示す様に、視野絞り３６は、反射ミラー３７の光束と干渉しない程度に、反射ミラー３７から離れていることが望ましい。また、上述の通り、視野絞り３６と、対物レンズ３２の焦点位置とは、共役関係となる様に構成されている。ここで、反射ミラー３７が視野絞り３６の焦点深度の範囲外に位置していない場合、反射ミラー３７の表面の汚れや傷等が、撮像面ＩＳに映し出されてしまう恐れがある。従って、反射ミラー３７は、視野絞り３６の焦点深度の範囲外に設けられていることが望ましい。

なお、本実施形態に係る照明鏡筒２０の第６スリーブ部２７は、図１における下端部に円錐台部２７ａが形成されており、この円錐台部２７ａの下端部が視野絞り３６を構成している。この様な視野絞り３６は、第６スリーブ部２７を成形する際に、例えば、旋盤機器等によって一つのチャックで作製することができるので、製造工数を抑えつつ高精度に製造可能である。また、別途絞りのための部品等を使用することなく実現可能である。

また、上述の通り、本実施形態に係る顕微鏡ユニット１００では、照明鏡筒２０を主鏡筒１０に対して回転させることが可能である。ここで、視野絞りの構成によっては、照明鏡筒２０を主鏡筒１０に対して回転させた場合に、視野絞りの中心位置が照明光学系の光軸からずれてしまう恐れがある。ここで、本実施形態に係る視野絞り３６は、第１リレーレンズ群３５を収容する第６スリーブ部２７の一部から構成されている。従って、照明鏡筒２０を主鏡筒１０に対して回転させた場合であっても、視野絞りの中心位置と照明光学系の光軸との位置関係を、好適に維持することが可能である。

［第１リレーレンズ群３５の設計］
本実施形態に係る第１リレーレンズ群３５は、図１における下方側に向けた凸面を有する平凸レンズからなる第１レンズ３５ａと、図１における上方側に向けた凸面を有する平凸レンズからなる第２レンズ３５ｂと、を備える。この様な構成によれば、例えば単一のリレーレンズを配置した場合と比較して、第１リレーレンズ群３５の光の射出端から視野絞り３６の位置までの焦点距離を短く構成して、顕微鏡ユニットの更なる小型化を図ることが可能となる。また、非球面レンズではなく平凸レンズを採用することにより、製造コストの削減を実現可能である。なお、照明鏡筒全体の小型化の観点からは、第１リレーレンズ群３５から第２リレーレンズ３８までの光路における距離を、例えば、第２リレーレンズ３８の外径の５倍以下となるように設定することが好適である。この様にすれば、照明鏡筒の全長を短く設計することが可能である。

［第２実施形態］
図７は、第２実施形態に係る顕微鏡ユニット１００の構成を示す概略的な説明図である。図７（ａ）は顕微鏡ユニット１００の全体構成を示している。図７（ａ）では、顕微鏡ユニット１００の一部が断面図として示されており、一部が透過図として示されている。図７（ｂ）は顕微鏡ユニット１００の一部を拡大した構成を示している。なお、以降の説明においては、第１実施形態と同一又は相当する構成要素に関しては、同一の符号を付しているので、重複する説明は省略する。

図７（ａ）に示す様に、第２実施形態に係る顕微鏡ユニット１００は、照明鏡筒２０における視野絞り３６Ａの構造が、第１鏡筒２１の第６スリーブ部２７の円錐台部２７ａに形成された視野絞り３６の構造と異なる点が、第１実施形態に係る顕微鏡ユニット１００と相違している。

即ち、第２実施形態に係る顕微鏡ユニット１００においては、例えば、図７（ｂ）に示す様に、中間鏡筒２２の内部にミラー枠部材４０Ａが収容されている。また、第２実施形態に係る視野絞り３６Ａは、ミラー枠部材４０Ａに配置されている。即ち、視野絞り３６Ａは、第１実施形態に係る照明鏡筒２０の第１鏡筒２１における第６スリーブ部２７の一部としては形成されておらず、別部品として設けられている。

この視野絞り３６Ａは、円環状の円形平板部材からなり、ミラー枠部材４０Ａの枠体４９に形成された第１鏡筒側開口部４３の下方開口端側に、第１鏡筒側開口部４３の中心に向かって張り出す様に形成されたフランジ状の取付部４３ａの上端面に、接着剤等を介して貼着されている。これにより、視野絞り３６Ａは、第１実施形態における視野絞り３６と同様に、ミラー枠部材４０Ａの枠体４９の外周面４９ａよりも内側に配置される。

なお、第２実施形態では、第１鏡筒２１の第６スリーブ部２７Ａに、外周部２７ｅよりも下方側にあった円錐台部２７ａは形成されていないため、第６スリーブ部２７Ａの構造をより単純に構成することが可能である。第２実施形態に係る顕微鏡ユニット１００においても、第１実施形態と同様に、照明鏡筒２０の小型化を実現可能である。

［第１実施形態及び第２実施形態に係る顕微鏡ユニット１００の外観］
図８、図９及び図１０は、上述した顕微鏡ユニット１００の外観を示す説明図である。図８（ａ）は顕微鏡ユニット１００の上方斜視図である。図８（ｂ）は顕微鏡ユニット１００の下方斜視図である。図９（ａ）は顕微鏡ユニット１００の正面図である。図９（ｂ）は顕微鏡ユニット１００の背面図（裏面図）である。図９（ｃ）は顕微鏡ユニット１００の平面図（上面図）である。図１０（ａ）は顕微鏡ユニット１００の底面図（下面図）である。図１０（ｂ）は顕微鏡ユニット１００の右側面図である。図１０（ｃ）は顕微鏡ユニット１００の左側面図である。なお、図８～図１０においては、既に説明した主鏡筒１０及び照明鏡筒２０の各構成要素に付した主要な符号は省略しており、重複する説明は割愛する。

顕微鏡ユニット１００は、顕微鏡に取り付けられて観察面の対象物を観察或いは撮像するための結像光学系及び照明光学系を提供するものである。顕微鏡ユニット１００は、上述の通り、顕微鏡の結像光学系を構成する主鏡筒１０に対し、顕微鏡の照明光学系を構成する照明鏡筒２０が、主鏡筒１０よりも小型に構成された上で、基本姿勢から姿勢変更自在となる様に回動可能に一体的に接続されている。主鏡筒１０には、顕微鏡の撮像素子及び対物レンズが取付可能である。照明鏡筒２０には、種々の光源が取付可能であり、主鏡筒１０に接続される。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す様に、主鏡筒１０の円筒状の第１スリーブ部は、上方側に設けられた円環状の機器接続用フランジ部１０１と、下方側に設けられた矩形状の第１取付フランジ部１０２と、を有する。主鏡筒１０の円筒状の第２スリーブ部は、上方側に設けられた矩形状の第２取付フランジ部１０３と、下方側に設けられた矩形状の第３取付フランジ部１０４と、を有する。

第１スリーブ部及び第２スリーブ部は、第１取付フランジ部１０２及び第２取付フランジ部１０３が位置合わせされた上で、図８（ａ）及び図９（ｃ）に示す様に、その四隅内側箇所がそれぞれボルト９１により固定されることにより接続される。主鏡筒１０の筐体本体部の第１筐体及び第２筐体は、図９（ａ）、図９（ｂ）、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示す様に、ほぼ同一の外形を有する様な矩形状の隅部が面取りされた箱型に形成されている。

第２スリーブ部は、第３取付フランジ部１０４が筐体本体部の第１筐体の上部に位置合わせされた上で、図８（ａ）、図９（ａ）～（ｃ）、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示す様に、その四隅内側箇所がそれぞれボルト９２により固定されることにより、筐体本体部に接続される。

主鏡筒１０の円筒状の第３スリーブ部は、上方側に設けられた円環状の第４取付フランジ部１０５を有する。第３スリーブ部は、筐体本体部の第２筐体の下部に位置合わせされた上で、図８（ｂ）、図９（ａ）、図９（ｂ）、及び図１０（ａ）～（ｃ）に示す様に、所定の四箇所がそれぞれボルト９３により固定されることにより、筐体本体部に接続される。なお、筐体本体部の第１筐体及び第２筐体は、図１０（ａ）に示す様に、第２筐体の下方側から所定数のボルト９４により固定されることで、一体的に構成される。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す様に、照明鏡筒２０の第１鏡筒は円筒形状に形成され、中間鏡筒は傾斜部を有する角筒形状に形成されている。図８（ａ）、図８（ｂ）、図９（ａ）～（ｃ）及び図１０（ｂ）に示す様に、第１鏡筒の第４スリーブ部の外径は、第５スリーブ部の外径よりも小さく、第５スリーブ部の外径は、連結筐体部２６の外径よりも小さく形成されている。また、第６スリーブ部の外径は、第５スリーブ部の外径とほぼ同径に形成されている。

上述の通り、第１鏡筒は中間鏡筒に取付ボルト１９により固定されるが、図８（ａ）、図８（ｂ）、図９（ａ）～（ｃ）、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す様に、中間鏡筒は、主鏡筒の筐体本体部の第２筐体側に設けられた一対の第５取付フランジ部１０６を所定数のボルト９５により固定することで、主鏡筒に接続される。また、中間鏡筒の傾斜壁は、図８（ａ）、図１０（ｂ）及び図１０（ｂ）に示す様に、角丸矩形状で着脱自在に形成されており、対角線上の一対のボルト９６により中間鏡筒に固定される。

［その他の実施形態］
上述した各実施形態の顕微鏡ユニット１００の各部について、その外形や寸法等は、適宜変更可能である。例えば、主鏡筒１０の筐体本体部１３を円筒状に形成し、第１スリーブ部１１～第３スリーブ部１４までの全体を円筒状に形成することもできる。また、第１スリーブ部１１、第２スリーブ部１２及び第３スリーブ部１４を矩形状に形成し、第１スリーブ部１１～第３スリーブ部１４までの全体を矩形（角筒）状に形成することもできる。更に、第１スリーブ部～第３スリーブ部１４の外径を上述したものとは異ならせることもできる。これらのことは、照明鏡筒２０にも適用され得る。また、複数の部材からなる構成として例示したものを一つの部材から構成しても良いし、一つの部材からなる構成として例示したものを複数の部材から構成しても良い。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 主鏡筒
１１ 第１スリーブ部
１２ 第２スリーブ部
１３ 筐体本体部
１４ 第３スリーブ部
１８ ビームスプリッタ（Ｂ／Ｓ）
２０ 照明鏡筒
２１ 第１鏡筒
２２ 中間鏡筒
２３ 第４スリーブ部
２４ 第５スリーブ部
２６ 連結筐体部
２７ 第６スリーブ部
２８ 中間筐体部
３０ 撮像素子
３２ 対物レンズ
３３ コレクタレンズ
３４ フライアイレンズ
３５ 第１リレーレンズ群
３６，３６Ａ 視野絞り
３７ 反射ミラー
３８ 第２リレーレンズ
４０，４０Ａ ミラー枠部材
１００ 顕微鏡ユニット

Claims (5)

1. 第１の光軸に沿って延伸し、撮像素子及び対物レンズを取付可能に構成された結像光学系の主鏡筒と、
   前記第１の光軸と直交する第２の光軸に沿って延伸し、前記第２の光軸に沿った一方側の端部が前記主鏡筒の外周面に接続された中間鏡筒と、
   前記第２の光軸と直交する第３の光軸に沿って延伸し、前記第３の光軸に沿った一方側の端部が前記中間鏡筒の外周面に接続され、光源を取付可能に構成された第１鏡筒と
   を備え、
   前記第１鏡筒の前記第３の光軸に沿った前記一方側の端部は、前記中間鏡筒側に向かって先細りの円錐台状に形成された円錐台部を備え、
   前記円錐台部は、前記中間鏡筒の外周面よりも内側に挿入され、前記光源から照射される光の視野絞りを構成している
   顕微鏡ユニット。
2. 前記円錐台部は、前記中間鏡筒の内周面よりも内側に挿入されている
   請求項１記載の顕微鏡ユニット。
3. 前記中間鏡筒及び前記第１鏡筒は、前記第２の光軸を回転軸として、前記主鏡筒に対して回動自在に構成されている
   請求項１又は２記載の顕微鏡ユニット。
4. 前記中間鏡筒の内部に収容され、前記第１鏡筒からの光を前記主鏡筒に向けて反射させる反射ミラーと、
   前記反射ミラーを保持するミラー枠部材と、
   前記ミラー枠部材の前記中間鏡筒に対する取付位置を調整する位置調整機構と、を有し、
   前記円錐台部は、前記ミラー枠部材の外周面よりも内側に挿入されている
   請求項１～３のいずれか１項記載の顕微鏡ユニット。
5. 前記中間鏡筒及び前記第１鏡筒は、照明光学系の鏡筒であり、
   前記照明光学系は、
   前記光源から照射された光を集光するコレクタレンズと、
   前記コレクタレンズからの光を透過させるフライアイレンズと、
   前記フライアイレンズからの光をリレーする第１リレーレンズと、
   前記第１リレーレンズからの光の範囲を絞る前記視野絞りと、
   前記第１リレーレンズからの光を前記主鏡筒に向けて反射させる前記反射ミラーと、
   前記主鏡筒の光軸上に設けられ、入射した少なくとも一部の光を前記対物レンズに導くと共に、前記対物レンズから入射した少なくとも一部の光を前記撮像素子側へ透過させるビームスプリッタと、
   前記反射ミラーで反射された光を前記ビームスプリッタへリレーする第２リレーレンズと、を有し、
   前記第１鏡筒は、前記コレクタレンズと、前記フライアイレンズと、前記第１リレーレンズと、を収容し、
   前記中間鏡筒は、前記第２リレーレンズを収容し、
   前記主鏡筒は、前記ビームスプリッタを収容する
   請求項４記載の顕微鏡ユニット。

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