JP2007328064A - Optical device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical device designed so as to ensure high accuracy in retaining lens intervals even in the case where lenses can not be cemented by an adhesive and facilitate its assemblage/and adjustment. <P>SOLUTION: The optical device I includes: a first lens holding frame IB1 in which a first lens G1 is fitted; a second lens holding frame IB2 in which a second lens G2 is fitted; and a base material A holding the first and second lens holding frames integrally. In the optical device 1, the first lens holding frame IB1 is fitted in a fitting part a11 formed in the base material and thereby the first lens G1 is positioned in the base material A. In addition, the second lens holding frame IB2 is fitted in a fitting part b12 formed in the first lens holding frame IB1 and thereby the second lens G2 is positioned in the first lens holding frame IB1. Thus, the second lens G2 is positioned in the base material A via the first holding frame IB1. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、それぞれレンズが組付けられた複数のレンズ保持枠とこれらのレンズ保持枠を一体的に保持する基材とを備えた光学装置に関する。   The present invention relates to an optical device including a plurality of lens holding frames each having a lens assembled thereon and a base material that integrally holds these lens holding frames.

上記のような光学装置の代表例として、光学顕微鏡の対物レンズがある。対物レンズは基材として円筒状の鏡筒を有し、倍率に応じた複数のレンズが、鏡筒内に一体的に保持されて構成されている。高性能の光学顕微鏡に用いられる対物レンズでは、コマ収差、非点収差、球面収差等の収差を極限まで低減させるため、各レンズがそれぞれ収差低減用に補正レンズを組み合わせた組み合わせレンズとして構成されており、複数のレンズが組み合わされてレンズ固定金物に固定され、これらのレンズ固定金物が鏡筒に嵌合されて位置決め保持されるように構成されていた(例えば、特許文献1を参照)。   A typical example of the optical apparatus as described above is an objective lens of an optical microscope. The objective lens has a cylindrical barrel as a base material, and a plurality of lenses corresponding to the magnification are integrally held in the barrel. In objective lenses used in high-performance optical microscopes, each lens is configured as a combination lens that combines correction lenses to reduce aberrations in order to reduce aberrations such as coma, astigmatism, and spherical aberration to the limit. Thus, a plurality of lenses are combined and fixed to a lens fixing hardware, and these lens fixing hardware are configured to be positioned and held by fitting into a lens barrel (see, for example, Patent Document 1).

従来の対物レンズでは、組み合わされるレンズ相互の固定手段として、適宜接着剤を光学面に塗布してレンズ同士を貼り合わせる構造が採用されており、この接着工程においてレンズ相互の芯合わせを行うことで、複数のレンズを鏡筒に組み込んだときの偏心許容値を比較的大きく取ることが可能であった。このため従来の対物レンズでは、相互に接着剤で貼り合わせたレンズをレンズ固定金物に固定し、このようにして形成された複数のレンズ固定金物を鏡筒に位置決め保持するように構成されていた。   In the conventional objective lens, as a means for fixing the lenses to be combined, a structure in which an adhesive is appropriately applied to the optical surface and the lenses are bonded to each other is adopted. It was possible to obtain a relatively large tolerance for eccentricity when a plurality of lenses were incorporated into the lens barrel. Therefore, the conventional objective lens is configured to fix the lenses bonded together with an adhesive to the lens fixing hardware, and to position and hold the plurality of lens fixing hardware formed in this manner on the lens barrel. .

特開2004−219608号公報JP 2004-219608 A

しかしながら、高い解像度を得るために、例えば、波長λがλ=193nm,λ=248nmなどの深紫外線(DUV:Deep Ultra Violet)を観測波長とした光学顕微鏡の対物レンズでは、接着剤を用いてレンズ同士を接合すると、接合面を透過する紫外線によって接着剤が化学反応を起こし、徐々に白濁して透過率が低下するという問題があった。   However, in order to obtain a high resolution, for example, an objective lens of an optical microscope having an observation wavelength of deep ultraviolet (DUV: Deep Ultra Violet) having a wavelength λ of λ = 193 nm, λ = 248 nm, or the like is used. When they are joined together, there is a problem that the adhesive causes a chemical reaction due to the ultraviolet rays that pass through the joining surfaces, gradually becoming cloudy and lowering the transmittance.

一方、上記問題を避けるため、接着剤を用いないレンズ構成を採用しようとすると、極端に高いレンズ間保持精度(特に偏心精度)が要求され、これを満たす機械加工が極めて困難であるという問題があった。特に、細くて長い鏡筒の内径を高精度に測定することが技術的に困難であることから、鏡筒とレンズ固定金物との嵌合ガタを機械加工で5μm程度以下にすることが極めて困難であり、鏡筒とレンズ固定金物との嵌合で所要の光学性能を得ることが困難であった。   On the other hand, in order to avoid the above problems, when trying to adopt a lens configuration that does not use an adhesive, extremely high inter-lens holding accuracy (particularly eccentric accuracy) is required, and machining that satisfies this is extremely difficult. there were. In particular, since it is technically difficult to measure the inner diameter of a thin and long lens barrel with high accuracy, it is extremely difficult to reduce the fitting backlash between the lens barrel and the lens fixing hardware to about 5 μm or less. Thus, it is difficult to obtain the required optical performance by fitting the lens barrel and the lens fixing hardware.

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、レンズを接着剤で貼り合わせることができない場合であっても、所望のレンズ間保持精度を確保でき、組立/調整を容易に行うことができる光学装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and even when the lenses cannot be bonded together with an adhesive, a desired inter-lens holding accuracy can be secured, and assembly / It is an object of the present invention to provide an optical device that can be adjusted easily.

上記目的を達成するため、本発明に係る第1の光学装置は、第1のレンズが組付けられた第1のレンズ保持枠と、第2のレンズが組付けられた第2のレンズ保持枠と、第1のレンズ保持枠及び第2のレンズ保持枠を一体的に保持する基材とを備えた光学装置において、第1のレンズ保持枠が基材に形成された嵌合部に嵌合されて第1のレンズが基材に位置決めされ、第2のレンズ保持枠が第1のレンズ保持枠に形成された嵌合部に嵌合されて第2のレンズが第1のレンズ保持枠に位置決めされ、これにより第2のレンズが第1のレンズ保持枠を介して基材に位置決めされるように構成される。   To achieve the above object, a first optical device according to the present invention includes a first lens holding frame in which a first lens is assembled and a second lens holding frame in which a second lens is assembled. And a base material that integrally holds the first lens holding frame and the second lens holding frame, the first lens holding frame is fitted into a fitting portion formed on the base material. Then, the first lens is positioned on the base material, the second lens holding frame is fitted into the fitting portion formed on the first lens holding frame, and the second lens becomes the first lens holding frame. The second lens is configured to be positioned on the base material via the first lens holding frame.

本発明に係る第2の光学装置は、上記第1の光学装置に、第3のレンズが組付けられ第1のレンズ及び第2のレンズを透過する光の光軸と直交する面内に移動可能に配設された第3のレンズ保持枠と、第3のレンズ保持枠を光軸と直交する面内で移動させる第3レンズ調整手段とを有し、第3のレンズが、第1レンズ保持枠と第2レンズ保持枠との嵌合により相互に位置決めされた第1レンズ及び第2レンズに対して、第3レンズ調整手段により光軸と直交方向に位置決め調整可能に配設される。   The second optical device according to the present invention moves in a plane perpendicular to the optical axis of the light transmitted through the first lens and the second lens when the third lens is assembled to the first optical device. A third lens holding frame arranged in a possible manner, and third lens adjusting means for moving the third lens holding frame in a plane perpendicular to the optical axis, the third lens being the first lens With respect to the first lens and the second lens positioned with each other by fitting between the holding frame and the second lens holding frame, the third lens adjusting means is arranged so that the positioning can be adjusted in the direction orthogonal to the optical axis.

なお、第3のレンズ保持枠が、第1のレンズ保持枠と第2のレンズ保持枠との間に配設され、相互に位置決めされた第1レンズと第2レンズとの間で、第3のレンズが光軸と直交方向に位置決め調整可能に配設することが好ましい。   The third lens holding frame is disposed between the first lens holding frame and the second lens holding frame, and the third lens holding frame is positioned between the first lens and the second lens positioned relative to each other. It is preferable that the lens is disposed so as to be positioned and adjustable in a direction orthogonal to the optical axis.

また、基材に、光軸と直交する面内方向への第2レンズ保持枠の移動を規制する係止構造を設けることも好ましい。   It is also preferable to provide a locking structure for restricting the movement of the second lens holding frame in the in-plane direction orthogonal to the optical axis.

本発明によれば、基材に嵌合されて位置決めされた第1のレンズ保持枠に第2のレンズ保持枠が嵌合位置決めされる構成のため、第1のレンズと第2のレンズとを接着剤で貼り合わせることができない場合であっても、所望のレンズ間保持精度を確保でき、組立/調整を容易に行うことができる光学装置を提供することができる。   According to the present invention, since the second lens holding frame is fitted and positioned on the first lens holding frame that is fitted and positioned on the base material, the first lens and the second lens are arranged. Even when the adhesive cannot be used, it is possible to provide an optical device that can ensure a desired inter-lens holding accuracy and can be easily assembled and adjusted.

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明に係る光学装置の一実施形態として、本発明を光学顕微鏡の対物レンズに適用した場合の構成例を図1に示しており、以下この図1を参照しながら第1実施例の対物レンズIについて説明する。なお図1は対物レンズIの光軸LIに沿った断面図である。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As an embodiment of the optical apparatus according to the present invention, FIG. 1 shows a configuration example when the present invention is applied to an objective lens of an optical microscope. The objective lens of the first embodiment is hereinafter referred to with reference to FIG. I will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of the objective lens I along the optical axis LI.

対物レンズIは、円筒状の鏡筒Aと、第1レンズG1〜第11レンズG11がそれぞれ組付けられた第1レンズ保持枠IB1〜第11レンズ保持枠IB11と、これらのレンズ保持枠IB1〜IB11を鏡筒Aに固定する押さえリングCなどからなり、これらの複数のレンズG1〜G11がレンズ保持枠IB1〜IB11を介して押さえリングCにより鏡筒Aに固定され一体的に保持される。   The objective lens I includes a cylindrical lens barrel A, a first lens holding frame IB1 to an eleventh lens holding frame IB11 each assembled with a first lens G1 to an eleventh lens G11, and these lens holding frames IB1 to IB1. The lens includes a holding ring C for fixing the IB 11 to the lens barrel A, and the plurality of lenses G1 to G11 are fixed to the lens barrel A by the pressing ring C via the lens holding frames IB1 to IB11 and are integrally held.

第1レンズ保持枠IB1は、鏡筒Aの内周側下端部に形成された嵌合部a11と、第1レンズ保持枠IB1の外周側に形成された嵌合部b11との嵌合により、鏡筒Aに位置決めされる。すなわち、図2に鏡筒Aの嵌合部a11と第1レンズ保持枠IB1の嵌合部b11との関係を示すように、鏡筒Aの嵌合面a11rとレンズ保持枠IB1の嵌合面b11rとが嵌合して鏡筒に対する第1レンズG1の光軸直交面内の位置が規定され、レンズ保持枠IB1の被支持面b11fが鏡筒Aの支持面a11fに当接支持されて第1レンズG1の光軸に対する傾きが規定され、これにより鏡筒Aに対して第1レンズG1が位置決めされる。   The first lens holding frame IB1 is fitted by a fitting portion a11 formed on the inner peripheral side lower end of the lens barrel A and a fitting portion b11 formed on the outer peripheral side of the first lens holding frame IB1. The lens barrel A is positioned. That is, as shown in FIG. 2, the fitting surface a11r of the lens barrel A and the fitting surface of the lens holding frame IB1 as shown in the relationship between the fitting portion a11 of the lens barrel A and the fitting portion b11 of the first lens holding frame IB1. b11r is fitted to define the position of the first lens G1 in the plane orthogonal to the optical axis with respect to the lens barrel, and the supported surface b11f of the lens holding frame IB1 is abutted and supported by the support surface a11f of the lens barrel A. The inclination of the first lens G1 with respect to the optical axis is defined, whereby the first lens G1 is positioned with respect to the lens barrel A.

一方、第1レンズ保持枠IB1以外のレンズ保持枠、すなわち第2レンズ保持枠IB2〜第11レンズ保持枠IB11は、鏡筒Aとの間に嵌合関係になく、各レンズ保持枠間の嵌合により相互の位置関係が規定されるようになっている。例えば、第2レンズ保持枠IB2は、第1レンズ保持枠IB1の内周側に形成された嵌合部b12と、第2レンズ保持枠IB2の外周側に形成された嵌合部b21との嵌合により位置決めされ、これにより第2レンズG2が第1レンズG1(及び鏡筒A)に対して位置決めされる。   On the other hand, the lens holding frames other than the first lens holding frame IB1, that is, the second lens holding frame IB2 to the eleventh lens holding frame IB11 are not fitted to the lens barrel A, and are fitted between the lens holding frames. The mutual positional relationship is defined by the combination. For example, the second lens holding frame IB2 is fitted between a fitting portion b12 formed on the inner peripheral side of the first lens holding frame IB1 and a fitting portion b21 formed on the outer peripheral side of the second lens holding frame IB2. Accordingly, the second lens G2 is positioned relative to the first lens G1 (and the lens barrel A).

同様に、第3レンズ保持枠IB3は第2レンズ保持枠IB2の内周側の嵌合部b22と第3レンズ保持枠IB3の外周側の嵌合部b31の嵌合、第5レンズ保持枠IB5は第3レンズ保持枠IB3の内周側の嵌合部b33と第5レンズ保持枠IB5の外周側の嵌合部b51との嵌合、第8レンズ保持枠IB8は第5レンズ保持枠IB5の内周側の嵌合部b54と第8レンズ保持枠IB8の外周側の嵌合部b81との嵌合、のようにレンズ保持枠相互の嵌合により位置決めされる。   Similarly, the third lens holding frame IB3 is formed by fitting a fitting portion b22 on the inner peripheral side of the second lens holding frame IB2 and a fitting portion b31 on the outer peripheral side of the third lens holding frame IB3, and a fifth lens holding frame IB5. Is the fitting between the inner peripheral side fitting portion b33 of the third lens holding frame IB3 and the outer peripheral side fitting portion b51 of the fifth lens holding frame IB5, and the eighth lens holding frame IB8 is the fifth lens holding frame IB5. Positioning is performed by fitting the lens holding frames together such as fitting between the fitting portion b54 on the inner peripheral side and the fitting portion b81 on the outer peripheral side of the eighth lens holding frame IB8.

なお、図1からも明らかなように、全てのレンズ保持枠が順次嵌合関係で積み上げられるのではなく、嵌合関係で位置決めされたレンズの間にさらに嵌合関係で位置決めされた親子関係のレンズ保持枠が設けられている。例えば、第3レンズ保持枠IB3には、第5レンズ保持枠IB5を嵌合支持する嵌合部b33よりも内周側に、第4レンズ保持枠IB4を嵌合支持する嵌合部b32が形成されており、ここに第4レンズ保持枠IB4の嵌合部b41が嵌合されて、第4レンズG4が第3レンズG3と第5レンズG5との間に位置決めされるようになっている。   As is clear from FIG. 1, not all the lens holding frames are sequentially stacked in a fitting relationship, but a parent-child relationship positioned in a fitting relationship between lenses positioned in the fitting relationship. A lens holding frame is provided. For example, the third lens holding frame IB3 is formed with a fitting portion b32 for fitting and supporting the fourth lens holding frame IB4 on the inner peripheral side of the fitting portion b33 for fitting and supporting the fifth lens holding frame IB5. Here, the fitting part b41 of the fourth lens holding frame IB4 is fitted here, and the fourth lens G4 is positioned between the third lens G3 and the fifth lens G5.

また、第5レンズ保持枠IB5には、第8レンズ保持枠IB8を嵌合支持する嵌合部b54よりも内周側に、第6レンズ保持枠IB6を嵌合支持する嵌合部b52及び第7レンズ保持枠IB7を嵌合支持する嵌合部b53が形成されており、嵌合部b52に第6レンズ保持枠IB6の嵌合部b61が嵌合され、嵌合部b53に第7レンズ保持枠IB7の嵌合部b71が嵌合されて、第6レンズG6及び第7レンズG7が第5レンズG5と第8レンズG8との間に位置決めされるようになっている。この構成は第8レンズG8と第10レンズG10との間に配設される第9レンズG9についても同様である。なお、子供のレンズ保持枠は、後述する接着方式、押さえリング方式、あるいは固定ネジによって親となるレンズ保持枠の内部に固定される(図5を参照)。   Further, the fifth lens holding frame IB5 has a fitting part b52 for fitting and supporting the sixth lens holding frame IB6 and an inner side of the fitting part b54 for fitting and supporting the eighth lens holding frame IB8. A fitting portion b53 for fitting and supporting the seven lens holding frame IB7 is formed, the fitting portion b61 of the sixth lens holding frame IB6 is fitted to the fitting portion b52, and the seventh lens holding is held by the fitting portion b53. The fitting part b71 of the frame IB7 is fitted, and the sixth lens G6 and the seventh lens G7 are positioned between the fifth lens G5 and the eighth lens G8. This configuration is the same for the ninth lens G9 disposed between the eighth lens G8 and the tenth lens G10. The child lens holding frame is fixed inside the lens holding frame as a parent by an adhesive method, a pressing ring method, or a fixing screw described later (see FIG. 5).

このように、親となるレンズ保持枠IB3,IB5,IB8(以下、便宜的に「親保持枠」という)を基準とし、その内部に子供のレンズ保持枠IB4,IB6,IB7,IB9(同様に「子保持枠」という)を嵌合で合わせ込むレンズ構成により、積み重ねの段数を低減した簡明な構成で対物レンズの小型化を図ることができる。また単レンズの組み合わせよりも群レンズとして捉えた方が偏心精度を緩くできる場合、例えば、従来貼り合わせで接合されていた組み合わせレンズのように、群レンズ内のレンズ間相対位置精度は2〜3μmの高い精度が要求されるが、群レンズ相互の相対位置精度は5〜6μm程度で十分な場合があり、このような場合に上記親子関係のレンズ構成を採用すると有利である。   As described above, the parent lens holding frames IB3, IB5, and IB8 (hereinafter referred to as “parent holding frame” for convenience) are used as references, and the child lens holding frames IB4, IB6, IB7, and IB9 (similarly) The objective lens can be miniaturized with a simple configuration in which the number of stacking steps is reduced by the lens configuration in which the “child holding frame” is fitted together. In addition, when the decentering accuracy can be relaxed when viewed as a group lens rather than a single lens combination, the relative positional accuracy between the lenses in the group lens is 2 to 3 μm, for example, as in the case of a combination lens that has been joined by past bonding. However, in some cases, the relative positional accuracy between the group lenses is sufficient to be about 5 to 6 μm. In such a case, it is advantageous to employ the above-described parent-child lens configuration.

なお、上記説明からも明らかなように、親子関係のレンズ保持枠は、適用する光学装置の構成に応じて適宜設けることができ、例えば単一の親保持枠に多数の子保持枠を設ける構成や、全てのレンズ保持枠を親保持枠として積み上げる構成、鏡筒に嵌合保持される親保持枠に子保持枠を有する複数の親保持枠を嵌合保持させる構成などであっても良い。   As is clear from the above description, the parent-child lens holding frame can be appropriately provided according to the configuration of the optical device to be applied. For example, a single parent holding frame has a plurality of child holding frames. A configuration in which all the lens holding frames are stacked as a parent holding frame, a configuration in which a plurality of parent holding frames having a child holding frame are fitted and held in the parent holding frame fitted and held in the lens barrel may be used.

対物レンズIでは、第1レンズ保持枠IB1〜第11レンズ保持枠IB11を相互に嵌合させてレンズ保持枠の連結ブロックを組み上げた後、この連結ブロックを一体的に鏡筒Aに組み込む。この際、図2を参照して既述したように、鏡筒Aの内周側下端部に形成された嵌合部a11と、第1レンズ保持枠IB1の外周側に形成された嵌合部b11との嵌合により第1レンズ保持枠IB1が鏡筒Aに位置決めされ、対物レンズI全体の偏心基準となる。最後に、押さえリングCを鏡筒上端の内周ネジに螺合させて締め込み、第1〜第11レンズ保持枠の連結ブロックを光軸LIの方向に圧迫して固定する。これにより第1レンズG1〜第11レンズG11が鏡筒Aに位置決めされた状態で一体的に固定保持される。   In the objective lens I, the first lens holding frame IB1 to the eleventh lens holding frame IB11 are fitted together to assemble a connecting block of the lens holding frame, and then the connecting block is integrated into the lens barrel A integrally. At this time, as already described with reference to FIG. 2, the fitting portion a11 formed at the lower end on the inner peripheral side of the lens barrel A and the fitting portion formed on the outer peripheral side of the first lens holding frame IB1. By fitting with b11, the first lens holding frame IB1 is positioned in the lens barrel A, and serves as a decentration reference for the entire objective lens I. Finally, the holding ring C is screwed into the inner peripheral screw at the upper end of the lens barrel and tightened, and the connecting block of the first to eleventh lens holding frames is pressed and fixed in the direction of the optical axis LI. As a result, the first lens G1 to the eleventh lens G11 are integrally fixed and held in a state where they are positioned in the lens barrel A.

対物レンズIでは、鏡筒Aに嵌合位置決めされる第1レンズ保持枠IB1に第2レンズ保持枠IB2が嵌合位置決めされ、以降第3レンズ保持枠以下のレンズ保持枠が順次嵌合位置決めされる構成のため、レンズを接着剤で貼り合わせることができない場合であっても、所望のレンズ間保持精度を確保でき、組立/調整を容易に行うことができる。   In the objective lens I, the second lens holding frame IB2 is fitted and positioned on the first lens holding frame IB1 fitted and positioned on the lens barrel A, and thereafter the lens holding frames below the third lens holding frame are sequentially fitted and positioned. Therefore, even when the lenses cannot be bonded with an adhesive, the desired inter-lens holding accuracy can be ensured and assembly / adjustment can be easily performed.

次に、対物レンズIでは、第1〜第11レンズG1〜G11を各レンズ保持枠に位置調整して固定したうえで、各レンズ保持枠IB1〜IB11を嵌合部で相互に嵌合させて機械に位置決めする構成を採っているが、以下では、各レンズの位置精度向上にさらに効果的なレンズ保持枠の構成手段について説明する。図3は、図1に示した対物レンズIにおける第2レンズ保持枠IB2を例として示す高精度加工方法の説明図である。   Next, in the objective lens I, the first to eleventh lenses G1 to G11 are position-adjusted and fixed to the lens holding frames, and then the lens holding frames IB1 to IB11 are fitted to each other by the fitting portions. Although a configuration for positioning on the machine is employed, the following describes a lens holding frame configuration means that is more effective for improving the positional accuracy of each lens. FIG. 3 is an explanatory diagram of a high-precision processing method using the second lens holding frame IB2 in the objective lens I shown in FIG. 1 as an example.

第2レンズ保持枠IB2は、この高精度加工を行う前段階で、予め外形形状が所定の寸法精度以内で加工成形されており、第2レンズG2が、カシメまたはレンズ外周部(光路外)での接着などの固定手段により第2レンズ保持枠IB2に固定されている。そして、レンズ保持枠に対応して製作された雇い工具(レンズ保持枠加工用の固定治具)1を介して、光学精密旋盤のワーク保持台2に取り付けられる。   The second lens holding frame IB2 has an outer shape that has been processed and molded within a predetermined dimensional accuracy in advance before performing this high-precision processing, and the second lens G2 is caulked or on the outer periphery of the lens (outside the optical path). It is fixed to the second lens holding frame IB2 by fixing means such as bonding. Then, it is attached to the work holding table 2 of the optical precision lathe via an employment tool (fixing jig for processing the lens holding frame) 1 manufactured corresponding to the lens holding frame.

光学精密旋盤には、この精密旋盤における回転軸の軸心を通り、第2レンズG2のレンズ面R1に検出光を照射してR1面からの反射光の位置を検出する第1偏心検出手段5と、レンズ面R2に検出光を照射してR2面からの反射光の位置を検出する第2偏心検出手段6、これらの偏心検出手段5,6において検出される反射光の触れ廻りの状態等から第2レンズG2の光軸L2の位置及び傾きを算出する演算処理装置が設けられている。   In the optical precision lathe, the first eccentricity detecting means 5 that detects the position of the reflected light from the R1 surface by irradiating the lens surface R1 of the second lens G2 with the detection light through the axis of the rotation axis in the precision lathe. The second eccentricity detecting means 6 for irradiating the lens surface R2 with detection light and detecting the position of the reflected light from the R2 surface, the state of touching of the reflected light detected by these eccentricity detecting means 5 and 6, and the like Is provided with an arithmetic processing unit for calculating the position and inclination of the optical axis L2 of the second lens G2.

また光学精密旋盤には、この精密旋盤の回転軸に対して第2レンズ保持枠IB2の位置及び傾きを微調整する6自由度の調整機構、及び演算処理装置の算出結果に基づいて調整機構の作動を制御する制御装置が設けられており、制御装置は演算処理装置によって算出された第2レンズG2の光軸L2の位置及び傾き(回転軸との偏差)に基づいて調整機構を作動させ、第2レンズG2の光軸L2を精密旋盤の回転軸と一致させる。   The optical precision lathe also includes a 6-degree-of-freedom adjustment mechanism for finely adjusting the position and inclination of the second lens holding frame IB2 with respect to the rotation axis of the precision lathe, and an adjustment mechanism based on the calculation result of the arithmetic processing unit. A control device for controlling the operation is provided, and the control device operates the adjustment mechanism based on the position and inclination (deviation from the rotation axis) of the optical axis L2 of the second lens G2 calculated by the arithmetic processing device, The optical axis L2 of the second lens G2 is aligned with the rotational axis of the precision lathe.

このようにして第2レンズG2の光軸L2が精密旋盤の回転軸と一致した状態において、バイト3により第2レンズ保持枠IB2の2箇所の嵌合部b21,b22の精密切削加工が行われる。すなわち、第1レンズ保持枠IB1の嵌合部b12と嵌合する嵌合部b21における嵌合面b21r及び被支持面b21f、第3レンズ保持枠IB3の嵌合部b31と嵌合する嵌合部b22における嵌合面b22r及び支持面b22fが、ワンチャックの下で高精度に切削加工される。従って、第2レンズG2の光軸L2を基準として、嵌合面b21r,b22rの径、被支持面b21fと支持面b22f間の平行度、これら二面間のツバ厚dを高精度に加工することができる。   In this way, in the state where the optical axis L2 of the second lens G2 coincides with the rotational axis of the precision lathe, precision cutting of the two fitting portions b21 and b22 of the second lens holding frame IB2 is performed by the cutting tool 3. . That is, the fitting surface b21r and the supported surface b21f of the fitting portion b21 fitting with the fitting portion b12 of the first lens holding frame IB1, and the fitting portion fitting with the fitting portion b31 of the third lens holding frame IB3. The fitting surface b22r and the support surface b22f in b22 are cut with high accuracy under the one chuck. Therefore, with reference to the optical axis L2 of the second lens G2, the diameters of the fitting surfaces b21r and b22r, the parallelism between the supported surface b21f and the supporting surface b22f, and the flange thickness d between these two surfaces are processed with high accuracy. be able to.

そして、第2レンズG2の光軸L2を基準とした嵌合面b21r,b22rによりレンズ偏心、ツバ厚dによりレンズ間隔、支持面及び被支持面21f,22fによりレンズ光軸の倒れ、それぞれが高精度に維持された第2レンズ保持枠が構成される。対物レンズIは、このようにして高精度加工されたレンズ保持枠IB1〜IB11を積み重ねる構造のため、収差を極めて低く抑えた対物レンズを構成することができる。   Then, the fitting surfaces b21r and b22r with respect to the optical axis L2 of the second lens G2 serve as the lens decentering, the lens thickness is determined by the flange thickness d, and the optical axis of the lens is tilted by the supporting surface and the supported surfaces 21f and 22f. A second lens holding frame maintained with high accuracy is configured. Since the objective lens I has a structure in which the lens holding frames IB <b> 1 to IB <b> 11 processed with high accuracy in this way are stacked, an objective lens with extremely low aberration can be configured.

次に、本発明を光学顕微鏡の対物レンズに適用した場合の第2の構成例を図4に示しており、以下この図を参照しながら第2実施例の対物レンズIIについて説明する。図4は対物レンズIIの光軸LIIに沿った断面図である。なお、本実施例の対物レンズIIは、前述した対物レンズIと、第3レンズ保持枠〜第9レンズ保持枠の構成が主として相違し、他の構成部分は略同様であるため、鏡筒Aや第1〜第11レンズG1〜G11、押さえリングC等については同一番号を付して重複説明を省略する。一方、各レンズ保持枠については、第1実施例のレンズ保持枠IB1〜IB11との混同を避けるため、第1実施例と共通である第1,第2,第10,第11レンズ保持枠を含めて接頭符号IIを付し、IIB1〜IIB11のように示すこととする。   Next, FIG. 4 shows a second configuration example when the present invention is applied to an objective lens of an optical microscope. The objective lens II of the second embodiment will be described below with reference to this figure. FIG. 4 is a sectional view taken along the optical axis LII of the objective lens II. The objective lens II of the present embodiment is mainly different from the objective lens I described above in the configuration of the third lens holding frame to the ninth lens holding frame, and the other components are substantially the same. The first to eleventh lenses G1 to G11, the pressing ring C, etc. are assigned the same reference numerals and redundant description is omitted. On the other hand, for each lens holding frame, in order to avoid confusion with the lens holding frames IB1 to IB11 of the first embodiment, the first, second, tenth and eleventh lens holding frames common to the first embodiment are used. Including the prefix II, it is shown as IIB1 to IIB11.

対物レンズIIは、円筒状の鏡筒Aと、第1レンズG1〜第11レンズG11がそれぞれ組付けられた第1レンズ保持枠IIB1〜第11レンズ保持枠IIB11と、これらのレンズ保持枠IIB1〜IIB11を鏡筒Aに固定する押さえリングCなどからなり、これらの複数のレンズG1〜G11がレンズ保持枠IIB1〜IIB11を介して押さえリングCにより鏡筒Aに固定され一体的に保持される。第1レンズ保持枠IIB1及び第2レンズ保持枠IIB2は、それぞれ既述した第1レンズ保持枠IB1及び第2レンズ保持枠IB2と同様である。   The objective lens II includes a cylindrical lens barrel A, a first lens holding frame IIB1 to an eleventh lens holding frame IIB11 each assembled with a first lens G1 to an eleventh lens G11, and these lens holding frames IIB1 to IIB1. A plurality of lenses G1 to G11 are fixed to the lens barrel A by the pressing ring C via the lens holding frames IIB1 to IIB11 and are integrally held. The first lens holding frame IIB1 and the second lens holding frame IIB2 are the same as the first lens holding frame IB1 and the second lens holding frame IB2 described above, respectively.

一方、第4レンズ保持枠IIB4〜第9レンズ保持枠IIB9は、前述した実施例の各レンズ保持枠IB4〜IB9と異なり、対物レンズIIを透過する光の光軸LIIと直交する面内に移動可能に配設されるとともに、移動可能なレンズ保持枠を光軸LIIと直交する面内で移動させるレンズ調整機構が設けられている。例えば、第4レンズ保持枠IIB4は、第3レンズ保持枠IIB3に対し径方向に緩い嵌合ガタを有して光軸LIIと直交方向に移動可能に配設され、第3レンズ保持枠IIB3に設けられたレンズ調整機構により偏心位置の調整が可能になっている。   On the other hand, the fourth lens holding frame IIB4 to the ninth lens holding frame IIB9 move in a plane perpendicular to the optical axis LII of the light transmitted through the objective lens II, unlike the lens holding frames IB4 to IB9 of the above-described embodiments. A lens adjustment mechanism is provided that is arranged in a movable manner and moves the movable lens holding frame in a plane orthogonal to the optical axis LII. For example, the fourth lens holding frame IIB4 has a loose backlash in the radial direction with respect to the third lens holding frame IIB3 and is arranged to be movable in a direction orthogonal to the optical axis LII. The eccentric position can be adjusted by the provided lens adjustment mechanism.

図5(1)(2)は、上記第3レンズ保持枠IIB3と第4レンズ保持枠IIB4を例に、親子関係にあるレンズ保持枠のレンズ調整機構の構成例を示したものである。すなわち、子保持枠である第4レンズ保持枠IIB4は、その外周面b41rが第3レンズ保持枠IIB3の内周面b32rに対して所定の調整代(ガタ)を有して形成されるとともに、第3レンズ保持枠IIB3には、光軸に直交する面内で放射状に延びる工具孔(あるいはネジ孔)7がツバ部を貫通して3箇所乃至それ以上形成されている。   FIGS. 5 (1) and 2 (2) show a configuration example of a lens adjustment mechanism of a lens holding frame having a parent-child relationship, taking the third lens holding frame IIB3 and the fourth lens holding frame IIB4 as an example. That is, the fourth lens holding frame IIB4 that is the child holding frame is formed such that the outer peripheral surface b41r thereof has a predetermined adjustment margin (backlash) with respect to the inner peripheral surface b32r of the third lens holding frame IIB3. In the third lens holding frame IIB3, three or more tool holes (or screw holes) 7 extending radially in a plane orthogonal to the optical axis are formed through the collar portion.

この工具孔7に調整用工具(例えばマイクロメータ等を利用した調整用治具や調整用のネジ)を嵌入し、前述した偏心検出手段5,6と同様の偏心検出手段により第4レンズG4の光軸位置を検出し、第3レンズ保持枠IIB3に対して第4レンズ保持枠IIB4を押し引き調整することで、第3レンズG3に対する第4レンズG4の偏心位置を高精度に位置決め調整することができる。   An adjustment tool (for example, an adjustment jig or adjustment screw using a micrometer or the like) is inserted into the tool hole 7, and the fourth lens G4 is fixed by the same eccentricity detection means as the eccentricity detection means 5 and 6 described above. Detecting the optical axis position and adjusting the eccentric position of the fourth lens G4 with respect to the third lens G3 with high precision by adjusting the fourth lens holding frame IIB4 against the third lens holding frame IIB3. Can do.

第4レンズG4の偏心位置調整後に、図5(1)に示す構成例では、偏心調整後に第3レンズ保持枠IIB3と第4レンズ保持枠IIB4とを光路外方に塗布した接着剤8により固定し、図5(2)に示す構成例では、偏心調整後に押さえリング9を締め込んで第3レンズ保持枠IIB3に第4レンズ保持枠IIB4を固定する。なお図4(及び以降説明する各対物レンズIII〜Vの説明図)では、図面の煩雑化を避けるため、第4レンズ保持枠等の子保持枠の固定手段について記載を省略している。   After adjusting the eccentric position of the fourth lens G4, in the configuration example shown in FIG. 5A, the third lens holding frame IIB3 and the fourth lens holding frame IIB4 are fixed by the adhesive 8 applied to the outside of the optical path after the eccentricity adjustment. In the configuration example shown in FIG. 5 (2), the pressing ring 9 is tightened after the eccentricity adjustment, and the fourth lens holding frame IIB4 is fixed to the third lens holding frame IIB3. In FIG. 4 (and explanatory diagrams of the objective lenses III to V described below), the description of the fixing means for the child holding frame such as the fourth lens holding frame is omitted in order to avoid complication of the drawing.

このようなレンズ調整機構を有する対物レンズIIでは、レンズ相互間において機械的な嵌合精度(例えば≦3μm程度)を超える偏心精度が要求されるレンズを、上記調整により追い込んで偏心精度を1μm程度まで向上させることができる。そして偏心位置が高度に調整された各レンズ保持枠が、レンズ保持枠相互の嵌合により連結ブロックに組み上げられ、連結ブロックが鏡筒Aに組み込まれて対物レンズIIが構成される。従って、対物レンズ全体構成を簡明化しながら所望のレンズ間保持精度を確保した対物レンズを提供することができる。   In the objective lens II having such a lens adjustment mechanism, a lens that requires an eccentric accuracy exceeding the mechanical fitting accuracy (for example, about ≦ 3 μm) between the lenses is driven by the above adjustment, and the eccentric accuracy is about 1 μm. Can be improved. The lens holding frames whose eccentric positions are highly adjusted are assembled into a connecting block by fitting the lens holding frames to each other, and the connecting block is incorporated into the lens barrel A to form the objective lens II. Therefore, it is possible to provide an objective lens that secures a desired inter-lens holding accuracy while simplifying the overall configuration of the objective lens.

次に、本発明を光学顕微鏡の対物レンズに適用した場合の第3の構成例を図6に示しており、以下この図を参照しながら第3実施例の対物レンズIIIについて説明する。図6は対物レンズIIIの光軸LIIIに沿った断面図である。なお、図中に示す符号は前述した第2実施例と同様であり、各レンズ保持枠については、第1,第2実施例のレンズ保持枠との混同を避けるため、接頭符号IIIを付し、IIIB1〜IIIB11のように示す。   Next, FIG. 6 shows a third configuration example when the present invention is applied to an objective lens of an optical microscope. The objective lens III of the third embodiment will be described below with reference to this figure. FIG. 6 is a sectional view taken along the optical axis LIII of the objective lens III. The reference numerals shown in the figure are the same as those of the second embodiment described above, and the prefix III is assigned to each lens holding frame in order to avoid confusion with the lens holding frames of the first and second embodiments. , IIIB1 to IIIB11.

対物レンズIIIでは、第1レンズ保持枠IIIB1〜第9レンズ保持枠IIIB9については、鏡筒Aに嵌合位置決めされる第1レンズ保持枠IIIB1を基準として、順次レンズ保持枠IIIB2〜IIIB9を嵌合により積み上げる構成であるが、最終的に、非接合レンズ構成において最も問題になる「コマ収差」を低減するため、コマ収差の増減に与える影響が大きい所定レンズの保持枠、例えば、図6に示す実施例では第10レンズG10のレンズ保持枠IIIB10を、鏡筒Aとの間に径ガタを設けて光軸LIIIと直交する面内に移動可能に配設するとともに、第10レンズ保持枠を光軸LIIと直交する面内で移動させるレンズ調整機構を設けて微調整可能に構成したものである。   In the objective lens III, the first lens holding frame IIIB1 to the ninth lens holding frame IIIB9 are sequentially fitted with the lens holding frames IIIB2 to IIIB9 on the basis of the first lens holding frame IIIB1 fitted and positioned on the lens barrel A. In order to reduce the “coma aberration” that is most problematic in the non-junction lens configuration, a holding frame for a predetermined lens having a large influence on the increase / decrease in coma aberration, for example, as shown in FIG. In the embodiment, the lens holding frame IIIB10 of the tenth lens G10 is provided so as to be movable in a plane perpendicular to the optical axis LIII by providing a backlash in diameter between the lens barrel A and the tenth lens holding frame. A lens adjustment mechanism that moves in a plane orthogonal to the axis LII is provided so that fine adjustment is possible.

この対物レンズIIIでは、第10レンズ保持枠IIIB10の外径が、他のレンズ保持枠IIIB1〜IIIB9,IIIB11の外径よりも小径に加工されている。鏡筒Aには第10レンズ保持枠IIIB10が配設される高さ位置と整合して、光軸LIIIに直交する面内で放射状に延びるネジ孔(あるいは工具孔)が鏡筒Aを貫通して3箇所以上形成されており、このネジ孔に第10レンズ保持枠IIIB10を押し引き移動させる偏心調整ネジ(ホロセット)10が螺合されている。   In the objective lens III, the outer diameter of the tenth lens holding frame IIIB10 is processed to be smaller than the outer diameters of the other lens holding frames IIIB1 to IIIB9 and IIIB11. The lens barrel A is aligned with the height position where the tenth lens holding frame IIIB10 is disposed, and screw holes (or tool holes) extending radially in a plane perpendicular to the optical axis LIII penetrate the lens barrel A. The eccentric adjusting screw (holoset) 10 for pushing and pulling the tenth lens holding frame IIIB10 is screwed into the screw hole.

また、鏡筒Aには、第9レンズ保持枠IIIB9が配設される高さ位置と整合し、光軸LIIIと直交する面内で放射状に延びるネジ孔が鏡筒Aを貫通して3箇所以上形成されており、これらの各ネジ孔に螺合された係止ネジ11が第9レンズ保持枠IIIB9の外周面に係合して第9レンズ保持枠IIIB9を径方向に固定している。このため、第10レンズ保持枠IIIB10を偏心調整ネジ10により押し引きして偏心調整したときに、第10レンズ保持枠IIIB10と面接触する第9レンズ保持枠IIIB9、及び第9レンズ保持枠IIIB9に順次嵌合された第5レンズ保持枠IIIB5〜第2レンズ保持枠IIIB2が、光軸LIIIと直交方向に引きずられて移動しないようになっている。なお、対物レンズIIIにおいて最終レンズである第11レンズG11は、通常では高い偏心精度を要求されることがないため、本実施例では、第11レンズ保持枠IIIB11が鏡筒Aの内壁面に嵌合支持される構成としている。   Further, the lens barrel A has three screw holes that are aligned with the height position where the ninth lens holding frame IIIB9 is disposed and extend radially in a plane perpendicular to the optical axis LIII. The locking screws 11 screwed into these screw holes are engaged with the outer peripheral surface of the ninth lens holding frame IIIB9 to fix the ninth lens holding frame IIIB9 in the radial direction. For this reason, when the eccentric adjustment is performed by pushing and pulling the tenth lens holding frame IIIB10 with the eccentricity adjusting screw 10, the ninth lens holding frame IIIB9 and the ninth lens holding frame IIIB9 are brought into surface contact with the tenth lens holding frame IIIB10. The fifth lens holding frame IIIB5 to the second lens holding frame IIIB2 sequentially fitted are prevented from moving by being dragged in a direction orthogonal to the optical axis LIII. In the objective lens III, the eleventh lens G11 which is the final lens is not normally required to have high decentering accuracy. Therefore, in the present embodiment, the eleventh lens holding frame IIIB11 is fitted to the inner wall surface of the lens barrel A. It is configured to be supported together.

このようなレンズ組み上げ後の偏心調整専用のレンズ保持枠を有する構造の場合、この対物レンズIIIをフィゾー干渉計などの透過波面収差測定手段を用いてZernike多項式の係数成分を測定し、コマ収差を規定する係数成分(Z7、Z8、Z14、Z15…)の値を見て、各係数成分を小さくする方向に調整ネジ10を微調整してコマ収差を追い込んでゆくことができる。また、球面収差を規定する係数成分(Z9、Z16、Z25、Z36…)の値を見て、所定レンズ保持枠のツバ部の間隔を、例えばシムを挟み込む、あるいはツバ部をわずかに削り込む等により調整し、球面収差を小さくする方向に追い込むことができる。さらに、非点収差を規定する係数成分(Z5、Z6、Z12、Z13、Z21、Z22、Z32、Z33…)の値を見て、所定レンズ保持枠を相対的に回転させ、小さくする方向に追い込むことも可能である。   In the case of such a structure having a lens holding frame dedicated for decentration adjustment after assembling the lens, the objective lens III is measured for the coefficient component of the Zernike polynomial using transmitted wavefront aberration measuring means such as a Fizeau interferometer, and the coma aberration is determined. By looking at the values of the specified coefficient components (Z7, Z8, Z14, Z15,...), The adjustment screw 10 can be finely adjusted in the direction of decreasing each coefficient component, and the coma aberration can be driven. Also, by looking at the value of the coefficient component (Z9, Z16, Z25, Z36 ...) that defines the spherical aberration, the interval between the flange portions of the predetermined lens holding frame, for example, a shim is sandwiched or the flange portion is slightly shaved, etc. To adjust to reduce the spherical aberration. Furthermore, look at the value of the coefficient component that defines astigmatism (Z5, Z6, Z12, Z13, Z21, Z22, Z32, Z33 ...), rotate the specified lens holding frame relatively, and drive in the direction to make it smaller It is also possible.

次に、第4実施例の対物レンズIVについて、図7を参照して説明する。この対物レンズIVは、基本構成が既述した第2実施例の対物レンズII(図4を参照)と同様であり、対物レンズの組み上げ後にレンズの偏心調整が可能な点で第3実施例の対物レンズIII(図6を参照)と同様であるが、親子関係にある第8レンズ保持枠IVB8と第9レンズ保持枠IVB9における、子保持枠の偏心調整を可能な構成としている。   Next, the objective lens IV of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. This objective lens IV is the same as the objective lens II (see FIG. 4) of the second embodiment described in the basic configuration, and the decentering of the lens can be adjusted after the objective lens is assembled. Although it is the same as that of the objective lens III (see FIG. 6), it is configured to be able to adjust the eccentricity of the child holding frame in the eighth lens holding frame IVB8 and the ninth lens holding frame IVB9 that are in a parent-child relationship.

すなわち、対物レンズIVでは、子保持枠である第9レンズ保持枠IVB9が第8レンズ保持枠IVB8に対して径方向に所定の調整代を有して形成され、第8レンズ保持枠IVB8には光軸直交面内で放射状に延びるネジ孔が3箇所以上形成されて第9レンズ保持枠IVB9を光軸直交方向に押し引き移動させる調整ネジ12が螺合されている。鏡筒Aには調整ネジ12の配設高さ位置と整合して、調整ネジ12を調整する工具を挿通させる工具孔14が調整ネジの数量以上形成されて、鏡筒Aの外周から第9レンズG9の偏心位置調整が可能になっている。鏡筒Aに形成される工具孔14は、以下のようにして形成することができる。鏡筒Aに孔を多数あけておき、そのうち少なくとも数箇所が、調整ネジ12が螺合されるネジ孔と合致するように組み立てる。または、鏡筒Aの外周に沿って長穴をあけ、長穴のいずれかの位置から、調整ネジ12が螺合されるネジ孔に工具がアクセスできるようにしておく。   That is, in the objective lens IV, the ninth lens holding frame IVB9 that is a child holding frame is formed with a predetermined adjustment margin in the radial direction with respect to the eighth lens holding frame IVB8. Three or more screw holes extending radially in the plane orthogonal to the optical axis are formed, and an adjustment screw 12 for pushing and pulling the ninth lens holding frame IVB9 in the direction orthogonal to the optical axis is screwed together. A tool hole 14 for inserting a tool for adjusting the adjusting screw 12 is formed in the lens barrel A so as to match the height position of the adjusting screw 12, and the number 9 of the adjusting screw 12 is formed from the outer periphery of the lens barrel A. The eccentric position of the lens G9 can be adjusted. The tool hole 14 formed in the lens barrel A can be formed as follows. A large number of holes are made in the lens barrel A, and at least some of the holes are assembled so as to match the screw holes into which the adjusting screws 12 are screwed. Alternatively, a long hole is formed along the outer periphery of the lens barrel A so that the tool can access the screw hole into which the adjustment screw 12 is screwed from any position of the long hole.

第9レンズ保持枠IVB9は、予め第8レンズ保持枠IVB8に組み込まれ、調整ネジ12により概略位置が芯出し調整されたうえ押さえリング13により押さえ込まれて、親子のレンズ保持枠が形成される。そして、さらに他のレンズ保持枠IVB1〜IVB7、IVB9、IVB10とともに連結ブロックに組み上げられ、押さえリングCにより鏡筒Aに組み込まれて対物レンズIVが形成される。   The ninth lens holding frame IVB9 is incorporated in advance into the eighth lens holding frame IVB8, the center position of the ninth lens holding frame IVB8 is adjusted by the adjusting screw 12, and the ninth lens holding frame IVB9 is pressed by the pressing ring 13 to form a parent-child lens holding frame. Then, it is assembled into a connection block together with other lens holding frames IVB1 to IVB7, IVB9, and IVB10, and is assembled into the lens barrel A by the pressing ring C to form the objective lens IV.

このように構成される対物レンズIVでは、組み上げた対物レンズIVをフィゾー干渉計などの透過波面収差測定手段を用いて測定し、得られたZernike多項式の係数成分(Z7、Z8、Z14、Z15…)の値を見て、各係数成分を小さくする方向に調整ネジ12を微調整してコマ収差を追い込んでゆくことができる。   In the objective lens IV configured as described above, the assembled objective lens IV is measured using a transmitted wavefront aberration measuring means such as a Fizeau interferometer, and coefficient components (Z7, Z8, Z14, Z15,...) Of the obtained Zernike polynomial are obtained. ), The adjustment screw 12 can be finely adjusted in the direction of decreasing each coefficient component, and the coma aberration can be driven.

また、対物レンズIVでは、偏心調整可能な第9レンズG9を挟む上下のレンズG8,G10が、第8レンズ保持枠IVB8と第10レンズ保持枠IVB10との嵌合により相互に位置決めされており、第9レンズG9は、このように相互位置関係が位置決めされた第8レンズと第10レンズとの間で偏心位置調整が可能になっている。従って、このような構成によれば、既述した光学精密旋盤を利用した加工手段を用いることで上下のレンズ(G8,G10)について高い相対位置精度を確保しながら、中間のレンズ(G9)について微調整可能に構成することで、嵌合位置精度だけでは規定することが難しいコマ収差等を低減させた対物レンズを構成することができる。   In the objective lens IV, the upper and lower lenses G8 and G10 sandwiching the decentered ninth lens G9 are positioned relative to each other by fitting the eighth lens holding frame IVB8 and the tenth lens holding frame IVB10. The ninth lens G9 can be adjusted in the eccentric position between the eighth lens and the tenth lens in which the mutual positional relationship is positioned as described above. Therefore, according to such a configuration, the intermediate lens (G9) is secured while ensuring high relative position accuracy for the upper and lower lenses (G8, G10) by using the processing means using the optical precision lathe described above. By configuring so that fine adjustment is possible, it is possible to configure an objective lens in which coma aberration and the like that are difficult to define only by the fitting position accuracy are reduced.

次に、第5実施例の対物レンズVについて、図8を参照して説明する。この対物レンズVは、基本構成が既述した第1実施例の対物レンズI(図1を参照)と同様であり、対物レンズの組み上げ後に子保持枠である第9レンズ保持枠VB9の偏心調整が可能な点で上記第4実施例の対物レンズIV(図7を参照)と同様である。   Next, the objective lens V of the fifth embodiment will be described with reference to FIG. The objective lens V has the same basic configuration as the objective lens I of the first embodiment described above (see FIG. 1), and adjusts the eccentricity of the ninth lens holding frame VB9 which is a child holding frame after the objective lens is assembled. This is similar to the objective lens IV of the fourth embodiment (see FIG. 7).

すなわち、対物レンズVでは、第9レンズ保持枠VB9が第8レンズ保持枠VB8に対して径方向に所定の調整代を有して形成され、第8レンズ保持枠VB8には光軸直交面内で放射状に延びるネジ孔が3箇所以上形成されて第9レンズ保持枠VB9を光軸直交方向に押し引き移動させる調整ネジ12が螺合されている。鏡筒Aには調整ネジ12の配設高さ位置と整合して、調整ネジ12を調整する工具を挿通させる工具孔14が調整ネジの数量以上形成されて、鏡筒Aの外周から第9レンズG9の偏心位置調整が可能になっている。   That is, in the objective lens V, the ninth lens holding frame VB9 is formed with a predetermined adjustment margin in the radial direction with respect to the eighth lens holding frame VB8, and the eighth lens holding frame VB8 is in the plane orthogonal to the optical axis. At least three screw holes extending radially are formed, and adjustment screws 12 for pushing and pulling the ninth lens holding frame VB9 in the direction perpendicular to the optical axis are screwed together. A tool hole 14 for inserting a tool for adjusting the adjusting screw 12 is formed in the lens barrel A so as to match the height position of the adjusting screw 12, and the number 9 of the adjusting screw 12 is formed from the outer periphery of the lens barrel A. The eccentric position of the lens G9 can be adjusted.

第9レンズ保持枠VB9は、予め第8レンズ保持枠VB8に組み込まれ、調整ネジ12により概略位置が芯出し調整されたうえ押さえリング13により押さえ込まれて、親子のレンズ保持枠が形成される。そして、さらに他のレンズ保持枠VB1〜VB7、VB9、VB10と嵌合連結されて連結ブロックに組み上げられ、押さえリングCにより鏡筒Aに組み込まれて対物レンズVが形成される。   The ninth lens holding frame VB9 is incorporated in advance in the eighth lens holding frame VB8, the center position of the ninth lens holding frame VB9 is adjusted by the adjusting screw 12, and the ninth lens holding frame VB9 is pressed by the pressing ring 13 to form a parent-child lens holding frame. Further, the lens holding frames VB1 to VB7, VB9, and VB10 are fitted and connected to each other to be assembled into a connecting block, and are assembled into the lens barrel A by the pressing ring C to form the objective lens V.

このように構成される対物レンズVでは、組み上げた対物レンズVをフィゾー干渉計などの透過波面収差測定手段を用いて測定し、得られたZernike多項式の係数成分(Z7、Z8、Z14、Z15…)の値を見て、各係数成分を小さくする方向に調整ネジ12を微調整してコマ収差を追い込んでゆくことができる。   In the objective lens V configured as described above, the assembled objective lens V is measured using a transmitted wavefront aberration measuring means such as a Fizeau interferometer, and coefficient components (Z7, Z8, Z14, Z15,...) Of the obtained Zernike polynomial are obtained. ), The adjustment screw 12 can be finely adjusted in the direction of decreasing each coefficient component, and the coma aberration can be driven.

また、対物レンズVは前述した対物レンズIVと同様に、第8レンズ保持枠VB8と第10レンズ保持枠VB10との嵌合により相互に位置決めされた上下のレンズG8,G10の間に、偏心調整可能な第9レンズ保持枠VB9が設けられており、第9レンズG9が相互に位置決めされた第8レンズG8と第10レンズG10との間で偏心位置調整可能になっている。さらに、対物レンズVでは、第1レンズ保持枠VB1から最終段の第11レンズ保持枠VB11まで、親保持枠(VB1,VB2,VB3,VB5,VB8,VB10及びVB11)がいずれも機械的嵌合により相互に位置決めされる構成になっている。   Similarly to the objective lens IV described above, the objective lens V adjusts the eccentricity between the upper and lower lenses G8 and G10 positioned with each other by fitting the eighth lens holding frame VB8 and the tenth lens holding frame VB10. A possible ninth lens holding frame VB9 is provided, and the eccentric position can be adjusted between the eighth lens G8 and the tenth lens G10 in which the ninth lens G9 is positioned relative to each other. Further, in the objective lens V, the parent holding frames (VB1, VB2, VB3, VB5, VB8, VB10, and VB11) are mechanically fitted from the first lens holding frame VB1 to the final 11th lens holding frame VB11. Are configured to be positioned relative to each other.

このような構成によれば、既述した光学精密旋盤を利用した加工手段を用いることで対物レンズVに組み込まれる多数のレンズについて、簡明な構成で高い相対位置精度を確保しながら、中間に位置する所望のレンズ(本実施例において第9レンズG9)を微調整可能に構成することができ、嵌合位置精度だけでは規定することが難しいコマ収差等を低減させた対物レンズを構成することができる。   According to such a configuration, a large number of lenses incorporated in the objective lens V by using the processing means using the optical precision lathe described above can be positioned in the middle while ensuring high relative position accuracy with a simple configuration. The desired lens (the ninth lens G9 in the present embodiment) can be finely adjusted, and an objective lens with reduced coma and the like that is difficult to define only with the fitting position accuracy can be configured. it can.

従って、以上説明した本願発明によれば、レンズ同士を接着剤で接合できない紫外線を観測波長とするような光学装置においても、装置を高精度かつ低収差に構成することができる。また、最終的な収差補正用の偏心調整機構を除いて各レンズごとの複雑な調整機構を装置本体に内蔵しないため、簡明かつ組立容易な構成で、小型の光学装置を提供することができる。   Therefore, according to the present invention described above, it is possible to configure the apparatus with high accuracy and low aberration even in an optical apparatus that uses ultraviolet rays that cannot be bonded to each other with an adhesive as an observation wavelength. In addition, since a complicated adjustment mechanism for each lens is not built in the apparatus main body except for the final aberration adjustment mechanism for correcting aberrations, a small optical device can be provided with a simple and easy configuration.

なお、以上説明した各実施例では、第1レンズ保持枠を鏡筒に嵌合させる構成例を示したが、第1〜第nレンズ保持枠のいずれを鏡筒に嵌合させるレンズ保持枠としてもよい。例えば、中間に位置する第5レンズ保持枠を鏡筒(基材)と嵌合するレンズ保持枠(請求の範囲における第1のレンズ保持枠)とし、これを挟む上下に嵌合により位置決めされるレンズ保持枠(請求の範囲における第2のレンズ保持枠)を設ける構成としても良い。同様に、第4〜第10レンズ保持枠を光軸直交方向に調整可能にした構成例を示したが、第2〜第nレンズ保持枠のいずれを調整可能なレンズ保持枠としても良い。   In each of the embodiments described above, a configuration example in which the first lens holding frame is fitted to the lens barrel has been shown. However, any of the first to nth lens holding frames can be fitted to the lens barrel as a lens holding frame. Also good. For example, the fifth lens holding frame located in the middle is used as a lens holding frame (first lens holding frame in the claims) that fits into the lens barrel (base material), and is positioned by fitting up and down across this. A lens holding frame (second lens holding frame in claims) may be provided. Similarly, although the configuration example in which the fourth to tenth lens holding frames are adjustable in the direction perpendicular to the optical axis is shown, any of the second to nth lens holding frames may be used as an adjustable lens holding frame.

また、対物レンズを顕微鏡本体に取り付けるためのマウントネジ及び胴付面を有し、レンズ保持枠全体を囲む円筒状の鏡筒を備えた構成を例示したが、各レンズ保持枠が嵌合または相互位置調整された連結ブロックとして基材に組付けられる構成であり、連結ブロックを一体化する構造(例えばレンズ保持枠を光軸方向に圧迫固定する構造)を設けることで鏡筒を廃止し、基材をフランジ状に構成することも可能である。    In addition, the configuration includes a cylindrical barrel that has a mount screw and a body-mounted surface for attaching the objective lens to the microscope body and surrounds the entire lens holding frame, but each lens holding frame is fitted or mutually connected. It is a structure that can be assembled to the base material as a position-adjusted connection block. By providing a structure that integrates the connection block (for example, a structure that presses and fixes the lens holding frame in the optical axis direction), the lens barrel is eliminated, It is also possible to configure the material in a flange shape.

さらに、実施形態では本発明を光学顕微鏡の対物レンズに適用した事例について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、複数のレンズ及び各レンズを保持するレンズ保持枠を有する光学装置であれば、他の装置、例えば半導体デバイスの製造装置や検査装置、撮像装置等についても同様に適用し、同様の効果を得ることができる。   Further, in the embodiment, the example in which the present invention is applied to the objective lens of the optical microscope has been described. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and a plurality of lenses and a lens holding frame for holding each lens are provided. If it is an optical apparatus having the same, it can be similarly applied to other apparatuses such as a semiconductor device manufacturing apparatus, an inspection apparatus, and an imaging apparatus, and the same effects can be obtained.

本発明を光学顕微鏡に適用した場合における、第1実施例の対物レンズの断面図である。It is sectional drawing of the objective lens of 1st Example at the time of applying this invention to an optical microscope. 上記対物レンズにおける、鏡筒の嵌合部と第1レンズ保持枠の嵌合部との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the fitting part of a lens-barrel and the fitting part of a 1st lens holding frame in the said objective lens. レンズ保持枠の加工方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the processing method of a lens holding frame. 第2実施例の対物レンズの断面図である。It is sectional drawing of the objective lens of 2nd Example. 第2実施例の対物レンズにおいて、レンズ保持枠の調整機構の構成例を示した断面図であり、(1)は位置調整後にレンズ保持枠を接着固定する構成例、(2)は位置調整後にレンズ保持枠を押さえリングで固定する構成例である。In the objective lens of 2nd Example, it is sectional drawing which showed the structural example of the adjustment mechanism of a lens holding frame, (1) is the structural example which adheres and fixes a lens holding frame after position adjustment, (2) is after position adjustment. It is an example of a structure which fixes a lens holding frame with a pressing ring. 第3実施例の対物レンズの断面図である。It is sectional drawing of the objective lens of 3rd Example. 第4実施例の対物レンズの断面図である。It is sectional drawing of the objective lens of 4th Example. 第5実施例の対物レンズの断面図である。It is sectional drawing of the objective lens of 5th Example.

符号の説明Explanation of symbols

A 鏡筒(基材)
a11 鏡筒側嵌合部(基材に形成された嵌合部)
B1〜B11 第1〜第11レンズ保持枠(接頭符号I〜Vは第1〜第5実施例を示す)
b11 第1レンズ保持枠の外周側嵌合部
b12 第1レンズ保持枠の内周側嵌合部(第1レンズ保持枠に形成された嵌合部)
G1〜G11 第1〜第11レンズ
I〜V 対物レンズ(光学装置)
LI〜LV 光軸
10,12 調整ネジ(第3レンズ調整手段)
11 係止ネジ(係止構造)
A Lens tube (base material)
a11 Lens tube side fitting part (fitting part formed on the base material)
B1 to B11 First to eleventh lens holding frames (prefix symbols I to V indicate the first to fifth embodiments)
b11 Outer peripheral side fitting portion of the first lens holding frame b12 Inner peripheral side fitting portion of the first lens holding frame (fitting portion formed on the first lens holding frame)
G1 to G11 1st to 11th lenses I to V Objective lens (optical device)
LI to LV Optical axis 10, 12 Adjustment screw (third lens adjustment means)
11 Locking screw (locking structure)

Claims (4)

第1のレンズが組付けられた第1のレンズ保持枠と、
第2のレンズが組付けられた第2のレンズ保持枠と、
前記第1のレンズ保持枠及び前記第2のレンズ保持枠を一体的に保持する基材とを備えた光学装置において、
前記第1のレンズ保持枠が前記基材に形成された嵌合部に嵌合されて前記第1のレンズが前記基材に位置決めされ、
前記第2のレンズ保持枠が前記第1のレンズ保持枠に形成された嵌合部に嵌合されて前記第2のレンズが前記第1のレンズ保持枠に位置決めされ、
これにより前記第2のレンズが前記第1のレンズ保持枠を介して前記基材に位置決めされるように構成したことを特徴とする光学装置。
A first lens holding frame to which the first lens is assembled;
A second lens holding frame assembled with a second lens;
In an optical device comprising: a base material that integrally holds the first lens holding frame and the second lens holding frame;
The first lens holding frame is fitted to a fitting portion formed on the base material, and the first lens is positioned on the base material,
The second lens holding frame is fitted into a fitting portion formed on the first lens holding frame, and the second lens is positioned on the first lens holding frame;
Accordingly, the optical device is configured such that the second lens is positioned on the base material via the first lens holding frame.
第3のレンズが組付けられ前記第1のレンズ及び前記第2のレンズを透過する光の光軸と直交する面内に移動可能に配設された第3のレンズ保持枠と、
前記第3のレンズ保持枠を前記光軸と直交する面内で移動させる第3レンズ調整手段とを有し、
前記第3のレンズが、前記第1レンズ保持枠と前記第2レンズ保持枠との嵌合により相互に位置決めされた前記第1レンズ及び前記第2レンズに対して、前記第3レンズ調整手段により前記光軸と直交方向に位置決め調整可能に配設されることを特徴とする請求項1に記載の光学装置。
A third lens holding frame that is assembled with a third lens and is movably disposed in a plane perpendicular to the optical axis of light transmitted through the first lens and the second lens;
Third lens adjusting means for moving the third lens holding frame in a plane orthogonal to the optical axis;
The third lens is adjusted by the third lens adjusting means with respect to the first lens and the second lens, which are positioned relative to each other by fitting the first lens holding frame and the second lens holding frame. The optical apparatus according to claim 1, wherein the optical apparatus is disposed so as to be positioned and adjustable in a direction orthogonal to the optical axis.
前記第3のレンズ保持枠が、前記第1のレンズ保持枠と前記第2のレンズ保持枠との間に配設され、前記相互に位置決めされた前記第1レンズと前記第2レンズとの間で、前記第3のレンズが前記光軸と直交方向に位置決め調整可能に配設されることを特徴とする請求項3に記載の光学装置。   The third lens holding frame is disposed between the first lens holding frame and the second lens holding frame, and between the first lens and the second lens positioned relative to each other. The optical device according to claim 3, wherein the third lens is disposed so as to be positioned and adjustable in a direction orthogonal to the optical axis. 前記基材に、前記光軸と直交する面内方向への前記第2レンズ保持枠の移動を規制する係止構造を設けたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の光学装置。   4. The locking structure for restricting movement of the second lens holding frame in an in-plane direction orthogonal to the optical axis is provided on the base material. 5. An optical device according to 1.
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