JP2013104998A - 干渉対物レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】構造を過度に複雑化することなく、干渉計部の微小な移動を可能とする干渉対物レンズの技術を提供することを課題とする。
【解決手段】干渉対物レンズ１０は、複数のレンズを内部に収納し、光学装置本体に取付けられる固定筐体１１と、干渉計部１３の少なくとも一部を保持し、固定筐体１１に対して摺動する摺動枠１５と、固定筐体１１に螺合する第１のピッチの雌ねじ１４ａと、摺動枠１５に螺合する第１のピッチと異なる第２のピッチの雌ねじ１４ｂと、を有する調整環１４と、を含んでいる。固定筐体１１と調整環１４と摺動枠１５が差動ねじ機構として機能することにより、干渉計部１３を光軸ＡＸの方向に微小に移動させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触式の三次元形状測定機の一種である白色干渉計に搭載する干渉対物レンズに関し、特に、干渉対物レンズの構造に関する。

三次元形状測定機の一種として、高い光軸方向の分解能を有し、非接触且つ高速で測定可能な白色干渉計が知られている。

白色干渉計は、ビームスプリッタと参照ミラーからなる干渉計部を含む専用の対物レンズ（以降、干渉対物レンズと記す）を備えている。光源から射出された光をビームスプリッタで標本を照明する照明光と標本を照明しない参照光とに分割し、照明光が照射された標本からの反射光である測定光と参照ミラーのミラー面（以降、参照面と記す）を反射した参照光とを干渉させることを利用して、標本の三次元形状を測定する。より具体的には、白色干渉計は、予め干渉対物レンズの焦点面と参照面を光学的に共役な関係に配置すると合焦状態で最もコントラストの強い干渉縞が得られることを利用して、標本の三次元形状を測定する。

このように、白色干渉計による形状測定では、焦点面と参照面の共役関係が前提であり、共役関係が崩れると合焦状態で得られる干渉縞のコントラストが低下し、正確な測定が困難となる。従って、白色干渉計では、焦点面と参照面の共役関係を維持することが非常に重要である。

しかしながら、干渉対物レンズに温度変化が生じると、レンズが膨張または収縮することにより、予め設定した焦点面と参照面との共役関係が崩れてしまう。特に近年、高倍率で高いＮＡを有する白色干渉計に対する需要が増加しており、それに伴って干渉対物レンズの高倍化、高ＮＡ化も進んでいる。高倍高ＮＡの干渉対物レンズでは、焦点深度が浅いため、小さな温度変化、即ち、極僅かな共役関係の崩れによって、コントラストの著しい低下が生じてしまう。

このため、干渉対物レンズには、温度変化に応じて焦点面と参照面の位置関係を調整して共役関係を維持するための調整機構が求められている。これに関連する技術は、例えば、特許文献１に開示されている。

特許文献１には、切換環を回転させることで、ビームスプリッタを光軸に沿って対物レンズに対して相対移動させる移動機構を備えた干渉対物レンズが開示されている。特許文献１に開示される干渉対物レンズでは、切換環を枠に対して光軸周りに回転させることにより、枠に設けられた溝である回動規制部に沿ってピンが移動しそのピンとともにビームスプリッタが光軸方向に移動する。従って、特許文献１に開示される移動機構によれば、ビームスプリッタを移動させてビームスプリッタと参照面の間の光路長を調整することができる。このため、特許文献１に開示される構造を用いれば、温度変化が生じた場合であっても、焦点面と参照面の共役関係を維持することができる。

特開２００８−２９９２１０号公報

ところで、特許文献１に開示される干渉対物レンズの移動機構には、カム機構が用いられている。カム機構は、原理的には微小な調整が可能であるという点において優れた調整機構であるが、その一方で、その実現に複雑な構造を必要とするという課題を有している。具体的には、特許文献１に開示される干渉対物レンズは、上述した移動機構を構成するために、対物レンズの枠（筐体）を二重化する必要があり、構造が複雑になってしまう。構造が複雑化すると製造コストや原価の上昇を招くといった点で、好ましくない。

また、特許文献１に開示される干渉対物レンズでは、回動規制部として機能する溝を光軸に対して斜めに枠に形成する必要がある。フライス加工で斜めの溝を形成する場合、加工部位に比較的粗いひき目が生じることは避けがたく、その結果、溝に沿って移動するピンの移動は光軸方向に不連続なものとなってしまう。これにより、干渉縞の変化が急峻で有り、調整が行い難くなる。このような事象は、グリースなどの潤滑剤を用いることである程度の改善が可能であるが、対物レンズの高倍化、高ＮＡ化に伴って、従来に比べて微小な移動量（例えば、サブμｍレベル）の調整が要求されることから、そのような対応もすでに限界に達している。

以上のような実情を踏まえ、本発明では、構造を過度に複雑化することなく、干渉計部の微小な移動を可能とする干渉対物レンズの技術を提供することを課題とする。

本発明の第１の態様は、標本側に干渉計部を備えた干渉対物レンズであって、複数のレンズを内部に収納し、光学装置本体に取付けられる固定筐体と、前記干渉計部の少なくとも一部を保持し、前記固定筐体に対して摺動する摺動枠と、前記固定筐体に螺合する第１のピッチのねじ山と、前記摺動枠に螺合する前記第１のピッチと異なる第２のピッチのねじ山と、を有する調整環と、を含む干渉対物レンズを提供する。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の干渉対物レンズにおいて、前記干渉計部は、光源から射出された光を、前記標本を照明する照明光と前記照明光が照射された前記標本からの反射光である測定光と干渉する参照光に分割するビームスプリッタと、前記参照光を反射する参照ミラーと、を含み、前記摺動枠は、前記固定筐体に対して前記干渉対物レンズの光軸方向に摺動するように構成される干渉対物レンズを提供する。

本発明の第３の態様は、第２の態様に記載の干渉対物レンズにおいて、前記摺動枠は、前記調整環に螺合する第１の摺動枠と、前記第１の摺動枠に対して取外し可能に取付けられた、前記干渉計部の少なくとも一部を保持する第２の摺動枠と、を含む干渉対物レンズを提供する。

本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の干渉対物レンズにおいて、前記第２の摺動枠は、前記光軸周りの任意の回転位置で、前記第１の摺動枠に取付けられるように構成される干渉対物レンズを提供する。

本発明の第５の態様は、第３の態様に記載の干渉対物レンズにおいて、前記参照ミラーの位置を前記光軸と垂直な方向に調整する芯だし機構を含む干渉対物レンズを提供する。

本発明の第６の態様は、第２の態様乃至第５の態様のいずれか１つに記載の干渉対物レンズにおいて、前記参照ミラーは、前記光軸に垂直なミラー面を有し、前記光軸上に配置されるように構成され、前記ビームスプリッタは、前記光軸に垂直な光分割面を有し、前記光軸上に配置されるように構成される干渉対物レンズを提供する。

本発明の第７の態様は、第１の態様乃至第６の態様のいずれか１つに記載の干渉対物レンズにおいて、前記摺動枠は、前記固定筐体に対して前記光軸周りに回転することなく前記光軸方向に摺動するように構成される干渉対物レンズを提供する。

本発明の第８の態様は、第１の態様乃至第７の態様のいずれか１つに記載の干渉対物レンズにおいて、さらに、前記複数のレンズを前記固定筐体内で所定の姿勢で所定の位置に保持する複数の枠部材を含む干渉対物レンズを提供する。

本発明の第９の態様は、第１の態様乃至第８の態様のいずれか１項に記載の干渉対物レンズにおいて、さらに、前記摺動枠と前記固定筐体の間に弾性体を含み、前記摺動枠は、前記弾性体により一定方向に付勢されるように構成される干渉対物レンズを提供する。

本発明の第１０の態様は、第１の態様に記載の干渉対物レンズにおいて、前記干渉計部は、光源から射出された光を、前記標本を照明する照明光と前記照明光が照射された前記標本からの反射光である測定光と干渉する参照光に分割するビームスプリッタと、前記干渉対物レンズの光軸から反れた位置に配置され、前記参照光を反射する参照ミラーと、を含み、前記固定筐体は、前記複数のレンズと前記ビームスプリッタを内部に収納し、前記光学装置本体に取付けられる第１の固定筐体と、前記参照ミラーを収納し、前記第１の固定筐体に接続される第２の固定筐体と、を含み、前記摺動枠は、前記参照ミラーを保持し、且つ、前記第２の固定筐体に対して前記参照ミラーを前記光軸と直交する方向に摺動するように構成され、前記調整環は、前記第２の固定筐体に螺合する前記第１のピッチのねじ山と、前記摺動枠に螺合する前記第２のピッチのねじ山と、を有するように構成される干渉対物レンズを提供する。

本発明によれば、構造を過度に複雑化することなく、干渉計部の微小な移動を可能とする干渉対物レンズの技術を提供することができる。

実施例１に係る干渉対物レンズの断面図である。 実施例２に係る干渉対物レンズの断面図である。 実施例３に係る干渉対物レンズの断面図である。 実施例３に係る干渉対物レンズの正面図である。 実施例４に係る干渉対物レンズの断面図である。 実施例５に係る干渉対物レンズの断面図である。 実施例６に係る干渉対物レンズの断面図である。

図１は、本実施例に係る干渉対物レンズの断面図である。なお、図１では、干渉対物レンズの断面のうち、特徴的な機能を図示した光軸ＡＸを中心とした片側のみが示されている。

図１に例示される干渉対物レンズ１０は、標本側に干渉計部１３を備えた干渉対物レンズであって、複数のレンズ（レンズＬ１、レンズＬ２、レンズＬ３、レンズＬ４など）を内部に収納し、且つ、図示しない光学装置本体に取付けられる固定筐体１１と、干渉計部１３を保持し固定筐体１１に対して光軸ＡＸ方向に摺動する摺動枠１５と、固定筐体１１に螺合する雌ねじ１４ａと摺動枠１５に螺合する雌ねじ１４ｂとを有する調整環１４と、を含んでいる。

固定筐体１１には、固定筐体１１の像側の端部に、押さえ環１２に螺合される雌ねじ１１ｃと、光学装置本体に螺合する雄ねじ１１ｂが形成されている。さらに、固定筐体１１には、調整環１４に螺合される雄ねじ１１ａと、摺動枠１５の光軸周りの回転を防止するための係止溝１１ｄが形成されている。干渉対物レンズ１０は、固定筐体１１の像側の端部に形成された雄ねじ１１ｂが顕微鏡などの光学装置本体に形成された雌ねじに螺合することにより、光学装置本体に取付けられる。

なお、雄ねじ１１ａ、雄ねじ１１ｂ、雌ねじ１１ｃは、固定筐体１１の外周全周または内周全周に形成されるが、係止溝１１ｄは固定筐体１１の外周中に少なくとも１箇所形成されることが望ましい。

固定筐体１１内部に収納された複数のレンズはそれぞれレンズ枠（枠部材）により固定されている。図１では、レンズＬ１がレンズ枠１６により、レンズＬ２がレンズ枠１７により所定の姿勢で所定の位置に保持されている様子が示されている。なお、レンズＬ３、レンズＬ４も同様にレンズ枠により保持されるが、図１ではレンズ枠の図示は省略されている。これらのレンズ枠は、レンズ間隔も規定する役割も担っている。さらに、レンズ枠間には、適宜ワッシャーなどの調整部材が配置され得る。また、固定筐体１１内部には、レンズＬ１からレンズＬ４の他にもレンズが含まれているが、図１ではそれらのレンズの図示は省略されている。

固定筐体１１内部では、最も標本側のレンズ枠１６が固定筐体１１の凸部１１ｅに当接し、且つ、最も像側の不図示のレンズ枠が押さえ環１２により標本側に押し付けられる。押さえ環１２は、固定筐体１１の雌ねじ１１ｃに押さえ環１２の雄ねじ１２ａが螺合することにより、標本側にレンズ枠を押し付ける。これにより、固定筐体１１内部のレンズ枠が凸部１１ｅと押さえ環１２により狭持され、複数のレンズの各々が所望の姿勢で所定の位置に、他のレンズと所望のレンズ間隔で保持される。

干渉計部１３は、標本側から順に、光源から射出された光を、標本を照明する照明光と、その照明光が照射された標本からの反射光である測定光と干渉する参照光とに分割するビームスプリッタとしてのハーフミラーＨＭと、標本と光学的に共役な位置に配置されて参照光を反射する参照ミラーＲＭと、を含んでいる。

ハーフミラーＨＭは、光軸ＡＸ上に配置され、且つ、光軸ＡＸに垂直な平面を有する平行平板であり、像側の平面に所望の透過率・反射率特性を有する光分割面ＤＰが形成されている。参照ミラーＲＭは、光軸ＡＸ上に配置され、且つ、光軸ＡＸに垂直な平面を有する平行平板であり、像側の平面の一部で且つ光軸ＡＸ上に参照面ＲＰとして機能するミラーが蒸着されている。なお、参照面ＲＰとして機能するミラーは、真空蒸着を含む種々の蒸着法による形成され得る。また、参照面ＲＰとして機能するミラーの形成方法は蒸着に限られず、例えば、スパッタリング法など任意の方法が用いて参照面ＲＰとして機能するミラーが形成されてもよい。

なお、干渉計部１３では、図１に例示されるように、ハーフミラーＨＭと参照ミラーＲＭの外径は同一であることが望ましく、また、摺動枠１５のハーフミラーＨＭを保持する部分の内径と摺動枠１５の参照ミラーＲＭを保持する部分の内径も同一であることが望ましい。ハーフミラーＨＭと参照ミラーＲＭは極めて高精度の平坦性が要求され、ハーフミラーＨＭと参照ミラーＲＭの間の平行度も極めて高い。上述したようにこれらの径を同一にすることで同一ロットで加工することができるため、ハーフミラーＨＭと参照ミラーＲＭの肉厚差のない組み合わせ、または、肉厚差が、例えばサブミクロンレベルのごく小さい組み合わせを選択することができる。また、加工工程を途中まで共通化することができるため、歩留まりの向上も期待できる。

調整環１４は、固定筐体１１に螺合する雌ねじ１４ａと摺動枠１５に螺合する雌ねじ１４ｂとを有している。雌ねじ１４ａと雌ねじ１４ｂはそれぞれ異なるピッチを有するねじ山であり、例えば、雌ねじ１４ａのピッチ（第１のピッチ）は0.5mmであり、雌ねじ１４ｂのピッチ（第２のピッチ）は0.4mmである。

摺動枠１５には、調整環１４の雌ねじ１４ｂに螺合する雄ねじ１５ａと、固定筐体１１に向かって突き出した係止ピン１５ｂが形成されている。なお、固定筐体１１に形成された係止溝１１ｄは、係止ピン１５ｂの光軸方向の幅が係止溝１１ｄの光軸ＡＸ方向の幅に比べて狭くなるように、また、係止ピン１５ｂの接線方向（紙面に垂直な方向）の幅が係止溝１１ｄの接線方向の幅と略一致するように、形成されている。これにより、摺動枠１５は、固定筐体１１に対して光軸ＡＸ周りに回転することなく、光軸ＡＸ方向に摺動するように構成されている。なお、係止ピン１５ｂは、係止溝１１ｄと同様に、摺動枠１５の外周中に少なくとも１箇所形成されることが望ましい。

以上のように構成された干渉対物レンズ１０において、固定筐体１１と摺動枠１５の両方に螺合されている調整環１４を光軸ＡＸ周りに１回転させた場合について説明する。調整環１４と固定筐体１１はピッチ0.5mmのねじ山で螺合されているため、調整環１４は光軸ＡＸ周りの回転により固定筐体１１に対して0.5mm光軸ＡＸ方向（例えば、標本側に）に移動する。一方、調整環１４と摺動枠１５はピッチ0.4mmのねじ山で螺合されている。さらに、係止ピン１５ｂが係止溝１１ｄに嵌まって摺動枠１５の光軸周りの回転が規制されている。このため、調整環１４を光軸ＡＸ周りに１回転させると、調整環１４は摺動枠１５の周りを１回転することになり、その結果、摺動枠１５は調整環１４に対して0.4mm光軸ＡＸ方向に（例えば、像側に）に移動する。従って、摺動枠１５は、全体としては、調整環１４の移動に伴って生じる移動量0.5mmと調整環１４に対する相対的な移動量0.4mmの差分の0.1mmだけ、光軸ＡＸ周りに回転することなく、固定筐体１１に対して光軸ＡＸ方向（例えば、標本側に）に摺動して移動する。
なお、ここでは調整環１４と固定筐体１１はピッチ0.5mmのねじ山、調整環１４と摺動枠１５はピッチ0.4mmのねじ山で螺合されているとしたが、ピッチ0.5mmのねじ山とピッチ0.4mmのねじ山は、調整環１４と固定筐体１１、調整環１４と摺動枠１５のどちらに形成されていてもよい。また、ピッチ0.5mmのねじ山とピッチ0.4mmのねじ山のねじの切り方は、切り方の方向が両方同じであれば、右ねじ（向かって右に回すと雄ねじが進む）、左ねじ（向かって左に回すと雄ねじが進む）であってもどちらでも良い。

このように、本実施例に係る干渉対物レンズ１０では、固定筐体１１と調整環１４と摺動枠１５がいわゆる差動ねじ機構として機能する。このため、干渉対物レンズ１０は、調整環１４を回転することにより、調整環１４に形成されたピッチの異なるねじ山のピッチの差分だけ１回転あたりに光軸ＡＸ方向に摺動枠１５を移動させることできる。即ち、差動ねじ機構を用いることで、摺動枠１５に保持されている干渉計部１３を固定筐体１１に対して、光軸ＡＸ方向に微小に摺動させることができる。

従って、本実施例に係る干渉対物レンズ１０によれば、差動ねじ機構を用いることで、構造を過度に複雑化することなく、干渉計部１３の光軸ＡＸ方向への微小な移動を実現することができる。このため、干渉対物レンズが高倍率で高いＮＡを有する場合であっても共役関係を適切な調整によって保つことが可能となる。

また、本実施例に係る干渉対物レンズ１０では、差動ねじ機構を用いているため、カム機構を用いた場合に加工上の制限によって生じるひきめが発生することもない。このため、本実施例に係る干渉対物レンズ１０によれば、ひきめによって生じる性能の劣化という問題も生じず、調整のし難さを解消することができる。

また、通常、ねじを用いた移動機構では、ねじ山のピッチを小さくするほど微小な移動が可能となるが、ねじ山のピッチを小さくできる範囲にも限界がある。例えば、同焦点距離45mmの対物レンズの場合であれば、ねじのピッチは、摺動に対するねじ山の耐久性や操作時のフィーリング等を考慮して0.3から0.35mm以上であることが望ましく、ピッチをそれ以下に小さくすることは上記理由により難しい。しかしながら、本実施例に係る干渉対物レンズ１０によれば、差動ねじ機構を用いることで、各ねじ山のピッチを過度に小さくすることなく（ここでは、0.5mmと0.4mm）、十分に小さな摺動を実現することができる（ここでは、0.1mm）。

また、本実施例に係る干渉対物レンズ１０では、利用者が直接操作する調整環１４が干渉計部１３を保持する摺動枠１５とは別体として構成されている。このため、利用者の体温が干渉計部１３に伝わりにくく、利用者の体温に起因する共役関係の崩れを抑制することができる。

また、本実施例に係る干渉対物レンズ１０では、差動ねじ機構を用いているため、調整時に調整環１４のみが光軸周りに回転し、複数のレンズが収納された固定筐体１１と干渉計部１３が保持された摺動枠１５は光軸周りに回転しない。このため、非点収差や軸上コマ収差などの収差の変動が生じない。これにより、干渉計部１３の調整状態によらず、常に、干渉対物レンズ１０を最も良好な収差特性を示す状態で使用することができる。

なお、図１では、摺動枠１５がハーフミラーＨＭと参照ミラーＲＭの両方を保持する構成を例示したが、摺動枠１５は干渉計部１３の少なくとも一部、即ち、ハーフミラーＨＭまたは参照ミラーＲＭのいずれか一方のみを保持するように構成されてもよい。

例えば、参照ミラーＲＭが固定筐体１１に保持されて、ハーフミラーＨＭのみが摺動枠１５に保持されても良い。この場合、調整環１４の回転により摺動枠１５とともにハーフミラーＨＭのみが光軸ＡＸ方向に移動することになる。このような構成によっても、同様に、干渉対物レンズ１０の焦点面と参照面ＲＰとの共役関係を調整することができる。ただし、図１に例示されるようなハーフミラーＨＭと参照ミラーＲＭの両方を摺動枠１５が保持する構成の方が、ハーフミラーＨＭまたは参照ミラーＲＭの一方を摺動枠１５が保持する構成に比べて、調整環１４の回転量に対する光路長の変化が小さくなる。このため、微小な調整が容易となるといった点では、両方が摺動枠１５に保持される構成がより望ましい。

図２は、本実施例に係る干渉対物レンズの断面図である。なお、図２では、干渉対物レンズの断面のうち、特徴的な機能を図示した光軸ＡＸを中心とした片側のみが示されている。また、図２では、図１に例示される干渉対物レンズ１０と同様の構成要素には同一符号を付している。

図２に例示される干渉対物レンズ２０の構成は、摺動枠１５の代わりに、調整環１４に螺合する第１の摺動枠２１と干渉計部１３を保持する第２の摺動枠２２を含む点を除き、図１に例示される干渉対物レンズ１０と同様の構成である。以降では、干渉対物レンズ１０との相違点を中心に干渉対物レンズ２０について説明する。

第１の摺動枠２１には、調整環１４の雌ねじ１４ｂに螺合する雄ねじ２１ａと、固定筐体１１に向かって突き出した係止ピン２１ｂが形成されている。雄ねじ２１ａは雄ねじ１１ａとは異なるピッチ（例えば、0.4mm）を有している。また、係止ピン２１ｂの光軸方向の幅が係止溝１１ｄの光軸ＡＸ方向の幅に比べて狭く、且つ、係止ピン２１ｂの接線方向の幅が係止溝１１ｄの接線方向の幅と略一致するように形成されている。このため、第１の摺動枠２１は、図１に例示される摺動枠１５と同様に、調整環１４の回転により、光軸ＡＸ周りに回転することなく、雌ねじ１４ａと雌ねじ１４ｂのピッチの差分だけ光軸ＡＸ方向に摺動するように構成されている。

第２の摺動枠２２は、取付部材２２ａにより第１の摺動枠２１に対して取外し可能に取付けられている。第１の摺動枠２１の摺動に伴って第２の摺動枠２２も光軸ＡＸ方向に摺動するため、第２の摺動枠２２は、第２の摺動枠２２に保持されている干渉計部１３を固定筐体１１に対して、光軸ＡＸ方向に微小に摺動させることができる。

以上のように構成された本実施例に係る干渉対物レンズ２０によれば、実施例１に係る干渉対物レンズ１０と同様の効果を得ることができる。即ち、固定筐体１１と調整環１４と第１の摺動枠２１と第２の摺動枠２２からなる差動ねじ機構を用いることで、構造を過度に複雑化することなく、干渉計部１３の光軸ＡＸ方向への微小な移動を実現することができる。このため、干渉対物レンズ２０が高倍率で高いＮＡを有する場合であっても焦点面と参照面ＲＰの共役関係を適切に調整ができる。また、ひきめが発生せず調整の難しさを解消することができる点、ねじ山のピッチ以下の微小な摺動が可能である点、利用者の体温が干渉計部１３に伝わりにくい点、第１の摺動枠２１及び第２の摺動枠２２が光軸周りに回転せず調整時に収差の変動が生じない点についても同様である。

また、第２の摺動枠２２が干渉計部１３の少なくとも一部、即ち、ハーフミラーＨＭまたは参照ミラーＲＭのいずれか一方のみを保持するように構成されてもよい点についても同様である。

さらに、本実施例に係る干渉対物レンズ２０では、球面収差等の調整のためにレンズ間隔をレンズ枠間のワッシャー等の挿脱で調整する場合などにおいて、第２の摺動枠２２のみを取外すことで標本側より像側に各レンズ枠を押すことができ、容易に固定筐体１１内のレンズを取り出すことができる。これは、レンズを取り出すために螺合されている調整環１４から摺動枠１５を取外す必要がある実施例１に係る干渉対物レンズ１０と比較すると、作業量、作業時間の大幅な削減が可能となる。

また、本実施例に係る干渉対物レンズ２０の構成は、干渉計部１３部のみを交換したい場合にも好適である。干渉計部１３の中でもとりわけ参照面ＲＰにおいては極めて高い精度の表面性状（うねり／粗さなど）を必要とすることから他の部材に比べて歩留まりが低く不良が生じやすい。また、観察対象である標本の反射率などに応じて所望の透過率・反射率特性を持つハーフミラーＨＭや参照ミラーＲＭを使用したい場合も想定される。このような場合、干渉対物レンズ２０では、第２の摺動枠２２と干渉計部１３のみを交換することで、所望の仕様に対応することが可能である。

また、差動ねじ機構は、非常に高い精度での作動が要求されることから、部品加工において、一般に差動ねじの部品の１つを先ずゲージ等を基準に加工した後、加工した部品を基準として他の部品を加工する、いわゆる現物合わせによる加工が必要とされている。このため、第１の摺動枠２１と第２の摺動枠２２が一体に形成されていた場合には、歩留まりの低い干渉計部１３や第２の摺動枠２２部分に不具合があると、差動ねじ機構全体を交換しなければならないため、作業の無駄が多く、製品原価を大きく押し上げる原因となってしまう。しかしながら、干渉対物レンズ２０の構成では、不具合のある部位のみを交換することが可能であるため、作業の無駄や製品原価を抑制することが可能である。

このように、本実施例に係る干渉対物レンズ２０によれば、第２の摺動枠２２が第１の摺動枠２１から取り外し可能な構成であることから、製造のリードタイムやコストを大きく低減することができる。

また、第１の摺動枠２１と第２の摺動枠２２が別体として構成されていることで、ハーフミラーＨＭや参照ミラーＲＭを第２の摺動枠２２に接着する際、特に、参照ミラーＲＭを接着する際、全長が長くなりすぎず、作業性が向上する。また、参照ミラーＲＭの表面をクリーニングする際も同様の効果を発揮する。

また、本実施例に係る干渉対物レンズ２０では、光軸ＡＸと直交する方向から、即ち、干渉対物レンズ２０の側面から挿入された取付部材２２ａにより、第２の摺動枠２２が第１の摺動枠２１に取付けられている。このため、取付部材２２ａの存在により干渉対物レンズ２０の先端形状が制約されることがないため、先端形状の設計自由度が比較的高く、図２に例示されるように、第２の摺動枠２２の形状を利用者が干渉対物レンズ２０の脇から標本を視認しやすい形状にすることができる。

図３Ａは、本実施例に係る干渉対物レンズの断面図である。図３Ｂは、本実施例に係る干渉対物レンズの正面図である。なお、図３Ａでは、干渉対物レンズの断面のうち、特徴的な機能を図示した光軸ＡＸを中心とした片側のみが示されている。また、図３Ａでは、図１に例示される干渉対物レンズ１０と同様の構成要素には同一符号を付している。

図３Ａに例示される干渉対物レンズ３０の構成は、摺動枠１５の代わりに、調整環１４に螺合する第１の摺動枠３１と干渉計部１３を保持する第２の摺動枠３２を含む点を除き、図１に例示される干渉対物レンズ１０と同様の構成である。以降では、干渉対物レンズ１０との相違点を中心に干渉対物レンズ３０について説明する。

第１の摺動枠３１には、調整環１４の雌ねじ１４ｂに螺合する雄ねじ３１ａと、固定筐体１１に向かって突き出した係止ピン３１ｂと、取付部材３２ａが挿入される取付穴３１ｃ（タップ穴）が形成されている。雄ねじ３１ａは雄ねじ１１ａとは異なるピッチ（例えば、0.4mm）を有している。また、係止ピン３１ｂの光軸ＡＸ方向の幅が係止溝１１ｄの光軸ＡＸ方向の幅に比べて狭く、且つ、係止ピン３１ｂの接線方向の幅が係止溝１１ｄの接線方向の幅と略一致するように形成されている。このため、第１の摺動枠３１は、図１に例示される摺動枠１５と同様に、調整環１４の回転により、光軸ＡＸ周りに回転することなく、雌ねじ１４ａと雌ねじ１４ｂのピッチの差分だけ光軸ＡＸ方向に摺動するように構成されている。

第２の摺動枠３２には取付溝３２ｂが形成されている。第２の摺動枠３２は取付部材３２ａにより第１の摺動枠３１に対して取外し可能に取付けられている。第１の摺動枠３１の摺動に伴って第２の摺動枠３２も光軸ＡＸ方向に摺動するため、第２の摺動枠３２は、第２の摺動枠３２に保持されている干渉計部１３を固定筐体１１に対して、光軸ＡＸ方向に微小に摺動させることができる。

なお、干渉対物レンズ３０では、第２の摺動枠３２は、取付部材３２ａが干渉対物レンズ３０の正面から光軸ＡＸと平行に取付溝３２ｂと取付穴３１ｃに挿入されることにより、第１の摺動枠３１に取付けられる。図３Ａに例示されるように、第１の摺動枠３１の取付穴３１ｃが取付部材３２ａの大きさに合わせて形成されているに対して、図３Ｂに例示されるように、第２の摺動枠３２の取付溝３２ｂは半径方向（光軸ＡＸに垂直な方向）に対して円周方向（光軸ＡＸを中心）に長い溝として形成されている。干渉対物レンズ３０では、取付溝３２ｂが円周方向に円弧状の長い溝として形成されていることにより、第２の摺動枠３２を光軸ＡＸ周りの任意の回転位置で第１の摺動枠３１に取付けることができる。図３Ｂでは、約６０度の回転位置に取付けられている例が示されている。

以上のように構成された本実施例に係る干渉対物レンズ３０によれば、実施例１に係る干渉対物レンズ１０と同様の効果を得ることができる。さらに、干渉対物レンズ３０によれば、第２の摺動枠３２が第１の摺動枠３１から取り外し可能な構成であることから、実施例２に係る干渉対物レンズ２０と同様の理由により、製造のリードタイムやコストを大きく低減することができる。また、ミラーの接着作業やクリーニング作業などの組立作業性の向上効果を有する点についても同様である。

さらに、干渉対物レンズ３０では、第２の摺動枠３２を光軸ＡＸ周りの任意の回転位置で第１の摺動枠３１に取り付けることができるため、干渉計部１３を固定筐体１１内部の複数のレンズに対して任意に回転した位置に固定することができる。干渉計部１３（ハーフミラーＨＭと参照ミラーＲＭ）が回転すると、非点収差や軸上コマ収差が微妙に変化する。これを利用することにより、調整の最終段階において、非点収差や軸上コマ収差の微調整を行うことができる。

図４は、本実施例に係る干渉対物レンズの断面図である。図４では、図１に例示される干渉対物レンズ１０と同様の構成要素には同一符号を付している。

図４に例示される干渉対物レンズ４０は、固定筐体１１と調整環１４と第１の摺動枠４１と第２の摺動枠４２が差動ねじ機構として機能する干渉対物レンズである。干渉対物レンズ４０の構成は、参照ミラーＲＭの位置を光軸ＡＸと垂直な方向に調整する芯だし機構を含む点を除き、実施例２に係る干渉対物レンズ２０と同様である。

なお、図４では、固定筐体１１に形成される係止溝及び第１の摺動枠４１に形成される係止ピンが省略されているが、干渉対物レンズ４０は、図示しないが同様の構成を備えており、第１の摺動枠４１は光軸ＡＸ周りに回転することなく光軸ＡＸ方向に摺動する。
以降では、干渉対物レンズ４０の芯だし機構について説明する。

干渉対物レンズ４０では、第１の摺動枠４１と第２の摺動枠４２が芯だし機構として機能する。具体的には、芯だし部材（芯だし部材４２ａ、芯だし部材４２ｂ）の螺合量を変化させることにより、参照ミラーＲＭの位置を調整することができる。そして、その調整後に、図２に例示される取付部材２２ａのような取付部材により、第２の摺動枠４２が第１の摺動枠４１に固定される。

図４は、芯だし部材４２ａの螺合量を増やした状態を例示している。芯だし部材４２ａの螺合量を増やすと、第１の摺動枠４１と第２の摺動枠４２の間にわずかな隙間が生じる。これにより、その隙間の分だけ、参照ミラーＲＭを光軸ＡＸと垂直な方向（この場合、芯だし部材４２ａに近づく方向）に移動させることができる。同様に、芯だし部材４２ｂの螺合量を増やすと、第１の摺動枠４１と第２の摺動枠４２の間にわずかな隙間が生じる。これにより、その隙間の分だけ参照ミラーＲＭを光軸ＡＸと垂直な方向（この場合、芯だし部材４２ｂに近づく方向）に移動させることができる。芯だし部材は、例えば、円周上の４箇所に等間隔で配置されることが望ましい。

以上のように構成された本実施例に係る干渉対物レンズ４０によれば、実施例２に係る干渉対物レンズ２０と同様の効果を得ることができる。
さらに、干渉対物レンズ４０によれば、芯だし機構により参照ミラーＲＭの光軸ＡＸと垂直な方向の位置を調整することができる。従って、参照ミラーＲＭの参照面ＲＰの一部に微小なキズやピンホールがある場合でも、その領域を避けて良好な領域に参照光を照射することが可能となる。これにより、参照面ＲＰに極めて小さい表面粗さが要求される参照ミラーＲＭの歩留まりを改善することができる。

なお、干渉対物レンズの倍率が高いほど視野が狭くなり、精度が要求される参照面ＲＰの領域も狭くなることから、高倍率の干渉対物レンズにおいて、芯だし機構は特に効果的である。

図５は、本実施例に係る干渉対物レンズの断面図である。なお、図５では、干渉対物レンズの断面のうち、特徴的な機能を図示した光軸ＡＸを中心とした片側のみが示されている。また、図５では、図１に例示される干渉対物レンズ１０と同様の構成要素には同一符号を付している。

図５に例示される干渉対物レンズ５０は、固定筐体１１と調整環１４と第１の摺動枠５１と第２の摺動枠５２が差動ねじ機構として機能する干渉対物レンズである。干渉対物レンズ５０の構成は、第２の摺動枠５２と固定筐体１１（レンズ枠１６）の間に弾性部材５３を含む点を除き、実施例３に係る干渉対物レンズ３０と同様である。なお、図５では、弾性部材５３としてスプリングが示されている。

以降では、弾性部材５３の作用について説明する。
弾性部材５３は、第２の摺動枠５２と固定筐体１１（レンズ枠１６）の間に圧縮された状態で配置されている。このため、第２の摺動枠５２は、弾性部材５３により光軸ＡＸ方向（この場合、物体側）に付勢されるように構成されている。弾性部材５３が第２の摺動枠５２を一定方向に付勢することにより、螺合部（雄ねじ５１ａと雌ねじ１４ｂ、雄ねじ１１ａと雌ねじ１４ａ）のガタやバックラッシュに起因する光軸方向への移動量の変動を抑制することができる。

また、第２の摺動枠５２が弾性部材５３により付勢されることにより、調整環１４の回転に必要な力量が変化する。このため、弾性部材５３の弾性やサイズを変更して第２の摺動枠５２に付勢する力を変化させることで、調整環１４の回転に必要な力量を調整することが可能であり、干渉対物レンズ５０の調整環１４の操作性を改善することができる。

以上のように構成された本実施例に係る干渉対物レンズ５０によれば、実施例３に係る干渉対物レンズ３０と同様の効果を得ることができる。
さらに、干渉対物レンズ５０によれば、第２の摺動枠５２が弾性部材５３により付勢されることで、螺合部のガタやバックラッシュに起因する干渉計部１３の光軸方向への移動量の変動を抑制することができる。また、調整環１４の操作性を改善することができる。

なお、本実施例では、弾性部材５３を用いることで、螺合部のガタやバックラッシュに起因する影響の抑制と干渉対物レンズの操作性の向上を実現する例を示したが、螺合部に塗布された潤滑剤によっても同様の効果が期待できる。このため、弾性部材５３と潤滑剤を併用することがさらに望ましい。

図６は、本実施例に係る干渉対物レンズの断面図である。図６では、図１に例示される干渉対物レンズ１０と同様の構成要素には同一符号を付している。

図６に例示される干渉対物レンズ６０は、いわゆるマイケルソン型の干渉対物レンズであり、いわゆるミロウ型の干渉対物レンズである実施例１から実施例５に係る干渉対物レンズとは異なる構成を有している。

干渉対物レンズ６０は、標本側に干渉計部６３を備えた干渉対物レンズであって、複数のレンズ（レンズＬ１、レンズＬ２、レンズＬ３、レンズＬ４など）を内部に収納し、且つ、図示しない光学装置本体に取付けられる固定筐体（固定筐体６１、平行筒６４）と、干渉計部６３を保持し固定筐体（平行筒６４）に対して摺動する摺動枠（第１の摺動枠６６、第２の摺動枠６７）と、固定筐体（平行筒６４）に螺合する雌ねじ６５ａと摺動枠（第１の摺動枠６６）に螺合する雌ねじ６５ｂとを有する調整環６５と、を含んでいる。

干渉計部６３は、光源から射出された光を、標本を照明する照明光と、照明光が照射された標本からの反射光である測定光と干渉する参照光に分割するビームスプリッタＢＳと、標本と光学的に共役な位置に配置されて参照光を反射する参照ミラーＲＭと、を含んでいる。

ビームスプリッタＢＳは、光軸ＡＸ上に配置され、且つ、光軸ＡＸに対して４５度傾いた所望の光分割比特性を有する光分割面ＤＰを有するビームスプリッタプリズムである。参照ミラーＲＭは、光軸ＡＸから反れた位置に配置され、且つ、光軸ＡＸに平行な参照面ＲＰを有している。

固定筐体は、光学装置本体に取付けられる固定筐体６１（第１の固定筐体）と固定筐体６１に接続される平行筒６４（第２の固定筐体）とからなり、平行筒６４は固定筐体６１に螺合されている。なお、複数のレンズとビームスプリッタＢＳは、固定筐体６１の内部に収納され、参照ミラーＲＭは、平行筒６４の内部に収納されている。

調整環６５は、平行筒６４に螺合する雌ねじ６５ａと第１の摺動枠６６に螺合する雌ねじ６５ｂとを有している。雌ねじ６５ａと雌ねじ６５ｂはそれぞれ異なるピッチを有するねじ山であり、例えば、雌ねじ６５ａのピッチ（第１のピッチ）は0.5mmであり、雌ねじ６５ｂのピッチ（第２のピッチ）は0.4mmである。

摺動枠は、調整環６５に螺合する第１の摺動枠６６と参照ミラーＲＭを保持する第２の摺動枠６７から構成されている。第１の摺動枠６６には、調整環６５の雌ねじ６５ｂに螺合する雄ねじ６６ａと、平行筒６４に向かって突き出した係止ピン６６ｂが形成されている。なお、平行筒６４に形成された係止溝６４ｂは、係止ピン６６ｂの光軸ＡＸと紙面上で直交する方向の幅が係止溝６４ｂの光軸ＡＸと紙面上で直交する方向の幅に比べて狭くなるように、また、係止ピン６６ｂの接線方向（紙面に垂直な方向）の幅が係止溝６４ｂの接線方向の幅と略一致するように、形成されている。これにより、第１の摺動枠６６は、平行筒６４の軸周りに回転することなく、光軸ＡＸと直交する方向に摺動するように構成されている。従って、第１の摺動枠６６に接合された第２の摺動枠６７は、第１の摺動枠６６の摺動に伴って、平行筒６４の軸周りに回転することなく、光軸ＡＸと直交する方向に摺動する。

このように、本実施例に係る干渉対物レンズ６０では、平行筒６４と調整環６５と第１の摺動枠６６がいわゆる差動ねじ機構として機能する。このため、干渉対物レンズ６０は、調整環６５を回転することにより、調整環６５に形成されたピッチの異なるねじ山のピッチの差分だけ１回転あたりに光軸ＡＸと直交する方向に第１の摺動枠６６及び第２の摺動枠６７を移動させることできる。即ち、差動ねじ機構を用いることで、第２の摺動枠６７に保持されている参照ミラーＲＭを平行筒６４に対して、光軸ＡＸと直交する方向に微小に摺動させることができる。

以上のように構成された本実施例に係る干渉対物レンズ６０によれば、実施例１に係る干渉対物レンズ１０と同様の効果を得ることができる。即ち、差動ねじ機構を用いることで、構造を過度に複雑化することなく、干渉計部６３の光軸ＡＸと直交する方向への微小な移動を実現することができる。このため、干渉対物レンズ６０が高倍率で高いＮＡを有する場合であっても焦点面と参照面ＲＰの共役関係を適切に調整ができる。また、ひきめが発生せず調整の難しさを解消することができる点、ねじ山のピッチ以下の微小な摺動が可能である点、利用者の体温が参照ミラーＲＭに伝わりにくい点、第１の摺動枠６６及び第２の摺動枠６７が平行筒６４の軸周りに回転せず調整時に収差の変動が生じない点についても同様である。

さらに、干渉対物レンズ６０によれば、第２の摺動枠６７が第１の摺動枠６６から取り外し可能な構成であることから、実施例２に係る干渉対物レンズ２０と同様の理由により、製造のリードタイムやコストを大きく低減することができる。

また、干渉対物レンズ６０によれば、第２の摺動枠６７を平行筒６４の軸周りの任意の回転位置で第１の摺動枠６６に取り付けることができるため、参照ミラーＲＭを任意に回転した位置に固定することができる。従って、実施例３に係る干渉対物レンズ３０と同様の理由により、調整の最終段階において、非点収差や軸上コマ収差の微調整を行うことができる。

なお、干渉対物レンズ６０は、参照ミラーＲＭのチルト機構を有していることが望ましい。なお、干渉対物レンズ６０のチルト機構は、既知の任意の機構により構成されて得る。又、最も容易な方法としては、例えば、固定筐体６１と平行筒６４の間の当接面に１０μｍ単位の金属箔を挿入することにより、参照ミラーＲＭの角度を調整してもよい。

１０、２０、３０、４０、５０、６０・・・干渉対物レンズ、１１、６１・・・固定筐体、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１５ａ、２１ａ、３１ａ、４１ａ、５１ａ、６１ｂ、６２ａ、６４ａ、６６ａ・・・雄ねじ、１１ｃ、１４ａ、１４ｂ、６１ｃ、６５ａ、６５ｂ・・・雌ねじ、１１ｄ、６４ｂ・・・係止溝、１１ｅ・・・凸部、１２、６２・・・押さえ環、１３、６３・・・干渉計部、１４、６５・・・調整環、１５・・・摺動枠、１５ｂ、２１ｂ、３１ｂ、５１ｂ、６６ｂ・・・係止ピン、１６、１７・・・レンズ枠、２１、３１、４１、５１、６６・・・第１の摺動枠、２２、３２、４２、５２、６７・・・第２の摺動枠、２２ａ、３２ａ、４２ａ、５２ａ、６７ａ・・・取付部材、３１ｃ・・・取付穴、３２ｂ・・・取付溝、５３・・・弾性部材、６４・・・平行筒、ＨＭ・・・ハーフミラー、ＲＭ・・・参照ミラー、ＤＰ・・・光分割面、ＲＰ・・・参照面、ＢＳ・・・ビームスプリッタ

Claims (10)

1. 標本側に干渉計部を備えた干渉対物レンズであって、
   複数のレンズを内部に収納し、光学装置本体に取付けられる固定筐体と、
   前記干渉計部の少なくとも一部を保持し、前記固定筐体に対して摺動する摺動枠と、
   前記固定筐体に螺合する第１のピッチのねじ山と、前記摺動枠に螺合する前記第１のピッチと異なる第２のピッチのねじ山と、を有する調整環と、を含む
   ことを特徴とする干渉対物レンズ。
2. 請求項１に記載の干渉対物レンズにおいて、
   前記干渉計部は、
   光源から射出された光を、前記標本を照明する照明光と前記照明光が照射された前記標本からの反射光である測定光と干渉する参照光に分割するビームスプリッタと、
   前記参照光を反射する参照ミラーと、を含み、
   前記摺動枠は、前記固定筐体に対して前記干渉対物レンズの光軸方向に摺動するように構成される
   ことを特徴とする干渉対物レンズ。
3. 請求項２に記載の干渉対物レンズにおいて、
   前記摺動枠は、
   前記調整環に螺合する第１の摺動枠と、
   前記第１の摺動枠に対して取外し可能に取付けられた、前記干渉計部の少なくとも一部を保持する第２の摺動枠と、を含む
   ことを特徴とする干渉対物レンズ。
4. 請求項３に記載の干渉対物レンズにおいて、
   前記第２の摺動枠は、前記光軸周りの任意の回転位置で、前記第１の摺動枠に取付けられるように構成される
   ことを特徴とする干渉対物レンズ。
5. 請求項３に記載の干渉対物レンズにおいて、
   前記参照ミラーの位置を前記光軸と垂直な方向に調整する芯だし機構を含む
   ことを特徴とする干渉対物レンズ。
6. 請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の干渉対物レンズにおいて、
   前記参照ミラーは、前記光軸に垂直なミラー面を有し、前記光軸上に配置されるように構成され、
   前記ビームスプリッタは、前記光軸に垂直な光分割面を有し、前記光軸上に配置されるように構成される
   ことを特徴とする干渉対物レンズ。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の干渉対物レンズにおいて、
   前記摺動枠は、前記固定筐体に対して前記光軸周りに回転することなく前記光軸方向に摺動するように構成される
   ことを特徴とする干渉対物レンズ。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の干渉対物レンズにおいて、さらに、
   前記複数のレンズを前記固定筐体内で所定の姿勢で所定の位置に保持する複数の枠部材を含むことを特徴とする干渉対物レンズ。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の干渉対物レンズにおいて、
   さらに、前記摺動枠と前記固定筐体の間に弾性体を含み、
   前記摺動枠は、前記弾性体により一定方向に付勢されるように構成される
   ことを特徴とする干渉対物レンズ。
10. 請求項１に記載の干渉対物レンズにおいて、
    前記干渉計部は、
    光源から射出された光を、前記標本を照明する照明光と前記照明光が照射された前記標本からの反射光である測定光と干渉する参照光に分割するビームスプリッタと、
    前記干渉対物レンズの光軸から反れた位置に配置され、前記参照光を反射する参照ミラーと、を含み、
    前記固定筐体は、
    前記複数のレンズと前記ビームスプリッタを内部に収納し、前記光学装置本体に取付けられる第１の固定筐体と、
    前記参照ミラーを収納し、前記第１の固定筐体に接続される第２の固定筐体と、を含み、
    前記摺動枠は、
    前記参照ミラーを保持し、且つ、
    前記第２の固定筐体に対して前記参照ミラーを前記光軸と直交する方向に摺動するように構成され、
    前記調整環は、
    前記第２の固定筐体に螺合する前記第１のピッチのねじ山と、
    前記摺動枠に螺合する前記第２のピッチのねじ山と、を有するように構成される
    ことを特徴とする干渉対物レンズ。