JP2014044283A - 対物レンズユニット及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、研磨レンズにも適用でき、しかも、レンズ光軸の光軸垂直方向の位置を容易に調整できる対物レンズユニット及びその製造方法の提供を目的とする。
【解決手段】外周部に光軸垂直平面部３３ｃ、３５ｃを有する被調整レンズ３３、３５と、被調整レンズ保持枠４３、４５と、これらを内部に収納して組み付けた鏡筒２とを備える。被調整レンズ保持枠４３、４５は、被調整レンズ３３、３５の光軸垂直平面部３３ｃ、３５ｃの外周エッジを受ける断面湾曲状の凹面からなるレンズ受け部４３ｃ、４５ｃを備える。鏡筒２は、鏡筒本体２０と、鏡筒本体２０に対する被調整レンズ保持枠４３、４５の光軸垂直方向の位置を調整するための調整ビス２６とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡等に用いられる対物レンズユニット及びその製造方法に関するものである。

顕微鏡等に用いられ、或いは検査用レンズ等として用いられる、いわゆる回折限界光学系では、各レンズの各光学面の球心位置を揃えることが最終性能に大きく影響する。そのため、例えば各レンズの光学面をレンズ保持枠の内周に設けられたエッジ部に受けさせることによって、レンズ保持枠の軸心に対するレンズ光軸の傾きが調整され、且つ、レンズ保持枠の軸心に対するレンズ光軸の光軸垂直方向（レンズの径方向）の位置が揃えられる。その後、そのようにしてレンズ保持枠の軸心に対するレンズ光軸の傾き及び光軸垂直方向位置を揃えたレンズ保持枠を鏡筒内に順に収納していくことにより、各レンズのレンズ光軸を揃える方法が従来から広く行われている。

しかし、レンズ保持枠の軸心に対してレンズ光軸の傾きに加えて光軸垂直方向の位置を揃えることは難しい。又、レンズ保持枠の軸心に対してレンズ光軸の傾き及び光軸垂直方向位置を揃えたレンズ保持枠を鏡筒に収納すると、光軸垂直方向の位置ずれが生じ易い。

又、高解像力化に伴い、レンズ同士の間隔を密にした状態で保持する場合は、レンズの光学面の外周側（径外側）に段部を介してレンズ光軸に垂直な光軸垂直平面部を形成しその光軸垂直平面部を平面状のレンズ保持枠に受けさせて、レンズのレンズ光軸の方向にレンズ保持枠を配置するスペースを確保するようにしている場合もある。このような構成を採った場合は平面同士が当接することになり、レンズ光軸のレンズ保持枠の軸心に対する傾きを調整し難い。また、レンズの光学面が平面状の場合も、平面同士が当接することになり、レンズ光軸のレンズ保持枠の傾きを調整し難い。

一方、特許文献１には、レンズに凸型の球面座を有し、レンズ保持枠に凹型の球面座を有しており、両球面座を当接させることによって、レンズのレンズ保持枠の軸心に対する傾きを調整できるようにした光学ピックアップが開示されている。

特開平０７−２２０２８６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているような凸型の球面座を、型成形で製作する成形レンズに形成できても、研磨により製作する研磨レンズに形成することは難しい。又、このような成形レンズは面精度を確保することが難しく、回折限界付近の高性能のレンズユニットには不向きである。

又、特許文献１に開示されている発明では、レンズのレンズ保持枠の軸心に対する傾きを調整できても、レンズ光軸の光軸垂直方向の位置を調整できない。

本発明は、研磨レンズにも適用でき、しかも、レンズ光軸の傾き及び光軸垂直方向の位置を容易に調整できる対物レンズユニット及びその製造方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の対物レンズユニットは、１又は複数のレンズと、前記レンズを保持したレンズ保持枠と、前記レンズを保持したレンズ保持枠が内部に組み付けられた鏡筒とを備えた対物レンズユニットであって、前記１又は複数のレンズは、その外周部に、当該レンズのレンズ光軸に垂直な光軸垂直平面部を有する１又は複数の被調整レンズを含み、前記レンズ保持枠は、前記被調整レンズを保持した被調整レンズ保持枠を含み、前記被調整レンズ保持枠は、前記被調整レンズのレンズ光軸と当該被調整レンズ保持枠の軸心との傾きを調整できるように、前記被調整レンズの光軸垂直平面部における径方向の端部である外周エッジを受ける断面湾曲状の凹面からなるレンズ受け部を備え、前記鏡筒は、前記被調整レンズ保持枠が内部に光軸垂直方向に移動可能に配設された鏡筒本体と、前記被調整レンズ保持枠に保持された被調整レンズの光軸垂直方向の位置を調整するための位置調整部材とを備え、前記位置調整部材は、前記被調整レンズ保持枠が前記鏡筒本体内に配設された状態で、前記鏡筒本体の外周側から前記位置を調整可能に構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、被調整レンズ保持枠は被調整レンズの光軸垂直平面部の外周エッジを受ける断面湾曲状の凹面からなるレンズ受け部を備えているため、そのレンズ受け部に光軸垂直平面部の外周エッジが受けられた被調整レンズをレンズ受け部に対して可動させることにより、被調整レンズ保持枠の軸心に対する被調整レンズのレンズ光軸の傾きを容易に調整できる。従って、被調整レンズを、凸型の球面座を形成し難い研磨レンズから形成でき、回折限界に近い高性能の対物レンズユニットに適用できる。

又、位置調整部材によって、被調整レンズ保持枠が鏡筒本体内に配設された状態で鏡筒本体の外周側から被調整レンズ保持枠に保持された被調整レンズのレンズ光軸の光軸垂直方向の位置を調整でき、被調整レンズのレンズ光軸の光軸垂直方向の位置を容易に、しかも正確に調整できる。

他の一態様では、前記対物レンズユニットにおいて、被調整レンズと被調整レンズ保持枠と接着により固着した接着剤を更に備えていることを特徴とする。

この構成によれば、被調整レンズのレンズ光軸と被調整レンズ保持枠の軸心との傾きだけを調整した状態で固着すればよく、例えば傾き調整後にレンズ光軸の光軸垂直方向の位置を調整するような場合に、傾き調整後のレンズ光軸と被調整レンズ保持枠の軸心との傾きがずれるおそれのないものにできる。従って、例えば傾き調整後にレンズ光軸の光軸垂直方向の位置を調整するような場合に、容易にしかも正確に調整できる。

他の一態様では、前述のいずれかの対物レンズユニットにおいて、前記鏡筒本体は、周方向に沿って略等間隔に配設された少なくとも３つのネジ孔を備え、前記各ネジ孔は、前記鏡筒本体の外周から内周に貫通するように形成され、前記位置調整部材は、前記ネジ孔のそれぞれに螺合されて前記鏡筒本体の光軸垂直方向に移動可能な複数の調整ビスを備え、前記各調整ビスは、その先端が前記鏡筒本体内に配設された前記被調整レンズ保持枠に当接可能とされていることを特徴とする。

この構成によれば、調整ビスを締緩することにより、被調整レンズ保持枠を介して被調整レンズ保持枠に保持されたレンズのレンズ光軸の光軸垂直方向の位置を容易に調整できる。

他の一態様では、前述のいずれかの対物レンズユニットにおいて、前記対物レンズユニットは、波面収差のＰＶ値が光の波長の１／４以下の光学系であることを特徴とする。

この構成によれば、波面収差のＰＶ値が光の波長の１／４以下の光学系、即ち、回折限界に近い光学系の場合には、必要なレンズのレンズ光軸を高精度に調整する必要があるが、本発明はレンズのレンズ光軸の傾き及び光軸垂直方向の位置を正確に調整でき、そのような光学系に適したものにできる。

他の一態様では、前述のいずれかの対物レンズユニットにおいて、前記被調整レンズの前記光軸垂直平面部は、レンズ有効領域の径方向外側に段部を介して形成されていることを特徴とする。ここに、レンズ有効領域とは、レンズ作用を有する領域をいう。

この構成によれば、レンズを保持したレンズ保持枠を複数、光軸方向に沿って並べる場合に、それらの複数のレンズ保持枠全体の光軸方向の長さを短くでき、より多くのレンズ保持枠を鏡筒に収納できる。

他の一態様では、前述のいずれかの対物レンズユニットにおいて、前記被調整レンズの前記光軸垂直平面部は、レンズ有効領域の径方向外側に、前記レンズ有効領域から連続的に延設されるようにして形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、レンズ光軸に垂直な平面状の光学面を備えた片平レンズも使用でき、適用範囲の広いものにできる。

又、本発明の対物レンズユニットの製造方法は、１又は複数のレンズを保持したレンズ保持枠を鏡筒の内部に組み付けるようにして製造する対物レンズユニットの製造方法であって、前記１又は複数のレンズは、その外周部に、当該レンズのレンズ光軸に垂直な光軸垂直平面部を有する１又は複数の被調整レンズを含み、前記レンズ保持枠は、前記被調整レンズを保持した被調整レンズ保持枠を含み、前記被調整レンズ保持枠は、前記被調整レンズの光軸垂直平面部における径方向の端部である外周エッジを受ける断面湾曲状の凹面からなるレンズ受け部を備えたものであり、前記被調整レンズ保持枠のレンズ受け部に前記被調整レンズの光軸垂直平面部の外周エッジを受けさせて、前記被調整レンズのレンズ光軸と被調整レンズ保持枠の軸心との傾きを調整した後、両者を固着する工程と、前記被調整レンズを固着した被調整レンズ保持枠を前記鏡筒に設けられた鏡筒本体の内部に配設する工程と、前記被調整レンズ保持枠に保持された被調整レンズの光軸垂直方向の位置を、前記鏡筒に設けられた位置調整部材によって、前記鏡筒本体の外周側から調整する工程とを備えていることを特徴とする。

この構成によれば、被調整レンズのレンズ光軸と被調整レンズ保持枠の軸心との傾きを調整した後に、被調整レンズ保持枠に保持された被調整レンズの光軸垂直方向の位置を、鏡筒に設けられた位置調整部材によって鏡筒本体の外周側から調整するため、被調整レンズのレンズ光軸の光軸垂直方向の調整を容易且つ正確に行うことができる。従って、対物レンズユニットを容易に製造できる。

本発明の対物レンズユニット及びその製造方法は、研磨レンズにも適用でき、しかも、レンズ光軸の傾き及び光軸垂直方向の位置を容易に調整できる。

本発明の対物レンズユニットの断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 第５レンズを第５レンズ保持枠に保持する際の断面図である。 第５レンズのレンズ光軸と第５レンズ保持枠の軸心との傾きを調整して接着剤で固着した状態の断面図である。 第７レンズを第７レンズ保持枠に保持する際の断面図である。 第７レンズのレンズ光軸と第７レンズ保持枠の軸心との傾きを調整して接着剤で固着した状態の断面図である。 偏芯検査装置の概略説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の対物レンズユニットの断面図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。尚、図１、図３〜図６のＸ方向を前方側とし、Ｙ方向を後方側として説明する。

本発明の対物レンズユニット１は、鏡筒２と、複数のレンズ３と、レンズ３を保持したレンズ保持枠４とを備えている。鏡筒２は、鏡筒本体２０と、調整ビス２６とを備えている。

鏡筒本体２０は、その外周側の後端に、装着部２１、２２を備え、この装着部２１、２２によって、この対物レンズユニット１が顕微鏡等の装着部材（図示せず）に装着されるようになっている。

この実施形態の装着部は、装着部材に設けられたネジ孔（図示せず）に螺合する装着用オネジ部２１と、装着用オネジ部２１がネジ孔に螺合する際に装着部材に当接して装着部材に対する位置基準となる基準面２２とを備えている。

又、鏡筒本体２０は、その内周側に、レンズ３を保持したレンズ保持枠４が収納されて組み付けられる断面円形状のレンズ収納組付部２３を備えている。

このレンズ収納組付部２３は、その軸心Ｏが基準面２２と垂直になるように形成されている。又、レンズ収納組付部２３は、その後端に、軸心Ｏと垂直になるように（基準面２２と平行に）形成された保持枠受け面２４を備えている。

又、鏡筒本体２０は、その前部側に、複数のネジ孔２５ａ〜２５ｄを備えている。この実施形態では、ネジ孔は、軸方向に沿って４列に並設された第１列ネジ孔２５ａ〜第４列ネジ孔２５ｄを備えている。

これらの第１列ネジ孔２５ａ〜第４列ネジ孔２５ｄは、互いに同構成を採っている。以下に、第３列ネジ孔２５ｃについて説明し、他の説明を省略する。第３列ネジ孔２５ｃは、図２に示すように周方向に等間隔に配設された同一構成の４つから構成されている。尚、第３列ネジ孔２５ｃは、４つから構成される形態のものに限らず、３以上であればよく、適宜変更できる。第１列ネジ孔２５ａ、第２列ネジ孔２５ｂ及び第４列ネジ孔２５ｄについても同じである。

各第３列ネジ孔２５ｃは、鏡筒本体２０の外周面からレンズ収納組付部２３の内周面に貫通するように形成されている。

調整ビス２６は、後述のレンズ保持枠４における第３レンズ保持枠４３〜第６レンズ保持枠４６の光軸垂直方向の位置を調整するためのもので、第１列ネジ孔２５ａ〜第４列ネジ孔２５ｄのそれぞれに螺合した同一構成の複数（この実施形態では、１６個）の調整ビスから構成されている。

各調整ビス２６は、外周面に、第１列ネジ孔２５ａ〜第４列ネジ孔２５ｄに螺合するオネジ２６ａを備え、基端側の端面２６ｃに、工具係合部（図示せず）を備えている。

そして、調整ビス２６は、第１列ネジ孔２５ａ〜第４列ネジ孔２５ｄのそれぞれに、先端側から螺合されており、工具係合部及び工具を介して鏡筒本体２０の外周側から回転操作されることにより、先端が第１列ネジ孔２５ａ〜第４列ネジ孔２５ｄからレンズ収納組付部２３に出没可能になっている。

尚、鏡筒本体２０の第１列ネジ孔２５ａ〜第４列ネジ孔２５ｄの外周には、調整ビス２６が螺合された後、カバ−２０ａが配設され、第１列ネジ孔２５ａ〜第４列ネジ孔２５ｄ及び調整ビス２６が覆い隠されるようになっている。

レンズ３は、この実施形態では、図１に示すように、後方側から前方側に順に並べられた第１レンズ３１〜第７レンズ３７の７つから構成されている。これらの第１レンズ３１〜第７レンズ３７は、１又は複数のレンズを有し、図２に示すように外周形状が正面視で円形状を呈している。

この実施形態では、第１レンズ３１、第２レンズ３２、第４レンズ３４及び第６レンズ３６は、複数のレンズを貼り合わせた接合レンズから構成されている。

又、この実施形態では、第３レンズ３３〜第６レンズ３７は、鏡筒本体２０に対する光軸垂直方向の位置が調整される光軸垂直方向調整レンズに設定されている。又、それらの光軸垂直方向調整レンズの内、第３レンズ３３と第５レンズ３５とは、更に、後述する光軸垂直平面部を有する調整レンズとされている。以下、第１レンズ３１〜第７レンズ３７について、より詳しく説明する。

第１レンズ３１は、その後端に、径内側に行くに従い漸次後方側に膨らんだ凸状の第１光学面３１ａを備えている。又、第１レンズ３１は、その第１光学面３１ａの径外側に、全周に亘って形成された被保持部３１ｂを備えている。この被保持部３１ｂは、第１光学面３１ａと同じ曲率半径で第１光学面３１ａから径外側に延設されるようにして形成されている。

第２レンズ３２は、第１レンズ３１と同様に、その後端に、径内側に行くに従い漸次後方側に膨らんだ凸状の第１光学面３２ａを備えている。又、第２レンズ３２は、その第１光学面３２ａの径外側に、全周に亘って、第１光学面３２ａと同じ曲率半径で第１光学面３２ａから延設されるようにして形成された被保持部３２ｂとを備えている。

次に、第３レンズ３３及び第４レンズ３４に先立って第５レンズ３５を説明する。第５レンズ３５は、その後面に、径内側に行くに従い漸次後方側に膨らんだ凸状の第１光学面（レンズ有効領域）３５ａを備えている。又、第５レンズ３５は、図３に示すように第１光学面３５ａの径外側に全周に亘って段部３５ｂを介して形成された光軸垂直平面部３５ｃを備えている。

この光軸垂直平面部３５ｃは、第５レンズ３５の後部側の外周の一部を、第１光学面３５ａから前方側に所定の深さで、第５レンズ３５のレンズ光軸Ｏ３５と垂直面になるように、全周に亘ってカットして形成されている。

尚、この実施形態では、レンズ光軸Ｏ３５は、第１光学面３５ａの球心位置Ｏ５１と前面側の第２光学面３５ｇの球心位置Ｏ５２とを通る軸とされている。又、接合レンズのようにレンズ群に３面以上の面がある場合の光軸は、各面の球心位置から最小二乗法で算出した軸をレンズ光軸とされている。

又、この実施形態では、光軸垂直平面部３５ｃと第５レンズ３５の外周面との間に、面取り部３５ｄが設けられている。ただし、このような面取り部３５ｄは、必要に応じて設けられればよく、設けなくてもよい。

次に、第３レンズ３３について説明する。第３レンズ３３は、図１に示すようにその後端に、径内側に行くに従い漸次前方側に凹んだ凹状の第１光学面３３ａを備えている。又、第３レンズ３３は、第１光学面３３ａの径外側に全周に亘って段部３３ｂを介して形成された光軸垂直平面部３３ｃを備えている。

光軸垂直平面部３３ｃは、上記の第５レンズ３５の光軸垂直平面部３５ｃと同様に、第３レンズ３３の後部側の外周の一部を、第１光学面３３ａから前方側に所定の深さで、第３レンズ３３のレンズ光軸Ｏ３３と垂直面になるように、全周に亘ってカットして形成されている。

又、第３レンズ３３においても、光軸垂直平面部３３ｃと外周面との間に、面取り部３３ｄが設けられている。

第４レンズ３４は、第１レンズ３１と同様に、その後端に、径内側に行くに従い漸次後方側に膨らんだ凸状の第１光学面３４ａを備えている。又、第４レンズ３４は、その第１光学面３４ａの径外側に、全周に亘って、第１光学面３４ａと同じ曲率半径で第１光学面３４ａから延設されるようにして形成された被保持部３４ｂとを備えている。

第６レンズ３６は、その後面に、径内側に行くに従い漸次前方側に凹んだ凹状の第１光学面３６ａを備えている。又、第６レンズ３６は、その第１光学面３６ａの径外側に、全周に亘って、第１光学面３６ａと同じ曲率半径で第１光学面３６ａから延設されるようにして形成された被保持部３６ｂとを備えている。

第７レンズ３７は、その前面に、径内側に行くに従い漸次前方側に膨らんだ凸状の第２光学面３７ａを備え、その第２光学面３７ａの径外側に、全周に亘って、第２光学面３７ａと同じ曲率半径で第２光学面３７ａから延設されるようにして形成された被保持部３７ｂを備えている。

次に、レンズ保持枠４について説明する。レンズ保持枠４は、この実施形態では、後方から前方に順次並べられた円筒状の第１レンズ保持枠４１〜第７レンズ保持枠４７の７つから構成されている。又、これらのレンズ保持枠４７の内、第３レンズ保持枠４３と第５レンズ保持枠４５とは、光軸垂直平面部を有する調整レンズである第３レンズ３３、第５レンズ３５のそれぞれを保持した被調整レンズ保持枠をなしている。以下、第１レンズ保持枠４１〜第７レンズ保持枠４７について、より詳しく説明する。

第１レンズ保持枠４１は、図１に示すように外周面の外径が鏡筒本体２０のレンズ収納組付部２３の内径と同程度に形成されている。又、この外周面の中心軸が第１レンズ保持枠４１の軸心Ｏ１をなしている。以下の第２レンズ保持枠４２〜第７レンズ保持枠４７についても同様であり、外周面の中心軸がそれぞれの軸心Ｏ２〜Ｏ７をなしている。

又、第１レンズ保持枠４１の軸方向の両端面４１ｄ、４１ｅは、この第１レンズ保持枠４１の軸心Ｏ１と垂直になるように形成されている。尚、第２レンズ保持枠４２〜第７レンズ保持枠４７についても、同様に、軸方向の両端面は、第２レンズ保持枠４２〜第７レンズ保持枠４７のそれぞれの軸心Ｏ２〜Ｏ７と垂直になるように形成されており、以下の第２レンズ保持枠４２〜第７レンズ保持枠４７の説明において、軸方向の両端面の説明を省略する。

又、第１レンズ保持枠４１は、内周側に、第１レンズ３１を保持したレンズ保持部４１ａを備えている。このレンズ保持部４１ａは、第１レンズ３１の外周を光軸垂直方向移動可能に受容するレンズ受容部４１ｂと、第１レンズ３１の被保持部３１ｂを受けるレンズ受け部４１ｃとを備えている。

レンズ受け部４１ｃは、この第１レンズ保持枠４１の軸心Ｏ１と垂直な平面状に形成されている。

第２レンズ保持枠４２は、第１レンズ保持枠４１と略同構成を採っている。詳しくは、第２レンズ保持枠４２の外径が鏡筒本体２０のレンズ収納組付部２３の内径と同程度に形成されており、内周側に、第２レンズ３２を保持したレンズ保持部４２ａを備えている。このレンズ保持部４２ａは、第２レンズ３２の外周を嵌挿するレンズ受容部４２ｂと、第２レンズ３２の被保持部３２ｂを受けるレンズ受け部４２ｃとを備えている。レンズ受け部４２ｃは、この第２レンズ保持枠４２の軸心Ｏ２と垂直な平面状に形成されている。

次に、第５レンズ保持枠４５について、第３レンズ保持枠３３及び第４レンズ保持枠３４に先立って説明する。第５レンズ保持枠４５は、図１に示すように、第５レンズ保持枠４５がレンズ収納組付部２３の光軸垂直方向に移動できるように、外径が鏡筒本体２０のレンズ収納組付部２３の内径よりも小さく形成されている。

又、第５レンズ保持枠４５は、図３に示すように、内周側に、第５レンズ３５を保持したレンズ保持部４５ａを備えている。この第５レンズ保持枠４５のレンズ保持部４５ａは、第５レンズ３５の外周を光軸垂直方向移動可能に受容するレンズ受容部４５ｂと、第５レンズ３５を受けるレンズ受け部４５ｃとを備えている。

レンズ受け部４５ｃは、断面形状が後方側（図３では下方側）に凹んだ湾曲状の凹面から構成され、第５レンズ３５の光軸垂直平面部３５ｃの外周エッジ３５ｅを受けるようになっている。この実施形態では、レンズ受け部４５ｃは、第５レンズ保持枠４５の軸心Ｏ５上の点Ｏ３５０を円弧中心とした円弧面に形成されている。

次に、第３レンズ保持枠４３について説明する。第３レンズ保持枠４３は、図１に示すように、内周側に、第３レンズ３３を保持したレンズ保持部４３ａを備えている。この第３レンズ保持枠４３のレンズ保持部４３ａは、第５レンズ保持枠４５のレンズ保持部４５ａと同構成を採っており、第２レンズ３２の外周を光軸垂直方向移動可能に受容するレンズ受容部４３ｂと、第３レンズ３３を受けるレンズ受け部４３ｃとを備えている。

この第３レンズ保持枠４３のレンズ受け部４３ｃは、断面形状が後方側に凹んだ湾曲状の凹面から構成され、第３レンズ３３の光軸垂直平面部３３ｃの外周エッジ３３ｅを受けるようになっている。この実施形態では、レンズ受け部４５ｃは、第５レンズ保持枠４５のレンズ受け部４５ｃと同様に、第３レンズ保持枠４３の軸心Ｏ３上の点（図示せず）を円弧中心とした円弧面に形成されている。

又、第３レンズ保持枠４３は、第５レンズ保持枠４５と同様に、第３レンズ保持枠４３がレンズ収納組付部２３の光軸垂直方向に移動できるように、外径が鏡筒本体２０のレンズ収納組付部２３の内径よりも小さく形成されている。

第４レンズ保持枠４４は、第５レンズ保持枠４５と同様に、第３レンズ保持枠４３がレンズ収納組付部２３の光軸垂直方向に移動できるように、外径が鏡筒本体２０のレンズ収納組付部２３の内径よりも小さく形成されている。

又、第４レンズ保持枠４４は、内周側に、第４レンズ３４を保持したレンズ保持部４４ａを備えている。このレンズ保持部４３ａは、第１レンズ保持枠４１のレンズ保持部４１ａと略同構成を採っている。

詳しくは、第４レンズ３４の外周を嵌挿するレンズ受容部４４ｂと、第４レンズ３４の被保持部３４ｂを受けるレンズ受け部４４ｃとを備えており、又、レンズ受け部４４ｃは、この第４レンズ保持枠４４の軸心と垂直な平面状に形成されている。

第６レンズ保持枠４６は、第５レンズ保持枠４５と同様に、第６レンズ保持枠４６がレンズ収納組付部２３の光軸垂直方向に移動できるように、外径が鏡筒本体２０のレンズ収納組付部２３の内径よりも小さく形成されている。

又、第６レンズ保持枠４６は、内周側に、第６レンズ３６を保持したレンズ保持部４６ａを備えている。このレンズ保持部４６ａは、第６レンズ３６の外周を嵌挿するレンズ受容部４６ｂと、第６レンズ３６の被保持部３６ｂを受けるレンズ受け部４６ｃとを備えている。

この第６レンズ保持枠４６のレンズ受け部４６ｃは、径内側に前方側に突出すように形成された突出片から構成されている。

第７レンズ保持枠４７は、外径が鏡筒本体２０のレンズ収納組付部２３の内径と同程度に形成されている。又、第７レンズ保持枠４７は、内周側の前部に、第７レンズ３７を保持したレンズ保持部４７ａを備えている。

このレンズ保持部４７ａは、第１レンズ保持枠４１のレンズ保持部４１ａと略前後対称形状に形成されており、第７レンズ３７の外周を嵌挿するレンズ受容部４７ｂと、第７レンズ３７の被保持部３７ｂを受けるレンズ受け部４７ｃとを備えている。又、レンズ受け部４７ｃは、この第７レンズ保持枠４７の軸心Ｏ７と垂直な平面状に形成されている。

次に、この対物レンズユニット１の製造方法について説明する。まず、各レンズ３１〜３７を各レンズ保持枠４１〜４７に保持させる。その保持させる際に、各レンズ３１〜３７のレンズ光軸Ｏ３１〜Ｏ３７と各レンズ保持枠４１〜４７の軸心Ｏ１〜Ｏ７との傾きを調整する。

以下、この保持させる工程を、被調整レンズ保持枠（この実施形態では、第３レンズ保持枠４３と第５レンズ保持枠４５）に光軸垂直平面部を有する被調整レンズ（この実施形態では、第３レンズ３３と第５レンズ３５）を保持させる場合と、それ以外のレンズ保持枠（第１レンズ保持枠４１、第２レンズ保持枠４２、第４レンズ保持枠４４、第６レンズ保持枠４６及び第７レンズ保持枠４７）に光軸垂直平面部を有しないレンズ（第１レンズ３１、第２レンズ３２、第４レンズ３４、第６レンズ３６及び第７レンズ３７）を保持させる場合とに分けて説明する。

まず、被調整レンズ保持枠に光軸垂直平面部を有する被調整レンズを保持させる場合について、第５レンズ保持枠４５に第５レンズ３５を保持させる場合を例にして説明する。

図３に示すように、第５レンズ保持枠４５のレンズ受け部４５ｃに第５レンズ３５の光軸垂直平面部３５ｃを載置する。この状態で、光軸垂直平面部３５ｃの外周エッジ３３ｅがレンズ受け部４５ｃに略全周に亘って（３点以上で）接触する。

又、この状態において、レンズ光軸Ｏ３５は第５レンズ保持枠４５の軸心Ｏ５に対して、傾き角θ１だけ傾いている。この傾き角θ１は、例えば第５レンズ保持枠４５におけるレンズ保持部４５ａの軸方向の端面に対する振れ精度、レンズ保持部４５ａの外周面に対する同軸度精度、第１光学面３５ａに対する第２光学面３５ｇの振れ等の部品精度のバラツキ、さらには、第５レンズ３５の外周面と第５レンズ保持枠４５の内周面との嵌合隙間等の要因により生じる。

そして、この傾き角θ１の調整を、第２光学面３５ｇの球心位置Ｏ５２、及び第２光学面３５ｇを通した第１光学面３５ａの球心位置Ｏ５１の位置関係を測定できる偏芯検査装置１００（図７に図示）を使用して行う。

詳しくは、図７に示すように、例えば偏芯検査装置１００のロータリーテーブル１０１に、被検レンズとしての第５レンズ３５を載置した第５レンズ保持枠４５を載せ、ロータリーテーブル１０１の回転軸１０１ａと第５レンズ保持枠４５の軸心Ｏ５とを、ロータリーテーブル１０１を操作することによって一致させる。

そして、照明系１０２からの測定光をハーフミラー１０３を通してコリメーターレンズ１０４とリレーレンズ１０５を通し、測定する光学面の球心位置Ｏ５１、Ｏ５２に合わせる。光学面からの反射光を再度同光学系を通しハーフミラー１０３で折り曲げて撮像素子面１０６に結像させて、球心位置を検出する。

ロータリーテーブル１０１で被検レンズを回転させることによって、各光学面のロータリーテーブル１０１の回転軸に対する偏芯量と球心位置の回転軸垂直方向の座標を算出できる。また、リレーレンズ１０５を含む光学系を精度良く光軸方向に駆動させることによって、レンズの球心位置の光軸方向の相対位置を算出することができる。２面目以降のレンズを観察する時は、測定光路上にあるレンズの偏芯を差し引いて値を算出する。この検査装置を利用することで、組立状態のレンズの各面の偏芯の状態を観察することが出来る。尚、本実施例では偏芯検査装置１００は市販されているものを利用した。

このようにして、図４示すようにレンズ光軸Ｏ３５と第５レンズ保持枠４５の軸心Ｏ５との傾きがほぼ無いように（平行に）調整する。より具体的には、傾き角θ１（図３に図示）を１０秒以内に調整する。

ただし、第５レンズ保持枠４５の軸心Ｏ５に対してレンズ光軸Ｏ３５は、距離ｔ１だけ平行にシフトしている。距離ｔ１の量は、第５レンズ保持枠４５のレンズ保持部４５ａの傾きと同軸度精度のバラツキ等によって発生し、レンズの曲率によっても異なる量であるが、この距離ｔ１は、対物レンズユニット１の製品の部品精度で５ｕｍから１５ｕｍ程度になる。

そして、この状態で、第５レンズ３５の外周面と第５レンズ保持枠４５のレンズ受容部４１ｂとの間にＵＶ接着剤８を充填して両者を固着する。尚、接着剤は、ＵＶ接着剤に限らず、エネルギー硬化接着剤等を使用でき、適宜変更使用できる。

同様な方法で、第３レンズ保持枠４３に第３レンズ３３を保持させる。

次に、光軸垂直平面部を有しないレンズをレンズ保持枠に保持させる場合について、第７レンズ保持枠４７に第７レンズ３７を保持させる場合を例にして説明する。

例えば図５に示すように、第７レンズ３７の被保持部３７ｂを、第７レンズ保持枠４７のレンズ保持部４７ａに載置する。この状態で、被保持部３７ｂがレンズ保持部４７ａに３点以上で接触する。

又、この状態で、レンズ光軸Ｏ３７は第７レンズ保持枠４７の軸心Ｏ７に対して傾き角θ２だけ傾いている。この傾き角θ２は、第７レンズ保持枠４７におけるレンズ保持部４７ａの軸方向の端面に対する振れ精度、レンズ保持部４７ａの外周面に対する同軸度精度、第１光学面３７ａに対する第２光学面３７ｂの振れ等の部品精度のバラツキ、さらには、第７レンズ３７の外周面と第７レンズ保持枠４７の内周面との嵌合隙間等の要因により生じる。尚、このレンズ光軸Ｏ３７も、第１光学面３７ａの球心位置Ｏ３７１と第２光学面３７ｇの球心位置Ｏ３７２とを通る軸である。

この傾き角θ２を調整するには、上述したと同様に、偏芯検査装置１００を使用して行う。

そして、図６に示すようにレンズ光軸Ｏ３７と第７レンズ保持枠４７の軸心Ｏ７との傾きがほぼ無いように調整する。より具体的には、傾き角θ２を１０秒以内に調整する。

ただし、この場合も、第７レンズ保持枠４７の軸心Ｏ７に対してレンズ光軸Ｏ３７は、距離ｔ２だけ平行にシフトしている。距離ｔ２の量は、第７レンズ保持枠４７のレンズ保持部４７ａの傾きと同軸度精度のバラツキによって発生し、レンズの曲率によっても異なる量であるが、この距離ｔ２は、対物レンズユニット１の部品精度で１０ｕｍから２０ｕｍ程度になる。

そして、この状態で、第７レンズ３７の外周面と第７レンズ保持枠４７のレンズ受容部４７ｂとの間にＵＶ接着剤８を充填して両者を固着する。尚、この接着剤も、ＵＶ接着剤に限らず、エネルギー硬化接着剤等を使用できる。

同様にして、第１レンズ保持枠４１に第１レンズ３１を、第２レンズ保持枠４２に第２レンズ３２を、第４レンズ保持枠４４に第４レンズ３４を、第６レンズ保持枠４６に第６レンズ３６を、それぞれ、保持させる。

次に、以上のようにして、レンズ３１〜３７を保持したレンズ保持枠４１〜４７を順次鏡筒本体２０のレンズ収納組付部２３に入れる。詳しくは、以下のようにして行う。

まず、カバー２０ａを外した状態の鏡筒本体２０のレンズ収納組付部２３に、図１に示すように、前側の開口から、第１レンズ３１を保持した第１レンズ保持枠４１を入れる。これにより、第１レンズ保持枠４１の軸方向の前端面４１ｄがレンズ収納組付部２３の保持枠受け面２４に直接又はシムリング２５を介して当接し（図１では１又は複数のシムリング２５を介して当接）、第１レンズ保持枠４１の鏡筒本体２０に対する軸方向の位置が決められた状態で配設される。

同様に、第２レンズ３２を保持した第２レンズ保持枠４２をレンズ収納組付部２３に入れる。これにより、第２レンズ保持枠４２の軸方向の前端面４２ｄが第１レンズ保持枠４１の後端面４１ｅに当接し、第２レンズ保持枠４２の鏡筒本体２０に対する軸方向の位置が決められた状態で配設される。

以下、同様に、第３レンズ３３を保持した第３レンズ保持枠４３、第４レンズ３４を保持した第４レンズ保持枠４４、第５レンズ３５を保持した第５レンズ保持枠４５、第６レンズ３６を保持した第６レンズ保持枠４６、第７レンズ３７を保持した第７レンズ保持枠４７を、順次レンズ収納組付部２３に入れる。

そして、その状態から、押えリングワッシャ４８をレンズ収納組付部２３に固定する。尚、押えリングワッシャ４８は、この実施形態では、図示しないが、外周にオネジを備え、そのオネジがレンズ収納組付部２３に設けられたメネジに螺合されることにより第７レンズ保持枠４７を前方に押圧した状態で固定される。

これにより、順次、第１レンズ保持枠４１〜第７レンズ保持枠４７が鏡筒本体２０に対する軸方向の位置が決められた状態で配設される。

又、この状態で、第３レンズ保持枠４３は第１列ネジ孔２５ａの径内側に、第４レンズ保持枠４４は第２列ネジ孔２５ｂの径内側に、第５レンズ保持枠４５は第３列ネジ孔２５ｃの径内側に、第６レンズ保持枠４６は第４列ネジ孔２５ｄの径内側に、それぞれ、配設される。

又、このようにしてレンズ収納組付部２３に入れられた各レンズ保持枠４１〜４７のそれぞれの軸心Ｏ１〜Ｏ７は、鏡筒本体２０のレンズ収納組付部２３の軸心Ｏと傾きが無い状態になっている。

又、各レンズ光軸Ｏ３１〜Ｏ３７は、各レンズ保持枠４１〜４７の軸心Ｏ１〜Ｏ７に対して傾きは１０秒以内に抑えられている。従って、各レンズ保持枠４１〜４７の夫々に保持されたレンズ３１〜３７のレンズ光軸Ｏ３１〜Ｏ３７は、レンズ収納組付部２３の軸心Ｏに対しても傾きは１０秒以内になっている。

しかし、各レンズ光軸Ｏ１〜Ｏ７は、各レンズ保持枠４１〜４７の軸心Ｏ１〜Ｏ７に対する平行偏芯量は５ｕｍから２０ｕｍ程度残っているため、レンズ収納組付部２３の軸心Ｏに対しても同程度残っている。

ここで、この実施形態のレンズにおける第１レンズ３１、第２レンズ３２及び第７レンズ３７の平行偏芯感度は低く、第３レンズ３３、第４レンズ３４、第５レンズ３５及び第６レンズ３６の偏芯感度が高く、結像性能に大きく影響する。

詳しくは、第１レンズ３１、第２レンズ３２及び第７レンズ３７を保持した各レンズ保持枠４１、４２、４７の外径はレンズ収納組付部２３の内径に対して片側１０ｕｍ程度の嵌合ガタになるように部品公差が設定されている。これによって、各レンズ保持枠４１、４２、４７をレンズ収納組付部２３に落とし込んだ状態では、各レンズ光軸Ｏ３１、Ｏ３２，Ｏ３７は、レンズ収納組付部２３の軸心Ｏに対して１５ｕｍから２５ｕｍの平行偏芯が発生することが予想されるが、最終的な結像性能には殆ど影響しない。

一方、第３レンズ３３〜第６レンズ３６は平行偏芯感度が高いことから、各レンズ光軸Ｏ３〜Ｏ６をレンズ収納組付部２３の軸心Ｏに対して平行偏芯量を５ｕｍ以内に抑える必要がある。

この平行偏芯量の調整は、次のようにして行う。上記のように全てのレンズ保持枠４１〜４７をレンズ収納組付部２３に組み込んだ状態で、上述の偏芯検査装置１００を利用して第３レンズ３３〜第６レンズ３６の各光学面の球心位置と、レンズ収納組付部２３の軸心Ｏとの距離をズレ量として算出する。

そして、各調整ビス２６の締緩により各レンズ保持枠４１〜４７を光軸垂直方向（径方向）にズレ量だけ移動させ、レンズ収納組付部２３の軸心Ｏに対して各レンズ光軸Ｏ３１〜Ｏ３６を５ｕｍ以内に抑える。調整後は調整ビス２６により各レンズ保持枠４１〜４７は光軸垂直方向に固定される。

尚、上記実施形態では、光軸垂直平面部を有する被調整レンズとして、第３レンズ３３と第５レンズ３５との２つを備えたものとされているが、この形態のものに限らず、適宜変更できる。

例えば光軸垂直平面部を有する被調整レンズを１つ又は３つ以上を備えたものとして実施できる。

又、上記実施形態では、光軸垂直平面部を有する被調整レンズと光軸垂直平面部を有しないレンズとから構成されているが、例えば光軸垂直平面部を有する被調整レンズのみで構成することもでき、適宜変更できる。

又、上記実施形態では、光軸垂直平面部は、段部を介して形成されたが、この形態のものに限らず、適宜変更できる。例えば一方面にレンズ光軸に垂直な平面状の光学面を備えた片平レンズにおけるその光学面の径外側に、その光学面から延設されるようにして形成されたものでもよい。

又、本発明の対物レンズユニット１の種類等は、特に限定されないが、回折限界に近い性能の光学系、具体的には、波面収差のＰＶ値（最大値と最小値の差）が光の波長λの１／４以下（０＜ＰＶ値≦λ／４）の光学系が好ましい。

１ 対物レンズユニット
２ 鏡筒
３ レンズ
４ レンズ保持枠
２０ 鏡筒本体
２６ 調整ビス（位置調整部材）
３１ 第１レンズ
３２ 第２レンズ
３３ 第３レンズ（被調整レンズ）
３４ 第４レンズ
３５ 第５レンズ（被調整レンズ）
３６ 第６レンズ
３７ 第７レンズ
３３ｃ、３５ｃ 光軸垂直平面部
４１ 第１レンズ保持枠
４２ 第２レンズ保持枠
４３ 第３レンズ保持枠（被調整レンズ保持枠）
４４ 第４レンズ保持枠
４５ 第５レンズ保持枠（被調整レンズ保持枠）
４６ 第６レンズ保持枠
４７ 第７レンズ保持枠

Claims (7)

1. １又は複数のレンズと、前記レンズを保持したレンズ保持枠と、前記レンズを保持したレンズ保持枠が内部に組み付けられた鏡筒とを備えた対物レンズユニットであって、
   前記１又は複数のレンズは、その外周部に、当該レンズのレンズ光軸に垂直な光軸垂直平面部を有する１又は複数の被調整レンズを含み、
   前記レンズ保持枠は、前記被調整レンズを保持した被調整レンズ保持枠を含み、
   前記被調整レンズ保持枠は、前記被調整レンズのレンズ光軸と当該被調整レンズ保持枠の軸心との傾きを調整できるように、前記被調整レンズの光軸垂直平面部における径方向の端部である外周エッジを受ける断面湾曲状の凹面からなるレンズ受け部を備え、
   前記鏡筒は、前記被調整レンズ保持枠が内部に光軸垂直方向に移動可能に配設された鏡筒本体と、前記被調整レンズ保持枠に保持された被調整レンズの光軸垂直方向の位置を調整するための位置調整部材とを備え、
   前記位置調整部材は、前記被調整レンズ保持枠が前記鏡筒本体内に配設された状態で、前記鏡筒本体の外周側から前記位置を調整可能に構成されていることを特徴とする対物レンズユニット。
2. 前記被調整レンズと被調整レンズ保持枠とを接着により固着する接着剤を、更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズユニット。
3. 前記鏡筒本体は、周方向に沿って略等間隔に配設された少なくとも３つのネジ孔を備え、
   前記各ネジ孔は、前記鏡筒本体の外周から内周に貫通するように形成され、
   前記位置調整部材は、前記ネジ孔のそれぞれに螺合されて前記鏡筒本体の光軸垂直方向に移動可能な複数の調整ビスを備え、
   前記各調整ビスは、その先端が前記鏡筒本体内に配設された前記被調整レンズ保持枠に当接可能とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レンズユニット。
4. 前記対物レンズユニットは、波面収差のＰＶ値が光の波長の１／４以下の光学系であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の対物レンズユニット。
5. 前記被調整レンズの前記光軸垂直平面部は、レンズ有効領域の径方向外側に段部を介して形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の対物レンズユニット。
6. 前記被調整レンズの前記光軸垂直平面部は、レンズ有効領域の径方向外側に、前記レンズ有効領域から連続的に延設されるようにして形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の対物レンズユニット。
7. １又は複数のレンズを保持したレンズ保持枠を鏡筒の内部に組み付けるようにして製造する対物レンズユニットの製造方法であって、
   前記１又は複数のレンズは、その外周部に、当該レンズのレンズ光軸に垂直な光軸垂直平面部を有する１又は複数の被調整レンズを含み、
   前記レンズ保持枠は、前記被調整レンズを保持した被調整レンズ保持枠を含み、
   前記被調整レンズ保持枠は、前記被調整レンズの光軸垂直平面部における径方向の端部である外周エッジを受ける断面湾曲状の凹面からなるレンズ受け部を備えたものであり、
   前記被調整レンズ保持枠のレンズ受け部に前記被調整レンズの光軸垂直平面部の外周エッジを受けさせて、前記被調整レンズのレンズ光軸と被調整レンズ保持枠の軸心との傾きを調整した後、両者を固着する工程と、
   前記被調整レンズを固着した被調整レンズ保持枠を前記鏡筒に設けられた鏡筒本体の内部に配設する工程と、
   前記被調整レンズ保持枠に保持された被調整レンズの光軸垂直方向の位置を、前記鏡筒に設けられた位置調整部材によって、前記鏡筒本体の外周側から調整する工程とを備えていることを特徴とする対物レンズユニットの製造方法。

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