JP2017211410A - Optical unit and optical instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学ユニットおよび光学機器に関する。 The present invention relates to an optical unit and an optical apparatus.
光学機器では、レンズ等の光学素子が枠に固定された光学ユニットが用いられている。光学素子と枠との固定方法としては、例えば、UV硬化接着剤等の接着剤を用いることが知られている。
例えば、特許文献1には、保持部材(枠)の先端にレンズの縁端面と0.5mm以上にわたって対向する面取り部が形成され、面取り部とレンズの縁端面との間に光硬化型接着剤を充填して、レンズが接着された光学部品の保持構造が記載されている。
例えば、特許文献2には、鏡筒(枠)の先端に面取り部が形成され、被保持レンズの側面と、鏡筒の面取り部を含む内周面との間に、発泡層を形成して被保持レンズが保持されることが記載されている。
In an optical apparatus, an optical unit in which an optical element such as a lens is fixed to a frame is used. As a method for fixing the optical element and the frame, for example, it is known to use an adhesive such as a UV curable adhesive.
For example, in Patent Document 1, a chamfered portion that is opposed to the edge surface of the lens over 0.5 mm or more is formed at the tip of the holding member (frame), and the photocurable adhesive is between the chamfered portion and the edge surface of the lens. The holding structure of the optical component in which the lens is bonded is described.
For example, in
しかしながら、上記のような従来技術の光学ユニットには、以下のような問題がある。
特許文献1に記載の技術によれば、遮光物質が混入された光硬化型接着剤によって、レンズの端縁面の遮光と、保持部材への接着とを兼ねているため、接着剤がレンズの端縁面全体にわたって塗布されて硬化される。
接着剤は硬化時に硬化収縮を起こすため、接着剤の硬化後にレンズの端縁面に、接着剤の硬化体の収縮による応力が作用する。レンズの端縁面における応力は、レンズに内部歪みを発生させるため、レンズ面が歪むことになる。
この結果、レンズの面精度が悪くなるため、光学性能が低下しやすいという問題がある。
接着剤の塗布量を低減することで、レンズ面の歪みを抑制することも考えられるが、接着剤の塗布量が少なくなりすぎると、接着強度が低下するため、耐衝撃性が低下してしまうという問題がある。
However, the conventional optical unit as described above has the following problems.
According to the technique described in Patent Document 1, since the light-curing adhesive mixed with a light-shielding substance serves to shield the edge surface of the lens and adhere to the holding member, the adhesive is used for the lens. It is applied and cured over the entire edge surface.
Since the adhesive causes curing shrinkage at the time of curing, stress due to shrinkage of the cured body of the adhesive acts on the edge surface of the lens after the adhesive is cured. Since the stress at the edge surface of the lens causes internal distortion in the lens, the lens surface is distorted.
As a result, since the surface accuracy of the lens is deteriorated, there is a problem that the optical performance is likely to deteriorate.
Although it is conceivable to suppress distortion of the lens surface by reducing the amount of adhesive applied, if the amount of adhesive applied decreases too much, the adhesive strength decreases and impact resistance decreases. There is a problem.
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、接着強度を低下させることなく、光学素子の歪みを低減することができる光学ユニットおよび光学機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical unit and an optical apparatus that can reduce distortion of an optical element without reducing adhesive strength.
上記の課題を解決するために、本発明の第1の態様の光学ユニットは、光学素子と、前記光学素子が挿入された枠と、前記枠の内周部に配置されており、前記光学素子の側面に対向して前記光学素子と嵌合する嵌合部と、前記枠の内周部において、前記光学素子の前記側面の中心軸線に沿う方向に前記嵌合部と隣り合って配置されており、径方向における前記側面との第1の間隔が、前記径方向における前記側面と前記嵌合部との第2の間隔よりも広い接着剤収容部と、前記接着剤収容部の表面と前記光学素子の前記側面とに固着して、前記接着剤収容部の前記表面と前記光学素子の前記側面とを連結して固定している接着剤硬化体と、を備え、前記光学素子の前記側面と、前記嵌合部とが前記径方向に対向する部位の前記中心軸線に沿う長さが、前記接着剤硬化体において、前記接着剤収容部と前記径方向に対向する前記光学素子の前記側面の部位に固着している接着部位の前記中心軸線に沿う長さよりも短い。 In order to solve the above problems, an optical unit according to a first aspect of the present invention is disposed on an optical element, a frame in which the optical element is inserted, and an inner periphery of the frame, and the optical element A fitting portion that is fitted to the optical element so as to face the side surface of the optical element, and is arranged adjacent to the fitting portion in a direction along a central axis of the side surface of the optical element, in an inner peripheral portion of the frame. And a first space between the side surface in the radial direction is wider than a second space between the side surface in the radial direction and the fitting portion, a surface of the adhesive housing portion, and the surface An adhesive cured body fixed to the side surface of the optical element and connecting and fixing the surface of the adhesive container and the side surface of the optical element; and the side surface of the optical element And the length along the central axis of the portion where the fitting portion faces in the radial direction But in the adhesive cured material, shorter than the length along the center axis of the attachment site where the are fixed to the portion of the side surface of the optical element facing the radial direction and the adhesive receiving portion.
上記光学ユニットにおいては、前記接着剤収容部は、前記嵌合部と隣接する部位に、前記嵌合部の中心軸線に対する傾斜角が45°より大きく60°以下のテーパ面を含んでいてもよい。 In the optical unit, the adhesive accommodating portion may include a tapered surface having an inclination angle with respect to the central axis of the fitting portion greater than 45 ° and 60 ° or less at a portion adjacent to the fitting portion. .
上記光学ユニットにおいては、前記接着剤収容部は、前記嵌合部と隣接する部位に、前記中心軸線を含む断面が曲線になる湾曲面を含んでいてもよい。 In the optical unit, the adhesive container may include a curved surface having a curved cross section including the central axis at a portion adjacent to the fitting portion.
上記光学ユニットにおいては、前記嵌合部、前記接着剤収容部、および前記接着剤硬化体は、それぞれ、前記光学素子の前記側面の周方向の全周に沿って形成されていてもよい。 In the optical unit, the fitting portion, the adhesive accommodating portion, and the adhesive cured body may each be formed along the entire circumference in the circumferential direction of the side surface of the optical element.
上記光学ユニットにおいては、前記枠の内周部において前記嵌合部と軸方向に隣り合って前記接着剤収容部の反対側に位置し、前記径方向における前記光学素子の前記側面との第3の間隔が前記第2の間隔よりも広い拡径部が形成されていてもよい。 In the optical unit, the inner peripheral portion of the frame is adjacent to the fitting portion in the axial direction, is positioned on the opposite side of the adhesive accommodating portion, and is third from the side surface of the optical element in the radial direction. An enlarged-diameter portion having a larger interval than the second interval may be formed.
本発明の第2の態様の光学機器は、上記光学ユニットを備える。 The optical apparatus of the 2nd aspect of this invention is equipped with the said optical unit.
本発明の光学ユニットおよび光学機器によれば、接着強度を低下させることなく、光学素子の歪みを低減することができるという効果を奏する。 According to the optical unit and the optical apparatus of the present invention, there is an effect that the distortion of the optical element can be reduced without reducing the adhesive strength.
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In all the drawings, even if the embodiments are different, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and common description is omitted.
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態の光学機器について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態の光学ユニットおよび光学機器の構成例を示す模式的な正面図である。
[First Embodiment]
An optical apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic front view illustrating a configuration example of an optical unit and an optical apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態の顕微鏡1(光学機器)は、本体部2、ステージ3、対物レンズ5A、5B(光学ユニット)、接眼レンズ7、カメラ8、および照明装置9A、9Bを備える。
As shown in FIG. 1, the microscope 1 (optical apparatus) of this embodiment includes a
本体部2は、顕微鏡1の各部材を支持する。本体部2は、載置面Fに配置されるベース部2aを有する。ベース部2aには支柱部2bが立設されている。支柱部2bの上端から水平方向に鏡筒支持部2cが延ばされている。鏡筒支持部cの先端部は、ベース部2aの上方においてベース部2aと対向している。
The
ステージ3は、被検サンプル4を水平方向および顕微鏡1の光軸Lに沿う方向に移動可能に載置する。ステージ3は、ベース部2a上に配置されている。
The
対物レンズ5A、5Bは、被検サンプル4の像を結ぶ光学ユニットである。対物レンズ5A、5Bは、互いに倍率が異なる。対物レンズ5A、5Bは、それぞれ1枚以上のレンズと、レンズを保持する枠とを備える。各枠の端部には、後述するレボルバ6と着脱可能に固定する固定部が設けられている。固定部の構造の具体例としては、例えば、雄ねじが挙げられる。
対物レンズ5A、5Bにおけるレンズと枠との固定構造を中心とする具体的な構成は、後述する。
The
A specific configuration centering on the lens and frame fixing structure in the
レボルバ6は、本体部2の鏡筒保持部2cの下面において、ステージ3と対向する位置に配置されている。レボルバ6は、複数の対物レンズを着脱可能に保持する。図1に示す例では、レボルバ6に、対物レンズ5A、5Bが保持されている。レボルバ6は、3以上の対物レンズを同時に保持していてもよい。
レボルバ6は、操作者の操作に応じて回転可能である。レボルバ6は、複数の回転位置において、レボルバ6に取り付けられた対物レンズの光軸が顕微鏡1の光軸Lと同軸となるように、対物レンズを位置決めする。図1に示す例では、対物レンズ5Aが光軸Lと同軸に配置されている。以下では、顕微鏡1の対物レンズは対物レンズ5Aが用いられているとして説明する。
The
The
接眼レンズ7は、光軸L上に配置された対物レンズ5Aの像を使用者が観察するための接眼光学系を構成する。
接眼レンズ7は、対物レンズ5A、5Bとはレンズ構成が異なるが、対物レンズ5A、5Bと同様、本実施形態の光学ユニットによって構成されてもよい。
The
Although the
カメラ8は、光軸L上に配置された対物レンズ5Aの像を撮像する装置部分である。カメラ8は、図示略のレンズおよびレンズを保持する枠とで構成された撮像レンズユニットと、撮像素子とを備える。
撮像レンズユニットは、対物レンズ5A、5Bとはレンズ構成が異なるが、対物レンズ5A、5Bと同様、本実施形態の光学ユニットによって構成されてもよい。すなわち、カメラ8は、本実施形態の光学ユニットを備える光学機器であってもよい。
カメラ8によって撮像された画像の画像信号は、図示略の適宜の表示装置に送出され、表示装置の表示画面に表示される。
The camera 8 is a device portion that captures an image of the
Although the imaging lens unit has a lens configuration different from that of the
An image signal of an image captured by the camera 8 is sent to an appropriate display device (not shown) and displayed on the display screen of the display device.
照明装置9A、9Bは、被検サンプルを照明する照明光を発生する装置部分である。
照明装置9Aの照明光は、落射照明に用いられる。照明装置9Bの照明光は、透過照明に用いられる。
照明装置9A、9Bは、それぞれ、図示略の光源と、図示略の照明レンズユニットとを備える。
照明装置9A、9Bの照明レンズユニットは、対物レンズ5A、5Bとはレンズ構成が異なるが、対物レンズ5A、5Bと同様、本実施形態の光学ユニットによって構成されてもよい。すなわち、照明装置9A、9Bは、本実施形態の光学ユニットを備える光学機器であってもよい。
The
The illumination light of the
Each of the
The illumination lens units of the
次に、本実施形態の光学ユニット10の構成例について説明する。
図2は、本発明の第1の実施形態の光学ユニットの第1の構成例を示す模式的な側面図である。図3は、図1におけるA−A断面図である。図4は、図3におけるB部の拡大図である。
Next, a configuration example of the
FIG. 2 is a schematic side view showing a first configuration example of the optical unit according to the first embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 4 is an enlarged view of a portion B in FIG.
顕微鏡1では、少なくとも対物レンズ5A、5Bが本実施形態の光学ユニット10の構成を備える。ただし、本実施形態の光学ユニット10の特徴は、レンズ等の光学素子と枠との固定構造にあるため、以下では、光学素子単体と枠との固定構造を中心に説明する。
対物レンズ5A、5Bが複数の光学素子を備える場合には、それぞれの光学素子について、以下に説明する固定構造が設けられていればよい。
In the microscope 1, at least the
When the
本明細書では、光軸や中心軸線等の軸線が特定できる軸状、筒状等の部材に関する相対位置について説明する場合に、軸線に沿う方向を軸方向、軸線回りに周回する方向を周方向、軸線に直交する平面において軸線に交差する線に沿う方向を径方向と称する。また、特に、光軸に沿う方向を光軸方向と称する場合がある。 In this specification, when describing the relative position with respect to an axial member, a cylindrical member, or the like that can specify an axis such as the optical axis or the central axis, the direction along the axis is the axial direction, and the direction of circling around the axis is the circumferential direction. A direction along a line intersecting the axis in a plane orthogonal to the axis is referred to as a radial direction. In particular, the direction along the optical axis may be referred to as the optical axis direction.
本実施形態の光学ユニット10の第1の構成例について説明する。
図2、3に示すように、光学ユニット10の第1の構成例である光学ユニット10Aは、レンズ11(光学素子)と、レンズ11が挿入された枠12Aと、レンズ11を枠12Aに固定する接着剤硬化体13とを備える。
A first configuration example of the
As shown in FIGS. 2 and 3, an
図3に示すように、レンズ11は、第1レンズ面11aおよび第2レンズ面11bを有する。第1レンズ面11aおよび第2レンズ面11bの間の外周部には円筒面であるレンズ側面11c(光学素子の側面)が形成されている。レンズ側面11cの図示略の中心軸線とレンズ11のレンズ光軸Oとは同軸である。
本構成例では、レンズ11は、両凸レンズである。このため、第1レンズ面11a、第2レンズ面11bは、いずれも凸面である。
第1レンズ面11a、第2レンズ面11bの面形状は、特に限定されず、例えば、球面、非球面、自由曲面等が用いられてもよい。
図4に示すように、レンズ11の外径(レンズ側面11cの外径)は、DL、レンズ側面11cの軸方向の長さはtである。
レンズ11の材質の例としては、例えば、ガラス、プラスチック、結晶、セラミックスなどが挙げられる。
As shown in FIG. 3, the
In this configuration example, the
The surface shapes of the
As shown in FIG. 4, the outer diameter of the lens 11 (the outer diameter of the
Examples of the material of the
図4に示すように、枠12Aは、レンズ11を収容する略円筒状の枠である。枠12Aの内周部には、第1端部E1から第2端部E2に向かう軸方向に沿って、接着剤収容部12b、嵌合部12a、レンズ受け部12c、および開口部12dがこの順に配置されている。
枠12Aの内周面の形状は、枠12Aの中心軸線Cを中心とする回転対称な形状である。
中心軸線Cは、例えば、後述する嵌合部12aの中心軸線として規定されてもよいし、枠12Aの外周面12fの中心軸線として規定されてもよい。本実施形態では、嵌合部12aの中心軸線と外周面12fの中心軸線とは同軸である。
枠12Aは、図示略の筒状の外装材に保持されていてもよい。
図示略の外装材または枠12Aにおいて、軸方向の端部には、レボルバ6との固定部(図示略)が形成されている。
As shown in FIG. 4, the
The shape of the inner peripheral surface of the
For example, the center axis C may be defined as a center axis of a
The
In the exterior material or
嵌合部12aは、レンズ11のレンズ側面11cに対向してレンズ11と嵌合する円筒穴部である。嵌合部12aの内径はDH(ただし、DH>DL)である。
このため、レンズ側面11cと嵌合部12aとの間の嵌合隙間Δ(第2の間隔)は、0以上、DH−DL以下である。
接着剤収容部12bの内径DHは、レンズ11の外径DLとの差(DH−DL)の値は、光学ユニット10Aにおけるレンズ11の偏心誤差の許容値未満になるように設定されてもよい。
ただし、例えば、顕微鏡に用いられる光学ユニットのように偏心誤差の許容値が小さい場合には、(DH−DL)の値は、光学ユニット10Aにおけるレンズ11の偏心誤差の許容値よりも大きく設定される。この場合、レンズ11は、嵌合隙間Δの範囲において少なくとも径方向の位置が調整された状態で、枠12Aに固定される。この位置調整後の状態では、レンズ11は、嵌合部12aの略中心(中心の場合も含む)に位置するため、嵌合隙間Δは、全周にわたって略等しくなる(等しくなる場合も含む)。
いずれの場合でも、枠12Aに固定されたレンズ11のレンズ光軸Oと枠12Aの中心軸線Cとは、レンズ11の許容偏心誤差の範囲で一致している。
The
Therefore, fitting gap delta (second distance) between the
The inner diameter D H of the adhesive receiving
However, for example, when the tolerance value of the eccentricity error is small as in an optical unit used in a microscope, the value of ( DH− D L ) is larger than the tolerance value of the eccentricity error of the
In any case, the lens optical axis O of the
接着剤収容部12bは、嵌合部12aと軸方向に隣り合って配置されている。本構成例では、接着剤収容部12bは、第1端部E1寄りの嵌合部12aの端部(点d参照)から第1端部E1に向かうにつれて拡径するテーパ面が内周部に形成された穴部である。
接着剤収容部12bは、枠12Aの第1端部E1において、中心軸線Cに沿う方向から見て円形の開口を形成している。
中心軸線Cを含む断面において、軸方向に互いに隣り合う接着剤収容部12bおよび嵌合部12aと、これらに対向するレンズ側面11cとの間では、レンズ側面11cと接着剤収容部12bとの間の径方向の第1の間隔は、レンズ側面11cと嵌合部12aとの間の第2の間隔よりも広くなっている。
本構成例では、接着剤収容部12bの内周面がテーパ面であることから、接着剤収容部12bにおける第1の間隔は、第2端部E2から第1端部E1に向かう軸方向において、直線的に増大していく。
中心軸線Cに対する接着剤収容部12bの内周面の傾斜角θは、45°より大きく、60°以下であってもよい。
The adhesive
The adhesive
In the cross section including the central axis C, between the adhesive
In this configuration example, since the inner peripheral surface of the adhesive
The inclination angle θ of the inner peripheral surface of the adhesive
レンズ受け部12cは、レンズ11の第2レンズ面11bを光軸方向に支持する段状部である。レンズ受け部12cは、嵌合部12aよりも径方向内側に突出されており、レンズ光軸Oから見た形状は円環状である。
レンズ受け部12cの中心部には、レンズ11の外径DLよりも小径の貫通孔である開口部12dが光軸方向に貫通している。
レンズ受け部12cと開口部12dとが交差して形成された角部12eは、嵌合部12aに挿入されたレンズ11の第2レンズ面11bに当接している。
図4においては、レンズ受け部12cの表面は、中心軸線Cに直交する平面として描かれている。しかし、レンズ受け部12cの表面の形状は、角部12eを除いて、レンズ11と当接しない形状になっていれば、平面には限定されない。例えば、第2端部E2側に凹んだ凹面であってもよいし、第1端部E1側に突出した凸部であってもよい。
さらに、図4では、角部12eが中心軸線Cを含む断面において二直線が交差した形状の角部の例が図示されているが、角部12eは、このようなエッジ形状には限定されない。例えば、角部12eは、このようなエッジ部が面取りされたテーパ状に形成されていてもよいし、エッジ部がR面取りされた形状に形成されていてもよい。
以下では、図4に図示された形状に即して、レンズ受け部12cが中心軸線Cに直交する平面からなり、角部12eは面取り等されてない例で説明する。
The
In the center of the
A
In FIG. 4, the surface of the
Further, FIG. 4 illustrates an example of a corner portion in which two straight lines intersect in a cross section including the central axis C, but the
In the following, an example will be described in which the
次に、このような構成の枠12Aの内周面の各部と、レンズ11との位置関係について説明する。
レンズ11の第2レンズ面11bは、レンズ受け部12cと開口部12dとが交差して形成された角部12eに当接することによって、枠12Aにおいて、光軸方向に位置決めされている。
枠12Aの内周面の軸方向の位置座標(以下、単に位置座標)を、レンズ受け部12cを基準とし、第2端部E2から第1端部E1に向かう方向を正方向として説明する。位置座標を表す文字はいずれも0以上の数を表す。
角部12eと、嵌合部12aの第2端部E2寄りの端部の点eの位置座標は、いずれも0である。
第2レンズ面11bとレンズ側面11cとが交わる点aの位置座標はhAである。
第1レンズ面11aとレンズ側面11cとが交わる点bの位置座標は、hA+tである。
嵌合部12aの第1端部E1寄りの端部の点dの位置座標は、hA+αである。
接着剤収容部12bの第1端部E1寄りの端部である第1端部E1の位置座標は、hA+α+δである。
Next, the positional relationship between each part of the inner peripheral surface of the
The
The axial position coordinates (hereinafter simply referred to as position coordinates) of the inner peripheral surface of the
The position coordinates of the
Position coordinate of a point where the
The position coordinate of the point b where the
The position coordinate of the point d at the end of the
The position coordinates of the first end E1, which is the end near the first end E1 of the adhesive
このため、角部12eで軸方向に位置決めされたレンズ11のレンズ側面11cは、軸方向の長さαの範囲で、嵌合部12aの第1端部E1寄りの端部と径方向に対向している。
レンズ側面11cと嵌合部12aとが対向する軸方向の長さαは、嵌合部12aによってレンズ側面11cの径方向の位置決めが可能な範囲でなるべく短くすることが好ましい。
例えば、長さαは、0mmより大きく、3mm以下であってもよい。長さαは、0mmより大きく、0.1mm以下であることがより好ましい。
For this reason, the
The axial length α at which the
For example, the length α may be greater than 0 mm and 3 mm or less. The length α is more preferably greater than 0 mm and not greater than 0.1 mm.
レンズ側面11cは、軸方向の長さδの範囲(δ<t−αの場合、図4参照)、または軸方向の長さtの範囲(δ≧t−αの場合、図示略)で、接着剤収容部12bと径方向において対向している。
δ<t−αとするか、δ≧t−αとするかは、適宜選択することできる。例えば、後述する接着剤硬化体13を、軸方向においてレンズ側面11cの全体に固着させる必要がある場合には、δ≧t−αとすればよい。
The
Whether δ <t−α or δ ≧ t−α can be appropriately selected. For example, if it is necessary to fix the cured adhesive 13 described later to the entire
枠12Aの材質は、レンズ11を精度よく保持できる材質であれば限定されない。例えば、枠12Aの材質の例としては、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属材料、ポリカーボネートなどのプラスチック材料、およびセラミックスなどが挙げられる。
枠12Aは、切削加工によって製造されてもよいし、成形型を用いた成形によって製造されてもよい。
The material of the
The
接着剤硬化体13は、少なくとも接着剤収容部12bの表面とレンズ側面11cとに固着して、接着剤収容部12bとレンズ側面11cとを連結して固定する部材である。
接着剤硬化体13は、適宜の接着剤を接着剤収容部12bとレンズ側面11cとの間に塗布してから硬化させることによって形成される。
接着剤硬化体13を形成するために使用可能な接着剤の硬化タイプとしては、例えば、UV硬化型接着剤、可視光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、湿気硬化型接着剤、嫌気硬化型接着剤、混合硬化型接着剤、溶剤揮発型硬化接着剤などが挙げられる。
接着剤硬化体13を形成するために使用可能な接着剤の材質としては、例えば、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、ゴム系接着剤などが挙げられる。
The adhesive cured
The adhesive cured
Examples of the curing type of the adhesive that can be used to form the adhesive cured
Examples of the adhesive material that can be used to form the cured adhesive 13 include acrylic adhesives, epoxy adhesives, urethane adhesives, rubber adhesives, and the like.
これらの接着剤は、いずれも液状であるため、レンズ側面11cと接着剤収容部12bとの間に塗布すると、ある程度はレンズ側面11cと嵌合部12aとの間にも進入する。
例えば、接着剤の粘度が低すぎると、レンズ側面11cと嵌合部12aとの間で表面張力によって保持される限度を超えるおそれがある。この場合、接着剤の一部が嵌合部12aを伝ってレンズ受け部12cに垂れ落ちるが、第2レンズ面11bのレンズ有効領域内に付着しなければ問題は生じない。
本実施形態では、レンズ11の形状に応じて、長さαができるだけ短くなるように枠12Aの内周面が形成されているため、図4に示すように、レンズ側面11cと嵌合部12aとが互いに対向する部位にも、接着剤硬化体13が進入していることが多くなる。
Since these adhesives are all liquid, when they are applied between the
For example, if the viscosity of the adhesive is too low, there is a risk of exceeding the limit held by the surface tension between the
In the present embodiment, since the inner peripheral surface of the
光学ユニット10Aにおける接着剤硬化体13の大きさは、レンズ側面11cとの固着面積と、レンズ側面11cに対向する部位における接着剤収容部12bおよび嵌合部12aとの固着面積とが、必要な接着強度の得られる面積になるように予め決められている。
接着強度としては、例えば、10N以上であることが好ましい。
簡単のため、必要な固着面積が、レンズ側面11c側も枠12A側もそれぞれ固着面積S0であるとして説明する。
The size of the adhesive cured
For example, the adhesive strength is preferably 10 N or more.
For simplicity, fixation area required, the
接着剤硬化体13の固着面積Sは、必要な固着面積S0よりも大きくとってもよい。しかし、固着面積Sが大きくなると接着剤硬化体13の体積も増えて硬化収縮による応力の影響が大きくなる。例えば、顕微鏡1の対物レンズ5A、5Bに用いるレンズは、レンズ面に高い面精度が求められるため、硬化収縮による応力をできるだけ低減することが好ましい。このため、接着剤硬化体13の固着面積Sは、固着面積S0をあまり大きく超えないようにする。
固着面積Sは、レンズ11の周方向において略均等に分散される。分散方法は、周方向において離散的に分散させてもよいし、連続的に分散されてもよい。
接着剤硬化体13が固着する部位には、接着剤硬化体13の硬化収縮による応力が発生するため、応力の影響を周方向において平均化できる点では、連続的に分散されることがより好ましい。
本実施形態では、接着剤硬化体13をレンズ側面11cの全周にわたって連続的に形成することによって、固着面積Sが周方向に均等に分散されている。
Fixation area S of the cured
The fixing area S is distributed substantially evenly in the circumferential direction of the
Since the stress due to the curing shrinkage of the adhesive cured
In the present embodiment, the fixed area S is uniformly distributed in the circumferential direction by continuously forming the cured adhesive 13 over the entire circumference of the
例えば、上述の特許文献1のように、従来、光学素子を枠に接着固定する場合、レンズ側面と嵌合部との隙間には、軸方向の全体にわたって接着剤が塗布されている。これは、径方向の位置決めを行う嵌合部とレンズ側面との隙間がきわめて狭いために接着剤を低粘度とする必要があり、この低粘度の接着剤は、毛細管現象によってレンズ側面と嵌合部との隙間に吸い込まれていくからである。
従来、枠において嵌合部の端部が面取りされた構成では、面取り部は、接着剤を狭い嵌合隙間に導入するため、導入口としての機能を有している。
For example, as in Patent Document 1 described above, conventionally, when an optical element is bonded and fixed to a frame, an adhesive is applied over the entire axial direction in the gap between the lens side surface and the fitting portion. This is because the gap between the fitting portion for positioning in the radial direction and the lens side surface is extremely narrow, so it is necessary to make the adhesive low in viscosity, and this low viscosity adhesive fits the lens side surface by capillary action. It is because it is sucked into the gap with the part.
Conventionally, in the configuration in which the end of the fitting portion is chamfered in the frame, the chamfered portion has a function as an introduction port because the adhesive is introduced into the narrow fitting gap.
従来、レンズ側面と嵌合部との間の接着剤と、面取り部に残留する接着剤とは、材質が同じであるため、同様な硬化収縮特性を有すると考えられていた。しかし、本発明者は、高い面精度が要求されるレンズの接着固定について鋭意検討したところ、レンズ側面と嵌合部との間の接着剤と、面取り部に残留する接着剤とは、硬化収縮特性に差異があることを見いだし、本発明に到った。
本発明者の検討によれば、レンズ側面と嵌合部のように狭い隙間において硬化される接着剤の方が、例えば、面取り部に塗布された接着剤のように、より広い空間に、より広い自由表面を有するように塗布された接着剤よりも、硬化収縮が顕著になることが判明した。
Conventionally, the adhesive between the lens side surface and the fitting portion and the adhesive remaining on the chamfered portion are considered to have similar curing shrinkage characteristics because they are the same material. However, the present inventor has intensively studied the adhesion and fixing of a lens that requires high surface accuracy. The adhesive between the lens side surface and the fitting portion and the adhesive remaining on the chamfered portion are hardened and contracted. The inventors have found that there is a difference in characteristics and have arrived at the present invention.
According to the inventor's study, the adhesive that is cured in a narrow gap such as the lens side surface and the fitting portion, for example, in a wider space, such as an adhesive applied to the chamfered portion, It has been found that cure shrinkage is more pronounced than adhesives applied to have a wide free surface.
この理由は充分に解明されているわけではないが、本発明者は、少なくとも以下の要因が関係すると考えている。
第一の要因は、硬化が起こる空間の大きさである。ある程度広い空間で接着剤の硬化が起こる場合、硬化にも空間的なばらつきが生じやすくなる。すなわち、接着剤の一部が硬化し始めても、硬化し始めた部分の周囲には未硬化部分が存在する。このため、未硬化部分の流動性によって、硬化し始めた部分が移動することができ、一部の硬化によって発生すべき応力が硬化し始めた部分の移動とともに緩和される。
これに対して、例えば、レンズ側面と嵌合部とのように狭い隙間に塗布された接着剤は、硬化のばらつきがあっても、狭い隙間の範囲では未硬化部分の絶対量が少ないため、硬化し始めた部分が移動しにくい。このため、上述の応力緩和効果がより少なくなる。
第二の要因は、自由表面による応力緩和効果である。硬化が始まるとレンズ側面等の固着面の近傍の接着剤は固着面に拘束された状態で硬化する。一方、自由表面の近傍では拘束される固着対象がないため、接着剤がより大きな変形自由度を有している。このため、自由表面の近傍の接着剤は、収縮変形を起こしても、収縮量に応じて自由表面が変形することによって応力が緩和される。
The reason for this is not fully understood, but the present inventor believes that at least the following factors are involved.
The first factor is the size of the space where curing occurs. When the curing of the adhesive occurs in a certain wide space, spatial variation is likely to occur in the curing. That is, even when a part of the adhesive begins to harden, there is an uncured part around the part that has started to harden. For this reason, the part which began to harden | cure can move according to the fluidity | liquidity of an uncured part, and the stress which should generate | occur | produce by one part hardening is relieve | moderated with the movement of the part which began to harden | cure.
On the other hand, for example, an adhesive applied to a narrow gap such as the lens side surface and the fitting portion has a small amount of uncured portion in the narrow gap range even if there is a variation in curing, The part that has started to harden is difficult to move. For this reason, the above-mentioned stress relaxation effect becomes smaller.
The second factor is the stress relaxation effect due to the free surface. When the curing starts, the adhesive in the vicinity of the fixing surface such as the side surface of the lens is cured while being restrained by the fixing surface. On the other hand, the adhesive has a greater degree of freedom of deformation because there is no subject to be bound in the vicinity of the free surface. For this reason, even if the adhesive in the vicinity of the free surface undergoes shrinkage deformation, the stress is relaxed by the deformation of the free surface according to the amount of shrinkage.
そこで、本実施形態では、接着剤硬化体13を形成する接着剤が、レンズ側面11cと嵌合部12aとの間よりも、レンズ側面11cと接着剤収容部12bとの間の方に多く塗布された状態で、接着剤硬化体13が形成されるようにしている。
レンズ側面11cに固着面積Sの接着剤硬化体13を固着させるため、レンズ側面11cに固着する固着部13aの軸方向の長さをγにする必要があるとする。
接着剤が、レンズ側面11cと嵌合部12aとの嵌合隙間の全体に進入する場合、固着部13aの長さγは、径方向において嵌合部12aと対向する部位の軸方向の長さαと、径方向において接着剤収容部12bとが対向する接着部位の軸方向の長さβ(ただし、β≦δ)との和になる。
例えば、接着剤の粘度が高い場合のように、接着剤が嵌合隙間に進入しない場合には、β=γとすればよい。
さらに、本実施形態では、固着部13aにおいて、β>αとなるように、接着剤を塗布して接着剤硬化体13が形成されている。これにより、接着剤硬化体13においては、硬化過程において応力緩和がより進みやすい領域が確実に大きくなる。
長さβと長さαとの差はなるべく大きいことが好ましい。ただし、レンズ側面11cと接着剤収容部12bとの間で、硬化収縮による応力がまったく発生しないわけではないため、βの上限値は、レンズ11の面精度の低下などを実験などで予め調べておくことによって適宜値に設定するとよい。
例えば、長さβは、β>αであって、0mmより大きく、5mm以下であってもよい。長さβは、0mmより大きく、0.3mm以下であることがより好ましい。
Therefore, in the present embodiment, the adhesive forming the adhesive cured
In order to fix the adhesive cured
When the adhesive enters the entire fitting gap between the
For example, when the adhesive does not enter the fitting gap as in the case where the adhesive has a high viscosity, β = γ may be set.
Further, in the present embodiment, the adhesive cured
The difference between the length β and the length α is preferably as large as possible. However, since the stress due to curing shrinkage does not occur at all between the
For example, the length β may be β> α, and may be greater than 0 mm and 5 mm or less. The length β is more preferably greater than 0 mm and not greater than 0.3 mm.
接着剤硬化体13は、レンズ側面11cと接着剤収容部12bとの間に、接着剤収容部12bが形成する第1端部E1における開口に向かって露出し、レンズ側面11cおよび接着剤収容部12bに固着していない自由表面部13bが形成されている。
自由表面部13bの径方向における長さは、接着剤収容部12bの表面が、嵌合部12aから拡径するテーパ面で構成されているため、嵌合隙間Δよりも大きい。
例えば、自由表面部13bが、中心軸線Cに直交する平面に沿って形成されている場合、自由表面部13bの径方向における長さは、嵌合隙間Δと、β・tanθとの和になる。
The cured adhesive 13 is exposed between the
The length of the
For example, when the
このような構成の光学ユニット10Aの組み立て方の一例について説明する。
まず、第2レンズ面11bが枠12Aの角部12eに当接するようにして、レンズ11が枠12Aの嵌合部12aに挿入される。これにより、枠12Aにおいて、レンズ11が径方向および軸方向に位置決めされる。
この後、接着剤収容部12bとレンズ側面11cとの間において、周方向に接着剤硬化体13を形成する接着剤が塗布される。本実施形態では、この接着剤は、レンズ11の方向の全周にわたって均等に塗布される。
接着剤の塗布量を適宜に設定することによって、接着剤硬化体13の固着部13aにおいて、径方向に接着剤収容部12bと対向する接着部位の軸方向の長さが上述のβになるようにする。レンズ側面11cと接着剤収容部12bとの間の空間の大きさは予め分かっているため、上述の長さβが得られる塗布量は、例えば、接着剤を吐出するディスペンサからの吐出量と一定の関係にある。
この後、接着剤を硬化させることによって、接着剤硬化体13が形成される。
以上で、光学ユニット10Aの組立が終了する。
An example of how to assemble the
First, the
Thereafter, an adhesive that forms the adhesive cured
By appropriately setting the application amount of the adhesive, the length in the axial direction of the bonded portion that is opposed to the adhesive
Thereafter, the cured adhesive 13 is formed by curing the adhesive.
This completes the assembly of the
上述した組み立て方の一例では、枠12Aにレンズ11を挿入してから、接着剤が塗布される場合の例で説明した。しかし、接着剤は、レンズ11を挿入する前に、レンズ11および枠12Aの少なくとも一方に塗布されていてもよい。
In the example of the assembly method described above, an example in which the adhesive is applied after the
光学ユニット10Aによれば、レンズ11の固定に用いる接着剤硬化体13の固着部13aにおいて、嵌合部12aと径方向に対向する部位の長さ(長さα以下)よりも、接着剤収容部12bと径方向に対向する部位の長さ(長さβ)の方が長い。この結果、接着剤硬化体13の硬化過程における硬化収縮による応力の発生が低減される。
光学ユニット10Aにおいては、レンズ11が接着剤硬化体13によって固定されることによって、充分な接着強度を備える。さらに、接着剤硬化体13では、硬化収縮によってレンズ側面11cに作用する応力の発生が少ないため、レンズ11の歪みを抑制できる。この結果、レンズ11の第1レンズ面11a、第2レンズ面11bの面精度の変化を抑制できるため、光学ユニット10Aとしての光学性能が良好となる。
According to the
In the
以上説明したように、光学ユニット10Aによれば、接着強度を低下させることなく、光学素子であるレンズ11の歪みを低減することができる。
As described above, according to the
次に、本実施形態の光学ユニット10の第2の構成例について説明する。
図5は、本発明の第1の実施形態の光学ユニットの第2の構成例を示す光軸を含む断面の模式的な断面図である。図6は、図5におけるD部の拡大図である。
Next, a second configuration example of the
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the cross section including the optical axis showing a second configuration example of the optical unit according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is an enlarged view of a portion D in FIG.
図5、図6に示すように、第2の構成例である光学ユニット10Bは、レンズ14(光学素子)と、レンズ14が挿入された枠12Bと、レンズ14を枠12Bに固定する接着剤硬化体13とを備える。
本構成例は、上記第1の構成例のレンズ11が両凸レンズであるのに対して、レンズ14は、メニスカスレンズである点がレンズ11と異なる。
レンズ14は、正メニスカスレンズでも負メニスカスレンズでもよい。レンズ14が負メニスカスレンズの場合、レンズ14は、図示略の正レンズと組み合わされて対物レンズ5A、5Bとして用いられる。
以下、上記第1の構成例と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
This configuration example is different from the
The
The following description will focus on differences from the first configuration example.
図5に示すように、レンズ14は、凹面からなる第1レンズ面14aおよび凸面からなる第2レンズ面14bを有する。第1レンズ面14aおよび第2レンズ面14bの間の外周部には上記第1の構成例と同様のレンズ側面11cが形成されている。
As shown in FIG. 5, the
枠12Bは、レンズ14の第2レンズ面14bを載置して固定する以外は、枠12Aと同様の部材である。このため、レンズ14における第2レンズ面14bとレンズ側面11cとが交わる点aのレンズ受け部12cから測った位置座標hBが、上記第1の構成例のhAと異なる点を除いて、枠12Aと同様の構成を備える。
The
本構成例における接着剤硬化体13は、レンズ14におけるレンズ側面11cに関して、上記第1の構成例とまったく同様の位置関係に形成されている。
このような光学ユニット10Bは、上記第1の構成例の光学ユニット10Aと同様に組み立てることができる。
光学ユニット10Bは、接着剤硬化体13によって、光学ユニット10Aとまったく同様に、第1レンズ面14a、第2レンズ面14bの面精度の変化を抑制できるため、光学ユニット10Bとしての光学性能が良好となる。
The adhesive cured
Such an
Since the
メニスカスレンズ、特に負メニスカスレンズは、両凸レンズなどに比べてレンズ側面11cの軸方向の長さtが長くなる。このため、レンズ側面11cの全体を接着固定すると、レンズの歪みが特に大きくなりがちである。しかし、本構成例によれば、レンズ側面11cの軸方向の長さtによらず、必要な接着強度の範囲で、固着部13aを形成するため、レンズ14の歪みの発生が抑制される。
The meniscus lens, particularly the negative meniscus lens, has a longer length t in the axial direction of the
次に、本実施形態の光学ユニット10の第3の構成例について説明する。
図7は、本発明の第1の実施形態の光学ユニットの第3の構成例の主要部を示す光軸を含む断面の模式的な断面図である。
Next, the 3rd structural example of the
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view including the optical axis showing the main part of the third configuration example of the optical unit according to the first embodiment of the present invention.
図7に主要部の構成を示すように、第3の構成例である光学ユニット10Cは、平行平板状のNDフィルタ15(光学素子)と、NDフィルタ15が挿入された枠12Cと、NDフィルタ15を枠12Cに固定する接着剤硬化体13とを備える。
特に図示しないが、光学ユニット10Cは、対物光学系を構成する適宜のレンズ(例えば、対物レンズ5A、5B)と組み合わされて観察光学系として用いられる。
本構成例のNDフィルタ15は平行平板であるため、角部12eに載置される上記第1の構成例のレンズ11とは異なり、NDフィルタ15がレンズ受け部12cによって面状に受けられる点が上記レンズ11と異なる。
以下、上記第1の構成例と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIG. 7, the
Although not particularly illustrated, the
Since the
The following description will focus on differences from the first configuration example.
図7に示すように、NDフィルタ15は、互いに平行な第1フィルタ面15aおよび第2フィルタ面15bを有する。第1フィルタ面15aおよび第2フィルタ面15bの間の外周部には上記第1の構成例のレンズ側面11cと同様のフィルタ側面15c(光学素子の側面)が形成されている。
As shown in FIG. 7, the
枠12Cは、レンズ受け部12cにNDフィルタ15の第2フィルタ面15bを載置して固定する以外は、枠12Aと同様の部材である。このため、NDフィルタ15における第2フィルタ面15bとフィルタ側面15cとが交わる点aのレンズ受け部12cから測った位置座標が0であって、上記第1の構成例のhAと異なる点を除いて、枠12Aと同様の構成を備える。
The
本構成例における接着剤硬化体13は、NDフィルタ15におけるフィルタ側面15cに関して、上記第1の構成例のレンズ側面11cとまったく同様の位置関係に形成されている。
第1の構成例では、嵌合部12aの上端部のみがレンズ側面11cと対向していたが、本構成例では、嵌合部12aの全体がフィルタ側面15cと対向している。本構成例において、フィルタ側面15cと嵌合部12aとの間の嵌合隙間の下端はレンズ受け部12cによって閉じられている。
このような光学ユニット10Cは、上記第1の構成例の光学ユニット10Aと同様に組み立てることができる。
光学ユニット10Cは、接着剤硬化体13によって、光学ユニット10Aとまったく同様に、第1フィルタ面15a、第2フィルタ面15bの面精度の変化を抑制できるため、光学ユニット10Cとしての光学性能が良好となる。
The cured
In the first configuration example, only the upper end portion of the
Such an
Since the
以上説明したように、本実施形態の光学ユニット10A、10B、10Cを、例えば、対物レンズ5A、5Bなどとして、あるいは対物レンズ5A、5Bなどとともに用いる顕微鏡1によれば、光学性能に優れる光学ユニット10Aによって、高精度な観察が可能となる。
As described above, according to the microscope 1 that uses the
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態の光学ユニットについて説明する。
図8は、本発明の第2の実施形態の光学ユニットの第4の構成例の主要部を示す光軸を含む断面の模式的な断面図である。
[Second Embodiment]
An optical unit according to a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view including the optical axis showing the main part of the fourth configuration example of the optical unit according to the second embodiment of the present invention.
図8に、本実施形態の光学ユニット20の第4の構成例である光学ユニット20Aを示す。
光学ユニット20Aは、上記第1の実施形態の第2の構成例の光学ユニット10Bの枠12Bに代えて、枠22Aを備える。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
FIG. 8 shows an
The
Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.
枠22Aは、上記第2の構成例の枠12Bの嵌合部12aに代えて、嵌合部22aを備え、拡径部22eが追加して構成されている。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
The
Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.
嵌合部22aの表面は、上記第2の構成例の嵌合部12aと内径が同一の円筒面である。
嵌合部22aは、軸方向において隣接する、接着剤収容部12bと後述する拡径部22eとの間に挟まれている。嵌合部22aの軸方向の長さは、上記第2の構成例の枠12Bにおける長さαと等しい。すなわち、中心軸線Cを含む断面において、接着剤収容部12bと嵌合部12aとが交わる点を点d、嵌合部12aと後述する拡径部22eとが交わる点を点fとすると、線分dfの長さがαに等しい。
The surface of the
The
本構成例の嵌合部22aは、レンズ14のレンズ側面11cと径方向に対向する適宜の位置に配置される。すなわち、点fのレンズ受け部12cから軸方向に測った位置座標は、hB以上、t−α以下である。図8に示す例では、一例として、嵌合部22aは、レンズ側面11cの軸方向の中間部において、レンズ側面11cと径方向に対向している。
The
拡径部22eは、枠22Aの内周部において、嵌合部22aと隣接する部位において、軸方向における接着剤収容部12bの反対側に配置されている。
拡径部22eは、径方向におけるレンズ14のレンズ側面11cとの第3の間隔が、レンズ側面11cと嵌合部22aとの間の嵌合隙間(第2の間隔)よりも広くなる形状に形成されている。
図8に示す例では、拡径部22eは、第1端部E1から第2端部E2に向かって、傾斜面部22cと、円筒面部22dとが、この順に配置されて構成されている。
傾斜面部22cは、嵌合部22aから円筒面部22dに向かうにつれて、漸次拡径するテーパ面からなる。
円筒面部22dは、傾斜面部22cの最大内径と同一の内径で、レンズ受け部12cまで延ばされている。
このため、拡径部22eは、嵌合部22aに対して、径方向における凹状部を構成している。
The
The
In the example shown in FIG. 8, the
The
The
For this reason, the
本実施形態における接着剤硬化体13は、上記第1の実施形態の第2の構成例のレンズ側面11cに対する軸方向の位置がずれている以外は、上記第2の構成例と同様に形成されている。
The cured
このような構成の光学ユニット20Aは、上記第1の実施形態の光学ユニット10Bと同様にして製造される。
ただし、接着剤硬化体13を形成する接着剤が、レンズ側面11cと嵌合部22aとの嵌合隙間から第2端部E2側に垂れる場合、少なくとも一部の接着剤が傾斜面部22cに沿って移動する。
このため、接着剤の表面積が拡がることで、表面張力によって液だれが止まりやすい。加えて、垂れた接着剤の少なくとも一部は傾斜面部22cを経由してレンズ側面11cからより離れた円筒面部22dの方に誘導されるため、垂れた接着剤がレンズ14に付着しにくくなる。
The
However, when the adhesive forming the adhesive cured
For this reason, when the surface area of an adhesive expands, dripping is easily stopped by surface tension. In addition, at least a part of the sagging adhesive is guided toward the
このようにして製造された本構成例の光学ユニット20Aは、レンズ側面11cの軸方向における接着剤硬化体13の形成位置が異なる以外は、上記第2の構成例の光学ユニット10Bとまったく同様の接着剤硬化体13が形成される。このため、光学ユニット20Aは、上記第2の構成例と同様に、接着強度を低下させることなく、光学素子であるレンズ11の歪みを低減することができる。
The
次に、本実施形態の光学ユニット20の第5の構成例について説明する。
図9は、本発明の第2の実施形態の光学ユニットの第5の構成例の主要部を示す光軸を含む断面の模式的な断面図である。
Next, a fifth configuration example of the
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view including the optical axis showing the main part of the fifth structural example of the optical unit according to the second embodiment of the present invention.
図9に示すように、第5の構成例である光学ユニット20Bは、上記第4の構成例の光学ユニット20Aの嵌合部22aに代えて、嵌合部22bを備える。
嵌合部22bは、接着剤収容部12bと拡径部22eの傾斜面部22cとが交わって形成され、中心軸線Cを含む断面において山形の頂部で構成される。嵌合部22bの軸方向から見た形状は、内径DHの円である。
嵌合部22bは、上記第4の構成例の嵌合部22aの軸方向の長さを0にした場合の例になっている。
As shown in FIG. 9, the
The
The
このような光学ユニット20Bは、上記第4の構成例の光学ユニット20Aと同様にして製造される。
光学ユニット20によれば、接着剤硬化体13は、レンズ側面11cと接着剤収容部12bとの間に挟まれる領域のみに形成される。嵌合部22bは、軸方向の長さが0であるため、接着剤硬化体13の硬化収縮による応力の発生にまったく寄与しない。このため、上記第4の構成例に比べて、さらに接着剤硬化体13の硬化収縮による応力の発生を低減することができる。
本構成例では、レンズ14が径方向に移動すると、レンズ側面11cの中間部において、嵌合部22bが当接するためレンズ14の径方向の移動範囲が確実に規制される。このため、嵌合部22bの軸方向の長さが0であっても、レンズ14は、嵌合部22bによって径方向に位置規制される。
嵌合部22bは、固着部13aの軸方向の長さの寄与はないが、固着部13aの長さβは、接着強度に必要な長さγを以上に形成されることで、接着強度が低下することもない。
したがって、光学ユニット20Bは、接着強度を低下させることなく、光学素子であるレンズ11の歪みを低減することができる。
Such an
According to the
In the present configuration example, when the
The
Therefore, the
図1に示すように、本実施形態の光学ユニット20は、上記第1の実施形態の光学ユニット10と同様、例えば、顕微鏡1における対物レンズ5A、5Bとして用いることができる。
As shown in FIG. 1, the
なお、上記の各実施形態の説明では、光学ユニットの光学素子が、両凸レンズ、メニスカスレンズ、または平行平板であるNDフィルタの場合の例で説明した。しかし、これらの光学素子は一例である。光学素子の種類はこれらには限定されない。
例えば、光学素子は、上記以外の形状、例えば、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、フレネルレンズ、ホログラム素子などのレンズでもよいし、NDフィルタ以外のフィルタを含む平行平板状の光学部材でもよい。
例えば、光学素子は、フランジ付きレンズであってもよい。この場合、フランジ部における接着剤硬化体は、上記第1の実施形態の第3の構成例と同様の形状に形成されればよい。
さらに、光学素子は、適宜形状のプリズム、ミラーなどであってもよい。
In the above description of each embodiment, the optical unit of the optical unit is described as an example of an ND filter that is a biconvex lens, a meniscus lens, or a parallel plate. However, these optical elements are examples. The kind of optical element is not limited to these.
For example, the optical element may be a lens other than the above, for example, a biconcave lens, a plano-convex lens, a plano-concave lens, a Fresnel lens, a hologram element, or a parallel plate-shaped optical member including a filter other than the ND filter.
For example, the optical element may be a flanged lens. In this case, the cured adhesive body in the flange portion may be formed in the same shape as the third configuration example of the first embodiment.
Furthermore, the optical element may be an appropriately shaped prism, mirror, or the like.
上記の各実施形態の説明では、接着剤収容部の表面がテーパ面によって構成されている場合の例で説明した。しかし、接着剤収容部は、光学素子の側面との第1の間隔が、光学素子の側面と嵌合部との間の第2の間隔よりも大きくなっていれば、テーパ面で構成されていなくてもよい。
例えば、接着剤収容部は、中心軸線を含む断面における形状が、例えば、円弧状などの曲線となる湾曲面で構成されてもよい。
例えば、接着剤収容部は、中心軸線を含む断面における形状が、階段状の疑似的な斜面になっていてもよい。
例えば、接着剤収容部は、光学素子の側面との第1の間隔が、光学素子の側面と嵌合部との間の第2の間隔よりも大きい一定値である円筒面によって構成されてもよい。このような形状は、例えば、ざぐり加工などによって形成することができる。
例えば、接着剤収容部は、上述した種々の形状が適宜複合した構成であってもよい。
In the description of each of the above-described embodiments, an example in which the surface of the adhesive accommodating portion is configured by a tapered surface has been described. However, the adhesive accommodating portion is configured by a tapered surface if the first interval with the side surface of the optical element is larger than the second interval between the side surface of the optical element and the fitting portion. It does not have to be.
For example, the adhesive accommodating part may be configured by a curved surface whose shape in a cross section including the central axis is a curved line such as an arc shape.
For example, the adhesive accommodating part may have a stepwise pseudo slope in the cross section including the central axis.
For example, the adhesive accommodating portion may be configured by a cylindrical surface whose first distance from the side surface of the optical element is a constant value larger than the second distance between the side surface of the optical element and the fitting portion. Good. Such a shape can be formed by, for example, counterboring.
For example, the adhesive container may have a configuration in which the various shapes described above are appropriately combined.
上記の各実施形態の説明では、光学素子が軸方向から見て円形である場合の例で説明したが、光学素子の軸方向から見た形状は円形には限定されない。例えば、光学素子の軸方向から見た形状は、D字形、矩形状型、楕円形などの適宜形状であってもよい。これに対応して、枠の内周部の形状も光学素子に応じた適宜形状とすることができる。 In the above description of each embodiment, an example in which the optical element is circular when viewed from the axial direction has been described. However, the shape of the optical element viewed from the axial direction is not limited to a circular shape. For example, the shape of the optical element viewed from the axial direction may be an appropriate shape such as a D shape, a rectangular shape, or an elliptical shape. Correspondingly, the shape of the inner peripheral portion of the frame can be appropriately set according to the optical element.
上記の各実施形態の説明では、光学ユニットが共軸光学系の場合の例で説明したが、光学ユニットは偏心光学系であってもよい。 In the above description of each embodiment, an example in which the optical unit is a coaxial optical system has been described. However, the optical unit may be a decentered optical system.
上記の各実施形態の説明では、枠がレンズ受け部を備える場合の例で説明したが、レンズ受け部を有しない構成も可能である。例えば、光学素子を枠に対して空中接着する場合には、レンズ受け部を有しなくてもよい。 In the above description of each embodiment, an example in which the frame includes a lens receiving portion has been described. However, a configuration without the lens receiving portion is also possible. For example, when the optical element is bonded to the frame in the air, the lens receiving portion may not be provided.
上記第2の実施形態の説明では、拡径部22eが傾斜面部22cと円筒面部22dとで構成される場合の例で説明したが、拡径部の形状は、嵌合部よりも拡径していれば、これには限定されない。
例えば、拡径部は、傾斜面部22cのようなテーパ面のみで構成されてもよい。
例えば、拡径部は、中心軸線を含む断面における形状が、階段状の疑似的な斜面になっていてもよい。
例えば、拡径部は、中心軸線Cを含む断面の形状が直線以外の湾曲面、例えば、中心軸線Cを含む断面の形状が直線以外の湾曲面、例えば、円弧などの曲線になる湾曲面で形成されてもよい。
In the description of the second embodiment, the example in which the
For example, the diameter-enlarged portion may be configured only by a tapered surface such as the
For example, the diameter-enlarged portion may have a stepwise pseudo slope in the cross section including the central axis.
For example, the diameter-enlarged portion is a curved surface whose cross-sectional shape including the central axis C is other than a straight line, for example, a curved surface whose cross-sectional shape including the central axis C is a non-straight curved surface, for example, a curved surface such as an arc. It may be formed.
上記各実施形態の実施例1〜7について比較例1とともに説明する。 Examples 1 to 7 of the above embodiments will be described together with Comparative Example 1.
[実施例1]
実施例1は、上記第1の実施形態の第1の構成例の実施例である。
レンズ11は、DL=20(mm)、t=3(mm)の研磨されたガラス製の両凸レンズが用いられた。第1レンズ面11a、第2レンズ面11bの曲率半径は、それぞれ25mm、20mmであった。
レンズ11の材質は、S−FPL51(商品名;(株)オハラ製)が用いられた。
枠12Aは、接着剤収容部12bの傾斜角θが46°、嵌合部12aの内径がDH=20.02(mm)とされた。
レンズ側面11cと嵌合部12aとが対向する軸方向の長さは、α=0.1(mm)とされた。
枠12Aの材質は真鍮が用いられた。
接着剤硬化体13を形成する接着剤は、UV硬化型接着剤であるワールドロック(登録商標)8802H(商品名;協立化学産業(株)製)が用いられた。
実施例1の光学ユニット10Aは、UV硬化型接着剤を用いて枠12Aにレンズ11を接着して製作された。
UV硬化型接着剤の粘度は、レンズ側面11cと嵌合部12aとの嵌合隙間に進入する程度であったが、嵌合部12aに沿ってレンズ受け部12cに液だれする程ではなかった。UV硬化型接着剤の硬化には、LED光源が用いられ、照度は50mW/cm2、照射時間は100秒とされた。
接着剤硬化体13は、β=0.3(mm)であった。
[Example 1]
Example 1 is an example of the first configuration example of the first embodiment.
As the
As the material of the
In the
The axial length in which the
The material of the
As the adhesive that forms the cured adhesive 13, World Lock (registered trademark) 8802H (trade name; manufactured by Kyoritsu Chemical Industry Co., Ltd.), which is a UV curable adhesive, was used.
The
The viscosity of the UV curable adhesive was such that it entered the fitting gap between the
The adhesive cured
[実施例2、3]
実施例2は、枠12Aの接着剤収容部12bの傾斜角を60°にした点のみが、上記実施例1と異なる。
実施例3は、接着剤硬化体13を熱硬化型エポキシ接着剤であるハイスーパー(登録商標)30(商品名;セメダイン(株)製)で形成した点のみが、上記実施例1と異なる。熱硬化型エポキシ接着剤の粘度は、UV硬化型接着剤の粘度よりも高かったため、レンズ側面11cと嵌合部12aとの嵌合隙間の全体に進入したかどうかは不明であった。
[Examples 2 and 3]
Example 2 is different from Example 1 only in that the inclination angle of the adhesive
Example 3 is different from Example 1 only in that the adhesive cured
[実施例4]
実施例4は、上記第2の構成例の実施例である。
レンズ14は、DL=18(mm)、t=4(mm)の研磨されたガラス製の凹メニスカスレンズが用いられた。第1レンズ面14a、第2レンズ面14bの曲率半径は、それぞれ12mm、20mmであった。
レンズ14の材質は、S−LAM54(商品名;(株)オハラ製)が用いられた。
枠12Bは、接着剤収容部12bの傾斜角θが46°、嵌合部12aの内径がDH=18.02(mm)とされた。
レンズ側面11cと嵌合部12aとが対向する軸方向の長さは、α=0.1(mm)とされた。
接着剤硬化体13は、上記実施例1と同様のUV硬化型接着剤が用いて、上記実施例1と同様の長さβとなるように形成された。
[Example 4]
Example 4 is an example of the second configuration example.
As the
As a material of the
In the
The axial length in which the
The adhesive cured
[実施例5、6]
実施例5、6は、それぞれ、上記第4、第5の構成例の実施例である。
レンズ14は、上記実施例4と同様の形状を有する。
実施例5の枠22Aは、接着剤収容部12bの傾斜角θが46°、嵌合部22aの寸法は、DH=18.02(mm)、α=0.1(mm)とされた。
実施例6の枠22Bは、接着剤収容部12bの傾斜角θが46°、嵌合部22bの寸法は、DH=18.02(mm)、α=0(mm)とされた。
接着剤硬化体13は、上記実施例1と同様のUV硬化型接着剤が用いて、上記実施例1と同様の長さβとなるように形成された。
[Examples 5 and 6]
Examples 5 and 6 are examples of the fourth and fifth configuration examples, respectively.
The
In the
In the
The adhesive cured
[実施例7]
実施例7は、上記第3の構成例の実施例である。
NDフィルタ15は、DL=25(mm)、t=2(mm)のシグマ光機(株)製の平行平板が用いられた。
枠12Cは、接着剤収容部12bの傾斜角θが46°、嵌合部12aの寸法は、DH=25.02(mm)、α=0.2(mm)とされた。
接着剤硬化体13は、上記実施例1と同様のUV硬化型接着剤が用いて、上記実施例1と同様の長さβとなるように形成された。
[Example 7]
Example 7 is an example of the third configuration example.
As the
In the
The adhesive cured
[比較例1]
比較例1は、α=0.4(mm)とされた点以外は、上記実施例1と同様である。
すなわち、比較例1は、β>αを満足しない例になっている。
[Comparative Example 1]
Comparative Example 1 is the same as Example 1 except that α = 0.4 (mm).
That is, Comparative Example 1 is an example that does not satisfy β> α.
[評価]
実施例1〜7、比較例1は、それぞれの接着強度と、組立前後の光学素子の面精度の変化とが評価された。
接着強度は、試作品の光学素子が外れる方向に光軸方向に10Nの荷重を加え、光学素子が枠から外れるかどうかで評価された。
歪みの変化の評価は、組立前の各光学素子の面精度を、小型レーザ干渉計KIF−201(商品名;オリンパス(株)製)によって測定し、組立後の光学素子の面精度を同様にして測定し、組立前の光学素子の面精度からの組立後の面精度への変化量のPV値であるΔPVによって行われた。
[Evaluation]
In each of Examples 1 to 7 and Comparative Example 1, the adhesive strength and the change in surface accuracy of the optical element before and after assembly were evaluated.
Adhesive strength was evaluated by applying a load of 10 N in the direction of the optical axis in the direction in which the prototype optical element was removed, and whether the optical element was removed from the frame.
For the evaluation of the change in distortion, the surface accuracy of each optical element before assembly is measured by a small laser interferometer KIF-201 (trade name; manufactured by Olympus Corporation), and the surface accuracy of the optical element after assembly is made the same. And ΔPV which is the PV value of the amount of change from the surface accuracy of the optical element before assembly to the surface accuracy after assembly.
[評価結果]
接着強度の評価では、実施例1〜7、比較例1の光学素子は、いずれも枠から外れなかった。このため、実施例1〜7、比較例1の光学ユニットは、いずれも、充分な接着強度を有していた。
[Evaluation results]
In the evaluation of the adhesive strength, none of the optical elements of Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 was out of the frame. For this reason, the optical units of Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 all had sufficient adhesive strength.
実施例1〜3のΔPVは、それぞれ、0.1λ、0.08λ、0.13λであった。
実施例2は、接着剤収容部12bの傾斜角が60°とされることで、傾斜角が46°の実施例1よりも面精度が良好であった。
実施例3は、熱硬化型エポキシ樹脂接着剤が用いられることで、実施例1よりも面精度の変化が大きくなったが、0.2λ未満であるため、良好な面精度になっていた。
実施例4〜6のΔPVは、それぞれ、0.09λ、0.09λ、0.08λであった。
実施例4、5は、α=0.1(mm)である点が共通であり、面精度の変化も同様になった。
これに対して、実施例6は、α=0(mm)であるため、面精度の変化が実施例4、5よりもさらに良好になった。
実施例7のΔPVは、0.06λであった。
このように、実施例1〜7の面精度の変化はいずれも良好であった。
これに対して、比較例1のΔPVは、0.21λであり、0.20λを超えていた。このため、例えば、顕微鏡などの高い面精度が必要な光学機器には使用できないレベルであった。
The ΔPVs of Examples 1 to 3 were 0.1λ, 0.08λ, and 0.13λ, respectively.
The surface accuracy of Example 2 was better than that of Example 1 having an inclination angle of 46 ° because the inclination angle of the adhesive
In Example 3, the change in surface accuracy was larger than that in Example 1 due to the use of a thermosetting epoxy resin adhesive. However, since the surface accuracy was less than 0.2λ, the surface accuracy was good.
The ΔPVs of Examples 4 to 6 were 0.09λ, 0.09λ, and 0.08λ, respectively.
Examples 4 and 5 are common in that α = 0.1 (mm), and the change in surface accuracy is also the same.
On the other hand, in Example 6, since α = 0 (mm), the change in surface accuracy was even better than in Examples 4 and 5.
The ΔPV of Example 7 was 0.06λ.
Thus, the changes in surface accuracy of Examples 1 to 7 were all good.
On the other hand, ΔPV of Comparative Example 1 was 0.21λ and exceeded 0.20λ. For this reason, it was a level which cannot be used for the optical apparatus which requires high surface precision, such as a microscope, for example.
以上、本発明の好ましい各実施形態、各構成例、各実施例を説明したが、本発明はこのような各実施形態、各構成例、各実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
The preferred embodiments, configuration examples, and examples of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to such embodiments, configuration examples, and examples. Additions, omissions, substitutions, and other modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
Further, the present invention is not limited by the above description, and is limited only by the appended claims.
1 顕微鏡(光学機器)
5A、5B 対物レンズ(光学ユニット)
7 接眼レンズ
8 カメラ
9A、9B 照明装置
10、10A、10B、10C、20、20A、20B 光学ユニット
11、14 レンズ(光学素子)
11b、14b 第2レンズ面
11c レンズ側面(光学素子の側面)
12A、12B、12C、22A、22B 枠
12a、22a、22b 嵌合部
12b 接着剤収容部
12c レンズ受け部
12e 角部
13 接着剤硬化体
13a 固着部
13b 自由表面部
15 NDフィルタ(光学素子)
15b 第2フィルタ面
15c フィルタ側面(光学素子の側面)
22e 拡径部
C 中心軸線
E1 第1端部
E2 第2端部
L 光軸
O レンズ光軸
Δ 嵌合隙間(第2の間隔)
1 Microscope (optical equipment)
5A, 5B Objective lens (optical unit)
7 Eyepiece 8
11b, 14b
12A, 12B, 12C, 22A,
15b
22e Expanded diameter portion C Center axis E1 First end E2 Second end L Optical axis O Lens optical axis Δ Fitting gap (second interval)
Claims (6)
前記光学素子が挿入された枠と、
前記枠の内周部に配置されており、前記光学素子の側面に対向して前記光学素子と嵌合する嵌合部と、
前記枠の内周部において前記光学素子の前記側面の中心軸線に沿う方向に前記嵌合部と隣り合って配置されており、径方向における前記側面との第1の間隔が、前記径方向における前記側面と前記嵌合部との第2の間隔よりも広い接着剤収容部と、
少なくとも前記接着剤収容部の表面と前記光学素子の前記側面とに固着して、前記接着剤収容部の前記表面と前記光学素子の前記側面とを連結して固定している接着剤硬化体と、
を備え、
前記光学素子の前記側面と、前記嵌合部とが前記径方向に対向する部位の前記中心軸線に沿う長さが、前記接着剤硬化体において、前記接着剤収容部と前記径方向に対向する前記光学素子の前記側面の部位に固着している接着部位の前記中心軸線に沿う長さよりも短い、
光学ユニット。 An optical element;
A frame in which the optical element is inserted;
A fitting portion that is disposed on an inner peripheral portion of the frame and that is fitted to the optical element so as to face a side surface of the optical element;
The inner peripheral portion of the frame is disposed adjacent to the fitting portion in a direction along the central axis of the side surface of the optical element, and a first interval with the side surface in the radial direction is in the radial direction. An adhesive accommodating portion wider than a second distance between the side surface and the fitting portion;
An adhesive hardened body that is fixed to at least the surface of the adhesive accommodating portion and the side surface of the optical element, and connects and fixes the surface of the adhesive accommodating portion and the side surface of the optical element; ,
With
The length along the central axis of the portion where the side surface of the optical element and the fitting portion oppose each other in the radial direction is opposed to the adhesive accommodating portion in the radial direction in the cured adhesive body. Shorter than the length along the central axis of the bonded portion fixed to the side portion of the optical element,
Optical unit.
前記嵌合部と隣接する部位に、前記嵌合部の中心軸線に対する傾斜角が45°より大きく60°以下のテーパ面を含んでいる、
請求項1に記載の光学ユニット。 The adhesive container is
The portion adjacent to the fitting portion includes a tapered surface having an inclination angle with respect to the central axis of the fitting portion of greater than 45 ° and 60 ° or less.
The optical unit according to claim 1.
前記嵌合部と隣接する部位に、前記中心軸線を含む断面が曲線になる湾曲面を含んでいる、
請求項1に記載の光学ユニット。 The adhesive container is
The portion adjacent to the fitting portion includes a curved surface having a curved section including the central axis.
The optical unit according to claim 1.
それぞれ、前記光学素子の前記側面の周方向の全周に沿って形成されている、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学ユニット。 The fitting portion, the adhesive accommodating portion, and the adhesive cured body are:
Each is formed along the entire circumference of the side surface of the optical element,
The optical unit of any one of Claims 1-3.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学ユニット。 In the inner periphery of the frame, adjacent to the fitting portion in the axial direction and positioned on the opposite side of the adhesive accommodating portion, a third distance from the side surface of the optical element in the radial direction is the second distance. An enlarged diameter part wider than the interval is formed,
The optical unit of any one of Claims 1-4.
光学機器。 The optical unit according to claim 1 is provided.
Optical equipment.
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