JP4347674B2 - レンズ保持構造、対物レンズ、光学顕微鏡および組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ保持構造、対物レンズ、光学顕微鏡および組立方法に関する。詳しくは、略同径の複数枚のレンズを光軸を一致させた状態で１つの保持筒内に組み込み保持したレンズ保持構造、これを用いた対物レンズ、光学顕微鏡、さらに、この組立方法に関する。

一般に、複数枚のレンズを境筒内に組み込み保持する手段、たとえば、２枚合わせ接合レンズを境筒内に組み込み保持する手段として、図７に示すように、接着剤による方法、カシメによる方法、ねじ付き押え環による方法、止め輪による方法などが知られている。

接着剤による方法は、図７（Ａ）に示すように、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とを接着剤１で接合し、この２枚合わせ接合レンズを境筒３内に組み込んだのち、歪みが生じないように弾力性のある接着剤２で２枚合わせ接合レンズを固定する方法である。
カシメによる方法は、図７（Ｂ）に示すように、境筒３の先端側に突起状のカシメ片４を形成しておき、２枚合わせ接合レンズを境筒３内に組み込んだのち、カシメ片４を内側へ折り曲げて２枚合わせ接合レンズを固定する方法である（特許文献１参照）。

ねじ付き押え環による方法は、図７（Ｃ）に示すように、境筒３の先端側内壁面にめねじ５を形成しておき、２枚合わせ接合レンズを境筒３内に組み込んだのち、境筒３のめねじ５にねじ付き押え環６を螺合して２枚合わせ接合レンズを固定する方法である。
止め輪による方法は、図７（Ｄ）に示すように、境筒３の先端側内壁面に環状溝７を形成しておき、２枚合わせ接合レンズを境筒３内に組み込んだのち、境筒３の環状溝７に止め輪８を係止して２枚合わせ接合レンズを固定する方法である。

なかでも、顕微鏡対物レンズなどの高精度な組み込みが要求される場合では、図７（Ａ）に示す方法が多用されているが、いずれの方法においても、レンズ同士の接合に接着剤を用いているため、次のような場合には、光学性能上問題がある。
・ 強いレーザ光を通す場合、接着剤がダメージを受け、その結果、光学性能が劣化してしまう。
・ 紫外光を通す場合、接着剤が紫外光を吸収してしまい、透過率が下がる。

そこで、レンズ同士を接合（接着）することなく、これらのレンズを、境筒内に固定する方法として、次の２通りの方法が知られている。
第１の方法は、図８に示すように、第１レンズＬ１を境筒３内に組み込んだのち、境筒３の内壁面と第１レンズＬ１のコバ（外周面）との隙間に接着剤２をディスペンサ２１などを利用して注入し、続いて、第２レンズＬ２を境筒３内に組み込んだのち、境筒３の内壁面と第２レンズＬ２のコバ面との隙間に接着剤２を注入する方法である。

第２の方法は、図９に示すように、境筒３の内壁面に段差９を形成することによって境筒３内に内径が異なる２つの収納部を形成しておき、第１レンズＬ１を内径が小さい第１収納部に組み込んだのち、境筒３の内壁面と第１レンズＬ１のコバ面との隙間に接着剤２を注入し、続いて、第２レンズＬ２を内径が大きい第２収納部に組み込んだのち、境筒３の内壁面と第２レンズＬ２のコバ面との隙間に接着剤２を注入する方法である（特許文献２参照）。

特開平１１−３４４６５７号公報（図４，５，８参照） 特開２００１−１６６１９２号公報（図８，９参照）

しかし、第１の方法では、接着剤２の注入をディスペンサ２１を利用して行うにしても、境筒３の内壁面と第１レンズＬ１のコバ面との隙間のみに接着剤２を注入するのが極めて難しく、接着剤２が第１レンズＬ１の外周縁やそれより上の境筒３内壁面にはみ出る可能性が高い。すると、第２レンズＬ２を境筒３に組み込む際、第１レンズＬ１の外周縁や境筒３の内壁面にはみ出た接着剤２により、第２レンズＬ２が境筒３内の正しい位置に組み込めない、あるいは、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に隙間ができるなどの不具合が発生する。

第２の方法では、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との外径に差をつけなければならない。つまり、第１レンズＬ１に対して第２レンズＬ２の外径を大きくしなければならないため、境筒３の大径化に結びつくうえ、境筒４の内壁に段差を加工しなければならないため、加工コストがかかる。しかも、このようなことは、光学設計や装置設計の関係で、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との外径に大きな差をつけることができない場合があるため、必ずしも全ての条件下で適用できる方法とは言えない。

本発明の目的は、レンズ径に差をつけることなく、接着作業性の向上が期待できるとともに、複数枚のレンズを所定の位置に精度よく組み込み保持できるレンズ保持構造、対物レンズ、光学顕微鏡および組立方法を提供することにある。

本発明のレンズ保持構造は、略同径の複数枚のレンズを光軸を一致させた姿勢で１つの保持筒内に組み込み保持したレンズ保持構造において、前記保持筒の内壁には、前記光軸方向の長さが隣接するレンズのコバ面に跨る長さを有する接着剤注入溝が形成され、前記接着剤注入溝は、前記保持筒の内壁に環状に形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、保持筒の内壁には、隣接するレンズのコバ面に跨る長さを有する接着剤注入溝が形成されているから、最初のレンズを保持筒内に組み込んだのち、接着剤を接着剤注入溝に注入すると、注入された接着剤が保持筒内壁とレンズコバ面との隙間へ流れ込むため、レンズが保持筒内に保持される。
この接着剤注入時に、接着剤を接着剤注入溝内に注入すればよいため、保持筒内壁とレンズコバ面との隙間に接着剤を直接注入する方法に比べ、接着作業性を向上させることができる。しかも、接着剤はレンズの外周縁にはみ出ることが少なく、また、余分に接着剤が注入されたとしても、その余分な接着剤は接着剤注入溝内に溜められレンズの外周縁に流出することがないため、複数枚のレンズを所定の位置に精度よく組み込み保持できる。
この発明によれば、接着剤注入溝が保持筒の内壁に環状に形成された構成であるため、たとえば、旋盤などを利用して保持筒の内壁に環状の接着剤注入溝を簡易に、かつ、安価に製作することができる。しかも、接着剤注入溝が環状であるから、余分な接着剤を十分溜めることができる。

本発明のレンズ保持構造において、前記接着剤注入溝は、隣接する一方のレンズから他方のレンズへ向かうに従って、前記保持筒の壁内部に向かって傾斜する傾斜面を有していることが好ましい。
この発明によれば、接着剤注入溝内に注入された接着剤は、傾斜面を伝わって保持筒内壁とレンズコバ面との隙間へ流れ込むため、レンズを保持筒内に確実に保持することができうる。

本発明のレンズ保持構造において、前記接着剤注入溝は、断面Ｖ字状であることが好ましい。
この発明によれば、接着剤注入溝は、断面Ｖ字状であるから、加工がしやすいうえ、管状のディスペンサを保持筒の先端側開口から斜めに差し込んで接着剤注入溝内に位置させる際、Ｖ字状注入溝の片方の傾斜面に沿って管状のディスペンサを挿入することができるため、ディスペンサの先端を接着剤注入溝の奥まで挿入することができる。よって、接着剤のはみ出しを確実に防ぐことができる。

本発明のレンズ保持構造において、前記接着剤注入溝には、前記保持筒の内外を連通する連通孔が形成されていることが好ましい。
この発明によれば、最初のレンズを保持筒内に組み込み保持させた状態において、次のレンズを保持筒内に組み込み、所定位置まで押し込んでいくと、両レンズの間にある空気が連通孔を通じて保持筒外へ逃げるため、次のレンズを組み込みやすいうえ、保持筒内の所定位置に正確に挿入できる。

本発明のレンズ保持構造において、前記保持筒の基端側には、レンズの光軸方向を受けるレンズ受け部が形成されていることが好ましい。
この発明によれば、保持筒には、レンズの光軸方向を受けるレンズ受け部が形成されているから、レンズの光軸方向の位置を一義的にかつ正確に決めることができる。

本発明の対物レンズ、および、顕微鏡は、上述したいずれかのレンズ保持構造を備えているから、上述した効果が期待できる。

本発明のレンズ保持構造の組立方法は、略同径の複数枚のレンズを光軸を一致させた状態で１つの保持筒内に組み込み保持したレンズ保持構造の組立方法であって、前記光軸方向の長さが隣接するレンズのコバ面に跨る長さを有する接着剤注入溝を内壁に有するとともに、前記接着剤注入溝が前記内壁に環状に形成されている保持筒の内部に、第１レンズを組み込んだのち、前記接着剤注入溝から接着剤を注入して保持筒内壁と第１レンズコバ面との隙間に接着剤を流し込み、第１レンズを保持筒内に保持する第１工程と、前記第１レンズが保持された保持筒の内部に、第２レンズを組み込んだのち、保持筒内壁と第２レンズコバ面との隙間に接着剤を流し込み、第２レンズを保持筒内に保持する第２工程とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、第１工程において、保持筒の内部に第１レンズを組み込んだのち、接着剤注入溝から接着剤を注入すると、保持筒内壁と第１レンズコバ面との隙間に接着剤が流れ込むため、第１レンズが保持筒内に収納保持される。従って、接着剤注入時に、接着剤を接着剤注入溝内に注入すればよいため、保持筒内壁とレンズコバ面との隙間に接着剤を直接注入する方法に比べ、接着作業性を向上させることができる。しかも、接着剤はレンズの外周縁にはみ出ることが少なく、また、余分に接着剤が注入されたとしても、その余分な接着剤は接着剤注入溝内に溜められレンズの外周縁に流出することがないため、第２工程において、第２レンズを所定位置に精度よく組み込み保持できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態におけるレンズ組込状態の断面図である。本実施形態のレンズ保持構造であるレンズ境筒は、光学顕微鏡の対物レンズに用いられるもので、保持筒１０と、この保持筒１０内に組み込み保持された複数枚（２枚）のレンズＬ１，Ｌ２とを備えている。

保持筒１０は、図２に示すように、略円筒形状の筒体１１を備えている。筒体１１には、内壁面基端側（図２中下方側）に内部へ向かって突出しレンズＬ１を光軸方向から受けるレンズ受け部１２が環状に形成されているとともに、内壁面中間位置に光軸方向の長さが隣接するレンズＬ１，Ｌ２のコバ面（外周面）に跨る長さを有する接着剤注入溝１３が形成されている。

接着剤注入溝１３は、接着剤を注入するためのディスペンサの先端が挿入可能な大きさ、深さを備える大きさで、少なくとも隣接する一方のレンズＬ１から他方のレンズＬ２へ向かうに従って、保持筒１０の壁内部に向かって傾斜する傾斜面、ここでは、各レンズＬ１，Ｌ２からその中間へ向かうに従って壁内部に向かって傾斜する２つの傾斜面１３Ａ，１３Ｂを有する断面Ｖ字状に形成されている。接着剤注入溝１３の途中には、保持筒１０の内外を連通する連通孔１４が１または数個形成されている。

レンズＬ１，Ｌ２は、略同径で、かつ、光軸を一致させた状態でかつ互いに接した状態で保持筒１０内に組み込まれ保持されている。この例では、凸レンズからなる第１レンズＬ１と、この第１レンズＬ１の凸面に接合される凹面を両側面に有する第２レンズＬ２とが光軸を一致させた状態でかつ互いに密着された状態で保持筒１０内に組み込み保持されている。つまり、２枚合わせ接合レンズとして構成されている。

本実施形態のレンズ境筒は、次の手順で組み立てられる。
図３に示すように、第１工程において、保持筒１０の内部に、第１レンズＬ１を組み込んだのち、ディスペンサ２１を用いて、接着剤注入溝１３に接着剤２を注入して保持筒１０内壁と第１レンズＬ１コバ面との隙間に接着剤２を流し込み、第１レンズＬ１を保持筒１０内に組み込み保持する。

この際、接着剤注入時には、接着剤２を接着剤注入溝１３内に注入すればよいため、保持筒１０内壁と第１レンズＬ１コバ面との隙間に接着剤２を直接注入する方法に比べ、接着作業性を向上させることができる。しかも、接着剤は第１レンズＬ１の外周縁にはみ出ることが少なく、また、余分に接着剤２が注入されたとしても、その余分な接着剤は接着剤注入溝１３内に溜められ第１レンズＬ１の外周縁に流出することがないため、２枚のレンズＬ１，Ｌ２を所定の位置に精度よく組み込み保持できる。

次に、第２工程において、第１レンズＬ１が保持された保持筒１０の内部に、第２レンズＬ２を組み込んだのち、ディスペンサ２１を用いて、接着剤２を保持筒１０内壁と第２レンズＬ２コバ面との隙間に流し込み、第２レンズＬ２を保持筒１０内に組み込み保持する。
この際、第１レンズＬ１を保持筒１０内に組み込み保持させた状態において、次の第２レンズＬ２を保持筒１０内に組み込み、所定位置まで押し込んでいくと、第１，第２レンズＬ１，Ｌ２の間にある空気が連通孔１４を通じて保持筒１０の外へ逃げるため、第２レンズＬ２を組み込みやすいうえ、保持筒１０内の所定位置に正確に挿入できる。

従って、本実施形態によれば、次の作用効果が期待できる。
（１）保持筒１０の内壁には、第１，第２レンズＬ１，Ｌ２のコバ面に跨る長さを有する接着剤注入溝１３が形成されているから、第１レンズＬ１を保持筒１０内に組み込んだのち、接着剤２を接着剤注入溝１３に注入すると、注入された接着剤２が保持筒１０内壁と第１レンズＬ１コバ面との隙間へ流れ込むため、第１レンズＬ１が保持筒１０内に保持される。

この接着剤注入時に、接着剤を接着剤注入溝１３内に注入すればよいため、保持筒１０の内壁面とレンズのコバ面との隙間に接着剤を直接注入する方法に比べ、接着作業性を向上させることができる。しかも、接着剤２はレンズの外周縁にはみ出ることが少なく、また、余分に接着剤２が注入されたとしても、その余分な接着剤は接着剤注入溝１３内に溜められレンズＬ１の外周縁に流出することがないため、複数枚のレンズＬ１，Ｌ２を所定の位置に精度よく組み込み保持できる。

（２）接着剤注入溝１３が保持筒１０の内壁面に環状に形成された構成であるため、たとえば、旋盤などを利用して保持筒１０の内壁面に環状の接着剤注入溝１３を簡易に、かつ、安価に製作することができる。しかも、接着剤注入溝１３が環状であるため、余分な接着剤を十分溜めることができる。

（３）接着剤注入溝１３が、隣接する一方の第１レンズＬ１から他方の第２レンズＬ２へ向かうに従って、保持筒１０の内壁内部に向かって傾斜する傾斜面１３Ａを有しているから、接着剤注入溝１３内に注入された接着剤は、傾斜面１３Ａを伝わって保持筒１０の内壁面と第１レンズＬ１の外周面との隙間へ流れ込むため、第１レンズＬ１を保持筒１０内に確実に保持することができる。

しかも、接着剤注入溝１３は、断面Ｖ字状であるから、加工がしやすいうえ、管状のディスペンサ２１を保持筒１０の開口端から斜めに差し込んで接着剤注入溝１３内に位置させる際、Ｖ字状の接着剤注入溝１３の片方の傾斜面１３Ｂに沿って管状のディスペンサ２１を挿入することができるため、ディスペンサ２１の先端を接着剤注入溝１３の奥まで挿入することができる。よって、接着剤２のはみ出しを確実の防ぐことができる。

（４）接着剤注入溝１３には、保持筒１０の内外を連通する連通孔１４が形成されているから、最初の第１レンズＬ１を保持筒１０内に組み込み保持させた状態において、次の第２レンズＬ２を保持筒１０内に組み込み、所定位置まで押し込んでいくと、第１，第２レンズＬ１，Ｌ２の間にある空気が連通孔１４を通じて保持筒１０外へ逃げるため、次の第２レンズＬ２を組み込みやすいうえ、保持筒１０内の所定位置に正確に挿入できる。

（５）保持筒１０には、第１レンズＬ１を光軸方向から受けるレンズ受け部１２が形成されているから、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２の光軸方向の位置を一義的にかつ正確に決めることができる。

（６）組立では、第１工程において、保持筒１０の内部に第１レンズＬ１を組み込んだのち、接着剤注入溝１３から接着剤２を注入すると、保持筒１０の内壁面と第１レンズＬ１の外周面との隙間に接着剤２が流れ込むため、第１レンズＬ１が保持筒１０内に組み込み保持される。従って、接着剤注入時に、接着剤２を接着剤注入溝１３内に注入すればよいため、保持筒１０の内壁面と第１レンズの外周面との隙間に接着剤２を注入する方法に比べ、接着作業性の向上させることができる。しかも、接着剤２は第１レンズＬ１の外周縁にはみ出ることが少なく、また、余分に接着剤２が注入されたとしても、その余分な接着剤は接着剤注入溝１３内に溜められ第１レンズＬ１の外周縁に流出することがないため、第２工程において、第２レンズＬ２を所定位置に精度よく組み込み保持できる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
たとえば、前記実施形態では、略同径の第１，第２レンズＬ１，Ｌ２を光軸を一致させた状態で１つの保持筒１０内に組み込み保持した構造であったが、これに限らず、図４に示すように、３枚のレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を光軸を一致させた状態で１つの保持筒１０内に組み込み保持した構造にも適用できる。この場合には、保持筒１０の内壁面において、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間に、これらのレンズのコバ面に跨る長さを有する接着剤注入溝１３Ａ，１３Ｂが形成されている。

また、前記実施形態では、接着剤注入溝１３は、２つの傾斜面１３Ａ，１３Ｂを有する
断面Ｖ字状の環状溝であったが、これに限らず、図５に示すように、断面矩形状の環状溝
であってもよい。

また、前記実施形態では、２枚のレンズＬ１，Ｌ２を互いに接した状態で保持筒１０内に保持したが、レンズ間に隙間を持たせて保持するようにしてもよい。
また、前記実施形態では、略同径の複数枚のレンズＬ１，Ｌ２を光軸を一致させた状態で１つの保持筒１０内に組み込み保持した対物レンズのレンズ保持構造としていたが、本発明では、これに限らず、前記レンズ保持構造を備えた一般的な光学顕微鏡などにも適用できる。

本発明は、略同径の複数枚のレンズを光軸を一致させた状態で１つの保持筒内に組み込み保持したレンズ保持構造に利用できる他、対物レンズ、光学顕微鏡などにも利用することができる。

本発明の一実施形態にかかるレンズ保持構造を示す断面図。 同上実施形態の保持筒を示す斜視図。 同上実施形態の組立方法を示す図。 本発明の他の実施形態を示す断面図。 本発明のさらに他の実施形態を示す断面図。 本発明の保持筒の参考例を示す斜視図。 従来のレンズ保持構造例を示す図。 従来のレンズ保持構造の組立方法を示す図。 従来のレンズ保持構造の他の組立方法を示す図。

符号の説明

１０…保持筒
１１…筒体
１３…接着剤注入溝
１３Ａ，１３Ｂ…傾斜面
１４…連通孔
１５…接着剤注入溝
２１…ディスペンサ
Ｌ１…第１レンズ
Ｌ２…第２レンズ
Ｌ３…第３レンズ。

Claims (8)

1. 略同径の複数枚のレンズを光軸を一致させた状態で１つの保持筒内に組み込み保持したレンズ保持構造において、
   前記保持筒の内壁には、前記光軸方向の長さが隣接するレンズのコバ面に跨る長さを有する接着剤注入溝が形成され、
   前記接着剤注入溝は、前記保持筒の内壁に環状に形成されていることを特徴とするレンズ保持構造。
2. 請求項１に記載のレンズの保持構造において、前記接着剤注入溝は、隣接する一方のレンズから他方のレンズへ向かうに従って、前記保持筒の壁内部に向かって傾斜する傾斜面を有していることを特徴とするレンズ保持構造。
3. 請求項２に記載のレンズ保持構造において、前記接着剤注入溝は、断面Ｖ字状であることを特徴とするレンズ保持構造。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のレンズ保持構造において、前記接着剤注入溝には、前記保持筒の内外を連通する連通孔が形成されていることを特徴とするレンズ保持構造。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載のレンズ保持構造において、前記保持筒の基端側には、レンズの光軸方向を受けるレンズ受け部が形成されていることを特徴とするレンズ保持構造。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載のレンズ保持構造を備えた対物レンズ。
7. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載のレンズ保持構造を備えた光学顕微鏡。
8. 略同径の複数枚のレンズを光軸を一致させた状態で１つの保持筒内に組み込み保持したレンズ保持構造の組立方法であって、
   前記光軸方向の長さが隣接するレンズのコバ面に跨る長さを有する接着剤注入溝を内壁に有するとともに、前記接着剤注入溝が前記内壁に環状に形成されている保持筒の内部に、第１レンズを組み込んだのち、前記接着剤注入溝から接着剤を注入して保持筒内壁と第１レンズコバ面との隙間に接着剤を流し込み、第１レンズを保持筒内に保持する第１工程と、
   前記第１レンズが保持された保持筒の内部に、第２レンズを組み込んだのち、保持筒内壁と第２レンズコバ面との隙間に接着剤を流し込み、第２レンズを保持筒内に保持する第２工程とを備えることを特徴とするレンズ保持構造の組立方法。

Images