JP5017018B2 - 顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は、本体の物体面側の端部に取り付けられた対物レンズと、この対物レンズの光軸上に配置され対物レンズよりも観察像側の本体内部に設けられたハーフミラーとを備える顕微鏡に関する。

従来、ワークの拡大像を与える顕微鏡が知られ、その一態様として例えば、被設置機器に組み込んで利用される顕微鏡ユニット等が知られている（例えば、特許文献１参照）。
図３および図４は、特許文献１に記載の従来の顕微鏡ユニット１０１の断面図およびその要部を拡大した断面図である。
図３、４に示すように、顕微鏡ユニット１０１は、内部に観察光軸Ａおよび照明光軸Ｂが形成される本体１１０と、この本体１１０の物体面（図中の下方）側の端部に着脱自在に取り付けられるレボルバ１０３と、本体１１０にレボルバ１０３を介して取り付けられる対物レンズ１０２とを備えている。

本体１１０は、内部に観察光軸Ａが形成される第１本体１１１と、この第１本体１１１から分岐され内部に照明光軸Ｂが形成される第２本体１１２とから構成される。観察光軸Ａは対物レンズ１０２の光軸と一致し、照明光軸Ｂおよび観察光軸Ａは互いに直交している。
第１本体１１１は、ＣＣＤカメラ等の観察装置（不図示）に接続される筒状部材１０６と、この筒状部材１０６に接続される角筒部材１０５と、これら角筒部材１０５および第２本体１１２に接続される分岐部材１０４とから構成されている。

分岐部材１０４には、分岐部材１０４内部と連通する開口部が照明光軸Ｂ上に形成されている。この開口部には、第２本体１１２の一端が嵌合されている。
また、板状のハーフミラー１０７を保持する保持部材１０８が観察光軸Ａに沿って、分岐部材１０４にねじ止めされている。
第２本体１１２の一端は分岐部材１０４の開口部に挿入され、第２本体１１２の他端には、光ファイバ１０９が接続されている。この光ファイバ１０９は、図示しない照明光源から発せられる照明光を第２本体１１２内部に照射するようになっている。

光ファイバ１０９から照射された照明光は、ハーフミラー１０７に入射され、ハーフミラー１０７で対物レンズ１０２側に反射され、対物レンズ１０２を通って物体面に照射される。物体面で反射した光は、対物レンズ１０２を通り、ハーフミラー１０７を透過する。このハーフミラー１０７を透過した光は、筒状部材１０６を通って、ＣＣＤカメラ等の観察装置において結像される。

特開２００１−１５４１０９号公報（図１）

しかしながら、前記特許文献１に記載の顕微鏡ユニット１０１では、図４に示すように、照明光の一部がハーフミラー１０７を透過して、保持部材１０８の内壁１８１で反射すると、その反射光が、再びハーフミラー１０７に入射され、観察像側に反射される場合がある。このハーフミラー１０７を透過した照明光の一部の光によって、観察像側にフレア光が発生するという問題があった。フレア（Flare ）光とは、照明の光が鏡筒等の内壁で反射・散乱を起こし生じるもやがかかったような光のことである。フレア光の光量が大きいと、観察像のコントラストが低下して見えが悪くなり、収差が良好に補正されていても実用上問題となる場合があった。

本発明の目的は、フレア光の発生を軽減可能な顕微鏡を提供することである。

本発明の顕微鏡は、本体と、この本体の物体面側の端部に取り付けられた対物レンズと、この対物レンズの光軸上に配置され当該対物レンズよりも観察像側の前記本体内部に設けられたハーフミラーとを備え、このハーフミラーに照明光が入射され、このハーフミラーに入射された照明光は、このハーフミラーで反射して前記対物レンズを通して前記物体面を照射するとともに、前記物体面から前記対物レンズに入射された光は、前記ハーフミラーを透過して前記観察像側で結像される顕微鏡であって、前記本体は、前記ハーフミラーを保持する保持部材を有し、前記保持部材は、前記照明光の光軸と同一の中心軸を有する筒状に形成され、前記筒状の保持部材の開口端を覆うように前記ハーフミラーが固定され、 前記保持部材の前記開口端とは反対側の閉塞端の内部には、前記ハーフミラーを透過した照明光が照射される被照射面が設けられ、前記被照射面は、前記照明光の光軸と直交しない面に形成され、前記保持部材には、前記物体面から前記対物レンズを介してハーフミラーを透過した光を観察像側に照射するための通過孔が形成されていることを特徴とする。
ここで、前記被照射面は、前記照明光の照射方向に尖った円錐状の曲面に形成されていることが好ましい。

本発明によれば、ハーフミラーを透過した照明光を受ける被照射面が、照明光の光軸上の本体に設けられ、さらに、この被照射面が、照明光の光軸と直交していないので、被照射面によって反射される光の光軸が、照明光の光軸と平行でなくなる。従って、従来のように照明光の光軸と直交する被照射面（図４中の内壁１８１）によって反射され再びハーフミラーに到達する光量と比べて、本発明では、被照射面が照明光の光軸と直交しないので、被照射面で反射して再びハーフミラーに到達する光量を減少させることができる。よって、ハーフミラーによって観察像側に反射される光量も少なくなり、観察像側で生じるフレア光を軽減させることができる。

本発明によれば、照明光は、筒状の保持部材に固定されたハーフミラーに照射され、照明光の一部は、ハーフミラーによって物体面側に反射され、また、照明光の残りの一部は、ハーフミラーを透過する。物体面側に反射された光は、物体面に照射され、さらに、物体面から対物レンズを介してハーフミラーを透過した光は、保持部材に形成された通過孔を通って、観察像側に照射される。
また、ハーフミラーを透過した照明光の一部は、筒状の保持部材の内部を通って、閉塞端に形成された被照射面に照射される。照射された光は、被照射面すなわち照明光の照射方向に尖った円錐状の曲面によって反射される。さらに、被照射面で反射した光は、保持部材における被照射面およびハーフミラー間の保持部材の筒状の内側面によっても反射される。このように被照射面および内側面で複数回反射されることによって光が減衰するので、再びハーフミラーに到達する光量が小さくなり、フレア光をさらに軽減させることができる。
ここで、筒状の保持部材をその軸方向に延長させれば、保持部材の内側面での反射回数が増加するので光がより減衰し、フレア光を一層軽減させることができる。
また、ハーフミラーが保持部材によって保持され、この保持部材の内部に被照射面が形成されているので、従来と同じ部品点数のままとすることができ、構造を複雑化することなく、安価にフレア光を軽減させることができる。

本発明の顕微鏡では、本体には、照明光の光軸上に本体内部と連通する開口部が形成され、保持部材は、開口部に挿入された状態で本体に固定されていることが好ましい。
本発明によれば、保持部材が、本体に形成された開口部に挿入された状態で固定され、この開口部が照明光の光軸上に形成されているので、組立調整時に、保持部材を照明光の光軸に沿って容易に移動させることができ、観察光の光軸に対するハーフミラーの位置決め作業が容易となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２は、本実施形態の顕微鏡としての顕微鏡ユニット１を示す断面図およびその要部を拡大して示す断面図である。
図１に示すように、顕微鏡ユニット１は、内部に観察光軸Ａおよび照明光軸Ｂが形成される本体１０と、この本体１０の物体面（図中の下方）側の端部に着脱自在に取り付けられるレボルバ３と、本体１０に直接あるいはレボルバ３を介して間接に取り付けられる対物レンズ２とを備えて構成されている。レボルバ３には複数の対物レンズ２が取り付けられるとともに、レボルバ３は本体１０に回動自在に取り付けられている。

本体１０は、内部に観察光軸Ａが形成される第１本体１１と、この第１本体１１から分岐され内部に照明光軸Ｂが形成される第２本体１２とから構成される。観察光軸Ａは対物レンズ１０２の光軸と一致し、照明光軸Ｂおよび観察光軸Ａは互いに直交している。

第１本体１１は、ＣＣＤカメラ等の観察装置（不図示）に接続される筒状部材６と、この筒状部材６に接続される角筒部材５と、これらの角筒部材５および第２本体１２に接続される分岐部材４とから構成されている。
角筒部材５は、複数のレンズを有するレンズホルダ５１を収納し、また、角筒部材５の一外側面を被設置機器（不図示）に取り付けることによって、顕微鏡ユニット１を被設置機器に組込むことができるように構成されている。

分岐部材４には、分岐部材４内部と連通する二つの開口部４１，４２がそれぞれ照明光軸Ｂ上に形成されている。一方の第２本体１２側の開口部４１には、第２本体１２の一端が嵌合され、他方の開口部４２には、板状のハーフミラー７を保持する保持部材８が挿入され分岐部材４に固定されている。このように、保持部材８を介して分岐部材４内部に固定されたハーフミラー７は、照明光を対物レンズ２に反射させることができる。
また、分岐部材４に対してレボルバ３は、取付リング３１及び取付ねじ３２で取り付け可能とされている。

第２本体１２の内部には、複数のレンズ１３，１４が設けられている。第２本体１２の一端は分岐部材４の開口部４１に挿入され、第２本体１２の他端には、光ファイバ９が接続されている。この光ファイバ９は、図示しない照明光源に接続され、照明光源から発せられる照明光を射出側端部９１から第２本体１２内部に照射するようになっている。

光ファイバ９から照射された照明光は、第２本体１２内部のレンズ１３，１４を通って、ハーフミラー７に入射され、第２本体１２の内部に照明光軸Ｂを形成する。この照明光は、ハーフミラー７で対物レンズ２側に反射され、対物レンズ２を通って物体面に照射される。
物体面で反射した光は、対物レンズ２によって平行光とされ、ハーフミラー７を透過する。ハーフミラー７を透過した光は、レンズホルダ５１内の複数のレンズに導かれ、レンズホルダ５１内の複数のレンズによって集光される。さらに、集光された光は、筒状部材６を通って、ＣＣＤカメラ等の観察装置において結像される。

このように、本実施形態の顕微鏡ユニット１は、ハーフミラー７による落射照明が構成されているとともに、対物レンズ２およびレンズホルダ５１内の複数のレンズを使って物体面の像を作る無限遠補正光学系として設計されたものである。
また、顕微鏡ユニット１は、例えば、画像処理装置を備えた被設置機器に組込まれ、画像処理装置と併用されることによって、寸法測定・形状検査・位置決め等ができるように構成されている。

以下、ハーフミラー７を保持する保持部材８について詳しく説明する。
保持部材８は、図２に示すように、照明光軸Ｂと同一軸を有する筒状に形成され、第２本体１２側の開口端８３に、ハーフミラー７を斜め４５度に傾斜した状態で保持している。
保持部材８の第２本体１２とは反対側の閉塞端８６の内部には、照明光軸Ｂ上に位置する被照射面８１が形成されている。この被照射面８１は、照明光の照射方向に尖った円錐曲面状に形成され、本発明の照明光軸Ｂに直交しない面を構成する。
また、保持部材８の図中の上側には、物体面から対物レンズ２を介してハーフミラー７を透過した光を観察像側に照射するための通過孔８２が形成されている。

保持部材８は、次のようにして製造される。まず、略円柱状の鋼片の一方の軸端面から他方に向かってキリ穴を切削加工する。そして、一方の軸端面を斜め４５度の傾斜面に加工する。さらに、キリ穴の軸方向に直交する向きに通過孔８２を切削加工する。
このようにして保持部材８が製造され、キリ穴の先端部に円錐状の曲面である被照射面８１が形成される。

この保持部材８の光ファイバ９側の開口端８３を覆うように、板状のハーフミラー７が固定されている。また、ハーフミラー７は、保持部材８によって観察光軸Ａおよび照明光軸Ｂの交点位置に配置されている。
このように形成された保持部材８によって、ハーフミラー７に照射された照明光の一部がハーフミラー７を透過した場合に、その照明光が保持部材８の被照射面８１を照射するようになっている。

ここで、ハーフミラー７を透過する照明光の一部の光路について図２に基づいて詳しく説明する。
光ファイバ９からの照明光は、ハーフミラー７に入射されると、照明光の一部は、ハーフミラー７によって対物レンズ２側に反射されるが、照明光の残りの一部は、ハーフミラー７を透過する。ハーフミラー７を透過した照明光は、保持部材８の内部を通って、照明光とは反対側の閉塞端に形成された被照射面８１に照射される。被照射面８１に照射された光は、照明光の照射方向に尖った円錐状の曲面によって反射される。被照射面８１が照明光軸Ｂと直交していないので、被照射面８１によって反射される光の光軸は、照明光軸Ｂと平行でなくなる。さらに、被照射面８１によって反射される光は、筒状の保持部材８におけるハーフミラー７および被照射面８１との間に位置する内側面８４によっても複数回（図２では、２回）反射されることになる。このようにして、ハーフミラー７を透過した照明光は、被照射面８１および内側面８４での反射によって減衰する。

次に、保持部材８に固定されたハーフミラー７を分岐部材４に対して位置決め調整し、保持部材８を分岐部材４に固定する手順について説明する。
まず、保持部材８にハーフミラー７を固定し、保持部材８を分岐部材４に形成された開口部４２に挿入する。
次に、保持部材８を照明光軸Ｂに沿って移動させて、観察光軸Ａに対してハーフミラー７が所定の位置となるように、保持部材８の位置を調整する。
保持部材８の位置が決まったら、分岐部材４と保持部材８とを連通する雌ねじを加工し、この雌ねじに止めねじ８５を螺合させて、保持部材８と分岐部材４とを締結固定する。
このようにして、ハーフミラー７を位置決め調整し、保持部材８を分岐部材４に固定することができる。

本実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）従来のように照明光軸Ｂと直交する保持部材の内壁１８１（図４）によって反射され再びハーフミラー１０７に到達する光量と比べて、本発明では、被照射面８１によって反射された光の光軸が照明光軸Ｂと平行でなくなるので、再びハーフミラー７に到達する光量が減少する。よって、ハーフミラー７によって観察像側に反射される光量が少なくなり、フレア光を軽減させることができる。

（２）ハーフミラー７を透過した照明光の一部は、被照射面８１および内側面８４での反射回数の増加に伴って減衰する。従って、再びハーフミラー７に到達する光量が小さくなり、フレア光がさらに軽減される。

（３）ハーフミラー７が保持部材８によって保持され、この保持部材８の内部に被照射面８１が形成されているので、従来と同じ部品点数のままとすることができ、構造を複雑にすることを避けて、安価にフレア光を軽減させることができる。

（４）保持部材８が、分岐部材４に形成された開口部４２に挿入された状態で固定され、この開口部４２が照明光軸Ｂ上に形成されているので、組立調整時に、保持部材８を照明光軸Ｂに沿って移動させ易くすることができ、観察光軸Ａに対してハーフミラー７を容易に位置決めすることができる。

なお、本発明は前述の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ものである。
例えば、前記実施形態のハーフミラーとしては、光の一部を反射し、残りの一部を透過するものであれば、前記実施形態のような板状の光学素子に限らず、例えば、プリズム型の光学素子であってもよい。

前記実施形態では、保持部材の被照射面としては、照明光の照射方向に尖った円錐曲面状のものとして説明したが、これに限らず、被照射面としては、少なくとも、照明光軸と直交しない面であればよい。

前記実施形態では、被照射面としては、ハーフミラーの保持部材の内部に形成されたものとして説明したが、これに限らず、被照射面としては、少なくとも、本体の内部に形成されていればよく、例えば、前記実施形態の分岐部材４の内面に形成されていてもよい。

前記実施形態では、物体面からの光が対物レンズによって平行光とされるように説明したが、ハーフミラーを透過する物体面からの光は、平行光に限らず、拡散光であっても集光であってもよい。

前記実施形態では、光ファイバを使用した照明光学系を備えた場合を説明したが、照明光学系としては、光ファイバを使用したものに限らず、例えば、照明光源から直接本体に照明光が照射されるように構成されていてもよい。

前記実施形態では、対物レンズは、倍率を簡単に変更するために、レボルバを介して複数が間接的に本体に取り付けられているが、これに限らず、対物レンズが本体に直接的に取り付けられてもよい。

前記実施形態の顕微鏡ユニットでは、第１本体にＣＣＤカメラ等の観察装置を接続することによってビデオ顕微鏡ユニットとして利用してもよい。また、第１本体の内部にレーザ加工光軸が形成され、第１本体から分岐され内部に落射照明光軸が形成される第２本体と、第１本体から分岐され内部に観察光軸が形成される第３本体とを備えたレーザ加工顕微鏡ユニットとしても利用してもよい。

本発明は、顕微鏡、および、被設置機器に装着される顕微鏡ユニット等に利用できる。

本発明の一実施形態に係る顕微鏡ユニットを示す断面図。 前記実施形態の顕微鏡ユニットの要部を拡大して示す断面図。 従来の顕微鏡ユニットを示す断面図。 従来の顕微鏡ユニットの問題点を説明する図。

符号の説明

１…顕微鏡ユニット（顕微鏡）
２…対物レンズ
７…ハーフミラー
８…保持部材
１０…本体
４２…本体の開口部
８１…被照射面
８２…通過孔
８３…開口端
８６…閉塞端
Ａ…観察光軸（対物レンズの光軸）
Ｂ…照明光軸。

Claims (3)

1. 本体と、この本体の物体面側の端部に取り付けられた対物レンズと、この対物レンズの光軸上に配置され当該対物レンズよりも観察像側の前記本体内部に設けられたハーフミラーとを備え、このハーフミラーに照明光が入射され、このハーフミラーに入射された照明光は、このハーフミラーで反射して前記対物レンズを通して前記物体面を照射するとともに、前記物体面から前記対物レンズに入射された光は、前記ハーフミラーを透過して前記観察像側で結像される顕微鏡であって、
   前記本体は、前記ハーフミラーを保持する保持部材を有し、
   前記保持部材は、前記照明光の光軸と同一の中心軸を有する筒状に形成され、
   前記筒状の保持部材の開口端を覆うように前記ハーフミラーが固定され、
   前記保持部材の前記開口端とは反対側の閉塞端の内部には、前記ハーフミラーを透過した照明光が照射される被照射面が設けられ、
   前記被照射面は、前記照明光の光軸と直交しない面に形成され、
   前記保持部材には、前記物体面から前記対物レンズを介してハーフミラーを透過した光を観察像側に照射するための通過孔が形成されている
   ことを特徴とする顕微鏡。
2. 請求項１に記載の顕微鏡において、
   前記被照射面は、前記照明光の照射方向に尖った円錐状の曲面に形成されていることを特徴とする顕微鏡。
3. 請求項１または請求項２に記載の顕微鏡において、
   前記本体には、前記照明光の光軸上に本体内部と連通する開口部が形成され、
   前記保持部材は、前記開口部に挿入された状態で前記本体に固定されていることを特徴とする顕微鏡。

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