JP5123625B2 - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents

Description

本発明は顕微鏡の対物レンズに関する。

従来、顕微鏡の対物レンズでは、複数のレンズをそれぞれレンズ保持枠によって保持し、そのレンズ保持枠を対物胴に積層して挿入し、回転固定枠を対物胴の開口端に螺合することによってレンズ保持枠にトルクを掛けて固定するという構成を採っている。

この構成では、最初は回転固定枠を軽く締め付けて、対物胴内のレンズ保持枠が移動可能な程度に仮固定をする。そして、複数のレンズ保持枠のそれぞれが最適なレンズ性能を発揮する位置へと微調整をした後に、回転固定枠を完全に締め付けてレンズ保持枠を固定する工程を行う。

この工程で、回転固定枠とレンズ保持枠との接触端面で発生する摩擦抵抗により、回転固定枠の回転がレンズ保持枠に伝わってしまい、レンズ保持枠が回転してしまう現象があった。この現象が起こると、微調整を行って最適なレンズ性能を発揮している状態であったものが崩れてしまい、性能を劣化させてしまう。特に高い光学性能を要する対物レンズにおいてはその影響は無視できず、大きな課題であった。

特許文献１では上記問題に対して、対物胴に備えられたピンをレンズ保持枠に掘られた溝に嵌め合わせることによって、レンズ保持枠の回転を防ぐ構成を採っている。
しかし、特許文献１による方法では、レンズ保持枠が回転しないものの依然として摩擦抵抗による回転方向の応力が加わっており、特にピンによって回転を抑えるためにレンズ保持枠内で歪みを発生させ、その歪みがレンズに歪みを発生させるという問題を発生させていた。
特開２０００−８９０７６号公報

上記の問題に鑑み、回転固定枠の締め付け時にレンズ保持枠が回転しない構成であると共に、回転固定枠との接触端面で発生する回転方向の応力をレンズに伝えない構成となる顕微鏡対物レンズを提供することを課題とする。

本発明の上記の課題は、対物胴と、複数のレンズを保持するとともに、該レンズを前記対物胴内の所定の位置に配置するレンズ保持枠と、前記対物胴の開口部に螺合し前記レンズ保持枠を前記対物胴内の所定の位置に固定する回転固定枠とを有する顕微鏡対物レンズにおいて、前記回転固定枠と前記レンズ保持枠の間に一面が前記回転固定枠と他面が前記レンズ保持枠と接触して配置され、前記対物胴に対する自身の回転を防止する回転防止機構を備えた、金属製のリング状部材を有することを特徴とする顕微鏡用対物レンズによって解決される。

上記のように構成することによって、回転固定枠による回転方向の応力を回転防止機構によって食い止めて、光軸方向の押圧だけを間接的にレンズ保持枠に伝えることができる。また、リング状部材はレンズ保持枠とは独立した部材であるので、リング状部材の歪みをレンズ保持枠に伝えずに済む。

前記リング状部材にはネジが備えられ、前記ネジが前記対物胴に形成された光軸方向の溝に嵌合され、前記回転固定枠の押圧の光軸方向成分を前記レンズ保持枠に伝える構成が考えられる。

このように構成することによって、リング状部材は回転固定枠の回転方向の応力を受けながらも、ネジが対物胴の溝に嵌め合わされているので、リング状部材自身が回転することはない。よって、回転方向の応力はレンズ保持部材までは伝わらずに、光軸方向のみに圧力を掛けることができる。

あるいは、前記リング状部材には光軸方向の溝が形成され、前記対物胴には先端が内部に突出したネジが備えられ、前記ネジの先端が前記溝に嵌合され、前記回転固定枠の押圧の光軸方向成分を前記レンズ保持枠に伝える構成としても良い。

このように構成することによってもリング状部材自身が回転することはない。よって、回転方向の応力はレンズ保持部材までは伝わらずに、光軸方向のみに圧力を掛けることができる。

さらには、前記リング状部材には突起が備えられ、前記突起が前記対物胴に形成された光軸方向の溝に嵌合され、前記回転固定枠の押圧の光軸方向成分を前記レンズ保持枠に伝える構成としても良い。

ネジの代わりにリング状部材に突起を作ってしまう構成とすれば、部品点数が少なく、大きさも抑えた構成とすることができる。
ここで、前記リング部材は前記回転固定枠と前記レンズ保持枠に当接し、前記レンズ保持枠との当接面の面積は前記回転固定枠との当接面との面積以下であることが好ましく、半分以下がより好ましい。

本発明の課題の一つはレンズ保持枠を可能な限り歪ませない構成としたいので、レンズ保持枠との当接面との面積を小さくするほうが好ましい。その理由は当接面の面積が大きいほど、当接面の加工面精度の影響を受けるからである。

前記リング部材と前記回転固定枠の間の当接面には弾性体を挟み込むことも好ましい。
金属は熱膨張により大きさが変わってしまう。そのときに回転固定枠による締め付けが緩んでしまうことがある。これを防ぐために弾性体を挟み込む構成が考えられる。

リング状部材に突起を備える構成では、前記リング状部材の円周上にほぼ等間隔の三箇所に備えられ、前記突起部分のみが前記回転固定枠と前記レンズ保持枠に当接する構成も考えられる。

平面は３点を決めれば確定するので、３箇所の突起部分のみを挟み込むことでより歪みの少ない固定方法になる。

本発明によれば、回転固定枠の締め付け時にレンズ保持枠が回転しない構成であると共に、回転固定枠との接触端面で発生する回転方向の応力をレンズに伝えない構成となる顕微鏡対物レンズを提供できる。

以下では、図面を参照しながら本発明の実施の形態例について述べる。

図１−１は本願発明の顕微鏡対物レンズの実施例を示す図である。同図では説明のために標本側の一部を内部構成が解るように描かれている。
図１−１に示される顕微鏡対物レンズ１は、通常の顕微鏡対物レンズと同様に、レンズ３はレンズ保持枠４によって保持され、このレンズ保持枠４が対物胴２の中に積層して挿入されることによって、レンズ３が所定の位置に配置される構成を取っている。このとき、本実施例ではレンズ保持枠４を対物胴２の標本側開口部より挿入し、開口端のネジ山に回転固定枠５をネジ締めて固定する。

通常は、回転固定枠５とレンズ保持枠４の間には何の工夫もなかったが、本発明では回転固定枠５とレンズ保持枠４の間に回転防止機構を持つリング状部材６を備え、間接的にレンズ保持枠４に押圧力を伝えることによって、回転固定枠５の回転方向の応力をレンズ保持枠４に伝えないようにする。

本実施例の回転防止機構では、回転固定枠５とレンズ保持枠４の間にリング状部材６を挟み、このリング状部材６にネジ７を備え、このネジ７を対物胴２に彫られた光軸方向の溝８に嵌め入れることによって、リング状部材６の移動方向を光軸方向に制限する。そうすることによって、リング状部材６は回転方向の応力を受けても、その応力はレンズ保持部材４には伝わらない。

さらに、この構成ではリング状部材６はネジ７を軸にせん断方向の力を受けるが、リング状部材６とレンズ保持枠４は独立した部材なので、レンズ保持枠４は歪みを生じない。すなわち、保持されているレンズ３にも歪みを生じさせずにすみ、光学特性を劣化させずにすむ。

本実施例では、レンズ３に歪みを生じさせないための工夫をさらにしている。回転防止機構によって光軸方向のみに制限された締め付け力を正確に各レンズ保持枠４に伝えるために、各レンズ保持枠の当接面を光軸方向にそろえると共に、リング状部材６とレンズ保持枠４の間の当接面の面積は、回転固定枠５とリング状部材６の間の当接面の面積以下にしている。とくに面積比は半分以下が好ましい。このことにより、レンズ保持枠４の間の当接面に均質な圧力が掛かり、レンズ保持枠４の歪みをより抑えることができる。

なお、本実施例では不図示であるが回転固定枠５とリング状部材６の間に弾性部材を挟み入れることができる。なお、この弾性部材としては皿バネや波ワッシャーなどを適切に選んで用いればよい。金属は熱膨張により大きさが変わってしまうので、そのときに回転固定枠による締め付けが緩んでしまうのを、弾性部材を挟みいれることによって防ぐことができる。

図１−２は本実施例の上視図を示している。同図から読み取れるように、対物胴２には光軸方向に長い溝８が形成され、この溝８にネジ７が嵌め合わされている。このとき、溝８の形状は光軸方向に長いといってもさほど長くする必要は無い。むしろ溝８の幅がネジ７と正確に嵌る幅として、リング状部材６の回転を確実に防止できるように構成する。

図２は本実施例の回転防止機構を持つリング状部材６の光軸断面方向の図である。特に図２（ａ）は本実施例のリング状部材６の外観を示す図であり、図２（ｂ）は嵌合部を説明するための図である。

図２（ａ）に示されるように、リング状部材６はリング形状をしており、ネジ穴９が掘ってある。そして図２（ｂ）に示されるように、リング状部材６のネジ穴９にはネジ７がネジ留めてあり、このネジ７の頭部は対物胴２に掘られた光軸方向の溝８に嵌め合わされている。このとき、溝８が対物胴２を貫通するように掘られていれば、リング状部材６を対物胴２の内部に挿入した後にネジ７をネジ留めることができる。また、溝８を対物胴２の開口部まで達するように掘った構成をすれば、ネジ７を留めた状態でリング状部材６を対物胴２の内部に挿入することができる。その構成では溝８は対物胴２を貫通する必要はない。

図３は本願発明の実施による顕微鏡対物レンズの異なる形態例を示す図である。本実施形態は、胴付き側（標本とは反対側）に回転防止機構を備えた構成例である。同図では説明のために胴付き側の一部を内部構成が解るように描かれている。

図３に示される顕微鏡対物レンズ１は、通常の顕微鏡対物レンズと同様に、レンズ３はレンズ保持枠４によって保持され、このレンズ保持枠４が対物胴２の中に積層して挿入されることによって、レンズ３が所定の位置に配置される構成を取っている。このとき、本実施例ではレンズ保持枠４を対物胴２の胴付き側開口部より挿入し、開口端のネジ山に回転固定枠５をネジ締めて固定する。

実施例１と構成の順序が逆になるが、本実施形態でも、回転固定枠５とレンズ保持枠４の間に回転防止機構をもつリング状部材６を備えることによって、回転固定枠５の回転方向の応力をレンズ保持枠４に伝えないようにする。

本実施例の回転防止機構でも、実施例１と同様に、回転固定枠５とレンズ保持枠４の間にリング状部材６を挟み、このリング状部材６にネジ７を備え、このネジ７を対物胴２に彫られた光軸方向の溝８に嵌めいれることによって、リング状部材６の移動方向を光軸方向に制限する。この構成によって回転固定枠５の回転応力をレンズ保持枠４に伝えず、さらにレンズ保持枠４の歪みを抑えることができる。

なお、本実施例においても、レンズ保持枠４とリング状部材６の間の当接面の面積を、回転固定枠５とリング状部材６の間の当接面の面積の半分以下にする構成は好ましい。また、リング状部材６と回転固定枠５の間に弾性体を挟みこむ構成も好ましい。

なお、実施例１と実施例２の構成を併せた実施形態も考えられる。すなわち、対物胴２の標本側の開口部と胴付き側の開口部の両方に回転防止機構を備える構成である。例えば、補正環を備える顕微鏡対物レンズでは、途中に独立した移動レンズ群を持っていることがあり、この場合は標本側と胴付き側の開口部の両方からレンズ保持枠４を挿入して組み立てる。このような構成では、標本側と胴付き側の開口部の両方に回転防止機構を備えることが好ましい。

以下では、本願発明における回転防止機構の実施の形態例を幾つか提案する。これらの回転防止機構は、実施例１と実施例２と同様に、対物胴の標本側の開口部でも胴付き側の開口部でも両方の開口部でも適切に利用することができる。

図４に示される回転防止機構の形態例は、ネジの設置の仕方を実施例１および実施例２とは異なる構成としたものである。図４の（ａ）は本実施例の回転防止機構を持つリング状部材６の光軸断面方向の外観図を示し、図４の（ｂ）はこのリング状部材６を対物胴２の中に挿入した状態の光軸断面方向の断面図を示している。

図４の（ａ）から読み取れるように、本実施例でのリング状部材６には光軸方向の溝８が形成されている。この溝はリング状部材６を貫く形態でも貫かない形態でもよい。図４の（ｂ）に示されるように、このリング状部材６を対物胴２に挿入して、ネジ７によって回転防止をする。このとき、ネジ７は対物胴２に掘られたネジ穴９を貫くように設置され、ネジ７の先端はリング状部材６に掘られた溝８と嵌め合わせる。この様に構成することによって、リング状部材６は回転方向の応力を受けた場合でも回転せずに、光軸方向にのみ圧力を伝えることができる。

本実施例による回転防止機構を備えた場合にも、レンズ保持枠４とリング状部材６の間の当接面の面積を、回転固定枠５とリング状部材６の間の当接面の面積の半分以下にする構成は好ましく、リング状部材６と回転固定枠５の間に弾性体を挟みこむ構成も好ましい。

図５に示される回転防止機構の形態例は、実施例１から実施例３におけるネジをリング状部材と一体化して構成としたものである。本実施例も対物胴の標本側の開口部でも胴付き側の開口部でも両方の開口部でも適切に利用することができる。

図５の（ａ）は本実施例の回転防止機構を持つリング状部材６の光軸断面方向の外観図を示し、図５の（ｂ）はこのリング状部材６を対物胴２の中に挿入した状態の光軸断面方向の断面図を示している。

図５の（ａ）から読み取れるように、本実施例でのリング状部材６には突起１０が備えられている。また、図５の（ｂ）に示されるように、このリング状部材６を対物胴２に挿入して、突起１０を対物胴２に掘られた光軸方向の溝８に嵌め合わせることによって、リング状部材６は回転方向の応力を受けた場合でも回転せずに、光軸方向にのみ圧力を伝える。

本実施例によれば、部品点数が少なく、また小型化された回転防止機構が達成される。また、本実施例でもレンズ保持枠４とリング状部材６の間の当接面の面積を、回転固定枠５とリング状部材６の間の当接面の面積の半分以下にする構成は好ましく、リング状部材６と回転固定枠５の間に弾性体を挟みこむ構成も好ましい。

図６に示される回転防止機構を持つリング状部材の形態例は、レンズの歪みをより少なくするために、当接面をより少なくした構成である。なお、本実施例も対物胴の標本側の開口部でも胴付き側の開口部でも両方の開口部でも適切に利用することができる。

図６の（ａ）から読み取れるように、本実施例でのリング状部材６にはほぼ等間隔に突起１０が３箇所に備えられている。また、図６の（ｂ）に示されるリング状部材６を対物胴２に挿入した模式的断面図から読み取れるように、このリング部材６の環状部分はレンズ保持枠４の内径よりも小さく、突起１０はレンズ保持枠４を跨ぐようにして、対物胴２に形成された溝８に嵌め合わされている。このように構成することにより、回転固定枠５とリング状部材６の間の当接面およびレンズ保持枠４とリング状部材６の間の当接面を効率良く最小化することができる。特に本実施例では突起１０を３箇所に配置することによって３点支持が達成され、より歪みが発生しない構成となっている。

また、突起１０を対物胴２に形成された光軸方向の溝８に嵌め合わせるので、リング状部材６は回転方向の応力を受けた場合でも回転せずに、光軸方向にのみ圧力を伝える。
本実施の形態では、図５の（ａ）に示されるリング状部材６を複数用意し、それらをレンズ保持枠同士の間にも挟む構成も考えられる。このとき、リング状部材６の突起１０はすべて光軸方向に揃った状態で配置することが好ましい。また、この構成では、回転固定枠５と最初のレンズ保持枠４の間のリング状部材６以外は回転防止機能として突起１０を利用していない。そこで、残りのリング状部材６の突起１０は短くして、対物胴２の溝には嵌め合わせない構成も考えられる。

図７に示される回転防止機構の形態例は、回転固定枠５と回転防止機構の間に挟み込んでいた弾性体の機能を、回転防止機構の一部に組み込む構成である。なお、本実施例も対物胴の標本側の開口部でも胴付き側の開口部でも両方の開口部でも適切に利用することができる。

図７の（ａ）に示される本実施例の回転防止機構を持つリング状部材６は、輪環部を波ワッシャーで構成した例を正面から眺めた図である。図７の（ｂ）から読み取れるように、本実施例でのリング状部材６は側面から眺めた場合、輪環部が波状構造を持ち、この構造によって本実施例のリング状部材６は弾性体としての機能を有する。なお、本実施の形態のリング状部材６の輪環部は波ワッシャーに限らず、皿バネなどで代用することも可能である。

さらに、本実施例のリング状部材６にも突起１０が備えられており、不図示の対物胴２の光軸方向の溝８に嵌め合わされた状態で対物胴２の中に挿入される。この構成が回転防止機能を持つ理由は実施例４と同様である。

なお、本実施例では実施例４よりも少ない部品点数で回転防止機能を持たせることができる。
また、実施例５に対応したリング状部材６を弾性体化とする場合は突起部を弾性体とする。このためには形状を工夫して弾性力を持たせることも考えられるし、リング状部材６をレンズ保持枠４や回転固定枠５よりも弾性の強い素材を使って形成することも考えられる。

本発明の実施の第１形態による顕微鏡対物レンズの図である。 本発明の実施の第１形態による顕微鏡対物レンズの上視図である。 本発明の実施の第１形態による回転防止機構の図である。 本発明の実施の第２形態による顕微鏡対物レンズの図である。 本発明の実施の第３形態による回転防止機構の図である。 本発明の実施の第４形態による回転防止機構の図である。 本発明の実施の第５形態による回転防止機構の図である。 本発明の実施の第６形態による回転防止機構の図である。

符号の説明

１・・・顕微鏡対物レンズ
２・・・対物胴
３・・・レンズ
４・・・レンズ保持枠
５・・・回転固定枠
６・・・リング状部材
７・・・ネジ
８・・・溝
９・・・ネジ穴
１０・・・突起

Claims (7)

1. 対物胴と、
   複数のレンズを保持するとともに、該レンズを前記対物胴内の所定の位置に配置するレンズ保持枠と、
   前記対物胴の開口部に螺合し前記レンズ保持枠を前記対物胴内の所定の位置に固定する回転固定枠とを有する顕微鏡対物レンズにおいて、
   前記回転固定枠と前記レンズ保持枠の間に一面が前記回転固定枠と他面が前記レンズ保持枠と接触して配置され、前記対物胴に対する自身の回転を防止する回転防止機構を備えた、金属製のリング状部材を有することを特徴とする顕微鏡用対物レンズ。
2. 前記対物胴には光軸方向の溝が形成され、前記回転防止機構は、前記対物胴に形成された前記溝に嵌合するネジが前記リング状部材に固定されることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡用対物レンズ。
3. 前記リング部材には光軸方向の溝が形成され、前記回転防止機構は、前記リング状部材に形成された前記溝に嵌合するネジが前記対物胴に固定されることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡用対物レンズ。
4. 前記回転防止機構は、前記リング状部材には突起が備えられ、前記突起が前記対物胴に掘られた光軸方向の溝に嵌合され、前記回転固定枠の押圧の光軸方向成分を前記レンズ保持枠に伝えることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡用対物レンズ。
5. 前記リング状部材は前記回転固定枠と前記レンズ保持枠に当接し、前記レンズ保持枠との当接面の面積は前記回転固定枠との当接面との面積以下であることを特徴とする請求項２から請求項４の何れかに記載の顕微鏡用対物レンズ。
6. 前記リング状部材と前記回転固定枠の間の当接面には弾性体を挟み込むことを特徴とする請求項５に記載の顕微鏡用対物レンズ。
7. 前記突起は、前記リング状部材の円周上にほぼ等間隔の三箇所に備えられ、前記突起部分のみが前記回転固定枠と前記レンズ保持枠に当接することを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡用対物レンズ。