JPH08271796A - 顕微鏡用対物レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、外部からの簡単な作業により光学調
整を行うことができ、しかも小形で安価なる顕微鏡用対
物レンズを提供する。 【構成】光学部材として２枚の楔状プリズム１５、１６
を鏡枠１１の物点側、つまり標本側端部で倍率の高いレ
ンズ群１２に近接して配置していて、これら楔状プリズ
ム１５、１６を光軸を中心に回転し位置出しを行うこと
で心出し調整を実現している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学調整を可能にした
顕微鏡用対物レンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、顕微鏡用対物レンズにおいては、
像の拡大という点からレンズ群のニュートンリング、肉
厚およびガラスなどのバラツキを高い精度で確保するこ
とが重要である。

【０００３】このため、このような顕微鏡用対物レンズ
では、特に、フラットネスなどが小さい普及クラスのも
のについても、その製造工程において簡単な光学調整を
行うようにしている。

【０００４】そこで、従来、図９に示すように、対物レ
ンズの製造工程において、光軸上に沿ってレンズ群２、
３、４を配置した鏡枠１の周面に調整穴１ａを形成し、
この調整穴１ａから調整棒５を差込み、レンズ群３を図
示矢印のラジアル方向に微小移動することで偏心の要素
を打ち消すようにしたいわゆる心出し調整や、図１０に
示すように光軸に沿ってレンズ群２、３、４を配置した
鏡枠１中のレンズ群２とレンズ群３の間にワッシャ６を
介挿し、レンズ間隔（空間間隔）を変えることで、球面
収差を補正する調整などが行われている。

【０００５】また、このような球面収差の補正を外部か
ら行なう方法として、図１１に示すようにレンズ群２、
３、４のうちのレンズ群３を操作桿３ａを有する補正環
対物レンズにより構成し、操作桿３ａによりレンズ群３
を図示矢印方向に移動させることにより、カバーガラス
厚などにより発生する球面収差を補正するもの、あるい
は、例えば、図１２に示す特願平５−３２１９２０号明
細書のように光軸に沿ってレンズ群２、３、４を配置し
た鏡枠１先端に、取付け枠９を介して厚さの異なる平行
平面板（コレクションプレート）８を取付けることによ
り、球面収差を補正するものもある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図９および
図１０に示すものは、製造の過程で鏡枠１内部のレンズ
群３を移動調整するには、非常に困難な調整作業が強い
られ、特に、図９での心出し調整においては、ラジアル
方向にレンズ群３を微小量動かすのに、かなりの技術を
必要し、また、図１０での球面収差の調整においては一
度組んだものを再び組み直し、収差量に見合うワッシャ
−量のものを入れ直すなどの複雑な作業が必要となり、
これら作業は、作業者に高度の技能を要求するととも
に、作業による疲労も大きく、その結果、かかる調整に
携わる作業者が限られてしまうことになる。

【０００７】また、図１１および図１２に示すものは、
外部から球面収差を調整することはできるが、このうち
図１１のものは、操作桿３ａによりレンズ群３を移動さ
せるための特別の機構が必要となり、その分構成が大き
くなるとともに、価格的にも高価なものになってしま
い、また、図１２のものは、カバーガラス厚に応じて厚
さの異なる平行平面板（コレクションプレート）８を複
数枚用意しておかなければならないため、価格的に高価
なものになってしまう。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、外部からの簡単な作業により光学調整を行うことが
でき、しかも小形で安価なる顕微鏡用対物レンズを提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
鏡枠および該鏡枠の光軸に沿ってレンズ群を配設した顕
微鏡用対物レンズにおいて、前記鏡枠の標本側端部で且
つ高倍率のレンズ群に近接して光学的な光軸角、光路長
および光学的パワーの少なくともひとつを可変可能にし
た光学部材を設けている。

【００１０】請求項２記載の発明では、光学部材は、同
一で微小な楔角を有する一対の楔状プリズムを光軸を中
心に回転可能に設けたものである。

【００１１】請求項３記載の発明では、光学部材は、微
小な楔角を有する楔状プリズムを光軸に直交する方向に
移動可能に設けたものである。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明によれば、鏡枠の標本端部
側に設けられる光学部材により光学的な光軸角、光路長
および光学的パワーなどを可変できるようになってお
り、かかる光学部材の位置出しを鏡枠外部から簡単に操
作することができ、この位置出し操作により所定の光学
調整を実現することができる。

【００１３】また、請求項２記載の発明によれば、光学
部材として同一で微小な楔角を有する一対の楔状プリズ
ムを光軸を中心に回転可能にしたものを用い、これら楔
状プリズムを回転させて光軸を偏向させるようにするこ
とで、残存する心ヨリを確実に打ち消すことができる心
出し調整を実現できる。

【００１４】また、請求項３記載の発明によれば、光学
部材として微小な楔角を有する楔状プリズムを光軸に直
交する方向に移動可能にしたものを用い、この楔状プリ
ズムを移動させ、その肉厚を変化させて、光軸上の光学
的な距離を変化させるようにすることで、残存する球面
収差量を確実に打ち消すことができる球面収差の調整を
実現できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従い説明す
る。

【００１６】（第１実施例）図１は、第１実施例の概略
構成を示している。なお、この第１実施例では、心出し
調整について述べている。

【００１７】図において、１１は鏡枠で、この鏡枠１１
中心の光軸に沿ってレンズ群１２、１３、１４を配設し
ている。そして、このような鏡枠１１の物点側、つまり
標本側端部で倍率の高いレンズ群１２に近接して同一で
微小な楔角αを有する一対の楔状プリズム１５、１６を
それぞれ支持枠１７、１８を介して取付けている。この
場合、楔状プリズム１５、１６は、それぞれの支持枠１
７、１８により、鏡枠１１に対し光軸を中心に回転可能
になっていている。そして、残存する偏心、いわゆる心
ヨリに対して、これら２枚の楔状プリズム１５、１６を
相互に回転させて光軸角を変えることで、残存する心ヨ
リ要素を打ち消すようにし、この状態でビスまたは接着
などで固定するようになっている。

【００１８】しかして、このような構成によれば、図２
に示すように標本側に配置された同一で微小の楔角αを
持った２枚の楔状プリズム１５、１６において、これら
楔角αより発生する心ヨリベクトルは、各楔状プリズム
１５、１６の回転角をθ1 、θ2 とすると、図３に示す
ように表すことができる。なお、図面中、文中/ はベク
トル記号を表すものとする。この場合、楔状プリズム１
５がθ1 回転したとき発生する心ヨリベクトルは /Ｑ1
、楔状プリズム１６がθ2 回転したとき発生する心ヨ
リベクトルは /Ｑ2 （｜ /Ｑ1 ｜＝｜ /Ｑ2 ｜）とな
り、これらの心ヨリベクトル /Ｑ1 、 /Ｑ2 の回転角の
組合せ /Ｑ1 ＋ /Ｑ2 は、３６０°の方向において０か
ら２｜ /Ｑ1 ｜の範囲の大きさを得られることになる。

【００１９】これにより、対物レンズ本体に残存する心
ヨリベクトル /Ｐの大きさ｜ /Ｐ｜とすると、｜ /Ｐ｜
≦２｜ /Ｑ1 ｜の関係が成立するように楔角αを設定
し、楔状プリズム１５、１６を相互回転させて光軸角に
ついて位置合わせすれば、残存する心ヨリベクトル /Ｐ
は、どの場合においても確実に打ち消すことができ、こ
れにより心出し調整が実現できることになる。

【００２０】ただし、この場合、残存する心ヨリベクト
ル /Ｐと楔状プリズムにより発生する心ヨリベクトル /
Ｑはレンズ（球面）の偏心エラーと楔状によるエラーと
の違いがあるため、楔角αが十分小さい場合（α≦３０
分程度）や周辺フラットネスが小さい場合に有効であ
る。

【００２１】なお、２枚の楔状プリズム１５、１６を鏡
枠１１の物点側、つまり標本側の倍率の高いレンズ群１
２側に配置したのは、一般に倍率の高いレンズは、図４
（ａ）に示すように同図（ｂ）に示す倍率の低いレンズ
に比べ物点側の開口ＮＡを大きくして解像を確保してい
る。このことは、高倍率レンズのＮＡの大きな（光線の
傾きの大きい）部分は、光学的な影響が大きい部分と言
えることから、この部分に楔状プリズム１５、１６を配
置し光路調整することにより、精度の高い心出し調整を
実現できる。

【００２２】従って、このような第１実施例によれば、
光学部材として２枚の楔状プリズム１５、１６を鏡枠１
１の物点側、つまり標本側端部で倍率の高いレンズ群１
２に近接して配置していて、これら楔状プリズム１５、
１６の回転を外部から操作する程度の簡単な位置出し作
業で光学調整を行うことができるので、従来、対物レン
ズ内部のレンズ群を調整棒を差込んで微小移動させるよ
うなものと比べ、複雑な位置出し作業が必要でなくな
り、作業者の疲労を軽減し、特に、これら作業に高度の
技能を必要としなくとも調整を行うことができるように
なる。

【００２３】また、光学部材として２枚の楔状プリズム
１５、１６を設ける程度のものなので、構成が簡単で、
小形化できるとともに、価格的にも安価なものにでき
る。

【００２４】さらに、２枚の楔状プリズム１５、１６を
回転させて光軸角を変えるようにしているので、残存す
る心ヨリを確実に打ち消すことができる心出し調整が実
現できる。

【００２５】この結果として、例えば、フラットネスの
小さい普及タイプの対物レンズにおいては、後付け可能
な光学部材の簡単な位置出し作業のみで光学調整可能と
なり、製造作業者の疲労を軽減し、低技能でも組立作業
を行うことができ、しかも、対物レンズ本体は複雑な調
整機構が不要で、心精度も比較的に悪くてもよいため、
鏡枠構造も簡易にでき、その精度、公差もゆるめられ、
さらに製造コストを下げることも可能になる。

【００２６】（第２実施例）図５は第２実施例の概略構
成を示すもので、図１と同一部分には同符号を付してい
る。なお、この第２実施例では、心出し調整について述
べている。

【００２７】この場合、鏡枠１１の物点側、つまり標本
側の倍率の高いレンズ群１２に近接して平行度の良い１
枚の平行平面板１９を設けている。この平行平面板１９
は、光軸を中心に該光軸に対してθだけ傾けることで、
光軸角を変えて、心ヨリ要素を打ち消すようにしてい
る。つまり、この場合、平行平面板１９の光軸に対する
傾き量は、第１実施例で述べた心ヨリベクトル /Ｑの大
きさに相当するため、３６０°どの方向でも心ヨリ補正
が可能となり、２枚の楔状プリズムによる心ヨリの補正
と同じ効果が得られる。

【００２８】（第３実施例）図６は第３実施例の概略構
成を示すもので、図１と同一部分には同符号を付してい
る。なお、この第３実施例では、球面収差の調整につい
て述べている。

【００２９】この場合、鏡枠１１の物点側、つまり標本
側の倍率の高いレンズ群１２に近接して微小な楔角αを
有する楔状プリズム２１を支持枠２２を介して取付けて
いる。この楔状プリズム２１は、支持枠２２に取付けた
調整ネジ２３により光軸に直交する図示矢印方向に直線
移動可能になっていて、残存する球面収差量に対し、楔
状プリズム２１を移動させることで、球面収差を打ち消
すようにしている。つまり、この場合、楔状プリズム２
１を光軸に対し直交方向に移動し、その肉厚を変化させ
ることで、光軸上の光学的な光路長を変化させ、球面収
差の調整ができるようになる。この場合も図４（ａ）に
示すように高倍率レンズのＮＡの大きな（光線の傾きの
大きい）部分の光学的な影響が大きい部分に楔状プリズ
ム２１を配置していることから、精度の高い球面収差の
調整が実現できる。

【００３０】なお、このような球面収差の調整の際の変
化の程度は、楔状プリズム２１の微小角αの大きさを変
えることや、また、楔状プリズム２１の移動方向を最大
肉厚の方向からずらすことで変えることができる。

【００３１】従って、このような第３実施例によれば、
光学部材として楔状プリズム２１を鏡枠１１の物点側、
つまり標本側端部で倍率の高いレンズ群に近接して配置
していて、この楔状プリズム２１の光軸に直交する方向
の直線移動などを外部から操作する程度の簡単な位置出
し作業で光学調整を行うことができるので、従来の対物
レンズ内部のレンズ群の間にワッシャを組み込むような
ものと比べ、複雑な作業が必要でなくなり、作業者の疲
労を軽減し、特に、これら位置出し作業に高度の技能を
必要としなくとも調整を行うことができるようになる。

【００３２】また、光学部材として楔状プリズム２１の
みを設ける程度のものなので、従来のレンズ群を操作桿
を有する補正環対物レンズにより構成したり、カバーガ
ラス厚に応じて厚さの異なる平行平面板を複数枚用意す
るものと比べ、構成が簡単で、小形化できるとともに、
価格的にも安価なものにできる。

【００３３】さらに、楔状プリズム２１を光軸に直交す
る方向に移動させ、その肉厚を変化させて、光軸上の光
学的な光路長を変化させるようにしているので、残存す
る球面収差量を確実に打ち消すことができる球面収差の
調整を実現できる。

【００３４】（第４実施例）図７は第４実施例の概略構
成を示すもので、図１と同一部分には同符号を付してい
る。なお、この第４実施例も球面収差の調整について述
べている。

【００３５】この場合、鏡枠１１の物点側、つまり標本
側の倍率の高いレンズ群１２に近接して、ゆるやかな曲
面を持つ焦点距離の長い凸レンズ２５と凹レンズ２６を
配置している。

【００３６】この場合、２枚の凸レンズ２５と凹レンズ
２６を、その光軸方向に移動させて、光学的な距離（間
隔）を変化させることにより、光学的パワーつまり（１
／ｆ）を可変させて球面収差量の調整ができるようにな
り、上述の第３実施例と同様な効果が期待できる。

【００３７】なお、上述した実施例から明らかなよう
に、心出し調整と球面収差調整は、それぞれ独立した調
整であることから、これらの調整を組合せれば心出し調
整と球面収差調整を同時に行うことも可能になる。例え
ば、図８（ａ）は、微小の楔角αを持った２枚の楔状プ
リズム２７、２８の一方を交換可能とするとともに、光
軸に垂直に移動可能としたもの、同図（ｂ）に示すよう
に１枚の平行平面板２９をθだけ傾け可能とするととも
に、交換、選択を可能にしたもの、同図（ｃ）に示すよ
うに２枚のゆるやかな曲面を持つ凸レンズ３０、凹レン
ズ３１を光軸方向に移動可能とするとともに、全体をθ
だけ傾けることも可能にしたももの、そして、同図
（ｄ）に示すように２枚のゆるやかな曲面を持つ凸レン
ズ３２、凹レンズ３３を光軸方向に移動可能とするとと
もに、一方のレンズを他方レンズの曲面に沿って移動さ
せることで微小の楔角αを持った楔状プリズムを作るよ
うにしたものなどがあり、これらの例によれば、方式は
異なるが、心出し調整と球面収差調整を同時に実現する
ことができる。

【００３８】以上、実施例に基づいて説明したが、本発
明中には以下の発明が含まれる。

【００３９】（１）鏡枠および該鏡枠の光軸に沿ってレ
ンズ群を配設した顕微鏡用対物レンズにおいて、前記鏡
枠の標本側端部で且つ高倍率のレンズ群に近接して光学
的な光軸角、光路長および光学的パワーの少なくともひ
とつを可変可能にした光学部材を設けたことを特徴とす
る顕微鏡用対物レンズ。

【００４０】このようにすれば、光学部材の位置出しを
鏡枠外部から簡単に操作することができ、この位置出し
操作により所定の光学調整を実現することができる。

【００４１】（２）（１）記載の顕微鏡用対物レンズに
おいて、光学部材は、同一で微小な楔角を有する一対の
楔状プリズムを光軸を中心に回転可能に設けたものであ
る。このようにすれば、楔状プリズムを回転させて光軸
角を変えるようにすることにより、残存する心ヨリを確
実に打ち消すことができる心出し調整を実現できる。

【００４２】（３）（１）記載の顕微鏡用対物レンズに
おいて、光学部材は、微小な楔角を有する楔状プリズム
を光軸に直交する方向に移動可能に設けたものである。

【００４３】このようにすれば、楔状プリズムを移動さ
せ、その肉厚を変化させて、光軸上の光学的な光路長を
変化させるようにすることで、残存する球面収差量を確
実に打ち消すことができる球面収差の調整を実現でき
る。

【００４４】（４）（１）記載の顕微鏡用対物レンズに
おいて、光学部材は、１枚の平行平面板を光軸に対し傾
斜可能にしている。

【００４５】このようにすれば、平行平面板を光軸に対
して傾けて光軸を偏向させ、光軸上の光学的な光路長を
変化させることにより、残存する心ヨリを確実に打ち消
すことができる心出し調整を実現できる。

【００４６】（５）（１）記載の顕微鏡用対物レンズに
おいて、光学部材は、曲面を持つ焦点距離の長い凸レン
ズと凹レンズの組合せよりなり、これらレンズのレンズ
間隔を光軸方向に可変できるようにしている。

【００４７】このようにすれば、これら凸レンズと凹レ
ンズを光軸方向に移動させ、光学的距離を変化させるよ
うにすることで、残存する球面収差量を確実に打ち消す
ことができる球面収差の調整を実現できる。

【００４８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、鏡
枠の標本側端部で且つ高倍率のレンズ群に近接して設け
られた光学部材を、鏡枠外部から操作する程度の簡単な
位置出し作業で光学調整を行うことができるので、従来
のものと比べ、複雑な位置出し作業が必要でなくなり、
作業者の疲労を軽減し、特に、これら作業に高度の技能
を必要としなくとも調整を行うことができる。また、構
成が簡単で、小形化できるとともに、価格的にも安価に
できる。さらに、光学部材により光学的な光路長、肉
厚、光学的パワーなどを可変することで、残存する心ヨ
リや球面収差量を確実に打ち消すことができる心出し調
整や球面収差調整が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の概略構成を示す図。

【図２】第１実施例を説明するための図。

【図３】第１実施例を説明するための図。

【図４】第１実施例を説明するための図。

【図５】本発明の第２実施例の概略構成を示す図。

【図６】本発明の第３実施例の概略構成を示す図。

【図７】本発明の第４実施例の概略構成を示す図。

【図８】本発明のその他の実施例の概略構成を示す図。

【図９】従来の心出し調整の一例を示す図。

【図１０】従来の球面収差の調整の一例を示す図。

【図１１】従来の球面収差の調整の他例を示す図。

【図１２】従来の球面収差の調整の他例を示す図。

【符号の説明】

１１…鏡枠、 １２、１３、１４…レンズ群、 １５、１６…楔状プリズム、 １７、１８…支持枠、 １９…平行平面板、 ２１…楔状プリズム、 ２２…支持枠、 ２３…調整ネジ、 ２５…凸レンズ、 ２６…凹レンズ、 ２７、２８…楔状プリズム、 ２９…平行平面板、 ３０、３２…凸レンズ、 ３１、３３…凹レンズ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鏡枠および該鏡枠の光軸に沿ってレンズ
   群を配設した顕微鏡用対物レンズにおいて、 前記鏡枠の標本端部側で且つ高倍率のレンズ群に近接し
   て光学的な光軸角、光路長および光学的パワーの少なく
   ともひとつを可変可能にした光学部材を設けたことを特
   徴とする顕微鏡用対物レンズ。
2. 【請求項２】 光学部材は、同一で微小な楔角を有する
   一対の楔状プリズムを光軸を中心に回転可能に設けたも
   のであることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡用対物
   レンズ。
3. 【請求項３】 光学部材は、微小な楔角を有する楔状プ
   リズムを光軸に直交する方向に移動可能に設けたもので
   あることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡用対物レン
   ズ。