JPH0996757A

JPH0996757A - 光路偏向装置

Info

Publication number: JPH0996757A
Application number: JP25520395A
Authority: JP
Inventors: Taisuke Magara; 泰典真柄; Koji Miyazawa; 浩二宮沢
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1995-10-02
Publication date: 1997-04-08

Abstract

(57)【要約】【課題】小型且つ安価で、容易に所定の反射光軸を正確
に調整設定する。【解決手段】第１の平面1a及びこの第１の平面1aと対向
した所定の曲率の凹面1bを有した第１の光学素子1 と、
第２の平面2a及びこの第２の平面2aと対向した上記第１
の光学素子1 の凹面1bと同一曲率の凸面2bを有した第２
の光学素子2 とを具備し、上記第１の光学素子1 の第１
の平面1a及び上記第２の光学素子2 の第２の平面2aのい
ずれか一方をミラー面とし、上記第１の光学素子1 の凹
面1bと上記第２の光学素子2 の凸面2bとを接合し、その
相対位置を調整後に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学機器、例えば
光学顕微鏡で像のリレー途中に光軸の方向を変化させる
ような場合に使用される光路偏向装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に顕微鏡等の光学機器においては、
像の偏芯をなくすため、あるいは像の視認性能を確保す
るために、光軸の傾きを抑えることが多い。特に対物レ
ンズの像を少なくとも１回以上結像させるような顕微鏡
の中間鏡筒で、結像途中にミラー等により光軸の方向を
偏向する際には、偏向前の光軸と後の光軸に傾きがない
ことが要求される。なぜならば、光軸に傾きがあるとレ
ンズが本来の光学性能を発揮することができないためで
ある。

【０００３】しかしながら、ミラーの平面度誤差、取付
け誤差等により、ミラーにより反射された光軸はどうし
ても傾きを持ってしまう場合が多い。この傾きを排除す
る方法としては、上記ミラーの平面度、取付け角度の精
度を向上させることがまず考えられるが、そのためには
ミラー及びミラーの保持部品等のそれぞれの角度公差及
び寸法公差を極力小さなものとしなければならず、コス
トが高くなってしまう。

【０００４】また他の方法として、取付けられた後でミ
ラーの角度調整を行なうことも考えられている。この場
合、通常はミラー面の裏側の３点に応力の強弱をつけ、
ミラー面を３次元的に調整するようにしている。しかし
ながら、この方法では調整装置自体が大型のものとなる
ため、調整装置を含むミラーを取付ける光学機器側に大
きな空間を確保しなければならないという問題が生じ、
小型化が要求されている光学機器には採用できないとい
う点で不利である。

【０００５】さらにこの方法では、ミラー面に直接応力
がかかるため、ミラー面が歪む可能性もあり、光学性能
が劣化することも容易に想像できる。このミラー面の歪
みを解決するためのものとしては、例えば、実開平４−
１０７２１５号に、可動部材と固定部材に分割され、そ
の分割面が球面をなしている取付け台に反射鏡を取付け
る手法が記載されている。この手法では、ミラー面に直
接応力をかけず、したがってミラー面を歪ませることな
く、取付け台の平行度を変化させることによりミラー面
の角度を自在に変え、求める角度になった状態で可動部
材を固定部材に対して固定するようになっている。同様
の手法は実開平４−９８０１３、特開平６−１４８４９
３、実開平３−３１７１１、及び実開平４−６７６１５
にも記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
公報に記載されたような手法では、可動部材と固定部材
の分割面である球面を作製するための工作機械が一般的
なものではないばかりか、可動部材の球面と固定部材の
球面とを正確に合わせる加工を行なうために、ＮＣ旋盤
での個々の部材の削出し加工後のラッピング加工等の合
わせ加工のような特別な加工処理及びそのための設備が
必要となる。

【０００７】そして、実際の調整時にも可動部材と固定
部材の分割面が接触することにより各々の球面が傷付
き、その傷により円滑且つ精密な調整動作ができなくな
る可能性もある。このような可能性を回避するために
は、例えばグリス等の潤滑剤を予め球面に塗布するとい
う処理が必要となり、やはり製造コストが高くなってし
まう。

【０００８】さらに、上記分割面が球面をなしている取
付け台に反射鏡を取付けるようにしたものでも、ミラー
面に歪みを生じないというだけで、上述した通りその調
整装置を含むミラーが大型であることには変わりがな
く、採用が制限されると共に、ときには使用上でも不利
となることがある。

【０００９】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、小型且つ安価で、
容易に所定の反射光軸を正確に調整設定することが可能
な光路偏向装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
第１の平面及びこの第１の平面と対向した所定の曲率の
凹面を有した第１の光学素子と、第２の平面及びこの第
２の平面と対向した上記第１の光学素子の凹面と同一曲
率の凸面を有した第２の光学素子とを具備し、上記第１
の光学素子の第１の平面及び上記第２の光学素子の第２
の平面のいずれか一方をミラー面とし、上記第１の光学
素子の凹面と上記第２の光学素子の凸面とを接合し、そ
の相対位置を調整後に固定するようにしている。

【００１１】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、上記第１の光学素子の第１の平面及び
上記第２の光学素子の第２の平面の少なくとも一方に第
３の光学素子を接合するようにしている。

【００１２】請求項３記載の発明は、ミラー面を形成し
た平面及びこの平面と対向した所定の曲率の第１の曲面
を有した光学素子と、この光学素子の第１の曲面と接合
する第２の曲面を有する保持部材とを具備し、上記光学
素子の第１の曲面と上記保持部材の第２の曲面とを接合
し、その相対位置を調整後に固定するようにしている。

【００１３】この結果、請求項１乃至請求項３記載の発
明によれば、ミラー面を平面に形成した光学素子と他方
の光学素子あるいは保持部材との相対位置を調整するこ
とでミラーの平面度誤差や組付け誤差等による反射光軸
の傾きを補正することができると共に、上記ミラー面を
形成する光学素子はガラス等のレンズ硝材を用いて構成
されるものであり、通常のレンズ加工と同様の処理及び
設備により容易に曲面を形成することができるため、き
わめて高い精度で円滑且つ精密に接合可能な曲面加工を
施すことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下図面を参照して本発明の第１
の実施の形態に係る光路偏向装置を説明する。

【００１５】図１はその構成を示したもので、１は平面
１ａ及びこの平面１ａと対向した所定の曲率の凹面１ｂ
を有した光学素子、２は平面２ａ及びこの平面２ａと対
向した上記光学素子１の凹面１ｂと同一曲率の凸面２ｂ
を有した光学素子であり、共にガラス等のレンズ硝材で
構成され、図示する如く光学素子１の凹面１ｂと光学素
子２の凸面２ｂとが接合される。

【００１６】また、特に光学素子２の平面２ａは例えば
アルミニウムの蒸着によりミラー面が形成され、光学素
子１の平面１ａ側が斜面４に接着されて光路中に配設さ
れ、入射光をミラー面である平面２ａで反射することに
光軸の偏向を行なうものである。

【００１７】上記のような構成にあって、理想的には図
中のＸ軸に平行な入射光軸５をミラー面２ａで反射する
ことにより、Ｚ軸に平行な反射光軸（射出光軸）６とす
るように配設されるものであるが、実際には元々の入射
光軸５の傾きθ、この入射光軸５に対する斜面４の角度
誤差λ、及び光学素子１と斜面４の接着誤差等により、
反射光軸６は傾きνを含んでしまうため、Ｚ軸と平行と
はならない。

【００１８】そこで、光学素子１に対して上記凹面１ｂ
及び凸面２ｂの接合された曲面に沿って光学素子２の角
度を相対的に上記傾きνがゼロとなるように調整した後
に、固定する。

【００１９】ここで、光学素子１と光学素子２の相対位
置を変えることにより反射光軸６の傾きνを補正するこ
とが可能である原理を説明する。図２のようにＸ，Ｙ，
Ｚ軸をとり、ミラー面２ａに対する裏向きの法線ベクト
ルｎを（Ｌ，Ｍ，Ｎ）とすると、ミラー面の反射行列Ｒ
は次のように表わすことができる。すなわち、

【００２０】

【数１】

【００２１】入射光軸５を（α，β，γ）とすると、反
射光軸６はベクトル（α，β，γ）がミラー面３の反射
行列Ｒによりどのように変換されるかを考えればよい。
すなわち、上記式（１）より入射光軸５（α，β，γ）
は、

【００２２】

【数２】に変換される。

【００２３】ミラー面２ａを調整して入射光軸５（α，
β，γ）をＺ軸にすることは、上記式（２）から、（１−２Ｌ² ）α＋（−２ＬＭ）β＋（−２ＬＮ）γ＝０ …(3) （−２ＬＭ）α＋（１−２Ｍ² ）β＋（−２ＭＮ）γ＝０ …(4) （−２ＬＮ）α＋（−２ＭＮ）β＋（１−２Ｎ² ）γ＝１ …(5) の３つの式が成り立つことである。ここで、α，β，γ
は定数であるため、変数Ｌ，Ｍ，Ｎは上記式（３）〜
（５）から導くことができる。

【００２４】したがって、このような変数Ｌ，Ｍ，Ｎを
成分とする法線ベクトルｎ（Ｌ，Ｍ，Ｎ）が存在し得る
ミラー面２ａの角度に調整できれば、どのような角度に
傾いた入射光軸５（α，β，γ）であってもＺ軸に平行
に調整することができるようになるものである。

【００２５】上記図１及び図２に示した構成では、光学
素子１の凹面１ｂに沿って光学素子２の凸面２ｂを摺動
させることにより、ミラー面２ａの角度を３次元で調整
することができるため、必ず傾きを持った入射光軸５
（α，β，γ）をＺ軸と平行となるように調整すること
ができる。

【００２６】以上のように光学素子１及び光学素子２の
相対位置を調整することにより反射光軸は自在に任意の
角度に調整できる。上記調整が完成したのち光学素子２
を光学素子１に対して固定するには、紫外線を遮断した
状態下で調整前に予め光学素子１の凹面１ｂと光学素子
２の凸面２ｂとの間に、薄く積層した紫外線硬化型等の
接着剤を塗布しておき、該調整後に光学素子１と光学素
子２の位置関係を保ちながら紫外線を照射して上記接着
剤を硬化させて固定するものである。このように光学素
子１と光学素子２を直接接合して固定するため、他の固
定装置等が不要になり、全体が小型で構造も単純な低コ
ストの安価なものとすることができる。

【００２７】また、上述した如く凹面及び凸面を有する
各光学素子１，２はガラス等のレンズ硝材で構成するも
のであり、上記凹面及び凸面の加工は通常のレンズ加工
と同様の方法及び設備で行なうことができる。したがっ
て、特別な工作機械等を使用せずとも高い精度で凹面及
び凸面の加工を行なうことができるため、製造上非常に
有利であり、これら曲面を接合させた調整時でも円滑且
つ精密な調整動作を行なうことが可能となる。

【００２８】なお、上記実施の形態では、斜面４に固定
した光学素子１に凹面１ｂを形成し、これに対して相対
的に位置調整される光学素子２の接合面に凸面２ｂを形
成するものとして説明したが、図示しない周囲の部品等
との干渉を問題としない場合には、反対に光学素子１側
に凸面を、光学素子２側に凹面を形成するものとしても
別段構わない。

【００２９】（第２の実施の形態）図３は本発明の第２
の実施の形態に係る光路偏向装置の構成を例示するもの
で、光学素子２自体は上記図１及び図２で説明したもの
と同様であるので、その説明を省略する。

【００３０】しかるに、７は光学素子２の凸面２ｂと同
一曲率の凹面７ａを有した保持部材であり、図示する如
く光学素子２の凸面２ｂと保持部材７の凹面７ａとが接
合される。この保持部材７の材質は上記光学素子２と同
様の硝材とする。

【００３１】上記のような構成にあっては、例えば紫外
線を遮断した状態下で光学素子２のミラー面２ａと保持
部材７の凹面７ａとの間に薄く積層した紫外線硬化型の
接着剤を塗布しておき、保持部材７に対して光学素子２
の相対的な位置を摺動、調整して入射光軸５及び反射光
軸６が所定の方向となるようにした後、光学素子２と保
持部材７の位置関係を保ちながら紫外線を照射して上記
接着剤を硬化させて固定するものである。

【００３２】このような構成とすることにより、光学素
子２と保持部材７の相対位置を調整することで反射光軸
は自在に任意の角度に調整できると共に、上記第１の実
施の形態で示した構成に比べて光学素子１を不要とした
ため、より全体が小型で低コストの安価なものとするこ
とができる。

【００３３】（第３の実施の形態）図４は本発明の第３
の実施の形態に係る光路偏向装置の構成を例示するもの
で、基本的な構成は上記図１及び図２で説明したものと
同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説
明を省略する。

【００３４】しかるに、光学素子２の平面であるミラー
面２ａに対して図示するような直角プリズム８を予め接
着固定しておく。このような構成にあっては、光学素子
２のミラー面２ａでの光軸に対する反射方向をより正確
なものとすると共に、反射効率を向上させるようにした
ものである。すなわち、通常ミラー面にはアルミニウム
等の蒸着膜の上に保護膜を形成しているが、この保護膜
はミラーの光学的特性を悪化させる要因となる。本実施
形態のように裏面反射の場合は、光は保護膜を通過しな
いから影響を受けずに済む。その他の作用効果について
は上記第１の実施の形態で述べた内容と同様である。

【００３５】（第４の実施の形態）図５は本発明の第４
の実施の形態に係る光路偏向装置の構成を例示するもの
で、１１は平面１１ａ及びこの平面１１ａと対向した所
定の曲率の凹面１１ｂを有した光学素子、１２は一対の
鉛直な平面１２ａ，１２ｂ及び上記光学素子１１の凹面
１１ｂと同一曲率の凸面１２ｃを有した、上記図４の直
角プリズム８とほぼ同様の光学素子であり、これら光学
素子１１，１２はガラス等の同一のレンズ硝材で構成さ
れ、図示する如く光学素子１１の凹面１１ｂと光学素子
１２の凸面１２ｃとが接合される。

【００３６】また、特に光学素子１１の平面１１ａは例
えばアルミニウムの蒸着によりミラー面が形成され、こ
のミラー面が斜面４に接着されて光路中に配設され、入
射光をミラー面である平面１１ａで反射することに光軸
の偏向を行なうものである。

【００３７】上記のような構成にあっては、例えば紫外
線を遮断した状態下で光学素子１２の凸面１２ｃと光学
素子１１の凹面１１ｂとの間に薄く積層した紫外線硬化
型の接着剤を塗布しておき、光学素子１１に対して光学
素子１２の相対的な位置を、平面１２ａ及び１２ｂの一
方を常に固定した状態で交互に摺動、調整して入射光軸
５及び反射光軸６が所定の方向となるようにした後、光
学素子１２と光学素子１１の位置関係を保ちながら紫外
線を照射して上記接着剤を硬化させて固定するものであ
る。

【００３８】この場合、光学素子１２から光学素子１１
へと入射光が透過する際にそれぞれの硝材の屈折率に差
があると色収差が発生するので、上述した如くこれら素
子１１，１２は同一の硝材で構成することが望ましい。

【００３９】また、上記交換光学素子１１の平面１１ａ
で入射光が全反射する場合には、あえてアルミニウムを
蒸着してミラー面とする必要はない。上記のような構成
とすることで、上記図４に示したものに比して、より単
純な構造としながら同等の作用効果を得ることができ、
装置の小型化及び低コスト化により一層寄与することが
できる。

【００４０】（第５の実施の形態）図６は本発明の第５
の実施の形態に係る光路偏向装置の構成を例示するもの
で、光学素子２自体は上記図１及び図２で説明したもの
と同様であるので、その説明を省略する。

【００４１】しかるに、１３は斜面４上に配設された有
底筒状の保持部材、１４はこの保持部材１３にセットさ
れたＣリングであり、このＣリング１４に対して光学素
子２の凸面２ｂが接着剤１５により接着固定される。

【００４２】上記のような構成にあっては、光学素子２
の凸面２ｂをＣリング１４ｃ上に配した状態で、光学素
子２のＣリング１４に対する相対的な位置を調整し、入
射光軸５及び反射光軸６が所定の方向となるようにした
後、光学素子２とＣリング１４の位置関係を保ちながら
接着剤１５により接着固定するものである。

【００４３】このような構成とすることにより、光学素
子２とＣリング１４の相対位置を調整することで反射光
軸は自在に任意の角度に調整できるので、その手間が容
易となると共に、構造が単純、小型で低コストの安価な
ものとすることができる。

【００４４】本実施の形態は、光学素子２の曲面２ｂに
対して保持側部材は円周状に線接触するだけであるか
ら、保持側部材を光学素子の曲面に合わせた曲面にする
必要はない。したがって、その材質も硝材でなくてもよ
い。保持側部材の形状は、リング状に限られない。

【００４５】なお、上記実施の形態では、Ｃリング１４
に対して相対的に位置調整される光学素子２の接合面に
凸面２ｂを形成するものとして説明したが、図示しない
周囲の部品等との干渉を問題としない場合には、Ｃリン
グ１４と接する光学素子２側に凹面を形成するものとし
ても別段構わない。

【００４６】以上、実施の形態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。ミラー面を形成し
た平面及びこの平面と対向した所定の曲率の曲面を有し
た光学素子と、この光学素子の曲面に対して円周状に接
するように形成された支持面を有する支持部材と、上記
光学素子と上記支持部材とを固定する固定手段とを有
し、両者の相対位置を調整した後に上記固定手段により
固定することを特徴とした光路偏向装置。

【００４７】

【発明の効果】以上に述べた如く本発明によれば、単純
且つ小型の構造として製造コストも低く押さえることが
でき、さらに反射光軸を正確且つ容易に調整設定するこ
とが可能な光路偏向装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る装置構成を示
す図。

【図２】同実施の形態に係る動作を説明する図。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る装置構成を示
す図。。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係る装置構成を示
す図。

【図５】本発明の第４の実施の形態に係る装置構成を示
す図。。

【図６】本発明の第５の実施の形態に係る装置構成を示
す図。

【符号の説明】

１，２，１１…光学素子１ａ，１２ａ，１２ｂ…平面１ｂ，１１ｂ…凹面２ａ，１１ａ…平面（ミラー面）２ｂ，１２ｃ…凸面４…斜面５…入射光軸６…反射光軸７，１３…保持部材８…直角プリズム１２…光学素子（直角プリズム）１４…Ｃリング１５…接着剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の平面及びこの第１の平面と対向し
た所定の曲率の凹面を有した第１の光学素子と、第２の平面及びこの第２の平面と対向した上記第１の光
学素子の凹面と同一曲率の凸面を有した第２の光学素子
とを具備し、上記第１の光学素子の第１の平面及び上記
第２の光学素子の第２の平面のいずれか一方をミラー面
とし、上記第１の光学素子の凹面と上記第２の光学素子
の凸面とを接合し、その相対位置を調整後に固定するこ
とを特徴とした光路偏向装置。
【請求項２】上記第１の光学素子の第１の平面及び上
記第２の光学素子の第２の平面の少なくとも一方に第３
の光学素子を接合したことを特徴とする請求項１記載の
光路偏向装置。
【請求項３】ミラー面を形成した平面及びこの平面と
対向した所定の曲率の第１の曲面を有した光学素子と、この光学素子の第１の曲面と接合する第２の曲面を有す
る保持部材とを具備し、上記光学素子の第１の曲面と上
記保持部材の第２の曲面とを接合し、その相対位置を調
整後に固定することを特徴とした光路偏向装置。