JPH11271628A - 顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コストの上昇を招くことなく、高倍率観察と低
倍率観察を同時に行なえ、作業の円滑化と高効率化を図
る顕微鏡を提供すること 【解決手段】二つの二重焦点レンズ１，２を含むレンズ
群を対物レンズ３及び結像レンズ４の少なくとも一方に
備えた光学系と、この光学系の結像位置に置かれる偏光
板５と、この偏光板５を透過した光線が前記結像レンズ
４により結像されることで生じた像を観察する観察手段
（９）と、を具備。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微細部品で構成さ
れる精密機器等を組立てる際に使用される作業用の顕微
鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内視鏡等の微細部品を使用した精
密機器の組立は、実体顕微鏡等で観察をしながら行なわ
れている。この組立作業では、まず顕微鏡の倍率を低倍
率にして観察することにより部品及び作業対象全体の状
況を把握して部品をピンセットでつかみ、その後顕微鏡
の倍率を高倍率にして作業対象を観察しながら部品を作
業対象へ取り付ける。

【０００３】しかし、組立を行なう際には前述した一連
の作業の間、作業効率を上げるために、作業対象全体を
観察できるよう顕微鏡を低倍率に設定しているため、部
品単体や部品の組み付け位置を十分に観察できない。こ
のため、作業を正確に行なうには組立作業者の熟練が必
要となる。

【０００４】このような状況から、高倍観察と低倍観察
を同時に行ない、作業対象全体を観察しつつ、部品単体
の詳細の形状を観察し、熟練していない作業者でも効率
よく組立に使用することのできる顕微鏡が求められてい
る。

【０００５】図１１は、従来のこの種の顕微鏡の構成を
示す図である。前述したような高倍観察と低倍観察を同
時に行なう場合、従来では特開平８−１３７４２３号公
報に開示されているような顕微鏡を用いている。この顕
微鏡は、図１１に示すように、鏡筒１０１、対物レンズ
１０２、対物レンズ１０２による像を撮像するＣＣＤカ
メラ１０３、鏡筒１０１の中にあり、対物レンズ１０２
による光線を分割するハーフミラー１０５、ハーフミラ
ー１０５で分割された光線をリレーするリレーレンズ１
０６，１０７、リレーレンズ１０６，１０７を透過した
光線を撮像するＣＣＤカメラ１０４、ＣＣＤカメラ１０
３，１０４で撮像した画像をそれぞれ表示するモニタと
してのディスプレイ１０８，１０９からなる。

【０００６】このような構成をなす顕微鏡では、ハーフ
ミラー１０５を透過し、ＣＣＤカメラ１０３で撮像され
る画像は高倍率で観察され、ハーフミラー１０５で反射
されリレーレンズで倍率が落とされてＣＣＤ１０４で撮
像される画像は低倍率で観察される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の顕微鏡では、高倍率と低倍率の同時観察を行なう
ことはできるが、モニタが２台必要になり、作業者は２
台のモニタを見るために視線を動かすため、作業に混乱
をきたし作業効率の向上が期待できない。また、低倍率
と高倍率の観察像を１台のモニタ上に表示しようとする
と画像信号に電気的処理を施す必要があるため、装置が
複雑化し、コストが上昇するといった問題が生じる。本
発明の目的は、コストの上昇を招くことなく、高倍率観
察と低倍率観察を同時に行なえ、作業の円滑化と高効率
化を図る顕微鏡を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の顕微鏡は以下の如く構成され
ている。 （１）本発明の顕微鏡は、二つの二重焦点レンズを含む
レンズ群を対物レンズ及び結像レンズの少なくとも一方
に備えた光学系と、この光学系の結像位置に置かれる偏
光板と、この偏光板を透過した光線が前記結像レンズに
より結像されることで生じた像を観察する観察手段と、
から構成されている。 （２）本発明の顕微鏡は上記（１）に記載の顕微鏡であ
り、かつ前記各二重焦点レンズは、一つ以上の複屈折結
晶からなる複屈折レンズを含む接合レンズからなり、直
交する二つの直線偏光の一方の偏光については屈折力を
もたずかつもう一方の偏光については屈折力をもち、各
々前記屈折力をもつ偏光についての焦点距離が異なり、
前記各複屈折結晶の光学軸が直交し、かつ各焦点位置が
一致するように配置されている。 （３）本発明の顕微鏡は上記（１）または（２）に記載
の顕微鏡であり、かつ前記偏光板は、その中心部と周辺
部とを透過する光線の各偏光方向が直交している。

【０００９】上記手段を講じた結果、それぞれ次のよう
な作用が生じる。 （１）本発明の顕微鏡によれば、二つの二重焦点レンズ
を介して偏光板を透過した光線が結像レンズにより結像
されるので、前記二つの二重焦点レンズにより二種類の
光線を個別に屈折させ、それぞれ前記偏光板における分
割された各部分に透過させ互いに偏光方向が変わるよう
にすることで、二つの異なる倍率にて観察を行なうこと
が可能になる。よって、電気的な処理を施すことなく簡
易な構成で、一つの視野を分割して高倍率と低倍率の観
察像を同時に観察することができ、熟練した作業者でな
くても微細な作業を効率よく行なうことができる。 （２）本発明の顕微鏡によれば、一方の偏光については
屈折力をもたず他方の偏光については屈折力をもつ二重
焦点レンズは、直交する二つの偏光に対して、一方はそ
のまま平行光として透過し、もう一方は集光させる作用
がある。このような作用を有する二つの二重焦点レンズ
を、異常光線について焦点距離が異なりかつ各複屈折レ
ンズの光学軸が直交するように配置すると、直交する二
つの偏光の平行光を焦点距離を変えて同じ位置に集光さ
れることができる。

【００１０】このような二つの二重焦点レンズを対物レ
ンズ及び結像レンズの少なくとも一方に備えた光学系で
試料を観察すると、本来一つの物体面を有する試料の像
が異なる二つの倍率により重なって結像される。よっ
て、一つの視野を分割して高倍率観察と低倍率観察を同
時に行なうことができ、作業対象である試料全体を観察
しつつ部品単体等の詳細な形状を観察することができ
る。 （３）本発明の顕微鏡によれば、中心部と周辺部とを透
過する光線の各偏光方向が直交する偏光板を結像位置に
置くことで、前記偏光板の偏光方向により直交する二つ
の偏光が分離されるため、前記中心部と周辺部とに各々
異なる倍率の像が透過される。この像を接眼レンズや結
像レンズと撮像素子で観察すると、視野内の中心部と周
辺部で異なる倍率の像が観察される。

【００１１】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は、本
発明の第１の実施の形態に係る作業用顕微鏡の構成を示
す図である。図１に示す作業用顕微鏡は、二重焦点レン
ズ１，２からなる対物レンズ３、対物レンズ３からの光
線を結像する結像レンズ４、結像レンズ４の結像位置に
置かれる偏光板５、偏光板５を透過した光線を観察する
結像レンズ６とＣＣＤカメラ７とモニタ８からなる観察
部９から構成されている。

【００１２】図２は、二重焦点レンズ１，２の構成を示
す図である。二重焦点レンズ１，２は、文献「菊田久
雄，下村広，岩田耕一：“複屈折二重焦点レンズの光線
追跡”，光学，第２１巻第４号（１９９２年４月）ｐ２
３０〜２３６」に記載されているような構成をなす接合
レンズであり、複屈折結晶である方解石２１を硝材とす
る両面凹レンズ２１が光学ガラス（ＢＫ７）を硝材とす
る両面凸レンズ２２に挟まれる対称形を成している。

【００１３】なお二重焦点レンズ１，２の硝材は、方解
石と光学ガラス（ＢＫ７）の組合わせに限らず、両面凹
レンズ（２１）を水晶等の複屈折結晶とし、前記両面凸
レンズ（２２）を前記複屈折結晶の常光線に対する屈折
率と異常光線に対する屈折率との間に屈折率を有する硝
材にすればよく、特に限定されるものではない。

【００１４】図３は、偏光板５の構成を示す図である。
図３に示すように、偏光板５は同心円状をなし、その中
心部５１を透過する光線の偏光方向は垂直方向であり、
その周辺部５２を透過する光線の偏光方向は水平方向で
ある。すなわち偏光板５は、その中心部５１を透過する
光線と周辺部５２を透過する光線の偏光方向が互いに直
交する構成をなしている。この偏光板５の分割形状は、
中心部と周辺部のように同心円状に限るものではなく、
垂直方向に２分割したり、あるいは水平方向に２分割す
るなど、分割したい視野の形状に合わせることができ、
特にその分割の形状は限定されるものではない。

【００１５】なお、図１において観察部９は、結像レン
ズ６、ＣＣＤカメラ７、及びモニタ８で構成されるが、
これらの代わりに接眼レンズを用いて直接作業者の目で
観察するように構成してもよい。

【００１６】上記二重焦点レンズ１，２は、図２に示す
方解石を硝材とする両面凹レンズ２１に入射する異常光
線２３については屈折力を持ち、常光線２４については
屈折力を持たない接合レンズとして構成することができ
る。

【００１７】図４は、二重焦点レンズ１，２の構成例を
説明するための図である。例えば、図４に示すようにレ
ンズ面、レンズ間隔を定義したとき、二重焦点レンズ１
のレンズ面ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の曲率半径をそれぞ
れ７２．０３ｍｍ，−２０ｍｍ，２０ｍｍ，−７２．０
３ｍｍ、レンズ間隔ｂ１，ｂ２，ｂ３をそれぞれ３ｍ
ｍ，２ｍｍ，３ｍｍとし、二重焦点レンズ２のレンズ面
ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の曲率半径をそれぞれ１４５．
５ｍｍ，−４０ｍｍ，４０ｍｍ，−１４５．５ｍｍ、レ
ンズ間隔ｂ１，ｂ２，ｂ３をそれぞれ３ｍｍ、２ｍｍ、
３ｍｍとすると、二重焦点レンズ１，２の異常光線に対
する焦点距離がそれぞれ５９．０３ｍｍ，１１７．６７
ｍｍになる。このとき、二重焦点レンズ１，２の常光線
に対する焦点距離は∞となり、ゼロパワーのレンズが構
成される。

【００１８】このような二重焦点レンズ１，２を構成す
る各両面凹レンズ２１の光学軸が直交し、二重焦点レン
ズ１，２の間隔を５８．６４ｍｍとするよう配置する
と、図１に示すように、異なる焦点距離をもち互いに偏
光方向が直交した光線ａ，ｂを同一試料面１０上に集光
させる対物レンズ３が構成される。結像レンズ４の焦点
距離を２３５ｍｍとすると、結像レンズ４の結像面上で
は光線ａの倍率が４倍（３．９８倍）、光線ｂの倍率が
２倍となり、それぞれの像が重なって結像される。この
結像位置に偏光板５が置かれる。ここで、光線ａ，ｂは
偏光方向が直交しているため、偏光板５の偏光方向と一
致した成分が偏光板５を透過する。

【００１９】偏光板５は、図３に示すように中心部５１
が垂直方向の偏光を透過し、周辺部５２が水平方向の偏
光が透過するように構成されている。このため、光線ａ
の偏光方向と偏光板５の中心部５１の偏光方向とを一致
させると、偏光板５の中心部５１を光線ａが透過し４倍
の像をつくるとともに、偏光板５の周辺部５２を光線ｂ
が透過し２倍の像をつくる。この像を結像レンズ６、Ｃ
ＣＤカメラ７、及びモニタ８からなる観察部９で観察す
ると、視野の中心部が４倍、周辺部が２倍で観察され
る。実際の観察倍率は観察部９の倍率が掛け合わされた
総合的な倍率となる。

【００２０】図５は、作業対象であり試料となる物体を
示す図、図６〜図８は視野範囲内での前記物体の様子を
示す図である。上述したような作業用顕微鏡を用いて図
５に示すような物体１１を観察すると、通常２倍と４倍
の倍率では、それぞれ図６、図７に示すように観察され
る。図５に示す物体１１のＸ部分について微細な作業を
行なう際には、より詳細な部分まで観察するために倍率
を４倍にし、図７に示すような状態で観察する。

【００２１】また、図６に示すように組み付け部品１２
が物体１１から離れている場合、倍率を上げて図７の状
態にすると、その部品１２が視野から外れ見えなくなっ
てしまう。このため、ある程度の視野範囲を確保するた
めに図６の状態、すなわち２倍の倍率の状態で作業が行
なわれる。

【００２２】しかし図６の状態では、物体１１のＸ部の
詳細な部分まで観察できないため、熟練した作業者でな
ければ作業が困難なものとなる。これに対し本第１の実
施の形態による作業用顕微鏡では、図８に示すように視
野の中心部８１が４倍、周辺部８２が２倍となった状態
で観察されるため、作業対象である物体１１のＸ部の詳
細と物体１１の周辺部にある組み付け部品１２とを同時
に観察することができる。

【００２３】以上のように作業用顕微鏡を構成すること
により、電気的な処理を施すことなく簡易な構成で、一
つの視野を分割して高倍率と低倍率の観察像を同時に観
察することができ、熟練した作業者でなくても微細な作
業を効率よく行なうことができる。

【００２４】（第１の実施の形態の変形例）図９は、第
１の実施の形態に係る作業用顕微鏡の構成の変形例を示
す図である。図９において図１と同一な部分には同一符
号を付してある。図９に示す顕微鏡では、上記第１の実
施の形態において、対物レンズ３１を単焦点とし、結像
レンズ３２を二つの二重焦点レンズ１，２からなる構成
に変形している。このように構成した場合でも上記第１
の実施の形態と同様の作用効果が得られる。

【００２５】（第２の実施の形態）図１０は、本発明の
第２の実施の形態に係る作業用顕微鏡の構成を示す図で
ある。図１０において図１，図９と同一な部分には同一
符号を付してある。

【００２６】図１０に示す作業用顕微鏡は、上記第１の
実施の形態における対物レンズ及び結像レンズを、それ
ぞれ二つの二重焦点レンズからなる構成にしている。す
なわち当該作業用顕微鏡は、二重焦点レンズ１，２から
なる対物レンズ４０、二重焦点レンズ４１，４２からな
り対物レンズ４０からの光線を結像する結像レンズ４
３、結像レンズ４３の結像位置に置かれる偏光板５、結
像レンズ６とＣＣＤカメラ７とモニタ８からなり偏光板
５を透過した光線を観察する観察部９から構成される。

【００２７】また上記第１の実施の形態と同様に、二重
焦点レンズ１，４１のレンズ面ａ１，ａ２，ａ３，ａ４
の曲率半径をそれぞれ７２．９３ｍｍ，−２０ｍｍ，２
０ｍｍ，−７２．０３ｍｍ、レンズ間隔ｂ１，ｂ２，ｂ
３をそれぞれ３ｍｍ，２ｍｍ，３ｍｍとし、二重焦点レ
ンズ２、４２のレンズ面ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の曲率
半径をそれぞれ１４５．５ｍｍ，−４０ｍｍ，４０ｍ
ｍ，−１４５．５ｍｍ、レンズ間隔ｂ１，ｂ２，ｂ３を
それぞれ３ｍｍ，２ｍｍ，３ｍｍとすると、二重焦点レ
ンズ１，２，４１，４２の異常光線に対する焦点距離が
それぞれ５９．０３ｍｍ，１１７．７８ｍｍ，５９．０
３ｍｍ，１１７．７８ｍｍになる。このとき、二重焦点
レンズ１，２，４１，４２の常光線に対する焦点距離は
∞となり、ゼロパワーのレンズが構成される。

【００２８】このような二重焦点レンズを構成する各両
面凹レンズ（方解石）２１の光学軸を図１０に矢印ｆで
表す。対物レンズ４０及び結像レンズ４３の二重焦点レ
ンズ１，２，４１，４２の両面凹レンズ２１の光学軸
は、図１０に矢印ｆで示す方向に配置される。このと
き、二重焦点レンズ１，２及び二重焦点レンズ４１，４
２の間隔を５８．６４ｍｍとするように配置し、図１０
のように光線の偏光方向を矢印ｆの方向とすれば、互い
に偏光方向が直交する光線ｃ，ｄを同一試料面１０上に
異なる焦点距離をもって集光させる対物レンズ４０と、
同一結像面上に結像させる結像レンズ４３が構成され
る。このとき、光線ｃの倍率は２倍（１．９９倍）、光
線ｄの倍率は０．５倍（０．５０２倍）となる。以下、
上記第１の実施の形態と同様の構成および作用で観察を
行なう。

【００２９】本第２の実施の形態では、上記第１の実施
の形態の効果に加えて、低倍と高倍の倍率差をより大き
くとることができる。なお、本発明は上記各実施の形態
のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形し
て実施できる。

【００３０】

【発明の効果】本発明の顕微鏡によれば、コストの上昇
を招くことなく、一つの視野を分割して高倍率観察と低
倍率観察を同時に行なえ、作業対象全体を観察しつつ部
品単体等の詳細な形状を観察することができる。よっ
て、熟練していない作業者でも効率よく組立を行なうこ
とができ、作業の円滑化と高効率化を図ることができ
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作業用顕微鏡
の構成を示す図。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る二重焦点レン
ズの構成を示す図。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る偏光板の構成
を示す図。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る二重焦点レン
ズの構成例を説明するための図。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る試料となる物
体を示す図。

【図６】本発明の第１の実施の形態に係る視野範囲内で
の物体の様子を示す図。

【図７】本発明の第１の実施の形態に係る視野範囲内で
の物体の様子を示す図。

【図８】本発明の第１の実施の形態に係る視野範囲内で
の物体の様子を示す図。

【図９】本発明の第１の実施の形態に係る作業用顕微鏡
の構成の変形例を示す図。

【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る作業用顕微
鏡の構成を示す図。

【図１１】従来例に係る顕微鏡の構成を示す図。

【符号の説明】 １…二重焦点レンズ ２…二重焦点レンズ ３…対物レンズ ４…結像レンズ ５…偏光板 ６…結像レンズ ７…ＣＣＤカメラ ８…モニタ ９…観察部 １０…試料面 １１…物体 １２…組み付け部品 ２１…両面凹レンズ ２２…両面凸レンズ ２３…異常光線 ２４…常光線 ３１…対物レンズ ３２…結像レンズ ４０…対物レンズ ４１…二重焦点レンズ ４２…二重焦点レンズ ４３…結像レンズ ５１…中心部 ５２…周辺部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二つの二重焦点レンズを含むレンズ群を対
   物レンズ及び結像レンズの少なくとも一方に備えた光学
   系と、 この光学系の結像位置に置かれる偏光板と、 この偏光板を透過した光線が前記結像レンズにより結像
   されることで生じた像を観察する観察手段と、 を具備したことを特徴とする顕微鏡。
2. 【請求項２】前記各二重焦点レンズは、一つ以上の複屈
   折結晶からなる複屈折レンズを含む接合レンズからな
   り、直交する二つの直線偏光の一方の偏光については屈
   折力をもたずかつもう一方の偏光については屈折力をも
   ち、各々前記屈折力をもつ偏光についての焦点距離が異
   なり、前記各複屈折結晶の光学軸が直交し、かつ各焦点
   位置が一致するように配置されたことを特徴とする請求
   項１に記載の顕微鏡。
3. 【請求項３】前記偏光板は、その中心部と周辺部とを透
   過する光線の各偏光方向が直交していることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の顕微鏡。