顕微鏡

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【発明の名称】	顕微鏡
【発明者】	【氏名】合▲崎▼ 紳一郎【氏名】上喜裕
【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。【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。

【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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。

【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１０６，１０７、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１０３，１０４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）ｐ２３０～２３６」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，－７２．０３ｍｍ、レンズ間隔ｂ１，ｂ２，ｂ３をそれぞれ３ｍｍ，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，１１７．６７ｍｍ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、ＣＣＤ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４３、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，２０ｍｍ，－７２．０３ｍｍ、レンズ間隔ｂ１，ｂ２，ｂ３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，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１，２，４１，４２の異常光線に対する焦点距離がそれぞれ５９．０３ｍｍ，１１７．７８ｍｍ，５９．０３ｍｍ，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４１，４２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。

【出願人】	【識別番号】００００００３７６【氏名又は名称】オリンパス光学工業株式会社
【出願日】	平成１０年（１９９８）３月２４日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】鈴江武彦（外４名）
【公開番号】	特開平１１－２７１６２８
【公開日】	平成１１年（１９９９）１０月８日
【出願番号】	特願平１０－７５７５７