JPH095018A - 移動量測長装置 - Google Patents

移動量測長装置

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JPH095018A
JPH095018A JP7159306A JP15930695A JPH095018A JP H095018 A JPH095018 A JP H095018A JP 7159306 A JP7159306 A JP 7159306A JP 15930695 A JP15930695 A JP 15930695A JP H095018 A JPH095018 A JP H095018A
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JP
Japan
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reflected
light
mirror
reference light
beam splitter
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Withdrawn
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JP7159306A
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English (en)
Inventor
Yukio Eda
幸夫 江田
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、小型化され、レーザ光の干渉を利用
して顕微鏡の対物レンズ等の光軸方向の移動量を高精度
に測長する移動量測長装置を提供することを目的とす
る。 【構成】本発明は、レーザ光源1からのレーザ光を参照
光と測定光に分岐する偏光ビームスプリッタ2と、レン
ズマウント11の観察路範囲外の周辺部分に取り付けら
れ入射した測定光を反射面の2箇所で反射する穴開き平
面ミラー5と、この平面ミラー5の反射面と所定間隔で
平行して配置され、入射した参照光を反射面の2箇所で
反射する穴開き平面ミラー9と、各平面ミラー5,9で
反射された参照光と測定光から光路長差の変化により光
軸上のレンズマウント11の移動量を検出する検出器1
0と、参照光及び測定光を各平面ミラー5,9の反射箇
所に導き、それらの反射光を検出器10に導く1/4波
長板4,8、コーナキューブ6及び1/2波長板7とで
構成される移動量測長装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プレーンミラー干渉計
を応用した顕微鏡の対物レンズ等の光軸方向への変位を
レーザ光によって高精度に測長する移動量測長装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、顕微鏡の対物レンズ等に取り付け
られ、光軸方向への変位を測長する移動量測長装置があ
る。一般的に用いられている構成としては、図2に示す
ように顕微鏡の鏡体20にガラススケール21を固定
し、またガラススケール21に重ね合わせるように、対
物レンズ12のマウント11に読み取りヘッド22を固
定して構成している。この構成においては、対物レンズ
12の移動に伴い、読み取りヘッド22が移動し、その
移動量をガラススケール21で読取り測長している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の移動量測長装置は、それぞれの部位を鏡体20とマウ
ント11(対物レンズ12)に取り付けているため、対
物レンズ12の光軸とガラススケール21が離れた位置
に設置せざるを得ない。すなわち、対物レンズ12自体
の移動量を直接的に測定するのではなく、マウント11
の移動では光軸のずれ等が発生しないことを前提とし
て、マウント11の移動量を対物レンズ12の移動量と
して測長している。しかし、実際にはマウント11は、
機械的な構成により移動しており、精密な部材で構成し
ても、その移動時には僅かであってもぶれは必然的に発
生する。このぶれによって、対物レンズの光軸にぶれが
生じる。
【0004】従って、対物レンズの移動時の真角度のぶ
れの影響によるアッベエラーを避けることは難しい。対
物レンズの真上にガラススケールを設置すれば、アッベ
エラーを無くすことはできるが対物レンズによる観察路
を確保する必要があるため、このような配置は難しい。
【0005】そこで本発明は、小型化され、レーザ光の
干渉を利用して、顕微鏡の対物レンズ等の光軸方向の移
動量を高精度に測長する移動量測長装置を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、レーザ光源と、前記レーザ光源からのレー
ザ光を参照光と測定光に分岐する偏光ビームスプリッタ
と、移動可能な対物レンズ鏡筒の観察路範囲外の周辺部
分に固定され、入射した前記測定光を反射面の少なくと
も2箇所で反射する移動ミラー手段と、前記移動ミラー
手段の反射面と所定間隔で平行して配置され、入射した
前記参照光を反射面の少なくとも2箇所で反射する固定
ミラー手段と、前記移動ミラー手段と前記固定ミラー手
段で反射された参照光と測定光を入射し、該参照光と測
定光の光路長差の変化により対物レンズ鏡筒の移動量を
検出する検出手段と、前記偏光ビームスプリッタにより
分岐された参照光及び測定光を前記移動ミラー手段及び
前記固定ミラー手段のそれぞれ所定の反射箇所に導き、
それぞれの反射箇所で反射された参照光と測定光を前記
検出手段に導く光路手段とで構成された移動量測長装置
を提供する。
【0007】
【作用】以上のような構成の移動量測長装置は、顕微鏡
における対物レンズ鏡筒(レンズマウント)の観察路範
囲外の周辺部分に取り付けられた移動ミラー手段と、顕
微鏡内でレンズマウントを囲んだ近傍に設けられた固定
ミラー手段と各反射面の少なくとも2箇所の反射箇所
に、それぞれ測定光と参照光とを光路手段により入射さ
れ、それらの反射光の光路長差の変化により対物レンズ
等の光軸上のレンズマウントの移動量が検出される。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1には、本発明による実施例として顕微
鏡に装着したプレーンミラー干渉計の原理を応用した移
動距離測長装置の概略的な構成を示し説明する。
【0009】この移動距離測長装置は、レーザ光を発生
させるレーザ光源1と、発生したレーザ光を後述する参
照光と測定光に分岐する偏光ビームスプリッタ2と、図
示されない駆動部により上下に移動可能なレンズマウン
ト(対物レンズ鏡筒)11の上部に取り付けられた穴開
き平面ミラー(移動ミラー)5と、偏光ビームスプリッ
タ2と穴開き平面ミラー5との間に固定され穴開き平面
ミラー5よりも大口径の穴開き平面ミラー9と、偏光ビ
ームスプリッタ2と穴開き平面ミラー(固定ミラー)9
との間に設けられた1/4波長板8と、その偏光ビーム
スプリッタ2の反対側に設けられたコーナキューブ6お
よび1/2波長板7と、参照光及び測定光を偏光ビーム
スプリッタ2と穴開き平面ミラー5,9との間で反射す
る反射鏡3と、反射鏡3と穴開き平面ミラー5,9との
間に設けられた1/4波長板4と、穴開き平面ミラー
5,9を反射した参照光及び測定光を検出する検出器1
0と、レンズマウント11に取り付けられた顕微鏡の対
物レンズ12と構成される。レンズマウント11に取り
付けられるものは、顕微鏡の対物レンズに限定されるも
のではない。また前記穴開き平面ミラー9は、偏光ビー
ムスプリッタ2、反射鏡3に対して固定されているもの
とする。
【0010】このように構成された移動距離測長装置に
おける測長動作について説明する。まず、レーザ光源1
からのレーザ光が偏光ビームスプリッタ2に入射され、
参照光と測定光に分岐される。ここで、参照光と測定光
は互いに直角の直線偏光となる。
【0011】前記偏光ビームスプリッタ2で反射した参
照光は、1/4波長板8を透過し、穴開き平面ミラー9
で反射され、再び、1/4波長板8を透過し、90度回
転した直線偏光の参照光となり、偏光ビームスプリッタ
2を透過する。そして偏光ビームスプリッタ2を透過し
た参照光は、コーナキューブ6、1/2波長板7を経由
し、再び90度回転した直線偏光の参照光となって、偏
光ビームスプリッタ2、反射鏡3で反射される。
【0012】さらに反射鏡3で反射された参照光は、1
/4波長板4を透過し、穴開き平面ミラー9で反射さ
れ、再び、1/4波長板4を透過し、90度回転して、
検出器10に入射する。
【0013】一方、偏光ビームスプリッタ2で透過した
測定光は、反射鏡3で反射され、1/4波長板4を透過
し、穴開き平面ミラー5で反射され、再び、1/4波長
板4を透過し、90度回転した直線偏光の測定光とな
り、反射鏡3、偏光ビームスプリッタ2で反射される。
そして前記偏光ビームスプリッタ2で反射した測定光
は、コーナーキューブ6、1/2波長板7を経由し、再
び90度回転した直線偏光の測定光となり、偏光ビーム
スプリッタ2、1/4波長板4を透過し、穴開き平面ミ
ラー5で反射され、再び、1/4波長板4を透過し、偏
光ビームスプリッタ2で反射され、検出器10に入射す
る。
【0014】前記穴開き平面ミラー5は、レンズマウン
ト11に固定される。前記穴開き平面ミラー9は、偏光
ビームスプリッタ2、反射鏡3に対して、固定されてい
る。前記穴開き平面ミラー5,9ともに対物レンズ12
の観察光路を遮らない大きさの穴を確保している。ここ
で、レンズマウント11が変位Lの移動をすると、検出
器10には、レーザ光源1の波長を長さ基準とした周期
的な干渉信号が得られる。
【0015】この干渉信号をIとすると、 I=A12 +A22 +2・A1・A2・Cos(4nL/λ)… 式1 と表すことができる。ここで、A1は測定光の振幅、A
2は参照光の振幅、λはレーザ光源1のレーザ波長値、
nは光路の屈折率であり、空気中で使用する場合は空気
の屈折率となる。
【0016】通常、対物レンズの移動量は、非常に小さ
く、高分解能、高精度が要求される場合が多い。図1に
おいて、参照光と測定光は、ほぼ共通光路となってお
り、外乱に強く、安定した測長ができる。
【0017】また、前記穴開き平面ミラー5は測定光を
2回反射するが、対物レンズ12の光軸に対して対象な
位置で、それぞれ一回づつ反射されるため、対物レンズ
12の光軸上のレンズマウント11の移動量を正確に測
長することができる。
【0018】すなわち、図2に示した従来の構成で発生
したアッベエラーを無くすことが可能となる。また、参
照光と測定光の光路長差ΔZ(図1に示す)を数nm程
度に納めることができるため、レーザ光源1の波長安定
度は、高い安定度は必要としない。
【0019】従って、特に高い精度を要求されない測長
精度であれば、簡易的な波長安定化レーザの使用も可能
であり、低価格化や小型化に有利である。例えば、半導
体レーザのような小型のレーザ光源を使用することも可
能となり、全体を小型化、低価格化を実現することがで
きる。特に顕微鏡等の内部に図1に示すようなレーザ光
の干渉を利用した、例えばプレーンミラー干渉計の原理
を応用した干渉計を組み込む場合は、小型化という点で
大きなメリットが得られる。
【0020】以上の実施例に基づいて説明したが、本明
細書には、以下のような発明も含まれる。 (1)レーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を
参照光と測定光に分岐する偏光ビームスプリッタと、移
動可能な対物レンズ鏡筒の観察路に入り込まない上部端
に取り付けられ、入射した前記測定光を平面な反射面の
少なくとも2箇所で反射する移動ミラー手段と、前記移
動ミラー手段の反射面と所定間隔をあけて平行して固定
され、入射した前記参照光を平面な反射面の少なくとも
2箇所で反射する固定ミラー手段と、前記移動ミラー手
段と前記固定ミラー手段で反射された参照光と測定光を
入射し、該参照光と測定光の光路長差の変化により光軸
上の対物レンズ鏡筒の移動量を検出する検出手段と、前
記偏光ビームスプリッタにより分岐された参照光及び測
定光を前記移動ミラー手段及び前記固定ミラー手段のそ
れぞれ所定の反射箇所に導き、それぞれの反射箇所で反
射された参照光と測定光を前記検出手段に導く光路手段
と、を具備することを特徴とする移動量測長装置。
【0021】(2)前記移動ミラー手段及び前記固定ミ
ラー手段の各平面ミラーは、対物レンズの光軸に対して
対象な位置で測定光を、それぞれ一回づつ、2回反射
し、前記対物レンズの光軸上の対物レンズ鏡筒(レンズ
マウント)の移動量を測長することを特徴とする前記
(1)記載の移動量測長装置。
【0022】(3)前記平面ミラーは、レンズマウント
の対物レンズの観察路に入り込まないように穴があけら
れた形状であることを特徴とする前記(2)記載の移動
量測長装置。
【0023】(4)前記レーザ光源からのレーザ光は、
前記偏光ビームスプリッタにより、互いに直角の直線偏
光となる参照光と測定光に分岐されることを特徴とする
前記(1)記載の移動量測長装置。
【0024】(5)前記移動ミラー手段の反射面と前記
固定ミラー手段の反射面との所定間隔(参照光と測定光
の光路長差ΔZ)を接近させて配置し、所定の波長安定
度にすることを特徴とする前記(1)記載の移動量測長
装置。
【0025】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、レ
ーザ光の干渉を利用して、顕微鏡における対物レンズ等
の光軸上におけるレンズマウントの移動量を測長するこ
とができる移動量測長装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の顕微鏡の対物レンズ等に取り付けら
れ、光軸方向への変位に測長する移動量測長装置の概略
構成を示す図である。
【図2】従来の顕微鏡の対物レンズ等に取り付けられ、
光軸方向への変位に測長する移動量測長装置の概略構成
を示す図である。
【符号の説明】
1…レーザ光源、2…偏光ビームスプリッタ、3…反射
鏡、4,8…1/4波長板、5,9…穴開き平面ミラ
ー、6…コーナキューブ、7…1/2波長板、10…検
出器、11…マウント、12…対物レンズ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光源と、 前記レーザ光源からのレーザ光を参照光と測定光に分岐
    する偏光ビームスプリッタと、 移動可能な対物レンズ鏡筒の観察路範囲外の周辺部分に
    取り付けられ、入射した前記測定光を反射面の少なくと
    も2箇所で反射する移動ミラー手段と、 前記移動ミラー手段の反射面と所定間隔をあけて平行し
    て固定され、入射した前記参照光を反射面の少なくとも
    2箇所で反射する固定ミラー手段と、 前記移動ミラー手段と前記固定ミラー手段で反射された
    参照光と測定光を入射し、該参照光と測定光の光路長差
    の変化により光軸上の対物レンズ鏡筒の移動量を検出す
    る検出手段と、 前記偏光ビームスプリッタにより分岐された参照光及び
    測定光を前記移動ミラー手段及び前記固定ミラー手段の
    それぞれ所定の反射箇所に導き、それぞれの反射箇所で
    反射された参照光と測定光を前記検出手段に導く光路手
    段と、を具備することを特徴とする移動量測長装置。
  2. 【請求項2】 前記移動量測長装置の光路手段は、所定
    の偏光を行う複数の波長板、光路方向を変えるコーナキ
    ューブ及び反射鏡を具備し、 前記偏光ビームスプリッタで分岐された参照光が、第1
    の1/4波長板を透過し、固定ミラー手段の反射面の第
    1の所定箇所で反射され、再び、前記第1の1/4波長
    板を透過し、90度回転した直線偏光の参照光に偏光さ
    れ、前記偏光ビームスプリッタを透過し、コーナキュー
    ブ、1/2波長板を経由し、再び、90度回転した直線
    偏光の参照光となって、該偏光ビームスプリッタ及び反
    射鏡で反射され、 前記反射鏡で反射された参照光は、第2の1/4波長板
    を透過し、固定ミラー手段の反射面の第2の所定箇所で
    反射され、再び、第2の1/4波長板を透過し、90度
    回転して、検出手段に入射する第1の光路を形成し、 且つ、前記偏光ビームスプリッタで分岐された測定光
    が、前記反射鏡で反射され、第2の1/4波長板を透過
    し、前記移動ミラー手段の反射面の第1の所定箇所で反
    射され、再び、前記第2の1/4波長板を透過し、90
    度回転した直線偏光の測定光に偏光され、前記反射鏡及
    び前記偏光ビームスプリッタで反射され、 前記偏光ビームスプリッタで反射された測定光が前記コ
    ーナーキューブ及び前記1/2波長板を経由し、再び9
    0度回転した直線偏光の測定光に偏光された後、前記第
    1の1/4波長板を透過し、移動ミラー手段の反射面の
    第2の所定箇所で反射され、再び、前記第1の1/4波
    長板を透過し、前記偏光ビームスプリッタで反射され、
    検出手段に入射する第2の光路を形成し、 前記参照光と前記測定光は、反射面を除き共通光路に形
    成されることを特徴とする請求項1記載の移動量測長装
    置。
  3. 【請求項3】 前記移動量測長装置の検出手段が検出す
    る参照光と測定光の光路長差の変化において、 測定光の振幅をA1、参照光の振幅をA2、レーザ光源
    のレーザ波長値をλ、光路の屈折率をnと、対物レンズ
    鏡筒の移動変位長をLとすると、検出手段は、 I=A12 +A22 +2・A1・A2・Cos(4nL
    /λ) に基づく、レーザ光源の波長を長さ基準とした周期的な
    干渉信号Iを得ることを特徴とする請求項1記載の移動
    量測長装置。
JP7159306A 1995-06-26 1995-06-26 移動量測長装置 Withdrawn JPH095018A (ja)

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