JP2003021789A - Focus stabilizer of microscope and controller - Google Patents

Focus stabilizer of microscope and controller

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JP2003021789A
JP2003021789A JP2001204834A JP2001204834A JP2003021789A JP 2003021789 A JP2003021789 A JP 2003021789A JP 2001204834 A JP2001204834 A JP 2001204834A JP 2001204834 A JP2001204834 A JP 2001204834A JP 2003021789 A JP2003021789 A JP 2003021789A
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JP
Japan
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microscope
image blur
heat
sample
measurement data
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2001204834A
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Japanese (ja)
Inventor
Minoru Sukegawa
実 祐川
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microscope which reduces an image blurring arising from the deformation of the microscope by various kinds of the heat propagating to the microscopic body, such as a heat from generating sources varying with respective observation methods, a heat from environmental temperature, etc., maintains the stability of the stage of the microscope and has a simple and inexpensive constitution. SOLUTION: The degree of the influence of the image unsharpness by the heat of a lamp or a power source supplying electric power to the lamp is previously measured by experiment and a focusing section is so controlled as to negate the amount of the image unsharpness at all times by calculating the amount of the image unsharpness from this degree and the use conditions of the microscope.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はフォーカス部を電動
により駆動させることができる顕微鏡に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microscope capable of electrically driving a focus section.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、顕微鏡は、机上に腕を置いて楽な
姿勢で観察できるようにするために、また観察者が机上
でメモをとるためのスペースを確保するために、顕微鏡
のベースの幅を狭くしている。このため、標本を透過照
明で観察するために点灯させるランプに電力を供給する
電源は顕微鏡本体の背部に内蔵されていることが多い。
2. Description of the Related Art In recent years, microscopes have been used as a base of a microscope in order to place an arm on a desk for observation in a comfortable posture and to secure a space for an observer to take notes on the desk. The width is narrow. For this reason, a power source that supplies power to a lamp that is turned on for observing a sample with transmitted illumination is often built in the back of the microscope body.

【0003】このような顕微鏡においては、透過観察時
にランプからの熱と電源からの熱が顕微鏡本体に伝わ
り、顕微鏡本体が膨張する。そのため、標本を支持して
いるステージと対物レンズとの間の距離に数μmの変化
が起こる。顕微鏡の焦点深度範囲は極めて小さいため、
このことは標本の観察に大きな影響を及ぼし、一度調整
した合焦位置が失われ、光軸方向の像ボケが生じるとい
う望ましくない結果を生ずる。
In such a microscope, the heat from the lamp and the heat from the power source are transmitted to the microscope body during transmission observation, and the microscope body expands. Therefore, the distance between the stage supporting the sample and the objective lens changes by several μm. Because the depth of focus range of the microscope is extremely small,
This has a great influence on the observation of the specimen, and the focusing position once adjusted is lost, resulting in an undesired result of image blurring in the optical axis direction.

【0004】また落射観察時においても、ランプからの
熱は落射照明装置から顕微鏡本体に伝わるため、顕微鏡
本体は膨張する。そのため、標本を支持しているステー
ジと対物レンズとの間の距離が変化してしまい、光軸方
向の像ボケが生じてしまう。このような問題に対し、2
つの技術を説明する。
Even during epi-illumination observation, the heat from the lamp is transferred from the epi-illumination device to the microscope body, so that the microscope body expands. Therefore, the distance between the stage supporting the sample and the objective lens changes, causing image blurring in the optical axis direction. For such problems, 2
Two technologies will be explained.

【0005】その第一は、特開平9−120030号公
報に開示されているものであり、顕微鏡のラックとステ
ージとの間に相互に結合され異なる熱膨張を示す2つの
ロッドを、両者の熱膨張が互いに逆方向に生ずるように
構成することで、顕微鏡の熱膨張に起因する光軸方向の
像ボケを軽減させるというものである。
The first is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-120030. Two rods, which are mutually coupled and show different thermal expansions, are provided between a rack and a stage of a microscope. By making the expansions occur in opposite directions, image blurring in the optical axis direction due to thermal expansion of the microscope is reduced.

【0006】また第二の技術では、顕微鏡においてア
ーム部に熱膨張率の異なる材料を溶射する、アーム部
を2種類の熱膨張率の異なる材料をお互い締結して構成
する、顕微鏡のアーム部とフレーム部の間に熱膨張率
の異なる部材を挟み込む、顕微鏡のアーム部とフレー
ム部の間の締結部を前側と後側で面積を変えるなどと
し、熱膨張時にフレーム部の膨張を打ち消す方向にアー
ム部をたわませるように構成することで、光軸方向の像
ボケを軽減させるという技術である。
In the second technique, an arm portion of a microscope, in which materials of different thermal expansion coefficients are sprayed onto the arm portion of the microscope, and the arm portion is formed by fastening two kinds of materials having different thermal expansion coefficients to each other. By sandwiching members with different coefficients of thermal expansion between the frame parts, changing the area of the fastening part between the arm part of the microscope and the frame part on the front side and the rear side, etc., arm in the direction to cancel the expansion of the frame part during thermal expansion. This is a technique for reducing image blur in the optical axis direction by configuring the portion to bend.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前述した第一の技術で
は、熱変形を抑えるためにラックからステージ間を2つ
のロッドで繋いでいるが、これらのスパンがかなり長く
なってしまうため、顕微鏡のステージがかなり脆弱にな
ってしまう、すなわちステージに荷重や力がかかったと
きに標本のブレが大きくなってしまうという問題があ
る。
In the above-mentioned first technique, the rack and the stage are connected by two rods in order to suppress thermal deformation, but these spans become considerably long, so that the microscope There is a problem that the stage becomes very fragile, that is, the sample is greatly shaken when a load or force is applied to the stage.

【0008】また前述した第二の技術では、アームとフ
レームを別体で構成するので顕微鏡自体の剛性が低くな
り、また構成が複雑となるために高価なものになってし
まう。またこれらの技術では透過観察や落射観察といっ
た観察法の違いなどから生じる像ボケ量の差を完全に補
正することはできず、また各像ボケをある程度軽減する
ことはできても限りなくゼロに近づけることはできない
という問題がある。
Further, in the above-mentioned second technique, since the arm and the frame are constructed separately, the rigidity of the microscope itself becomes low, and the configuration becomes complicated, so that it becomes expensive. Also, with these technologies, it is not possible to completely correct the difference in the amount of image blur caused by differences in observation methods such as transmission observation and epi-illumination observation, and it is possible to reduce each image blur to some extent, but it is infinitely zero. There is a problem that they cannot be brought close together.

【0009】本発明は、これらの問題に鑑みて、各観察
法により異なる発生源をもつ熱や、環境温度からの熱等
の、顕微鏡本体に伝搬する各々の熱による顕微鏡の変形
から生ずる像ボケを軽減し、かつ顕微鏡のステージの安
定度を維持し、また簡易で安価な構成の顕微鏡を提供す
ることを目的とする。
In view of these problems, the present invention provides an image blur caused by deformation of the microscope due to each heat propagating to the microscope main body, such as heat having a different generation source depending on each observation method, heat from ambient temperature, and the like. It is an object of the present invention to provide a microscope having a simple and inexpensive structure that reduces the above-mentioned problem and maintains the stability of the microscope stage.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明によるフォーカス
安定装置を有した顕微鏡は、フォーカスの一部またはそ
の全てを電動で行う顕微鏡であって、前記顕微鏡本体に
内外から伝わる熱のパラメータに連動して変化する標本
の像ボケ量の時間推移を表した測定データを前記顕微鏡
の観察条件別に記録する記録手段と、前記顕微鏡の観察
条件と該顕微鏡での観察中に取得される熱のパラメータ
の値とから前記像ボケ量を前記測定データを基に算出す
る算出手段と、前記標本と該標本の観察に使用されてい
る対物レンズとの相対的位置を変化させる駆動部を前記
算出結果に基づいて前記像ボケ量を打ち消すように電動
で制御する制御手段とを有するように構成する。
A microscope having a focus stabilizing device according to the present invention is a microscope for electrically focusing a part or all of the focus, and is linked to a parameter of heat transmitted to the microscope body from inside and outside. Recording means for recording the measurement data representing the time transition of the image blur amount of the specimen that changes with each observation condition of the microscope, the observation condition of the microscope and the value of the heat parameter acquired during the observation with the microscope. Based on the calculation result, a calculation unit that calculates the image blur amount based on the measurement data and a drive unit that changes the relative position of the sample and an objective lens used for observing the sample based on the calculation result. And a control unit for electrically controlling so as to cancel the image blur amount.

【0011】また、本発明の顕微鏡の制御装置は、フォ
ーカスの一部またはその全てを電動で行う顕微鏡を制御
する装置であって、前記顕微鏡本体に内外から伝わる熱
のパラメータに連動して変化する標本の像ボケ量の時間
推移を表した測定データを記録する記録手段と、該記録
手段から読み出された該測定データから、前記顕微鏡の
観察条件と前記顕微鏡での観察中に取得される熱のパラ
メータの値に対応した前記像ボケ量を算出する算出手段
と、該算出手段の結果から前記顕微鏡の前記像ボケ量を
打ち消すように前記標本と該標本の観察に使用されてい
る対物レンズとの相対的位置を変化させる駆動部を制御
する制御手段と、を有するように構成する。
Further, the control device of the microscope of the present invention is a device for controlling the microscope in which a part or all of the focus is electrically driven, and changes in association with a parameter of heat transmitted to the microscope main body from inside and outside. Recording means for recording the measurement data representing the time transition of the image blur amount of the sample, the observation data of the microscope and the heat acquired during the observation with the microscope from the measurement data read from the recording means. Calculation means for calculating the image blur amount corresponding to the value of the parameter, and the sample and an objective lens used for observing the sample so as to cancel the image blur amount of the microscope from the result of the calculation means. And a control unit that controls the drive unit that changes the relative position of the.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は、本発明の顕微鏡の一例を
真横から見た場合の透視図である。図1に付与された各
番号は、本発明に係る顕微鏡を構成する部品の1例を指
示したものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view when an example of the microscope of the present invention is viewed from the side. Each number given in FIG. 1 indicates one example of parts constituting the microscope according to the present invention.

【0013】1は標本2を照らす照明系を内蔵するベー
スであり、ベース1の端部には照明用のランプ3を内蔵
するランプハウス17が接続されている。ランプ3より
発せられた光はベース1に内蔵されるミラー16により
上方に折り返されたのち、標本2に集光する。ベース1
のランプハウス17よりの上方にはフレーム5が構成さ
れる。ステージガイド6はフレーム5に対して上下動が
可能なように支持される。フレーム5の背部にはランプ
3を点灯させる電源4が内蔵されている。そして、コン
トロールボックスやパソコン等の制御部20により制御
されるステッピングモータ15がフレーム5に固定され
ており、その出力軸にはカップリングなどの軸繋ぎ部材
10を介してボールネジ11が連結されている。ボール
ネジ11に接続されるナット部材12がステージガイド
6に接続され、ステッピングモータ15の回転に対し、
ステージガイド6が上下に移動するようになっている。
フレーム5の上方にはアーム13が構成されており、ア
ーム13には、レボルバ14を介し、標本2を観察する
ための対物レンズ7が取り付けられている。さらに、ア
ーム13の上方には標本2の上方から照明をあてるため
の落射照明装置9が取り付けられている。落射照明装置
9の後端部には落射照明用のランプ8を内蔵するランプ
ハウス18が接続されている。さらに、落射照明装置9
の上方には観察鏡筒19が取り付けられている。
Reference numeral 1 denotes a base having a built-in illumination system for illuminating the sample 2, and a lamp house 17 having a built-in lamp 3 for illumination is connected to an end of the base 1. The light emitted from the lamp 3 is reflected upward by a mirror 16 incorporated in the base 1 and then focused on the sample 2. Base 1
A frame 5 is formed above the lamp house 17. The stage guide 6 is supported so as to be vertically movable with respect to the frame 5. A power supply 4 for turning on the lamp 3 is built in the back of the frame 5. A stepping motor 15 controlled by a control unit 20 such as a control box or a personal computer is fixed to the frame 5, and an output shaft thereof is connected with a ball screw 11 via a shaft connecting member 10 such as a coupling. . The nut member 12 connected to the ball screw 11 is connected to the stage guide 6 and, in response to the rotation of the stepping motor 15,
The stage guide 6 moves up and down.
An arm 13 is formed above the frame 5, and an objective lens 7 for observing the sample 2 is attached to the arm 13 via a revolver 14. Further, an epi-illumination device 9 for illuminating the specimen 2 from above is attached above the arm 13. A lamp house 18 incorporating a lamp 8 for epi-illumination is connected to the rear end of the epi-illumination device 9. Furthermore, the epi-illumination device 9
An observation lens barrel 19 is attached above the.

【0014】次に、図1に示した顕微鏡における熱の伝
搬の様子を、図2を参照しながら説明する。図2に示す
ように、透過照明用のランプ3が点灯している時には、
ランプおよび電源からの熱がフレーム5に伝わり、フレ
ーム5が膨張して標本2と対物レンズ7の相対的位置が
変化し、像ボケを引き起こす。
Next, how the heat is propagated in the microscope shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, when the transmitted illumination lamp 3 is turned on,
The heat from the lamp and the power source is transferred to the frame 5, the frame 5 expands, the relative position of the sample 2 and the objective lens 7 changes, and image blur occurs.

【0015】また、落射照明用のランプ8を点灯した場
合も、その熱が落射照明装置9からフレーム5に伝わ
り、フレーム5が膨張して、標本2と対物レンズ15の
相対的位置が変化し、像ボケを引き起こす。図3は各観
察法による像ボケの時間推移を測定したものをグラフで
表したものである。このグラフは、各ランプに印加する
電圧を最大にした場合に、ランプの点灯時からの像ボケ
量、すなわち標本と対物レンズの相対的位置の時間によ
る変化を、各観察法ごとに示したものである。図3にお
いて、aは透過照明を使用した場合であり、bは落射照
明を使用した場合であり、cは透過照明及び落射照明を
同時に使用した場合である。図3において、プラス方向
は標本と対物レンズが離れていく方向を示す。
Also, when the epi-illumination lamp 8 is turned on, the heat is transmitted from the epi-illumination device 9 to the frame 5, the frame 5 expands, and the relative positions of the sample 2 and the objective lens 15 change. , Cause image blur. FIG. 3 is a graph showing the time transition of image blur caused by each observation method. This graph shows, for each observation method, the amount of image blur from the time the lamp is turned on, that is, the change in the relative position between the sample and the objective lens over time, when the voltage applied to each lamp is maximized. Is. In FIG. 3, a is a case where transmissive illumination is used, b is a case where epi-illumination is used, and c is a case where transmissive illumination and epi-illumination are used at the same time. In FIG. 3, the plus direction indicates the direction in which the sample and the objective lens move away from each other.

【0016】図4は透過照明において、ランプに印加す
る電圧の違いによる像ボケの時間推移を測定したものを
グラフで表したものである。図4において、dは12V
を印加した場合であり、eは9Vを印加した場合であ
り、fは6Vを印加した場合である。図4において、プ
ラス方向は標本と対物レンズが離れていく方向を示す。
FIG. 4 is a graph showing the time transition of the image blur caused by the difference in the voltage applied to the lamp in the transmitted illumination. In FIG. 4, d is 12V
Is applied, e is applied 9V, and f is applied 6V. In FIG. 4, the plus direction indicates the direction in which the sample and the objective lens move away from each other.

【0017】この図3、図4は、観察法の違いやランプ
への印加電圧の違いにより異なったグラフを示している
が、これらの図から観察法及びランプへの印加電圧の条
件さえ決まれば、顕微鏡の像ボケ量はほぼ決まった値を
示すことが読み取れる。以上の図3、4に表される測定
データをコントロールパネルやPC等で構成される制御
部に記録させておく。
FIGS. 3 and 4 show different graphs depending on the observation method and the applied voltage to the lamp. However, if the conditions of the observation method and the applied voltage to the lamp are determined from these figures. It can be read that the image blur amount of the microscope shows a nearly fixed value. The above-described measurement data shown in FIGS. 3 and 4 are recorded in a control unit composed of a control panel, a PC or the like.

【0018】図5は、第1の実施の形態による観察時に
おける、像ボケ量を補正する電動フォーカスの制御部が
行なう処理の内容を示す図である。その処理は、図1に
示す顕微鏡の電源を入れた(S101)後、透過照明用
ランプ3と落射照明用ランプ8の点灯の有無を読み込み
(S102)、点灯しているランプに印加されている電
圧は何Vかを読み込む(S103)。さらに、この読み
込んだ値と予め測定しておいた図3、4に示される測定
データを基に像ボケ量を算出し(S104)、像ボケ量
を打ち消すようにステッピングモータ15を制御してス
テージ6を移動させる(S105)。また、この(S1
02)から(S105)の動作は観察中に繰り返し行な
われ、観察終了時に顕微鏡の電源を切ってこの(S10
2)から(S105)の動作を終了する(S106)。
また、この処理中に行なう通常のフォーカス動作には影
響を与えないように制御している。
FIG. 5 is a diagram showing the details of the processing performed by the electric focus control unit for correcting the image blur amount during observation according to the first embodiment. In the process, after turning on the power of the microscope shown in FIG. 1 (S101), the presence / absence of lighting of the transillumination lamp 3 and the epi-illumination lamp 8 is read (S102), and is applied to the lit lamp. What voltage is read in V (S103). Further, the amount of image blur is calculated based on the read value and the measurement data shown in FIGS. 3 and 4 which have been measured in advance (S104), and the stepping motor 15 is controlled so as to cancel the amount of image blur. 6 is moved (S105). In addition, this (S1
The operations from (02) to (S105) are repeated during the observation, and the power of the microscope is turned off at the end of the observation.
The operations from 2) to (S105) are ended (S106).
Further, control is performed so as not to affect the normal focus operation performed during this processing.

【0019】図5に示す制御を行った場合の測定例を図
6に示す。この例では、電源を入れてから30分までは
落射照明用のランプ8への印加電圧を12V(最大)と
する。そして、30分から60分の間では落射照明はそ
のままで透過照明用のランプ3への印加電圧を6Vと
し、同時に点灯させる。さらに60分以降では、落射照
明はそのままにし、透過照明用のランプ3への印加電圧
を9Vに変更して、同時に点灯させるという条件で実施
した。図6では、Aがこれらのランプの熱による実際の
像ボケ量の時間推移を表しており、Bが前記の条件と図
3、4とにより導かれる像ボケ量の逆数であり、すなわ
ちこの量が像ボケに対する補正量となる。つまり、これ
らが相殺されることで、実際の観察像としてはCで示さ
れるような像ボケがない常にピントの合った像が得られ
る。
FIG. 6 shows a measurement example when the control shown in FIG. 5 is performed. In this example, the voltage applied to the epi-illumination lamp 8 is set to 12 V (maximum) for 30 minutes after the power is turned on. Then, during 30 to 60 minutes, the epi-illumination is kept as it is and the applied voltage to the lamp 3 for transmissive illumination is set to 6 V, and the lamp is turned on at the same time. Further, after 60 minutes, the epi-illumination was left as it was, the voltage applied to the lamp 3 for transillumination was changed to 9 V, and the lighting was performed simultaneously. In FIG. 6, A represents the temporal transition of the actual image blur amount due to the heat of these lamps, and B is the reciprocal of the image blur amount derived from the above conditions and FIGS. Is the correction amount for image blur. That is, by canceling out these, an image that is always in focus without an image blur as shown by C is obtained as an actual observation image.

【0020】なお、ここでは、像ボケを起こす熱源を各
照明用ランプ及び透過照明用の電源としているが、像ボ
ケを起こす熱源はそれらに限定されるものではなく、像
ボケを引き起こす原因となっていればその他の熱源にも
適応できる。また、本実施例の顕微鏡の構成において、
像ボケ量を打ち消すために制御する箇所は、ステージに
限らず、標本と対物レンズの相対的位置を変えるもので
あればどの箇所でも良い。
Although the heat source causing the image blur is used as the illumination lamp and the power source for the transmissive illumination here, the heat source causing the image blur is not limited thereto, and may cause the image blur. If applicable, it can be adapted to other heat sources. In addition, in the configuration of the microscope of the present embodiment,
The position controlled to cancel the image blur amount is not limited to the stage, and may be any position as long as it changes the relative position between the sample and the objective lens.

【0021】また、像ボケ量を打ち消すために制御する
箇所を電動で駆動させることのできるものであれば、本
実施例のような、ステッピングモーターとボールネジを
使った機構のみに限定されない。また、像ボケ量を打ち
消すために制御する箇所が電動で駆動される機構を有し
ていれば倒立顕微鏡などにも適応できる。
Further, the mechanism is not limited to the mechanism using the stepping motor and the ball screw as in the present embodiment as long as it can electrically drive the portion to be controlled to cancel the image blur amount. Further, if the portion to be controlled for canceling the image blur amount has an electrically driven mechanism, it can be applied to an inverted microscope or the like.

【0022】次に、第2の実施の形態を説明する。第2
の実施の形態の構成は図7に示すように、第1の実施の
形態の構成に環境温度を測定するための温度センサー2
1が追加されて取り付けられている。この温度センサー
21の位置は、できるだけランプ3、8からの熱を直接
受けにくい位置が望ましい。図7においては、ベース1
の透過照明用ランプ3とは反対の位置に温度センサー2
1を設けたが、観察鏡筒19の付近なども望ましい。
Next, a second embodiment will be described. Second
As shown in FIG. 7, the configuration of the first embodiment is the same as the configuration of the first embodiment, that is, the temperature sensor 2 for measuring the environmental temperature.
1 is added and attached. The position of the temperature sensor 21 is preferably a position where the heat from the lamps 3 and 8 is not directly received as much as possible. In FIG. 7, the base 1
Temperature sensor 2 at the position opposite to the transillumination lamp 3
However, the vicinity of the observation lens barrel 19 is also desirable.

【0023】本構成の顕微鏡において、この顕微鏡が設
置される環境温度(室温)が上昇すれば、顕微鏡のフレ
ーム5自体が膨張して標本2と対物レンズ7の間の相対
的位置が広がることは周知の事実である。逆に室温が低
下すれば、顕微鏡のフレーム5の収縮により上記相対的
位置は縮まり、いずれにしろ像ボケが生じる。
In the microscope of this configuration, if the environmental temperature (room temperature) in which the microscope is installed rises, the frame 5 of the microscope itself expands and the relative position between the sample 2 and the objective lens 7 expands. It is a well-known fact. On the contrary, if the room temperature is lowered, the relative position is reduced due to the contraction of the frame 5 of the microscope, and in any case, the image blur occurs.

【0024】このうち前者の環境温度上昇時の顕微鏡に
おける像ボケの変化を図8に示す。これは、恒温槽にお
いて顕微鏡観察時の環境温度を20℃の恒温状態から2
1℃または23℃または25℃と変えた時の各温度にお
ける像ボケの時間推移を測定してグラフ化したものであ
る。この図8において、gは20℃から25℃へ5℃上
昇させた場合を示し、hは20℃から23℃へ3℃上昇
させた場合を示し、iは20℃から21℃へ1℃上昇さ
せた場合を示している。前述したような温度上昇度の違
いによりそれぞれ異なったグラフを示しているが、温度
上昇度の条件さえ決まっていれば、顕微鏡の像ボケ量は
ほぼ決まった値を示すことが読み取れる。以上の図8に
表される測定データをコントロールパネルやPC等で構
成される制御部に記憶させておく。
FIG. 8 shows a change in image blur in the microscope when the environmental temperature rises. This is because the environmental temperature during microscopic observation in a thermostat is 2 ° C from 2 ° C.
It is a graph obtained by measuring the time transition of the image blur at each temperature when changed to 1 ° C, 23 ° C or 25 ° C. In FIG. 8, g shows the case where the temperature is raised from 20 ° C. to 25 ° C. by 5 ° C., h shows the case where the temperature is raised from 20 ° C. to 23 ° C. by 3 ° C., and i shows 1 ° C. from 20 ° C. to 21 ° C. It shows the case where it is made. Although different graphs are shown depending on the difference in temperature rise as described above, it can be read that the image blur amount of the microscope shows a substantially fixed value as long as the conditions of the temperature rise are determined. The above measurement data shown in FIG. 8 is stored in the control unit composed of a control panel, a PC, or the like.

【0025】図9は第2の実施の形態における電動フォ
ーカスの制御部が行なう処理の内容を示す図である。こ
の処理は、図7の顕微鏡の電源を入れた(S201)
後、透過照明用ランプ3と落射照明用ランプ8の点灯の
有無を読み込み(S202)、点灯しているランプに印
加されている電圧は何Vかを読み込む(S203)。こ
の(S202)及び(S203)の処理と平行して、温
度センサー21により顕微鏡が置かれている周りの環境
温度を測定しその温度を読み込む(S204)。その
後、これらの読み込んだ値と予め測定しておいた図3、
4、8に示される測定データから像ボケ量を算出し(S
205)、該像ボケ量を打ち消すようにステッピングモ
ータ15を制御してステージ6を移動させる(S20
6)。この(S202)から(S206)の動作は観察
中に繰り返し行なわれ、観察終了時に顕微鏡の電源を切
ってこの(S202)から(S206)の動作を終了す
る(S207)。また、この処理中に行なう通常のフォ
ーカス動作には影響を与えないように制御している。
FIG. 9 is a diagram showing the contents of processing performed by the electric focus control unit according to the second embodiment. In this process, the microscope of FIG. 7 is turned on (S201).
Then, the presence / absence of lighting of the transillumination lamp 3 and the epi-illumination lamp 8 is read (S202), and what voltage is applied to the lit lamp is read (S203). In parallel with the processes of (S202) and (S203), the ambient temperature around the microscope is measured by the temperature sensor 21 and the temperature is read (S204). After that, these read values and the previously measured values shown in FIG.
The image blur amount is calculated from the measurement data shown in 4 and 8 (S
205), the stepping motor 15 is controlled so as to cancel the image blur amount, and the stage 6 is moved (S20).
6). The operations from (S202) to (S206) are repeatedly performed during the observation, the power of the microscope is turned off at the end of the observation, and the operations from (S202) to (S206) are terminated (S207). Further, control is performed so as not to affect the normal focus operation performed during this processing.

【0026】第2の実施の形態では、第1の実施の形態
における各照明用ランプの熱による像ボケの量を打ち消
すことに加えて、環境温度の上昇による像ボケの量も打
ち消すことについて述べているが、環境温度の下降によ
る像ボケの量を打ち消すことについても同様に適用でき
る。
In the second embodiment, in addition to canceling out the amount of image blur due to heat of each illumination lamp in the first embodiment, canceling out the amount of image blur due to an increase in environmental temperature will be described. However, the same can be applied to canceling out the amount of image blur caused by a decrease in environmental temperature.

【0027】なお、ここでは、像ボケを起こす熱源を各
照明用ランプ及び透過照明用の電源及び環境温度として
いるが、像ボケを起こす熱源はそれらに限定されるもの
ではなく、像ボケを引き起こす原因となっていればその
他の熱源にも適応できる。また、本実施例の顕微鏡の構
成において、像ボケ量を打ち消すために制御する箇所
は、ステージに限らず、標本と対物レンズの相対的位置
を変えるものであればどの箇所でも良い。
Although the heat sources that cause image blur are the illumination lamps, the power source for transmitted illumination, and the ambient temperature here, the heat sources that cause image blur are not limited to these and cause image blur. If it is the cause, it can be adapted to other heat sources. Further, in the configuration of the microscope of the present embodiment, the position to be controlled for canceling the image blur amount is not limited to the stage, and may be any position as long as it changes the relative position between the sample and the objective lens.

【0028】また、像ボケ量を打ち消すために制御する
箇所を電動で駆動させることのできるものであれば、本
実施例のような、ステッピングモーターとボールネジを
使った機構のみに限定されない。また、像ボケ量を打ち
消すために制御する箇所が電動で駆動される機構を有し
ていれば倒立顕微鏡などにも適応できる。
Further, as long as the position to be controlled for canceling the image blur amount can be driven electrically, the mechanism is not limited to the mechanism using the stepping motor and the ball screw as in this embodiment. Further, if the portion to be controlled for canceling the image blur amount has an electrically driven mechanism, it can be applied to an inverted microscope or the like.

【0029】更に、第3の実施の形態について説明す
る。第1の実施の形態に示す顕微鏡の構成において、図
1に示した顕微鏡とは熱膨張率、熱伝導率が異なる材料
を組合せて構成したもの、あるいは異なる形状でその顕
微鏡と比べて熱源からの距離に違いが生じる部品を使用
した場合の各観察法による像ボケの時間推移を表した測
定データの一例を図10に示す。この顕微鏡において
は、図10により、像ボケが一旦マイナス方向に振れて
いるのが読み取れる。
Further, a third embodiment will be described. In the configuration of the microscope shown in the first embodiment, the microscope shown in FIG. 1 is configured by combining materials having different thermal expansion coefficients and thermal conductivities, or is different in shape from the heat source compared to the microscope. FIG. 10 shows an example of the measurement data showing the time transition of the image blur caused by each observation method when the parts having different distances are used. In this microscope, it can be seen from FIG. 10 that the image blur once swings in the minus direction.

【0030】このような顕微鏡の構成における標本と対
物レンズ間の相対的位置の制御は、図10に示されてい
るように、電源投入直後においては一旦像ボケの値がマ
イナス方向に振れ、すなわちフレームのランプに近い側
の背面が先に膨張することによりフレーム自体がおじぎ
をする形となり、標本と対物レンズの相対的位置が縮ま
る。この期間、制御部は標本及び対物レンズの相対的位
置を広げる方向にステージ6を制御してこれらの像ボケ
を打ち消す。その後、時間の経過に伴ってフレームが全
体的に膨張することにより像ボケの値の変位はマイナス
方向からプラス方向に向きを変える。この時点で制御部
は相対的位置を縮める方向にステージ6の移動方向を変
更する。そして像ボケの値が0となる点で相対的位置は
元の位置に戻る。その後は相対的位置を縮める方向にス
テージ6は制御され、像ボケ量を打ち消す。
As shown in FIG. 10, the control of the relative position between the sample and the objective lens in the configuration of such a microscope is such that the value of the image blur temporarily fluctuates in the negative direction immediately after the power is turned on, that is, The rear surface of the frame closer to the lamp expands first, so that the frame itself bows and the relative position between the sample and the objective lens shrinks. During this period, the control unit controls the stage 6 in a direction to widen the relative positions of the sample and the objective lens to cancel these image blurs. After that, the displacement of the image blur value changes from the minus direction to the plus direction due to the overall expansion of the frame over time. At this time, the control unit changes the moving direction of the stage 6 so as to reduce the relative position. Then, at the point where the image blur value becomes 0, the relative position returns to the original position. After that, the stage 6 is controlled in the direction of reducing the relative position to cancel the image blur amount.

【0031】第2の実施の形態に示す顕微鏡の構成にお
いて、その顕微鏡とは熱膨張率、熱伝導率が異なる材料
を組合せて構成したもの、あるいは異なる形状で、前記
顕微鏡と比べて熱源からの距離に違いが生じる部品を使
用した場合の温度変化による像ボケの時間推移は図11
のように示される。これに対する標本と対物レンズ間の
相対的位置の制御も、上述したものと同様な制御をす
る。
In the configuration of the microscope shown in the second embodiment, the microscope is configured by combining materials having different thermal expansion coefficients and thermal conductivities, or is different in shape from the heat source as compared with the microscope. Fig. 11 shows the time transition of image blur due to temperature change when parts with different distances are used.
As shown. The control of the relative position between the sample and the objective lens in response to this is also the same as that described above.

【0032】なお、第1の実施の形態では、像ボケとそ
の原因となる熱源との対応関係を予め制御部に記録させ
ておき、観察法とランプへの印加電圧といった使用条件
から像ボケに対する補正量を算出しているが、標準組合
せでない照明装置を組合せたり、使用ランプのばらつき
や寿命などにより、第1の実施の形態の図6で示される
電動フォーカスによる補正量の曲線から、多少の誤差が
生じてくる可能性がある。そのような場合の為に、図1
2に示すように、標準組合せにおける曲線からプラスお
よびマイナス方向に数段階ずらした曲線を設定し、制御
部に記録しておく。これにより、上記のような誤差が観
察中に生じてくる場合でも、顕微鏡の電源を入れた直後
に前述した曲線から像ボケ量を算出することで誤差をな
くし、像ボケの量をさらにゼロに近づけることが可能と
なる。こうすることによって、顕微鏡の構成あるいは構
成部品の形状や材質が違う場合、もしくは熱のパラメー
タが何らかの要因により熱と独立して変位する場合にお
いても微調整を可能とし、像ボケを調整する精度がさら
に増す。図12ではプラスマイナス方向に2段階ずつず
らしているが、これに限らず、精度に応じて何段階に設
定しても良い。また、このことは第2の実施の形態で示
す環境温度による像ボケの補正にも適用できる。
In the first embodiment, the correspondence between the image blur and the heat source that causes the image blur is recorded in the control unit in advance, and the image blur can be prevented from the use condition such as the observation method and the voltage applied to the lamp. Although the correction amount is calculated, it may be slightly different from the curve of the correction amount by the electric focus shown in FIG. 6 of the first embodiment due to a combination of lighting devices which is not a standard combination, a variation in used lamps, a lifespan, and the like. There may be an error. For such a case, FIG.
As shown in 2, a curve obtained by shifting the curve in the standard combination by several steps in the plus and minus directions is set and recorded in the controller. As a result, even if the above error occurs during observation, the error is eliminated by calculating the image blur amount from the above curve immediately after turning on the microscope power, and the image blur amount is further reduced to zero. It is possible to bring them closer. By doing this, fine adjustment is possible even when the configuration of the microscope or the shape or material of the components is different, or when the heat parameter is displaced independently of heat due to some factor, and the accuracy of adjusting the image blur is improved. Further increase. In FIG. 12, two steps are shifted in plus and minus directions, but the invention is not limited to this, and any number of steps may be set according to accuracy. Further, this can be applied to the correction of image blur caused by the environmental temperature shown in the second embodiment.

【0033】また、顕微鏡の電動フォーカスの機構につ
いて、通常の標本のフォーカシングは手動で行えるよう
になっている機構のもので、それとは別系統で顕微鏡の
熱変形による像ボケを電動で補正する機構を備えるもの
であっても本発明を実施することは可能であり、その制
御は第1及び第2の実施の形態に示したものと同様に行
なえばよい。
Further, with respect to the motorized focus mechanism of the microscope, a mechanism for normal focusing of a specimen can be manually performed, and a mechanism for electrically correcting the image blur caused by thermal deformation of the microscope is provided as a separate system. The present invention can be carried out even if it is provided with, and its control may be performed in the same manner as that shown in the first and second embodiments.

【0034】また、顕微鏡の電動フォーカスの機構につ
いて、通常の標本のフォーカシングを電動で行えるよう
になっている機構のもので、それとは別系統で顕微鏡の
熱変形による像ボケを電動で補正する機構を備えるもの
であっても本発明を実施することは可能であり、その制
御は第1及び第2の実施の形態に示したものと同様に行
なえばよい。
In addition, the motorized focus mechanism of the microscope is a mechanism that can normally focus a specimen electrically, and a mechanism that electrically corrects image blur due to thermal deformation of the microscope in a system different from that. The present invention can be carried out even if it is provided with, and its control may be performed in the same manner as that shown in the first and second embodiments.

【0035】この場合、像ボケを制御部により補正でき
るので、電動で補正する機構を有する顕微鏡に対して、
その構成の剛性が低下するような、また顕微鏡の構成を
複雑にするような構成をとらせる必要がなくなる。ま
た、制御部に測定データを記録しており、像ボケ量は照
明装置に印加される電圧や環境温度などの簡易に取得で
きる熱のパラメータにより算出できるので、顕微鏡に対
して簡易に利用できる。
In this case, since the image blur can be corrected by the control unit, the microscope having the mechanism for electrically correcting
It is not necessary to adopt a structure that reduces the rigidity of the structure or complicates the structure of the microscope. In addition, since the measurement data is recorded in the control unit and the image blur amount can be calculated by a heat parameter that can be easily obtained, such as the voltage applied to the illumination device and the environmental temperature, it can be easily used for the microscope.

【0036】また、熱のパラメータと、測定データから
像ボケ量を算出し、像ボケを補正するようにその算出結
果を顕微鏡の標本と該標本の観察に使用されている対物
レンズとの相対的位置を変化させる駆動部に出力してい
るので、常に精度よく顕微鏡における像ボケを補正でき
る。
Further, the amount of image blur is calculated from the thermal parameter and the measurement data, and the calculation result is compared with that of the microscope sample and the objective lens used for observing the sample so as to correct the image blur. Since the image is output to the drive unit that changes the position, the image blur in the microscope can always be corrected accurately.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る顕微鏡の安定装置及び制御装置によれば、顕微鏡の
ステージを脆弱にすることなく、また顕微鏡の構造自体
を複雑化することなく安価に、各観察法によるランプや
環境温度などの熱による顕微鏡の像ボケを軽減すること
が可能となる。
As described above in detail, according to the microscope stabilizer and control device of the present invention, the microscope stage is not weakened and the structure of the microscope itself is not complicated. It becomes possible to reduce the image blur of the microscope due to the heat such as the lamp and the environmental temperature by each observation method at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施の形態の顕微鏡を真横から見た場合
の透視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a microscope according to a first embodiment when viewed from the side.

【図2】第1の実施の形態の顕微鏡の熱の伝搬を示した
図である。
FIG. 2 is a diagram showing heat transfer of the microscope according to the first embodiment.

【図3】各観察法ごとの像ボケの時間推移を表したグラ
フである。
FIG. 3 is a graph showing the time transition of image blur for each observation method.

【図4】透過照明用の電圧に対する像ボケの時間推移を
表したグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a time transition of image blur with respect to a voltage for transmitted illumination.

【図5】第1の実施の形態の制御部が行なう処理の内容
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the content of processing performed by a control unit according to the first embodiment.

【図6】像ボケ量と電動フォーカスの補正量との対比を
表したものである。
FIG. 6 shows a comparison between an image blur amount and an electric focus correction amount.

【図7】第2の実施の形態の顕微鏡を真横から見た場合
の透視図である。
FIG. 7 is a perspective view of the microscope according to the second embodiment when viewed from the side.

【図8】環境温度の変位に対する像ボケの時間推移を表
したグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a temporal transition of image blur with respect to displacement of environmental temperature.

【図9】第2の実施の形態の制御部が行なう処理の内容
を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the contents of processing performed by a control unit according to the second embodiment.

【図10】第3の実施の形態における、観察法ごとの像
ボケの時間推移を表したグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the time transition of image blur for each observation method in the third embodiment.

【図11】第3の実施の形態における、環境温度の変位
に対する像ボケの時間推移を表したグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a time transition of image blur with respect to a displacement of environmental temperature in the third embodiment.

【図12】電動フォーカスの補正量から段階的に曲線を
ずらしたグラフである。
FIG. 12 is a graph in which a curve is gradually shifted from a correction amount of electric focus.

【図13】一般的な構成の顕微鏡を真横から見た場合の
透視図である。
FIG. 13 is a perspective view when a microscope having a general configuration is viewed from the side.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ベース 2 標本 3 透過照明用ランプ 4 透過照明用ランプに電力を供給する電源 5 フレーム 6 ステージ 7 対物レンズ 8 落射照明用ランプ 9 落射照明装置 10 軸繋ぎ部材 11 ボールネジ 12 ナット部材 13 アーム 14 レボルバ 15 ステッピングモータ 16 ミラー 17、18 ランプハウス 19 観察鏡筒 20 制御部 21 温度センサー 1 base 2 specimens 3 Transmitted illumination lamp 4 Power supply that supplies power to the transillumination lamp 5 frames 6 stages 7 Objective lens 8 Epi-illumination lamp 9 Epi-illumination device 10 axis connecting member 11 ball screw 12 Nut member 13 arms 14 Revolver 15 Stepping motor 16 mirror 17,18 Lamp House 19 Observation barrel 20 Control unit 21 Temperature sensor

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フォーカスの一部またはその全てを電動
で行う顕微鏡であって、 前記顕微鏡本体に内外から伝わる熱のパラメータに連動
して変化する標本の像ボケ量の時間推移を表した測定デ
ータを前記顕微鏡の観察条件別に記録する記録手段と、 前記顕微鏡の観察条件と該顕微鏡での観察中に取得され
る熱のパラメータの値とから前記像ボケ量を前記測定デ
ータを基に算出する算出手段と、 前記標本と該標本の観察に使用されている対物レンズと
の相対的位置を変化させる駆動部を前記算出結果に基づ
いて前記像ボケ量を打ち消すように電動で制御する制御
手段と、 を有することを特徴とする顕微鏡。
1. A microscope in which a part or all of the focus is electrically driven, and measurement data representing a time transition of an image blur amount of a sample which changes in association with a parameter of heat transmitted from inside and outside of the microscope body. Recording means for recording the observation conditions of the microscope, and a calculation for calculating the image blur amount based on the measurement data from the observation conditions of the microscope and the values of heat parameters acquired during observation with the microscope. A control unit that electrically controls a driving unit that changes the relative position of the sample and an objective lens used for observing the sample based on the calculation result so as to cancel the image blur amount. A microscope characterized by having.
【請求項2】 前記熱のパラメータは前記標本を照らす
ための前記照明装置に印加される電圧であることを特徴
とする請求項1に記載の顕微鏡。
2. The microscope according to claim 1, wherein the parameter of the heat is a voltage applied to the illumination device for illuminating the specimen.
【請求項3】 前記熱のパラメータは前記顕微鏡が置か
れている周囲の環境温度であることを特徴とする請求項
1に記載の顕微鏡。
3. The microscope according to claim 1, wherein the thermal parameter is an ambient temperature around which the microscope is placed.
【請求項4】 前記算出手段は、前記顕微鏡の構成に応
じて異なる測定データを基にした前記算出を行なうこと
を特徴とする請求項1に記載の顕微鏡。
4. The microscope according to claim 1, wherein the calculation means performs the calculation based on different measurement data depending on the configuration of the microscope.
【請求項5】フォーカスの一部またはその全てを電動で
行う顕微鏡を制御する装置であって、 前記顕微鏡本体に内外から伝わる熱のパラメータに連動
して変化する標本の像ボケ量の時間推移を表した測定デ
ータを記録する記録手段と、 前記記録手段から読み出された前記測定データから、前
記顕微鏡の観察条件と前記顕微鏡での観察中に取得され
る熱のパラメータの値に対応した前記像ボケ量を算出す
る算出手段と、 前記算出手段の結果から前記顕微鏡の前記像ボケ量を打
ち消すように前記標本と該標本の観察に使用されている
対物レンズとの相対的位置を変化させる駆動部を制御す
る制御手段と、 を有することを特徴とする制御装置。
5. An apparatus for controlling a microscope, which electrically controls a part or all of the focus, wherein a time transition of an image blur amount of a sample that changes in association with a parameter of heat transmitted to the microscope main body from inside and outside. Recording means for recording the measurement data represented, from the measurement data read from the recording means, the image corresponding to the observation conditions of the microscope and the value of the parameter of heat acquired during observation with the microscope A calculation unit that calculates the amount of blur, and a drive unit that changes the relative position of the sample and the objective lens used for observing the sample so as to cancel the image blur amount of the microscope from the result of the calculation unit. And a control unit for controlling the control unit.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006162765A (en) * 2004-12-03 2006-06-22 Keyence Corp Inverted type fluorescence microscope
JP2007101578A (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Olympus Corp Microscopic focus maintenance device and microscope device
JP2013008030A (en) * 2011-06-22 2013-01-10 Leica Microsystems Cms Gmbh Method and optical microscopic device for displaying sample with image

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