JP2003043373A - 顕微鏡等のフォーカス安定性機構 - Google Patents
顕微鏡等のフォーカス安定性機構Info
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- G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
- G02B7/028—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation
Abstract
(57)【要約】
【課題】光学顕微鏡等の熱膨張に起因するＺ方向の焦点
外れを補償することにより、観測中に試料が焦点ボケを
生じたり、物点（対象物）の移動（ドリフト）を起こさ
ない安定性の高い光学顕微鏡を提供する。 【解決手段】 光軸に重量、形状とも対象型につくられ
た光学系部と試料位置決め機構を有す周辺部とからなる
光学機械において、それぞれのコンポーネントを温度依
存性がゼロに近いものを組み合わせて構成したことを特
徴とする顕微鏡等のフォーカス安定性機構。
外れを補償することにより、観測中に試料が焦点ボケを
生じたり、物点（対象物）の移動（ドリフト）を起こさ
ない安定性の高い光学顕微鏡を提供する。 【解決手段】 光軸に重量、形状とも対象型につくられ
た光学系部と試料位置決め機構を有す周辺部とからなる
光学機械において、それぞれのコンポーネントを温度依
存性がゼロに近いものを組み合わせて構成したことを特
徴とする顕微鏡等のフォーカス安定性機構。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学機器、光学測
定機、光学顕微鏡等のフォーカス安定性機構に関するも
のである。特に光学顕微鏡等ではピントがずれたり、周
囲の温度等の影響で光学顕微鏡が微小に変位し物点（対
象物）がずれたりする（いわゆるドリフト現象）ことが
あるが、本発明はこうしたピントのズレやドリフト現象
によって物点が移動しても、常に安定して試料を観察で
きる顕微鏡等のフォーカス安定性機構に関するものであ
る。
定機、光学顕微鏡等のフォーカス安定性機構に関するも
のである。特に光学顕微鏡等ではピントがずれたり、周
囲の温度等の影響で光学顕微鏡が微小に変位し物点（対
象物）がずれたりする（いわゆるドリフト現象）ことが
あるが、本発明はこうしたピントのズレやドリフト現象
によって物点が移動しても、常に安定して試料を観察で
きる顕微鏡等のフォーカス安定性機構に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】公知の顕微鏡は、一般に、複数の異なる
対物レンズを受容する対物レンズ回転交換器（レボル
バ）を装備している。回転交換器の回転によって、所望
の対物レンズを顕微鏡の光路内へ旋回する。対物レンズ
のフォーカシングは、顕微鏡対物レンズの光軸に沿って
ステージを移動することによって行う。このような顕微
鏡本体は周囲の環境温度が上昇することにより膨張する
ということが、実際上良く知られている。この膨張によ
り、顕微鏡の極めて小さい焦点深度範囲（μの範囲）に
基づいて、プレパラートを含むステージと顕微鏡対物レ
ンズとの間の距離の変化が起こり、例えば常温時に一度
調整した合焦位置（状態）が失われるという望ましくな
い効果が生ずる。
対物レンズを受容する対物レンズ回転交換器（レボル
バ）を装備している。回転交換器の回転によって、所望
の対物レンズを顕微鏡の光路内へ旋回する。対物レンズ
のフォーカシングは、顕微鏡対物レンズの光軸に沿って
ステージを移動することによって行う。このような顕微
鏡本体は周囲の環境温度が上昇することにより膨張する
ということが、実際上良く知られている。この膨張によ
り、顕微鏡の極めて小さい焦点深度範囲（μの範囲）に
基づいて、プレパラートを含むステージと顕微鏡対物レ
ンズとの間の距離の変化が起こり、例えば常温時に一度
調整した合焦位置（状態）が失われるという望ましくな
い効果が生ずる。
【０００３】例えば、従来の光学測定機、光学顕微鏡の
心臓部である対物レンズには約１μｍ／°Ｃの温度依存
性があり、またこの保持部金物も光軸に対して非対称で
温度依存性があった。試料位置決め装置のステージ部も
重量的、形状においても光軸に対して非対称性が著しく
バランスを欠いており温度変化に対して焦点が不安定と
なり、また物点（対象物）の移動（ドリフト）を起こし
ていた。このため室内の温度を制御しても０．１°Ｃの
温度変化は避けられず、対物レンズ温度依存性を仮に
１．０μｍ／１°Ｃとすると０．１°Ｃの変化で１００
ｎｍの移動量となり、この結果焦点がボケで分子位置の
計測や分子運動量の計測等に応えられないのが現状であ
る。
心臓部である対物レンズには約１μｍ／°Ｃの温度依存
性があり、またこの保持部金物も光軸に対して非対称で
温度依存性があった。試料位置決め装置のステージ部も
重量的、形状においても光軸に対して非対称性が著しく
バランスを欠いており温度変化に対して焦点が不安定と
なり、また物点（対象物）の移動（ドリフト）を起こし
ていた。このため室内の温度を制御しても０．１°Ｃの
温度変化は避けられず、対物レンズ温度依存性を仮に
１．０μｍ／１°Ｃとすると０．１°Ｃの変化で１００
ｎｍの移動量となり、この結果焦点がボケで分子位置の
計測や分子運動量の計測等に応えられないのが現状であ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、光学
顕微鏡等の熱膨張に起因するＺ方向の焦点外れを補償す
ることにより、観測中に試料が焦点ボケを生じたり、物
点（対象物）の移動（ドリフト）を起こさない安定性の
高い光学顕微鏡を実現することを目的とする。本発明
は、対物レンズ、試料位置決めステージ、焦点合わせ機
構部の心臓部を光軸中心に重量、形状とも均等に直接固
定し、これらを温度依存性の極めて少ないコンポーネン
トに製作し、組み立てるか、構成部分の温度依存性の総
和が等しく、かつ釣合い長さを等しく構成することによ
り顕微鏡のフォーカス安定性を強化する。本発明におけ
るフォーカス安定性とは対物レンズ焦点位置と物点との
相対位置をＸＹＺ三方向すべてに関し周囲の環境による
影響に左右されず安定させることをいう。
顕微鏡等の熱膨張に起因するＺ方向の焦点外れを補償す
ることにより、観測中に試料が焦点ボケを生じたり、物
点（対象物）の移動（ドリフト）を起こさない安定性の
高い光学顕微鏡を実現することを目的とする。本発明
は、対物レンズ、試料位置決めステージ、焦点合わせ機
構部の心臓部を光軸中心に重量、形状とも均等に直接固
定し、これらを温度依存性の極めて少ないコンポーネン
トに製作し、組み立てるか、構成部分の温度依存性の総
和が等しく、かつ釣合い長さを等しく構成することによ
り顕微鏡のフォーカス安定性を強化する。本発明におけ
るフォーカス安定性とは対物レンズ焦点位置と物点との
相対位置をＸＹＺ三方向すべてに関し周囲の環境による
影響に左右されず安定させることをいう。
【０００５】温度依存性の極めて少ないコンポーネント
とはインバー（鉄、炭素、クロームの特定構成比を持つ
鋼材）をもって製作されたステージ部とか、顕微鏡対物
レンズで例えれば温度依存性の極めて少ないガラス等と
金属で製作する。また、このような材料を使用した場
合、光学機械が非常に高価なもとのなるので、製造コス
トを安価にするために特別な補正機構で温度依存性を解
消する。
とはインバー（鉄、炭素、クロームの特定構成比を持つ
鋼材）をもって製作されたステージ部とか、顕微鏡対物
レンズで例えれば温度依存性の極めて少ないガラス等と
金属で製作する。また、このような材料を使用した場
合、光学機械が非常に高価なもとのなるので、製造コス
トを安価にするために特別な補正機構で温度依存性を解
消する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため上記の目的を達
成するために本発明が採用した技術解決手段は、光軸に
重量、形状とも対称型につくられた光学系部と試料位置
決め機構を有す周辺部とからなる光学機械において、そ
れぞれのコンポーネントを温度依存性がゼロに近いもの
を組み合わせて構成したことを特徴とする顕微鏡等のフ
ォーカス安定性機構である。また、固定基盤上中央部に
光軸に重量、形状とも対称型中空Ｚ軸ステージまたは中
空筒を用い対物レンズを固定する光学系部と、固定基盤
上に光軸に重量、形状とも対称型試料位置決め中空駆動
ステージ部から構成する顕微鏡とし、それぞれのコンポ
ーネントの温度依存性を零に近いものを組み合わせたこ
とを特徴とする顕微鏡等のフォーカス安定性機構であ
る。また、光軸に重量、形状とも対称型につくられた光
学系部と試料位置決め機構を有す周辺部とからなる光学
機械において、それぞれのコンポーネントを温度依存性
の総和が等しくなるように構成したことを特徴とする顕
微鏡等のフォーカス安定性機構である。また、固定基盤
上中央部に光軸に重量、形状とも対称型中空Ｚ軸ステー
ジまたは中空筒を用い対物レンズを固定する光学系部
と、固定基盤上に光軸に重量、形状とも対称型試料位置
決め中空駆動ステージ部から構成する顕微鏡とし、前記
光学系部と中空ステージ部の温度依存性料の総和が等し
くなるように構成したことを特徴とする顕微鏡等のフォ
ーカス安定性機構である。また、光学系部と試料位置決
め装置の双方の物理的高さを揃え、かつ温度依存量の総
和が等しく構成するために、いずれかのコンポーネント
には線膨張係数が３×１０-6以下であるインパーを使用
して双方の条件を満たすように構成したことを特徴とす
る顕微鏡等のフォーカス安定性機構である。
成するために本発明が採用した技術解決手段は、光軸に
重量、形状とも対称型につくられた光学系部と試料位置
決め機構を有す周辺部とからなる光学機械において、そ
れぞれのコンポーネントを温度依存性がゼロに近いもの
を組み合わせて構成したことを特徴とする顕微鏡等のフ
ォーカス安定性機構である。また、固定基盤上中央部に
光軸に重量、形状とも対称型中空Ｚ軸ステージまたは中
空筒を用い対物レンズを固定する光学系部と、固定基盤
上に光軸に重量、形状とも対称型試料位置決め中空駆動
ステージ部から構成する顕微鏡とし、それぞれのコンポ
ーネントの温度依存性を零に近いものを組み合わせたこ
とを特徴とする顕微鏡等のフォーカス安定性機構であ
る。また、光軸に重量、形状とも対称型につくられた光
学系部と試料位置決め機構を有す周辺部とからなる光学
機械において、それぞれのコンポーネントを温度依存性
の総和が等しくなるように構成したことを特徴とする顕
微鏡等のフォーカス安定性機構である。また、固定基盤
上中央部に光軸に重量、形状とも対称型中空Ｚ軸ステー
ジまたは中空筒を用い対物レンズを固定する光学系部
と、固定基盤上に光軸に重量、形状とも対称型試料位置
決め中空駆動ステージ部から構成する顕微鏡とし、前記
光学系部と中空ステージ部の温度依存性料の総和が等し
くなるように構成したことを特徴とする顕微鏡等のフォ
ーカス安定性機構である。また、光学系部と試料位置決
め装置の双方の物理的高さを揃え、かつ温度依存量の総
和が等しく構成するために、いずれかのコンポーネント
には線膨張係数が３×１０-6以下であるインパーを使用
して双方の条件を満たすように構成したことを特徴とす
る顕微鏡等のフォーカス安定性機構である。
【０００７】
【実施の形態】以下本発明の係る実施形態を図面を参照
して説明すると、図１は温度依存性の少ない顕微鏡の安
定性機構の側断面図、図２は図１中のＸ−Ｘ断面図であ
る。図１、図２において、３は顕微鏡の基盤であり、こ
の基盤３上には補正筒７の一端が積み上げられネジ等の
固定手段によって固定され、さらに補正筒７の先端には
対物レンズ１１が積み上げられネジ等の固定手段で固定
されており、これらを光学系部とする。
して説明すると、図１は温度依存性の少ない顕微鏡の安
定性機構の側断面図、図２は図１中のＸ−Ｘ断面図であ
る。図１、図２において、３は顕微鏡の基盤であり、こ
の基盤３上には補正筒７の一端が積み上げられネジ等の
固定手段によって固定され、さらに補正筒７の先端には
対物レンズ１１が積み上げられネジ等の固定手段で固定
されており、これらを光学系部とする。
【０００８】一方、補正筒７、対物レンズ１１の周辺に
はＸ軸・Ｙ軸駆動ステージ８、１０が積み上げられて、
さらにＸ軸・Ｙ軸駆動ステージ上にはＺ軸微動ステージ
５が積み上げられており、これらを周辺部とする。
はＸ軸・Ｙ軸駆動ステージ８、１０が積み上げられて、
さらにＸ軸・Ｙ軸駆動ステージ上にはＺ軸微動ステージ
５が積み上げられており、これらを周辺部とする。
【０００９】上記構成からなる顕微鏡では、対物レン
ズ、試料位置決めステージ、焦点合わせ機構部の心臓部
等の全てのコンポーネントを光軸中心に重量、形状とも
均等に直接固定し、さらに、これらを温度依存性の極め
て少ない材料で構成する。温度依存性の極めて少ないコ
ンポーネントとはインバー（鉄、炭素、クロームの特定
構成比を持つ鋼材）をもって製作されたステージ部と
か、顕微鏡対物レンズで例えれば温度依存性の極めて少
ないガラス等と金属で製作する。インバーには線膨張係
数３×１０-6以下のものが存在し、１０ｍｍ変化しても
無視できるものがある。このように構成することで、顕
微鏡のコンポーネントの全てにおいて、温度依存性を排
除することができ、常に安定した顕微鏡測定が実現でき
る。なお、本発明におけるフォーカス安定性機構とは対
物レンズ焦点位置と物点との相対位置をＸＹＺ三軸方向
すべてに関し周囲の環境による影響に左右されず安定し
た状態で試料の観測ができる状態をいい、そのための機
構をフォーカス安定性機構とする。
ズ、試料位置決めステージ、焦点合わせ機構部の心臓部
等の全てのコンポーネントを光軸中心に重量、形状とも
均等に直接固定し、さらに、これらを温度依存性の極め
て少ない材料で構成する。温度依存性の極めて少ないコ
ンポーネントとはインバー（鉄、炭素、クロームの特定
構成比を持つ鋼材）をもって製作されたステージ部と
か、顕微鏡対物レンズで例えれば温度依存性の極めて少
ないガラス等と金属で製作する。インバーには線膨張係
数３×１０-6以下のものが存在し、１０ｍｍ変化しても
無視できるものがある。このように構成することで、顕
微鏡のコンポーネントの全てにおいて、温度依存性を排
除することができ、常に安定した顕微鏡測定が実現でき
る。なお、本発明におけるフォーカス安定性機構とは対
物レンズ焦点位置と物点との相対位置をＸＹＺ三軸方向
すべてに関し周囲の環境による影響に左右されず安定し
た状態で試料の観測ができる状態をいい、そのための機
構をフォーカス安定性機構とする。
【００１０】ところで、上記のように顕微鏡を構成する
コンポーネントの全てを、温度依存性の極めて小さい材
料（たとえばインバー等）で構成すると、顕微鏡自体が
極めて高価となり、実用的でないという不都合が生じ
る。そこで、図１と同じ構成でありながら、光学系部、
周辺部において構成部分の温度依存性の総和が等しく、
かつ釣合い長さを等しく構成した顕微鏡を実現する。
コンポーネントの全てを、温度依存性の極めて小さい材
料（たとえばインバー等）で構成すると、顕微鏡自体が
極めて高価となり、実用的でないという不都合が生じ
る。そこで、図１と同じ構成でありながら、光学系部、
周辺部において構成部分の温度依存性の総和が等しく、
かつ釣合い長さを等しく構成した顕微鏡を実現する。
【００１１】具体的には、計測時、温度上昇によって対
物レンズの焦点位置が対物レンズの先端レンズ方向に移
動する顕微鏡の場合には、光学系部を構成する補正筒材
質には温度依存性の大きな材料を使用し、補正筒はこれ
を補償する量の長さ（温度上昇により伸びた量＝焦点移
動量）に設計する。また、周辺部にはインバー等の温度
依存性の極めて低い材料を使用する。
物レンズの焦点位置が対物レンズの先端レンズ方向に移
動する顕微鏡の場合には、光学系部を構成する補正筒材
質には温度依存性の大きな材料を使用し、補正筒はこれ
を補償する量の長さ（温度上昇により伸びた量＝焦点移
動量）に設計する。また、周辺部にはインバー等の温度
依存性の極めて低い材料を使用する。
【００１２】これとは逆に、温度上昇によって対物レン
ズの焦点（物点）位置が対物レンズ先端レンズとは逆方
向に移動する顕微鏡の場合には、前述とは逆に、周辺部
を構成するステージ材質を温度依存性の大きな材質に
し、さらにステージはこれを補償する高さ（温度上昇に
より伸びた量＝焦点移動量）として設計する。また、光
学系部を構成する補正筒は温度依存性の極めて低い材料
を使用する。
ズの焦点（物点）位置が対物レンズ先端レンズとは逆方
向に移動する顕微鏡の場合には、前述とは逆に、周辺部
を構成するステージ材質を温度依存性の大きな材質に
し、さらにステージはこれを補償する高さ（温度上昇に
より伸びた量＝焦点移動量）として設計する。また、光
学系部を構成する補正筒は温度依存性の極めて低い材料
を使用する。
【００１３】このように、光学系部および周辺部のいず
れか一方に温度依存性の極めて低い材料を使用し、他方
に温度依存性の大きな材料を使用して対物レンズの焦点
位置の移動を吸収（補正する）するように設計すること
で、即ち、顕微鏡の構成部分の温度依存性の総和が等し
く、かつ釣合い長さを等しく構成することで顕微鏡の安
定性を強化することができる。
れか一方に温度依存性の極めて低い材料を使用し、他方
に温度依存性の大きな材料を使用して対物レンズの焦点
位置の移動を吸収（補正する）するように設計すること
で、即ち、顕微鏡の構成部分の温度依存性の総和が等し
く、かつ釣合い長さを等しく構成することで顕微鏡の安
定性を強化することができる。
【００１４】つづいて、温度変化に伴う対物レンズの焦
点移動量を消去するために光学系をもって補正する方法
の具体例を説明する。図３は同顕微鏡の側断面図、図４
は同顕微鏡の平面図である。図３、図４において、１は
ステージ固定板、２は補正支柱、３は基盤、４はＺ軸微
動固定リング、５はＺ軸微動ステージ（中空筒ピエゾス
テージ）、６は固定ネジ、７は補正筒、８はＹ軸ステー
ジ板、９は直進案内機構、１０はＸ軸ステージ板、１１
は対物レンズであり、これらによって顕微鏡が構成され
ている。
点移動量を消去するために光学系をもって補正する方法
の具体例を説明する。図３は同顕微鏡の側断面図、図４
は同顕微鏡の平面図である。図３、図４において、１は
ステージ固定板、２は補正支柱、３は基盤、４はＺ軸微
動固定リング、５はＺ軸微動ステージ（中空筒ピエゾス
テージ）、６は固定ネジ、７は補正筒、８はＹ軸ステー
ジ板、９は直進案内機構、１０はＸ軸ステージ板、１１
は対物レンズであり、これらによって顕微鏡が構成され
ている。
【００１５】前記基盤３にはＺ軸微動ステージ（中空型
ピエゾステージ）５がねじこまれ、Ｚ軸微動固定リング
４によってロックナット状態で固定されている。また、
Ｚ軸微動ステージ５には補正筒７がネジこまれて固定さ
ており、さらに補正筒７には対物レンズ１１が固定され
ている。そしてこれらを以下中央ブロックと呼ぶ。
ピエゾステージ）５がねじこまれ、Ｚ軸微動固定リング
４によってロックナット状態で固定されている。また、
Ｚ軸微動ステージ５には補正筒７がネジこまれて固定さ
ており、さらに補正筒７には対物レンズ１１が固定され
ている。そしてこれらを以下中央ブロックと呼ぶ。
【００１６】一方基盤３には固定ネジ６によって補正支
柱２が立設されており、補正支柱２を介してステージ固
定板１がネジによって固定されている。そしてステージ
固定板上にはＹ軸ステージ板８が取付けられ、さらにＹ
軸ステージ板８上にＸ軸ステージ板１０が取付けられ、
これらによってＹ軸駆動ステージおよびＸ軸駆動ステー
ジを構成する。そしてこれらを周辺ブロックと呼ぶ。
柱２が立設されており、補正支柱２を介してステージ固
定板１がネジによって固定されている。そしてステージ
固定板上にはＹ軸ステージ板８が取付けられ、さらにＹ
軸ステージ板８上にＸ軸ステージ板１０が取付けられ、
これらによってＹ軸駆動ステージおよびＸ軸駆動ステー
ジを構成する。そしてこれらを周辺ブロックと呼ぶ。
【００１７】顕微鏡対物レンズに定められた（設計値）
位置（物点）に物体を置いたとしても僅かな室温の変化
等によって対物レンズの焦点距離が変化し、焦点面（物
点）が移動する。しかし、温度変化があっても次の式が
成立すれば、ピンぼけをおこすことなく、安定した顕微
鏡測定が可能となる。
位置（物点）に物体を置いたとしても僅かな室温の変化
等によって対物レンズの焦点距離が変化し、焦点面（物
点）が移動する。しかし、温度変化があっても次の式が
成立すれば、ピンぼけをおこすことなく、安定した顕微
鏡測定が可能となる。
【００１８】
Ｚ軸微動ステージ（ピエゾステージ）伸縮量 ΔＰ
補正筒伸縮量 ΔＸ
対物レンズ焦点（物点）移動量 ΔＯ
補正柱の伸縮量 ΔＨ
ステージ固定板の伸縮量 ΔＣ
Ｘ・Ｙステージ部伸縮量 ΔＳ
ΔＰ＋ΔＸ＋ΔＯ＝ΔＨ＋ΔＣ＋ΔＳ
これまでの測定では対物レンズ焦点（物点）の移動量Δ
Ｏは−値である。従って、補正筒７の伸縮量はΔＸ＝Δ
Ｈ＋ΔＣ＋ΔＳ−（ΔＰ＋ΔＯ）である。
Ｏは−値である。従って、補正筒７の伸縮量はΔＸ＝Δ
Ｈ＋ΔＣ＋ΔＳ−（ΔＰ＋ΔＯ）である。
【００１９】それぞれの値は、実測が望ましいが計算で
補えるものもある。具体例を上げると次の通りである。 Ｚ軸微動ステージ（ピエゾステージ）伸縮量 ΔＰ＝ ０．３μｍ 対物レンズ焦点（物点）移動量 ΔＯ＝−０．５μｍ 補正柱の伸縮量 ΔＨ＝ ０．０６μｍ ステージ固定板の伸縮量 ΔＣ＝ ０．１５μｍ Ｘ・Ｙステージ部伸縮量 ΔＳ＝ ０．２０μｍ 補正筒伸縮量ΔＸ＝ΔＨ＋ΔＣ＋ΔＳ−（ΔＰ＋ΔＯ） ＝０．０６＋０．１５＋０．２−（０．３−０．５） ＝０．６１ 補正筒長＝補正筒伸縮量ΔＸ ／使用素材の線膨張係数 上記の場合、補正筒７にアルミニウム合金を使用すると
線膨張係数は２３×１０-6である。そこで補正筒長＝
０．６１／２３×１０-6２３×１０-6＝２６．５ｍｍと
なる。補正筒長はこのような計算から定めているので中
央ブロックと周辺ブロックの高さを合わせる必要があ
り、この長さ調整は補正支柱２の丈決めを行う。
補えるものもある。具体例を上げると次の通りである。 Ｚ軸微動ステージ（ピエゾステージ）伸縮量 ΔＰ＝ ０．３μｍ 対物レンズ焦点（物点）移動量 ΔＯ＝−０．５μｍ 補正柱の伸縮量 ΔＨ＝ ０．０６μｍ ステージ固定板の伸縮量 ΔＣ＝ ０．１５μｍ Ｘ・Ｙステージ部伸縮量 ΔＳ＝ ０．２０μｍ 補正筒伸縮量ΔＸ＝ΔＨ＋ΔＣ＋ΔＳ−（ΔＰ＋ΔＯ） ＝０．０６＋０．１５＋０．２−（０．３−０．５） ＝０．６１ 補正筒長＝補正筒伸縮量ΔＸ ／使用素材の線膨張係数 上記の場合、補正筒７にアルミニウム合金を使用すると
線膨張係数は２３×１０-6である。そこで補正筒長＝
０．６１／２３×１０-6２３×１０-6＝２６．５ｍｍと
なる。補正筒長はこのような計算から定めているので中
央ブロックと周辺ブロックの高さを合わせる必要があ
り、この長さ調整は補正支柱２の丈決めを行う。
【００２０】以上、本発明に係る実施の形態について説
明したが、本発明は対象となる光学機械は顕微鏡に限定
されず、温度によってコンポーネントが膨張することで
フォーカスが不安定になる光学測定機等を含む広い概念
の光学機械に広く採用することができる。また、光学機
械を構成するコンポーネントのうち、どのコンポーネン
トに温度依存性の小さい材料を使用し、それに対応した
補正方法を設計するか等は設計者によって自由に選択す
ることができる。またステージ形状も正方形のステージ
に限定することなく、多角形、円形、楕円形等種々の形
状のステージとすることができる。
明したが、本発明は対象となる光学機械は顕微鏡に限定
されず、温度によってコンポーネントが膨張することで
フォーカスが不安定になる光学測定機等を含む広い概念
の光学機械に広く採用することができる。また、光学機
械を構成するコンポーネントのうち、どのコンポーネン
トに温度依存性の小さい材料を使用し、それに対応した
補正方法を設計するか等は設計者によって自由に選択す
ることができる。またステージ形状も正方形のステージ
に限定することなく、多角形、円形、楕円形等種々の形
状のステージとすることができる。
【００２１】さらに、本発明はその精神または主要な特
徴から逸脱することなく他のいかなる形でも実施でき
る。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例
示にすぎず限定的に解釈してはならない。
徴から逸脱することなく他のいかなる形でも実施でき
る。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例
示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【００２２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、極めて
安定性の高い光学顕微鏡が実現し分子生物学、生物物理
学等における分子間の距離計測や分子運動量計測がナノ
メートルオーダーで容易に可能となる。対物レンズ、試
料位置決めステージ、焦点合わせ機構部の心臓部を光軸
中心に重量、形状とも均等に直接固定し、これらを温度
依存性の極めて少ないコンポーネントに製作し、組み立
てるか、構成部分の温度依存性の総和が等しく、かつ釣
合い長さを等しく構成することにより光学機械のフォー
カス安定性（ピントのズレ防止、物点の移動防止）を強
化できる、等々の優れた効果を達成することができる。
安定性の高い光学顕微鏡が実現し分子生物学、生物物理
学等における分子間の距離計測や分子運動量計測がナノ
メートルオーダーで容易に可能となる。対物レンズ、試
料位置決めステージ、焦点合わせ機構部の心臓部を光軸
中心に重量、形状とも均等に直接固定し、これらを温度
依存性の極めて少ないコンポーネントに製作し、組み立
てるか、構成部分の温度依存性の総和が等しく、かつ釣
合い長さを等しく構成することにより光学機械のフォー
カス安定性（ピントのズレ防止、物点の移動防止）を強
化できる、等々の優れた効果を達成することができる。
【図１】温度依存性の少ない顕微鏡の安定性機構の側断
面図である。
面図である。
【図２】図１中のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】レンズの焦点移動量を消去するために光学系を
もって補正する方法の顕微鏡の側断面図である。
もって補正する方法の顕微鏡の側断面図である。
【図４】図３のステージ固定板から上を除いた平面図で
ある。
ある。
１ ステージ固定板
２ 補正支柱
３ 基盤
４ Ｚ軸微動固定リング
５ Ｚ軸微動ステージ（中空筒ピエゾステー
ジ） ６ 固定ネジ ７ 補正筒 ８ Ｙ軸ステージ板 ９ 直進案内機構 １０ Ｚ軸ステージ板 １１ 対物レンズ
ジ） ６ 固定ネジ ７ 補正筒 ８ Ｙ軸ステージ板 ９ 直進案内機構 １０ Ｚ軸ステージ板 １１ 対物レンズ
Claims (5)
- 【請求項１】光軸に重量、形状とも対称型につくられた
光学系部と試料位置決め機構を有す周辺部とからなる光
学機械において、それぞれのコンポーネントを温度依存
性がゼロに近いものを組み合わせて構成したことを特徴
とする顕微鏡等のフォーカス安定性機構。 - 【請求項２】固定基盤上中央部に光軸に重量、形状とも
対称型中空Ｚ軸ステージまたは中空筒を用い対物レンズ
を固定する光学系部と、固定基盤上に光軸に重量、形状
とも対称型試料位置決め中空駆動ステージ部から構成す
る顕微鏡とし、それぞれのコンポーネントの温度依存性
を零に近いものを組み合わせたことを特徴とする顕微鏡
等のフォーカス安定性機構。 - 【請求項３】光軸に重量、形状とも対称型につくられた
光学系部と試料位置決め機構を有す周辺部とからなる光
学機械において、それぞれのコンポーネントを温度依存
性の総和が等しくなるように構成したことを特徴とする
顕微鏡等のフォーカス安定性機構。 - 【請求項４】固定基盤上中央部に光軸に重量、形状とも
対称型中空Ｚ軸ステージまたは中空筒を用い対物レンズ
を固定する光学系部と、固定基盤上に光軸に重量、形状
とも対称型試料位置決め中空駆動ステージ部から構成す
る顕微鏡とし、前記光学系部と中空ステージ部の温度依
存性料の総和が等しくなるように構成したことを特徴と
する顕微鏡等のフォーカス安定性機構。 - 【請求項５】光学系部と試料位置決め装置の双方の物理
的高さを揃え、かつ温度依存量の総和が等しく構成する
ために、いずれかのコンポーネントには線膨張係数が３
×１０-6以下であるインパーを使用して双方の条件を満
たすように構成したことを特徴とする顕微鏡等のフォー
カス安定性機構。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP2001225306A JP4205321B2 (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 顕微鏡等のフォーカス安定性機構 |
| EP02738702A EP1418456A4 (en) | 2001-07-26 | 2002-06-13 | FOCUS STABILIZATION MECHANISM OF A MICROSCOPE OR THE LIKE |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001225306A JP4205321B2 (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 顕微鏡等のフォーカス安定性機構 |
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|---|---|
| JP2003043373A true JP2003043373A (ja) | 2003-02-13 |
| JP2003043373A5 JP2003043373A5 (ja) | 2005-07-21 |
| JP4205321B2 JP4205321B2 (ja) | 2009-01-07 |
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ID=19058315
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001225306A Expired - Lifetime JP4205321B2 (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 顕微鏡等のフォーカス安定性機構 |
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| EP (1) | EP1418456A4 (ja) |
| JP (1) | JP4205321B2 (ja) |
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| WO2017033654A1 (ja) * | 2015-08-21 | 2017-03-02 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 光学顕微鏡および電子顕微鏡 |
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| DE202009010772U1 (de) | 2009-08-11 | 2009-11-26 | Deutsches Krebsforschungszentrum Stiftung des öffentlichen Rechts | Anordnung zur Abbildungsstabilisierung |
| DE102010060841B3 (de) * | 2010-11-26 | 2012-06-06 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Einrichtung zum Fokussieren eines Mikroskopobjektivs auf eine Probe |
| CN102981259B (zh) * | 2012-11-26 | 2015-06-10 | 长春迪瑞医疗科技股份有限公司 | 一种光学成像系统的热膨胀补偿装置和方法 |
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| US5317153A (en) * | 1991-08-08 | 1994-05-31 | Nikon Corporation | Scanning probe microscope |
| DE19530136C1 (de) | 1995-08-16 | 1997-02-13 | Leica Mikroskopie & Syst | Einrichtung zur Fokusstabilisierung in einem Mikroskop |
| JP2778573B2 (ja) * | 1996-03-22 | 1998-07-23 | 日本電気株式会社 | 加熱ステージ |
| JPH1090610A (ja) | 1996-09-17 | 1998-04-10 | Olympus Optical Co Ltd | 走査型プローブ顕微鏡 |
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| JP4914537B2 (ja) | 2000-04-19 | 2012-04-11 | オリンパス株式会社 | 倒立型顕微鏡に適用される試料支持装置 |
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-
2001
- 2001-07-26 JP JP2001225306A patent/JP4205321B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-06-13 WO PCT/JP2002/005922 patent/WO2003012520A1/ja active Application Filing
- 2002-06-13 EP EP02738702A patent/EP1418456A4/en not_active Ceased
- 2002-06-13 US US10/484,626 patent/US7315412B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US7315412B2 (en) | 2008-01-01 |
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