JP2004287043A - Microscope system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、顕微鏡システムに係り、特に、そのサンプル又は対物レンズにダメージを与えるような接触を防止する機構の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、顕微鏡によりサンプルを観察する場合、先ず、サンプルとして生体標本をステージ上に置き、その像を接眼レンズやTVモニタを通して見ながら対物レンズとサンプルの光軸方向の相対距離を調節して、ピントを合わせた後、光軸と垂直なXY平面の位置を調節し、所望の観察像を取得する方法が採られる。
【0003】
ところで、このような対物レンズとサンプルの相対距離は、対物レンズの作動距離(以下、WDと記す)によって決定される。そして、このWDは、対物レンズの倍率によって異なり、高倍率ほど短く、例えば10倍の対物レンズの場合、約10mmであるが、100倍の対物レンズの場合だと約0.2mmとなる。
【0004】
したがって、高倍率の観察の場合にあっては、ピント合わせのために対物レンズとサンプルの相対距離を調節するときの僅かな誤操作によってもサンプルと対物レンズが接触する虞を有する。
【0005】
また、凹凸が激しく高低差の大きいサンプルの観察を行う場合にあっても、観察中にサンプルをXY平面上で移動させる際に、サンプルと対物レンズが接触する危険性を有する。さらに、サンプルと対物レンズの接触は、自動で複数の対物レンズを交換する機能をもつ顕微鏡システムにおける対物レンズ交換の際にも、WD、焦点深度等の違いによって同様に起こりうる。
【0006】
このようなサンプルと対物レンズの接触は、種々の状況下において生じる虞があり、例えばサンプルが半導体ウエハのように薄いものであれば、接触の程度によってはサンプルを破損してしまう虞があり、破損ウエハの処理時間も考慮すると、歩留まり、工数両方の点で多大な損失を招くことになる。
【0007】
そこで、サンプルと対物レンズの接触を回避する手段としては、対物レンズ先端に接触検出センサを取り付けて、接触時のセンサヘの加圧を信号として検出し、その検出信号に応じて標本を退避する処理を行うことで、標本を保護する方法が提案されている(例えば特許文献1、特許文献2参照)。
【0008】
しかしながら、上記保護の方法では、その構成上、接触防止機能が正常に動作するか否かの検出することが困難なため、接触防止機能が不充分な状態で観察し、接触が発生した場合、例えば触覚センサの感度が通常より鈍いときには、サンプルヘのセンサの加圧が強く、サンプルに傷をつけてしまう虞を有する。また、触覚センサの感度が高すぎる場合には、サンプルとセンサの接触ではない微弱な振動に対して誤検出してしまうという不都合を有する。
【0009】
さらに、接触検出センサにピエゾ圧電素子等の温度による抵抗値変動の大きい素子を用いた場合には、環境の変化によって検出信号にばらつきが生じやすいために、接触時にサンプルを破損してしまうという不都合を有する。
【0010】
【特許文献1】
特開2000―199858号公報(段落番号0019〜段落番号0024、図1)
【0011】
【特許文献2】
特開平10―260361号公報(段落番号0017〜段落番号0049、図2)
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の顕微鏡システムでは、対物レンズがサンプルに接触して傷付けたり、破損してしまうという不具合を有する。
【0013】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、構成簡易にして、対物レンズ又はサンプルのダメージを与えるような接触を確実に防止し得るようにした顕微鏡システムを提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
この発明は、サンプルを載せるステージと対物レンズとの光軸方向の相対距離を変化させる駆動手段及び前記光軸上の対物レンズの交換を行う対物レンズ交換手段の少なくとも一方を備える顕微鏡システムにおいて、前記サンプルと対物レンズの接触を検知する接触検知手段と、この接触検知手段の出力により前記駆動手段又は対物レンズ交換手段を制御する制御手段と、前記接触検知手段に擬似的に接触状態を発生させる疑似接触手段と、この疑似接触手段により発生された擬似的な接触状態における前記接触検知手段からの検知出力より該接触検知手段の状態を診断し、その診断結果に応じた指示を前記制御手段に出力する自己診断部とを具備して構成した。
【0015】
上記構成によれば、疑似接触手段によって接触検知手段に対して擬似的に接触状態を発生させると、この接触による検知出力が自己診断部に送信され、自己診断部が接触検知手段の状態を診断し、その診断結果に応じた指示を制御手段に出力する。したがって、センサ機能が正常であるか否かが事前に検出することができることで、誤動作による対物レンズ又はサンプルにダメージを与えるような接触を確実に防止することができる。
【0016】
また、この発明は、前記疑似接触手段を、前記接触検知手段に対し前記ステージ及び対物レンズ交換手段のいずれか一方の側に設置するように構成した。
【0017】
上記構成によれば、前記疑似接触手段を用いた自己診断を、サンプルの一時退避をさせることなく行うことが可能となり、迅速なサンプル又は対物レンズにダメージを与えるような接触を防止する機能の診断を行うことができる。
【0018】
また、この発明は、前記疑似接触手段は、発振素子を備え、該発振素子による振動を、疑似的に接触させることによる応力とともに、前記接触検知手段に与えるように構成した。
【0019】
上記構成によれば、前記接触検出手段に前記疑似接触手段により、発生された疑似接触による応力だけでなく、所望の振動を与えることで、対物レンズとサンプルとの接触時に前記接触検出手段に加わる振動に対するセンサ機能を診断することも可能となる。したがって、診断の信頼性の向上が図れる。
【0020】
また、この発明は、前記自己診断部は、前記疑似接触手段の検知出力に応動して前記制御手段へ出力する指示を変更するように構成した。
【0021】
上記構成によれば、前記自己診断部は、前記疑似接触手段の検知出力に応じて前記制御手段への指示を変更することにより、観察環境の温度等の変化の大きい場所における観察の際も、前記接触検出手段の感度に応じてセンサ機能を微調整することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0023】
図1は、この発明の第1の実施の形態に係る顕微鏡システムの概略構成を示すもので、図中10は、顕微鏡本体で、この顕微鏡本体10には、サンプル(観察標本)を載置するステージ11が昇降自在に設けられる。このステージ11は、顕微鏡本体10に内蔵されたステージモータ12により光軸方向に昇降自在に移動調整されると共に、ステージXYハンドル13の操作により光軸と直交する水平面上でXY方向に移動調整自在に配される。そして、このステージ11の表面には、図示しないサンプル固定用のクレンメルが取り付けられる。
【0024】
上記顕微鏡本体10には、ステージ11に対向してレボルバ14が設けられている。このレボルバ14には、複数の対物レンズ15が設けられ、この複数の対物レンズ15が、レボルバ14に内蔵されたレボルバモータ16によって選択的に光軸上に挿入される。これにより、検鏡者は、開口絞り17、視野絞り18、コーナーキューブ19、対物レンズ15を通過した光源20からの照明光で照明されたサンプルを接眼レンズ21を通して見ることでサンプルを観察することができる。
【0025】
また、上記レボルバ14上の各対物レンズ15の先端部には、接触検知手段として触覚センサ22が設けられる。この触覚センサ22は、例えばピエゾ圧電素子で構成され、サンプルとの僅かな接触状態を検出する。この触覚センサ22は、対物レンズ15側面を通るリード線101を介して顕微鏡本体10内に配される中央演算処理装置(CPU)23に接続され、その検出信号をCPU23に出力する。
【0026】
CPU23には、操作ユニット24が接続される。この操作ユニット24には、ピント合わせ用ステージモ一夕12によりステージ11を光軸方向に移動させるために、例えば図2に示すように焦準ハンドル241、対物レンズ切換え時にレボルバモ一夕16を駆動させるための対物切換え用スイッチ242、オートフォーカス動作を行うためのAFスイッチ243及びSEACHスイッチ244、触覚センサ22の自己診断を開始させるためのスイッチ245が配される。
【0027】
上記スイッチ245は、例えば照光式に構成され、警告告知用のLED246が内蔵される。
【0028】
また、上記CPU23には、自己診断部25が接続される。自己診断部25は、例えば図3に示すように演算部251及び読み出し専用記憶部であるROM(Read Only Memory)252で構成される。自己診断部25は、上記スイッチ245の操作に応動して演算部251でROM252に格納された正常時の基準信号レベルを読み出して、上記CPU23を介して入力される触覚センサ22からのデータと比較して接触の有無を判断して、その診断処理データを上記CPU23に出力する。
【0029】
上記構成において、自己診断を行う手順について図4を参照して説明する。即ち、ステップS1において、検鏡者は、観察標本であるサンプルをステージ11から退避させ、疑似接触手段を構成するダミーサンプル26をステージ11に載置して、上記クレンメル(図示せず)によって所定の位置に固定する。次に、ステップS2に移行して、操作ユニット24のスイッチ245を押して、CPU23を介してステージモータ12を駆動させ、ダミーサンプル26と触覚センサ22が近づく上昇方向にステージ11を一定距離だけ移動させる。
【0030】
ここで、CPU23は、触覚センサ22からの検出信号が入力され、その検出信号を、自己診断部25に転送する。自己診断部25は、その演算部251でROM252に格納される基準信号レベルに基づいて検出信号の有無を判定し(ステップS3)、検出信号が無く、NOを判定した状態では、再び、上記ステップS2に戻りステージモータ12を駆動させ、ダミーサンプル26と触覚センサ22が近づく上昇方向にステージ11を一定距離だけ移動させ、ステップS3に移行されて同様の判定が行われる。
【0031】
上記ステップS3において、自己診断部25は、検出信号を検知し、YESを判定すると、ステップS4に移行して、CPU21がステージモータ12を駆動してステージ11を反転させて下降させた後、ステップS5に移行される。ここで、自己診断部25は、その演算部251がROM252に格納された正常時の基準信号レベルを読み出し、検出信号と比較する。検出信号の方が基準信号レベルより大きいときは、触覚センサ22の感度が良好でサンプル又は対物レンズ15にダメージを与えるような接触を防止する機能が正常であると判断し、検出信号の方が基準信号レベルより小さいときは、触覚センサ22の感度が不充分なため、サンプル又は対物レンズ15にダメージを与えるような接触を防止する機能が正常に動作しないと判断する。
【0032】
そして、触覚センサ22が正常に動作すると判断したときは、自己診断部25は、ステップS6に移行してCPU23に指示を与え、操作ユニット24のLED246を点灯させて機能が正常であることを検鏡者に報せる。また、自己診断部25は、触覚センサ22が正常に動作しないと判断したときはステップS7に移行して、例えばブザー等を鳴らし検鏡者に触覚センサ22の動作が異常であることを報せる。
【0033】
ここで、上記触覚センサ22に接触させるダミーサンプル26としては、サンプル(観察標本)に応じて取り換えることで、触覚センサ22の状態をより正確に自己診断をすることができる。
【0034】
また、上記触覚センサ22の感度を微調整できる機構を設けて構成してもよい。この場合には、触覚センサ22の異常検出時に、その感度を調整しつつ、自己診断を再度、繰り返すことにより、触覚センサ22を動作可能に構成することができる。
【0035】
このように、上記顕微鏡システムは、サンプルと対物レンズ15の接触を検知する触覚センサ22を備えて、この触覚センサ22に擬似的に接触状態を発生させるダミーサンプル26を、サンプルに代えてステージ11上に選択的に配し、上記触覚センサ22でダミーサンプル26により発生された擬似的な接触状態における検知出力に基づいて自己診断部25で触覚センサ22の状態を診断し、その診断結果に応じた所望の処理を指示するように構成した。
【0036】
これによれば、ダミーサンプル26によって触覚センサ22に対して擬似的に接触状態を発生させると、この接触による検知出力が自己診断部25に送信され、自己診断部25が触覚センサ22の状態を診断し、その診断結果に応じた処理を指示することにより、センサ機能が正常であるか否かが事前に検出することができることで、誤動作によって、対物レンズ15がサンプルに誤って接触し、対物レンズ15又はサンプルにダメージを与えるようなことを確実に防止することができる。
【0037】
なお、上記第1の実施の形態では、自己診断の手法として、ステージ11を昇降駆動して触覚センサ22の自己診断を行うように構成したが、その他、ステージ11を固定した状態で、レボルバ14を回転させて触覚センサ22とダミーサンプル26とを接触させて自己診断を行うように構成してもよい。また、この発明では、ステージ11の昇降駆動及びレボルバ14の回転の双方の状態で、それぞれ触覚センサ22とダミーサンプル26とを接触させて自己診断を行うようにしてもよい。この場合には、さらに、自己診断結果の信頼性の向上を図ることが可能となる。
【0038】
また、この発明は、上記第1の実施の形態に限ることなく、その他、図5及び図6に示す第2の実施の形態、第3の実施の形態、図7及び図8に示す第4の実施の形態の如く構成しても良い。但し、図5及び図6、図7及び図8の説明においては、上記図1乃至図4と同一部分について、同一符号を付し、且つ、互いに同一に構成される部分についても、同一符号を付して、以後、その詳細な説明を省略する。
【0039】
先ず、図5及び図6に示す第2の実施の形態では、ステージ11上にサンプルを載置した状態で、触覚センサ22の自己診断を可能にダミーサンプル搭載部30を顕微鏡本体10に昇降自在に配して構成した。
【0040】
即ち、顕微鏡本体10には、上記レボルバモータ16と共に、ダミーサンプル配置用の第1の駆動モータ31が内蔵され、この第1の駆動モータ31の駆動軸には、アーム32の一端がリンク結合される(図6参照)。そして、このアーム32の他端には、矢印方向に昇降自在に配させるアーム格納部33がリンク結合される。このアーム格納部33には、第2の駆動モータ34が内蔵され、この第2の駆動モータ34の駆動軸には、図示しない歯車機構を介して上記ダミーサンプル搭載部30が矢印方向に出入り自在に結合される。このダミーサンプル搭載部30には、その先端部に上記ダミーサンプル26が搭載され、該ダミーサンプル26と協働して疑似接触手段を構成する。
【0041】
上記第1及び第2の駆動モータ31、34は、上記CPU23に接続される。このCPU23は、図2の上記操作ユニット24のスイッチ245の操作に応動して駆動信号を生成して第1及び第2の駆動モータ31、34を選択的に駆動制御して後述するように自己診断を実行する。
【0042】
上記構成において、触覚センサ22の自己診断を行う場合、先ず、検鏡者は、そのダミーサンプル搭載部30にダミーサンプル26を搭載する。この状態で、上記操作ユニット24のスイッチ245を押圧操作すると、先ずステージモータ17が駆動されて、ステージ11が下降し、サンプルを安全な位置に退避する。
【0043】
ここで、第1及び第2の駆動モータ31、34が順に駆動制御されてアーム32を介してアーム格納部33が最も下に下降されると共に、ダミーサンプル搭載部30が最も下に下降され、該ダミーサンプル搭載部30上のダミーサンプル26が、観察位置に移動される。その後、上記第2の駆動モータ34が反転駆動されて、ダミーサンプル搭載部30が上昇されてダミーサンプル26が触覚センサ22に接触される。ここで、触覚センサ22は、接触状態を検出して、その検出信号をCPU23に出力する。CPU23は、入力した検出信号を自己診断部25に出力する。
【0044】
ここで、自己診断部25は、上述した図3のステップS3〜ステップS7と同様の手順で自己診断を実行し、その自己診断結果を告知する。この自己診断が完了した状態で、検鏡者は、ダミーサンプル搭載部30のダミーサンプル26を取り外した後、再び、操作ユニット24が操作されると、第1及び第2の駆動モータ31、34が反転駆動され、ダミーサンプル搭載部30が上昇されると共に、アーム32が反転されてアーム格納部22が上昇され、サンプル(観察標本)と干渉しない安全な位置まで避難される。その後、ステージ11を初期の観察位置まで上昇させ、ステージ11上のサンプルの観察が自己診断結果を考慮して行うことができる。
【0045】
この第2の実施の形態によれば、触覚センサ22が正常に機能するか否かを判断する自己診断の一連の動作を、操作ユニット24のスイッチ245を押圧操作するだけで実現でき、自己診断のためのダミーサンプル26をステージ11上に取り付けたり、サンプルをステージ11外に一時的に退避させる手間が省けることにより、さらに高速な自己診断を行うことが可能となる。
【0046】
また、第3の実施の形態は、例えば図5及び図6の第2の実施の形態におけるダミーサンプル搭載部30に搭載する疑似接触手段を構成するダミーサンプル26として、図示しない発振素子を配し、この発振素子(図示せず)の接触状態を上記触覚センサで検出するようにしたものである。この発振素子(図示せず)は、該発振素子(図示せず)を振動させるための電極を介して配され、この電極が上記CPUを介して駆動制御されて振動が制御される。
【0047】
上記構成において、触覚センサ22の自己診断を行う場合、検鏡者は、上記操作ユニット24のスイッチ245を押圧操作して、ステージモータ12を駆動して、ステージ11を下降させてサンプルを安全な位置に退避させる。
【0048】
ここで、上記第1及び第2の駆動モータ31、34が順に駆動制御されてアーム32を介してアーム格納部33が最も下に下降されると共に、ダミーサンプル搭載部30が最も下に下降され、該ダミーサンプル搭載部30上の発振素子(図示せず)が、観察位置に移動される。その後、上記第2の駆動モータ34を反転駆動して、ダミーサンプル搭載部30を所望の位置まで上昇させ、触覚センサ22を発振素子(図示せず)に当接させる。
【0049】
ここで、CPU21は、発振素子(図示せず)の電極を駆動して該発振素子(図示せず)を振動させ、その振動に応じた検出信号が触覚センサ22で検出され、その検出信号が上記自己診断部25に入力される。自己診断部25は、入力した検出信号に基づいて触覚センサ22が正常か、異常かの判断を、例えば上述した図3に示す手順で実行する。
【0050】
この第3の実施の形態によれば、サンプルと対物レンズ15の接触時に触覚センサ22に加わる微弱な振動に対しても触覚センサ22の感度を確認することができる。また、発振素子(図示せず)の周波数を変更することによって多様な接触状況下に対する触覚センサ22の自己診断をすることも可能となる。
【0051】
また、図7及び図8に示す第4の実施の形態では、触覚センサ22の自己診断時に触覚センサ22の検出信号に応じて接触信号のレベルや駆動方法を可変とし、触覚センサ22が正常動作するようにフィードバックをかけるように構成したものである。
【0052】
即ち、第4の実施の形態では、自己診断部35を上記演算部251及びROM252の他に、信号レベル値を格納するための書き込みと読み出し可能な記憶部であるRAM(Randm Access Memory)351を備えて構成したことを特徴とする。
【0053】
RAM351には、信号レベルの下限値と接触基準値と接触判断値の3つの値を格納する。このうち下限値は、演算部251が検出信号を認識するための最低値であり、検出信号レベルがこの値より小さい場合、演算部251は、接触検知をすることができない。接触基準値は、定常状態において触覚センサ22が接触時出力する検出信号の平均値である。サンプル観察時、演算部251は、接触判断値によって接触の有無を判定する。
【0054】
上記構成において、自己診断は、図8に示す手順で行われる。即ち、ステップS10において、検鏡者は、上述したように操作ユニット24を操作すると、ダミーサンプル搭載部30のダミーサンプル26が触覚センサ22に接触され、その検出信号が、自己診断部35に出力される(ステップS11〜S13)。すると、自己診断部35は、その演算部251で、RAM351に格納される基準信号レベルに基づいて入力した検出信号が接触信号であるか否かを判定し、検出信号が接触信号でない接触判断NOを判定した状態で、ダミーサンプル搭載部30が上昇される。
【0055】
そして、自己診断部35は、入力した検出信号が接触信号であるYESを判定すると、ダミーサンプル搭載部30を下降させて、その下限値の判定が行われる(ステップS14、S15)。ステップS15において、自己診断部35は、演算部251で、RAM351に格納される下限値と検出信号を比較し、検出信号が下限値より大きいか否かを判定し、小さいNOを判定したときは、触覚センサ22の感度が不十分で正常に動作することは不可能と判断し、ステップS16に移行する。ステップS16では、例えばブザーを鳴らし検鏡者に告知し、その後、ステップS17に移行して初期状態に戻し、自己診断動作が終了される。
【0056】
同時に、自己診断部35は、CPU23に制御変更指令信号を出力する。ここで、CPU23は、この制御変更指令信号に応動して、例えばステージモータ12及びレボルバモータ16のモータ制御を動作速度が遅くなるように設定し、観察時におけるサンプル接触時の損害を最小限にくい止める。
【0057】
また、上記ステップS15において、検出信号が下限値より大きいYESを判定したときは、ステップS18に移行して、接触検知が可能であることをLED246を点灯して検鏡者に報せた後、ステップS19でRAMから接触基準値を読み取り検出信号と比較する。ステップS19において、検出信号が接触基準値より大きいYESを判定すると、触覚センサの感度は通常より良いと判断してステップS20に移行して、接触判断値をそのまま保持し、上記ステップS17に移行され、自己診断動作が終了される。
【0058】
一方、ステップS19において、検出信号が接触判断値より小さいNOを判定すると、触覚センサ22の感度は通常より悪いと判断し、ステップS21移行してRAM351に格納される接触判断値をそのときの検出値に置換し、接触時に必要以上、サンプルに負荷がかかるのを防止し、上記ステップS17に移行され、自己診断動作が終了される。
【0059】
このように、第4の実施の形態では、検出信号のレベルに応じて警告を与えるだけでなく、接触判断の信号レベルを可変とすることで、温度等の環境変化の大きい場所で観察がなされる場合も、触覚センサ22の感度に対応した安定した接触検出ができるため、より確実なサンプル保護が実現され、サンプル破損時の歩留まり、工数の点における損失を減らすことができる。
【0060】
また、この第4の実施の形態では、ダミーサンプル26を備えて構成に適用した場合で説明したが、これに限ることなく、その他、例えば上記図3の実施の形態で説明した発振素子を、ダミーサンプル搭載部30に配する疑似接触手段を備える構成のものにおいても適用可能であり、同様に有効な効果を期待することができる。また、ダミーサンプル自体に圧力センサ、測長センサを用いれば、さらに信頼性を向上させることも可能である。
【0061】
なお、上述した各実施の形態では、接触検知手段として、触覚センサ22を用いて構成した場合で説明しているが、これに限ることなく、例えば周知の近接センサを用いて構成することも可能である。この近接センサを用いた場合には、非接触による検出が実現できることにより、さらに、有効な効果を期待することができる。
【0062】
さらに、上記各実施の形態では、疑似接触手段を構成するダミーサンプル26、発振素子(図示せず)を、ステージ11に対応して配し、触覚センサ22の自己診断を行うように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、疑似接触手段を、顕微鏡本体10に搭載されるその他の構成部品に対応して配することにより、その他の構成部品の自己診断を行うように構成することも可能である。
【0063】
また、上記各実施の形態では、例えばステージ11を昇降させて対物レンズ15との光軸方向の相対距離を変化させる駆動手段、及び光軸上の対物レンズ15の交換を行う対物レンズ交換手段の双方を備えた顕微鏡システムに適用した場合で説明したが、これに限ることなく、これら駆動手段及び対物レンズ交換手段のいずれか一方を備える顕微鏡システムに適用することで、同様の効果を期待することができる。
【0064】
よって、この発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【0065】
例えば各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【0066】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、構成簡易にして、対物レンズ又はサンプルにダメージを与えるような接触を確実に防止し得るようにした顕微鏡システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態に係る顕微鏡システムの概略構成を示した構成図である。
【図2】図1の操作ユニットを取り出して示した構成図である。
【図3】図1の自己診断部の詳細を示したブロック図である。
【図4】図1の自己診断動作を示したフォローチャートである。
【図5】この発明の第2の実施の形態に係る顕微鏡システムの概略構成を示した構成図である。
【図6】図5の疑似接触手段の構成を示した詳細図である。
【図7】この発明の第4の実施の形態に係る顕微鏡システムの要部を示したブロック図である。
【図8】図7の自己診断動作を示したフォローチャートである。
【符号の説明】
10 … 顕微鏡本体
101 … リード線
11 … ステージ
12 … ステージモータ
13 … ステージXYハンドル
14 … レボルバ
15 … 対物レンズ
16 … レボルバモータ
17 … 開口絞り
18 … 視野絞り
19 … コーナーキューブ
20 … 光源
21 … 接眼レンズ
22 … 触覚センサ
23 … CPU
24 … 操作ユニット
241 … 焦準ハンドル
242 … スイッチ
243 … AFスイッチ
244 … SEACHスイッチ
245 … スイッチ
246 … LED
25、35 … 自己診断部
251 … 演算部
252 … ROM
351 … RAM
30 … ダミーサンプル搭載部
31 … 第1の駆動モータ
32 … アーム
33 … アーム格納部
34 … 第2の駆動モータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a microscope system and, more particularly, to an improvement in a mechanism for preventing contact that might damage a sample or an objective lens thereof.
[0002]
[Prior art]
Generally, when observing a sample with a microscope, first, a biological specimen is placed on a stage as a sample, and the relative distance between the objective lens and the sample in the optical axis direction is adjusted while observing the image through an eyepiece or a TV monitor. Then, a method of adjusting the position of the XY plane perpendicular to the optical axis to obtain a desired observation image is adopted.
[0003]
Incidentally, such a relative distance between the objective lens and the sample is determined by a working distance (hereinafter, referred to as WD) of the objective lens. The WD differs depending on the magnification of the objective lens, and becomes shorter as the magnification becomes higher. For example, the WD is about 10 mm for a 10 × objective lens, but is about 0.2 mm for a 100 × objective lens.
[0004]
Therefore, in the case of observation at a high magnification, there is a possibility that the sample and the objective lens may come into contact even by a slight erroneous operation when adjusting the relative distance between the objective lens and the sample for focusing.
[0005]
Further, even when observing a sample having a large difference in elevation due to severe unevenness, there is a risk that the sample and the objective lens come into contact when the sample is moved on the XY plane during the observation. Furthermore, the contact between the sample and the objective lens can similarly occur when the objective lens is exchanged in a microscope system having a function of automatically exchanging a plurality of objective lenses due to differences in WD, depth of focus, and the like.
[0006]
Such contact between the sample and the objective lens may occur under various circumstances. For example, if the sample is thin such as a semiconductor wafer, the sample may be damaged depending on the degree of contact, Considering the processing time of the damaged wafer, a great loss is caused in terms of both yield and man-hours.
[0007]
Therefore, as means for avoiding contact between the sample and the objective lens, a contact detection sensor is attached to the tip of the objective lens, the pressure applied to the sensor at the time of contact is detected as a signal, and the sample is retracted according to the detection signal. (See, for example,
[0008]
However, in the above protection method, it is difficult to detect whether or not the contact prevention function operates normally due to its configuration. Therefore, if the contact prevention function is observed in an insufficient state and a contact occurs, For example, when the sensitivity of the tactile sensor is lower than usual, the pressure of the sensor on the sample is high, and there is a possibility that the sample may be damaged. Further, when the sensitivity of the tactile sensor is too high, there is a disadvantage that a weak vibration other than the contact between the sample and the sensor is erroneously detected.
[0009]
Furthermore, when an element such as a piezo piezoelectric element having a large resistance value variation due to temperature is used as the contact detection sensor, the detection signal is likely to vary due to environmental changes, and the sample is damaged at the time of contact. Having.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-199885 (Paragraph No. 0019 to Paragraph No. 0024, FIG. 1)
[0011]
[Patent Document 2]
JP-A-10-260361 (paragraph numbers 0017 to 0049, FIG. 2)
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional microscope system has a disadvantage that the objective lens comes into contact with the sample and is damaged or damaged.
[0013]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a microscope system having a simple configuration and capable of reliably preventing a contact that may damage an objective lens or a sample.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a microscope system including at least one of a driving unit that changes a relative distance between a stage on which a sample is mounted and an objective lens in an optical axis direction and an objective lens exchange unit that exchanges an objective lens on the optical axis. Contact detecting means for detecting contact between the sample and the objective lens; control means for controlling the driving means or the objective lens replacing means based on the output of the contact detecting means; The state of the contact detection means is diagnosed from a contact output and a detection output from the contact detection means in a pseudo contact state generated by the pseudo contact means, and an instruction corresponding to the diagnosis result is output to the control means. And a self-diagnosis unit.
[0015]
According to the configuration, when a pseudo contact state is generated by the pseudo contact unit with respect to the contact detection unit, a detection output due to the contact is transmitted to the self-diagnosis unit, and the self-diagnosis unit diagnoses the state of the contact detection unit. Then, an instruction corresponding to the diagnosis result is output to the control means. Therefore, whether or not the sensor function is normal can be detected in advance, so that a contact that may damage the objective lens or the sample due to a malfunction can be reliably prevented.
[0016]
Further, in the present invention, the pseudo contact means is arranged on one of the stage and the objective lens exchange means with respect to the contact detection means.
[0017]
According to the configuration described above, the self-diagnosis using the pseudo contact means can be performed without temporarily retracting the sample, and the diagnosis of the function of preventing the contact that may damage the sample or the objective lens quickly. It can be performed.
[0018]
Further, in the present invention, the pseudo contact means includes an oscillating element, and the vibration by the oscillating element is applied to the contact detecting means together with the stress caused by the pseudo contact.
[0019]
According to the configuration, not only the stress due to the generated pseudo-contact but also the desired vibration is applied to the contact detecting means by the pseudo-contact means, so that the pseudo-contact means is applied to the contact detecting means at the time of contact between the objective lens and the sample. It is also possible to diagnose the sensor function for vibration. Therefore, the reliability of diagnosis can be improved.
[0020]
Further, in the present invention, the self-diagnosis unit is configured to change an instruction to be output to the control unit in response to a detection output of the pseudo contact unit.
[0021]
According to the above configuration, the self-diagnosis unit changes the instruction to the control unit in accordance with the detection output of the pseudo contact unit, even when performing observation in a place where a change in temperature or the like of the observation environment is large, The sensor function can be finely adjusted according to the sensitivity of the contact detection means.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a microscope system according to a first embodiment of the present invention. In the figure,
[0024]
The
[0025]
At the tip of each
[0026]
An
[0027]
The
[0028]
Further, a self-
[0029]
A procedure for performing a self-diagnosis in the above configuration will be described with reference to FIG. That is, in step S1, the speculum evacuates the sample, which is the observation sample, from the
[0030]
Here, the
[0031]
In step S3, when the self-
[0032]
If the self-
[0033]
Here, the
[0034]
Further, a mechanism capable of finely adjusting the sensitivity of the
[0035]
As described above, the microscope system includes the
[0036]
According to this, when the
[0037]
In the first embodiment, as a self-diagnosis method, the
[0038]
Further, the present invention is not limited to the above-described first embodiment, and may include, in addition, the second embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the third embodiment, and the fourth embodiment shown in FIGS. 7 and 8. It may be configured as in the embodiment. However, in the description of FIG. 5 and FIG. 6, FIG. 7 and FIG. 8, the same parts as those in FIG. 1 to FIG. The detailed description is omitted hereafter.
[0039]
First, in the second embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the dummy
[0040]
That is, the microscope
[0041]
The first and
[0042]
In the above configuration, when performing self-diagnosis of the
[0043]
Here, the first and
[0044]
Here, the self-
[0045]
According to the second embodiment, a series of self-diagnosis operations for determining whether or not the
[0046]
In the third embodiment, for example, an oscillating element (not shown) is provided as a
[0047]
In the above configuration, when performing self-diagnosis of the
[0048]
Here, the first and
[0049]
Here, the
[0050]
According to the third embodiment, the sensitivity of the
[0051]
In the fourth embodiment shown in FIGS. 7 and 8, the level of the contact signal and the driving method are made variable according to the detection signal of the
[0052]
That is, in the fourth embodiment, in addition to the
[0053]
The
[0054]
In the above configuration, the self-diagnosis is performed according to the procedure shown in FIG. That is, in step S10, when the speculum operates the
[0055]
Then, if the self-
[0056]
At the same time, the self-
[0057]
If it is determined in step S15 that the detection signal is larger than the lower limit, the process proceeds to step S18, where the
[0058]
On the other hand, if NO is determined in step S19 that the detection signal is smaller than the contact determination value, the sensitivity of the
[0059]
As described above, in the fourth embodiment, not only a warning is given in accordance with the level of the detection signal, but also the signal level of the contact determination is made variable, so that observation is made in a place where the environmental change such as temperature is large. In this case, since stable contact detection corresponding to the sensitivity of the
[0060]
Further, in the fourth embodiment, the case where the
[0061]
In each of the above-described embodiments, the case has been described in which the touch detection unit is configured using the
[0062]
Furthermore, in each of the above embodiments, the
[0063]
In each of the above-described embodiments, for example, the driving unit that moves the
[0064]
Therefore, the present invention is not limited to the above embodiments, and various other modifications can be made in the implementation stage without departing from the scope of the invention. Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements.
[0065]
For example, even if some components are deleted from all the components shown in each embodiment, the problem described in the section of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effects described in the effects of the invention can be obtained. In this case, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0066]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a microscope system which has a simple configuration and can surely prevent a contact that may damage an objective lens or a sample.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a microscope system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing the operation unit of FIG. 1 taken out.
FIG. 3 is a block diagram showing details of a self-diagnosis unit in FIG. 1;
FIG. 4 is a follow chart showing the self-diagnosis operation of FIG.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a microscope system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a detailed view showing the configuration of the pseudo contact means of FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing a main part of a microscope system according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a follow chart showing the self-diagnosis operation of FIG. 7;
[Explanation of symbols]
10… microscope body
101 ... Lead wire
11 ... Stage
12… Stage motor
13… Stage XY handle
14… Revolva
15… Objective lens
16… Revolver motor
17… aperture stop
18… Field stop
19… Corner Cube
20 ... light source
21… Eyepiece
22… tactile sensor
23 ... CPU
24… operation unit
241… Focusing handle
242… switch
243… AF switch
244… SEACH switch
245… switch
246… LED
25, 35 ... Self-diagnosis unit
251… arithmetic unit
252… ROM
351… RAM
30… Dummy sample mounting part
31... First drive motor
32… arm
33… Arm storage section
34 second drive motor
Claims (4)
前記サンプルと対物レンズの接触を検知する接触検知手段と、
この接触検知手段の出力により前記駆動手段又は対物レンズ交換手段を制御する制御手段と、
前記接触検知手段に擬似的に接触状態を発生させる疑似接触手段と、
この疑似接触手段により発生された擬似的な接触状態における前記接触検知手段からの検知出力より該接触検知手段の状態を診断し、その診断結果に応じた指示を前記制御手段に出力する自己診断部と
を具備したことを特徴とする顕微鏡システム。In a microscope system including at least one of a driving unit that changes a relative distance in the optical axis direction between a stage on which a sample is mounted and an objective lens and an objective lens exchange unit that exchanges an objective lens on the optical axis,
Contact detection means for detecting contact between the sample and the objective lens,
Control means for controlling the driving means or the objective lens exchange means by the output of the contact detection means,
Pseudo contact means for generating a contact state in the contact detection means in a pseudo manner,
A self-diagnosis unit for diagnosing the state of the contact detection unit from a detection output from the contact detection unit in a pseudo contact state generated by the pseudo contact unit, and outputting an instruction corresponding to the diagnosis result to the control unit; A microscope system comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003078514A JP2004287043A (en) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | Microscope system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Country | Link |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007022961A1 (en) * | 2005-08-26 | 2007-03-01 | Olympus Soft Imaging Solutions Gmbh | Optical recording and/0r reading unit |
TWI480580B (en) * | 2010-09-28 | 2015-04-11 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Microscope |
-
2003
- 2003-03-20 JP JP2003078514A patent/JP2004287043A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2007022961A1 (en) * | 2005-08-26 | 2007-03-01 | Olympus Soft Imaging Solutions Gmbh | Optical recording and/0r reading unit |
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