JP2005189856A - 軸方向に移動できる位置修正用ソケット型フレーム付きの顕微鏡対物レンズ - Google Patents

軸方向に移動できる位置修正用ソケット型フレーム付きの顕微鏡対物レンズ Download PDF

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Abstract

【課題】結像品質に影響を与える様々なパラメータへの適合のため軸方向に移動できるようになっている修正用ソケット型フレームの付いた顕微鏡対物レンズ。
【解決手段】固定ソケット型メインフレーム1に対する修正用ソケット型フレーム4.1〜4.4の軸方向相対的移動が、ソケット型メインフレームの外側に配置された調整リング11の操作によって作動する、それぞれの修正用ソケット型フレームに配置され、対物レンズの光軸に対して放射方向に向けられた、ネジリング開口部に噛合うボルト6.1〜6.4またはネジ棒を通じて実現され、対物レンズは、少なくとも1つの調整リング11の作用により、対物レンズの光軸の周りを追加回転することなくこの軸の方向に移動することができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、軸方向に移動できて、その中にレンズまたはレンズ群の配置された位置修正用ソケット型フレームの付いた、特に生体細胞の撮像および細胞培養、組織培養の研究のための顕微鏡対物レンズに関する。
本発明は、様々なカバーガラスおよび/または様々な液浸液と組み合わせて、および/または様々な作業温度において顕微鏡対物レンズに適用することができる。
対物レンズ内に配置された光学部品の軸方向移動により様々な修正を実施することができ、それにより様々な条件のもと高い品質および高い結像レベルでの顕微鏡検査が可能になる。
顕微鏡対物レンズ内の位置修正用ソケット型フレームに配置された光学部品は、固定型光学部品に対し様々な方法により軸方向での移動が実現される。
そのようなものとして、DE19804470C1から、複数のレンズ群用ソケット型フレームの付いた顕微鏡対物レンズが公知になっている。そのフレームの1つは、修正用ソケット型フレームとして様々な厚さのカバーガラスに適合するように構成されており、固定されたレンズ用ソケット型フレームとの相対的位置変更のために、対物レンズの光軸に沿って軸方向に移動できるようになっている。修正用ソケット型フレームの軸方向移動は、光軸の周りを回転できるギザギザ刻み目付きリングの操作により、曲線リング上を移動する誘導タップを通じて行われる。
DE3812745C2には、少なくとも0.5のアパーチャおよび様々な厚みのカバーガラスに対する調整用装置の付いた顕微鏡対物レンズのことが記述されている。それによれば、固定第1レンズ群と固定第3レンズ群との間に第2レンズ群が直線移動可能なように配置されているほか、もう1つ別なレンズ群がそれに対抗して軸方向逆向きに移動できるようになっている。その場合、これら移動可能なレンズ群の移動距離は様々に変えることができる。対応レンズ群の移動調整用として、操作リングが唯1つ装備されている。
この対物レンズの場合、様々な厚みのカバーガラスに対する調整用装置は、対物レンズ全体の再調整フォーカシングのための装置と連結している。レンズ群は調整運動の過程において直線移動する。これは、例えば様々なピッチのネジにより、あるいは各種一定幅のピッチを持つ対応ノッチにおいてソケット型レンズフレームの回転式中間リングと噛合うカムにより達成可能である。
以上のほかEP0660942B1からも、少なくとも1つの修正用ソケット型フレームの付いた顕微鏡対物レンズが公知になっている。それによると、修正用ソケット型フレームが軸方向に移動できて、対物レンズの光軸の周りを回転できるようになっている。ソケット型フレームを軸方向に移動させ、それと同時に放射方向に回転させるため、フレームキャリアの曲線ノッチ上を移動するタップが装備されている。その一方の末端は修正用ソケット型フレームに固定されていて、他の末端は回転リングに噛合っている。当公報で開示された対物レンズの場合、軸方向に移動可能で、同時に回転可能な修正用ソケット型フレームが2つ装備されている。
DE19947378A1に記述されている対物レンズ用調整装置の場合では、スライド式フレームを通じてソケット型メインフレームと結合する、軸方向に移動可能な光学部品が装備されている。この場合、第1直線駆動装置と、光軸に沿った直線運動を生成する第2直線駆動装置とが調整部品を介して結合している。なお、第2直線駆動装置はスライド式フレームと結合している。
DE19804470C1 DE3812745C2 EP0660942B1 DE19947378A1
しかし、これら公知の顕微鏡対物レンズでは、結像に影響するせいぜい2つのパラメータが、あるいは環境に起因するパラメータおよび顕微鏡対物レンズの2光学部品の移動による画像誤差が修正または補整できるに過ぎない。ところが実際では、カバーガラスの厚みの違いによる、および液浸液の違いによる結像品質への影響のみならず、加えて、例えば温度など環境要因の影響にも注意して、然るべき修正により最大限補整することがしばしば避け得なくなる。
したがって本発明では、画像誤差の良好な修正および対物レンズ構造長の小型維持のもと、結像品質に影響する少なくとも3つのパラメータの補償を目的とする調整が可能な、修正用ソケット型フレーム付き顕微鏡対物レンズの創出を基本課題に置いている。
この課題は、本発明に関する請求項1のプレアンブルに従って構成された、請求項1に記載の特徴を持つ顕微鏡対物レンズによって解決される。
顕微鏡対物レンズのその他実施態様及び詳細事項は従属請求項に開示されている。
有利な実施態様として、対物レンズ全体の構造長が小型で、ソケット型メインフレーム内側シリンダケースが、軸方向に向いた打ち抜き部と堅固に結合している例がある。軸方向に移動可能な修正用ソケット型フレームは、レンズおよび/またはレンズ群形態の光学部品を収納する。その場合、修正用ソケット型フレームは、シリンダケースに嵌め込まれていて、修正用ソケット型フレームの外側には、シリンダケースの対応打ち抜き部を横断して噛合う放射方向に向いた、それぞれ1つずつのボルトまたはネジが配置されている。
それぞれ1つのボルトと作用結合しているネジリングは、相互間で同じまたは異なったピッチの外ネジを有しており、これらは軸方向にのみ移動可能なようにシリンダケースに嵌め込まれていて、それぞれのネジリングに割り当てられた随伴リングに、つまり対応ピッチを持ったその内壁部分と噛合っている。なお、その随伴リングはソケット型メインフレーム内で光軸の周りを回転できるように配置されており、ソケット型メインフレームの外側に配置された少なくとも1つの調整リングと作用結合していて、それと共に回転できるようになっている。その場合、調整リングと作用結合している複数の随伴リングが互いに堅固に結合して、調整リングを通じてそれぞれが一緒に光軸の周りを回転できれば有利である。
複数の調整リングが備えられていて、それぞれが少なくとも1つの随伴リングと作用結合しているという配置構成を取れば、光学部品の位置調整に多くの可能性が提供され有利である。その場合、個々の調整リングが互いに独立して対物レンズ光軸の周りを回転できることが好ましい。
個々の修正用ソケット型フレーム間で異なった軸方向移動調整を実現可能にするためには、調整リングに対応するそれぞれの随伴リングが同じまたは異なったピッチのネジを有しているのが有利である。そうすることで、対物レンズにおける修正条件の違いを考慮に入れることができる。
そのほか、ネジ作動における遊びまたは空動きの排除のため、随伴リングと対応のネジリングとの間に弾力性素子を配置すれば有利である。
その場合、圧縮バネまたは圧縮バネの機能を果たすことのできる素子を使用するのが好ましい。
さらに、対象物の保護に用いられる安全素子が修正用ソケット型フレームの前部と結合していて、それと一緒に軸方向に移動できるようになっていれば有利である。
ボルトと対応のネジリング間で常に遊びのない結合を達成するためには、ボルトが少なくとも1つの弾力性帯板によって形成される、それぞれの対応ネジリングの縁方向に開けられた開口部に遊びなく噛合っていれば有利である。ボルトを開口部に常に締付固定するためには、開口部の直径が、ネジリングの開口部に対応するそれぞれのボルトの噛合い部分の直径より小さいか同じであれば有利である。
ボルトと対応ネジリング間で遊びのない結合を達成するためには、ボルトとネジリング開口部壁面との間に弾力性スペーサを設置する方法も有利である。
調整リングの回転領域を固定ストッパーによって制限する場合特に有利なのは、調整リング内部に設置された正面構成部に軸方向に向けてピンを取り付けること、対物レンズ内部に設置された、ソケット型メインフレームの別な正面構成部に円周領域に及ぶ刳り抜き部を設けて、その境界面がピンのストッパーになるようにすること、および調整リングの外面に調整用マークを、ソケット型メインフレームに調整用目印の付いたスケールを設けることである。
その場合、軸方向に向けられたピンのポジションとストッパーのポジションが調整リングの調整状態識別用に位置付けされていれば有利である。
本発明は、同じまたは異なるピッチを持つネジの付いた、放射方向に移動するネジリングを利用して、つまり通例の曲線リングを使用することなく、および個別リングに螺旋形ノッチを使用することなく、3つまたはそれ以上の光学部品の軸方向移動により顕微鏡対物レンズ内において光学的修正を実現するのに用いられる。
光学的修正のほか、さらに様々な観察条件への適合化も実施できる。それにより、異なった液浸液、例えばグリセリンまたは水による作業や、異なった温度、例えば23℃または37℃での作業が、および厚みや公差の異なる様々なカバーガラスによる顕微鏡検査が一段と容易になる。さらに、この対物レンズによると50mmレベルの短い構造長が達成できる。また、作業距離が約0.18mmと小さく、プレパラートまたは対象物の許容内の保護が容易に実現できる。
以下では本発明を実施例に基づきより詳しく説明する。各図はそれぞれ次の通りである :
図1の部分切断図に描かれた顕微鏡対物レンズは、締付ネジ1.1の付属するソケット型メインフレーム1およびその内部にこれと堅固に結合するシリンダケース2を有している。シリンダケースには軸方向に向けられた打ち抜き部3.1〜3.4が設けられており、そこには軸方向に精密移動の可能な修正用ソケット型フレーム4.1〜4.4が配置されている。この実施例では4つの修正用ソケット型フレーム4.1〜4.4が使用されている。
修正用ソケット型フレームとしては、原則的には4つ以上の使用も考えられるが、少なくとも3つは備えなければならない。対物レンズに装備される修正用ソケット型フレームの数に応じて、シリンダケース2打ち抜き部の数も変化する。修正用ソケット型フレームと共同で作用する構成部の数も修正用ソケット型フレームの数次第である。これらの修正用ソケット型フレーム4.1〜4.4には、単一レンズおよび/またはレンズ群から成る個々の光学部品(図には描かれていない)が固定装着されている。
個々の修正用ソケット型フレーム4.1〜4.4には、シリンダケース2の対応打ち抜き部3.1〜3.4をそれぞれ横断して反対側に達する(連結固定される)放射方向に向いたボルト6.1〜6.4またはネジ棒が配置されている。これらのボルト6.1〜6.4はそれぞれ、対応のネジリング9.1〜9.4と作用結合している。これらのネジリング9.1〜9.4はそれぞれ外ネジ8.1〜8.4を有していて、シリンダケース2上を軸方向にのみ移動できるように設置されている。ネジリング9.1〜9.4は、メインケース1に配置されて内壁にそれぞれ対応ピッチを持つ随伴リング10.1〜10.4に外側を取り囲まれている。なお、その内ネジはネジリング9.1〜9.4の対応外ネジ8.1〜8.4と作用結合している。
ネジリング9.1〜9.4と随伴リング10.1〜10.4のネジは同じまたは異なったピッチにすることができるので、対物レンズ光軸7の周りを回る随伴リング10.1〜10.4の回転が同じであれば、回転の固定したネジリング9.1〜9.4間で光軸7方向への移動に差が生じる。
個々の随伴リング10.1〜10.4がネジ棒13.1〜13.3またはピンで相互結合していて、それらが、外から操作可能な、光軸7の周りを回転できる調整リング11と作用結合していれば有利である。
図1に基づく顕微鏡対物レンズの場合、随伴リング10.1〜10.4を同時に連動して同一回転分だけ移動させることのできる調整リングが1つ装備されている。しかし、複数の調整リングを備えた対物レンズ(図には描かれていない)を想定することもできる。その場合では、1つの調整リングに1つまたは複数の随伴リングが割り当てられていて、それにより修正用ソケット型フレームおよびその中に収容された光学部品が様々な態様で軸方向に移動することができる。
対物レンズは、対象物の側に対象物またはプレパラートの保護に用いられる安全素子14を有しているが、これは中間リンク14.1を介して修正用ソケット型フレーム4.1の前面と結合していて、それと共に軸方向に移動するようになっている。
互いに噛合う随伴リング10.1〜10.4と対応ネジリング9.1〜9.4のネジ間における遊びまたは空動きを排除するため、作用結合しているネジリングと随伴リングの該ネジの噛合い面に対して圧し付け作用をする弾力性素子12.1〜12.4が配備されている。
特に、構造長が50mmおよびそれ以下という小さな対物レンズ実現の場合では、対象物、プレパラートの保護および軸方向を移動する修正用ソケット型フレーム4.1〜4.4に特別な対策が必要である。そのため、前部光学部品の修正用ソケット型フレーム4.1(図2)と対応の第1ネジリング9.1(図3)には刳り抜き部15および16が設けてある。それにより、ネジリング9.1と修正用ソケット型フレーム4.1の妨げのない相互スライドが、しかも修正用ソケット型フレーム4.1とネジリング9.1の同時、正確な誘導が可能になる。上記のものより大きな構造長の対物レンズの場合では、このような相互に噛合う空間節約構造部は省くことができる。
修正用ソケット型フレーム4.1〜4.4の位置調整は次のようにして実現される
その中に光学部品(図には描かれていない)が収容されている修正用ソケット型フレーム4.1〜4.4と外ネジ8.1〜8.4を持つネジリング9.1〜9.4とはボルト6.1〜6.4を通じて結合している。これらのボルト6.1〜6.4は、ソケット型メインフレーム1に固定配置されたシリンダケース2の軸方向打ち抜き空洞3.1〜3.4を横断するように通されており、したがってネジリング9.1〜9.5および修正用ソケット型フレーム4.1〜4.4と共々、光軸7方向での移動および位置調整の可能性だけが与えられている。
光軸7の周りの回転は不可能である。調整リング11が光軸7の周りを回転することによって、相互間結合している随伴リング10.1〜10.4も軸7の周りを回転する。調整リング11に連動する随伴リング10.1〜10.4の回転により、この随伴リングの内ネジと捻り安定に配置されたネジリング9.1〜9.4の対応外ネジ8.1〜8.4とが相互作用を起し、それにより修正用ソケット型フレーム4.1〜4.4およびその内部に収容された光学部品の軸方向での移動が実現される。
図4および図5は、ネジリング9.1およびボルト6.1を例に、これら両構成部間で本発明に基づく遊びのない結合が如何にして実現されるかを示している。特に高価な顕微鏡対物レンズにおいては、殆ど誤差のない結像を得るためにはそのような結合が絶対に必要である。そのような結合では、修正用ソケット型フレーム4.1内に捻じ込まれ放射方向に向けられたボルト6.1が、ネジリング9.1の軸方向縁19にかけて切り取られた開放型開口部20と噛合っている。
この開口部20は、ネジリング9.1の切り取り21および22によって生じた弾力性帯板17,18によって形成されている。弾力性帯板17および18により、ボルト6.1がネジリング9.1内で締付固定される。この帯板17,18のシャフト部分は好ましくも、帯板がボルト6.1および対物レンズのその他部品の動きによってそれ以上広がることのないような太さに構成されている。それぞれのボルト6.1〜6.4は対応の開口部内において遊びなく配置されている。
そのほかポジティブな効果として、開口部20内にボルト6.1〜6.4の三点装置が形成されるので、それによりそれぞれのネジリング内での誘導操作が精確化する。
弾力性帯板は1つだけにすることもできよう。それにより製造面でメリットが生まれよう。ただし、その場合では三点装置は存在しなくなる。
ネジリング9.3とボルト6.3を手掛かりに図6の関係についてより詳しく説明する。修正用ソケット型フレーム4.3(図6には描かれていない)内にネジ24付き末端部分25の捻じ込まれているボルト6.3が、対応のネジ8.3付きネジリング9.3の開口部26に噛合い固定されている。ボルト6.3と開口部26壁面との間には遊びの解消を保証する弾力性スペーサ27が配置されている。実施例では当スペーサ27は円形リング形態のものである。その他然るべき形態のスペーサ27も同様に可能である。
図7に立体的に描かれた顕微鏡対物レンズは、まず第1にソケット型メインフレーム1ほか、それに接して回転できるように設置されている、目盛マーク28の付いた調整リング11を有している。ソケット型メインフレーム1には調整目盛29が設けられており、それは、例えば対物レンズを様々なカバーガラスに、または様々な環境条件に適合させるのに利用することができる。
図7および8には、調整リング11の内部に設置された正面構成部30に軸方向に向けて、それも特に開口部にピン31が配置されているのが示されている。このピン31は、調整リング11の位置目印のために定義付けされたポジションに配置されている。ソケット型メインフレーム1は、その内部正面構成部32(図10)に円周領域に及ぶ刳り抜き部33を有しており、その境界面は、調整リング11をソケット型メインフレーム1に対して回転させた際にピン31のストッパー34,35の役目をしている。
刳り抜き部33の境界、つまりストッパー34,35も同様に、調整リング11の目盛マーク28に対して位置設定されている。ソケット型メインフレーム1の刳り抜き部33の角度が、好ましくも零位設定マークを両方向に狭い範囲で通り過ぎることのできる超過幅を決定する。ソケット型メインフレーム1のそれぞれの調整目盛29に対する刳り抜き部33の位置設定により、超過幅の均等性が自動的に実現される。
以上の対策により、追加部品の使用なしに均等な超過幅および調整リング11の回転制限のための固定ストッパー34、35が達成される。この配置は、単一または複数の調整リングを持ついずれの顕微鏡対物レンズにも、例えば虹彩絞り付き顕微鏡対物レンズにも適用できる。
本発明に基づく顕微鏡対物レンズの縦断面部分図である。 光学部品前部の別タイプソケット型フレーム部分である。 光学部品前部のソケット型フレーム部分である。 開放型開口部および弾力性帯板を持つネジリングである。 ボルトが噛合ったネジリングである。 ボルトおよび弾力性素子の装着されたネジリングである。 ソケット型メインフレームおよび調整リングの装着された対物レンズの見取図である。 対物レンズに装着された切り開き調整リングである。 調整リングである。 刳り抜き部およびスケールの設けられたソケット型メインケースである。
符号の説明
1 メインフレーム
2 シリンダケース
3.1〜3.4 打ち抜き部
4.1〜4.4 修正用ソケット型フレーム
6.1〜6.4 ボルト
7 光軸
8.1〜8.4 外ネジ
9.1〜9.4 ネジリング
10.1〜10.4 随伴リング
11 調整リング
12.1〜12.4 弾性素子
13.1〜13.4 ネジ棒
14 安全素子
14.1 中間素子
15,16 刳り抜き部
17,18 弾力性帯板
19 ネジリングの縁
20 開口部
21,22 切り取り
23 弾性スペーサ
24 ネジ
25 末端部分
26 開口部
27 スペーサ
28 メモリマーク
29 調整目盛
30 正面構成部
31 ピン
32 内部正面構成部
33 刳り抜き部
34,35 ストッパー

Claims (13)

  1. 固定ソケット型メインフレームに対する修正用ソケット型フレームの軸方向相対的移動が、ソケット型メインフレームの外側に配置された調整リングの操作によって作動する、それぞれの修正用ソケット型フレームに配置され、対物レンズの光軸に対して放射方向に向けられた、ネジリング開口部に噛合うタップを通じて実現されるという、結像品質に影響を与える様々なパラメータへの適合のため軸方向に移動できるようになっている修正用ソケット型フレームの付いた顕微鏡対物レンズであって、;
    対物レンズが、少なくとも1つの調整リング(11)の作用により、対物レンズの光軸(7)の周りを追加回転することなくこの軸(7)の方向に移動することのできる、少なくとも3つの修正用ソケット型フレーム(4.1〜4.4)を有していることを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
  2. 軸方向に向いた打ち抜き部(3.1〜3.4)を持つ内部にあるシリンダケース(2)と堅固に結合しているソケット型メインフレーム(1)、
    その外側にシリンダケース(2)の対応打ち抜き部(3.1〜3.4)を横断して噛合う半径方向に向いた、それぞれ1つずつのボルト(6.1〜6.4)またはネジが配置されているシリンダケース(2)内で軸方向に移動可能なように設置されていて、光学部品を収容する、軸方向に移動可能な修正用ソケット型フレーム(4.1〜4.4)
    を有している、ただし、それぞれ1つのボルト(6.1〜6.4)と作用結合している、相互間で同じまたは異なるピッチを持つ外ネジ(8.1〜8.4)の付いたネジリング(9.1〜9.4)が、
    シリンダケース(2)上で軸方向にのみ移動可能なように配置されていて、
    それぞれのネジリング(9.1〜9.4)に対応する随伴リング(10.1〜10.4)の内壁と、つまりソケット型メインフレーム(1)内に光軸(7)の周りを回転できるように配置され、
    ソケット型メインフレーム(1)の外側に配置された調整リング(11)と作用結合していて、それと共に回転できるようになっている、
    対応ピッチを持つ随伴リングの内壁と噛合っている、請求項1に記載の顕微鏡対物レンズ。
  3. 調整リング(11)と作用結合している随伴リング(10.1〜10.4)が、互いに堅固に結合していて、それらが調整リング(11)の作用により光軸(7)の周りを一緒に回転できることを特徴とする、請求項2に記載の顕微鏡対物レンズ。
  4. それぞれ少なくとも1つの随伴リング(10.1〜10.4)と作用結合している複数の調整リング(11)が配備されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1つに記載の顕微鏡対物レンズ。
  5. 調整リング(11)に対応する随伴リング(10.1〜10.4)がそれぞれ同じまたは異なったピッチを有していることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1つに記載の顕微鏡対物レンズ。
  6. ネジ作動における遊びまたは空動きの排除のため、随伴リング(10.1〜10.4)と対応のネジリング(9.1〜9.4)との間に弾力性素子(12.1〜12.4)が配置されていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1つに記載の顕微鏡対物レンズ。
  7. 弾力性素子(12.1〜12.4)が圧縮バネであることを特徴とする、請求項6に記載の顕微鏡対物レンズ。
  8. 対象物の保護に用いられる安全素子(14)が、修正用ソケット型フレーム(4.1)の前部と結合していて、その修正用ソケット型フレーム(4.1)と一緒に軸方向に移動できるようになっていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1つに記載の顕微鏡対物レンズ。
  9. ボルト(6.1〜6.4)が、それぞれ対応のネジリング(9.1〜9.4)の縁(19)にかけて形成された、つまり少なくとも1つの弾力性帯板(17または18)によって形成された開放型開口部(20)と遊びなく噛合っていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1つに記載の顕微鏡対物レンズ。
  10. 開口部(20)の直径が、開口部(20)と噛合うそれぞれのボルト(6.1〜6.4)の噛合い部分の直径より小さいか同じであることを特徴とする、請求項9に記載の顕微鏡対物レンズ。
  11. ボルト(6.1〜6.4)とそれぞれのネジリング(9.1〜9.4)の対応開口部(20)との間に弾力性スペーサ(23)が設置されていることを特徴とする、請求項9に記載の顕微鏡対物レンズ。
  12. 調整リング(11)の内部に設置された正面構成部(30)に軸方向に向けてピン(31)が配置されていること、
    対物レンズ内部に設置された、ソケット型メインフレーム(1)の別な正面構成部(32)に円周領域にまで及ぶ刳り抜き部(33)が設けられていて、その境界面がピン(31)のストッパー(34、35)になっていること、
    および調整リング(11)が、調整用マーク(28)を、ソケット型メインフレーム(1)が少なくともその周辺の一部に調整用目印(29)の付いたスケールを有していることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1つに記載の顕微鏡対物レンズ。
  13. 軸方向に向けられたピン(31)のポジションとストッパー(34、35)のポジションが調整リング(11)の調整識別用に位置付けされていることを特徴とする、請求項12に記載の顕微鏡対物レンズ。
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