JP2005221790A - 顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
顕微鏡用のＸＹステージはジョイスティック等の操作手段によってユーザーが任意の位置に移動できるものとなっているものがあり、対物レンズの倍率によって操作感度が変更されるものが一般的に知られているが、対物レンズの倍率によって操作方法を変更するものがなかった。
【解決手段】
請求項１記載の顕微鏡装置は、複数の対物レンズを有する顕微鏡装置において、試料が固定されるＸＹステージと、ＸＹステージのＸＹ方向の制御を行うＸＹステージ制御手段と、ＸＹステージ操作手段とを有し、ＸＹステージ制御手段は、ＸＹステージ操作手段の入力に対する複数の前記ＸＹステージの駆動方法を有し、対物レンズの倍率に応じて１つの駆動方法を選択することを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、複数の対物レンズを有し、微小な試料の拡大観察を行なう、各種光学部材がモータによって駆動される顕微鏡装置に関する。

顕微鏡装置は工業分野を始め、生物分野における研究や検査等において広く利用されている。

このような顕微鏡装置を使用して検査を行う場合には、一般に拡大倍率の異なる複数の対物レンズを回転式レボルバーに取付け、対物レンズからの観察光路と直交する平面内で観察試料を移動できるＸＹステージを操作し、観察、検査を行っている。この検査の方法としては、対物レンズを低倍にセットして試料全体をスクリーニングし、その観察試料に異常部位が発見された場合には、さらに対物レンズを高倍の対物レンズへと切換えて異常部位を詳細に検査し、観察を行っている。
特開平6-59193 特開平8-86965 特許第3282228号

観察試料全体をスクリーニングするような検査の場合、低倍で観察試料全体を観察する必要があり、高倍では感度の高い自由な操作が必要とされるというように、倍率レンズの倍率によって必要とされる操作方法が異なるという現状がある。

しかしながら、顕微鏡用のＸＹステージは、特開平８−８６９６５にあるように、ジョイスティック等の操作手段によってユーザーが任意の位置に移動できるものとなっており、対物レンズの倍率によって操作感度が変更されるものが一般的に知られているが、対物レンズの倍率によって、操作方法を変更するという記載は見られない。

このため、ユーザーが操作して図３に示すように観察試料全体をもれなくスクリーニングする必要があり、スクリーニングもれが発生しないようユーザーは大きな注意をはらわなければならない。顕微鏡装置を操作するユーザーは観察試料毎にこのような作業を行なわなければならず、特に１日にいくつもの試料の観察を行わなければならないユーザーにとっては大きな負担となっているという問題点がある。

本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、ユーザーがあらためて操作することなく、効率的な観察環境を提供するを顕微鏡装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために請求項１記載の顕微鏡装置は、複数の対物レンズを有する顕微鏡装置において、試料が固定されるＸＹステージと、前記ＸＹステージのＸＹ方向の制御を行うＸＹステージ制御手段と、前記ＸＹステージ操作手段とを有し、前記ＸＹステージ制御手段は、前記ＸＹステージ操作手段の入力に対応する複数の前記ＸＹステージの駆動方法を有し、前記対物レンズの倍率に応じて１つの駆動方法を選択することを特徴とする。

この発明に関する実施の形態は、第一の実施例、第二の実施例が対応する。

請求項２記載の顕微鏡装置は、請求項１記載の顕微鏡装置において、前記ＸＹステージの駆動パターンを記憶する軌跡記憶手段を有し、前記複数の制御方法の少なくとも１つは、前記軌跡記憶手段に予め設定された軌跡にそって前記ＸＹステージを駆動させる、軌跡固定制御であることを特徴とする。

この発明に関する実施の形態は、第一の実施例、第二の実施例が対応する。

請求項３記載の顕微鏡装置は、請求項２記載の顕微鏡装置において、前記操作手段はジョイスティックであり、前記軌跡固定制御において、前記設定された軌跡にそって駆動させる速度を
前記ジョイスティックを倒す角度によって可変できることを特徴とする。

この発明に関する実施の形態は、第一の実施例、第二の実施例が対応する。

請求項４記載の顕微鏡装置は、請求項２、３記載の顕微鏡装置における前記軌跡固定制御において、前記設定された軌跡にそって駆動させる進行方向を、前記ジョイスティックを倒す方向よって決めることを特徴とする。

この発明に関する実施の形態は、第二の実施例が対応する。

請求項５記載の顕微鏡装置は、請求項２、３、４記載の顕微鏡装置における前記軌跡固定制御において、予め設定された軌跡は選択している前記対物の視野範囲よりも短い間隔の矩形パターンであることを特徴とする。

この発明に関する実施の形態は、第一の実施例、第二の実施例が対応する。

請求項６記載の顕微鏡装置は、請求項２、３、４、５記載の顕微鏡装置における前記軌跡固定制御において、前記軌跡固定制御以外の駆動方法に切換えられた時の座標を記憶し、前記軌跡固定制御に戻されたとき、前記記憶された座標から駆動を再開できることを特徴とする。

この発明に関する実施の形態は、第一の実施例、第二の実施例が対応する。

請求項７記載の顕微鏡装置は、請求項２、３、４、５、６記載の顕微鏡装置において、前記軌跡記憶手段は、外部から書き換え可能な複数の軌跡を記憶し、複数のなからか選択可能であることを特徴とする請求項２、３、４、５，６記載の顕微鏡装置
この発明に関する実施の形態は、第二の実施例が対応する。

請求項８記載の顕微鏡装置は、請求項２、３、４、５、６、７記載の顕微鏡装置において、前記複数の制御方法の１つは、選択される前の前記対物レンズの倍率によって駆動を行なえる範囲が制限されるものであることを特徴とする。

この発明に関する実施の形態は、第二の実施例が対応する。

請求項９記載の顕微鏡装置は、請求項２、３、４、５、６、７、８記載の顕微鏡装置において前記対物レンズの倍率に応じて、前記複数の駆動方法を切り換えることの有効、無効を切換えられることを特徴とする。

この発明に関する実施の形態は、第一の実施例、第二の実施例が対応する。

上記のように、本発明の顕微鏡装置は、観察を行なう対物レンズに合わせ、自動的に操作方法が切り換えられるので、ユーザーがあらためて操作することなく、効率的な観察環境をが可能となる。

本発明の第一実施例として、図面を参照して説明する。 図１は本発明の装置の全体構成を示す概念図である。

ＸＹステージ制御手段は、ＸＹステージ１のＸ軸方向、Ｙ軸方向の制御を行うステージコントローラ２が、操作手段はジョイスティック４が対応している。また軌跡記憶手段は、ステージコントローラに接続されている軌跡記憶部３が対応している。

顕微鏡本体５にとりつけられた試料６が載置されるＸＹステージ１は、Ｘ軸用パルスモータ７及びＹ軸用パルスモータ８によって、図２に示すように、それぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させられるようになっており、コントローラ２によって制御される。ステージコントローラ２は、ＸＹステージ１をＸ軸方向に移動させるときには、Ｘ軸用パルスモータ７にパルス列を出力し、ＸＹステージ１をＹ軸方向に移動させるときには、Ｙ軸用パルスモータ８にパルス列を出力する。

ジョイスティック４は、ユーザーがＸＹステージ１の移動方向及び移動速度を入力するものであり、後記ハンドスイッチ１６上に配置されている。前記ジョイスティック４は、傾斜方向からＸＹステージ１の移動方向を、傾斜角度でＸＹステージ１に対する移動速度の指示を行うものとなっている。顕微鏡本体５には、レボルバ９が配置さされている。このレボルバ９は、複数の倍率の対物レンズ１０が装着されている。また、レボルバ９は、回転可能になっていて、モータ１１の回転により所望の対物レンズ１０を光軸上に選択的に切り換えられるようにしている。さらに、レボルバ９の近傍には、センサ１２が配置され、対物レンズ１０の倍率を認識できるようになっている。

また、ＸＹステージ１は、モータ１３により光軸方向に移動可能になっていて、ＸＹステージ１上の試料６の合焦位置を調整できるようになっている。これらモータ１１、１３は、駆動回路１４を介して顕微鏡コントロール部１５に制御されている。

顕微鏡コントロール部１５には、ハンドスイッチ１６が接続されている。このハンドスイッチ１６は、各対物レンズ１０に対応した対物選択スイッチ１７と、回転操作に応じてＸＹステージ１を光軸方向に上下動させるためのパルスを出力するエンコーダダイヤル１８と、ＸＹステージ１をＸＹ方向に移動させるＸＹステージ操作用のジョイスティック４とを有している。また、ジョイスティック４の操作モードの切り換えを行う、ステージモード切り換えスイッチ２９も有している。

顕微鏡本体１における光学系は、透過察用の照明光源１９からの光を、照明系レンズ２０を介して試料６に照射し、試料６からの透過光を対物レンズ１０で拡大し、鏡筒双眼部２４で目視観察できるように構成している。また、照明光源１９はハンドスイッチ１６の調光ダイヤル２５の操作により顕微鏡コントロール部１５を介して供給電圧が調整され、調光されるものなっている。

このように、顕微鏡コントロール部１５は顕微鏡１の全体動作を制御する機能を有するもので、ハンドスイッチ１６の指示をうけ、照明光源１９の調光を行うとともに、対物レンズの情報を、駆動回路部１４を介して顕微鏡コントロール部１５に送出する機能を有している。

次に本発明の動作について説明する。ＸＹステージ１の操作方法は、一般的な通常観察を行うための通常モードとスクリーニングに適した検査モードを切り換えられるようになっており、モード切換えスイッチ２９にて選択を行うものとなっている。

まずは、通常モードの動作について説明する。ステージコントローラ２は顕微鏡コントロール部１５より、現在の対物レンズの倍率情報を入手する。ここでは、仮に対物レンズの倍率が４倍であるものとする。

ジョイスティック４が操作された場合、その情報をうけ、ステージコントロール部１５は、ジョイスティック４の傾斜方向からＸＹステージ１の移動方向を、ジョイスティック４の傾斜角度と対物レンズの倍率からＸＹステージ１に対する移動速度を決定し、ＸＹステージ１の駆動を行う。図３にジョイスティックの傾斜角度と対物レンズの倍率に対するＸＹステージ１の移動速度の関係を示す。これより、ジョイスティック４をＸ方向に２０度傾斜させた場合、ＸＹステージ１はＸ方向に１０ｍｍ／ｓｅｃで移動することになる。ジョイスティック４をニュートラルにもどすと、移動速度は０ｍｍ／ｓｅｃとなりＸＹステージは停止する。次に、対物レンズ１０を４倍から４０倍に変換し、再びジョイスティック４をＸ方向に２０度傾斜させると、対物レンズの倍率から、ＸＹステージ１はＸ方向に１ｍｍ／ｓｅｃで移動することになる。

続いて検査モードについて、図５のフローチャートをもとに説明する。ここでは、仮にスクリーニングを行う倍率が４倍、詳細検査を行うための倍率が４０倍であるものとする。

検査モードで対物レンズ４倍が選択された場合、ステージコントローラ２はスクリーニング動作であると判断する。続いて、ジョイスティックの操作情報である、傾斜方向と傾斜角度情報を入手する。ステージコントローラ２は、先と同様に図３に示すテーブルから、ＸＹステージの移動速度を決定する。ＸＹステージの移動方向は、現在スクリーニング用の４倍の対物レンズであるため、ジョイスティックの傾斜方向にかかわらず、軌跡記憶部３に予め設定された軌跡上となる。具体的には図４に示すＡ点からＢ点までの矩形パターンとなる。このため、ジョイスティック４をＸ方向に２０度傾斜させた場合においても、ＸＹステージ１はＡ点からＢ点の矩形パターンにそって１０ｍｍ／ｓｅｃで移動することになる。ここで駆動パターンの間隔Ｘｄは、スクリーニングで使用している対物レンズの視野よりも小さいものすし、また、前記軌跡記憶部３に複数記憶された軌跡の中から、対物レンズの大きに応じて選択されるものであってもよい。

続いて、スクリーニング中に詳細観察点を見つけ、対物レンズを４０倍に変換した場合について説明する。ステージコントロール部１５は対物レンズが４０倍に変換たことを認識すると、ステージコントロール部１５は、現在の座標Ｐ１を取得し記憶する。続いて、ジョイスティック４の傾斜方向からＸＹステージ１の移動方向を、ジョイスティック４傾斜角度と対物レンズの倍率から移動速度を決定する制御に変更する。従って、ジョイスティック４をＸ方向に２０度傾斜させた場合、ＸＹステージ１はＸ方向に１ｍｍ／ｓｅｃで移動することになる。

詳細観察を終了し、再び対物レンズの倍率を４倍に変換すると、ＹＸステージ１は先に４倍から４０倍に切換えた座標Ｐ１に移動し、そこから再び図４に示すように、ＡからＢに示す矩形パターン上に駆動が行われる。

Ｂ点まで駆動が行われると、スクリーニングが終了したものと判断し、試料交換のための原点位置にＸＹステージの駆動が行われる。

以上のように、第一の実施例によれば、低倍の対物レンズでスクリーニングを行っている場合は、ＸＹステージは観察試料にもれがないパターンに駆動され、詳細観察点をみつけ対物レンズを高倍に切換えると、自動的にＸＹステージはユーザーの指示方向に駆動が可能となる操作に切換えられる。従って、ユーザーがあらためて操作することなく、スクリーニングに適したＸＹ方向の移動を迅速に行う事が可能となる。

なお、本実施例では、スクリーニングを行なう対物を４倍、詳細観察を行なう対物を４０倍とした例について説明したが、もちろんこの倍率に限定されるものでなく、たとえば対物レンズが４倍以下をスクリーニング動作、それ以上を詳細観察動作としてもよい。

本発明の第ニ実施例として、図面を参照して説明する。

第一の実施例と同様に、ＸＹステージ１の操作方法は、一般的な通常観察を行うための通常モードとスクリーニングに適した検査モードを切り換えられるようになっており、モード切換えスイッチ２９にて選択を行うものとなっている。通常モードの動作については、第一の実施例と同様のため説明を省略する。
続いて検査モードについて、図８のフローチャートをもとに説明する。ここでは、先と同様にスクリーニングを行う倍率が４倍、詳細検査を行うための倍率が４０倍であるものとする。

第一の実施例と同様に、検査モードで対物レンズ４倍が選択された場合、ステージコントロール部１５はスクリーニング動作であると判断する。続いて、ジョイスティック４の操作情報である傾斜方向と傾斜角度情報を入手する。ステージコントローラ２は、先と同様に図３に示すテーブルから、ＸＹステージ１の移動速度を決定する。ＸＹステージ１の移動は、図４に示す矩形パターンのようにＡ点からＢ点までの駆動される軌跡上となる。パターン上における移動方向は、図６に示すようにジョイスティック４の傾斜方向によって決定される。このため、ジョイスティック４を、Ｙ方向の傾斜角度が＋方向に２０度傾斜させた場合、ＸＹステージ１はＡ点からＢ点の矩形パターンにそって１０ｍｍ／ｓｅｃで移動することになり、逆に、ジョイスティック４を、Ｙ方向の傾斜角度が−方向に２０度傾斜させた場合、ＸＹステージ１はＢ点からＡ点に向かう矩形パターンにそって１０ｍｍ／ｓｅｃで移動することになる。

続いて、スクリーニング中に詳細観察点を見つけ、対物レンズを４０倍に変換した場合については第一の実施例と同様に座標Ｐ１を記憶し、ジョイスティック４の傾斜方向からＸＹステージ１の移動方向を、ジョイスティック４傾斜角度と対物レンズの倍率から移動速度を決定する制御が行なわれる。このとき、ＸＹステージの移動範囲は図７のＣで示した範囲に制限される。すなわちこのＣの範囲は４倍から４０倍に対物を切り換えた座標Ｐ１を中心とした対物レンズ４倍の視野範囲である。

詳細観察を終了し、再び対物レンズの倍率を４倍に変換すると、ＸＹステージは先に４倍から４０倍に切換えた座標Ｐ１に移動し、そこから再び図４に示すように、ＡからＢに示す矩形パターン上に駆動が行われる。

以上のように、第二の実施例によれば、低倍の対物レンズでスクリーニングを行っている場合は、容易な操作でＸＹステージは観察試料にもれがないパターンに駆動され、詳細観察点をみつけ対物レンズを高倍に切換えると、自動的にＸＹステージはユーザーの指示方向に駆動が可能となる操作に切換えられる。従って、ユーザーがあらためて操作することなく、スクリーニングに適したＸＹ方向の移動を迅速に行う事が可能となる。

なお、本実施例では、ジョイスティックの傾斜方向をＹ方向の＋、−で分割したが、もちろんこれに限定されるものでなく、たとえばＸ方向の＋、−方向にしてもよい。

また、本実施例では、ＸＹステージの操作手段をジョイスティックとして説明したが、方向とスピードの指示を行うという観点では、いわゆるトラックボールや４方向のスイッチであってもよい。

また、本実施例では顕微鏡装置について述べたが、試料の観察を行うもの観点では、顕微鏡装置に限らず、顕微鏡装置を組み込んだライン装置といった、各種システムに適応することも可能である。

本発明の装置の全体構成を示す概念図である。 ＸＹステージがそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させられることを示す図である。 ジョイスティックの傾斜角度と対物レンズの倍率に対するＸＹステージの移動速度の関係を示す図である。 ＸＹステージの移動が矩形パターンのようにＡ点からＢ点までの駆動される軌跡上となることを示す図である。 検査モードにおけるフローチャートを示す図である。 ＸＹステージの移動方向がジョイスティックの傾斜方向によって決定されることを示す図である。 ＸＹステージの移動範囲が制限されることを示す図である。 検査モードにおけるフローチャートを示す図である。

符号の説明

１：ＸＹステージ
２：ステージコントローラ
３： 軌跡記憶部
４： ジョイスティック
５： 顕微鏡本体
６： 試料
７： Ｘ軸用パルスモータ
８： Ｙ軸用パルスモータ
９： レボルバ
１０： 対物レンズ
１１： モータ
１２： センサ
１３： モータ
１４： 駆動回路
１５： 顕微鏡コントロール部
１６： ハンドスイッチ
１７：対物選択スイッチ
１８： エンコーダダイヤル
１９： 照明光源
２０： 照明系レンズ
２４： 鏡筒双眼部
２５：調光ダイヤル
２９：ステージモード切換えスイッチ

Claims (9)

1. 複数の対物レンズを有する顕微鏡装置において、
   試料が固定されるＸＹステージと、
   前記ＸＹステージのＸＹ方向の制御を行うＸＹステージ制御手段と、
   前記ＸＹステージ操作手段とを有し、
   前記ＸＹステージ制御手段は、前記ＸＹステージ操作手段の入力に対応する、複数の前記ＸＹステージの駆動方法を有し、
   前記対物レンズの倍率に応じて１つの駆動方法を選択することを特徴とする顕微鏡装置。
2. 前記ＸＹステージの駆動パターンを記憶する軌跡記憶手段を有し、
   前記複数の制御方法の少なくとも１つは、前記軌跡記憶手段に予め設定された軌跡にそって前記ＸＹステージを駆動させる、軌跡固定制御であることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡装置。
3. 前記操作手段はジョイスティックであり、前記軌跡固定制御において、前記設定された軌跡にそって駆動させる速度を前記ジョイスティックを倒す角度によって可変できることを特徴とする請求項２記載の顕微鏡装置。
4. 前記軌跡固定制御において、前記設定された軌跡にそって駆動させる進行方向を前記ジョイスティックを倒す方向よって決めることを特徴とする請求項２または３のいずれかひとつに記載の顕微鏡装置。
5. 前記軌跡固定制御において、前記軌跡記憶手段に予め設定された軌跡は選択している前記対物の視野範囲よりも短い間隔の矩形パターンであることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかひとつに記載の顕微鏡装置。
6. 前記軌跡固定制御において、前記軌跡固定制御以外の駆動方法に切換えられた時の座標を記憶し、
   前記軌跡固定制御に戻されたとき、前記記憶された座標から駆動を再開できることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかひとつに記載の顕微鏡装置。
7. 前記軌跡記憶手段は、外部から書き換え可能な複数の軌跡を記憶し、複数のなからか選択可能であることを特徴とする請求項２ないし６のいずれかひとつに記載の顕微鏡装置。
8. 前記複数の制御方法の１つは、選択される前の前記対物レンズの倍率によって
   駆動を行なえる範囲が制限されるものであることを特徴とする請求項２ないし７のいずれかひとつに記載の顕微鏡装置。
9. 前記対物レンズの倍率に応じて、前記複数の駆動方法を切り換えることの有効、無効を切換えられることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかひとつに記載の顕微鏡装置。

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