JP2007322730A - 顕微鏡用対物レンズおよび対物レンズ駆動機構 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で高速な合焦動作が可能な顕微鏡用対物レンズおよび対物レンズ駆動機構を提供すること。
【解決手段】レボルバ１１にネジ止めされる外枠１と、外枠１に嵌装され、レンズ４を有した内枠２と、内枠２を光軸Ｃに沿って試料Ｓ側に押し付けるコイルバネ３と、内枠２を光軸Ｃに沿って試料Ｓの反対方向に押圧しつつ摺動させるアクチュエータ５とを備え、アクチュエータ５は外枠１に固定端部材６を介して固定されるようにしている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、光学顕微鏡に用いられる顕微鏡用対物レンズおよび対物レンズ駆動機構に関するものである。

従来から、顕微鏡用対物レンズには、スプリング緩衝機構を備え、このスプリング緩衝機構は、試料との接触時に、試料を破壊しないように、対物レンズ先端を含むレンズ群がスプリングによって変位するようにしている（特許文献１参照）。試料と対物レンズ先端との距離は、作動距離と呼ばれ、高倍率の対物レンズなどのように、この作動距離が短い顕微鏡用対物レンズでは、このスプリング緩衝機構を持たせることが好ましい。

ところで、一般的な光学顕微鏡では、レボルバに取り付けられた対物レンズを手動または電動でこのレボルバを上下させて試料に合焦させている。この合焦動作あるいは光軸方向に試料を走査する場合、きめ細かくかつ迅速に行いたいという要望があり、この要望を満たすために、圧電素子を用いて対物レンズを微動させることによって合焦動作などを行うようにするものがある（特許文献２，３参照）

特開２０００−３３８４１１号公報 特開２００３−１７２８７８号公報 特開平１０−１７０８３３号公報

しかしながら、上述した特許文献２などに示された従来の合焦動作可能な顕微鏡用対物レンズは、顕微鏡用対物レンズ自体の機構を大きく変更しなくてはならず、簡易に高速な合焦動作を実現することができないという問題点があった。

なお、特許文献３などに示された顕微鏡用対物レンズでは、大きな重量の対物レンズを変位させる必要があることから、高速な合焦動作が困難であるという問題点があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で高速な合焦動作が可能な顕微鏡用対物レンズおよび対物レンズ駆動機構を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる顕微鏡用対物レンズは、顕微鏡本体にネジ止めされる外枠と、前記外枠に嵌装され、レンズを有した内枠と、前記内枠を光軸に沿って試料側に押し付けるバネ部材と、前記内枠を光軸に沿って前記試料の反対方向に押圧しつつ摺動させるアクチュエータと、を備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかる顕微鏡用対物レンズは、上記の発明において、前記アクチュエータは前記外枠に固定されることを特徴とする。

また、この発明にかかる対物レンズ駆動機構は、顕微鏡本体にネジ止めされる外枠と、前記外枠に嵌装され、レンズを有した内枠と、前記内枠を光軸に沿って試料側に押し付けるバネ部材とを有した対物レンズに着脱可能であり、前記内枠を光軸に沿って前記試料の反対方向に押圧しつつ摺動させるアクチュエータを備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかる対物レンズ駆動機構は、上記の発明において、前記アクチュエータは前記外枠に着脱可能に固定されることを特徴とする。

この発明にかかる顕微鏡用対物レンズおよび対物レンズ駆動機構では、内枠を光軸に沿って試料の反対方向に押圧しつつ摺動させるアクチュエータを備えるのみという簡易な構成で、特にこのアクチュエータを外枠に固定するのみという簡易な構成を付加するのみで、高速な合焦動作を実現することができるという効果を奏する。

以下、この発明を実施するための最良の形態である顕微鏡用対物レンズおよび対物レンズ駆動機構について説明する。

（実施の形態）
まず、この発明の実施の形態にかかる顕微鏡用対物レンズおよび対物レンズ駆動機構について説明する。図１は、この発明の実施の形態にかかる顕微鏡用対物レンズの構成を示す断面図である。図１に示すように、この実施の形態にかかる顕微鏡用対物レンズ１０は、光学顕微鏡などに備えられるレボルバ１１に取り付けられる。

顕微鏡用対物レンズ１０は、筒状の外枠１を有し、この外枠１内に筒状の内枠２が嵌め込まれ、内枠２は、外枠１内で光軸Ｃに沿って摺動可能に保持される。外枠１内のレボルバ１１側には、コイルバネ３が設けられ、このコイルバネ３によって内枠２は、試料Ｓ側に押し付けられた状態となる。内枠３内には、光軸Ｃに沿って複数のレンズ４が設けられ、これらを保持することによって対物レンズ系を形成している。外枠１の試料Ｓ端では、試料Ｓに最も近接したレンズ４が露出し、テーパ部１ａを形成しているとともに、テーパ部１ａ基部近傍に止め部２ｃを有する。一方、外枠２の試料Ｓ端では、円形の開口を有し、テーパ部１ａの突出を許すとともに、開口を形成する端面１ｃを有し、この端面１ｃと止め部２ｃとが当接することによって内枠２が外枠１から抜け出ないようにしている。

一方、外枠１のレボルバ１１側内部には、コイルバネ３を保持するとともに、このコイルバネ３の口径よりも小さい口径であった対物レンズ系の光路を妨げない開口が形成される。さらに外枠１のレボルバ１１端外部には、ネジ溝１ｂが形成され、外枠１１すなわち顕微鏡用対物レンズ１０は、レボルバ１１側に螺合して固定される。このようにして、この顕微鏡用対物レンズ１０は、内枠２が外枠１内でコイルバネ３によって押圧されつつ光軸Ｃに沿って摺動可能に嵌め込まれることによって、対物レンズの緩衝機構が形成される。

ここで、外枠１の外部および試料Ｓ側には、固定端部材６と作用端部材７とに挟まれたアクチュエータ５が設けられる。作用端部材７は、外枠１の試料Ｓ側に形成された開口よりも狭い開口を形成した円盤状部材であり、この開口にテーパ部１ａの途中斜面が係合するようになっている。固定端部材６は、光軸に沿って伸縮する直線運動の基準位置を固定する部材であり、外枠１の外周に着脱可能に固定される。なお、固定端部材６は、着脱可能でなく、単に固定してもよい。

アクチュエータ５は、たとえば圧電素子によって実現され、制御装置８がアクチュエータ５である圧電素子に所望の電圧を印加することによってアクチュエータが光軸Ｃに沿って伸縮する（図２参照）。ここで、アクチュエータ５は、固定端部材６によって外枠１に固定されているため、作用端部材７が光軸Ｃに沿って移動することになる。この結果、内枠２は、コイルバネ３の押圧力に逆らってレボルバ１１側に光軸Ｃに沿って摺動させることができる。すなわち、光軸Ｃに沿って内枠２を外枠１に対して相対的に高速に摺動させることができる。ここで、外枠１とレボルバ１１とは固定されているので、顕微鏡本体であるレボルバ１１に対して内枠２の対物レンズ系が光軸に沿って摺動し、合焦動作が行われる。なお、アクチュエータ５、固定端部材６、および作用端部材７は、着脱可能な対物レンズ駆動機構に対応する。

この実施の形態では、コイルバネ３を用いた対物レンズ緩衝機能を有し、レボルバ１１に個々に取り付けられる汎用の顕微鏡用対物レンズであっても、簡易な構成の対物レンズ駆動機構を顕微鏡用対物レンズ自体に付加することによって、対物レンズ系の合焦動作を高速に行うことができる。なお、この実施の形態では、簡易な構成の対物レンズ駆動機構を設けるようにしているが、もちろん、元来の対物レンズ緩衝機能が妨げられるものではない。

なお、上述したアクチュエータ５は、圧電素子によって実現するようにしていたが、これに限らず、磁界によって変位される磁歪素子などによって直線運動を行わせるようにしてもよい。

この発明の実施の形態である顕微鏡用対物レンズの構成を示す断面図である。 図１に示した顕微鏡用対物レンズのアクチュエータを動作させた場合の状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 外枠
１ａ テーパ部
１ｂ ネジ溝
１ｃ 端面
２ 内枠
２ｃ 止め部
３ コイルバネ
４ レンズ
５ アクチュエータ
６ 固定端部材
７ 作用端部材
１０ 顕微鏡用対物レンズ
１１ レボルバ
Ｃ 光軸
Ｓ 試料

Claims (4)

1. 顕微鏡本体にネジ止めされる外枠と、
   前記外枠に嵌装され、レンズを有した内枠と、
   前記内枠を光軸に沿って試料側に押し付けるバネ部材と、
   前記内枠を光軸に沿って前記試料の反対方向に押圧しつつ摺動させるアクチュエータと、
   を備えたことを特徴とする顕微鏡用対物レンズ。
2. 前記アクチュエータは前記外枠に固定されることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡用対物レンズ。
3. 顕微鏡本体にネジ止めされる外枠と、前記外枠に嵌装され、レンズを有した内枠と、前記内枠を光軸に沿って試料側に押し付けるバネ部材とを有した対物レンズに着脱可能であり、前記内枠を光軸に沿って前記試料の反対方向に押圧しつつ摺動させるアクチュエータを備えたことを特徴とする対物レンズ駆動機構。
4. 前記アクチュエータは前記外枠に着脱可能に固定されることを特徴とする請求項３に記載の対物レンズ駆動機構。

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