JP2008026495A - 移動範囲調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度に固定調整することで、上限リミットセンサ及び下限リミットセンサによって高精度に検出され、これによりステージ受け部を微細に位置調整でき、ステージ受け部の昇降範囲を正確にとらえることができる移動範囲調整装置を提供することである。
【解決手段】本発明は、ツマミ３０、バネ２５を有する遮断バー１２、バネ２５と当接し、ピン２４によって遮断バー１２と連結している予圧ネジ２３、を有する調整環２１と、調整環２１の回転を止めるストッパツマミを有する本体枠２６と、を備え、バネ２５によって遮断バー１２と予圧ネジ２３は突っ張りあい、ガタを一方に寄せてバックラッシをなくしているため、ツマミ３０によって調整環２１を回転させると、遮断バー１２が高精度に移動でき、リミット位置を調整することができる移動範囲調整装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステージや対物レンズの移動範囲を調整する移動範囲調整装置に関する。

一般に顕微鏡等の光学装置において、試料を観察・測定をする際に試料を載置するステージと対物レンズとの相対距離を変化させて試料に対する焦準合わせを行う必要がある。そのため光学装置には、ステージや対物レンズを移動させる焦準装置が設けられている。このような焦準装置には、ステージや対物レンズを移動させる際に、その移動範囲を調整する移動範囲調整装置が設けられている。

特許文献１には、移動範囲調整装置を設けた顕微鏡用自動合焦装置付検査装置が開示されている。ネジ軸の両端には、上限リミットセンサ及び下限リミットセンサが設けられている。上限リミットセンサ及び下限リミットセンサの間の距離が、ステージの昇降可能範囲である。観察者は、上限リミットセンサ及び下限リミットセンサの取り付け位置を移動させて、ステージの移動範囲の調整を行っている。観察者は、下限リミットセンサを手動にて移動させた後、位置調整し、またツマミを回転させることで上限リミットセンサを移動させ位置調整をしている。上限リミットセンサ及び下限リミットセンサは、ともに位置調整を行った後、ネジによって固定される。
特許公報第２７３２５６１号

しかしながら観察者が上述した上限リミットセンサ及び下限リミットセンサを調整するためにツマミを回転させた際に、ネジのバックラッシによるガタが生じてしまう。これにより目標とする位置に正確に移動させることが難しい。また位置を移動させた後、上限リミットセンサ及び下限リミットセンサをネジにて固定する際に、ずれが発生してしまう虞が生じる。このように調整及び固定により上限リミットセンサ及び下限リミットセンサの配置位置がずれてしまと、ステージのリミット位置がずれてしまう。よってステージの正確な昇降範囲がずれ、試料に対して迅速に焦準合わせができなくなってしまう。

本発明は、試料を載置するステージと、ステージに対向して配置される対物レンズとの相対距離を調整する可動部の移動範囲を調整する移動範囲調整装置において、本体枠と、本体枠に対して回転可能に保持され、内側にネジ部が形成されている円筒状の調整部と、可動部の移動を制限し、ネジ部に螺合されるとともに調整部の回転に応じて調整部の軸方向に移動可能な制限部と、制限部に対して軸方向に付勢力を与える付勢部と、を具備することを特徴とする移動範囲調整装置と、試料を載置するステージと、ステージを移動可能に保持する保持部と、保持部に対して回転可能に保持され、内側にネジ部が形成された円筒状の調整部と、ステージの移動を制限し、ネジ部に螺合されるとともに調整部の回転に応じて調整部の軸方向で且つステージの移動方向に移動可能な制限部と、制限部に対して軸方向に付勢力を与える付勢部と、を具備することを特徴とする移動範囲調整装置を提供する。

上記事情に鑑みて小型、且つ試料の焦準合わせを正確に行うために調整部材を高精度に摺動して固定することで、ステージ、または対物レンズの移動範囲を高精度に調整することができる移動範囲調整装置を提供することができる。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１乃至図３を参照して本発明に関わる第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態における顕微鏡電動焦準部周辺の概略断面図、図２は図１に示した拡大断面図、図３は移動範囲調整装置の拡大断面図である。なお図１乃至図３における遮断バー１２の位置は、最上位位置に配置されていることを示している。

図示しない顕微鏡本体に設けられたレボルバには、複数の対物レンズ１が保持されている。この対物レンズ１下方には、試料２を載置するステージ３が配置されている。ステージ３は、ＸＹ方向に位置調整可能である。このステージ３の下方には、ステージ３をＺ軸方向（光軸方向）に昇降させるステージ受け部４が設けられている。ステージ３と、ステージ受け部４は、一体化している。ステージ受け部４の側面下方には、連結部材１５が一体化して設けられている。ステージ受け部４と焦準部（以下、焦準本体）１７は、ボール５ａを有するリニアガイド５によってガタ無く昇降することが可能である。

焦準本体１７には、駆動源であるモータ６が設けられている。このモータ６は、連結部材１５とステージ受け部４をＺ軸方向に移動させるための回転力を発生する。また、モータ６は、図示しない固定部材により焦準本体１７に固定されている。このモータ６のモータ軸６ａは、軸方向下方に配置されているカップリング７によってスクリューネジ８ａと連結され、モータ６の回転力が伝達される。スクリューネジ８ａは、途中、ベアリング１０に支持され、スムーズに回転する。

ベアリング１０は、ベアリング抜け止め環９により、焦準本体１７から抜け出ないように取り付けられている。ベアリング抜け止め環９及びベアリング１０より下方に突き出たスクリューネジ８ａは、連結部材１５に固定されるナット８ｂに螺挿されている。この構成によれば、モータ６に回転されるスクリューネジ８ａが連結部材１５を昇降させることによりステージ受け部４が昇降される。

また連結部材１５には、検知部である上限リミットセンサ１３及び下限遮断板１４がネジ等に固定されて設けられている。本実施形態では上限リミットセンサ１３として、光学センサ例えば、発光素子と受光素子の対で構成されるフォトインタラプタ型センサを用いている。この上限リミットセンサ１３は、連結部材１５（ステージ３）が上昇できる限界（制限）位置（以下、上限リミット位置）にまで移動したことを検出する。つまり、モータ６の回転により連結部材１５が上昇に伴い上限リミットセンサ１３も上昇する。上昇によって発光素子と受光素子の間に、遮断バー１２が非接触で挿入され、発光素子から出射された光が遮蔽される。これによって連結部材１５が上限リミット位置にまで移動したことを上限リミットセンサ１３は検出する。

焦準本体１７には、検知部である下限リミットセンサ１６がネジ等により固定されている。本実施形態では、この下限リミットセンサ１６は、上限リミットセンサ１３と同様なフォトインタラプタ型センサを用いている。下限リミットセンサ１６は、連結部材１５が下降できる限界（制限）位置（以下、下限リミット位置）にまで移動したことを検出する。

モータ６の回転により連結部材１５が下降した際に、下限遮断板１４も下降する。下降した際に下限遮断板１４は、下限リミットセンサ１６に配置された発光素子と受光素子の間に非接触で挿入される。挿入された下限遮断板１４は、発光素子から出射され受光素子にて受光される光を遮蔽する。これによって連結部材１５が下限リミット位置にまで移動したことを下限リミットセンサ１６は検出する。

上述したモータ６、移動範囲調整装置１１、上限リミットセンサ１３、下限リミットセンサ１６、連結部材１５及びその周辺に配置されている各構成部材は、カバー１８により覆われ、図示していないが、ネジ等で着脱可能に、焦準本体１７に取り付けられている。

次に図３を参照してステージの上限リミット位置を高精度に調整する移動範囲調整装置について詳細に説明する。
本実施形態における移動範囲調整装置１１は、調整部材である遮断バー１２を摺動させて固定することで上限リミット位置を調整する。これにより連結部材１５（ステージ３）の移動範囲を調整することができる。移動範囲調整装置１１は、上限リミットセンサ１３の上方、且つ焦準本体１７に固定配置されている。

移動範囲調整装置１１には、調整部の基部となる調整環２１と、本体枠２６と、が設けられている。調整環２１は、Ｚ軸方向に摺動して上限リミット位置を調整する制限部としての遮断バー１２を有し、また本体枠２６に対して嵌合し回転自由である。本体枠２６は、焦準本体１７に固定される。

調整環２１について説明する。
調整環２１には、ツマミ３０が設けられている。観察者は、ツマミ３０により調整環２１を回転させると、遮断バー１２がＺ軸方向に摺動する（繰り出される）。調整環２１の内側には、メネジが形成されている。また調整環２１内部には、遮断バー１２と、ネジ部材であり、オネジである予圧ネジ２３と、が設けられている。

この遮断バー１２には、オネジ１２ａと、少なくとも１個の嵌合溝１２ｂが設けられている。オネジ１２ａは、遮断バー１２の上端部に設けられ、嵌合溝１２ｂは、オネジ１２ａの下方に設けられている。

オネジ１２ａは、調整環２１の内側に形成されたメネジと噛合っている。オネジ１２ａ以外の例えば嵌合溝１２ｂは、調整環２１の固定環２８の下方に位置する端部と摺動嵌合している。

またオネジ１２ａの上面中心部には、穴１２ｃが形成されている。この穴１２ｃには、弾性部材であるバネ２５が配置される。

また嵌合溝１２ｂには、図示しない開口部がＺ軸方向に設けられている。この開口部には、後述するノックピン２９が挿入する。そのため嵌合溝１２ｂは、ノックピン２９に対してＺ軸方向に移動可能である。

予圧ネジ２３は、調整環２１の内側上部に螺合され、且つオネジ１２ａの上方に設けられている。オネジである予圧ネジ２３は、調整環２１の内側に形成されているメネジと噛合っている。

また予圧ネジ２３には、規制部材である２本のピン２４が貫通してオネジ１２ａに設けられているバネ用の穴１２ｃの近傍に挿入されている。これらピン２４は、オネジ１２ａと予圧ネジ２３とを連結して、抜け止め部材となるネジ２２により上方から抜け出ないように押さえられている。また本実施形態においてピン２４は、調整環２１の回転に対する予圧ネジ２３の回転を規制する。

上述したバネ２５は、オネジ１２ａと予圧ネジ２３に当接して、互いに離れる方向に付勢力を与えて（突っ張らせ）、それぞれのガタを一方（Ｚ軸方向）に寄せてバックラッシをなくしている。そのためオネジ１２ａと、予圧ネジ２３との間には、微小の空間が設けられている。なお、本実施形態では、コイルバネからなるバネ２５を一例として付勢力を発生させているが、他にもゴム等の弾性部材を用いることもできる。このように予圧ネジ２３、バネ２５、ピン２４は遮断バー１２に対して軸方向に不勢力を与える付勢部である。

予圧ネジ２３と遮断バー１２は、ピン２４により連結されている。よって観察者が、ツマミ３０によって調整環２１を回転させると、予圧ネジ２３は、遮断バー１２と共にＺ軸方向に移動できる。

観察者が調整環２１を回転させて、予圧ネジ２３と遮断バー１２を移動させる際、上述したように予圧ネジ２３と遮断バー１２はバネ２５の付勢力によって常に突っ張っている。よって調整環２１を回転させ、遮断バー１２を繰り出している（移動している）際にも、バネ２５の付勢力によりガタが一方（Ｚ軸方向）にのみに寄せられ、バックラッシを無くすことができる。よって観察者が遮断バー１２を繰り出して調整している上限リミット位置がずれることは無い。

次に本体枠２６について説明する。

本体枠２６には、係止部であるストッパツマミ２７が螺合している。ストッパツマミ２７は、調整環２１に当接することができる。ストッパツマミ２７が調整環２１を圧接すると、調整環２１の回転が止まり、遮断バー１２の繰り出し長さが固定される。遮断バー１２には、上述したようにバックラッシが無いために、ストッパツマミ２７により結果的に遮断バー１２の繰り出し長さが固定される際に、遮断バー１２の繰り出し長さがずれることはない。

また本体枠２６の内部には、固定環２８が図示しないネジ等により調整環２１に一体化して設けられている。この固定環２８は、調整環２１が本体枠２６に対して上方に抜けることを防止するための抜け止め防止部材である。

また本体枠２６には、規制部であるノックピン２９が設けられている。このノックピン２９は、固定環２８の下方に位置する。観察者がツマミ３０を持って調整環２１を回転させると、嵌合溝１２ｂがＺ軸方向に移動する。その際ノックピン２９は、遮断バー１２の回転を規制し、遮断バー１２が調整環２１から抜けることを防止している。

次に移動範囲調整装置１１の操作方法について説明する。
観察者はストッパツマミ２７を調整環２１から離す。次に観察者はツマミ３０によって調整環２１を回転させる。これにより遮断バー１２は摺動して繰り出される。その際、遮断バー１２及び予圧ネジ２３は、ノックピン２９によって回転を規制されている。よって遮断バー１２及び予圧ネジ２３は、調整環２１から抜けることを防止されている。

また予圧ネジ２３と遮断バー１２はバネ２５の付勢力により突っ張りあっているため、遮断バー１２のネジガタがＺ軸方向に寄せられ、調整環２１の回転に対してバックラッシが無く、遮断バー１２は高精度に繰り出すことが可能である。

図１、図２，図３に示す遮断バー１２は、最上位位置に配置されている。しかしながら遮断バー１２は、調整環２１を回転させることにより点線で示す配置箇所（最下位位置）にまで繰り出すように調整することができる。本実施形態では、最上位位置から最下位位置までの範囲を繰り出し長さをＡとしている。よってこの繰り出し長さＡの範囲で遮断バー１２を繰り出し可能である。

オネジ１２ａ、嵌合溝１２ｂは、それぞれ調整環２１と嵌合しているために、偏心すること無くスムーズに調整環２１内部を移動することができる。

観察者は、遮断バー１２を繰り出した後、ストッパツマミ２７を回転させストッパツマミ２７を調整環２１に圧接させる。これにより調整環２１の回転が止まり、調整環２１の位置が固定され、遮断バー１２の繰り出し長さもずれることなく固定される。ストッパツマミ２７は、調整環２１に圧接し、遮断バー１２を直接圧接していないため、移動固定した調整位置から動き難くなっている。

次に本実施形態における上限リミット位置の調整方法について説明する。

図１に示すように観察者は、対物レンズ１を使用して試料２を観察する。そのため観察者は、図示しない制御部であるコントローラ、又はハンドスイッチを操作して、ステージを移動させて焦準合わせを行う。その際、モータ６が回転を始め、モータ６の回転力がカップリング７、スクリューネジ８ａを介して連結部材１５に伝達される。連結部材１５には、ナット８ｂが設けられている。このナット８ｂは、連結部材１５に固定され回転できない。よって連結部材１５はネジの作用によってＺ軸方向に昇降可能になる。同時に連結部材１５を一体化して設けているステージ受け部４及びステージ受け部４に設けられているステージ３が昇降することになる。

なおモータ６の回転方向（ＣＷ／ＣＣＷ）及びネジの巻き方（右ネジ／左ネジ）により、回転方向と移動方向が決定されている。

モータ６の回転により連結部材１５が下降した際に、下限遮断板１４も同時に下降する。下降した下限遮断板１４は、下限リミットセンサ１６に設けられている発光素子と受光素子との間に非接触で挿入される。挿入された下限遮断板１４は、発光素子から出射され受光素子にて受光される光を遮蔽する。これにより連結部材１５が下限リミット位置にまで下降したことを下限リミットセンサ１６は検出する。下限リミットセンサ１６は、焦準本体１７に固定されているために、連結部材１５の下限リミット位置は、下限リミットセンサ１６によって高精度に検出される。検出した際に、モータ６は、図示しない制御部により強制的に回転を止められるが、逆回転する（連結部材１５を上昇させる）ことは可能である。このように連結部材１５の下降できる下限リミット位置は、下限リミットセンサ１６によって電気的に規制されている。

また連結部材１５が上昇した際に、上限リミットセンサ１３も同時に上昇する。上限リミットセンサ１３は上昇した際に、上述したように高精度に繰り出されている遮断バー１２が発光素子と受光素子との間に非接触で挿入される。挿入された遮断バー１２が発光素子から出射され受光素子にて受光される光を遮蔽すると、連結部材１５が上限リミット位置にまで上昇したことを上限リミットセンサ１３は検出する。検出した際には、モータ６は、図示しない制御部により強制的に回転を止められるが、逆回転する（連結部材１５を下降させる）ことは可能である。

図１、図２、図３に示す遮断バー１２は、最上位位置に配置されている。調整環２１を回転させることで、ステージ３は、繰り出し長さＡの範囲内で繰り出すことができる。上述したように遮断バー１２は、バックラッシが無いために高精度に繰り出すことができる。これによりステージ３の上限リミット位置を高精度に調整することができる。上限リミット位置の調整できる範囲は、全ストローク長にわたって可能である。例えば試料２の高さによっては、遮断バー１２を下限リミット位置を検出する下限リミットセンサ１６にまで繰り出し、上限リミット位置を下限リミット位置として調整することもできる。

上限リミット位置の調整方法には、試料２と対物レンズ１との当接を防止するために、焦準位置より微小に上方、且つ対物レンズ１の先端が試料２に当接しない位置に上限リミット位置を調整することが一般的である。

より詳細に調整方法を説明すると、観察者は図示していないネジ等を緩めてまずカバー１８を焦準本体１７から外す。次に観察者は、観察する試料２をステージ３上に載せる。

次に観察者は、使用する複数の対物レンズ１の中から最もＷＤ（焦準位置と対物レンズ先端の距離）の短い対物レンズで焦準を合わせる。さらに観察者は、前述したコントローラによってステージ３を上昇させ、対物レンズ１と試料２が干渉しない程度の位置でステージ３を停止させる。この状態で観察者は、前述したように調整環２１を回転させて遮断バー１２を繰り出して上限リミット位置を調整する。調整後、上限リミットセンサ１３が上限リミット位置を検出した際に、例えば観察者にブザー等の音や、発光により知らせるように設定する。つぎにストッパツマミ２７を回転させて調整環２１の固定を行う。

この設定後、例えば、同じ高さの試料２を交換する際に、一旦ステージ３を適当な位置にまで下降させ、試料２を交換してから、再びステージ３を上昇させる。その際、光学像のピントを見ながらピント位置を探して停止させても良いし、ステージ３を一旦上限リミット位置まで上昇させてから、下降させる方法もある。

本実施形態は、バネ２５によって遮断バー１２にバックラッシが生じることを防止している。そのため観察者は、遮断バー１２を高精度に繰り出すことができ、ステージ３の移動範囲を高精度に調整できる。これにより観察者は、ステージ３の上限リミット位置を高精度に調整することができる。

また繰り出した遮断バー１２を固定する際、観察者は、ストッパツマミ２７を調整環２１に当接させることで、調整環２１をずらすことなく調整環２１の回転を止めている。バネ２５によって遮断バー１２にバックラッシが生じることを防止しているため、観察者は、遮断バー１２を高精度に固定することができる。これにより観察者は、ステージ３の上限リミット位置を高精度に調整することができる。

観察者は、上限リミット位置を設定する際に、遮断バー１２の繰り出し位置を焦準位置、もしくは焦準位置近傍（本実施形態の場合は焦準位置より微小に上方）に設定する。これにより観察者が試料２を交換した際の再焦準合わせや観察者が同じ厚さの試料２を多数観察する場合には、ほぼ焦準があった光学像を迅速に観察することができる。

また、下限リミットセンサ１６は、焦準本体１７に固定されている。よってステージ３の下限リミット位置は、下限リミットセンサ１６によって高精度に検出される。

通常、試料２の厚さは不均一であり、観察者は試料２の厚さにあわせて上限リミット位置を調整する必要がある。本実施形態は操作部（ストッパツマミ２７とツマミ３０）によって遮断バー１２を調整固定する際に、操作部が焦準本体１７に対して移動しない。よってツマミ３０とストッパツマミ２７は操作しやすく、観察者は、不要な負担を負わずに容易に上限リミット位置を調整することができる。

さらに移動範囲調整装置１１は、Ｚ軸方向に全長が短くコンパクトである。よって移動範囲調整装置１１は、小型な焦準本体１７にも（Ｚ軸方向において焦準本体１７が高くなくても）、容易に設けることができる。

また、全ストロークに対応するために、操作部を操作し易い位置に設けることも可能である。

また、ツマミ３０とストッパツマミ２７が互いに近接して配置されているために、観察者は例えば右手でツマミ３０を回転させた後、ほとんど右手を移動させずにストッパツマミ２７を操作することができ、上限リミット位置を簡単に調整することができる。

移動範囲調整装置１１の各構成部材は、旋盤等によりほとんど加工でき、部品点数が少なく、コンパクトなので、安価にすることができる。

また、本実施形態は、カバー１８により移動範囲調整装置１１を覆っているが、この形状に限定することはなく、変形例を用いても良い。

変形例としては、例えば、カバー１８に開口部を設けて、調整環２１（ツマミ３０）とストッパツマミ２７を開口部から突出させる。カバー１８が移動範囲調整装置１１を覆っていても、観察者は開口部から突出している調整環２１とストッパツマミ２７を操作することでカバー１８を開閉せずに上限リミット位置を調整することができる。

また、調整環２１とストッパツマミ２７が開口部から突出していなくても開口部に手を差し込んで操作できる形状でも良い。また、カバー１８に、容易に取り外せる小カバーを設けて、小カバーを開閉させて調整環２１とストッパツマミ２７を操作しても良い。

このような変形例を用いることにより操作性を向上させることができ、より高精度にリミット上限位置を調整することができる。

また、本実施形態は、移動範囲調整装置１１を固定し、上限リミットセンサ１３を昇降させているが、上限リミットセンサ１３を固定し、移動範囲調整装置１１を昇降させることも可能である。

また、本実施形態は、遮断バー１２の回転を規制するために、嵌合溝１２ｂにノックピン２９を挿入している。しかし嵌合溝１２ｂは、キー溝形状でも良い。

また、遮断バー１２の繰り出しにおいて、調整環２１内部のネジのピッチを変えることで、調整環２１の１回転当たりの移動量を容易に変更することが可能である。

また本実施形態は、遮断バー１２の回転を規制するために、嵌合溝１２ｂにノックピン２９を挿入している。しかしこの形状に限定する必要はない。例えば半円形状のノックピンと、外周に溝が形成されている遮断バーを使用して、回転を規制する際に、ノックピンの半円部を遮断バーの溝に係合させてもよい。

また、本実施形態では、顕微鏡の焦準本体１７に移動範囲調整装置１１を設けているが、電動タイプの一軸ステージ／ＸＹステージでも、移動範囲調整装置１１として構成できることは容易に考えられる。

また本実施形態では上限リミットセンサ１３が遮断バー１２によって上限リミット位置を検出している。検出の際、上限リミットセンサ１３は、上限リミットセンサ１３に設けられている発光素子と受光素子の間に配置される。その際、遮断バー１２は、発光素子から発光され受光素子にて受光される光を遮断する。これにより上限リミット位置が検出される。

しかしこの形状に限定することはなく、例えば遮断バー１２に発光素子を設け、また上限リミットセンサ１３に受光素子を設けてもよい。繰り出された遮断バー１２が固定された際に、発光素子が光を出射し、受光素子がこの光を受光する。このようにして上限リミットセンサ１３が、上限リミット位置を検出してもよい。

下限リミットセンサ１６と、下限遮断板１４も同様である。なおリミットセンサには、非接触式のフォトインタラプタ型のセンサに限定することはなく、例えば接触式のセンサを用いても良い。

また本実施形態は、予圧ネジ２３と、バネ２５によって遮断バー１２に対して付勢力を与えているがこれに限定する必要はない。例えば、予圧ネジ２３の代りに調整環２１の上面にプレートを設け、このプレートと遮断バー１２の上面の間に弾性部材を設けて、遮断バー１２に付勢力を与えてもよい。

次に本発明に係る第２の実施形態について図４及び図５を参照して説明する。図４は、本実施形態における顕微鏡電動焦準部の概略断面側面図、図５は移動範囲調整装置近傍の周辺拡大断面図である。前述した第１の実施形態と同様な構成部については同じ符合を付しその詳細な説明は省略する。図４乃至図５に示す遮断バーは、最下位位置に配置されていることを示している。

前述した第１の実施形態では電動ステージを昇降させる移動範囲調整装置を構成した電動焦準部としたが、本実施形態では対物レンズを昇降させる移動範囲調整装置を構成した電動焦準部である点で異なる。なお移動範囲調整装置１１は、前述した第１の実施形態と同様な構成であるため詳細な説明は省略する。遮断バー１２は、最下位位置に配置されているが、調整環２１を回転させることにより上方（最上位位置）にまで繰り出すように調整することができる。本実施形態は、遮断バー１２の最上位位置から最下位位置までの範囲を繰り出し長さＢとしている。よってこの繰り出し長さＢの範囲で遮断バー１２を昇降可能である。

なお前述した第１の実施形態はステージ３が昇降したが、本実施形態は、対物レンズ６９が昇降する。そのため本実施形態における移動範囲調整装置１１は、対物レンズ６９の移動範囲を高精度に調整して、対物レンズ６９の下限リミット位置を高精度に調整する。移動範囲調整装置１１は、下限リミットセンサ６１の上方、且つ焦準本体６３に固定配置されている。本実施形態における焦準本体６３は、顕微鏡のアーム５１にネジ等によって一体化されている。

よってから遮断バー１２の最下位位置によって対物レンズ６９の下限リミット位置が決まる。

本実施形態におけるステージ７１は、試料７０を載置し、ＸＹ方向に位置調整可能であり、図示しない顕微鏡ベースに固定されている。

ステージ７１の上方には、複数の対物レンズ６９が設けられている。この対物レンズ６９は、図示しない顕微鏡本体に設けられているレボルバ等を介して対物座６８に保持されている。

対物座６８には、連結部材６４が設けられている。この対物座６８と焦準本体６３は、ボール６７ａを有するリニアガイド６７によってＺ軸方向（上下方向）にガタ無く昇降することが可能である。

本実施形態におけるモータ５２、連結部材６４、対物座６８、カップリング５４、スクリューネジ５５ａ、ナット５５ｂ、ベアリング抜け止め環５６、ベアリング５７の配置構成は、前述した第１の実施形態におけるモータ６、連結部材１５、ステージ受け部４、カップリング７、スクリューネジ８ａ、ベアリング１０、ベアリング抜け止め環９、ベアリング１０の配置構成と同様である。

連結部材６４には、モータ５２の回転により生じる回転力がスクリューネジ５５ａを介して伝達される。これにより連結部材６４は昇降可能となっている。このように連結部材６４が昇降することで対物座６８も同様に昇降する。

また連結部材６４には、下限リミットセンサ６１及び上限遮断板６２がネジ等により一体化して設けられている。

下限リミットセンサ６１は、フォトインタラプタ型のセンサ等である。下限リミットセンサ６１の構成は、前述した第１の実施形態における上限リミットセンサ１３と同様である。この下限リミットセンサ６１は、連結部材６４（対物レンズ６９）が下降できる限界位置（以下、下限リミット位置）にまで移動したことを検出する。

モータ５２の回転により連結部材６４が移動した際に、下限リミットセンサ６１も移動する。移動によって下限リミットセンサ６１に設けられている発光素子と受光素子の間に、遮断バー１２が非接触で挿入される。挿入された遮断バー１２は、発光素子から出射され受光素子にて受光される光を遮蔽する。これにより連結部材６４が下限リミット位置にまで移動したことを下限リミットセンサ６１は検出する。

焦準本体１７には、上限リミットセンサ５９がネジ等により固定されている。

この上限リミットセンサ５９は、フォトインタラプタ型のセンサ等である。上限リミットセンサ５９の構成は、下限リミットセンサ６１と同様である。上限リミットセンサ５９は、連結部材６４（対物レンズ６９）が上昇できる限界位置（以下、上限リミット位置）にまで移動したことを検出する。

モータ５２の回転により連結部材６４が移動した際に、上限遮断板６２も移動する。移動によって上限リミットセンサ５９に配置された発光素子と受光素子の間に、上限遮断板６２が非接触で挿入される。挿入された上限遮断板６２は、発光素子から出射され受光素子にて受光される光を遮蔽する。これにより連結部材６４が上限リミット位置にまで移動したことを上限リミットセンサ５９は検出する。

上述したモータ５２、移動範囲調整装置１１、上限リミットセンサ１３、上限リミットセンサ５９、連結部材６４及びその周辺に配置されている各構成部材は、カバー５３により覆われ、図示していないが、ネジ等で着脱可能に、焦準本体６３に取付けられている。

次に本実施形態における下限リミット位置の調整方法について説明する。

図４に示すように観察者は、対物レンズ６９を使用して試料７０を観察する。そのため観察者は、図示しない制御部であるコントローラ、又はハンドスイッチを操作して、焦準合わせを行う。その際、モータ５２が回転を始めると、第１の実施形態と同様に連結部材６４はネジの作用によってＺ軸方向に昇降可能になる。同時に連結部材６４を一体化して設けている対物座６８及び対物座６８に設けられている対物レンズ６９が昇降することになる。

なおモータ５２の回転方向（ＣＷ／ＣＣＷ）及びネジの巻き方（右ネジ／左ネジ）により、回転方向と移動方向が決定されている。

モータ５２の回転により連結部材６４が上昇した際に、上限遮断板６２も同時に上昇する。上昇した上限遮断板６２は、上限リミットセンサ５９に設けられている発光素子と受光素子の間に非接触で挿入される。挿入された上限遮断板６２は、発光素子から出射され受光素子にて受光される光を遮蔽する。これにより連結部材６４が上限リミット位置にまで上昇したことを上限リミットセンサ５９は検出する。上限リミットセンサ５９は、焦準本体６３に固定されているために、連結部材６４の上限リミット位置は、上限リミットセンサ５９によって高精度に検出される。検出した際に、モータ５２は、図示しない制御部により強制的に回転を止められるが、逆回転する（連結部材６４を下降させる）ことは可能である。このように連結部材６４の上昇できる上限リミット位置は、上限リミットセンサ５９によって電気的に規制されている。

また連結部材６４が移動した際に、下限リミットセンサ６１も同時に移動する。下限リミットセンサ６１は移動した際に、上述したように高精度に繰り出されている遮断バー１２が発光素子と受光素子との間に非接触で挿入される。挿入された遮断バー１２が発光素子から出射され受光素子にて受光される光を遮蔽する。これにより連結部材６４が下限リミット位置にまで移動したことを下限リミットセンサ６１は高精度に検出する。検出した際に、モータ５２は、図示しない制御部により強制的に回転を止められるが、逆回転する（連結部材６４を上昇させる）ことは可能である。

図４、図５に示す遮断バー１２は、最下位位置に配置されている。調整環２１を回転させることで、遮断バー１２は、繰り出し長さＢの範囲内で繰り出すことができる。その際、上述したように遮断バー１２は、バックラッシが無いために高精度に繰り出すことができる。これにより連結部材６４の下限リミット位置を高精度に調整することができる。下限リミット位置の調整できる範囲は、全ストローク長にわたって可能である。例えば試料７０の高さによっては、遮断バー１２を上限リミット位置を検出する上限リミットセンサ５９にまで繰り出し、下限リミット位置を上限リミット位置として調整することもできる。

下限リミット位置の調整方法には、試料７０と対物レンズ６９との当接を防止するために、焦準位置より微小に下方、且つ対物レンズ６９の先端が試料７０に当接しない位置に下限リミット位置を調整することが一般的である。

より詳細に調整方法を説明すると、図示していないネジ等を緩めて観察者はまずカバー５３を焦準本体６３から外す。次に観察者は、観察する試料７０をステージ７１上に載せる。

次に観察者は、使用する複数の対物レンズ６９の中から最もＷＤ（焦準位置と対物レンズ先端の距離）の短い対物レンズで焦準を合わせる。さらに観察者は、対物座６８を前述したコントローラ等によって下降させ、対物レンズ６９と試料７０が干渉しない程度の位置で対物座６８を停止させる。この状態で観察者は、前述したように調整環２１を回転させて遮断バー１２を繰り出して下限リミット位置を調整する。調整後、下限リミットセンサ６１が下限リミット位置を検出した際に、例えば観察者にブザー等の音や、発光により知らせるように設定する。つぎにストッパツマミ２７を回転させて調整環２１の固定を行う。

この設定後、例えば、同じ高さの試料７０を交換する際に、一旦対物座６８を適当な位置にまで上昇させ、試料７０を交換してから、再び対物座６８を下降させる。その際、光学像のピントを見ながらピント位置を探して停止させても良いし、対物座６８を一旦下限リミット位置まで下降させてから、上昇させる方法もある。

本実施形態は、上記第１の実施形態と同様にバネ２５によって遮断バー１２にバックラッシが生じることを防止している。そのため観察者が遮断バー１２を高精度に繰り出すことができ、対物レンズ６９の移動範囲を高精度に調整できる。これにより観察者は、対物レンズ６９の下限リミット位置を高精度に調整することができる。

また本体枠２６は、焦準本体６３に固定され、調整環２１は、本体枠２６に嵌合している。繰り出した遮断バー１２を固定する際、観察者は、ストッパツマミ２７を調整環２１に当接させることで、調整環２１をずらすことなく調整環２１の回転を止めている。よって観察者は、遮断バー１２を高精度に固定することができる。これにより観察者は、対物レンズ６９の下限リミット位置を高精度に設定できる。

また本実施形態における上限リミットセンサ５９と下限リミットセンサ６１等の配置構成は、前述した第１の実施形態における上限リミットセンサ１３と下限リミットセンサ１６等の配置構成と同様であり、本実施形態における上限リミットと下限リミットの位置調整は、上述した第１の実施形態における下限リミットと上限リミットの位置調整と同様である。よって本実施形態におけるリミット調整は第１の実施形態におけるリミット調整と同様の効果を得ることができる。

また変形例として第１の実施形態と同様にカバー５３に開口部を設けて、調整環２１（ツマミ３０）とストッパツマミ２７を開口部から突出させるように構成しても良い。

また、本実施形態は、移動範囲調整装置１１を固定し、下限リミットセンサ６１を昇降させているが、下限リミットセンサ６１を固定し、移動範囲調整装置１１を昇降させることも可能である。

また、本実施形態は、遮断バー１２の回転を規制するために、嵌合溝１２ｂにノックピン２９を挿入している。しかし嵌合溝１２ｂは、キー溝形状でも良い。

また、遮断バー１２の繰り出しにおいて、調整環２１内部のネジのピッチを変えることで、調整環２１の１回転当たりの移動量を容易に変更することが可能である。

また、本実施形態では、遮断バー１２を下方に繰り出している。対物レンズ６９は、顕微鏡を載置している机の表面よりも上方に位置する。よって移動範囲調整装置１１を焦準本体６３の底面部に逆向きで付ける。これにより遮断バー１２を上向きに繰り出すことで対物レンズ６９の下限リミット位置を調整することができる。なお本実施形態では対物レンズ６９のみを昇降させる構成としたがこれに限定することはなく例えば複数の対物レンズを保持するレボルバを昇降させる構成としても良い。

次に本発明に係る第３の実施形態について図６乃至図８を参照して説明する。図６は本実施形態におけるガイド部材の概略断面図、図７は図６に示したガイド部材の平面図、図８は図６に示したガイド部材の一部拡大概略断面図である。 図６乃至図８に示すように遮断バー１２は、繰り出し長さＣの中間に位置している。遮断バー１２は、繰り出し長さＣの範囲内であればこの中間位置からさら伸ばすことも、縮めることも可能である。

前述した第１の実施形態と同様な構成部については同じ符合を付しその詳細な説明は省略する。本実施形態における移動範囲調整装置１１は、前述した第１の実施形態と同様な構成であるため詳細な説明は省略する。

前述した第１の実施形態の移動範囲調整装置１１は、昇降するステージ３の移動範囲を調整し上限リミット位置を調整した。また前述した第２の実施形態の移動範囲調整装置１１は、昇降する対物レンズ６９の移動範囲を調整し下限リミット位置を調整した。しかしながら本実施形態の移動範囲調整装置１１は、ステージの移動範囲を調整し移動位置を調整する。本実施形態におけるステージは、１軸（Ｘ方向、またはＹ方向）のみに移動する。

移動部材（ステージ）９６を移動可能に保持する保持部としてのガイド本体９２には、側板９１，９３と、ガイド部材９４，９５とが設けられている。なおこれらは一体的に形成されても構わない。

側板９１，９３は、ガイド本体９２の短手方向両側に図示しないネジ等により固定されている。この側板９１，９３には、移動範囲調整装置１１と、遮断バー１２をガイド本体９２に挿入するための図示しない開口部と、が設けられている。移動範囲調整装置１１は、ネジ等によって固定されている。移動範囲調整装置１１は、遮断バー１２を繰り出し長さＣの範囲内で繰り出すことができる。開口部には、遮断バー１２が挿入される。開口部は、遮断バー１２が後述する移動部材９６の側面９６ａの中央に当接するように形成されている。

ガイド部材９４，９５は、ガイド本体９２の長手方向両側に図示しないネジ等により固定されている。またガイド部材９４，９５は、後述する移動部材９６に対向する面にＶ溝９８，９９を設けている（Ｖ溝９９は図示せず）。

移動部材９６は、側板９１，９３及びガイド部材９４，９５に囲まれている。移動部材９６は、ガイド部材９４，９５に沿ってのみ移動する。移動部材９６の長手方向両側面（ガイド部材９４，９５と対向する面）には、図示していないＶ溝がそれぞれ設けられている。

移動部材９６に設けられたＶ溝と、ガイド部材９４，９５に設けられたＶ溝９８，９９には、複数のボール９７が介挿されている。そのため移動部材９６は、ボール９７を介してガイド部材９４，９５に沿って移動可能である。観察者が移動部材９６を移動させる際、観察者は、図示していない取っ手によって移動部材９６を移動させる。移動部材９６の移動範囲は、側板９１と側板９３の間である。

次に移動範囲調整装置による移動部材の移動位置調整方法について説明する。

観察者は、前述した第１及び第２の実施形態と同様にストッパツマミ２７を緩め、ツマミ３０にて調整環２１を回転させる。次に観察者は遮断バー１２を繰り出し、繰り出し長さＣを調節する。これにより移動部材９６の移動範囲が調整され、移動位置が調整される。そして次に観察者は、ストッパツマミ２７にて調整環２１を圧接させ、調整環２１の回転を止める。観察者は、図示していない取っ手を保持して移動部材９６をガイド部材９４，９５に沿って移動させる。その際、観察者は移動部材９６の側面９６ａを遮断バー１２の先端に当接させる。移動部材９６は、移動位置に配置される。

このように移動範囲調整装置１１は、遮断バー１２を繰り出すことによって移動部材９６のストロークを規制することができる。なお移動部材９６は、遮断バー１２の繰り出し長さＣの範囲内で移動することができる。

本実施形態は、バネ２５によって遮断バー１２にバックラッシが生じることを防止している。そのため観察者は、遮断バー１２を高精度に繰り出すことができる。これにより観察者は、移動部材９６の位置決めを高精度に調整することができる。

また繰り出した遮断バー１２を固定する際、観察者は、ストッパツマミ２７を調整環２１に当接させて調整環２１の回転を止めている。当接の際、調整環２１がずれることは無いために移動部材９６の移動位置を高精度に固定することができる。

また、遮断バー１２の繰り出し長さＣにおいて、調整環２１内部のネジのピッチを変えることで、調整環２１の１回転当たりの移動量を容易に変更することが可能である。

また、移動範囲調整装置１１は、コンパクトな構成であり、操作部は固定されている。よって観察者は、移動部材９６の調整がしやすく、微細な位置決めも容易に調整できる。また遮断バー１２は、調整環２１内側のメネジと噛合っており、ネジの引っ張り応力と同等の衝撃力にも耐え得る剛性を確保できている。また、予圧ネジ２３とバネ２５の作用で、ネジのバックラッシ（長さ０．２ｍｍ位）を一方向（遮断バー１２の先端方向）に寄せているため、移動部材９６が、遮断バー１２に当接した際には、バネ２５の弾性力により、衝撃を緩和することができる。

本実施形態の変形例として、移動範囲調整装置１１のストッパ時の耐荷重はネジのピッチ／遮断バー１２等の構成部品の直径等により簡単に剛性をあげることが可能であり、容易に考えられる。

また、移動部材９６が、遮断バー１２に当接した際の衝撃を緩和させる緩和力の大きさも、バネの弾性力に左右されており、バネ径を広げる／線形を大きくする／バネ長を長くすること等により調整が可能である。

また、調整環２１を回転した際の遮断バー１２の繰り出し長さであるが、ネジのピッチを変えることにより、調整環の１回転当たりの移動量を容易に変更することが可能である。

本実施形態における移動範囲調整装置１１は、ステージ３の上限リミット位置、対物レンズ６９の下限リミット位置、移動部材９６の移動範囲を調整している。しかしこれらに限定されることはない。例えば上述した第３の実施形態では、手動タイプの一軸ステージであるが、ＸＹステージ（２軸）、またはＺステージでも構成できることは容易に考えられる。

このように本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。

本発明に係る第１の実施形態に関わる顕微鏡電動焦準部周辺の概略断面側面図である。 図１に示した断面部の拡大図である。 電動焦準部に設けられた移動範囲調整装置の拡大断面図である。 本発明に係る第２の実施形態に関わる顕微鏡電動焦準部周辺の概略断面側面図である。 移動範囲調整装置近傍の周辺拡大断面図である。 本発明に係る第３の実施形態に関わるガイド部材の概略断面図である。 図６に示したガイド部材の平面図である。 図６に示したガイド部材の一部拡大概略断面図である。

符号の説明

１…対物レンズ、２…試料、３…ステージ、４…ステージ受け部、５…リニアガイド、５ａ…ボール、６…モータ、７…カップリング、８ａ…スクリューネジ、８ｂ…ナット、９…ベアリング抜け止め環、１０…ベアリング、１１…移動範囲調整装置、１２…遮断バー、１２ａ…オネジ、１２ｂ…嵌合溝、１２ｃ…穴、１３…上限リミットセンサ、１４…下限遮断板、１５…連結部材、１６…下限リミットセンサ、１７…焦準本体、１８…カバー、２１…調整環、２２…メネジ、２３…予圧ネジ、２４…ピン、２５…バネ、２６…本体枠、２７…ストッパツマミ、２８…固定環、２９…ノックピン、５１…アーム、５２…モータ、５３…カバー、５４…カップリング、５５ａ…スクリューネジ、５５ｂ…ナット、５６…調整環、５７…ベアリング、５９…上限リミットセンサ、６１…下限リミットセンサ、６２…上限遮断板、６３…焦準本体、６４…連結部材、６７…リニアガイド、６７ａ…ボール、６８…対物座、６９…対物レンズ、７０…試料、７１…ステージ、９１…側板、９２…ガイド本体、９３…側板、９４，９５…ガイド部材、９６…移動部材、９６ａ…側面、９７…ボール。

Claims (6)

1. 試料を載置するステージと、前記ステージに対向して配置される対物レンズとの相対距離を調整する可動部の移動範囲を調整する移動範囲調整装置において、
   本体枠と、
   前記本体枠に対して回転可能に保持され、内側にネジ部が形成されている円筒状の調整部と、
   前記可動部の移動を制限し、前記ネジ部に螺合されるとともに前記調整部の回転に応じて前記調整部の軸方向に移動可能な制限部と、
   前記制限部に対して前記軸方向に付勢力を与える付勢部と、
   を具備することを特徴とする移動範囲調整装置。
2. 前記調整部は、
   前記本体枠に嵌合される調整環と、
   前記本体枠から前記調整環の抜出を防止する固定環と、
   を具備することを特徴とする請求項１に記載の移動範囲調整装置。
3. 前記本体枠は、
   前記制限部の回転を規制する規制部を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動範囲調整装置。
4. 前記可動部の制限位置を検知する検知部をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の移動範囲調整装置。
5. 前記付勢部は、
   前記ネジ部に螺合されるとともに前記調整部の回転に応じて前記調整部の軸方向に移動可能なネジ部材と、
   前記制限部に付勢力を与える弾性部と、
   前記調整部の回転に対する前記ネジ部材の回転を規制する規制部材と、
   を具備することを特徴とする請求項１乃至４記載の移動範囲調整装置。
6. 試料を載置するステージと、
   前記ステージを移動可能に保持する保持部と、
   前記保持部に対して回転可能に保持され、内側にネジ部が形成された円筒状の調整部と、
   前記ステージの移動を制限し、前記ネジ部に螺合されるとともに前記調整部の回転に応じて前記調整部の軸方向で且つ前記ステージの移動方向に移動可能な制限部と、
   前記制限部に対して前記軸方向に付勢力を与える付勢部と、
   を具備することを特徴とする移動範囲調整装置。

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