JP2010026125A - 対物レンズと、プローバ部材と、これらを具備する顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】電気的部品を内蔵し、外部との電気的接続を可能にする電極を有する対物レンズと、この対物レンズの電極と電気的接続を可能にする外部接続手段と、これらを有する顕微鏡を提供すること。
【解決手段】電気的部品を内蔵し、当該電気的部品と外部との接続を可能にする第一電極が鏡筒外周部に配設され、前記第一電極が表面に結晶性カーボン膜を有する金属部材により構成されていることを特徴とする対物レンズと、
前記対物レンズを顕微鏡の光軸に択一的に配置する対物レンズ交換装置の近傍に配置され、前記顕微鏡の光軸に配置された前記対物レンズの前記電極に電気的に接続する第二電極を有し、当該第二電極が表面に結晶性カーボン膜を有する金属部材により構成されているプローバ部材と、を具備することを特徴とする顕微鏡。
【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡の対物レンズとこの対物レンズに電気的接続を行うプローバ部材とこれらを有する顕微鏡に関する。

顕微鏡において、複数の対物レンズを用いて観察するとき、複数の対物レンズは顕微鏡のレボルバ等の対物レンズ交換装置にそれぞれ取り付けられ、観察に必要な対物レンズを選択して光軸に挿入することが行われ。そして、顕微鏡の制御装置に対物レンズを装着したレボルバの位置を記憶し、鏡筒の光軸方向の長さが短いものから長いものに対物レンズを切換えた際、対物レンズが標本と干渉して標本を破損しないように対物レンズの交換制御が行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−５０２２６号公報

従来、対物レンズの情報、例えば倍率は、顕微鏡の制御装置の記憶部にユーザが前もってレボルバの取り付け位置情報と併せて入力して置かなければ対物レンズ交換時に標本を破損する虞があると言う問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、電気的部品を内蔵し、外部との電気的接続を可能にする電極を有する対物レンズと、この対物レンズの電極と電気的接続を可能にする外部接続手段と、これらを有する顕微鏡を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、電気的部品を内蔵し、当該電気的部品と外部との接続を可能にする第一電極が鏡筒外周部に配設され、前記第一電極が表面に結晶性カーボン膜を有する金属部材により構成されていることを特徴とする対物レンズと、前記対物レンズを顕微鏡の光軸に択一的に配置する対物レンズ交換装置の近傍に配置され、前記顕微鏡の光軸に配置された前記対物レンズの前記電極に電気的に接続する第二電極を有し、当該第二電極が表面に結晶性カーボン膜を有する金属部材により構成されているプローバ部材と、を具備することを特徴とする顕微鏡を提供する。

また、本発明は、前記第一電極は、前記対物レンズの鏡筒外周部のほぼ一周に亘って配設されていることを特徴とする顕微鏡を提供する。

また、本発明は、前記電気的部品は、前記対物レンズのレンズ枠と対物レンズスリーブとの間に配設されていることを特徴とする顕微鏡を提供する。

また、本発明は、前記対物レンズ交換装置はレボルバであり、前記レボルバの回転中心近傍に前記レボルバの回転に対して非回転に支持されていることを特徴とする顕微鏡を提供する。

また、本発明は、前記対物レンズの前記第一電極に接触する前記プローバ部材の第二電極部分を前記対物レンズの前記第一電極に向けて押圧する押圧手段を前記プローバ部材が有することを特徴とする顕微鏡を提供する。

本発明によれば、電気的部品を内蔵し、外部との電気的接続を可能にする電極を有する対物レンズと、この対物レンズの電極と電気的接続を可能にする外部接続手段と、これらを有する顕微鏡を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る対物レンズと、プローバ部材と、これらを有する顕微鏡に関し説明する。
（第１実施の形態）
図１は、第１実施の形態に係る顕微鏡の概略構成図である。

図１において、顕微鏡１は、顕微鏡本体２とＰＣ等から構成された制御装置３からなり、制御装置３は、顕微鏡本体２に動作指示を入力する入力装置４を有し、ケーブル５で顕微鏡本体２と接続されている。なお、制御装置３は顕微鏡本体２に内蔵されている場合には、入力装置４がケーブル５を介して直接顕微鏡本体２に接続された構成でも良い。

顕微鏡本体２は、標本を載置するテーブル６と後述する電極を有する複数の対物レンズ７を光軸Ｉに択一的に挿脱するレボルバ８と、標本像を観察する接眼光学系９と、不図示の焦準装置、光源等から構成されている。

また、レボルバ８の回転中心付近には、レボルバ８の回転に対して非回転に支持され対物レンズ７の電極に電気的接触可能な後述するプローバ部材１０が配設され、光軸Ｉに挿入された対物レンズ８の電極と電気的接触を可能にする。

図２はレボルバ８の構造を示す拡大図であり、（ａ）は側面から見た図であり、（ｂ）は対物レンズ７側から見た図である。

図２（ａ）、（ｂ）において、レボルバ８は、顕微鏡本体２に顕微鏡取り付けアリ８ａを介して取り付けられ、レボルバ回転軸Ｏに対して回転可能に構成されている。レボルバ８は、例えば、８個の対物レンズ７を取り付け可能であり、対物レンズ７に形成されたネジ部７ｂ（図３参照）を対物レンズ取り付け穴８ｂに形成されたネジ部８ｆにネジ込むことによって対物レンズ７を保持する。対物レンズ７の鏡筒部には、後述する複数の電極からなる電極部７ａを有している。

レボルバ８の対物レンズ７の取り付け部８ｃのレボルバ回転軸Ｏの近傍には、プローバ部材１０を遥動可能に支持する台座部８ｄが設けられている。台座部８ｄは、不図示の支持基板に固定され、対物レンズ取り付け部８ｃが回転する際に台座部８ｄの外周部がレンズ取り付け部８ｃと摺動可能に構成されており、対物レンズ取り付け部８ｃの回転にかかわらず非回転に固定されている。

プローバ部材１０は、台座部８ｄからレボルバ回転軸Ｏに沿って延在するアーム部ａとこれに対して後ほぼ９０度光軸Ｉ方向に曲げられ、対物レンズ７に向かって延在するアーム部ｂとで形成されている。アームｂの対物レンズ７の電極部７ａに接触する部分には、複数の電極からなるプローバ接触子１０ｂ、１０ｂが配設されている。

プローバ接触子１０ｂ、１０ｂが対物レンズ７の電極部７ａに接触して、対物レンズ７に内蔵されている電気的部品と外部との電気的接続が可能になる。プローバ接触子１０ｂ、１０ｂと対物レンズ７の電極部７ａの接触を確実にするために、プローバ接触子１０ｂ、１０ｂは、例えばばね力によって対物レンズ７に向けて押圧されるように構成されている。また、プローバ部材１０は、アーム部ａが、台座部８ｄに遥動可能に支持され、レボルバ８を回転して対物レンズ７を光軸Ｉから外す際に、対物レンズ７の移動方向に遥動して過大な負荷がアーム部ｂに加わらないように構成されている。プローバ部材１０の遥動方向は、レボルバ８の時計方向回転或いは反時計方向回転のいずれの方向にも可能である。遥動範囲θは対物レンズ７の鏡筒直径を見込む角度より大きく設定されている。

また、プローバ接触子１０ｂ、１０ｂへの配線は、プローバ部材１０の内部に設けられ、レボルバ回転軸Ｏの台座部８ｄの設けられた不図示の開口を通してレボルバ８内に入り、レボルバ８の固定部を介して制御装置３に接続されている。このように配線が非回転のプローバ部材１０の内部と台座部８ｄを通して行われるため、レボルバ８の回転によってねじれることがない。さらに配線の途中に摺動子等の特別な接触部を設ける必要もなく、安定した接続を維持することが可能になる。

図３は、実施の形態に係る電極部を有する対物レンズを側面から見た示す図３（ａ）と電極部の表面付近拡大断面を示す図３（ｂ）である。図４は対物レンズの断面の部分図である。図５は図３の対物レンズを先端レンズ側から見た図である。図６は、対物レンズの電極部に使用される絶縁リングの一例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図をそれぞれ示す。図７は対物レンズの電極部に使用される電極リングの一例を示す。図８は電気部品等を搭載するフレキシブル基板の一例である。

実施の形態に係る対物レンズを図３から図８を参照しつつ説明する。

図３（ａ）に示すように、対物レンズ７は、対物レンズ７の鏡筒の外周部に対物レンズ７をほぼ一周する電極部７ａが形成されている。電極部７ａは対物レンズ７のネジ部７ｂに近い側に設けられている。電極部７ａは電極リング７ｃ、７ｃとこの電極リング７ｃ、７ｃを絶縁しつつ保持する絶縁リング７ｄで構成されている。

図３（ｂ）に示すように、電極リング７ｃ、７ｃは、アルミ基板7c-1の表面に結晶性カーボン膜7c-2を形成して構成されている。結晶性カーボン膜7c-2は、低摩耗、低摩擦、導電性の特性を有する。

すなわち、アルミ基板7c-1の表面に形成した結晶性カーボン膜7c-2は、電極リング７ｃ、７ｃの表面において、後述するプローバ部材１０のプローバ接触子１０ｂ、１０ｂとの電気接触部として作用する。

よって、結晶性カーボン膜7c-2により構成された電気接触部は、多数回の機会接触でも磨耗が少なく、表面酸化膜が形成されることもなく、長期間にわたって電気接点としての機能を果たすことができる。

図４に示すように、対物レンズ７の対物レンズスリーブ７ｅの絶縁リング７ｄを配置する部分は、ほぼ一周に亘って凹溝が形成され、電極リング７ｃに形成された電極タブ７ｆを通す電極タブ穴７ｇ、７ｇが形成されている。対物レンズスレーブ７ｅに絶縁リング７ｄを電極タブ穴７ｇと７ｈ（図５，６，７参照）が一致するようにはめ込んだ後、電極リング７ｃ、７ｃを電極タブ７ｆが電極タブ穴７ｈ、７ｇに通るように位置付けして電極リング７ｃ、７ｃを絶縁リング７ｄにはめ込む。このようにして、図３に示す電極部７ａが形成される。

その後、対物レンズスリーブ７ｅ中に配設されたフレキシブル基板７ｉの電極部分と電極タブ７ｆ、７ｆとを接続ケーブル７ｊ、７ｊで配線し、フレキシブル基板７ｉに配設された電気的部品との電気的接続を可能にする。接続ケーブル７ｊ、７ｊの配線が終了した後、対物レンズスレーブ７ｅを対物レンズ枠７ｋに被せ電気的部品を内蔵し、電極を有する対物レンズ７が完成する。

フレキシブル基板７ｉは、対物レンズ７の倍率、開口数、作動距離、或いは色収差特性等の各種情報を記憶する書き換え可能な記憶素子、その他ドライバ素子等が搭載可能である。なお、電極リング７ｃ、７ｃは、対物レンズ７の鏡筒のほぼ一周に亘って形成されている場合について説明したが、対物レンズ７のねじ込みずれを考慮すれば鏡筒の半分程度以上形成されていれば電極部７ａとプローバ接触子１０ｂ、１０ｂとの接続を行うことができる。電極部７ａの領域は設計より適宜変更することができる。

図９は、プローバ部材１０の断面図である。

図９において、プローバ部材１０の内部には、プローバ接触子１０ｂ、１０ｂに配線するために配線部材１０ｅと、プローバ部材１０を台座部８ｄに遥動可能に支持するためのプローバシャフト１０ｃを有し、プローバシャフト１０ｃにはプローバ接触子１０ｂ、１０ｂを対物レンズ７の電極部７ａに押圧するためのばねのような押圧部材が設けられている。 図３（ｂ）に示す電極リング７ｃ、７ｃと同様に、プローバ接触子１０ｂ、１０ｂは、アルミ基板の表面に結晶性カーボン膜を形成して構成されている。結晶性カーボン膜は、低摩耗、低摩擦、導電性の特性を有する。

すなわち、アルミ基板の表面に形成した結晶性カーボン膜は、プローバ接触子１０ｂ、１０ｂの表面において、前述した電極リング７ｃ、７ｃとの電気接触部として作用する。

よって、結晶性カーボン膜により構成された電気接触部は、多数回の機会接触でも磨耗が少なく、表面酸化膜が形成されることもなく、長期間にわたって電気接点としての機能を果たすことができる。

以上述べた構成により、実施の形態に係る対物レンズ７は、電極部７ａがプローバ部材１０のプローバ接触子１０ｂ、１０ｂを介して制御装置３と情報の送信、受信或いは送受信が可能になる。また対物レンズ７は、対物レンズ７に内蔵されている記憶素子に記憶された対物レンズ７自身の各種情報を、制御装置３に出力することができるので、従来のように対物レンズ７の情報をユーザが入力する必要がなくなる。また、対物レンズ７をリボルバ８から取り外して別の対物レンズ７に交換した時でも対物レンズ７から情報を得ることができ、各種条件を制御装置３が設定することができるので、誤って標本を損傷するような事故を防止することができる。なお、対物レンズ７の記憶素子に記憶させておく情報は、工場出荷時に記憶素子に書き込み記憶させておくことによって、ユーザが必要な時に適宜取り出して使用することができる。また、ユーザ自身が新たな情報を制御装置３を介して対物レンズ７の記憶素子に記憶することも可能であり、ユーザ固有の情報を対物レンズ７に持たせることができる。

（第２実施の形態）
次に、第２実施の形態にかかる対物レンズと、プローバ部材と顕微鏡について図面を参照しつつ説明する。第２実施の形態は、対物レンズの交換装置が第１実施の形態と異なりスライドするものであり、第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。図１０は、第２実施の形態に係る対物レンズと、プローバ部材と、これらを有する顕微鏡の概略構成図である。図１１は、対物レンズ交換装置の拡大図で、標本側から見た図を示す。

図１０、図１１において、複数の電極からなる電極部７ａを有する対物レンズ７は、スライド式の対物レンズ交換装置３０に保持され、それぞれの対物レンズ７を光軸Ｉにスライドすることによって位置付けする構成である。スライド式対物レンズ交換装置３０は、顕微鏡本体２の固定スライド部材２８と固定スライド部材２８に対して前後又は左右にスライド可能なスライド部材２９が摺動可能に取り付けられて構成されている。スライド部材２９には、複数の対物レンズ７、７が取り付け可能である。図１０では、観察者に対してスライド部材２９は前後方向（図１０では紙面左右方向）にスライド可能に構成されている。なお、対物レンズ７の構成は第１実施の形態と同様であり説明を省略する。

電極部７ａは電極リング７ｃ、７ｃとこの電極リング７ｃ、７ｃを絶縁しつつ保持する絶縁リング７ｄで構成されている。

図３（ｂ）に示すように、電極リング７ｃ、７ｃは、アルミ基板7c-1の表面に結晶性カーボン膜7c-2を形成して構成されている。結晶性カーボン膜7c-2は、低摩耗、低摩擦、導電性の特性を有する。

すなわち、アルミ基板7c-1の表面に形成した結晶性カーボン膜7c-2は、電極リング７ｃ、７ｃの表面において、後述するプローバ部材１０のプローバ接触子１０ｂ、１０ｂとの電気接触部として作用する。

よって、結晶性カーボン膜7c-2により構成された電気接触部は、多数回の機会接触でも磨耗が少なく、表面酸化膜が形成されることもなく、長期間にわたって電気接点としての機能を果たすことができる。 プローバ部材１０の構成は第１実施の形態と同様であるが、その取り付け位置が異なっている。プローバ部材１０は、固定スライド部材２９の側面、かつ光軸Ｉほぼ平行な位置の台座部３１に光軸Ｉに平行な方向を軸として遥動可能に支持されている。光軸Ｉの位置に対物レンズ７挿入された際、対物レンズ７の電極部７ａにプローバ部材１０のプローバ接触子１０ｂ、１０ｂ、が電気的に接触して、対物レンズ７に内蔵されている電気的部品と電気的接続を可能にする構成となっている。

図３（ｂ）に示す電極リング７ｃ、７ｃと同様に、プローバ接触子１０ｂ、１０ｂは、アルミ基板の表面に結晶性カーボン膜を形成して構成されている。結晶性カーボン膜は、低摩耗、低摩擦、導電性の特性を有する。

すなわち、アルミ基板の表面に形成した結晶性カーボン膜は、プローバ接触子１０ｂ、１０ｂの表面において、前述した電極リング７ｃ、７ｃとの電気接触部として作用する。

よって、結晶性カーボン膜により構成された電気接触部は、多数回の機会接触でも磨耗が少なく、表面酸化膜が形成されることもなく、長期間にわたって電気接点としての機能を果たすことができる。

プローバ部材１０は、対物レンズ７がスライドされて光軸Ｉの位置に挿入される際に、対物レンズ７のスライド方向に沿って遥動可能に構成されているので、プローバ部材１０に過度の負荷がかかることを防止することができる。また、第１実施の形態と同様にプローバ部材１０にはばね等の押圧部材が内蔵されているので、プローバ接触子１０ｂ、１０ｂを対物レンズ７の電極部７ａに押圧して確実に接触させることができ、電気的接続を確実に行うことができる。

なお、上記実施の形態では、プローバ部材１０は遥動可能に構成しプローバシャフト１０ｃを中心としてプローバ接触子１０ｂ、１０ｂが円弧状の軌跡となるように遥動かつ電極部７ａに押圧する構成であるが、プローバ部材１０を台座部３１に固定して、プローバ部材１０のプローバ接触子１０ｂ、１０ｂを支持しているアーム部ｂを伸縮可能とし、対物レンズ７が光軸Ｉの位置に挿入されたときに接触して縮むと共に電極部７ａに押圧して電気的接触を維持する構成も可能である。

このような構成により、第２実施の形態に係る対物レンズ７は、電極部７ａがプローバ部材１０のプローバ接触子１０ｂを介して制御装置３と情報の送信、受信或いは送受信が可能になる。また対物レンズ７は、対物レンズ７に内蔵されている記憶素子に記憶された対物レンズ７自身の各種情報を、制御装置３に出力することができるので、従来のように対物レンズ７の情報をユーザが入力する必要がなくなる。また、対物レンズ７をスライド式対物レンズ交換装置３０から取り外して別の対物レンズ７に交換した時でも対物レンズ７から情報を得ることができ、各種条件を制御装置３が設定することができるので、誤って標本を損傷するような事故を防止することができる。なお、対物レンズ７の記憶素子に記憶させておく情報は、工場出荷時に記憶素子に書き込み記憶させておくことによって、ユーザが必要な時に適宜取り出して使用することができる。また、ユーザ自身が新たな情報を制御装置３を介して対物レンズ７の記憶素子に記憶することも可能であり、ユーザ固有の情報を対物レンズ７に持たせることができる。

なお、第１実施の形態において、ブローバ部材１０は、顕微鏡本体２のレボルバ８を回転可能に支持する顕微鏡本体２の支持部に第２実施の形態と同様に支持され、顕微鏡1の光軸Ｉに挿入された対物レンズ７の電極部７ａにプローバ接触子１０ｂ、１０ｂを接触させるように構成することも可能である。

また、電気的部品には、メモリなど以外に小型のモータ等の電動部品を配置することも可能である。

以上述べたように、上記実施の形態によれば、電気的部品を内蔵し、外部との電気的接続を可能にする電極を有する対物レンズと、この対物レンズの電極と電気的接続を可能にするプローバ部材と、これらを有する顕微鏡を提供することが可能になる。

対物レンズが各種電気部品を内蔵することができ、鏡筒外周部に設けられた電極と、顕微鏡側に設けられたプローバ部材とによって電気的接触ができるため、対物レンズの各種情報を対物レンズ自身が内蔵することが可能になる。また、対物レンズの情報を顕微鏡の制御装置が受信して顕微鏡の動作を制御することが可能になる。また、使用中の対物レンズに対するユーザ固有の情報を対物レンズに記憶することも可能であり、再度使用するときに迅速に各種条件を制御装置が顕微鏡に設定することができる。

なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。

第１実施の形態に係る顕微鏡の概略構成図である。 レボルバの構造を示す拡大図であり、（ａ）は側面から見た図であり、（ｂ）は対物レンズ７側から見た図である。 実施の形態に係る電極部を有する対物レンズを示す図である。 対物レンズの断面の部分図である。 図３の対物レンズを先端レンズ側から見た図である。 対物レンズの電極部に使用される絶縁リングの一例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図をそれぞれ示す。 対物レンズの電極部に使用される電極リングの一例を示す。 電気部品等を搭載するフレキシブル基板の一例である。 プローバ部材１０の断面図である。 第２実施の形態に係る対物レンズと、プローバ部材と、これらを有する顕微鏡の概略構成図である。 第２実施の形態にかかる顕微鏡の対物レンズ交換装置の拡大図で、標本側から見た図を示す。

符号の説明

１ 顕微鏡
２ 顕微鏡本体
３ 制御装置
４ 入力装置
５ ケーブル
６ ステージ
７ 対物レンズ
７ａ 電極部
８ レボルバ
９ 観察光学系
１０ プローバ部材
１０ｂ プローバ接触子
２８ 固定スライド部材
２９ スライド部材
３０ スライド式対物レンズ交換装置
３１ 台座部
ａ、ｂ アーム部
Ｉ 光軸
Ｏ レボルバ回転軸

Claims (5)

1. 電気的部品を内蔵し、当該電気的部品と外部との接続を可能にする第一電極が鏡筒外周部に配設され、前記第一電極が表面に結晶性カーボン膜を有する金属部材により構成されていることを特徴とする対物レンズと、
   前記対物レンズを顕微鏡の光軸に択一的に配置する対物レンズ交換装置の近傍に配置され、前記顕微鏡の光軸に配置された前記対物レンズの前記電極に電気的に接続する第二電極を有し、当該第二電極が表面に結晶性カーボン膜を有する金属部材により構成されているプローバ部材と、を具備することを特徴とする顕微鏡。
2. 前記第一電極は、前記対物レンズの鏡筒外周部のほぼ一周に亘って配設されていることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記電気的部品は、前記対物レンズのレンズ枠と対物レンズスリーブとの間に配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡。
4. 前記対物レンズ交換装置はレボルバであり、前記レボルバの回転中心近傍に前記レボルバの回転に対して非回転に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
5. 前記対物レンズの前記第一電極に接触する前記プローバ部材の第二電極部分を前記対物レンズの前記第一電極に向けて押圧する押圧手段を前記プローバ部材が有することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。