JP2011007874A - 顕微鏡 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡易な構成で試料を斜め観察する際に安定した状態で観察を行うことができる顕微鏡を提供すること。
【解決手段】試料Sが載置される試料載置台3と、試料載置台3上の試料Sに光源51からの照明光を集光して照射する対物レンズ54と、試料Sからの反射光を撮像部56に結像する結像レンズ55とを有する顕微鏡本体部5と、顕微鏡本体部5を支持する支持部4と、試料載置台3に連結するとともに、対物レンズ54の焦点位置を中心軸に顕微鏡本体部5と支持部4とを配列した方向(Y軸方向)に支持部4を傾斜可能に保持するベース部2と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、試料載置台に載置された試料に対して、対物レンズの試料に対する光軸の角度(すなわち試料に対する観察角度)を変えることによって、試料を異なる角度で観察可能な顕微鏡に関する。
従来から、試料載置台に載置された試料を異なる角度から観察する顕微鏡が知られている。たとえば、対物レンズ等の光学系を含む撮像部が、回転機構を有するスタンド装置に取り付けられた顕微鏡が知られている(特許文献1参照)。この顕微鏡によれば、スタンド装置が有する回転機構の回転によって対物レンズの光軸が試料に対して傾くことになる。これにより、異なる角度から試料を観察することができる。
特開2006−337470号公報
しかしながら、上述した特許文献1では、回転機構の回転角度を大きくしていくと、撮像部の重さにより顕微鏡全体の重心が回転機構の傾斜する方向に偏るため、顕微鏡全体の重心のバランスが崩れ、静止時の安定性が損なわれる。この結果、外部の振動や衝撃等が顕微鏡を介して撮像部に伝達することによって試料の観察像に乱れが生じ、試料に対して精度の高い観察を行うことが困難になるという問題点があった。
また、試料を斜め方向から観察する場合に静止時の安定性を得ようとすると、スタンド装置などの関連部材に高い剛性が必要になる。このため、装置が複雑かつ大型化するという問題点があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易かつ安定した構成で試料を斜め観察することができる顕微鏡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、本発明の顕微鏡は、試料が載置される試料載置台と、前記試料載置台上の前記試料に光源からの照明光を集光して照射する対物レンズと、該試料からの反射光を撮像部に結像する結像レンズとを有する顕微鏡本体部と、前記顕微鏡本体部を支持する支持部と、前記試料載置台に連結するとともに、前記対物レンズの焦点位置を中心軸に前記顕微鏡本体部と前記支持部とを配列した方向に前記支持部を傾斜可能に保持するベース部と、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は、上記の発明において、前記ベース部は、前記顕微鏡本体部と前記支持部とを配列した方向に前記対物レンズの焦点位置を中心軸に円弧状に形成されたガイド部を備え、前記支持部は、前記ガイド部に係合し、前記顕微鏡本体部を傾斜させる移動に連動して前記ガイド部に沿って移動する係合部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は、上記の発明において、前記試料に対して前記顕微鏡本体部の光軸が所定角度に傾斜した位置で前記支持部を前記ベース部に固定する固定手段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は、上記の発明において、前記支持部と前記ベース部とに連結され、前記顕微鏡本体部および前記支持部から前記ベース部に加わる荷重を軽減する力を発する弾性部材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は、上記の発明において、前記顕微鏡本体部は、前記試料に対して前記対物レンズの焦点位置を調整する焦点調整手段を備えたことを特徴とする。
本発明にかかる顕微鏡は、ベース部が試料載置台上の試料に光源からの照明光を集光して照射する対物レンズと該試料からの反射光を撮像部に結像する結像レンズとを有する顕微鏡本体部を支持する支持部を、対物レンズの焦点位置を中心軸に顕微鏡本体と支持部とを配列した方向に傾斜可能に保持するようにしているので、試料に対して簡易かつ安定した構成で観察を行うことができる。
図1は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡の構成を示す側面図である。 図2は、図1に示した顕微鏡の平面図である。 図3は、図1に示したA−A線断面図である。 図4は、図1に示した顕微鏡による斜め観察時の側面図である。 図5は、図4に示した顕微鏡の平面図である。 図6は、図4に示したB−B線断面図である。 図7は、本発明の実施の形態2にかかる顕微鏡の構成を示す側面図である。 図8は、図7に示した顕微鏡による斜め観察時の側面図である。
以下、図面を参照して、本発明にかかる顕微鏡の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によって発明は限定されるものではない。また、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡の構成を示す側面図であり、図2は、図1に示した顕微鏡の平面図である。図1および図2に示すように、この顕微鏡1は、机上等に直接設置される部分であるベース部2と、試料Sを載置する試料載置台3と、顕微鏡本体部5を支持する支持部4と、試料Sの拡大観察像を撮像する顕微鏡本体部5と、顕微鏡本体部5によって撮像される試料Sの拡大観察像を表示して出力する出力部6と、を備える。
試料載置台3は、上面に観察対象となる試料Sを載置させるものであり、保持部31を介してベース部2に連結される。試料載置台3は、所望の観察用途や試料Sの大きさに応じて適切な大きさのものが選択される。試料載置台3は、移動調整部32および昇降調整部33を有する。移動調整部32は、顕微鏡本体部5の光軸Lと直交する試料載置台3の面内(XY軸方向)を移動させることによって、試料Sの位置出しを行う。昇降調整部33は、図示しない昇降機構を駆動させることによって、顕微鏡本体部5の光軸L方向(Z軸方向)に試料載置台3を昇降させ、試料Sの焦点合わせを行う。なお、移動調整部32および昇降調整部33は、モータ等の駆動機構を用いて試料載置台3の調整を行ってもよい。
ベース部2の後方における上端部の周縁には、左右の側板24および後板25が立てた状態で設けられ、前方および上方を開口して一体的に形成され、平面的に略コ字状を有する。側板24は、略中央から前方方向に向けて屈曲されて延ばされ、側面方向から見て略L字状に形成される。側板24は、ガイド部24a、ガイド部24bおよび固定部26を有する。ガイド部24aおよびガイド部24bは、顕微鏡本体部5と支持部4とを配列した方向(Y軸方向)に対物レンズ54の焦点位置を中心軸に円弧状に形成された穴である。具体的には、図1に示すように、ガイド部24aは、対物レンズ54の焦点位置を中心軸に半径R1を有し、ガイド部24bは、対物レンズ54の焦点位置を中心軸に半径R2を有する。ガイド部24aおよびガイド部24bは、所定の長さを有し、たとえば、対物レンズ54の焦点位置を中心軸に45度の長さを有する。また、ガイド部24aおよびガイド部24bは、図2に示すベース部2の中心線CLを挟んだ左右の側板24にそれぞれ対称に設けられている。固定部26は、試料Sに対して顕微鏡本体部5の光軸Lが所定角度に傾斜した位置で支持部4をベース部2の側板24に固定する。
支持部4は、ベース部2における左右の側板24および後板25によって形成された平面的に略コ字状の空間内部に囲まれるように配置される。支持部4は、前板41および左右の側板42を有し、下方および後方を開口して一体的に形成され、平面的に略コ字状を有する。前板41は、顕微鏡本体部4を支持する。側板42は、係合部42aおよび係合部42bを有する。係合部42a,42bは、ローラ状の部材が回転可能なものであり、たとえば、カムフォロアによって実現される。係合部42a,42bは、ガイド部24a,24bと同様に、図2に示すベース部2の中心線CLを挟んだ左右の側板42にそれぞれ対称に設けられている。係合部42a,42bは、ガイド部24a,24bにそれぞれ嵌め込まれ、顕微鏡本体部5を傾斜させる移動に連動してガイド部24a,24bに沿って移動する。すなわち、支持部4は、ベース部2の左右の側板24それぞれに設けられたガイド部24a,24bによって、顕微鏡本体部5と支持部4とを配列した方向(Y軸方向)に移動方向が規制される。
顕微鏡本体部5は、光源51、照明レンズ52、ハーフミラー53、対物レンズ54、結像レンズ55および撮像部56を有する。顕微鏡本体部5の光軸Lには、下から順番に対物レンズ54、ハーフミラー53、結像レンズ55、撮像部56が配置されている。光源51は、例えばハロゲンランプ、キセノンランプ、LED,ファイバーライトガイド等によって実現され、試料Sの観察像を形成するための照明光を出射する。光源51として、軽量化やコスト、扱い易さの点からLEDが最も適しており、また、技術的にも極めて実現性が高いといえる。照明レンズ52は、光源51が出射する照明光を所定の位置に集光する。ハーフミラー53は、光源51から出射された照明光を対物レンズ54の方向に導く。対物レンズ54は、入力された照明光を試料載置台3上の試料Sに集光して照射する。結像レンズ55は、対物レンズ54およびハーフミラー53を介して入力される試料Sの反射光を集光して観察像を結像する。撮像部56は、CCDカメラによって実現され、結像レンズ55を介して入力される試料Sの観察像を撮像し、この撮像した試料Sの観察像を出力部6に出力して表示させることによって、試料Sの拡大観察を可能とする。
ここで、支持部4とベース部2との間には、圧縮スプリングによって実現される弾性部材7が設けられている。弾性部材7の一端は、ベース部2の後板25に設けられたピン25aに連結され、他端は、支持部4の空間に設けられたピン42cに連結される。弾性部材7は、チューブの内部でガスが所定の速度で移動することによって、ピストンロッドにあたる部分が滑らかに伸縮して移動する。これを実現するため、弾性部材7は、支持部4および顕微鏡本体部5の合計質量に応じて反発力を選択する。弾性部材7は、支持部4が顕微鏡本体部5と支持部4とを配列した方向に移動する際に支持部4と顕微鏡本体部5の荷重バランスを維持し、ピン42cを介して支持部4を押し上げる。
つぎに、図3を参照して、上述した係合部42aおよび係合部42bについて詳細に説明する。図3は、図1に示したA−A線断面図である。図3に示すように、係合部42aは、ガイド部24a内に嵌め込まれ、係合部42bは、ガイド部24b内に嵌め込まれる。これにより、係合部42a,42bは、ガイド部24a,24bの円弧状の空間内のみ移動が可能となる。ベース部2の左右の側板24は、支持部4を所定の間隔を維持して挟み込むように保持する。このため、ベース部2の左右の側板24と支持部4との間には、スペーサ8が設けられている。スペーサ8は、係合部42a,42bと同軸のリング状部材であり、たとえば、低摩擦な素材で形成されたリングやワッシャによって実現される。スペーサ8は、係合部42a,42bを挟み込むように支持部4の左右の側板42にそれぞれ配置される。スペーサ8は、支持部4が顕微鏡本体部5と支持部4との配列方向に移動する場合に、支持部4とベース部2の左右の側板24との間に生じる摩擦を低減する。
つぎに、図4〜図6を参照して、上述した固定部26および支持部4に設けられたガイド部26bについて説明する。図4は、本発明の実施の形態1の顕微鏡1による斜め観察時の側面図であり、図5は、図4に示す顕微鏡1の平面図であり、図6は、図4のB−B線断面図である。図6に示すように、固定部26は、先端部にネジが形成されており、ベース部2の側板24に設けられた孔部26aおよび支持部4のガイド部26bを貫通し、固定リング26cに噛合うことによって連結して固定される。固定リング26cは、図示しない手段によって自身の回転が規制されており、固定部26の回転で連れ回ることがないように設けられている。また、ベース部2の側板24と支持部4との間には、固定部26と同軸にリング状のスペーサ9が設けられている。スペーサ9は、スペーサ8と同様に、ベース部2と支持部4の隙間を一定に維持する。ガイド部26bは、ガイド部24aと同様に、対物レンズ54の焦点位置を中心軸に支持部4の側板42に円弧状に形成され、半径R3を有する。固定部26は、先端部のネジ部分が固定リング26cに締め込まれる方向に回転した場合、固定リング26cと共にベース部2の左右の側板24によって、支持部4を挟み込むことでベース部2に対する支持部4の移動を規制する。すなわち、固定部26は、支持部4が顕微鏡本体部5と支持部4とを配列した方向に傾斜した任意の位置でベース部2の側板24に支持部4を固定する。
ここで、本発明の実施の形態1の顕微鏡1の操作方法について説明する。まず、操作者は、図1に示すように、顕微鏡本体部5が直立した状態で試料載置台3を顕微鏡本体部5の光軸Lと直交する面内で試料Sの観察箇所を合わせて試料Sの観察を行う。この場合、固定部26は、固定リング26cを締め込む方向に回転しているため、支持部4がベース部2の側板24に固定される。これにより、支持部4が顕微鏡本体部5の自重により、顕微鏡本体部5と支持部4とを配列した方向(Y軸方向)に移動することを防止し、鉛直方向から試料Sの観察が可能となる。
つぎに、試料Sを斜め上方から観察する場合について説明する。まず、操作者は、固定部26を緩める方向に回転操作し、支持部4がベース部2の側板24に対して移動可能な状態にする。その後、操作者は、図4に示すように、顕微鏡本体部5を支持部4と顕微鏡本体部5とを配列した方向(Y軸方向)に傾斜させ、顕微鏡本体部5の傾斜角度を直立状態から任意の角度、例えば20度に傾斜させる。この場合、支持部4がガイド部24a,24bにより移動が規制されているため、試料Sに対する対物レンズ54の焦点位置を中心に移動する。その後、操作者は、固定部26を締め込む方向に回転操作し、ベース部2の左右の側板24に支持部4を挟み込ませるように固定させることによって、支持部4をベース部2の側板24に固定させた状態で試料Sを観察することができる。これにより、所望の角度で試料Sの観察が可能となる。
また、顕微鏡本体部5を直立状態から傾斜させる場合、支持部4がベース部2の左右の側板24にそれぞれ設けられたガイド部24a,24bに沿って移動するため、試料Sに対する対物レンズ54の焦点位置を維持した状態で移動する。これにより、顕微鏡本体部5は、試料Sを斜め上方から観察することができる。さらに、操作者は、弾性部材7が顕微鏡本体部5を移動させる際に必要となる力量を所定の力量以下となるように保つため、顕微鏡本体部5の移動操作を容易に行うことができる。
また、顕微鏡本体部5は、図2および図5に示すように、顕微鏡本体部5の重心がベース部2の中心線CLから外れることなく、顕微鏡本体部5と支持部4とを配列した方向(Y軸方向)に移動する。このため、顕微鏡本体部5は、移動の前後においてベース部2の床面積の範囲内でバランスの良い位置を移動することができ、顕微鏡本体部5の重心がベース部2に対して偏ることを防止することができる。これにより、顕微鏡1全体で重心のバランスが崩れることなく、試料Sの斜め観察時に安定性を得ることができる。
また、支持部4は、顕微鏡本体部5が直立状態または傾斜状態であっても、固定部26によってベース部2の左右の側板24に位置を固定されるため、顕微鏡本体部5の移動前後でベース部2の側板24による支持部4の保持力が変化しない。
本発明の実施の形態1によれば、ベース部2の左右の側板24に対物レンズ54の焦点位置を中心軸に円弧状に形成されたガイド部24aおよびガイド部24bを設け、ガイド部24aおよびガイド部24bに係合部42aおよび係合部42bをそれぞれ嵌め込み、対物レンズ54の焦点位置を中心軸に顕微鏡本体部5と支持部4とを配列した方向に所定範囲内で傾斜可能に支持部4を保持することによって、顕微鏡本体部5がどのような姿勢にあっても静止状態での安定性を確実に得ることができると共に、必要以上に装置を大型化せずに簡易な構成で試料Sを斜め観察することができる。
(実施の形態2)
つぎに、本発明の実施の形態2について説明する。上述した本発明の実施の形態1では、昇降調整部を調整することによって、試料載置台上の試料に対する対物レンズの焦点位置を調整していたが、本発明の実施の形態2では、さらに、対物レンズの位置を調整可能にすることによって、試料載置台上の試料に対する対物レンズの焦点位置を調整する。
図7は、本発明の実施の形態2にかかる顕微鏡の構成を示す側面図であり、図8は、図7に示した顕微鏡による斜め観察時の側面図である。図7および図8において、上記本発明の実施の形態1で説明した顕微鏡1と同じ構成を有する部位については、同一の符号を付している。
顕微鏡本体部60は、図7および図8に示すように、焦点調整部70を介して対物レンズ54が連結される。焦点調整部70は、対物レンズ54の焦点位置を上下に移動させ、試料載置台3の試料Sによる対物レンズ54の焦点位置を調整する。なお、焦点調整部70は、モータ等の駆動機構を用いて遠隔操作または自動制御されるようにしてもよい。
ここで、本発明の実施の形態2の顕微鏡100の操作方法について説明する。まず、操作者は、図7に示すように、顕微鏡本体部60が直立した状態で試料載置台3を顕微鏡本体部60の光軸Lと直交する面内で試料Sの観察箇所を合わせて試料Sの観察を行う。この場合、固定部26は固定リング26cを締め込む方向に回転しているため、支持部4がベース部2の側板24に固定される。これにより、支持部4が顕微鏡本体部60の自重により、顕微鏡本体部60と支持部4とを配列した方向(Y軸方向)に移動することを防止し、鉛直方向から試料Sの観察が可能となる。
つぎに、試料Sを斜め上方から観察する場合について説明する。まず、操作者は、固定部26を緩める方向に回転操作し、支持部4がベース部2の側板24に対して移動可能な状態にする。その後、操作者は、図8に示すように、顕微鏡本体部60を支持部4と顕微鏡本体部60とを配列した方向(Y軸方向)に傾斜させる。この場合、支持部4がガイド部24a,24bにより移動が規制されているため、試料Sに対する対物レンズ54の焦点位置を中心に移動する。その後、操作者は、固定部26を締め込む方向に回転操作し、ベース部2の左右の側板24に支持部4を挟み込ませるように固定させることによって、支持部4をベース部2の側板24に固定させた状態で試料Sを観察する。その後、操作者は、出力部6に表示される試料Sの観察像の視野内において所望の箇所で焦点が合っていない場合に、焦点調整部70を操作し、顕微鏡本体部60の光軸Lに対して上下方向に対物レンズ54を移動させ、対物レンズ54の焦点位置を試料Sの観察部分に一致させる。これにより、試料Sの観察箇所の位置出し操作を最小限にとどめることができ、斜め観察時における試料Sの拡大観察を容易に行うことができる。
本発明の実施の形態2では、顕微鏡本体部60に焦点調整部70を設け、試料Sに対して斜め観察する場合、焦点調整部70によって顕微鏡本体部60の光軸Lに対して上下方向に対物レンズ54を移動させ、対物レンズ54の焦点位置を試料Sの観察部分に一致させることによって、試料Sの位置出しを最小限の調整で行うことができる。さらに、実施の形態1と同様に、試料Sを斜め上方から観察する際に顕微鏡本体部60がどのような姿勢にあっても静止状態での安定性を確実に得ることができると共に、必要以上に装置を大型化せずに簡易な構成で試料Sを斜め観察することができる。
また、上述した本発明の実施の形態1,2では、試料Sの形状に対応させて試料載置台3を変更した場合であっても、支持部4を対物レンズ54の焦点位置を中心軸に移動を制限し、顕微鏡本体部5,60と支持部4とを配列した方向(Y軸方向)に顕微鏡本体部5,60を傾斜させているため、試料Sの形状に対応させて試料載置台3の面積を変更することが容易である。この場合、試料載置台3を変更するのみで、他の構成の変更が必要ないため、装置の大型化および改造を招く恐れがない。
さらに、上述した本発明の実施の形態1,2では、顕微鏡本体部5,60の傾斜範囲がベース部2の床面積の範囲内のため、従来の直立型の顕微鏡と同様の床面積(設置面積)の範囲内で、試料Sに対して斜め観察することが可能である。
また、上述した本発明の実施の形態1,2では、顕微鏡本体部5,60は、対物レンズ54を一つ備える構成であったが、これに限らず、倍率の異なる複数の対物レンズを保持し、所望の対物レンズを顕微鏡本体部5,60の光軸L上に配置するレボルバを設けてもよい。
また、上述した本発明の実施の形態1,2では、顕微鏡本体部5,60の回転機構をベース部2の左右の側板24内部に設けているため、従来の斜め観察可能な顕微鏡に比べ、装置を大型化することを防止することができる。
また、上述した本発明の実施の形態1,2では、支持部4をベース部2の左右の側板24によって、支持部4を挟み込むようにしていたが、これに限らず、支持部4の左右の側板42によってベース部2の左右の側板24を挟み込むようにしてもよい。
また、上述した本発明の実施の形態1,2では、ベース部2の左右の側板24にガイド部24a,24bをそれぞれ設け、支持部4の左右の側板42に係合部42a,42bをそれぞれ設けたが、これに限らず、支持部4の左右の側板42にガイド部24a,24bを、ベース部2の左右の側板24に係合部42a,42bをそれぞれ設けてもよい。
また、上述した本発明の実施の形態1,2では、ベース部2の後方における上端部の周縁に、左右の側板24および後板25を立てた状態で平面的にコ字状の空間を形成していたが、左右の側板24および後板25を一枚の板を折り曲げて形成してもよく、支持部4も同様に、一枚の板を折り曲げて形成してもよい。
また、上述した本発明の実施の形態1,2では、ガイド部24a,24bが円弧状の穴であったが、たとえば、円弧状の溝を形成し、この溝に係合部42a,42bを嵌め込むようにしてもよい。要は、係合部42a,42bがガイド部24a,24bに沿って移動可能であればよい。
1,100 顕微鏡
2 ベース部
3 試料載置台
4 支持部
5,60 顕微鏡本体部
6 出力部
7 弾性部材
31 保持部
32 移動調整部
33 昇降調整部
24a,24b,26b ガイド部
26 固定部
42a,42b 係合部
51 光源
52 照明レンズ
54 対物レンズ
55 結像レンズ
56 撮像部
70 焦点調整部
S 試料
L 光軸
CL 中心線

Claims (5)

  1. 試料が載置される試料載置台と、
    前記試料載置台上の前記試料に光源からの照明光を集光して照射する対物レンズと、該試料からの反射光を撮像部に結像する結像レンズとを有する顕微鏡本体部と、
    前記顕微鏡本体部を支持する支持部と、
    前記試料載置台に連結するとともに、前記対物レンズの焦点位置を中心軸に前記顕微鏡本体部と前記支持部とを配列した方向に前記支持部を傾斜可能に保持するベース部と、
    を備えたことを特徴とする顕微鏡。
  2. 前記ベース部は、前記顕微鏡本体部と前記支持部とを配列した方向に前記対物レンズの焦点位置を中心軸に円弧状に形成されたガイド部を備え、
    前記支持部は、前記ガイド部に係合し、前記顕微鏡本体部を傾斜させる移動に連動して前記ガイド部に沿って移動する係合部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡。
  3. 前記試料に対して前記顕微鏡本体部の光軸が所定角度に傾斜した位置で前記支持部を前記ベース部に固定する固定手段を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の顕微鏡。
  4. 前記支持部と前記ベース部とに連結され、前記顕微鏡本体部および前記支持部から前記ベース部に加わる荷重を軽減する力を発する弾性部材を備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の顕微鏡。
  5. 前記顕微鏡本体部は、前記試料に対して前記対物レンズの焦点位置を調整する焦点調整手段を備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の顕微鏡。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2746831A1 (de) * 2012-12-18 2014-06-25 Carl Zeiss Microscopy GmbH Digitales Mikroskopsystem

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US9547164B2 (en) 2012-12-18 2017-01-17 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Digital microscope system

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