JP3217396B2 - Microscopic coarse / fine movement mechanism - Google Patents

Microscopic coarse / fine movement mechanism

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JP3217396B2
JP3217396B2 JP20602591A JP20602591A JP3217396B2 JP 3217396 B2 JP3217396 B2 JP 3217396B2 JP 20602591 A JP20602591 A JP 20602591A JP 20602591 A JP20602591 A JP 20602591A JP 3217396 B2 JP3217396 B2 JP 3217396B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、顕微鏡のピント合わ
せのための粗微動機構に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coarse / fine movement mechanism for focusing a microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術およびその課題】従来の顕微鏡の構成を倒
立型顕微鏡を例にして説明する。図3において、符号1
は顕微鏡本体、符号2は照明装置、符号3はコンデンサ
レンズ、符号4は顕微鏡本体に固定されたステージ、符
号5は対物レンズ、符号6は対物レンズ5を支持し、か
つ顕微鏡本体1に装備された減速歯車6b,ラック機構
6c及びガイド部材6aに取付けられ光軸Zに沿って移
動可能なレボルバ、符号7はピント合わせのための操作
ハンドル、符号8は試料を観察するための接眼鏡筒をそ
れぞれ示している。
2. Description of the Related Art The structure of a conventional microscope will be described by taking an inverted microscope as an example. In FIG.
Is a microscope main body, reference numeral 2 is an illumination device, reference numeral 3 is a condenser lens, reference numeral 4 is a stage fixed to the microscope main body, reference numeral 5 is an objective lens, reference numeral 6 supports the objective lens 5, and is mounted on the microscope main body 1. The revolver attached to the reduction gear 6b, the rack mechanism 6c, and the guide member 6a and movable along the optical axis Z, reference numeral 7 is an operation handle for focusing, and reference numeral 8 is an eyepiece tube for observing a sample. Each is shown.

【0003】この様な倒立型顕微鏡に用いられている粗
微動機構として、例えば特公昭52−43688号公報
に開示されているものが知られている。この粗微動機構
は、歯車列およびラック・ピニオン等を用いて、顕微鏡
のステージあるいはレボルバを光軸方向に粗動/微動さ
せるように構成されている。
As a coarse / fine movement mechanism used in such an inverted microscope, for example, a mechanism disclosed in Japanese Patent Publication No. 52-46888 is known. This coarse / fine movement mechanism is configured to coarsely / finely move a microscope stage or a revolver in the optical axis direction using a gear train and a rack and pinion.

【0004】しかしながら、特公昭52−43688号
公報に開示される粗微動機構は、粗動ハンドルと微動ハ
ンドルとの間に減速のための歯車機構を要するため、部
品点数が多くなり、組立性が悪くコスト高になる欠点が
ある。また、微動ピント合わせの精度は、歯車列による
伝達ロスや機構のたわみ等の影響で微動ハンドルの回転
に対する対物レンズの上下動位置の再現性は1〜2μが
限界である。さらに、図4に示すように、ラックピニオ
ン機構の歯車圧力角αのため、対物レンズの光軸方向の
上下動時に、その移動方向に対して直角方向に作用する
力(分力)が生じ、ガイド部材のたわみ等を発生させ
る。これは、図3で示すように対物レンズ5を矢印方向
へ偏位させるため、いわゆる視野内で像の偏心を誘発す
る要因となっている。
However, the coarse / fine movement mechanism disclosed in Japanese Patent Publication No. 52-43688 requires a gear mechanism for speed reduction between the coarse movement handle and the fine movement handle. There is a disadvantage that the cost is high. In addition, the accuracy of fine focus adjustment is limited to 1-2 μm in the reproducibility of the vertical movement position of the objective lens with respect to the rotation of the fine movement handle due to the transmission loss due to the gear train and the bending of the mechanism. Further, as shown in FIG. 4, due to the gear pressure angle α of the rack and pinion mechanism, when the objective lens moves up and down in the optical axis direction, a force (component force) acting in a direction perpendicular to the moving direction is generated, This causes the guide member to bend. This causes the objective lens 5 to be displaced in the direction of the arrow as shown in FIG. 3, which causes a so-called image eccentricity in the field of view.

【0005】近年、顕微鏡の観察手法としてコンピュー
ター画像処理技術を組合わせ、観察像を対物レンズの光
軸方向に微小ステップずつ複数取込んだのち、それらの
画像を使って3次元像として再構築する光セクショニン
グ観察が行われている。あるいは、レーザー光を励起光
として二次元走査することで蛍光像を得るレーザー走査
型顕微鏡では、対物レンズを光軸方向に微小ステップず
つ送り、複数のセクショニング画像を得たのち、一定の
厚みのある標本全体にピントが合うようにした画像を得
たり、三次元画像を得る試みが行なわれている。
In recent years, a computer image processing technique has been combined as a microscope observation technique, and a plurality of observation images are captured in small steps in the optical axis direction of the objective lens, and then these images are used to reconstruct a three-dimensional image. Optical sectioning observation is being performed. Alternatively, in a laser scanning microscope that obtains a fluorescent image by performing two-dimensional scanning using laser light as excitation light, the objective lens is sent in small steps in the optical axis direction to obtain a plurality of sectioning images, and then has a certain thickness. Attempts have been made to obtain an image in which the entire specimen is focused, or to obtain a three-dimensional image.

【0006】こうした用途では、微動ハンドルにステッ
ピングモーターを連結し、二次元走査像を画像メモリに
取込むタイミングに同期させて対物レンズをその光軸方
向に送ってセクショニングを行っている。この二次元走
査像を画像メモリに取込む上での課題としては、対物レ
ンズの光軸方向の位置再現性(位置分解能)および送り
速度があげられる。なぜなら、標本をセクショニングす
る間隔寸法は1μ以下であるため光軸方向の位置の再現
性はそれ以下の精度が望まれているからでありまた、三
次元像構築の対象物として、心筋細胞の様に心拍動作を
伴って動く標本も増えていることから、より高速度に像
の取込みを行うことが望まれているからである。
In such an application, a stepping motor is connected to the fine movement handle, and the objective lens is fed in the direction of the optical axis in synchronization with the timing at which the two-dimensional scan image is taken into the image memory, thereby performing sectioning. Problems in taking the two-dimensional scan image into the image memory include the position reproducibility (position resolution) and the feed speed of the objective lens in the optical axis direction. This is because the interval dimension for sectioning the specimen is 1 μ or less, and the reproducibility of the position in the optical axis direction is desired to be less than that. This is because the number of samples that move with a heartbeat movement is increasing, and it is desired to capture images at a higher speed.

【0007】しかしながら、前述の歯車列による微動ピ
ント合わせ機構では、位置の再現性は1〜2μが限界で
ある。また前述したように、対物レンズが光軸に対して
直角方向に偏心すると、セクショニング像を組合わせて
画像処理する時、見かけ上の分解能の低下を招き、構築
した像が歪んで再現されてしまう。
However, in the above-described fine focusing mechanism using a gear train, the reproducibility of the position is limited to 1 to 2 μm. Also, as described above, if the objective lens is decentered in the direction perpendicular to the optical axis, when performing image processing by combining the sectioning images, the apparent resolution is reduced, and the constructed image is distorted and reproduced. .

【0008】その他の粗微動機構として、微動送り機構
にピエゾ素子を組合わせ、対物レンズを光軸方向に微小
ステップづつ送る機構も実用化されている。その位置の
再現性は0.1μ以下と高精度が得られるが、対物レン
ズの送り速度は、ピエゾ素子の動作に伴う機械系のダン
ピングが生じてしまうため、それがおさまるのに100
msec程度を要している。この送り速度はビデオ記録
やTV解析を考慮すると30msec以下にすることが
望まれているため、ピエゾ素子を用いた微動送り機構も
充分とはいえない。
As another coarse / fine movement mechanism, a mechanism in which a piezo element is combined with a fine movement feed mechanism to feed the objective lens in small steps in the optical axis direction has been put to practical use. Although the reproducibility of the position is as high as 0.1 μ or less, a high accuracy can be obtained. However, the feed speed of the objective lens is reduced by 100% because the mechanical system damping accompanying the operation of the piezo element occurs.
It takes about msec. In consideration of video recording and TV analysis, it is desired that the feed speed be 30 msec or less. Therefore, a fine movement feed mechanism using a piezo element is not sufficient.

【0009】本発明はこれらの問題点を解決するためな
されたものであり、微動ハンドルによる対物レンズまた
はステージの光軸方向の送り機構において、送りの位置
の再現性を向上し、送り速度の高速度化を達成すること
でセクショニング像の高精度かつ高速度な画像取込みを
行うことのできる安価で高性能な粗微動機構を提供する
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve these problems. In a feed mechanism for moving an objective lens or a stage by a fine movement handle in the optical axis direction, the repeatability of the feed position is improved and the feed speed is increased. It is an object of the present invention to provide an inexpensive and high-performance coarse / fine movement mechanism capable of capturing a sectioning image with high accuracy and high speed by achieving speeding up.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
対物レンズまたはステージを対物レンズの光軸方向に粗
動/微動させてピント合わせを行う顕微鏡の粗微動機構
において、前記対物レンズまたはステージと一体的に前
記光軸方向に移動する微動台と、前記光軸方向に移動可
能で前記微動台と直列的に配置された粗動台と、前記微
動台および前記粗動台の両方を前記光軸方向に移動可能
なように同軸上に支持する固定ガイドと、前記微動台と
粗動台との間に設けられ前記光軸方向に伸縮可能な流体
駆動装置のシリンダと、前記粗動台を粗動駆動するため
に当該粗動台に設けられたラックピニオン機構とを備
え、前記ラックピニオン機構によって前記粗動台と微動
台が一体的に前記光軸方向に粗動するとともに、前記シ
リンダの伸縮によって前記粗動台に対して前記微動台が
微動することを特徴としている。請求項2記載の発明
は、請求項1記載の発明において、前記粗動台と前記微
動台の間に前記シリンダを圧縮する力を作用させるバネ
を設けたことを特徴としている。請求項3記載の発明
は、請求項1記載の発明において、前記シリンダを駆動
操作する微動操作部と、前記ラックピニオン機構を駆動
する粗動ハンドルを備え、前記微動操作部は前記粗動ハ
ンドルと同軸的に配置されていることを特徴としてい
る。請求項4記載の発明は、対物レンズまたはステージ
を対物レンズの光軸方向に粗動/微動させてピント合わ
せを行う顕微鏡の粗微動機構において、前記対物レンズ
またはステージと一体的に前記光軸方向に移動する微動
台と、前記光軸方向に移動可能で前記微動台と直列的に
配置された粗動台と、前記微動台および前記粗動台の両
方を前記光軸方向に移動可能なように同軸上に支持する
固定ガイドと、前記微動台と粗動台との間に設けられ前
記光軸方向のみに駆動力を発生する微動駆動装置と、前
記粗動台を粗動駆動するために当該粗動台に設けられた
ラックピニオン機構とを備え、前記ラックピニオン機構
によって前記粗動台と微動台が一体的に前記光軸方向に
粗動するとともに、前記微動駆動装置によって前記粗動
台に対して前記微動台が微動することを特徴としてい
る。請求項5記載の発明は、対物レンズまたはステージ
を対物レンズの光軸方向に粗動/微動させてピント合わ
せを行う顕微鏡の粗微動機構において、前記対物レンズ
またはステージと一体的に前記光軸方向に移動する微動
台と、この微動台を前記光軸方向に微動させる流体駆動
装置のシリンダとを備え、前記シリンダを駆動操作する
微動操作部が、粗動操作を行う粗動ハンドルと同軸的に
配置されていることを特徴としている。
According to the first aspect of the present invention,
A coarse / fine movement mechanism of a microscope for performing focusing by coarsely moving / finely moving an objective lens or a stage in an optical axis direction of the objective lens, wherein a fine movement table moving in the optical axis direction integrally with the objective lens or the stage; A coarse moving table movable in the optical axis direction and arranged in series with the fine moving table; and a fixed guide for coaxially supporting both the fine moving table and the coarse moving table so as to be movable in the optical axis direction. A cylinder of the fluid drive device provided between the fine moving table and the coarse moving table and capable of extending and contracting in the optical axis direction, and a rack provided on the coarse moving table for coarsely driving the coarse moving table A pinion mechanism, wherein the coarse and fine moving tables are coarsely moved in the optical axis direction integrally by the rack and pinion mechanism, and the fine moving table is finely moved with respect to the coarse moving table by expansion and contraction of the cylinder. Features It is. According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a spring for applying a force for compressing the cylinder is provided between the coarse moving table and the fine moving table. According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, there is provided a fine movement operation section for driving the cylinder, and a coarse movement handle for driving the rack and pinion mechanism. It is characterized by being arranged coaxially. According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a coarse / fine movement mechanism of a microscope for performing focus adjustment by coarsely / finely moving an objective lens or a stage in the optical axis direction of the objective lens, wherein the optical axis direction is integrated with the objective lens or the stage. And a coarse moving table movable in the optical axis direction and arranged in series with the fine moving table, and both the fine moving table and the coarse moving table can be moved in the optical axis direction. A fixed guide that is coaxially supported, a fine movement drive device that is provided between the fine movement table and the coarse movement table, and generates a driving force only in the optical axis direction, and for coarsely driving the coarse movement table. A rack and pinion mechanism provided on the coarse motion table, wherein the coarse and fine motion tables are coarsely moved integrally in the optical axis direction by the rack and pinion mechanism, and the coarse motion table is moved by the fine motion drive device. Against the fine table It is characterized in that fine movement. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a coarse / fine movement mechanism of a microscope for performing focus adjustment by coarsely / finely moving an objective lens or a stage in the optical axis direction of the objective lens, wherein the optical axis direction is integrated with the objective lens or the stage. A fine moving table, and a cylinder of a fluid drive device for finely moving the fine moving table in the optical axis direction, and a fine moving operation section for driving the cylinder is coaxial with a coarse moving handle for performing a coarse moving operation. It is characterized by being arranged.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図1および図2を参照して本発明の実
施例を添付図面に沿って具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS.

【0012】符号10はレボルバを示し、このレボルバ
10には、複数の倍率の異なった対物レンズが取付けら
れるようになっている。なお、図においては1つの対物
レンズ11のみが示されている。この対物レンズ11
は、破線で示すステージ13に載置された標本を下方か
ら観察するように配置される。観察者は、レボルバ10
を回転することにより、これに取付けられた対物レンズ
を光軸Z中へ転換し、試料を観察する。
Reference numeral 10 denotes a revolver to which a plurality of objective lenses having different magnifications can be attached. In the figure, only one objective lens 11 is shown. This objective lens 11
Are arranged so as to observe the sample placed on the stage 13 indicated by the broken line from below. The observer observes the revolver 10
Is rotated to convert the objective lens attached thereto into the optical axis Z and observe the sample.

【0013】前記レボルバ10はレボルバ台14に固定
されている。このレボルバ台14は両側面に1対のガイ
ド溝14aを有し、既知のローラをガイド溝14aおよ
び固定ガイド17に設けられたガイド溝17a内でころ
がらせて、レボルバ台14を光軸Z方向に微動させる案
内機構を構成している。
The revolver 10 is fixed to a revolver stand 14. The revolver table 14 has a pair of guide grooves 14a on both side surfaces. A known roller is rolled in the guide grooves 14a and the guide grooves 17a provided in the fixed guide 17, and the revolver table 14 is moved along the optical axis Z. It constitutes a guide mechanism for fine movement in the direction.

【0014】符号16は粗動ガイドを示しており、その
両側面にはガイド溝16aが形成されている。このガイ
ド溝16aは、前記レボルバ台14のガイド溝14aと
同軸上になるように形成されており、前記ガイド溝17
aと組合わせて光軸Z方向に移動可能なローラガイド
(図示せず)案内機構を構成している。さらに粗動ガイ
ド16にはラック18が固定されている。
Reference numeral 16 denotes a coarse movement guide, on both sides of which a guide groove 16a is formed. The guide groove 16 a is formed so as to be coaxial with the guide groove 14 a of the revolver table 14,
A roller guide (not shown) guide mechanism that can move in the optical axis Z direction is configured in combination with a. Further, a rack 18 is fixed to the coarse movement guide 16.

【0015】また、粗動ガイド16の上端部には流体駆
動装置のシリンダ20が固定されており、そのピストン
23はレボルバ台14の下端面に当接している。この結
果、ピストン23が伸縮することにより、レボルバ台1
4は上下動できるようになっている。さらに、シリンダ
20のピストン23が、レボルバ台14にしっかり当接
し、この間で隙間、ガタが生じないよう一定の押圧力を
与えるためのコイルバネ25が、粗動ガイド16とレボ
ルバ台14との間に設けてある。
A cylinder 20 of the fluid drive device is fixed to the upper end of the coarse movement guide 16, and its piston 23 is in contact with the lower end surface of the revolver table 14. As a result, the revolver 1
4 can be moved up and down. Further, the piston 23 of the cylinder 20 abuts firmly on the revolver table 14, and a coil spring 25 for applying a constant pressing force so as to prevent a gap and play from being generated between the coarse movement guide 16 and the revolver table 14. It is provided.

【0016】粗動フォーカスハンドル30,30はピニ
オン軸31と一体的に構成されている。ピニオン軸31
に形成されたピニオン31aと前記ラック18は適切に
噛み合う位置に配置されている。微動フォーカスハンド
ル33,33は粗動フォーカスハンド30,30と同軸
に配置され、それぞれの微動フォーカスハンドル33,
33はピニオン軸31の中心中空内を貫通する微動軸3
5によって連結されている(図2参照)。微動フォーカ
ス機構を構成する流体駆動装置を図2を参照して説明す
る。前記シリンダ20は、操作側ユニット20aによっ
て駆動される。
The coarse focus handles 30, 30 are formed integrally with a pinion shaft 31. Pinion shaft 31
The rack 18 is arranged at a position where the pinion 31a formed in the rack 18 and the rack 18 appropriately mesh with each other. The fine focus handles 33, 33 are arranged coaxially with the coarse focus hands 30, 30, and the fine focus handles 33,
33 is a fine movement shaft 3 penetrating through the center hollow of the pinion shaft 31
5 (see FIG. 2). The fluid drive device constituting the fine focus mechanism will be described with reference to FIG. The cylinder 20 is driven by the operation side unit 20a.

【0017】シリンダ20は前筒40と後筒41とから
なっている。これら両筒の間には布地に合成ゴム材をコ
ーティングした帽子状のローリングダイヤフラム42が
狭着されており、シリンダ内部は空室aと油室bとに仕
切られている。ローリングダイヤフラム42の端部はピ
ストン23の後端に固着されている。符号44は油室b
の油の出入口を示し、ここにホース45を取付け、シリ
ンダ20側と操作側ユニット20aとは流体連結されて
いる。ホース45は温度変化や油の圧力に耐えられるよ
う、例えばフッ素樹脂が選ばれる。またシリンダ20の
後筒41は粗動ガイド16に埋め込まれ固定ネジ47に
よって固定されている。
The cylinder 20 comprises a front cylinder 40 and a rear cylinder 41. A hat-shaped rolling diaphragm 42 in which cloth is coated with a synthetic rubber material is tightly fitted between the two cylinders, and the inside of the cylinder is partitioned into an empty chamber a and an oil chamber b. The end of the rolling diaphragm 42 is fixed to the rear end of the piston 23. Reference numeral 44 denotes an oil chamber b
The hose 45 is attached here, and the cylinder 20 side and the operation side unit 20a are fluidly connected. For example, a fluororesin is selected for the hose 45 so as to withstand temperature changes and oil pressure. The rear cylinder 41 of the cylinder 20 is embedded in the coarse movement guide 16 and is fixed by a fixing screw 47.

【0018】操作側ユニット20aもシリンダ20と同
様に、前筒51、後筒52、ローリングダイヤフラム5
3等から構成されている。符号54はピストンを示して
おりその一端部はローリングダイヤフラム53に固着さ
れている。前筒51および後筒52の内部はローリング
ダイヤフラム53によって空室a1、油室b1とに仕切
られている。ピストン54の他端はボール55を介して
ネジ軸56と当接している。このネジ軸56と前記微動
軸35とは一体的に構成され、微動軸35の両端にはそ
れぞれ微動フォーカスハンドル33が設けられている。
ネジ軸56には精密なネジ56aが形成され、微動フォ
ーカスハンドル33の回転をボール55を介してピスト
ン54の往復動に変換する。
Similarly to the cylinder 20, the operation side unit 20a has a front cylinder 51, a rear cylinder 52, a rolling diaphragm 5
3 and so on. Reference numeral 54 denotes a piston, one end of which is fixed to the rolling diaphragm 53. The inside of the front cylinder 51 and the rear cylinder 52 is partitioned by a rolling diaphragm 53 into an empty chamber a1 and an oil chamber b1. The other end of the piston 54 is in contact with a screw shaft 56 via a ball 55. The screw shaft 56 and the fine movement shaft 35 are integrally formed, and fine movement focus handles 33 are provided at both ends of the fine movement shaft 35, respectively.
A precision screw 56 a is formed on the screw shaft 56, and converts the rotation of the fine movement focus handle 33 into the reciprocation of the piston 54 via the ball 55.

【0019】前記前筒51の内部にはコイルバネ57が
配置されており、ピストン54がネジ軸56に当接する
ように付勢している。後筒52には油の出入口58が設
けられており、前記ホース45でシリンダ20側と連結
している。微動フォーカスハンドル33と粗動フォーカ
スハンドル30との間には、コイルバネ59が配置され
ており、両者のスラスト方向の位置決めが行なわれてい
る。符号60は支持台を示しており、前記後筒52を粗
動フォーカスハンドル30に固定している。操作側ユニ
ットの油室b1とシリンダ側の油室bの大きさは適当な
比率をとることができる。次に、この粗微動機構の作用
について説明する。
A coil spring 57 is disposed inside the front cylinder 51 and urges the piston 54 so as to abut the screw shaft 56. An oil inlet / outlet 58 is provided in the rear cylinder 52, and is connected to the cylinder 20 by the hose 45. A coil spring 59 is disposed between the fine focus handle 33 and the coarse focus handle 30 to position the both in the thrust direction. Reference numeral 60 denotes a support, and the rear barrel 52 is fixed to the coarse movement focus handle 30. The size of the oil chamber b1 of the operation side unit and the size of the oil chamber b on the cylinder side can be set at an appropriate ratio. Next, the operation of the coarse / fine movement mechanism will be described.

【0020】標本にラフにピント合わせを行う粗動操作
時は、粗動フォーカスハンドルで行う。図1において、
粗動フォーカスハンドル30,30を回すとピニオン軸
31のピニオン31aとラック18との噛合いにより、
粗動ガイド16、シリンダ20、レボルバ台14は一体
的に光軸Zに沿って移動し、対物レンズ11のラフな上
下動を行なうことができる。この場合、ピント合わせに
必要な対物レンズの上下動量は50mm程度あれば良
く、ピニオン軸を直径20mm程度とすれば、フルスト
ロークを得る粗動フォーカスハンドルの回転量は1回転
以下に押えることができ、流体駆動装置のホース45が
ピニオン軸31にからみ回ることを防止することができ
る。
At the time of the coarse movement operation for rough focusing on the sample, the coarse movement focus handle is used. In FIG.
When the coarse focus handles 30, 30 are turned, the pinion 31a of the pinion shaft 31 and the rack 18 mesh with each other.
The coarse movement guide 16, the cylinder 20, and the revolver table 14 move integrally along the optical axis Z, and can move the objective lens 11 roughly up and down. In this case, the vertical movement amount of the objective lens required for focusing only needs to be about 50 mm, and if the pinion shaft is about 20 mm in diameter, the rotation amount of the coarse movement focus handle for obtaining a full stroke can be suppressed to one rotation or less. In addition, it is possible to prevent the hose 45 of the fluid driving device from wrapping around the pinion shaft 31.

【0021】レボルバ10、対物レンズ11、レボルバ
台14の合計重量がラックを介してピニオンに加わり、
バックラッシュの除去機能を果すが、これらの重量によ
ってピニオン軸に生ずる回転力に抗するための固定力は
従来公知の方法と同様に、例えば、サラバネ等によるス
ラスト力でピニオン軸に一定のスリップトルクを与える
ことで可能となる。次に、流体駆動装置による微動ピン
ト合わせの作用について説明する。
The total weight of the revolver 10, the objective lens 11, and the revolver stand 14 is added to the pinion via the rack,
The backlash is removed, but the fixing force for resisting the rotational force generated on the pinion shaft by these weights is similar to a conventionally known method.For example, a constant slip torque is applied to the pinion shaft by a thrust force by a Sara spring or the like. Is possible. Next, the function of fine focus adjustment by the fluid driving device will be described.

【0022】図2において、微動フォーカスハンドル3
3を正転(又は逆転)させると、ネジ軸56に設けられ
たネジ56aのピッチに応じて、ネジ軸56が左方向
(右方向)に移動する。ネジ軸の振れの影響を除去する
ボール55を介してピストン54もコイルバネ57を圧
縮しながら左方向へ移動し、その結果、油室b1の油が
出入口58より排出され、ホース45を経由して、シリ
ンダ20の油室bに流入する。流入した油によりピスト
ン23はレボルバー台14を上方へ押し上げる。これら
の動作中、粗動フォーカスハンドル30,30はサラバ
ネ等によるスラスト力で静止している。このため粗動ガ
イド16は固定されており、ピストン23による純粋な
光軸方向の駆動力のみがレボルバ台14に作用するので
微動操作における光軸に直角な方向の偏心エラーは極め
て小さくなる。
In FIG. 2, fine focus handle 3
When the screw 3 is rotated forward (or reversely), the screw shaft 56 moves leftward (rightward) according to the pitch of the screw 56a provided on the screw shaft 56. The piston 54 also moves to the left while compressing the coil spring 57 via the ball 55 that eliminates the influence of the runout of the screw shaft. As a result, the oil in the oil chamber b1 is discharged from the inlet / outlet 58 and passes through the hose 45. , Flows into the oil chamber b of the cylinder 20. The piston 23 pushes the revolver table 14 upward by the oil that has flowed in. During these operations, the coarse movement focus handles 30, 30 are stopped by the thrust force of the Sarah spring or the like. For this reason, the coarse movement guide 16 is fixed, and only the pure driving force of the piston 23 in the optical axis direction acts on the revolver table 14, so that the eccentricity error in the direction perpendicular to the optical axis in the fine movement operation is extremely small.

【0023】また、シリンダ20の油室bと操作側ユニ
ット20aの油室b1の容積比及びネジ軸56のネジピ
ッチを適宜選択することで、微動ハンドル1回転当りの
ピストン23の移動量が決定される。例えば、油室b、
b1の容積比を1:1とし、ネジ軸のネジピッチを0.
2mm、微動フォーカスハンドルに400等分の目盛を
刻設すれば、1目盛当りのピストン23の動きは0.5
μが得られる。油室の容積比b:b1を2:1とすれ
ば、1目盛当りのピストン23の動きは0.25μとな
る。
Further, by appropriately selecting the volume ratio between the oil chamber b of the cylinder 20 and the oil chamber b1 of the operation side unit 20a and the screw pitch of the screw shaft 56, the amount of movement of the piston 23 per rotation of the fine movement handle is determined. You. For example, oil chamber b,
The volume ratio of b1 is 1: 1 and the screw pitch of the screw shaft is 0.1.
If a scale of 400 mm is engraved on the fine focus handle at 2 mm, the movement of the piston 23 per scale is 0.5.
μ is obtained. Assuming that the volume ratio b: b1 of the oil chamber is 2: 1, the movement of the piston 23 per scale is 0.25 μ.

【0024】レボルバ台14と粗動ガイド16とを連結
するコイルバネ25は、ピストン23に一定の与圧を加
えピストン伸縮の位置精度と応答性の向上を計るもので
あるが、レボルバ台14の重量が重すぎる場合は、点線
に示すコイルバネ25aを図示のごとく配置し、圧縮コ
イルバネとして作用させることで重量バランスの改善を
計ることもできる。
A coil spring 25 connecting the revolver table 14 and the coarse movement guide 16 applies a constant preload to the piston 23 to improve the position accuracy and responsiveness of the piston expansion and contraction. If the weight is too heavy, the weight balance can be improved by arranging the coil spring 25a shown by the dotted line as shown in the figure and acting as a compression coil spring.

【0025】この流体駆動装置は油、水等の流体を介し
て駆動力の伝達を行うため流体の粘性によるダンピング
効果を得ることができ、ピエゾ素子を用いた電気−機械
変換メカニズムによる微動ピント合わせ機構に比べる
と、その応答速度の改善を計ることができる。微動ピン
ト合わせの電動化はホース45の出てない側の微動フォ
ーカスハンドル33にステッピングモータ(図示せず)
等を連結すれば良い。
This fluid driving device transmits a driving force through a fluid such as oil or water, so that a damping effect due to the viscosity of the fluid can be obtained, and fine movement focusing by an electro-mechanical conversion mechanism using a piezo element. The response speed can be improved as compared with the mechanism. Motorization of fine focus adjustment is performed by using a stepping motor (not shown) on the fine focus handle 33 on the side where the hose 45 does not come out.
And so on.

【0026】以上、この実施例では、倒立型顕微鏡を例
に説明してきたが、正立型顕微鏡においても同様に実施
することが可能である。すなわち、対物レンズ、レボル
バ、レボルバ台が標本を載置するステージに変わるのみ
であるため、他の構成は全く同じにすることができる。
As described above, in this embodiment, an inverted microscope has been described as an example. However, the present invention can be similarly applied to an upright microscope. That is, since the objective lens, the revolver, and the revolver stage are merely replaced with stages on which the sample is placed, the other configurations can be made exactly the same.

【0027】なお本発明において、流体駆動装置による
微動フォーカスハンドルを粗動フォーカスハンドルと同
軸にかつ1対配置する構成としたが、その操作ユニット
はどこに配置しても良い。例えば、微動フォーカスハン
ドルのみ取出して顕微鏡から離れた独立した位置に置く
ことも可能である。
In the present invention, the fine focus handle by the fluid driving device is arranged coaxially with the coarse focus handle, and a pair is arranged. However, the operation unit may be arranged anywhere. For example, it is also possible to take out only the fine focus handle and place it at an independent position away from the microscope.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、微動
用として流体駆動装置などの微動駆動装置を設け、粗動
用としてラックピニオンを設けることにより、粗動スト
ロークが微動駆動装置の駆動ストロークに制限されず、
大きな粗動ストロークを取ることができる。粗動用のラ
ックピニオンは、粗動台に設けられていて、ラックピニ
オンの歯車圧力角によって発生する移動方向と直交する
方向の分力が粗動台にのみ作用し、粗動台とは別体の微
動台に直接作用しないので、微動台の粗動移動時の偏心
エラーを極めて小さくでき、また、微動駆動装置は、移
動方向にのみ駆動力を発生することから、微動移動時も
偏心エラーを極めて小さくできる。
As described above, according to the present invention, by providing a fine movement drive device such as a fluid drive device for fine movement and providing a rack pinion for coarse movement, the coarse movement stroke can be reduced to the drive stroke of the fine movement drive device. Is not limited to
A large coarse stroke can be taken. The rack pinion for coarse movement is provided on the coarse movement table, and the component force in the direction perpendicular to the moving direction generated by the gear pressure angle of the rack pinion acts only on the coarse movement table and is separate from the coarse movement table. Since it does not act directly on the fine moving table, the eccentricity error at the time of coarse moving of the fine moving table can be made extremely small.Moreover, since the fine moving drive device generates a driving force only in the moving direction, the Can be extremely small.

【0029】[0029]

【0030】流体駆動装置は駆動側と被動側の流体容積
比等によって正確な減速比が得られので、その位置の再
現性は0.5μ以下が得られる。従って、従来の歯車列
による微動機構に比べ高精度が得られる。
Since the fluid drive unit can obtain an accurate reduction ratio by the fluid volume ratio between the drive side and the driven side, the reproducibility of the position can be 0.5 μm or less. Therefore, higher accuracy can be obtained as compared with the conventional fine movement mechanism using a gear train.

【0031】流体駆動装置はその駆動力の伝達に油又は
水等を用いているため、比較的重量のあるレボルバやス
テージの上下駆動時に生ずるダンピングの除去効果があ
り、ダンピングの収束する時間をピエゾ素子の駆動によ
る場合に比べて短縮でき、光軸方向のセクショニングに
おいてビデオレートの記録が可能になる。
Since the fluid driving device uses oil or water to transmit the driving force, the fluid driving device has an effect of removing damping generated when a relatively heavy revolver or stage is driven up and down. This can be shortened as compared with the case of driving the element, and the recording of the video rate becomes possible in the sectioning in the optical axis direction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る顕微鏡の粗微動機構の概略を示す
斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a coarse / fine movement mechanism of a microscope according to the present invention.

【図2】図1に示した粗微動機構において、微動機構の
部分を拡大して示す図である。
FIG. 2 is an enlarged view showing a fine movement mechanism in the coarse / fine movement mechanism shown in FIG. 1;

【図3】従来の顕微鏡の全体的な構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an overall configuration of a conventional microscope.

【図4】図3に示した顕微鏡において、ラックとピニオ
ンの部分を拡大して示す図である。
FIG. 4 is an enlarged view showing a rack and a pinion in the microscope shown in FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…対物レンズ、13…ステージ、20…シリンダ、
30…粗動フォーカスハンドル、33…微動フォーカス
ハンドル。
11 ... objective lens, 13 ... stage, 20 ... cylinder,
30: coarse focus handle; 33: fine focus handle

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 対物レンズまたはステージを対物レンズ
の光軸方向に粗動/微動させてピント合わせを行う顕微
鏡の粗微動機構において、 前記対物レンズまたはステージと一体的に前記光軸方向
に移動する微動台と、 前記光軸方向に移動可能で前記微動台と直列的に配置さ
れた粗動台と、 前記微動台および前記粗動台の両方を前記光軸方向に移
動可能なように同軸上に支持する固定ガイドと、 前記微動台と粗動台との間に設けられ前記光軸方向に伸
縮可能な流体駆動装置のシリンダと、 前記粗動台を粗動駆動するために当該粗動台に設けられ
たラックピニオン機構と、を備え、 前記ラックピニオン機構によって前記粗動台と微動台が
一体的に前記光軸方向に粗動するとともに、前記シリン
ダの伸縮によって前記粗動台に対して前記微動台が微動
することを特徴とする顕微鏡の粗微動機構。
1. A coarse / fine movement mechanism of a microscope for focusing by moving / moving an objective lens or a stage coarsely / finely in an optical axis direction of the objective lens, wherein the mechanism moves in the optical axis direction integrally with the objective lens or the stage. A fine moving table, a coarse moving table movable in the optical axis direction and arranged in series with the fine moving table, and a coaxial so as to move both the fine moving table and the coarse moving table in the optical axis direction. A movable guide provided between the fine moving table and the coarse moving table, and capable of extending and contracting in the optical axis direction; and the coarse moving table for coarsely driving the coarse moving table. A rack and pinion mechanism, wherein the coarse and fine movement tables are coarsely moved integrally in the optical axis direction by the rack and pinion mechanism, and the cylinder and the coarse movement table are expanded and contracted with respect to the coarse movement table. The fine table Microscopic coarse / fine movement mechanism characterized by fine movement.
【請求項2】 前記粗動台と前記微動台の間に前記シリ
ンダを圧縮する力を作用させるバネを設けたことを特徴
とする請求項1記載の顕微鏡の粗微動機構。
2. The coarse / fine movement mechanism for a microscope according to claim 1, wherein a spring for applying a force for compressing the cylinder is provided between the coarse movement table and the fine movement table.
【請求項3】 前記シリンダを駆動操作する微動操作部
と、前記ラックピニオン機構を駆動する粗動ハンドルを
備え、 前記微動操作部は前記粗動ハンドルと同軸的に配置され
ていることを特徴とする請求項1記載の顕微鏡の粗微動
機構。
3. A fine movement operation unit for driving the cylinder and a coarse movement handle for driving the rack and pinion mechanism, wherein the fine movement operation unit is arranged coaxially with the coarse movement handle. The coarse and fine movement mechanism of the microscope according to claim 1.
【請求項4】 対物レンズまたはステージを対物レンズ
の光軸方向に粗動/微動させてピント合わせを行う顕微
鏡の粗微動機構において、 前記対物レンズまたはステージと一体的に前記光軸方向
に移動する微動台と、 前記光軸方向に移動可能で前記微動台と直列的に配置さ
れた粗動台と、 前記微動台および前記粗動台の両方を前記光軸方向に移
動可能なように同軸上に支持する固定ガイドと、 前記微動台と粗動台との間に設けられ前記光軸方向のみ
に駆動力を発生する微動駆動装置と、 前記粗動台を粗動駆動するために当該粗動台に設けられ
たラックピニオン機構と、を備え、 前記ラックピニオン機構によって前記粗動台と微動台が
一体的に前記光軸方向に粗動するとともに、前記微動駆
動装置によって前記粗動台に対して前記微動台が微動す
ることを特徴とする顕微鏡の粗微動機構。
4. A coarse / fine movement mechanism of a microscope for performing focus adjustment by coarsely / finely moving an objective lens or a stage in an optical axis direction of the objective lens, wherein the mechanism moves in the optical axis direction integrally with the objective lens or the stage. A fine moving table, a coarse moving table movable in the optical axis direction and arranged in series with the fine moving table, and a coaxial so as to move both the fine moving table and the coarse moving table in the optical axis direction. A fine guide driving device that is provided between the fine moving table and the coarse moving table and generates a driving force only in the optical axis direction; and the coarse movement for coarsely driving the coarse moving table. A rack and pinion mechanism provided on the table, wherein the coarse and fine movement tables and the fine movement table are coarsely moved integrally in the optical axis direction by the rack and pinion mechanism, and the fine movement driving device moves the coarse movement table with respect to the coarse movement table. The fine adjustment table A coarse and fine movement mechanism of a microscope characterized by moving.
【請求項5】 対物レンズまたはステージを対物レンズ
の光軸方向に粗動/微動させてピント合わせを行う顕微
鏡の粗微動機構において、 前記対物レンズまたはステージと一体的に前記光軸方向
に移動する微動台と、 この微動台を前記光軸方向に微動させる流体駆動装置の
シリンダと、を備え、 前記シリンダを駆動操作する微動操作部が、粗動操作を
行う粗動ハンドルと同軸的に配置されていることを特徴
とする顕微鏡の粗微動機構。
5. A coarse / fine movement mechanism of a microscope for performing focus adjustment by coarsely / finely moving an objective lens or a stage in an optical axis direction of the objective lens, wherein the mechanism moves in the optical axis direction integrally with the objective lens or the stage. A fine movement table, and a cylinder of a fluid drive device for finely moving the fine movement table in the optical axis direction, wherein a fine movement operation unit for driving the cylinder is coaxially arranged with a coarse movement handle for performing a coarse movement operation. A coarse and fine movement mechanism for a microscope.
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