JP3579119B2 - 顕微鏡のステージの移動機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は顕微鏡のステージに関し、より詳細には、顕微鏡のステージの移動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
顕微鏡のステージに載せられ、クレンメルで保持された標本を顕微鏡で観察する際に、その標本を移動させる方法として、これまで主に二つの方法が採られている。その一つは、Ｘ軸方向においては標本を保持しているクレンメルを移動させ、Ｙ軸方向においては標本を載せたステージを移動させ、標本を所望の位置に位置させる方法である。他方は、標本を保持しているクレンメルをＸ軸及びＹ軸の両方向に移動させ、標本を所望の位置に位置させる方法である。
【０００３】
何れの方法においても、クレンメル又はステージを移動させる手段としてラック−ピニオン機構が用いられていた。すなわち、クレンメル又はステージにはラックが取り付けられ、一方、顕微鏡本体に固定されたステージには、クレンメル又はステージを移動させるためのハンドルが取り付けられ、そのハンドルにはラックと噛み合っているピニオンが設けられている。このため、ハンドルを回転させると、クレンメル又はステージはハンドルの回転量に応じて移動する。
【０００４】
一般に、クレンメルは次のようにして保持されている。クレンメルには両側にコの字形の溝が設けられているクレンメル保持部材が固定されており、そのクレンメル保持部材を保持する支持部材にもコの字形の溝が設けられている。これら双方の溝は相互に対向するように配置されており、双方の溝の間にボール又はコロが挟み込まれることによって、クレンメル保持部材が保持されている。
【０００５】
ステージもクレンメルとほぼ同様にして保持されている。すなわち、移動側ステージと固定側ステージの双方にはコの字形の溝が各々設けられており、それら双方の溝の間にボール又はコロが介在することによって、各ステージが保持されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
クレンメル又はステージを移動させる手段としてラック−ピニオン機構を用いている顕微鏡において、標本を微小量だけ移動させる場合、仮にラックとピニオンとの間にガタがあると、そのガタの分だけ、ハンドルの微小回転に標本が追従せず、所望の通りの微小量の動きができないことがある。このため、従来の顕微鏡においては、このガタをなくすため、ラックをピニオンに押し付け、これによって、微小量の動きに追従させようとしていた。
【０００７】
また、ラック−ピニオン機構においては、ラックの基準ピッチ線はピニオンのピッチ円と常に接していなければならない。しかし、ラック又はピニオンの加工精度、熱膨張、たわみなどに起因して基準ピッチ線とピニオンのピッチ円とが離れてガタを生じたり、あるいは、ラックとピニオンとが接近しすぎてハンドルの回転が重くなり、回転ムラが生じたりすることがあった。
このようなガタや回転ムラを最小限にするためには、組立調整が必要となるが、そのような調整には高度の技能が要求される。さらに、調整工数が多いので、製造コスト上昇の原因になっている。
【０００８】
一般に、クレンメル保持部材を移動させるためのピニオンは、機能上、ステージの端部に配置されている。このため、クレンメル保持部材を移動させると、クレンメル保持部材がステージよりも突出してしまうことがあった。このような状態においては、観察者の手が突出したクレンメル保持部材に引っ掛かり、顕微鏡の操作が困難なものになっていた。
【０００９】
本発明は、以上のような従来の顕微鏡のステージの問題点に鑑みてなされたものであり、ハンドルを軽快且つ回転ムラなく操作することができ、而も比較的廉価に製作することのできる顕微鏡のステージを提供することを目的する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明に係る顕微鏡のステージは、上下方向に重ねられた上ステージと下ステージとからなり、前記上ステージは前記下ステージに対して移動可能な顕微鏡のステージにおいて、上ステージに回転可能に取り付けられたプーリーと、このプーリーに一巻巻き付けられていて、張られた状態で両端が下ステージに固定されている細長い線状部材とを備えている。前記プーリーは前記線状部材により常に締め付けられており、前記プーリーを回転させることによって、前記上ステージを前記下ステージに対して前記線状部材が張られている方向に移動させることができるようにされている。
【００１１】
本発明の好ましい実施態様においては、前記線状部材の一方の端にテンション付加部材の一端が連結され、このテンション付加部材の他端が下ステージに固定されている。従って、この実施態様においては、線状部材はテンション付加部材により張られている。
【００１２】
本発明の更に好ましい実施態様においては、前記上ステージの上側には標本保持用のクレンメルが配置され、該クレンメルはクレンメル保持部材により支持されている。本実施形態に係るステージは、一端が前記クレンメル保持部材に固定された細長い線状部材と、一端が前記線状部材の他端に連結され、他端は前記クレンメル保持部材に固定されているテンション付加部材と、前記クレンメル保持部材に対して回転可能に支持され、前記線状部材が一巻巻き付けられているプーリーとを備えており、前記プーリーは前記テンション付加部材の引張力によって常に前記線状部材により締め付けられ、前記プーリーを回転させることによって、前記クレンメル保持部材を前記線状部材が張られている方向に移動させることができるようにされている。
【００１３】
【作用】
上記のように、本発明に係る顕微鏡のステージにおいては、クレンメル保持部材又はステージを移動させるための手段としてのラック−ピニオン機構に代えて、プーリを回転させることにより、クレンメル保持部材又はステージを移動させる構造を採用している。これにより、従来のラック−ピニオン機構が有していた機構上の欠点は全て解消させることができる。
プーリーにはワイヤあるいはベルトなどの如き細長い線状部材が一巻巻き付けられていて、常に前記線状部材により締め付けられている状態にあるので、プーリーが回転してもプーリーと弾性部材との間にはスリップは生じない。
【００１４】
プーリーは下ステージに対して回転可能であるように上ステージに取り付けられている。このため、プーリーに外部から適当に回転力を与えることによって、プーリーを回転させると、プーリーは線状部材が巻き付けられた状態のまま、線状部材が張られている方向に沿って移動する。プーリーは上ステージに固定されているので、プーリーの移動に伴って、上ステージは移動する。移動量はプーリーの回転量に比例する。この作用は、上ステージとクレンメルとの間においても同様である。
本発明によれば、線状部材とプーリの摩擦によって動力が伝達されるので、ラックピニオン機構のように移動に伴って部材が突出することがなく、ギアのガタや回転ムラの問題もない顕微鏡ステージが実現される。
【００１５】
【実施例】
図１乃至図９に本発明に係る顕微鏡のステージの一実施例を示す。
本実施例に係る顕微鏡のステージを上方から見た平面図である図１及び図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である図２に示すように、本実施例に係る顕微鏡のステージは標本１を挟み込む構造をなしているクレンメル２、クレンメル２を支持しているクレンメル保持部材３、クレンメル保持部材３の下側に位置する上ステージ４、上ステージ４の下側に位置する下ステージ５とを備えている。後述するように、クレンメル保持部材３は上ステージ４に対してＸ方向に移動可能に構成されており、上ステージ４は下ステージ５に対してＹ方向に移動可能に構成されている。
【００１６】
また、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ 線における断面図である図３に示すように、本実施例に係る顕微鏡のステージはクレンメル保持部材３及び上ステージ４の移動方向及び移動量を調節するためのスリーブ６が設けられている。スリーブ６の一端は上ステージ４と下ステージ５とを貫通してそれらの内部に位置しており、他端は下ステージ５から下方に延びている。
図４は下ステージ５の横断面を上方から見た平面図である。図４に示すように、下ステージ５にはその両縁にＹ方向に延びるシャフト７Ａ，７Ｂが固定的に取り付けられている。
シャフト７Ａには、シャフト７Ａに対して自在に摺動し得る摺動部材８Ａ，８Ｂが取り付けられており、シャフト７Ｂには、シャフト７Ｂに対して自在に摺動し得る摺動部材８Ｃが取り付けられている。これらの摺動部材８Ａ，８Ｂ，８Ｃは上ステージ４に固定されており、上ステージ４はこれらの摺動部材８Ａ，８Ｂ，８Ｃ及びシャフト７Ａを介して下ステージ５に対してＹ方向に摺動し得るようになっている。
【００１７】
下ステージ５に植設されたピン９Ａには細長い線状部材としてのワイヤ１０の一端が取り付けられている。ワイヤ１０の他端にはテンション付加部材としての引張バネ１１が連結されており、引張バネ１１の他端は下ステージ５に植設されたピン９Ｂに取り付けられている。
図４のＶ−Ｖ線における縦断面図である図５に示すように、スリーブ６には、下ステージ５と同じ高さに位置する第一プーリー１２が取り付けられている。図４及び図５に示すように、ワイヤ１０は、取り付けピン９Ａと引張バネ１１との間において、この第一プーリー１２に一巻き分だけ巻き付けられている。このように、ワイヤ１０に一巻き巻かれている第一プーリー１２は、引張バネ１１の引張力によって常にワイヤ１０により締め付けられているので、後述するように、第一プーリー１２が回転しても、第一プーリー１２とワイヤ１０との間にスリップが生じることはない。
【００１８】
スリーブ６の断面構造を示す図６に示すように、スリーブ６の内部においては、上端部を上ステージ４に固定された円筒状の固定スリーブ１４が上ステージ４から下方に延びている。第一プーリー１２は筒状をなしており、この筒状形状の最上位置に、ワイヤ１０が巻き付けられているプーリー部分１２Ａが形成されている。第一プーリー１２は、固定スリーブ１４に回転可能に嵌装されていて、その両端が、固定スリーブ１４に嵌着された断面が三角形状をなしているＣ形リング１４Ａ，１４Ｂにより受け止められ、軸方向の位置を決められている。このＣ形リングを締め付けるネジリング１５によって、第一スリーブ１２の回転力量を調節することができるようになっている。
【００１９】
第一プーリー１２の下方部分にはハンドル１６が固定的に取り付けられている。このハンドル１６を回すことにより、第一プーリー１２を回転させることができ、後述するように、第一プーリー１２の回転方向及び回転量に応じて、上ステージ４を下ステージ５に対して移動させることができる。
【００２０】
一方、上ステージ４の断面を上方から見た平面図である図７に示すように、上ステージ４には、Ｘ方向に延びる２本のシャフト１７Ａ，１７Ｂが固定されている。シャフト１７Ａには、シャフト１７Ａに対して自在に摺動し得る摺動部材１８Ａ，１８Ｂが取り付けられており、シャフト１７Ｂには、シャフト１７Ｂに対して自在に摺動し得る摺動部材１８Ｃが取り付けられている。これらの摺動部材１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃはブロック１９に取り付けられており、このブロック１９はクレンメル保持部材３に固定されている。すなわち、クレンメル保持部材３はこれらの摺動部材１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ及びシャフト１７Ａ，１７Ｂを介して上ステージ４に対してＸ方向に摺動し得るようになっている。
【００２１】
ブロック１９には細長い線状部材としてのワイヤ２０の一端が取り付けられている。ワイヤ２０の他端はテンション付加部材としての引張バネ２１の一端と連結されており、引張バネ２１の他端はブロック１９に取り付けられている。
【００２２】
図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線 における断面図である図８に示すように、固定スリーブ１４の中空部には、スリーブシャフト１３が回転可能に嵌挿されている。スリーブシャフト１３は横断面が円形の中実軸で、その最上位置に第二プーリー２２が形成されている。上ステージ４の第二プーリー２２とは反対側の端部には、第三プーリー２３が上ステージ４に回転可能に取り付けられている。図７に示すように、ワイヤ２０は第二プーリー２２と第三プーリー２３との間に掛け渡されており、ワイヤー２０及び引張りバネ２１は一つの閉ループ形状を構成している。スリーブシャフト１３の第二プーリー２２の下側には段付き部が形成され、そこに断面が三角形状をなしているＣ形リング２４Ａが嵌着されて、スリーブシャフト１３の軸方向の位置即ち第二プーリー２２の位置が決められるようになっている。スリーブシャフト１３の下端部側にも同形状のＣ形リング２４Ｂが嵌着され、これらのＣ形リング２４Ａ，２４Ｂを締め付けるネジリング２５によって、スリーブシャフト１３の回転力量を調節することができるようになっている。
【００２３】
スリーブシャフト１３の下端部にはハンドル２６が固定的に取り付けられている。このハンドル２６を回すことにより、第二プーリー２２を回転させることができ、後述するように、第二プーリー２２の回転方向及び回転量に応じて、クレンメル保持部材３を上ステージ４に対して移動させることができる。
なお、Ｙ方向に張られたワイヤ１０及びＸ方向に張られたワイヤ２０、並びにワイヤ１０が巻き付けられている第一プーリー１２及びワイヤ２０が巻き付けられている第二プーリー２２、第三プーリー２３の位置関係を概括的に図９に示す。
【００２４】
以上のような構成を有する本実施例に係る顕微鏡のステージは次のように作動する。
下ステージ５に対して上ステージ４をＹ方向に移動させたい場合には、ハンドル１６を回転させる。ハンドル１６を回転させると、ハンドル１６と固定的に連結されている第一プーリー１２もともに回転する。第一プーリー１２にはワイヤ１０が巻き付けられているので、第一プーリー１２の回転によりワイヤ１０が連続的に第一プーリー１２の回転方向とは逆の方向に送られ、その結果として、第一プーリー１２はワイヤ１０に巻き付けられた状態のまま、回転しながら、Ｙ方向に移動する。第一プーリー１２はスリーブシャフト１３を介して上ステージ４に固定されているので、第一プーリー１２の移動に伴って、上ステージ４に固定的に取り付けられている摺動部材８Ａ，８Ｂがシャフト７Ａに沿って摺動し、ひいては、上ステージ４がＹ方向に移動する。
【００２５】
ワイヤ１０は引張バネ１１の引張力を受けて第一プーリー１２に強く締め付けられているので、第一プーリー１２が回転するときに、第一プーリー１２とワイヤ１０との間にスリップが生じることはなく、上ステージ４を第一プーリー１２の回転量に追従させて正確に移動させることができる。
上ステージ４の移動は第一プーリー１２の回転方向及び回転量に応じて決定される。また、第一プーリー１２の回転力の大きさは、引張バネ１１の引張力の大きさによっても変化する。第一プーリー１２の回転力を小さくする場合には、引張バネ１１の引張力を小さい値に設定すればよく、第一プーリー１２の回転力を大きくする場合には、引張バネ１１の引張力を大きい値に設定すればよい。
【００２６】
また、上ステージ４に対してクレンメル保持部材３をＸ方向に移動させたい場合には、ハンドル２６を回転させる。ハンドル２６を回転させると、ハンドル２６と固定的に連結している第二プーリー２２もともに回転する。第二プーリー２２が回転すると、この第二プーリー２２に巻き付けられているワイヤ２０は第二プーリー２２の回転方向に応じて送られ、その結果として、ブロック１９がワイヤ２０に引張され、移動する。
クレンメル保持部材３はブロック１９に固定的に取り付けられているので、ブロック１９が移動することにより、摺動部材１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃがシャフト１７Ａ，１７Ｂに沿って移動し、クレンメル保持部材３が上ステージ４に対して移動する。
【００２７】
ワイヤ２０は引張バネ２１の引張力を受けて第二プーリー２２及び第三プーリー２３に強く締め付けられているので、第二プーリー２２が回転するときに、第二プーリー２２及び第三プーリー２３とワイヤ２０との間にスリップが生じることはなく、クレンメル保持部材３を第三プーリー２３の回転量に追従させて正確に移動させることができる。
【００２８】
クレンメル保持部材３の移動は第二プーリー２２の回転方向及び回転量に応じて決定される。また、第二プーリー２２の回転力の大きさは、引張バネ２１の引張力の大きさによっても変化する。第二プーリー２２の回転力を小さくする場合には、引張バネ２１の引張力を小さい値に設定すればよく、第二プーリー２２の回転力を大きくする場合には、引張バネ２１の引張力を大きい値に設定すればよい。
【００２９】
なお、上記の実施例においては、ワイヤ１０，２０を用いたが、ワイヤの代わりにベルトを用いることも可能である。
本実施例では、ワイヤ等の線状部材に引張力を付与するためのテンション付加部材としてコイルバネを用いたが、この他にテンションプーリー（ワイヤーに張りを与えるための中間プーリー）やテンションピン（コイルバネの代わりに単なるピンを用いたもの）等を用いてもよい。又、製造・組立て性や性能の安定性の面からは、これらのテンション付加部材を設けるのが好ましいが、線状部材を弛みなく張り渡すようにすれば、テンション付加部材はなくてもよい。
従来の機構が有する問題点の一つとして、ハンドルに作用する外力が可動部に伝達されることによる観察像のブレがあったが、この問題点は、Ｃ形リング１４Ａ，１４Ｂをネジリング１５によって軸方向に締め付けることにより解決されている。Ｃ形リング１４Ａ，１４Ｂは、図６に示すように、断面が三角形状のリングで円周の一部分に切り欠きが設けられているものであり、ネジリング１５によって軸方向に締め付けられると、三角形断面の斜面部分が第一プーリー１２と固定スリーブ１４との隙間に食い込んでいく。このため、ネジリング１５の締め付け量を調節することによって、固定スリーブ１４と第一プーリー１２との間のガタを除去することができる。又、Ｃ形リング２４Ａ，２４Ｂに関しても、ネジリング２５の締め付け量を調節することにより、スリーブシャフト１３と固定スリーブ１４との間のガタを除去することができる。
【００３０】
従来の顕微鏡用ステージで使用されていたガイド機構では、一対のレール部材の間に転動体として複数個のボールが挿入されており、このボールがレール内側に設けられた固定ワイヤに対して転動し、その結果として、二つのレール部材が相対的に移動する。このとき、各ボールに作用する荷重が等しくないと、荷重の軽いボールが滑って各ボール間の位置関係がずれることがある。各ボールの位置関係がずれると、ボールが正規の移動距離を転動する前にレール部材端部に到達してしまい、移動ストロークが減少してしまう。これに対して、本実施例の摺動部材８Ａ，８Ｂは、円筒形のケージ全体に転動体としてのボールが多数配列された構造のもので、ボールはケージに保持されており、位置がずれることはないので、このようなことは起こらない。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る顕微鏡のステージにおいては、クレンメル保持部材及び上ステージを移動させるための手段として、従来のラック−ピニオン機構に代えて、プーリーとワイヤとの組み合わせを用いているため、ハンドルを軽快且つ回転ムラなく操作することができ、而も比較的廉価に製作することができる。
【００３２】
また、クレンメルがハンドル側に接近することに伴うラックのステージからの突出もなくなり、顕微鏡操作時にラックに手が引っ掛かることもない。このため、顕微鏡自体の操作性を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係る顕微鏡のステージを上方から見た平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ −ＩＩＩ 線における断面図である。
【図４】下ステージの横断面を上方から見た平面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線における断面図である。
【図６】スリーブ及び下ステージの内部構造を示す断面図である。
【図７】上ステージの断面を上方から見た平面図である。
【図８】スリーブ及び上ステージの内部構造を示す断面図である。
【図９】各ワイヤ及び各プーリーの位置関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 標本
３ クレンメル保持部材
４ 上ステージ
５ 下ステージ
６ スリーブ
７Ａ，７Ｂ シャフト
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ 摺動部材
１０ ワイヤ
１１ 引張バネ
１２ 第一プーリー
１３ スリーブシャフト
１４ 固定スリーブ
１４Ａ，１４Ｂ Ｃ形リング
１６ ハンドル
１７Ａ，１７Ｂ シャフト
１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ 摺動部材
１９ ブロック
２０ ワイヤ
２１ 引張バネ
２２ 第二プーリー
２３ 第三プーリー
２４Ａ，２４Ｂ Ｃ形リング
２６ ハンドル

Claims (3)

1. 上下方向に重ねられた上ステージと下ステージとからなり、前記上ステージは前記下ステージに対して移動可能な顕微鏡のステージにおいて、
   前記上ステージに回転可能に取り付けられたプーリーと、前記プーリーに一巻巻き付けられていて、張られた状態で両端が前記下ステージに固定されている細長い線状部材とを備え、前記プーリーは前記線状部材により締め付けられており、前記プーリーを回転させることによって、前記上ステージを前記下ステージに対して前記線状部材が張られている方向に移動させることができるようにしたことを特徴とする顕微鏡のステージ。
2. 上下方向に重ねられた上ステージと下ステージとからなり、前記上ステージは前記下ステージに対して移動可能な顕微鏡のステージにおいて、
   一端が前記下ステージに固定された細長い第一の線状部材と、一端が前記第一の線状部材の他端に連結され、他端は前記下ステージに固定されている第一のテンション付加部材と、前記上ステージに回転可能に取り付けられ、前記第一の線状部材が一巻巻き付けられている第一のプーリーとを備え、前記第一のプーリーは前記第一のテンション付加部材の引張力によって常に前記第一の線状部材により締め付けられており、前記第一のプーリーを回転させることによって、前記上ステージを前記下ステージに対して前記第一の線状部材が張られている方向に移動させることができるようにしたことを特徴とする顕微鏡のステージ。
3. 前記上ステージの上側には標本保持用のクレンメルが配置され、該クレンメルはクレンメル保持部材により支持されており、一端が前記クレンメル保持部材に固定された細長い第二の線状部材と、一端が前記第二の線状部材の他端に連結され、他端は前記クレンメル保持部材に固定されている第二のテンション付加部材と、前記クレンメル保持部材に対して回転可能に支持され、前記第二の線状部材が一巻巻き付けられている第二のプーリーとを備え、前記第二のプーリーは前記第二のテンション付加部材の引張力によって常に前記第二の線状部材により締め付けられ、前記第二のプーリーを回転させることによって、前記クレンメル保持部材を前記第二の線状部材が張られている方向に移動させることができるようにしたことを特徴とする、請求項２に記載の顕微鏡のステージ。

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