JP4125498B2 - 顕微鏡の上下微動機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学測定機などを含む光学顕微鏡等の上下微動機構（焦準機構）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光学測定機、光学顕微鏡の焦準機構には対物レンズをＺ軸方向に上下動する機構が多く用いられている。
従来型の顕微鏡の構成を図面を参照して簡単に説明すると、図４は顕微鏡の要部側面図、図５は同平面図である。図において、１０１は鏡台、１０２は鏡台１０１に上下動自在に取付けた支持台、１０３は支持台の取付けた対物レンズ回転交換器（レボルバ）、１０４はレボルバに取付けた対物レンズである。支持台１０２は図５に示すようにその両側に上下動直進案内機構用のＶ溝１０５が形成され、さらにこの溝に対向して鏡台１０１にも上下動直進案内機構用のＶ溝１０６が形成されこれらＶ溝間にコロまたは球１０７が挟持されている。また支持台１０２にはラック１０８が取付けられ、このラック１０８に噛み合うピニオン１０９を有する軸１１０が鏡台より突出し、この突出部に不図示の操作部材が取付けられている。操作部材を回すと軸１１０を介してピニオン１０９が回転し、支持台１０２に設けたラック１０８が上下に移動し、これと共に支持台１０２も上下することでレボルバ１０３に取り付けた対物レンズ１０４の焦点を合わせることができるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来型の顕微鏡では光軸中心から非対称な片持式支持台１０２の一端をラックピニオン機構によって上下微動する機構になっているため、上下微動機構として著しくバランスを欠いており動作が不安定である。特に環境温度変化によって、光軸中心が変動する不安定な構造となっている。このようにこの上下微動機構では温度によるドリフト現象があることから、分子位置計測や分子運動量の計測に応えられないのが現状である。
そこで、本発明は、観測中に試料が焦点ボケを生じたり、物点（対象物）の移動（ドリフト）を起こさない安定性の高い光学顕微鏡を実現することにより、上記問題点を解決することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明が採用した課題解決手段は、
外筒、中筒、対物レンズを取付け可能にした内筒７の三重筒を構成し、中筒３、内筒７には円周等分方向に上下動直進案内機構を設け、さらに内筒には上下微動手段を設けたことを特徴とする顕微鏡の上下微動機構である。
また、前記上下微動手段は、中筒７に設けた連動ピン１０と、連動ピンに当接し連動ピンを上下する逆Ｌ字金物と、逆Ｌ字金物を作動するアクチュエータとを備えていることを特徴とする顕微鏡の上下微動機構である。
また、前記連動ピンを対称に２個設け双方に均等な力がかかるようにしたことを特徴とする顕微鏡の上下微動機構である。
また、、前記アクチュエータはマイクロメータであることを特徴とする顕微鏡の上下微動機構である。
【０００５】
【実施の形態】
本発明に係る顕微鏡の上下微動機構の構成を図面を参照して説明すると、図１は同顕微鏡の側断面図、図２は同顕微鏡の平断面図、図３は同顕微鏡の側面図である。
図において、基盤１には内、外径とも中心軸に同心な外筒２が垂直に取付けられている。外筒２の下部には固定用のフランジ２Ａが形成されており、この外筒２の内径側には殆ど隙間をもたない中筒３が組み込まれている。この中筒３の中心軸と平行にして中心軸と等距離の平行な切欠面４Ａを１２０度毎に設け、この切欠部にＶ字溝直進案内金物４を固定ネジ５で締めつけ可能に取り付ける。中筒３の内周正三等分にはコロ又は球８が転がる長方形状の角窓が開いている。
【０００６】
顕微鏡の対物レンズ６をねじ込みによって取付け可能にした内筒７の外周正三等分にはコロまたは球８が転がるＶ溝を切り込んでおく。
これらの部品を組み立てることによって中空軸（光軸）を有する上下動直進案内機構（三方向直進案内機構）が構成される。なお、内筒７の外周正三等分に形成するＶ溝のうち、２箇所をコ字型溝（溝面が平面となる）とし、これに対応する中筒３を中心軸と平行な平面とし、両者の間にローラを組み込む構成とすることもできる。この構成の場合、若干の対称性がくずれるが、安定性い影響を及ぼさず、製作コストを低減することができる。
また、中筒３がガタつかぬよう、Ｖ字溝直進案内金物４は外筒２の外周１２０度毎に設けた締めつけねじ９によって固定し、ころまたは球８に与圧を与えることができる構成となっている。
【０００７】
与圧を与える機構としては、上記のようなねじ９に限定することなく、以下のような構成を採用することも可能である。即ち、使用環境が数度を越える温度変化がある場合は、例えば中筒３と内筒７の温度膨張係数が同一の材質を使用しても多少のバラツキが生じ、与圧変形量をこえるはめあいガタおよび過剰与圧が想定される。この場合には外筒２の締めつけねじ９の代わりにコイルばねとばね室を設けるか、または板ばねを中筒３とＶ字溝直進案内金物４にはさみこみ、使用環境の温度変化によるはめあいガタを対称性を保ったまま嵌め合いガタを吸収する構造を採用する事もできる。なお、ばねとしてはコイルばね、板ばねの代わりに同様の機能を達成できる他の形態のばねを使用することも可能である。
【０００８】
一方、微動手段を構成する上下微動機構は連動ピン１０とマイクロメータヘッド１１および逆Ｌ字金物を使用したテコから構成される。連動ピン１０は対物レンズ６を固定した内筒７に固定されており、この連動ピンには逆Ｌ字金物１２の一辺が当接している。逆Ｌ字金物１２は外筒２の外周に固定された固定軸１３によってワッシャ１４を介して回動自在に支持されており、逆Ｌ字金物の他辺はマイクロメータヘッド１１に当接している。マイクロメータヘッド１１は逆Ｌ字金物１２に合わせた高さとなるようにマイクロ固定金物１５によって固定されており、マイクロメータヘッド１１を操作すると、逆Ｌ字金物の一辺が押され、それによって逆Ｌ字金物の他辺が上方に移動し、連動ピン１０を押し上げて内筒７を上方に微小移動させることができるようになっている。なお逆Ｌ字金物の回転部には適宜リターンスプリングなどを備え、初期状態に復帰できるようにしておくことができる。また、マイクロメータヘッド１１はギヤモータを使用した他のアクチュエータを使用することも可能である。さらに逆Ｌ字金物の、各辺の長さを変えることにより、微動調整量を自由に設定することもできる。
【０００９】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、上下動直進案内機構は三方向に限定することなく、それ以外の複数個とすることも可能である。さらに上下微動機構も溝、ローラ形状を変えるなど同様の作用を実現できる他の機構を使用することも可能である。
さらに、本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【００１０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、直進案内機構が重量、形状的に対称な構造となっており、極めてバランスが良く安定性の高い顕微鏡焦準機構が可能となる。極めて安定性の高い光学顕微鏡が実現し、分子生物学、生物物理学等における分子位置の計測や分子運動量の計測がナノメートルオーダで容易に可能となる。 直進案内機構が真直度の高く上下微動に必要なトルクも低く、マイクロメータヘッド１０に１パルス０．１μのアクチュエータを使用すれば、テコ作用により、分解能０．０２μｍ以下の極めて精密にして、低コストの上下微動機構が実現できる。等々の優れた効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の係る顕微鏡の要部断面図である。
【図２】同顕微鏡の平面断面図である。
【図３】同顕微鏡の側面図である。
【図４】従来の顕微鏡の要部側面図である。
【図５】従来の顕微鏡の要部平面図である。
【符号の説明】
１ 基盤
２ 外筒
３ 中筒
４ Ｖ字溝直進案内金物
５ 固定ネジ
６ 対物レンズ
７ 内筒
８ コロ又は球
９ 締めつけネジ
１０ 連動ピン
１１ マイクロメターヘッド
１２ 逆Ｌ字金物
１３ 固定軸
１４ ワッシャ
１５ マイクロ固定金物

Claims (4)

1. 外筒、中筒、対物レンズを取付け可能にした内筒７の三重筒を構成し、中筒３、内筒７には円周等分方向に上下動直進案内機構を設け、さらに内筒には上下微動手段を設けたことを特徴とする顕微鏡の上下微動機構。
2. 前記上下微動手段は、中筒７に設けた連動ピン１０と、連動ピンに当接し連動ピンを上下する逆Ｌ字金物と、逆Ｌ字金物を作動するアクチュエータとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡の上下微動機構。
3. 前記連動ピンを対称に２個設け双方に均等な力がかかるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡の上下微動機構。
4. 前記アクチュエータはマイクロメータであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の顕微鏡の上下微動機構。

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