JP4461530B2

JP4461530B2 - 実体顕微鏡

Info

Publication number: JP4461530B2
Application number: JP32659199A
Authority: JP
Inventors: 健藤野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: JP2001142004A; CN1210594C; US6337766B1; CN1297159A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は実体顕微鏡に関するもので、詳しくは被観察試料に対して、顕微鏡鏡体を移動させて焦準する実体顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般の顕微鏡では、被観察試料と顕微鏡との間隔を変化させることによって焦準を行い、図６に示すように、この間隔を変化させる方法として試料の位置を固定し、顕微鏡鏡体を移動（多くの場合、上下方向に移動させるので以後上下動と表現する。）させて行うか、図７に示すように、顕微鏡を固定して試料自体を上下動させて行うかのいずれかが採られる。実体顕微鏡でも同様の方法が採られている。
【０００３】
図６の架台部６００は、試料を設置する載物板６００ａを備え、ある程度大きさのある被観察試料の各所を観察するために、被観察試料の移動するためのスペースを確保する必要性がある。そのため、上下動が行える案内機構３００ａ、４００ａは、その載物板６００ａから離れた位置に設けられ、その案内機構３００ａ、４００ａの固定支柱４００が架台部６００に設置され、案内機構３００ａ、４００ａの移動側には実体顕微鏡の鏡体１を保持するための保持部材３００が設けられている。
【０００４】
図６においては、焦準操作すなわち鏡体１を上下動するために、案内機構３００ａにはラックが形成され、焦準ノブ５００にはラックと噛み合うピニオン５００ａが形成されている。同様に、ラックとピニオンの配置を逆に配した構成でもよい。
図７の場合には、被観察試料を上下動させるため、架台８００の内側に上下動する案内機構８００ａ、９００ａを設置し、焦準ノブ９００により操作される。この場合は、鏡体２００は顕微鏡本体７００に固定されて移動しない構成である。案内機構８００ａ、９００ａは、ラックアンドピニオンの構成が一般的である。
【０００５】
実体顕微鏡は一般の顕微鏡に比較して観察倍率が低いため、および作業効率の点から観察者自身が直接手で試料を保持、移動させて観察することが多々ある。また被観察試料は、工業分野の細密な部品や植物や昆虫等の小動物のほか培養液に浮遊する培養細胞などの液中試料の場合がある。
このような観察対象では、その立体的な試料の段差（対物レンズの光軸方向の段差）は、十分の数ミリから数ミリに達するものも少なくない。
【０００６】
この場合、細部の観察を試みようとするには観察倍率を上げなければならないが、高倍率にすると百分の数ミリしか焦点深度が得られないため、この焦点深度以上の段差を有する試料では、同時に段差を有する両箇所に焦準された状態にすることは不可能になる。従って、観察したい箇所ごとに焦準操作を繰り返す必要が出てくる。また、焦点深度内であっても、観察箇所を変えるごとに最良の焦準状態を確認する目的で焦準操作を繰り返し行うことがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このため、図６のような実体顕微鏡においては（顕微鏡鏡体２００を上下動する方式では）、焦準ノブ５００は案内機構３００ａ、４００ａの周辺部に、かつ、載物板６００ａから奥行き方向にある程度離れた位置に配置せざろう得なかった。また、高さのある被観察試料に対応するために、大きな上下動ストロークが必要となり、架台６００の上面よりかなり上方に焦準ノブ５００を配置する必要があった。
【０００８】
また、段差のある試料を観察するときに観察箇所ごとに焦準操作をするために、焦準ノブ５００の位置を確認する動作と、操作する手を奥上方に移動する動作を頻繁に行う必要があり、極めて煩わしい。また、上方へ手を持ち上げることは観察者の疲労を招くことになる。
一方、図７のような実体顕微鏡においては（試料を上下動する焦準方式では）、焦準ノブ９００を載物板８００の周辺に配置することが容易であり、前述の問題に対しては有効である。しかし、被観察試料を上下動させることは、液中の浮遊被観察試料の場合、試料自体の望まない移動を招く原因となるほか液面の乱れを生じさせて、観察像に大きな劣化を招くこととなる。
【０００９】
また、焦準ノブ９００が載物板８００の付近の特に試料の設置面より上方に存在すると、載物板上の試料を交換するときに、不用意に焦準操作部と試料を接触させてしまう確率が高くなり、試料の損傷や最悪顕微鏡の破損につながる事故を生じさせる原因となる恐れがある。
本願発明の目的は、上記問題点に鑑み、実体顕微鏡特有の観察状況において、観察時の操作性を向上させると共に、不用意に焦準操作部材（焦準ノブ）に接触することがないようにした実体顕微鏡を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本件請求項１の発明に係る実体顕微鏡は、対物レンズを備えた顕微鏡鏡体（１）と、観察対象となる試料を載せる載物板を配置した架台（５、５５）と、前記顕微鏡鏡体を駆動し、前記顕微鏡鏡体と前記試料間距離を変化させて焦準するための案内機構（６、６ａ、７、５６、５７）と、前記案内機構の可動部に駆動力を伝達する焦準駆動部（７ａ、８ａ、９、１１、１２、５７ａ、５８ａ、５９、６１、６２）と、前記案内機構を駆動するため前記焦準駆動部に駆動力を与える、外部操作可能な焦準操作部（１０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ）とで構成され、前記案内機構が前記架台の一端に設置され、前記焦準駆動部が前記架台の内部に設置され、前記焦準操作部が前記架台前記一端以外の端部に設置されたことを特徴とする。この結果、実体顕微鏡における観察時の操作性が向上し、観察試料が揺れて観察が難しくなることもない。
【００１１】
本件請求項２の発明に係る実体顕微鏡は、請求項１に記載の実体顕微鏡において前記焦準操作部（１０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ）が前記架台の載物板（４、５４）の試料設置面より下方に配置されたことを特徴とする。この結果、観察時に不用意に焦準操作部に接触することがなく、操作性向上に寄与する。
本件請求項３の発明に係る実体顕微鏡は、請求項１又は請求項２のいずれか一方に記載の実体顕微鏡において、前記案内機構（６、６ａ、７）は、前記架台の一端に設置された光軸方向に延びた支柱内に設置され、また、前記焦準操作部（１０）はダイヤル形状であって前記実体顕微鏡の操作者側である前記架台の一端以外の端部に一部露出して設置され、かつ架台内部に水平面に平行に配置されていることを特徴とする。この結果、観察時に不用意に焦準操作部に接触することがなく、操作性向上に寄与する。
【００１２】
本件請求項４の発明に係る実体顕微鏡は、請求項１又は請求項２のいずれか一方に記載の実体顕微鏡において、前記架台の一端以外の端部とは、前記実体顕微鏡の操作者側から見て前記架台（５５）の左右いずれかまたは左右両方の架台側面であり、そこに前記焦準操作部（６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ）が配置されたことを特徴とする。この結果、観察時に不用意に焦準操作部に接触することがなく、操作性向上に寄与する。
【００１３】
本件請求項５の発明に係る実体顕微鏡は、請求項１、請求項３又は請求項４のいずれか一方に記載の実体顕微鏡において、前記顕微鏡鏡体を駆動し、前記顕微鏡鏡体と前記試料間距離を変化させて焦準するための第二案内機構（２ａ、７）と、前記第二案内機構の可動部に駆動力を伝達する第二焦準駆動部（７ｂ、１００ａ）と、前記第二案内機構を駆動する第二焦準操作部（１００）とを更に有し、前記第二案内機構、第二焦準駆動部及び前記第二焦準操作部は、前記案内機構（６、６ａ、７）上に設けられたことを特徴とする。この結果、焦準操作部だけでなく、第二焦準操作部によっても焦準動作が可能であり、操作者の操作状況（対物レンズの交換、試料の交換、焦準操作、操作姿勢）等に応じて、使い分けることができ、操作性向上に寄与する。
【００１４】
本件請求項６の発明に係る実体顕微鏡は、請求項５に記載の実体顕微鏡において、前記案内機構と前記第二案内機構との駆動量ピッチは、前記顕微鏡鏡体と前記試料間距離の変化量が異なる量に設定され、前記案内機構が微動用に、前記第二案内機構が粗動用に構成されていることを特徴とする。この結果、操作者の操作状況に応じて、対物レンズの交換や試料の交換時においては粗動用の第二焦準操作部、第二案内機構を使用し、観察時のピント合わせ時には微動用の焦準操作部、案内機構を使用すれば、操作性が向上する。
【００１５】
本件請求項７の発明に係る実体顕微鏡は、請求項５に記載の実体顕微鏡において、前記案内機構と前記第二案内機構とが、一部共通の部材（７）を介して前記顕微鏡鏡体を上下動させることを特徴とする。この結果、両案内機構を構成する部材を一部兼用でき、駆動機構を一カ所に集中配置でき、顕微鏡をコンパクトに構成でき且つ安価に生産できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第一実施形態）
以下、図１乃至図３は、本件発明の第一実施形態の実体顕微鏡を示し、図１は実体顕微鏡の断面図を示し、図２は図１のＡ−Ａ矢視図（案内機構）を示し、図３は図１のＢ−Ｂ矢視図（焦準操作部と焦準駆動部とを連絡する機構）を示す。
【００１７】
図１および図２において、１は実体顕微鏡鏡体、２は実体顕微鏡鏡体１を保持する保持部材、３は被観察試料、４は試料３を載せるための載物板、５は載物板４が設置された架台、６は架台５に固設された焦準用案内機構（図２にて断面を図示）の固定部材、７は焦準用案内機構の可動部材であり、実体顕微鏡鏡体１を保持する保持部材２が設けられている。
【００１８】
固定部材６は、架台５の一端に固設されており、鏡体１に内蔵された対物レンズの光軸方向に延びた「コ」の字状の直線ガイド部材である。
可動部材７は、対物レンズの光軸方向に移動でき、図２のように固定部材６に転動体６ａを介してガイドされ、その一部にメスのリードネジ７ａが設けられている。このリードネジ７ａは、架台５に回転可能に取り付けられた焦準用駆動軸８の一部に設けられたオスのリードネジ８ａと噛み合っている。この固定部材６、転動体６ａ及び可動部材７は、鏡体１の焦準動作の案内機構を構成する。このリードネジ７ａ及び８ａは、焦準動作の駆動力を伝える焦準駆動部を構成する。ここで、焦準動作とは、顕微鏡本体１と試料３との間の距離を変化させることで、本体１に内蔵される対物レンズの焦点調節を行う動作をいう。
【００１９】
また、保持部材２に保持された鏡体１が光軸方向に可動できるように、可動部材７には、ラック７ｂが可動部材７の表面に形成され、このラック７ｂに焦準操作ノブ１００のピニオン１００ａが噛み合っている。また、保持部材２には、鏡体１の光軸方向の可動をガイドするために、図２と同様に可動部材７の外面に転動体を介して嵌合する「コ」の字状の案内部材２ａ（図２の固定部材６と同様な構成）が形成されている。この可動部材７及び案内部材２ａは、鏡体１の焦準動作の第二案内機構を構成する。この第二案内機構は、可動部材７に対して保持部材２が上下動するように機能し、案内機構（６、６ａ、７）の一部構成部材（７）を兼用している。このラック７ｂ及びピニオン１００ａは、焦準動作の駆動力を伝える第二焦準駆動部を構成する。
【００２０】
焦準操作ダイヤル１０及び焦準操作ノブ１００の所定回転角に対して、このラック７ｂ及びピニオン１００ａによる光軸方向の駆動量ピッチが、リードネジ７ａ及び８ａによる駆動量ピッチより大きく構成されており、焦準動作においては、リードネジ７ａ及び８ａによって微動が行え、ラック７ｂ及びピニオン１００ａによって粗動が行える構成となっている。
【００２１】
駆動軸８は、架台５の一端側に回転可能に設けられており、リードネジ８ａと逆の一端には歯付きベルト用のプーリー９が固定されている。
図３において、焦準操作ダイヤル１０は、架台５の可動部材７の取り付けられている端部に対向する他端の中央部に回転可能に設置され、かつ、載物板４より低部に設置されて、外部操作可能にその一部が架台５の外部に露出している。そして、この焦準操作ダイヤル１０にも歯付きベルト用プーリー１１が固定されている。
【００２２】
２つのプーリー９および１１は、架台５の内部に設置され、歯付きベルト１２によって連結され、焦準用駆動軸８に回転駆動力を伝達する。
これらの焦準操作ダイヤル１０，プーリー９，１１、歯付きベルト１２等の駆動力伝達部材は、架台５の内側に水平面に平行に配置されており、コンパクトに収納される構成となっている。
【００２３】
図１において、焦準操作ノブ１００は、架台５の載物板４の上方に位置し、かつ対物レンズの光軸を中心に見ると、実体顕微鏡の使用者から離れた位置に配置され、それに対して、焦準操作ダイヤル１０は、載物板４の下方に位置し、かつ対物レンズの光軸を中心に見ると、使用者に近い位置に配置されている。
第一実施形態は上述の如く構成されている。
【００２４】
次に、実体顕微鏡の動作について説明する。
実体顕微鏡では、鏡体１の対物レンズを交換したり、また観察用の試料３を交換したりする場合には、鏡体１と架台５との間隔を大きく空ける必要がある。また、大まかに観察用の試料３にピントを合わせる必要がある。
焦準操作ノブ１００による鏡体１の上下動は、焦準操作ノブ１００の駆動量ピッチが大きく構成されているので、一操作で大きく動かすことが可能である。従って、このような場合は、鏡体１の上下動を迅速に行うために、焦準操作ノブ１００を操作することになる。焦準操作ノブ１００を操作すると、ピニオン１００ａとラック７ｂとの駆動機構により、可動部材７に対して鏡筒１を保持する保持部材２が大きな駆動量ピッチで駆動され、鏡体１の上下動を行う。この場合、可動部材７は静止しており、駆動機構の固定部材の役割を担う。
【００２５】
その後に、試料３を観察するために、試料３に精度良くピントを合わさなければならないが、この場合には鏡体１が一操作で大きく動いてしまうと焦準動作がスムースに行えない。また、実体顕微鏡では、立体的な段差のある試料３を観察する場合が多く、試料３の観察ポイント３１を観察していた後に、試料３を移動して他の観察ポイント３２を観察することがあり、この場合も焦準動作がスムースに行えない。
【００２６】
従って、このような場合には、焦準操作ダイヤル１０を操作することで、焦準動作の微調整ができる。焦準操作ダイヤル１０を回転することにより、プーリー１１、歯付きベルト１２、プーリー９の順に駆動力が伝達され、駆動軸８が回転させられる。
駆動軸８の回転は、駆動軸８に設けられたオスリードネジ８ａと、直線案内機構の可動部材７に設けられたメスリードネジ７ａと螺合によって、固定部材６に対する可動部材７の上下動に変換される。可動部材７は、固定部材６、転動体６ａで構成される直線ガイドによって回転することなく、直進駆動させられることになる。そして、結果的に、可動部材７上に設置された保持部材２及び鏡体１が一体となって、架台５に対して小さな駆動量ピッチで上下動をする。このようにして焦準ダイヤル１０を回転させることによって微動による焦準動作が行われる。
【００２７】
この焦準操作ダイヤル１０が試料観察部位（対物レンズの光軸）より観察者側に配置されているので（おおよそ２０ｃｍ以内の近い範囲にある）、被観察試料を移動させたり、焦準ダイヤル１０を操作するときに、容易に手探りで焦準ダイヤル１０の位置が判断できる。
従って、観察時に、顕微鏡鏡体１を覗いていた眼で逐一焦準ダイヤル１０の位置を確認する必要がなく、覗いたままでの観察姿勢を保ちながら焦準操作が行えて、観察効率を向上させることができる。
【００２８】
また、焦準操作ダイヤル１０が架台５と一体になっているため机上の場所を広く取らない利点がある。
また、架台５の前面中央（観察者側）に焦準ダイヤル１０を配置することで、左右いずれの手でも同等な条件で操作できる利点がある。
また、焦準操作ダイヤル１０が試料設置面４ａより低く架台に設置することにより、被観察試料３を他の試料に交換する動作中に、不用意に焦準操作ダイヤル１０と接触させる確率が低くすることができる。
（第二実施形態）
図４及び図５は、本件発明の第二実施形態である。図４は、実体顕微鏡の断面図を示し、主に焦準操作部および焦準駆動部を示したものである。図５は、図４のＣ−Ｃ矢視断面である。なお、第二実施形態における第一実施形態との相違点は、焦準操作ダイヤル１０が焦準操作ノブ６０Ａ、６０Ｂとなった点だけであり、その他の点では説明が省略されているが、第一実施形態と同様な構成である。
【００２９】
５９は焦準駆動軸５８に固設された歯付きベルト用プーリー、６０Ａおよび６０Ｂは焦準操作ノブで連結軸６０Ｃにより一体化されて、載物板５４の近くの架台５５の左右両側に、回転可能に設置されている。連結軸６２には焦準操作プーリー６１が固設され、ふたつのプーリー５９，６１は歯付きベルト６２によって連絡されている。
【００３０】
このような構成であるから、被観察試料の形状や観察者の利き手のよって都合の良い方の手で、焦準操作を行うことができる利点がある。
また、図示していないが、限定された観察条件では、左右いずれか一方の焦準ノブにする構造を採ることで机上占有面積を小さくでき、机上を有効利用することも可能である。
【００３１】
今まで述べた実施形態では、焦準操作部（焦準操作ノブや焦準操作ダイヤル等）と焦準駆動部との連絡に歯付きベルトを使用して説明したが、歯付きベルトに代えてスティールワイヤ、ギヤトレインやリンク機構等を利用した他の動作伝達機構が考えられる。また、焦準駆動部にモーターを採用することにより、焦準操作部からの操作指令が電気的に行え、焦準操作部と焦準駆動部との連絡が電気的な接続（配線）のみで済むので、焦準操作部の設置位置の自由度が広くなることが考えられる。
【００３２】
【発明の効果】
以上の如く、請求項１乃至７に係る発明による実体顕微鏡は、段差のある立体試料の各部観察するとき、試料の移動による焦点ぼけが発生したときに、逐一焦準操作部の位置を眼で確認せずに行えるとともに、手を机上より必要以上に上げる動作がないので観察者の疲労を軽減できる利点がある。また、試料交換作業の安全性にも考慮がなされているのでこの点においても、観察者の気遣いからの疲労の軽減が計れる。
【００３３】
請求項１の発明に係る実体顕微鏡によれば、架台の他端に設けられた焦準操作部によって顕微鏡本体を駆動できるようにしたので、実体顕微鏡における観察時の操作性が向上し、観察試料が揺れて観察が難しくなることはない。
請求項２の発明に係る実体顕微鏡によれば、焦準操作部を前記架台の載物板の試料設置面より下方に配置したので、不用意に焦準操作部に接触することがなく、操作性向上に寄与する。
【００３４】
請求項３の発明に係る実体顕微鏡によれば、案内機構を架台の一端に設置された光軸方向に延びた支柱内に設置し、また、焦準操作部を実体顕微鏡の操作者側である前記架台の他端に一部露出して設置したので、観察時に不用意に焦準操作部に接触することがなく、操作性向上に寄与する。
請求項４の発明に係る実体顕微鏡によれば、焦準操作部が実体顕微鏡の操作者側から見て架台の左右いずれかまたは左右両方の架台側面に配置されたことで。、観察時に不用意に焦準操作部に接触することがなく、操作性向上に寄与する。
【００３５】
請求項５の発明に係る実体顕微鏡によれば、顕微鏡鏡体を駆動し、顕微鏡鏡体と試料間距離を変化させて焦準するための第二案内機構と、前記第二案内機構の可動部に駆動力を伝達する第二焦準駆動部と、前記第二案内機構を駆動する第二焦準操作部とを更に有し、前記第二案内機構、第二焦準駆動部及び前記第二焦準操作部が、案内機構上に設けられたことにより、焦準操作部だけでなく、第二焦準操作部によっても焦準動作が可能となり、操作者の操作状況（対物レンズの交換、試料の交換、焦準操作、操作姿勢）等に応じて、使い分けることができ、操作性向上に寄与する。
【００３６】
請求項６の発明に係る実体顕微鏡によれば、案内機構と第二案内機構との駆動量ピッチは、前記顕微鏡鏡体と前記試料間距離の変化量が異なる量に設定され、前記案内機構が微動用に、前記第二案内機構が粗動用に構成されていることにより、操作者の操作状況に応じて、対物レンズの交換や試料の交換時においては粗動用の第二焦準操作部、第二案内機構を使用し、観察時のピント合わせ時には微動用の焦準操作部、案内機構を使用すれば、操作性が向上する。
【００３７】
請求項７の発明に係る実体顕微鏡によれば、案内機構と第二案内機構とが、一部共通の部材を兼用でき、駆動機構を一カ所に集中配置でき、顕微鏡をコンパクトに構成でき且つ安価に生産できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実体顕微鏡の第一実施形態の断面図。
【図２】図１中のＡ−Ａ矢視断面図で直線案内機構の断面図。
【図３】図１中のＢ−Ｂ矢視断面図。
【図４】本発明による実体顕微鏡の第二実施形態の断面図。
【図５】図４のＣ−Ｃ矢視断面図。
【図６】従来の実体顕微鏡の断面図。
【図７】従来の実体顕微鏡の断面図。
【符号の説明】
１……顕微鏡鏡体
２、５２……保持部材
３……試料
４、５４……載物板
５，５５……架台
６……固定部材
７，５７……可動部材
８，５８……駆動軸
９，５９……プーリー
１０……焦準操作ダイヤル
１１、６１……プーリー
１２、６２……歯付きベルト
６０Ａ、６０Ｂ、１００……焦準操作ノブ
６１Ｃ……連結軸

Claims

対物レンズを備えた顕微鏡鏡体と、
観察対象となる試料を載せる載物板を配置した架台と、
前記顕微鏡鏡体を駆動し、前記顕微鏡鏡体と前記試料間距離を変化させて焦準するための案内機構と、
前記案内機構の可動部に駆動力を伝達する焦準駆動部と、
前記案内機構を駆動するため前記焦準駆動部に駆動力を与える、外部操作可能な焦準操作部とで構成され、
前記案内機構が前記架台の一端に設置され、前記焦準駆動部が前記架台の内部に設置され、前記焦準操作部が前記架台の前記一端以外の端部に設置されたことを特徴とする実体顕微鏡。
前記焦準操作部が前記架台の載物板の試料設置面より下方に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の実体顕微鏡。
前記案内機構は、前記架台の一端に設置された光軸方向に延びた支柱内に設置され、また、前記焦準操作部はダイヤル形状であって前記実体顕微鏡の操作者側である前記架台の一端以外の端部に一部露出して設置され、かつ架台内部に水平面に平行に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか一方に記載の実体顕微鏡。
前記架台の一端以外の端部とは、前記実体顕微鏡の操作者側から見て前記架台の左右いずれかまたは左右両方の架台側面であり、そこに前記焦準操作部が配置されたことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか一方に記載の実体顕微鏡。
前記顕微鏡鏡体を駆動し、前記顕微鏡鏡体と前記試料間距離を変化させて焦準するための第二案内機構と、
前記第二案内機構の可動部に駆動力を伝達する第二焦準駆動部と、
前記第二案内機構を駆動する第二焦準操作部とを更に有し、
前記第二案内機構、前記第二焦準駆動部及び第二焦準操作部は、前記案内機構上に設けられたことを特徴とする請求項１、請求項３又は請求項４のいずれか一方に記載の実体顕微鏡。
前記案内機構と前記第二案内機構との駆動量ピッチは、前記顕微鏡鏡体と前記試料間距離の変化量が異なる量に設定され、前記案内機構が微動用に、前記第二案内機構が粗動用に構成されていることを特徴とする請求項５に記載の実体顕微鏡。
前記案内機構と前記第二案内機構とは、一部共通の部材を介して前記顕微鏡鏡体を上下動させることを特徴とする請求項５に記載の実体顕微鏡。