JP4753002B2 - 対物レンズ位置決め装置及びこれを備えた顕微鏡 - Google Patents

Description

この発明は対物レンズ位置決め装置及びこれを備えた顕微鏡に関する。

細胞組織や鉱物等の観察は偏光顕微鏡を用いて行われる。

その際、回転ステージを回転させながら細胞組織や鉱物等の観察を行う。

また、半導体ウエハ等の検査は工業用顕微鏡を用いて行われる。

その際、回転ステージを使用せず、レボルバ装置に装着された倍率の異なる複数の対物レンズを切り換えて半導体ウエハ等の検査を行う。まず、低倍率の対物レンズで観察対象を特定し、次に、高倍率の対物レンズに切り換えて詳細な検査を行う。

ところで、偏光顕微鏡や工業用顕微鏡等を用いた観察・検査では、像が顕微鏡の視野から外れないように、像を視野の中心に一致させる、いわゆる心だし操作が行われる。

心だし操作は対物レンズ位置決め装置である、例えばレボルバ装置に設けられている心だし機構を用いて行われる。

心だし機構は、レボルバ回転部材内に摺動可能に保持されている可動部材（対物レンズを螺合可能な円筒状の部材）を顕微鏡本体の観察光学系の光軸と直交する方向へ押圧する２つの心だしねじと、前記可動部材を顕微鏡本体の観察光学系の光軸と直交する方向へバネ力によって押圧する１つのいわゆる鉄砲玉とを備えている（特開２０００−３３７０５号公報参照）。心だしねじも鉄砲玉もレボルバ回転部材に設けられている。２つの心だしねじと１つの鉄砲玉とは１２０°の間隔で配置されている。心だしねじを回転させることによって可動部材に螺合している対物レンズの光軸を顕微鏡本体の観察光軸に一致させる。
特開２００１−３３７０５号公報

近年、顕微鏡観察において像の明るさの向上が要求され、レボルバ回転部材に口径の大きな対物レンズが装着されるため、心だし機構も大型化する。その結果、レボルバ回転部材の対物レンズを装着するスペースが削られ、従来のレボルバ装置と同数の対物レンズを装着できなくなるという問題がある。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は従来技術のものより心だし機構の小型化を図ることができる対物レンズ位置決め装置及びこれを備えた顕微鏡を提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、対物レンズが装着される対物レンズホルダに設けられ、前記対物レンズの光軸を観察光学系の光軸に一致させるための対物レンズ位置決め装置において、前記対物レンズホルダに形成された前記対物レンズの光軸とほぼ直交する摺動面に支持され、前記対物レンズを接続可能な円筒状の可動部材と、前記摺動面上の前記可動部材を前記対物レンズの光軸と直交する方向へ押圧する押圧手段と、前記可動部材に設けられ、前記可動部材を前記摺動面に配置したとき前記可動部材をその半径方向へ付勢する付勢手段とを備え、前記対物レンズホルダは、前記可動部材に対する前記対物レンズのねじ込み量を規制する規制部を有することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の対物レンズ位置決め装置を備えていることを特徴とする顕微鏡。

この発明によれば、対物レンズ位置決め装置の心だし機構の小型化を図ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の一実施形態に係る偏光顕微鏡の側面図である。

偏光顕微鏡（顕微鏡）ＭＳは、アーム１と、アーム１の上部に取り付けられた接眼レンズ２を有する鏡筒３と、アーム１の下面に取り付けられ、複数の対物レンズ４を有するレボルバ装置１０と、アーム１が取り付けられた支柱５に沿って上下動するサブステージ６と、サブステージ６上に設けられ、回転可能な回転ステージ７と、照明光源を収容するランプハウス８とを備えている。対物レンズ位置決め装置であるレボルバ装置１０には心だし機構（心だし手段）が設けられている。アーム１、支柱５及びベース部９等で顕微鏡本体が構成される。

偏光顕微鏡ＭＳでは、観察物が載置された回転ステージ７を回転させながら細胞組織や鉱物等の観察・検査が行われる。

図２はこの発明の一実施形態に係るレボルバ装置の断面を示す概念図である。

レボルバ装置１０はレボルバ本体２０とレボルバ回転部材（対物レンズホルダ）３０とを備える。レボルバ装置１０はアーム１の下面に対して着脱可能である。

レボルバ本体２０にはクリック機構を構成する板ばね２１の一端がビス２２で取り付けられている。板ばね２１の他端は鋼球２３を支持しており、クリック溝２６に鋼球２３を落ち込ませることでレボルバ回転部材３０に装着される対物レンズ４の位置決めが行われる。

また、レボルバ本体２０の中央には下方へ突出する筒部２４が形成され、この筒部２４に形成されたねじ穴２７にレボルバ回転部材３０の回転中心となる回転軸３１が螺着されている。この回転軸３１の下部にはテーパ面３１ａが形成されている。

レボルバ回転部材３０の中心には回転軸３１の下部を収容可能な中心穴３２が形成されており、テーパ面３１ａと中心穴３２の内周面との間にはベアリングボール３３が転動可能に配置されている。

また、レボルバ本体２０の下面の外周部に形成された段差部２５と、レボルバ回転部材３０の周縁部の内周面に形成された段部３５との間にはベアリングボール３４が転動可能に配置されている。

この構成によって、レボルバ回転部材３０はレボルバ本体２０に対して回転軸３１を中心として回転可能に支持される。

レボルバ回転部材３０には可動部材４０を収容するための空間部４０ａが周方向に形成されている。可動部材４０はアーム部４２ａ，４２ｂ（後述）の弾性力によってレボルバ回転部材３０の空間部４０ａに支持されている。可動部材４０には対物レンズ４が螺着される。

レボルバ回転部材３０には可動部材４０の回転を防止するほぼＬ字形の回転止め３７の一端がビス３７ａで固定されている。

レボルバ回転部材３０は顕微鏡本体の観察光学系の光軸Ｌとほぼ直交する摺動面３８を有する。摺動面３８は可動部材４０に位置し、摺動面３８によって可動部材４０が光軸Ｌとほぼ直交する方向へ摺動可能に支持される。観察光学系とはレボルバ回転部材３０に装着された対物レンズ４の光軸Ｌにほぼ平行な光軸または被観察物に対してほぼ垂直な光軸を有する光学系である。

また、レボルバ回転部材３０には、対物レンズ４を可動部材４０に螺合したとき、可動部材４０に対する対物レンズ４のねじ込み量を規制する対物レンズ取付面（規制部）３９が形成されている。

図３は可動部材の平面図である。ただし、心だしねじ（押圧手段）３６については概略断面を示す。

可動部材４０は円筒状であり、その内周面には対物レンズ４（図２参照）を螺合させるためのめねじ４１が形成されている。

また、可動部材４０の側面にＴ字形にすり割り４３（図４（ｃ）参照）を形成することによって一対のアーム部（付勢手段）４２ａ，４２ｂを形成した。一対のアーム部４２ａ，４２ｂは図３に示すようにそれぞれ空間部４０ａの外側へ広がり、空間部４０ａに収容されたとき、バネとして機能する。

図４（ａ）は可動部材をレボルバ回転部材の空間部に収容した状態を示す可動部材の平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＢ矢視図である。なお、図４（ａ）では心だしねじ３６の概略断面が示されている。

可動部材４０がレボルバ回転部材３０（図２参照）の空間部４０ａに収容されたとき、アーム部４２ａ，４２ｂは内側に向かって弾性変形し、図４（ａ）に示すようにほぼ円筒形になる。アーム部４２ａ，４２ｂの先端部は所定の隙間ｓを介して対向する。前述した回転止め３７の他端が隙間ｓに入り、アーム部４２ａ，４２ｂの先端部と係合している。回転止め３７によって可動部材４０の光軸周りの回転及び光軸方向の移動が阻止される。なお、図示しないが、可動部材４０の光軸方向の移動を確実に阻止するため、可動部材４０の上面に当接する凸片を回転止め３７に形成するようにしてもよい。

心だしねじ３６は、ねじ本体３６ａと，ねじ本体３６ａの先端部にかしめられた鋼球３６ｂと、ねじ本体３６ａの後端部に嵌合された六角柱３６ｃとで構成される。２つの心だしねじ３６はそれぞれ隙間ｓと１２０°の間隔でレボルバ回転部材３０に螺合している。心だしねじ３６は可動部材４０の外周面を光軸Ｌへ付勢している。

アーム部４２ａ，４２ｂのバネ力によって可動部材４０が付勢される力は心だしねじ３６のそれぞれの鋼球３６ｂで受ける。

２つの心だしねじ３６とアーム部４２ａ，４２ｂとで心だし機構が構成される。

対物レンズ４の心だし作業は対物レンズ４を可動部材４０に対して完全に締め込まず、若干緩めた状態（完全に締め込んだ状態より１０〜２０°程度緩めた状態）で行われる。対物レンズ４を可動部材４０に螺合したとき、その締め付け力によって可動部材４０が対物レンズ４とともに回転しようとするが、回転止め３７によって可動部材４０の回転が阻止される。

心だしねじ３６を六角穴付きレンチ等を用いて締めたり緩めたりすると、可動部材４０が光軸Ｌに対して直交する方向へ摺動面３８上を摺動する。したがって、可動部材４０に螺合される対物レンズ４の中心軸を光軸Ｌに一致させることができる。

この心だし作業終了後、対物レンズ４の増し締めを行う。このとき、対物レンズ４はレボルバ回転部材３０の対物レンズ取付面３９に押し付けられ、レボルバ回転部材３０に強固に固定される。

この実施形態によれば、可動部材４０に設けられたアーム部４２ａ，４２ｂによって可動部材４０を光軸Ｌと直交する方向へ付勢するようにし、レボルバ回転部材３０の鉄砲玉を削除したので、心だし機構を小型化することができる。その結果、対物レンズ４が大口径化した場合であってもレボルバ回転部材３０に対物レンズ４を装着するスペースを確保でき、心だし機構を有する従来のレボルバ装置や心だし機構のないレボルバ装置と同数の対物レンズ４を装着することができる。

また、対物レンズ４はレボルバ回転部材３０に直接固定されるため、対物レンズ４をレボルバ回転部材３０に強固に固定でき、振動や小さな衝撃によって対物レンズ４の位置がずれない。

更に、後述のように、レボルバ装置１０の高さＨ（顕微鏡本体取付面２９と対物レンズ取付面３９との間の距離）の誤差を小さくでき、同焦点性を精度良く確保することができる。

レボルバ装置１０の高さＨの誤差を小さくできるのは、以下の理由による。

レボルバ装置１０の高さＨの誤差は顕微鏡本体取付面２９と対物レンズ取付面３９との間に配置される部品の数に影響される。上記レボルバ装置１０の場合、顕微鏡本体取付面２９と対物レンズ取付面３９との間に、レボルバ本体２０、ベアリングボール３４及びレボルバ回転部材３０の３部品が配置される。これに対し、従来のレボルバ装置の場合、顕微鏡本体取付面と対物レンズ取付面との間にはレボルバ本体、ベアリングボール、レボルバ回転部材、押さえ環及び可動部材の５部品が配置される。各部品を組付けたとき、各部品の誤差（公差）は高さＨの誤差にそのまま反映されるため、部品点数の少ない本発明のレボルバ装置１０の方が従来のレボルバ装置より高さＨの誤差を小さくできる。

また、付勢手段（アーム部４２ａ，４２ｂ）の構成が簡単であり、安価に製造できるので、従来のものより心だし機構の製造コストの低減を図ることができる。

なお、上記実施形態は本発明を手動タイプのレボルバ装置１０に適用した場合で説明したが、例えば電動タイプのレボルバ装置に対しても本発明を適用することができることは勿論である。

また、上記実施形態では、付勢手段としてのアーム部４２ａ，４２ｂを可動部材４０と一体に形成したが、アーム部を可動部材４０と別部品として形成し、可動部材４０に取り付けるようにしてもよい。

なお、上記実施形態では、対物レンズ位置決め装置としてレボルバ装置を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スライダタイプの対物レンズ位置決め装置等他のタイプのものにも用いることができる。

図１はこの発明の一実施形態に係る偏光顕微鏡の側面図である。 図２はこの発明の一実施形態に係るレボルバ装置の断面を示す概念図である。 図３は可動部材の平面図である。 図４（ａ）は可動部材をレボルバ回転部材の空間部に収容した状態を示す可動部材の平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＢ矢視図である。

符号の説明

４ 対物レンズ
１０ レボルバ装置
２０ レボルバ本体
３０ レボルバ回転部材（対物レンズホルダ）
３６ 心だしねじ（押圧手段）
３８ 摺動面
３９ 対物レンズ取付面（規制部）
４０ 可動部材
４２ａ，４２ｂ アーム部（付勢手段）
ＭＳ 偏光顕微鏡（顕微鏡）

Claims (2)

1. 対物レンズが装着される対物レンズホルダに設けられ、前記対物レンズの光軸を観察光学系の光軸に一致させるための対物レンズ位置決め装置において、
   前記対物レンズホルダに形成された前記対物レンズの光軸とほぼ直交する摺動面に支持され、前記対物レンズを接続可能な円筒状の可動部材と、
   前記摺動面上の前記可動部材を前記対物レンズの光軸と直交する方向へ押圧する押圧手段と、
   前記可動部材に設けられ、前記可動部材を前記摺動面に配置したとき前記可動部材をその半径方向へ付勢する付勢手段と
   を備え、
   前記対物レンズホルダは、前記可動部材に対する前記対物レンズのねじ込み量を規制する規制部を有することを特徴とする対物レンズ位置決め装置。
2. 請求項１記載の対物レンズ位置決め装置を備えていることを特徴とする顕微鏡。

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