JP4889165B2

JP4889165B2 - 顕微鏡装置

Info

Publication number: JP4889165B2
Application number: JP2001230335A
Authority: JP
Inventors: 満雄原田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2021-07-30
Also published as: JP2003043374A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の対物レンズを切り換えて使用する顕微鏡において、対物レンズに記録された対物レンズ固有の情報などを読み出すことのできる顕微鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ走査型蛍光顕微鏡には、その波長特性が厳しく管理された多数の光学フィルタが用いられ、励起、分光、バリア等の用途別にこれらの光学フィルタが複雑に組み合わされて使用されている。
【０００３】
しかし、これらの光学フィルタが交換式である場合には、交換後の光学フィルタのフィルタ特性や装備位置などの情報を正しく顕微鏡システムに設定する必要があり、この設定操作に多くの労力を要している。
【０００４】
このため、光学フィルタを組み込んだ顕微鏡の対物レンズにこれらの情報を保有させ利用する技術が必要となり、特開昭５８−７８１１０号公報、特開平６−３３１８７９号公報に開示された技術が知られている。
【０００５】
図６は、特開昭５８−７８１１０号公報に開示された、対物レンズ判別装置の構造を示す図である。
【０００６】
顕微鏡本体５１に回動可能に取付けられたレボルバ５２には、複数の対物レンズ５３が装着されている。対物レンズ５３にはバーコードアダプタ５４が固着され、このバーコードアダプタ５４の外周面には対物レンズ５３に関する情報をコード化したバーコードが付設されている。そして、このバーコードはレンズ５５とリニアフォトセンサ５６から成るバーコード読取装置で読み取られ、マイクロコンピュータ５７によって解読が行われる。
【０００７】
図７は、特開平６−３３１８７９号公報に開示された、光学素子切換装置の構造を示す図である。
【０００８】
この切換装置本体６１には回転軸６２を中心として回転自在に構成された回転盤６３が設けられており、回転盤６３の支持柱６４にはそのアリ溝に挿入されて保持された複数の光学素子６５が担持されている。
【０００９】
この光学素子６５の所定面には情報を記載したバーコードが付設され、切換装置本体６１のバーコードと対向する所定位置に設けられたバーコードスキャナーユニット６６によって読み取られる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来技術はいずれも情報をバーコードの形で記録しておくものであるが、バーコードを読み取るための装置は一般に大型で高価なため、小型化、低廉化など実用化のためには解決すべき問題がある。
【００１１】
また、バーコードの形態で記憶できる情報量はそれほど多くないため、通常では読み取り側で情報を解読するための対応リストを用意し、そのリストを参照して識別情報を得ている。
【００１２】
一方、自動化された高度な観察が行える顕微鏡システムに使用される交換式の光学素子は多種多様であり、それぞれの固有の特性値はそのシステムに登録し記録しておかなければならない。
【００１３】
例えば、顕微鏡システムの対物レンズには数十種類があり、それぞれに特性が異なっている。その特性となる固有情報としては、倍率、ＮＡ、瞳径、瞳位置、収差補正程度、水浸、液浸、空気観察用、短波長対応、長波長対応等、多岐にわたりその情報量も多い。
【００１４】
しかしながら、バーコードでこれらの固有情報を全て記録することは困難であり、記録情報量の点で限界があった。
【００１５】
さらに、バーコードは読み取り専用の情報記録媒体であるため、一度記録された情報を追加修正することは困難である。
【００１６】
顕微鏡システムにとって最適な観察を得るためには、前述の特性のそれぞれに対応して当該顕微鏡システムに必要となる様々な設定を行わなければならないがその際新しい情報の追加が必要となることがある。例えば、対物レンズ等の光学素子を製造した後において、その性能を評価し新しい性能と特性値（固有情報）を更新しようとする場合などが該当する。
【００１７】
また、前述の固有情報以外の情報を記憶させておきたい場合がある。例えば、顕微鏡システムを共有設備として複数の人が使用する場合に、用途に合った光学素子（対物レンズ）に交換することがあり、この際この識別情報を記憶させておくことで誤り無く測定をおこなうことができる。
【００１８】
この他に、顕微鏡を永年に亙って使用する場合、その経過、履歴を記憶させ設備管理が可能となるよう、設備番号、管理番号、修理内容など固有情報以外の情報を記憶させたいとのニーズがある。
【００１９】
しかしながら、バーコードによる情報記録のためこのような追加・変更・修正などを行うことは困難である。従って、実際は、対物レンズの交換の度に新しい特性値などを手で再入力しているのが現状であり、入力ミスに対しての再入力が必要になるなど煩わしい作業となっている。
【００２０】
一方、対物レンズのような軸回転によって取り付けられる形状のものについては、情報を安定して読み取り、書き込むための仕組みが不可欠である。
【００２１】
光学的に高精度の加工、組立、調整が要求される対物レンズに対して最も適した交換・固定方法として、ＪＩＳに規格されている「顕微鏡対物ネジ」が使用されている。しかしながらこの方式では、ねじ込んで固定される位置が常に精度良く一定の位置に保持されるとは限らないため、情報の読み出し等が不安定となるという問題点がある。従って、ねじ込み方式の対物レンズにあっては固定位置が一義的に定まる保持方法を確立することが必要不可欠な前提条件となる。
【００２２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、光学素子毎に、高精度な観察を行うために必要な多量の情報の記録、読み出し、追加、修正などが行え、また確実な情報の授受が行えるような光学素子の保持方法を備えた顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、顕微鏡本体に設けられた担持体と、前記担持体に着脱自在に設けられた光学素子と、前記光学素子に設けた前記光学素子の情報を記憶する半導体を用いて構成された記憶手段と、前記顕微鏡本体と前記担持体の少なくとも１方に設けた前記記憶手段に記憶された情報を読み取る記憶情報読取手段と、前記光学素子に対して回転自在に設けるとともに前記記憶手段を配設した回動部材と、を備えた顕微鏡装置である。
【００２４】
また本発明は、顕微鏡本体に設けられた担持体と、前記担持体に取り付けられた回転台と、前記回転台に着脱自在に設けられた複数の光学素子と、前記光学素子に設けた前記光学素子の情報を記憶する半導体を用いて構成された記憶手段と、前記顕微鏡本体と前記担持体の少なくとも１方に設けた前記記憶手段に記憶された情報を読み取る記憶情報読取手段と、前記光学素子に対して回転自在に設けるとともに前記記憶手段を配設した回動部材と、を備えた顕微鏡装置である。
【００２５】
また本発明は、上記発明である顕微鏡装置において、前記顕微鏡本体と前記担持体の少なくとも一方に、前記回動部材の回動を規制する回動規制手段を設けた顕微鏡装置である。
【００２６】
また本発明は、上記発明である顕微鏡装置において、前記回動規制手段は、前記光学素子を前記担持体に螺合する際に、途中まで螺合した後に回動規制されるように構成した顕微鏡装置である。
【００２７】
また本発明は、上記発明である顕微鏡装置において、前記顕微鏡本体と前記担持体の少なくとも１方に、前記光学素子の情報を前記記憶手段に書き込む情報書込手段を備えた顕微鏡装置である。
【００２８】
また本発明は、上記発明である顕微鏡装置において、前記回動部材は前記光学素子の上下方向（光軸方向）に対して移動可能である顕微鏡装置である。
また本発明は、上記発明である顕微鏡装置において、前記記憶手段は、ブースタコイルと半導体記憶素子とで構成した顕微鏡装置である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡システムの構成図である。
【００３０】
本顕微鏡システムは、顕微鏡本体１、顕微鏡をコントロールし光学観察及び画像取得をするためのコンピュータ２とその入出力装置３、及び顕微鏡本体１の動作を制御するとともにコンピュータ２との情報授受のインターフェースを行うコントローラ４で構成されている。
【００３１】
そして、顕微鏡本体１には複数の対物レンズ５を装備することのできる担持体である支持台６、回転台７等が設けられている。
【００３２】
図２は支持台の構造を示す図である。
【００３３】
この支持台６は電動レボルバ式の構造となっており、この支持台６の下面には円盤形状の回転台７が、複数の対物レンズ５を担持して回転自在に取り付けられている。
【００３４】
そして、対物レンズ５には回転自在にリング８が被嵌され、そのリング８には記憶素子９が取り付けられている。また、支持台６の固定部１０には、記憶素子９から情報を読み出しまたは記憶素子９に情報を書き込むための読み書き装置１１が配設されている。
【００３５】
尚、読み書き装置１１は記憶素子９との情報の読み出し、書込みが可能な位置であれば顕微鏡本体１に設けても良い。
【００３６】
次にこのように構成された顕微鏡装置の動作について説明する。
【００３７】
観察者が所定の観察を行うために必要な対物レンズ５を選択する場合、入出力装置３から必要な選択情報を指示すると、コンピュータ２はコントローラ４に対して操作指令を送信する。コントローラ４は顕微鏡本体１に信号を出力して回転台７を所定量転回させる。
【００３８】
この転回によって、対物レンズ５は順次固定部１０の所定位置まで回転して停止し、リング８に設けられた記憶素子９は読み書き装置１１と約１ｍｍ程度の間隔で対向した位置に正確に配置される。
【００３９】
読み書き装置１１は記憶素子９から当該対物レンズ５に関する情報を読み出し、その情報をコントローラ４を経由してコンピュータ２に送信する。
【００４０】
ここで、記憶素子９には対物レンズ５の固有情報とそれ以外の情報が記憶されている。固有情報は、対物レンズ５の固有の特性値であって、倍率、焦点距離、種別、水浸、液浸、空気観察用、瞳径、瞳位置、ＮＡ、収差補正程度、短波長、長波長対応、組立上の特性値などである。この情報は製造時に書き込まれるが、製造後においても修正が生じた場合は書き込まれる。
【００４１】
固有情報以外の情報としては、対物レンズ５の製造過程において書き込まれた情報である製造番号、製造日、検査者などの他、顕微鏡の使用者が用いる識別情報、設備管理を行うための設備番号、管理番号、修理内容なども記憶されている。
【００４２】
コンピュータ２では送信された情報から、当該対物レンズ５がこれからの観察に適しているか否かを判断し、不適な場合は更に次の対物レンズ５を選択するためにコントローラ４に対して回転台７を所定量転回させるための操作指令を送信する。
【００４３】
選択された対物レンズ５が適切な特性を有しているものであった場合は、その対物レンズ５に関する情報を入出力装置３に表示して観察者に確認を促すとともに、その対物レンズ５を用いて最適な観察が可能なように装置内部の設定を自動で変更し、あるいは観察者に変更を促す指示を出力する。
【００４４】
このように、読み書き可能な記憶素子９を対物レンズ５に取り付けて自動で読み書き可能に構成することによって、顕微鏡のセットアップ時に必要となる多くの情報の設定を自動化することができるため、入力ミスや設定忘れを防止して最適な観察状態を提供することができる。
【００４５】
例えば、多くの光学フィルタを有する蛍光顕微鏡では使用する光学フィルタの組み合わせに最適な励起光を切り換えて観察することができる。共焦点レーザ走査型蛍光顕微鏡の場合には、対物レンズの瞳径、共焦点ピンホール径、励起レーザビーム径の最適な組み合わせを選定することができ、また、励起波長、分光波長、検出波長毎に最適な波長フィルタの組み合わせを選定することもできる。
【００４６】
具体的には、倍率の異なる対物レンズ５によって、固有の瞳径が異なった場合は、そこに投影されるレーザ走査光の径が最適でなくなるため、光量を最大限に活用するために、瞳投影光学系の投影倍率をズームするように調整する。またＮＡの異なる対物レンズ５によって、標本上の励起レーザ集光径が異なってくると、共焦点レーザ顕微鏡の特徴である共焦点の最適径が異なってくるため、対物レンズ５の記憶素子９から読み出した固有のＮＡ値の情報に基づいて最適な共焦点ピンホール径をレーザ顕微鏡システムに設定して、高画質の画像を得るように調整するなどの処理が可能となる。
【００４７】
更に、観察、撮像の最適化だけでなく取得した画像に対物レンズ５の情報を添付記録することが可能となるなど画像取得条件の電子化を促進することが可能となり、観察情報管理の精確化と作業の簡便化が実現できる。
【００４８】
次に、本発明の第２の実施形態である、リング８に設けられた記憶素子９と読み書き装置１１とを精度良く配置させるための方法について説明する。
【００４９】
交換方式の対物レンズ５を支持台６に取り付ける方法は位置精度、寸法精度を確保する上から、ねじ込み式が一般的である。しかし、本方式の取付け精度等の向上のみによって、ねじ込みによる回転が突き当て基準面についた時の回転方向を常に一定に保とうとすることは、対物レンズが製造上高価なものとなるため採用することは困難である。本発明ではこの点の解決を図っている。
【００５０】
図３は、本発明に係る対物レンズの構造を示す図である。
【００５１】
本発明の対物レンズ５は回転台７と螺合するためのネジ部１２を有し、対物レンズ５の胴体の周囲には溝部１３が形成されている。そして、この溝部１３を覆うリング８が被嵌され、このリング８はピン１４によって上下方向には多少の可動範囲を有して固定されたまま、溝部１３の周囲を回転自在に取り付けられている。また、リング８には図示していない記憶素子９が取り付けられるとともに、リング８の上縁の一部には係合切欠き部１５を備えている。
【００５２】
図４は、対物レンズを回転台に固定する動作を説明する構造図である。
【００５３】
対物レンズ５を保持するための回転台７の所定位置には突部１６が固定して設けられている。対物レンズ５のネジ部１２を回転台７にネジ込んでいくと、対物レンズ５の外周に回転自在に設けたリング８もねじ込みとともに回転しながら軸方向に進んでいき、切欠き部１５と突部１６が係合するとその位置でリング８の回転は停止し、リング８はその位置を保持したまま対物レンズ５のみが回転台７の基準面に突き当たるまでねじ込まれて固定される。
【００５４】
この結果、リング８に取り付けられた記憶素子９が固定される位置は一義的に定められ、固定部１０に配設された読み書き装置１１との位置関係を所定の範囲に精度良く設定することができる。このため、対物レンズ５を交換した場合、記憶情報の読み取り、書き込みを簡便かつ確実に実施することができる。
【００５５】
尚、突部１６は回転台７に設けているが、回転台７を有しない顕微鏡装置にあっては支持台６あるいは顕微鏡本体１に設けても良い。
【００５６】
ここで、記憶素子９はリング８の窪んだ部分に接着して固定し、さらにその表面に非誘電体の薄いプラスチックフィルム１７を貼った防塵、防水の耐久構造としている。従って、倒立顕微鏡システムに使用される場合でも、電気的に絶縁され、安全に使用することが可能である。
【００５７】
また、本発明は記憶素子９をリング８に設けた構造であるため、従来の対物レンズ５の製造方法に大きな変更は生じず、容易に実施することができるものである。
【００５８】
本実施例では、記憶素子９の情報を非接触方式で読み取り及び書き込みが可能なものを採用しているが、このような機能を備えたものとしては、半導体素子によってブースタコイルパターンと記憶装置を構成した公知のシステムが知られている。
【００５９】
図５は、記憶素子の概略の構成を示す図である。
【００６０】
本記憶素子９は半導体を用いて構成された半導体記憶素子２０と外部からの情報授受をおこなうための通信用ブースタコイル２１とを備えている。そしてこれらはプラスチックフィルム１７によって覆われて耐久性が確保できるように構成されている。
【００６１】
この公知システムの特徴はブースタコイルを用いた通信によって情報の読み込み、書き込み及び電源供給が非接触で可能であり、その外形も２ｍｍ角程度と微小であるため本顕微鏡装置に採用して発明を構成することが可能である。
【００６２】
一般に、情報を読み出すだけであれば、本発明はＩＣカードなどの技術によって構成することもできるが、書込みをも可能とするため本ブースタコイルを用いた公知システムを採用したものである。
【００６３】
尚、本発明では書き込み機能は顕微鏡本体１または支持台６に設けた読み書き装置１１により実現しているが、この構成に限定されるものではなく、例えば、顕微鏡本体１または支持台６には読み取り専用装置を備え、これとは別に記憶素子９に情報の書き込みが可能な書込専用装置を用いて構成することもできる。
【００６４】
更に本実施例では、対物レンズ５に対して適用した例を記載しているが、本発明はこの例に限定されるものではなく、ダイクロイックキューブ、偏光フィルタなどについても適用することが可能である。
【００６５】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、顕微鏡のセットアップ時の多くの情報提供を装置が自動的に行えるようになり、入力ミスや設定忘れなどを未然に防止して、最適な観察状態を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡システムの構成図。
【図２】支持台の構造を示す図。
【図３】本発明に係る対物レンズの構造を示す図。
【図４】対物レンズを回転台に固定する動作を説明する構造図。
【図５】記憶素子の概略の構成を示す図。
【図６】従来の対物レンズ判別装置の構造を示す図。
【図７】従来の光学素子切換装置の構造を示す図。
【符号の説明】
１…顕微鏡本体
５…対物レンズ
６…支持台
７…回転台
８…リング
９…記憶素子
１０…固定部
１１…読み書き装置
１３…溝部
１４…ピン
１６…突部
２０…半導体記憶素子
２１…ブースタコイル

Claims

顕微鏡本体に設けられた担持体と、
前記担持体に着脱自在に設けられた光学素子と、
前記光学素子に設けた前記光学素子の情報を記憶する半導体を用いて構成された記憶手段と、
前記顕微鏡本体と前記担持体の少なくとも１方に設けた前記記憶手段に記憶された情報を読み取る記憶情報読取手段と、
前記光学素子に対して回転自在に設けるとともに前記記憶手段を配設した回動部材と、
を備えたことを特徴とする顕微鏡装置。
顕微鏡本体に設けられた担持体と、
前記担持体に取り付けられた回転台と、
前記回転台に着脱自在に設けられた複数の光学素子と、
前記光学素子に設けた前記光学素子の情報を記憶する半導体を用いて構成された記憶手段と、
前記顕微鏡本体と前記担持体の少なくとも１方に設けた前記記憶手段に記憶された情報を読み取る記憶情報読取手段と、
前記光学素子に対して回転自在に設けるとともに前記記憶手段を配設した回動部材と、
を備えたことを特徴とする顕微鏡装置。
前記顕微鏡本体と前記担持体の少なくとも一方に、前記回動部材の回動を規制する回動規制手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡装置。
前記回動規制手段は、前記光学素子を前記担持体に螺合する際に、途中まで螺合した後に回動規制されるように構成したことを特徴とする請求項３記載の顕微鏡装置。
前記顕微鏡本体と前記担持体の少なくとも１方に、前記光学素子の情報を前記記憶手段に書き込む情報書込手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１に記載の顕微鏡装置。
前記回動部材は前記光学素子の上下方向（光軸方向）に対して移動可能であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１に記載の顕微鏡装置。
前記記憶手段は、ブースタコイルと半導体記憶素子とで構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか１に記載の顕微鏡装置。