JP5540702B2 - 対物レンズ、レボルバ及びこれらを備える倒立顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は対物レンズ、レボルバ及びこれらを備える倒立顕微鏡に関する。

従来の倒立顕微鏡においては、複数の対物レンズと、これらの対物レンズを保持するレボルバと、ステージに固定され、支持部を介してレボルバを支持するレボルバ支持部材とが、それぞれステージの下方に配置されている（特開平１１−３８３２６号公報参照）。

レボルバ支持部材と支持部との間にはラック・ピニオン機構が設けられている。レボルバ支持部材に設けられた焦準ノブを回転させることにより、光路上に選択配置された対物レンズをステージに対して上下動させて、標本にピントを合わせることができる。対物レンズとステージとの距離は標本にピントを合わせた時の対物レンズと標本との距離に保つ必要がある。

顕微鏡が内蔵する光源、電源等が発熱したり、エアコンの使用によって顕微鏡の周囲温度が上昇したりすると、レボルバに保持された対物レンズの鏡筒が熱膨張して、対物レンズとステージとの間の距離が変化し、ピントずれが生じることがある。ピントずれが対物レンズの焦点深度を超えると、鮮明な画像を得ることができない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、対物レンズの鏡筒の熱膨張によるピントずれを低減することが出来る対物レンズ、レボルバ及びこれらを備える倒立顕微鏡を提供することである。

上記課題を解決するため本発明の第１の態様による、顕微鏡のレボルバの装着部に装着される対物レンズは、
複数のレンズ群からなる結像レンズと、
前記結像レンズを保持する鏡筒とを備え、
前記鏡筒は、前記複数のレンズ群からなる結像レンズのうち観察標本に最も近い位置に配置された第１レンズ群を保持する先端部側の外周面であって、前記先端部から所定距離離れた該外周面に、前記レボルバの装着部に結合する結合部が形成され、
前記結合部は、螺子結合あるいはバヨネットマウントによる結合構造を持つことを特徴とする。
また、上記課題を解決するため本発明の第１の態様による、顕微鏡のレボルバの装着部に装着される対物レンズは、
複数のレンズ群からなる結像レンズと、
前記結像レンズを保持する鏡筒とを備え、
前記鏡筒は、前記複数のレンズ群からなる結像レンズのうち観察標本に最も近い位置に配置された第１レンズ群を保持する先端部側の外周面であって、前記先端部から所定距離離れた該外周面に、前記レボルバの装着部に結合する結合部が形成され、
前記結合部の結合構造が、前記レボルバの装着部に形成されためねじと、前記外周面に形成されたおねじとから形成されることを特徴とする。
本発明の第１の態様による対物レンズにおいて、前記鏡筒は、前記結合部で結合した際に前記レボルバの装着穴の当接面に当接するマウント面が形成されていることが好ましい。

本発明の第１の態様による対物レンズにおいて、前記結合部の結合構造が、前記レボルバの装着穴に形成されためねじと、前記外周面に形成されたおねじとから形成されることが好ましい。

本発明の第１の態様による対物レンズにおいて、倍率あるいは開口数の異なる複数の前記対物レンズが前記レボルバに装着される場合、前記各対物レンズの前記おねじは、同焦点ずれが解消されるように、前記先端部からの所定距離が調整されて前記外周面にそれぞれ形成されることが好ましい。

本発明の第１の態様による対物レンズにおいて、前記鏡筒は低熱膨張係数のインバー系材料で形成されていることが好ましい。

本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様による対物レンズが装着されるレボルバであって、前記めねじは前記対物レンズの先端部を前記観察標本側のレボルバ表面から突出させることができる貫通穴であることを特徴とするレボルバを提供する。

本発明の第３の態様は、前記第１の態様の対物レンズと前記第２の態様によるレボルバとを備えていることを特徴とする倒立顕微鏡を提供する。

本発明によれば、対物レンズの鏡筒の熱膨張によるピントずれを低減することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る倒立顕微鏡を側方から見た概念図である。 図２は図１の部分拡大図である。 図３A、図３Bおよび図３Cは、対物レンズと同焦点距離との関係を示す図であり、それぞれ４倍、１０倍及び１００倍の対物レンズを示している。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る倒立顕微鏡を側方から見た概念図である。

この倒立顕微鏡は顕微鏡本体部１０と鏡筒２０と照明支柱３０とステージユニット４０とを備えている。

顕微鏡本体部１０の一端に照明支柱３０が設けられている。
照明支柱３０は垂直部３１とこの垂直部３１の上端から水平に延びる水平部３２とで構成される。垂直部３１の上端背面側にはランプハウス３５が設けられ、水平部３２には取付部３４を介してコンデンサレンズ３３が設けられている。ランプハウス３５には例えばハロゲンランプ３６が収容されている。

照明支柱３０の下端背面側には落射蛍光観察のための落射蛍光ユニット９０が設けられている。落射蛍光ユニット９０はランプハウス９１と落射蛍光装置９２とフィルタユニット９３とを備えている。ランプハウス９１には例えば水銀ランプが収容されている。

顕微鏡本体部１０の他端には鏡筒２０が設けられ、鏡筒２０には対物レンズ５０によって生じた像を肉眼で観察できるように拡大する接眼レンズ２１が設けられている。

ステージユニット４０は、標本４５が載置されるステージ６０と、異なる種類の複数の対物レンズ５０Ａ，５０Ｂを保持し、回転して複数の対物レンズ５０Ａ，５０Ｂのいずれかの対物レンズを選択的に光軸Ｌ上に配置するレボルバ７０と、選択された対物レンズ５０Ａ，５０Ｂのいずれかを光軸Ｌ方向へ移動させる焦準機構８０とを備える。ステージ６０はビス６１によって顕微鏡本体部１０に取り付けられている。レボルバ７０、焦準機構８０はステージ６０の下方に配置されている。また、顕微鏡本体部１０内にはプリズム１０１が配置されている。

図２は図１の部分拡大図である。
標本４５はペトリディッシュ４６に収容された培養液である。ペトリディッシュ４６は筒状である。ペトリディッシュ４６の下端にはカバーガラス４７が貼り付けられ、上端には雑菌等が入らないように蓋４８が被せられている。カバーガラス４７の上面が標本面４５ａである。

対物レンズ５０Ａは高開口数の対物レンズである。対物レンズ５０Ａはレンズ５１ａ〜５１ｄと鏡筒５２と補正環５３とを備えている。補正環５３は鏡筒５２の外周面に設けられている。鏡筒５２にはピン５３ａが対物レンズ５０Ａの光軸方向へ移動できるように長穴（図示せず）が形成されている。鏡筒５２の内周面には、レンズ５１ｄを保持するレンズ枠５２ａの外周面側にピン５３ａが固定され、補正環５３の内側には螺旋状の溝が形成されている。補正環５３の内側の溝に沿ってピン５３ａは摺動可能である。そのため、補正環５３を回転させるとレンズ枠５２ａが光軸Ｌ方向へ移動する。レンズ５１ｄがレンズ枠５２ａと一体に光軸Ｌ方向へ移動し、カバーガラス４７の厚み誤差に起因する収差を補正する。鏡筒５２の先端部（ステージ６０に接続される側の端部）の外周面には、レボルバ７０のめねじ７０ａに螺合するおねじ５２ｅと、レボルバ７０のレボルバ側当て面（当接面）７０ｂに当接する鏡筒側当て面（マウント面）５２ｂとが形成されている。レボルバ側当て面７０ｂに鏡筒側当て面５２ｂが当接するまで、鏡筒５２のおねじ５２ｅはレボルバ７０のめねじ７０ａにねじ込まれている。なお、鏡筒５２の後端（ステージ６０から遠い側の端部）におねじ５２ｃが形成されている。鏡筒５２は低熱膨張係数のインバー系材料で形成されている。おねじ５２ｃにより対物レンズ５０Aは従来のレボルバに対しても取付けて使用することができる。

対物レンズ５０Ｂは低倍対物レンズである。対物レンズ５０Ｂはレンズ５１ｅ，５１ｆと鏡筒５５とを備えている。鏡筒５５の先端部の外周面には、レボルバ７０のめねじ７０ａに螺合するおねじ（第１のおねじ）５５ａと、レボルバ７０のレボルバ側当て面７０ｂに当接する鏡筒側当て面５５ｂとが形成されている。なお、鏡筒５５の後端におねじ（第２のおねじ）５５ｃが設けられている。おねじ５５ｃにより対物レンズ５０Ｂは従来のレボルバに対しても取付けて使用することができる。

レボルバ７０のめねじ７０ａは対物レンズ５０Ａ，５０Ｂの先端部をレボルバ表面から突出させることができる貫通穴である。

焦準機構８０はレボルバ固定部８１とスプライン軸８２とスプラインブシュ８３とカムディスク８４とブロック８５とを備えている。

レボルバ固定部８１の一部分は鋼球８１ａ，８１ｂを介してレボルバ７０を回転可能に支持する。上側の鋼球８１ａによってレボルバ７０のスラスト方向が決められ、下側の鋼球８１ｂによってレボルバ７０のラジアル方向が決められる。

レボルバ固定部８１の他の部分はスプライン溝を介してスプライン軸８２に係合している。レボルバ固定部８１はスプライン軸８２に沿って滑動可能である。レボルバ固定部８１はスプライン軸８２にはめ込まれたスプラインブシュ８３に支持されている。

スプライン軸８２の下端はブロック８５の座ぐり穴８５ａに支持され、上端はボルト６０ａによってステージ６０に固定されている。ブロック８５はステージ６０に固定されている。

また、レボルバ固定部８１には先端部にベアリング８６を備えた、光軸と直交する方向へ延びる軸８６ａが設けられている。ベアリング８６の外輪はスプライン軸８２にラジアルベアリング８２ａを介して取り付けられたカムディスク８４の上面に形成されたカム面８４ａに接触して回転する。カム面８４ａの高さ（光軸方向の高さ）はカムディスク８４の周方向へ変化する。カムディスク８４の回転に伴ってカム面８４ａの光軸方向の高さが変化する。ラジアルベアリング８２ａの内輪はスプライン軸８２に固定されている。

カムディスク８４の下面はスラスト円筒ころ軸受ユニット８７で支持されている。そのため、カムディスク８４の回転時の摩擦トルクは軽減され、カムディスク８４をスプライン軸８２周りへスムーズに回転させることができる。カムディスク８４の外周に形成された歯車８４ｂを図示しないノブ等の操作によって回転することができる。

ノブを操作してカムディスク８４を回転させたとき、ベアリング８６がカム面８４ａ上を周方向へ相対的に移動し、レボルバ固定部８１が上下動する。その結果、レボルバ固定部８１に支持されたレボルバ７０が上下動する。

図３A,図３B、図３Cは対物レンズと同焦点距離との関係を示す図である。
レボルバ７０には対物レンズ５０Ａ，５０Ｂの他に対物レンズ５０Ｄ，５０Ｃを装着することができる。

図３A,図３B、図３Cに示す対物レンズ５０Ｄ，５０Ｃ，５０Ａの倍率はそれぞれ４倍、１０倍及び１００倍である。なお、同図中、Ｈ１，Ｈ２はそれぞれ同焦点距離を示す。

図３A,図３B、図３Cに示すように、対物レンズ５０Ｄ，５０Ｃ，５０Ａの胴つき面Ａから鏡筒側当て面５７ｂ，５９ｂ，５２ｂまでの高さは同じである。すなわち、倍率あるいは開口数の異なる対物レンズのおねじ５７ａ，５９ａ，５２ａは、同焦点ずれが解消されるように各対物レンズの先端部の外周面に形成されていて、それぞれレボルバ７０のめねじ７０ａに螺合により装着される。このように構成することで倍率の異なる対物レンズに交換したときに改めてピント合わせする手間を省くことができる。

この実施形態によれば、対物レンズの鏡筒が周囲温度の上昇によって熱膨張した場合であっても、対物レンズの鏡筒の先端おねじ部がレボルバ７０に支持されているので、鏡筒の光軸Ｌ方向の伸張量は従来例に比べて少ない。その結果、対物レンズとステージ６０（対物レンズと標本４５との距離）との間の距離の変化は従来例より少なくなり、ピントずれを低減させることができる。特に、標本４５が生細胞であるような場合には、周囲の温度コントロールが行い易くなる。また、鏡筒の後端におねじを設けたので、従来のレボルバに対しても対物レンズ５０を装着することができる。更に、鏡筒は低熱膨張係数のインバー系材料で形成したので、鏡筒の光軸Ｌ方向の伸張量をより少なくすることができる。また、レボルバ７０のめねじ７０ａが対物レンズの先端部をレボルバ表面から突出させることができる貫通穴であるので、倍率あるいは開口数の異なる対物レンズ５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ、５０Ｄをレボルバ７０に装着することができる。

なお、上記実施形態では、対物レンズの鏡筒とレボルバの装着穴との結合構造が螺子結合である例を説明したが、これに限られることはなく、例えばバヨネットマウントによる結合構造を採用することもできる。

Claims (8)

1. 顕微鏡のレボルバの装着部に装着される対物レンズにおいて、
   複数のレンズ群からなる結像レンズと、
   前記結像レンズを保持する鏡筒とを備え、
   前記鏡筒は、前記複数のレンズ群からなる結像レンズのうち観察標本に最も近い位置に配置された第１レンズ群を保持する先端部側の外周面であって、前記先端部から所定距離離れた該外周面に、前記レボルバの装着部に結合する結合部が形成され、
   前記結合部は、螺子結合あるいはバヨネットマウントによる結合構造を持つことを特徴とする対物レンズ。
2. 顕微鏡のレボルバの装着部に装着される対物レンズにおいて、
   複数のレンズ群からなる結像レンズと、
   前記結像レンズを保持する鏡筒とを備え、
   前記鏡筒は、前記複数のレンズ群からなる結像レンズのうち観察標本に最も近い位置に配置された第１レンズ群を保持する先端部側の外周面であって、前記先端部から所定距離離れた該外周面に、前記レボルバの装着部に結合する結合部が形成され、
   前記結合部の結合構造が、前記レボルバの装着部に形成されためねじと、前記外周面に形成されたおねじとから形成されることを特徴とする対物レンズ。
3. 前記鏡筒は、前記結合部で結合した際に前記レボルバの装着穴の当接面に当接するマウント面が形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レンズ。
4. 前記結合部の結合構造が、前記レボルバの装着部に形成されためねじと、前記外周面に形成されたおねじとから形成されることを特徴とする請求項１又は３に記載の対物レンズ。
5. 倍率あるいは開口数の異なる複数の前記対物レンズが前記レボルバに装着される場合、各対物レンズの前記おねじは、同焦点ずれが解消されるように、前記先端部からの所定距離が調整されて前記外周面にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項２又は４に記載の対物レンズ。
6. 前記鏡筒は低熱膨張係数のインバー系材料で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の対物レンズ
7. 請求項２又は４記載の対物レンズが装着されるレボルバであって、前記めねじは前記対物レンズの先端部を前記観察標本側のレボルバ表面から突出させることができる貫通穴であることを特徴とするレボルバ。
8. 請求項１乃至６のいずれか１項記載の対物レンズと請求項７記載のレボルバとを備えていることを特徴とする倒立顕微鏡。

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