JPH0633112U - 顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】スイッチの操作のみで、試料交換を容易にする
とともに、次の試料の観察の準備を容易にする。 【構成】ＣＰＵ９には、指令スイッチ１１とステージ１
に対して電動レボルバ７を上下動させる微動焦準装置６
と微動焦準装置６の焦準調整範囲６ａの上限，中央にそ
れぞれ配置されたセンサ１４ａ，ｂとが接続され、指令
スイッチ１１が操作された時に、微動焦準装置６の現在
位置６ｂをその調整範囲６ａの上限方向に駆動させ、セ
ンサ１４ａで上限位置に駆動されたことを確認した後、
下限方向に向けて駆動させ、センサ１４ｂで略中央にに
駆動された時に停止するように、駆動回路６４に指示
し、モータ６１を駆動させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は顕微鏡に係り、特に、この粗動焦準装置の調整範囲に比べて狭い焦準 範囲の微動焦準装置を備えた顕微鏡を対象とし、試料を交換する時に、顕微鏡を 初期化し、次にステージに載置される試料の観察をスムーズに行うことができる ようにした顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来技術】

従来、この種の顕微鏡に用いられる焦準装置は、手動，電動に係わらず、次の ような２種のタイプが存在する。 第１タイプの焦準装置は、ラック及びピニオン等から構成される一組の焦準部 材を駆動する駆動部材の駆動分解能を、例えばギア比を換えるなどによって切り 換えることによって、粗動と微動とを切り換えるものである。この第１タイプの 焦準装置は、同じ焦準部材を駆動するため、微動時の焦準調整可能な範囲は、粗 動時と同じく広い。

【０００３】 第２タイプの焦準装置は、粗動用，微動用各々に、焦準部材と駆動部材とを有 するものであり、粗動焦準部材は大きく、粗動駆動部材は駆動分解能が低く、ま た、微動焦準部材は小さく、微動駆動部材は駆動分解能が高いものであった。し たがって、簡単な構成で、安価に構成できた。このような第２タイプの焦準装置 を用いた顕微鏡は、粗動焦準装置を用いて、比較的大きな範囲の中から微動焦準 装置の比較的小さな範囲内に収まるように焦点を合わせ、粗動焦準装置から微動 焦準装置に切り換えて、微動焦準装置を用いて厳密に焦点を合わせていた。

【０００４】 ところで、顕微鏡に用いられる電動レボルバは、対物レンズの切り換えが指示 された時のみ、対物レンズを切り換えるものであった。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】 しかしながら、このような焦準装置を用いた従来の顕微鏡においては、次のよ うな欠点を持っていた。 第１タイプの焦準装置は、粗動と微動とを切り換える切り換え機構を必要とす るため、構成が複雑になり、また、この焦準装置を配置する場所に大きな収容ス ペースを必要とするという問題があった。

【０００６】 第２タイプの焦準装置は、微動焦準装置における調整範囲が短いため、粗動と 微動とを切り換えながら焦準させる必要があった。 ところで、試料を顕微鏡観察する場合、通常、まず、低倍率の対物レンズを用 いて試料上の特に観察したい部分を探し、徐々に高倍率の対物レンズに切り換え ながら目的の倍率で観察する。したがって、従来の電動レボルバを用いた顕微鏡 は、試料を交換する度に、低倍率の対物レンズを選択するように電動レボルバを 走査する必要があった。また、高倍率の対物レンズは、一般にその先端と試料と の間隔が短い。したがって、高倍率の対物レンズを付けたまま、試料を交換しよ うとした時、次の試料の厚さが観察済の試料より厚い場合、ステージに試料を載 せると試料と対物レンズとが衝突し、対物レンズや試料を傷つけることがあった 。

【０００７】 本考案は、このような問題に鑑みてなされたものであり、試料交換時に、対物 レンズや試料の保護のため、さらには、次の観察の準備のために、初期化を行う ことができる顕微鏡を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本考案の顕微鏡は、電動レボルバと、該電動レボル バに装着された対物レンズを含む観察光学系と、試料を載置するステージと、前 記観察光学系と前記ステージとを相対移動させることによって焦点を合わせる粗 動焦準装置と、該粗動焦準装置の調整範囲に比べて狭い範囲で前記観察光学系と 前記ステージとを相対的に微動させることによって焦点を合わせる微動焦準装置 とを備えた顕微鏡において、外部から操作された時に指示信号を出力する指示手 段と、前記指示信号が入力された場合に、前記電動レボルバに装着された複数の 対物レンズのうち最も作動距離の長い対物レンズを前記光路上に配置させるよう に電動レボルバを駆動する電動レボルバ駆動手段と、前記指示信号により、前記 微動焦準装置は、この微動焦準装置の調整範囲のほぼ中央になるように、前記観 察光学系と前記ステージとの相対位置を設定するプリセット手段とを備えたもの である。

【０００９】

【作用】

本考案によれば、試料交換時に操作者が操作することにより指示手段から指示 信号が出力され、この指示信号に基づいて、電動レボルバ駆動手段は、試料との 間隔が比較的大きな低倍率の対物レンズを観察光路上に配置する。これによって 、対物レンズや試料の保護ができるとともに、次の試料を観察するための準備が 自動的になされることになる。さらに、指示信号に基づいて、プリセット手段は 、微動焦準手段の調整範囲のほぼ中央になるように、前記観察光学系と前記ステ ージとの相対位置を設定する。これにより、次に焦準を合わせる時に、粗動焦準 装置で微動焦準装置の焦準範囲内に追い込んだ後、微動焦準装置で焦準を合わせ る時に、調整範囲を越えることが少なくなり、したがって、粗動と微動の切り換 えが少なくなる。

【００１０】

【実施例】

本発明の実施例の顕微鏡を図面を用いて説明する。 図１に示すように、この顕微鏡は、試料２を載せるステージ１を有する。また このステージ１には顕微鏡本体（図省略）に固定され、この本体にはアーム３が 固定され、このアーム３はステージ１に対して上側に位置する。このアーム３は 、光軸Ｏに沿って試料２を観察する光学系（図示せず）及びこの光学系を支持す る鏡筒（図示せず）等を保持している。また、アーム３には、粗動焦準装置４が 設けられている。この粗動焦準装置４は、反射照明ユニット５を上下動させる。 この反射照明ユニット５は、試料２を照明する光学系のユニットであり、光源（ 図示せず）からの光束は、光軸Ｓに沿って進み、ハーフミラー５１，対物レンズ ８１を介して、試料２を照明する。このユニット５には、微動焦準装置６が設け られ、この微動焦準装置６は、その下端に接続された電動レボルバ７を上下動さ せる。この電動レボルバ７は、レボルバ７１に複数の対物レンズ８１，８２（実 際は図２のように５個）が装着されており、モータ７２，ギア機構７３はこのレ ボルバ７１を回転させる。

【００１１】 次に、電動レボルバ７の電気的接続について説明する。図２に示すように、電 動レボルバ７は、５個の対物レンズ８１〜８５が装着されている。この電動レボ ルバ７は、番地検出回路７４を有し、この番地検出回路７４は、光軸Ｏと一致す る場所に位置する対物レンズの番地を検出し、番地信号をＣＰＵ９に出力する。 また、ＣＰＵ９は、駆動回路７５に駆動信号を出力し、駆動回路７５は、この駆 動信号に基づいて、モータ７２を駆動する。これによって、任意の番地に装着さ れた対物レンズを光軸Ｏと一致する位置に配置できる。また、ＣＰＵ９には、記 憶装置１０と指令スイッチ１１と対物レンズ情報入力装置１２とが接続されてい る。対物レンズ情報入力装置１２は、対物レンズの情報を入力するもので、例え ば、倍率や開口数等の対物レンズ固有の情報や、レボルバ７１のどの番地の孔に どの対物レンズが装着されているのかを表す位置情報などが入力される。記憶装 置１０は、このように入力された情報と番地とを一致させて記憶し、ＣＰＵ９か らのの指示により、任意の番地の対物レンズの情報を出力する。

【００１２】 焦準装置は、粗動焦準装置４と微動焦準装置６とからなる。粗動焦準装置４は 、図１に示すように、アーム３に固定されたモータ４１と、モータの回転により 回転するピニオン４２とピニオン４２の回転により駆動されるラック４３とを有 する。このラック４３は、反射照明ユニット５に固定されている。したがって、 粗動焦準装置４は、反射照明ユニット５，微動焦準装置６，電動レボルバ７を上 下動させることによって焦点を合わせている。尚、このモータ４１は、図２に示 すように駆動回路４４によって駆動される。

【００１３】 また、微動焦準装置６は、反射照明ユニット５に固定されたモータ６１とこの モータ６１によって回転するピニオン６２と、このピニオン６２によって駆動さ れるラック６３とを有する。このラック６３は電動レボルバ７に固定されており 、したがって、この微動焦準装置６は、電動レボルバ７を上下動させることによ って、調整範囲６ａ内で、焦点を合わせている。

【００１４】 尚、アーム３と反射照明ユニット５との間及び反射照明ユニット５と電動レボ ルバ７との間は、図示しないガイド機構によって相対移動可能に支持されている 。尚、このガイド機構は、前記光学系を保持する鏡筒とこの鏡筒を嵌入させる筒 との間にガイド部材を配置して構成している。この顕微鏡は、このようなガイド 機構によって、電動レボルバ等の構成部材の重量によって光軸Ｏがずれることが ない。さらに、このガイド機構は外からの余分な光が観察の妨げになることも防 いでいる。

【００１５】 また、図１に示す太線４ａ，６ａは、各々の焦準装置の調整範囲を示し、黒点 ４ｂ，６ｂは、その範囲内における現在の位置を示す。また、微動焦準装置６に は、図１，図２に示すように、その調整範囲６ａ内で、現在の位置６ｂが何処で あるかを検出するセンサ１４が配置され、このセンサ１４は、上限を検出するセ ンサ１４ａ、中心を検出する１４ｂ，下限を検出する１４ｃからなる。

【００１６】 このような焦準装置の電気的接続について説明する。図３に示すように、粗動 焦準装置４，微動焦準装置６には、それぞれモータ４１，６１を駆動する駆動回 路４４，６４が設けられている。駆動回路４４，６４はＣＰＵ９に接続され、Ｃ ＰＵ９には、指令スイッチ１１と、上下動スイッチ１３とが接続されている。Ｃ ＰＵ９は、指令スイッチ１１もしくは上下動スイッチの操作に応じて、駆動回路 ４４，６４に駆動信号を出力する。

【００１７】 次に、この顕微鏡の特徴的な部分の動作を説明する。即ち、この顕微鏡による 試料交換時に、指令スイッチ１１を操作し、顕微鏡を初期化する場合に付いて説 明する。尚、この顕微鏡は、あらかじめ初期設定として、レボルバのどの番地の 孔にどのような対物レンズを装着したのかを入力する必要がある。この入力は、 対物レンズ情報入力装置１２を用いて行う。入力された対物レンズ情報は記憶装 置１０に記憶される。

【００１８】 この顕微鏡は、上述した初期設定の後、試料２をステージ１に載せ、試料２を 観察する場合に、指令スイッチ１１を操作すると、次の２種の動作を行う。まず 、動作（ａ）として、電動レボルバ７はレボルバ７１を回転させることによって 、一番作動距離の長い対物レンズが光軸Ｏと一致するように配置する（図１の状 態）。また同時に、動作（ｂ）として、微動焦準装置６は、現在位置６ｂがその 焦準範囲６ａ内の略中心に位置するように、モータ６１を駆動してステージ１と 対物レンズとの間を制御する（図１の状態）。

【００１９】 これらの制御は図４に示すフローチャートに基づいて行われる。尚、指令スイ ッチ１１を操作した時をステップＳ０とする。 動作（ａ）は、まず、現在、光軸Ｏ上に位置する対物レンズを装着する孔の番 地を読み取る（ステップＳ１）。ＣＰＵ９は、この読み取った番地の孔に装着さ れた対物レンズの情報を記憶装置１０に出力させる。さらに、これとは別に記憶 装置１０から、実際に作動距離の長い対物レンズのデータ（情報）も出力させる 。ＣＰＵ９は、読み取った番地の対物レンズの情報と、作動距離の長い対物レン ズのデータとを比較し、読み取った番地の対物レンズが作動距離の一番長い対物 レンズのデータであるかどうかをチェックする（ステップＳ２）。尚、作動距離 とは、対物レンズの先端と試料表面との間隔のことをいう。したがって、この作 動距離が長いということは、試料を交換する時、両者の間隔が広いことになり、 対物レンズと試料とがぶつかりにくいことになる。

【００２０】 ステップＳ２で、作動距離が一番長い対物レンズのデータと一致しなかった場 合、例えば、図１の対物レンズ８２が光軸Ｏと一致していた場合、次に、前記作 動距離の長い対物レンズが装着された番地の孔と光軸Ｏとを一致させるように駆 動回路７５に指示する（ステップＳ３）。駆動回路７５は、指示に応じて、所定 の量だけレボルバ７１を回転させるようにモータ７２を駆動する。また、ステッ プＳ２で、作動距離が一番長い対物レンズのデータであった場合、レボルバを駆 動する必要はないので、ステップＳ３をパスする。

【００２１】 以上のように、動作（ａ）は、指令スイッチ１１を操作した時に、一番作動距 離の長い対物レンズを光軸Ｏと一致させる。 動作（ｂ）では、まず、ＣＰＵ９は、微動焦準装置６の調整範囲６ａ内におけ る現在位置６ｂを上昇させるよう、駆動回路６４に指示する（ステップＳ１１） 。駆動回路６４は、この指示に基づいてモータ６１を駆動し、電動レボルバ７を 上昇させる。次に、現在位置６ｂが上限位置まで上昇したかを、センサ１４ａで 検出する（ステップＳ１２）。即ち、ステップＳ１２で現在位置６ｂが上限位置 まで上昇したことを検出するまで、ステップＳ１１を継続させる。

【００２２】 また、さらに、現在位置６ｂを下降させるように、駆動回路６４に指示する（ ステップＳ１３）。さらに、現在位置６ｂが中央位置まで下降したかを、センサ １４ｂで検出する（ステップＳ１４）。即ち、現在位置６ｂがセンサ１４ｂで検 出されるまで、ステップＳ１３を継続する。 以上のように、動作（ｂ）は、指令スイッチ１１を操作した時に、現在位置６ ｂを微動焦準装置の調整範囲６ａ内の略中央（センサ１４ｂの場所）に位置させ る。

【００２３】 さらに、この顕微鏡には、これらの動作以外にも、以下のように、試料交換後 の顕微鏡操作の簡略化を図っている。 まず、この顕微鏡は、このステップＳ１４終了後、上下動スイッチ１３によっ て操作する焦準装置を粗動焦準装置に切り換えている。この顕微鏡の操作者は、 指令スイッチ１１を操作した後、ステップ１〜１４が実行されている時もしくは 終了した時に、試料を交換し、全てのステップ１〜１４が終了すると、観察する ために、この上下動スイッチ１３を操作して、焦準を合わせる。この際、上下動 スイッチ１３は、粗動焦準装置４の操作スイッチに切り替わっているので、粗動 焦準装置４で焦準を少なくとも微動焦準装置の調整範囲内に合わせることになる 。操作者は次に、指令スイッチ１１を再度押して、上下動スイッチ１３によって 駆動する焦準装置を微動焦準装置６に切り換えて待機する。先程の粗動焦準装置 によょて厳密に焦準できなかった場合は、上下動スイッチ１３を操作して切り換 えられた微動焦準装置６で厳密に焦準した後に、試料を観察する。尚、この微動 焦準装置６は、この厳密に焦点を合わせる時以外にも、ステージを２次元方向に 移動させた時に試料の表面の凹凸によって焦準が変化した時や、対物レンズを切 り換えた時に対物レンズの焦点距離の違いによって焦準が変化した時に再焦準す る為に使用される。

【００２４】 このように、実施例の顕微鏡は、指令スイッチ１１の操作により、作動距離の 長い対物レンズに自動的に交換し、かつ、微動焦準装置６現在位置６ｂが、始め はその調整範囲６ａの上限位置（センサ１４ａの位置）に、最終的には調整安易 の略中央（センサ１４ｂの位置）に位置するように制御することによって、顕微 鏡を初期化している。

【００２５】 この初期化によって、つぎのような効果がある。 まず、対物レンズを作動距離の長いものにするため、作動距離の差の分だけ試 料の表面と対物レンズとの距離が広がるため、交換前と交換後とで試料の厚さが 変化しても対物レンズと試料とが接触して何方かが破壊されるといったことは少 なくなり、また、それ以前に試料交換作業そのものが行いやすくなる。同様に、 微動焦準装置６の現在位置を、調整範囲の上限まで上げることによっても、試料 と対物レンズとの間が広がり、試料交換を行いやすくすることができる。

【００２６】 また、作動距離の長い対物レンズに自動的に交換することにより（一般に作動 距離が長い対物レンズは低倍率の対物レンズであるため）、試料交換後に対物レ ンズを改めて低倍率のものに切り換えることなく観察することができる。同様に 、微動焦準装置６はその現在位置６ｂを調整範囲６ａの略中心に位置させるため 、次の試料を観察する時の焦準合わせが簡単になる。

【００２７】 即ち、一般に、このように調整範囲の異なる粗動焦準装置と微動焦準装置とを 用いる顕微鏡では、試料を交換した後、粗動焦準装置で微動焦準装置の調整範囲 内程度に簡単に焦点を合わせ、次に粗動焦準装置から微動焦準装置に切り換えて 、微動焦準装置によって厳密に焦準を合わせている。しかるに、図１に示すよう に、今まで観察していた試料２０（点線で示す）を観察するために焦点を合わせ た位置が、粗動焦準装置では４ｂ、微動焦準装置では白丸で示す現在位置６ｃで あった場合を考えると、次に観察する試料が試料２０に比べて薄い試料２であっ た時、単純に考えても試料の厚さの差分だけ焦準装置の現在位置をさげる必要が ある。そこで、粗動焦準装置４を操作して現在位置４ｂを下げたにも係わらず、 まだ下げる必要があった時に、微動焦準装置６を操作しようとしてもすぐに調整 範囲６ａをはみだしてしまうため、粗動焦準装置に切り換えて調整を行う必要が でてくる。しかしながら、この顕微鏡は、微動焦準範囲を上下共に、最も移動さ せやすい場所に現在位置６ｂが位置するように制御しているため、再び粗動焦準 装置を操作することなく焦点を合わせることができる。このようなケースは、同 じ試料を観察する場合でも、倍率の異なる対物レンズに交換しただけで焦準がく るうことがあるため、大変有効である。

【００２８】 また、実施例のように、駆動される部材を上から吊っているような構成の場合 、吊られている部材に振動が発生すると、その振動は収まりにくく、このため、 高倍率の対物レンズを用いて観察する時に、像がぶれやすいといった欠点を持つ が、実施例のように、粗動焦準装置及び微動焦準装置によって駆動される部材を 異なる部材にし、かつ、微動焦準装置で焦準させるときに駆動される部材を小さ くすることによって、振動を抑えることができる。ちなみに、この効果は、従来 技術で説明した第１タイプの焦準装置ではその配置場所が制限されるためこの効 果を実現できない。

【００２９】 尚、実施例は、操作者が上下動スイッチ１３を操作することにより、焦点を合 わせたが、図１の光軸Ｏ上に焦点検出装置１５を配置し、この焦点検出装置１５ を図３に点線で示すようにＣＰＵ９に接続し、この焦点検出装置１５からの信号 に基づいて、粗動焦準装置４でおおよそ焦点を合わせ、試料２の凹凸や反り、あ るいは異なる倍率の対物レンズに交換するなどで微小に焦点がずれた時に微動焦 準装置６て焦点を合わせてもよい。この場合も、微動焦準装置６の現在位置６ｂ は、調整範囲６ａの長身付近にしておくと、表面の凹凸や反りが大きな試料であ っても微動焦準装置だけで焦準できるようになる。

【００３０】 さらに、対物レンズの焦点距離は、性能によって大体の範囲に収まる（製造誤 差があるので、絶対ではないが）ので、この対物レンズの違いによる焦点距離の 差を対物レンズの情報の一つとして記憶装置１０に記憶させておき、指令スイッ チ１１を操作するときに、作動距離の短い対物レンズ（例えば８２）と作動距離 の長い対物レンズ（例えば８１）との間の焦点距離の差分だけ粗動焦点装置（あ るいは微動焦点装置）を駆動して補正することによって、次の試料を観察する時 に準備が簡単になる。尚、この補正は、指令スイッチを操作した時だけでなく、 通常の観察中に、対物レンズを交換する時に補正するようにしてもよい。

【００３１】 尚、実施例では、粗動焦準装置４及び微動焦準装置６は、ステージ１に対し、 対物レンズ８１（〜８５）を上下動させる構成としたが、本発明は、逆に対物レ ンズに対し、ステージ１を上下動させるようにしてもよい。

【００３２】

【考案の効果】

以上説明したように、本発明によれば、指示手段からの指示信号により、自動 的に作動距離の長い対物レンズが選択されて光軸と一致するように配置され、か つ、微動焦準装置はその現在位置が調整範囲の略中央に位置するように制御され るため、試料交換の時に、対物レンズと試料とが衝突し、傷がついたりする可能 性か減少させることができ、かつ、次の試料を観察するための準備が簡単になる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の顕微鏡の主要部の構成を示す側面図で
ある。

【図２】実施例の電動レボルバのブロック図である。

【図３】実施例の焦準装置のブロック図である。

【図４】実施例のフローチャートを示す図である。

【符号の説明】

１…ステージ ２…試料 ３…アーム ４…粗動焦準装置 ４ａ…粗動焦準装置の調整範囲 ４ｂ…粗動焦準装置の現在位置 ６…微動焦準装置 ６ａ…微動焦準装置の調整範囲 ６ｂ…微動焦準装置の現在位置 ７…電動レボルバ １１…指示手段 ７２，７３，７５，９…レボルバ駆動手段 ８１，８２…対物レンズ ６１，６４，９…プリセット手段

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電動レボルバと、 該電動レボルバに装着された対物レンズを含む観察光学
   系と、 試料を載置するステージと、 前記観察光学系と前記ステージとを相対移動させること
   によって焦点を合わせる粗動焦準装置と、 該粗動焦準装置の調整範囲に比べて狭い範囲で前記観察
   光学系と前記ステージとを相対的に微動させることによ
   って焦点を合わせる微動焦準装置とを備えた顕微鏡にお
   いて、 外部から操作された時に指示信号を出力する指示手段
   と、 前記指示信号が入力された場合に、前記電動レボルバに
   装着された複数の対物レンズのうち最も作動距離の長い
   対物レンズを前記光路上に配置させるように電動レボル
   バを駆動する電動レボルバ駆動手段と、 前記指示信号により、前記微動焦準装置は、この微動焦
   準装置の調整範囲のほぼ中央になるように、前記観察光
   学系と前記ステージとの相対位置を設定するプリセット
   手段とを備えたことを特徴とする顕微鏡。