(57)【要約】【課題】簡易な構成により対物レンズの観察光軸方向の駆動を高速化することができる対物レンズ駆動機構および倒立顕微鏡を提供する。【解決手段】各々が対物レンズを保持可能な切り欠き形状をなす複数の保持部が形成されたレボルバと、前記複数の保持部のいずれか１つが保持する前記対物レンズの光軸方向に沿って移動可能であるとともに、移動経路上で該対物レンズを前記レボルバから受け取って保持することが可能であるステージアームと、前記ステージアームが前記レボルバから受け取った前記対物レンズを前記ステージアームに対して着脱可能に固定するレンズ固定部と、前記ステージアームを前記移動経路に沿って駆動する駆動部と、を備える。【選択図】図２
2014106292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が対物レンズを保持可能な切り欠き形状をなす複数の保持部が形成されたレボルバと、
前記複数の保持部のいずれか１つが保持する前記対物レンズの光軸方向に沿って移動可能であるとともに、移動経路上で該対物レンズを前記レボルバから受け取って保持することが可能であるステージアームと、
前記ステージアームが前記レボルバから受け取った前記対物レンズを前記ステージアームに対して着脱可能に固定するレンズ固定部と、
前記ステージアームを前記移動経路に沿って移動させる駆動部と、
を備えたことを特徴とする対物レンズ駆動機構。
【請求項２】
前記レンズ固定部は、
前記ステージアームが前記レボルバから前記対物レンズを受け取った後、前記ステージアーム上で前記対物レンズの光軸を移動させながら該対物レンズを前記ステージアームに対して固定することを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ駆動機構。
【請求項３】
前記ステージアームは、
前記対物レンズの一部を挿入する中空部が形成されるとともに、前記移動経路上に位置する前記保持部の切り欠き領域を該移動経路に沿って通過可能な大きさを有し、
前記レンズ固定部は、
前記中空部に挿入された前記対物レンズを前記ステージアームへ押し付けて固定することを特徴とする請求項１または２に記載の対物レンズ駆動機構。
【請求項４】
前記レンズ固定部は、
前記ステージアームに取り付けられ、前記中空部内で進退可能であり、前記中空部に挿入された前記対物レンズを前記ステージアームへ向けて押圧する押圧手段と、
前記押圧手段を前記中空部の中心へ向けて付勢する弾性手段と、
前記押圧手段に係合して前記押圧手段の進退動作を制御する進退制御手段と、
を有することを特徴とする請求項３に記載の対物レンズ駆動機構。
【請求項５】
前記ステージアームが前記レボルバから前記対物レンズを受け取った状態で前記駆動部の駆動を開始した後、前記ステージアームの移動方向と振動の向きが一致している状態で前記駆動部の駆動を停止する制御を行う制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の対物レンズ駆動機構。
【請求項６】
前記制御部は、
前記ステージアームが前記対物レンズを前記レボルバから受け取った状態で前記駆動部の駆動を開始してから該駆動部の駆動を停止するまでの駆動時間を、当該対物レンズ駆動機構を少なくとも含む系が有する固有振動数の逆数の正の整数倍とすることを特徴とする請求項５に記載の対物レンズ駆動機構。
【請求項７】
前記制御部は、
前記系が有する前記固有振動数が複数ある場合、前記駆動時間を、最も共振する固有振動数の逆数の正の整数倍とすることを特徴とする請求項６に記載の対物レンズ駆動機構。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の対物レンズ駆動機構を備えたことを特徴とする倒立顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標本の像を拡大して観察を行う際に使用する対物レンズを駆動させる対物レンズ駆動機構および該対物レンズ駆動機構を備えた倒立顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、顕微鏡を用いて標本を観察する技術においては、観察領域を拡大する技術が普及してきている。具体的には、対物レンズを上下に動かしながら複数平面の撮像を行うことによって得られる複数の画像を重ね合わせて焦点深度を深くしたり、３次元空間像を構築したりする技術が普及してきている。
【０００３】
上述した観察領域の拡大技術を観察者がストレスを感じることなく利用できるようにするには、画像の取得および表示の高速化が不可欠である。このうち、画像の取得の高速化を実現するためには、標本の像を拡大する対物レンズの観察光軸方向の駆動を高速化することが必要である。
【０００４】
従来、レボルバに保持された複数の対物レンズの中から１つの対物レンズのみを観察光軸に沿って駆動する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。この技術では、１つの対物レンズのみを駆動するようにして被駆動部分を軽量化しているため、対物レンズの観察光軸方向の駆動の高速化を実現することが期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１８０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術では、対物レンズがレボルバに載置されているに過ぎないため、駆動の際に対物レンズがレボルバに対して動いてしまうおそれがあり、高速化の妨げとなっていた。
【０００７】
また、上述した特許文献１に記載の技術では、対物レンズを保持するホルダごとに上下動用のガイドが設けられているため、構成が複雑であるという問題もあった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成により対物レンズの観察光軸方向の駆動を高速化することができる対物レンズ駆動機構および倒立顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る対物レンズ駆動機構は、各々が対物レンズを保持可能な切り欠き形状をなす複数の保持部が形成されたレボルバと、前記複数の保持部のいずれか１つが保持する前記対物レンズの光軸方向に沿って移動可能であるとともに、移動経路上で該対物レンズを前記レボルバから受け取って保持することが可能であるステージアームと、前記ステージアームが前記レボルバから受け取った前記対物レンズを前記ステージアームに対して着脱可能に固定するレンズ固定部と、前記ステージアームを前記移動経路に沿って移動させる駆動部と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る対物レンズ駆動機構は、上記発明において、前記レンズ固定部は、前記ステージアームが前記レボルバから前記対物レンズを受け取った後、前記ステージアーム上で前記対物レンズの光軸を移動させながら該対物レンズを前記ステージアームに対して固定することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る対物レンズ駆動機構は、上記発明において、前記ステージアームは、前記対物レンズの一部を挿入する中空部が形成されるとともに、前記移動経路上に位置する前記保持部の切り欠き領域を該移動経路に沿って通過可能な大きさを有し、前記レンズ固定部は、前記中空部に挿入された前記対物レンズを前記ステージアームへ押し付けて固定することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る対物レンズ駆動機構は、上記発明において、前記レンズ固定部は、前記ステージアームに取り付けられ、前記中空部内で進退可能であり、前記中空部に挿入された前記対物レンズを前記ステージアームへ向けて押圧する押圧手段と、前記押圧手段を前記中空部の中心へ向けて付勢する弾性手段と、前記押圧手段に係合して前記押圧手段の進退動作を制御する進退制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る対物レンズ駆動機構は、上記発明において、前記ステージアームが前記レボルバから前記対物レンズを受け取った状態で前記駆動部の駆動を開始した後、前記ステージアームの移動方向と振動の向きが一致している状態で前記駆動部の駆動を停止する制御を行う制御部をさらに備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る対物レンズ駆動機構は、上記発明において、前記制御部は、前記ステージアームが前記対物レンズを前記レボルバから受け取った状態で前記駆動部の駆動を開始してから該駆動部の駆動を停止するまでの駆動時間を、当該対物レンズ駆動機構を少なくとも含む系が有する固有振動数の逆数の正の整数倍とすることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る対物レンズ駆動機構は、上記発明において、前記制御部は、前記系が有する前記固有振動数が複数ある場合、前記駆動時間を、最も共振する固有振動数の逆数の正の整数倍とすることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る倒立顕微鏡は、上記発明に記載の対物レンズを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、レボルバに形成された複数の保持部のいずれか一つが保持する対物レンズの光軸方向に沿って移動可能であるとともに、移動経路上で該対物レンズを受け取って保持することが可能であるステージアームと、ステージアームがレボルバから受け取った対物レンズをステージアームに対して着脱可能に固定するレンズ固定部と、を備えているため、簡易な構成により対物レンズの観察光軸方向の駆動を高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る倒立顕微鏡の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態に係る対物レンズ駆動機構の構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の一実施の形態に係る対物レンズ駆動機構の要部の構成を示す部分断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態に係る対物レンズ駆動機構において、ステージアダプタの上面が対物レンズに取り付けられたアダプタの底面に当接した状態を示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施の形態に係る対物レンズ駆動機構において、当接部材が対物レンズに当接し始めた状態を示す図である。
【図６】図６は、本発明の一実施の形態に係る対物レンズ駆動機構において、対物レンズがステージアームに固定された状態を示す図である。
【図７】図７は、本発明の一実施の形態に係る対物レンズ駆動機構における対物レンズ駆動時の振動の態様を説明する図である。
【図８】図８は、本発明の一実施の形態に係る対物レンズ駆動機構が行う対物レンズの駆動制御の具体例を示す図である。
【図９】図９は、図８に示す曲線に対して駆動期間経過後の振動を周波数分析することによって得られる周波数分布を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の別な実施の形態に係る対物レンズ駆動機構における対物レンズ駆動期間経過後の周波数分析の結果を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。なお、以下の説明で参照する図面は模式的なものであって、同じ物体を異なる図面で示す場合には、寸法や縮尺等が異なる場合もある。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態に係る倒立顕微鏡の全体構成を模式的に示す図である。同図に示す倒立顕微鏡１は、土台をなす本体部２と、本体部２の上面に取り付けられて標本Ｓｐを載置するステージ３と、ディッシュ、スライドガラスまたはビーカなどによって保持された状態でステージ３に載置される標本Ｓｐに対して上方から透過照明を照射する透過照明部４と、倒立顕微鏡１の操作を指示する信号の入力を受け付ける入力部５と、倒立顕微鏡１の電気的な動作を統括して制御する制御部６と、を備える。入力部５および制御部６は、倒立顕微鏡１の本体部２の内部に設置してもよいし、信号ケーブルなどの接続手段を介して本体部２と電気的に接続してもよい。
【００２１】
本体部２は、ステージ３および透過照明部４を支持する筐体部２ａと、筐体部２ａの側面のうち、接眼レンズが設けられて倒立顕微鏡１のユーザと対向する側面である前面（図１の左側面）に設けられる鏡筒部２ｂと、筐体部２ａの側面のうち前面と反対側の側面（図１の右側面）である背面に設けられて落射照明光を発生する第１ランプハウス２ｃとを有する。
【００２２】
筐体部２ａは、互いに倍率が異なる複数の対物レンズ７を交換可能に保持する円盤状のレボルバ８と、レボルバ８の主面と直交するとともにレボルバ８の中心を通過してレボルバ８を回転可能に軸支する回転軸９と、回転軸９を回転駆動する回転軸駆動部１０と、レボルバ８が保持する対物レンズ７のうち光軸が標本Ｓｐを通過する位置で保持される対物レンズ７の焦準操作を電動で行う焦準操作部１１と、を有する。制御部６、レボルバ８、回転軸９、回転軸駆動部１０および焦準操作部１１は、本実施の形態に係る対物レンズ駆動機構を構成する。また、回転軸９および回転軸駆動部１０は、レボルバ８を駆動するレボルバ駆動部を構成する。
【００２３】
筐体部２ａは、光軸が標本Ｓｐを通過する対物レンズ７を介して入射してくる標本Ｓｐの反射光もしくは透過光または第１ランプハウス２ｃから出射された落射照明光の光路を変更する光学部材である蛍光用のミラーユニット１２と、回転軸９の下方に回転軸９とともに回転可能に取り付けられ、複数種類のミラーユニット１２を載置して保持することが可能なミラーユニット保持部１３（光学部材保持部）と、ミラーユニット１２が透過した観察光を結像する結像レンズ１４と、結像レンズ１４が結像した光を反射するミラー１５と、ミラー１５が反射した光をリレーするリレーレンズ１６と、をさらに有する。
【００２４】
ミラーユニット１２は、第１ランプハウス２ｃの光源２１ｃが発光する落射照明光の励起光のみを透過する励起フィルタと、励起光を反射して標本Ｓｐへ照射するとともに、標本Ｓｐからの観察光を透過するダイクロイックミラーと、ダイクロイックミラーを透過した観察光のうち所定の蛍光成分のみを透過する吸収フィルタと、を有する。なお、図１に示すように、対物レンズ駆動機構が筐体部２ａから外部に露出する場合には、ミラーユニット１２の周囲を、照明光路を除いて被覆するカバーを設ける必要があるが、図１では記載を省略している。
【００２５】
ミラーユニット保持部１３は、回転軸９を中心としてレボルバ８と一緒に回転可能である。このため、ミラーユニット保持部１３は、レボルバ８の保持部８１が保持する対物レンズ７の光軸が通過する位置にミラーユニット１２を保持する。
【００２６】
鏡筒部２ｂには、筐体部２ａのリレーレンズ１６を通過した光を集光する接眼レンズ１７が設けられる。
【００２７】
次に、透過照明部４の構成を説明する。透過照明部４は、本体部２に取り付けられて上方へ延びる透過照明支柱１８と、透過照明支柱１８の上端から透過照明支柱１８が延びる方向と直交する方向に延びるアーム１９と、透過照明支柱１８の上端付近でアーム１９が延びる側と反対側に設けられ、透過照明光を出射する第２ランプハウス２０と、第２ランプハウス２０が有する光源２１が発光した透過照明光を集光して標本Ｓｐに結像させるコンデンサレンズ２２と、透過照明支柱１８の略中央部に取り付けられてコンデンサレンズ２２を着脱可能に保持するコンデンサホルダ２３と、透過照明支柱１８の側面に設けられ、手動入力によってコンデンサホルダ２３を上下動させることにより、コンデンサレンズ２２の焦準操作を行うコンデンサ焦準操作部２４と、を有する。
【００２８】
アーム１９の内部には、第２ランプハウス２０から出射された透過照明光を集光するコレクタレンズ２５と、コレクタレンズ２５を通過した光の光量を調節可能な視野絞り２６と、視野絞り２６を通過した光を反射してコンデンサレンズ２２の光軸方向（入射方向と直交する方向）へ折り曲げるミラー２７とが設けられている。視野絞り２６の径は、図示しない視野絞り操作部によって調整可能である。
【００２９】
図２は、倒立顕微鏡１が備える対物レンズ駆動機構の構成を示す斜視図である。図３は、対物レンズ駆動機構の要部の構成を示す部分断面図である。
【００３０】
レボルバ８には、円盤の外縁から切り欠かれた略円形の切り欠き形状をなし、対物レンズ７を保持する複数の保持部８１が形成されている。なお、図２に示す場合は３つの保持部８１が形成されているが、保持部８１の個数は３つに限られるわけではなく、２つでも４つ以上でもよい。レボルバ８の中心部には、保持部８１に対応して設けられ、上方に突起する突起部８２が設けられている。突起部８２は、対物レンズ７に取り付けられた円盤状のアダプタ７１が有する切り欠き７２に嵌入可能であり、保持部８１に保持される対物レンズ７を位置決めするとともにその回転を防止する機能を有する。
【００３１】
回転軸９には、定滑車２８が取り付けられている。定滑車２８は、回転軸駆動部１０の回転軸に取り付けられる定滑車２９とベルト３０を介して連結される。回転軸駆動部１０が発生する駆動力は、定滑車２９、ベルト３０および定滑車２８を介して回転軸９に伝達される。このようにして、回転軸９および回転軸駆動部１０を含むレボルバ駆動部は、レボルバ８の主面と直交する中心軸の周りにレボルバ８を回転駆動させる。
【００３２】
焦準操作部１１は、レボルバ８の主面と直交する方向に沿って移動可能であるとともに対物レンズ７を保持可能であるレンズ保持部３１と、レンズ保持部３１をレボルバ８の主面と直交する方向に沿って移動させる駆動部３２と、本体部２に固定されるとともに駆動部３２が取り付けられる固定部３３と、レンズ保持部３１および固定部３３の間に介在してレンズ保持部３１を固定部３３に対して上下動させるクロスローラガイド３４と、を有する。なお、クロスローラガイド３４の代わりにボールガイドを配設してもよい。
【００３３】
レンズ保持部３１は、固定部３３に取り付けられ、対物レンズ７の一部を挿入する中空部３５ａが形成された中空略円柱状をなし、レボルバ８の保持部８１が収容する複数の対物レンズ７のいずれか１つをレボルバ８から受け取って保持することが可能である中空円柱状のステージアーム３５と、ステージアーム３５に形成される中空部３５ａに対して進退自在に取り付けられ、ステージアーム３５が保持する対物レンズ７の底部側に形成されたテーパ状の斜面７ａを押圧してステージアーム３５との間で対物レンズ７を狭持することにより、ステージアーム３５がレボルバ８から受け取った対物レンズ７をステージアーム３５に対して着脱可能に固定するレンズ固定部３６と、レンズ固定部３６の一部を被覆するカバー部材３７とを有する。
【００３４】
ステージアーム３５には、対物レンズ７の斜面７ａを収容可能な中空部３５ａ、中空部３５ａの側面の一部に穿設され、レンズ固定部３６の先端部を保持する保持部３５ｂ、ならびにステージアーム３５が延びる方向に沿って延在し、両端で保持部３５ｂおよびステージアーム３５の外周側にそれぞれ連通し、レンズ固定部３６の一部を収容して保持する収容孔部３５ｃ、が形成されている。ステージアーム３５は、レボルバ８の保持部８１が保持する複数の対物レンズ７のいずれか１つの光軸方向に沿って移動可能であるとともに、移動経路上でその対物レンズ７をレボルバ８から受け取って保持することが可能である。駆動部３２は、ステージアーム３５を移動経路に沿って移動させる。
【００３５】
ステージアーム３５の移動経路に沿う方向（倒立顕微鏡１の上下方向）の厚さｈは、レボルバ８の保持部８１に保持されている対物レンズ７の下端と、ミラーユニット保持部１３に保持されるとともにステージアーム３５の移動経路の延長線上に位置するミラーユニット１２の上端との距離Ｈよりも小さい。加えて、ミラーユニット保持部１３は、ステージアーム３５の位置によらず、常にステージアーム３５よりもレボルバ８から遠くに位置、すなわちステージアーム３５に対してレボルバ８とは反対側に位置している。したがって、本実施の形態に係る対物レンズ駆動機構では、レボルバ８およびステージアーム３５の下方に、ミラーユニット１２を配置する空間を確保することができる。
【００３６】
ステージアーム３５は、レボルバ８の保持部８１を上下方向に沿って通過することが可能な大きさを有している。このため、ステージアーム３５は、上昇していく途中で保持部８１が保持する対物レンズ７を受け取った後、さらに上昇することにより、対物レンズ７を標本Ｓｐに近づけることができる。
【００３７】
レンズ固定部３６は、収容孔部３５ｃを貫通する棒状をなし、収容孔部３５ｃ内および基端部に他の部分よりも径が大きいフランジ部３６１ａおよび３６２ａを有する棒状部材３６ａと、棒状部材３６ａの先端部であって保持部３５ｂに露出した先端部に設けられ、対物レンズ７の斜面７ａに当接して対物レンズ７に押圧力を加える当接部材３６ｂと、収容孔部３５ｃに収容され、棒状部材３６ａのフランジ部３６１ａに一端が当接するとともに収容孔部３５ｃの外周側のステージアーム３５本体に他端が当接し、棒状部材３６ａを中空部３５ａの中心へ向けて付勢する弾性手段であるバネ部材３６ｃと、Ｖ字状の断面を有し、ステージアーム３５に対してＶ字の底部を中心として回動可能に取り付けられ、Ｖ字の一辺側で棒状部材３６ａのフランジ部３６２ａと係合する開口部３６１ｄが形成されたＶ字アーム３６ｄと、Ｖ字アーム３６ｄのＶ字の他辺側の先端に回転自在に取り付けられて固定部３３の側面であってレンズ保持部３１の移動方向に沿って伸びる側面に接触するローラ部材３６ｅと、を有する。
【００３８】
棒状部材３６ａおよび当接部材３６ｂは、ステージアーム３５に取り付けられ、中空部３５ａに対して進退可能であり、中空部３５ａに挿入された対物レンズ７をステージアーム３５本体へ向けて押圧する押圧手段を構成する。また、Ｖ字アーム３６ｄおよびローラ部材３６ｅは、固定部３３とともに、押圧手段に係合して押圧手段の進退動作を制御する進退制御手段を構成する。
【００３９】
レンズ保持部３１には、光源２１ｃが発光する透過照明光をミラーユニット１２に到達させるために水平方向に貫通する開口部３１ａが形成されている。
【００４０】
駆動部３２は、駆動源であるモータ３８と、上下動可能なボールネジ３９と、モータ３８およびボールネジ３９を連結するカップリング４０と、ボールネジ３９およびレンズ保持部３１を連結する連結アーム４１とを有する。
【００４１】
固定部３３の側面であってレボルバ８と対向してローラ部材３６ｅが当接する側面の上端部には、上端に行くほどレボルバ８から遠ざかるように傾斜した斜面３３ａが形成されている。また、固定部３３の下部には、水平方向に貫通してレンズ保持部３１の開口部３１ａに連通し、光源２１ｃが発光する透過照明光をミラーユニット１２へ到達させる開口部３３ｂが形成されている。
【００４２】
以上の構成を有する焦準操作部１１の動作について、図３〜図６を参照して説明する。図３に示す状態で、対物レンズ７はレボルバ８の保持部８１に保持されている。この状態で、対物レンズ７の光軸Ｏ1は、ミラーユニット１２を通過して鉛直方向に折り曲げられた光源２１ｃ（照明光学系）の光軸Ｏ2と一致していない。
【００４３】
図３に示す状態から焦準操作部１１がステージアーム３５を上昇させていくと、やがて図４に示すように、ステージアーム３５の上面がアダプタ７１の底面に当接する。図３に示す状態から図４に示す状態に達するまでの間、ローラ部材３６ｅは回転しながら固定部３３の側面に沿って上昇する。このため、その間の棒状部材３６ａとＶ字アーム３６ｄとの位置関係は変わらない。また、図４において、対物レンズの光軸Ｏ1は、ミラーユニット１２を通過して鉛直方向に折り曲げられた光源２１ｃの光軸Ｏ2に依然として一致していない。
【００４４】
この後、ステージアーム３５がさらに上昇すると、ローラ部材３６ｅが固定部３３の斜面３３ａに当接し始め、アダプタ７１はレボルバ８から離間する。これにより、ステージアーム３５によるレボルバ８からの対物レンズ７の受け取りが完了する。ローラ部材３６ｅが斜面３３ａに当接しながら上昇する際、Ｖ字アーム３６ｄは、Ｖ字の頂点を中心として図４で時計まわりに回転しながら上昇する。このため、ローラ部材３６ｅは対物レンズ７から徐々に遠ざかる一方、棒状部材３６ａおよび当接部材３６ｂは、固定部３３から遠ざかる方向（図４の左方向に対応）へ徐々に移動する。この移動に伴ってバネ部材３６ｃの伸びを抑制する力（弾性力の反作用）が徐々に弱くなるため、バネ部材３６ｃは収容孔部３５ｃの内部で徐々に伸び、棒状部材３６ａおよび当接部材３６ｂが対物レンズ７の斜面７ａへ徐々に近づく。
【００４５】
図５は、当接部材３６ｂが対物レンズ７の斜面７ａに当接し始めた状態を示す図である。図５において、Ｖ字アーム３６ｄはフランジ部３６２ａに依然として係合している。この状態からステージアーム３５がさらに上昇すると、当接部材３６ｂは斜面７ａを押圧することにより、中空部３５ａ内を対物レンズ７の光軸と直交するステージアーム３５の本体へ向けて対物レンズ７を移動させる。ステージアーム３５は、当接部材３６ｂが対物レンズ７をステージアーム３５の本体へ押し付けて狭持し、対物レンズ７をステージアーム３５に固定する高さまで上昇することが可能である。このようにステージアーム３５が上昇する際、対物レンズ７の光軸Ｏ1は平行移動しながら、徐々に光源２１ｃの光軸Ｏ2へ近づいていく。
【００４６】
図６は、対物レンズ７が中空部３５ａの側面と当接部材３６ｂとによって狭持されてステージアーム３５に固定された状態を示す部分断面図である。図６に示す状態で、対物レンズ７の光軸Ｏ1と、ミラーユニット１２を通過して鉛直方向に折り曲げられた光源２１ｃの光軸Ｏ2とは一致している。したがって、図６に示す状態で、ミラーユニット１２を通過した透過照明光は、対物レンズ７に確実に入射する。図６において、ステージアーム３５はレボルバ８よりも上方に位置している。なお、レンズ保持部３１は、図６に示す状態からさらに上昇することも可能である。
【００４７】
次に、ステージアーム３５に固定された対物レンズ７の駆動時の動作を説明する。この場合、レンズ保持部３１とステージアーム３５に固定された対物レンズ７とからなる被駆動部分が駆動すると、焦準操作部１１の他の部分（駆動部３２、固定部３３、およびクロスローラガイド３４等）の剛性に起因して共振を生じる。この際の振動の周波数（固有振動数）は、被駆動部分の質量とその他の部分の剛性等によって定まる。
【００４８】
図７は、ステージアーム３５に対物レンズ７が固定された状態で、制御部６が駆動部３２の駆動を開始させる制御を行うことによってステージアーム３５が発進した後、駆動部３２の駆動を停止させる制御を行う場合の被駆動部分の振動の態様を説明する図である。図７において、曲線Ｃ1は、駆動開始時（ｔ＝０）に被駆動部分に加わる力Ｆ1に応じて発生する振動（共振）の時間変化を模式的に示す図である。曲線Ｃ2は、駆動停止時に対物レンズ７に加わる力Ｆ2に応じて発生する振動の時間変化を模式的に示す図である。曲線Ｃ3は、曲線Ｃ1と曲線Ｃ2とを重ね合わせた振動の時間変化を模式的に示す図であり、曲線Ｃ1および曲線Ｃ2に対応する２つの振動が干渉しあうことによって得られる振動の時間変化を模式的に示す図である。図７において、縦軸ｚ’は、被駆動部分の重心位置からの変位を示している。
【００４９】
制御部６は、駆動部３２の駆動開始時（発進時）に発生する振動の周期の正の整数倍の時間Ｔにおいて振動を停止する制御を行う。ここで、駆動開始時に発生する振動の周期は、少なくとも対物レンズ駆動機構を含む所定の系が有する固有振動数の逆数に相当する。このような系として、対物レンズ駆動機構単体を考えることもできるし、対物レンズ駆動機構を備えた倒立顕微鏡全体を考えることもできる。なお、系の構成要素に応じて固有振動数の値が変化することはいうまでもない。
【００５０】
図７に示す場合、駆動時間Ｔは、系の固有振動数の逆数の２倍に調整されている。このようにして制御部６が駆動時間の制御を行うことにより、停止する制御を行う際に発生する振動は、発進時の振動に対して位相がπ（ｒａｄ）ずれる。その結果、駆動開始時に発生する振動において時間Ｔに加わる力Ｆ1iは、ステージアーム３５を停止するために時間Ｔに加わる力Ｆ2と逆向きとなる。すなわち、被駆動部分には、時間Ｔに２つの力Ｆ1i、Ｆ2を合成した力Ｆ＝Ｆ1i−Ｆ2が加わることとなる。
【００５１】
図８は、制御部６が行う駆動制御処理の具体例を示す図である。図８では、縦軸が鉛直下向きを正とした場合の対物レンズ７の変位を示しており、上昇して停止させる位置を０（μｍ）としている。図８において、曲線Ｃ4は、駆動時間を固有振動数の逆数の正の整数倍とした場合の被駆動部分の変位の時間変化を示す曲線である。これに対して曲線Ｃ5は、駆動時間を固有振動数とは無関係に設定した場合の被駆動部分の変位の時間変化を示す曲線である。
【００５２】
この具体例では、対象とする系を対物レンズ駆動機構単体としている。この場合の対物レンズ駆動機構の固有振動数ｆaは１７０Ｈｚであった。固有振動数に応じて設定される駆動時間Ｔ1、固有振動数と無関係に設定される駆動時間Ｔ2、および振動の収束範囲Δｚとして、それぞれ以下の値を設定した。
Ｔ1＝ｎ／ｆa＝２／１７０≒０．０１２（ｓｅｃ）
Ｔ2＝０．０２３（ｓｅｃ）
Δｚ＝｛ｚ｜−０．２（μｍ）≦ｚ≦０．２（μｍ）｝
ここで、駆動時間Ｔ1では、正の整数ｎを２とした。
【００５３】
以上の設定に基づいて被駆動部分を駆動したときの駆動開始から収束範囲Δｚに収束するまでの時間は、次の通りであった。
駆動時間Ｔ1（曲線Ｃ4）：２０ｍｓｅｃ
駆動時間Ｔ2（曲線Ｃ5）：９０ｍｓｅｃ
【００５４】
図９は、図８に示す曲線Ｃ4、Ｃ5に対して駆動時間経過後の振動（残留振動）を周波数分析することによって得られる周波数分布を示す図である。図９において、曲線Ｃ6は固有振動数に応じて駆動時間を設定した場合の周波数分布（曲線Ｃ4に対応）であり、曲線Ｃ7は固有振動数と無関係に駆動時間を設定した場合の周波数分布（曲線Ｃ5に対応）である。図９から明らかなように、曲線Ｃ6、Ｃ7ともに固有振動数ｆa＝１７０（Ｈｚ）でピークを有しているが、固有振動数に応じて駆動時間を設定した場合の振幅の方が小さく０．２μｍを下回っており、駆動時間経過後の振動が抑制されていることがわかる。
【００５５】
このように、本実施の形態では、駆動時間を固有振動数の逆数の正の整数倍と設定することにより、対物レンズ７を高速に駆動させても駆動停止後の振動を抑制できることが分かる。
【００５６】
以上説明した本発明の一実施の形態によれば、レボルバに形成された複数の保持部のいずれか一つが保持する対物レンズの光軸方向に沿って移動可能であるとともに、移動経路上で該対物レンズを受け取って保持することが可能であるステージアームと、ステージアームがレボルバから受け取った対物レンズをステージアームに対して着脱可能に固定するレンズ固定部と、を備えているため、１つの対物レンズのみを保持するステージアームを駆動する際に、その対物レンズがステージアームに対して動いてしまうおそれがない。またガイドも不要であるため、構成も単純である。したがって、本発明によれば、簡易な構成により対物レンズの観察光軸方向の駆動を高速化することができる。
【００５７】
また、本実施の形態によれば、ステージアームが対物レンズをレボルバから受け取った状態で駆動部の駆動を開始してから該駆動部の駆動を停止するまでの駆動時間を、当該対物レンズ駆動機構が有する固有振動数の逆数の正の整数倍としているため、対物レンズを高速駆動時に停止させたときの慣性力によって発生する機械的な振動（残留振動）を速やかに低減させることができる。その結果、高速でステージアームを駆動する際の振動を抑制し、合焦時間の短縮を実現することができる。
【００５８】
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は、上述した一実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。
【００５９】
例えば、本実施の形態では、被駆動部分を系（対物レンズ駆動機構または倒立顕微鏡）の固有振動数の逆数の正の整数倍の時間だけ駆動させた後に振動を停止する制御を行うこととしたが、振動を抑制するための条件はこれに限られるわけではない。より一般には、ステージアーム３５がレボルバ８から対物レンズ７を受け取った状態で駆動部３２の駆動を開始した後、ステージアーム３５の移動方向と振動の向きが一致している状態で対物レンズ７の振動方向と反対向きの力を加えるようにすれば、対物レンズ７の振動は抑制される。例えば、図７に示す場合、時間Ｔの前後で対物レンズ７が＋ｚ’方向に移動している期間（例えば、図７の期間ΔＴ）に対物レンズ７に−ｚ’方向の力を加えるようにすれば、振動抑制効果を得ることは可能である。
【００６０】
また、本発明において、対物レンズ駆動機構が搭載される倒立顕微鏡において、複数の固有振動数を有する場合がある。このような場合には、発進と停止の干渉後の振動を周波数分析することによって振幅が最大の固有振動数の整数倍となるように停止時間を調整すればよい。図１０は、２つの固有振動数を有する場合の周波数分析の結果を模式的に示す図である。図１０に示す周波数分布曲線Ｃ8では、二つの固有振動数ｆb、ｆcのうち固有振動数ｆbの方が振幅（ピーク）が大きい。したがって、この場合には、制御部６は、対物レンズ７の駆動時間が固有振動数ｆbの逆数の正の整数倍となるように駆動時間を設定する。
【００６１】
また、本発明において、制御部６は、ステージアーム３５が上昇して対物レンズ７を受け取る際にいったん減速し、受け取った後再び加速するような制御を行ってもよい。対物レンズ７は精密機器であるため、ステージアーム３５の移動速度によっては、レボルバ８から対物レンズ７を受け取る際の衝撃が対物レンズ７に対して何らかの影響を及ぼすおそれもある。このため、対物レンズ７を受け取る際にステージアーム３５をいったん減速する制御を行うことにより、より安全な対物レンズ７の駆動を実現することができる。
【００６２】
また、本発明において、レボルバを矩形の板状として、複数の保持部を一列に並べて配置してもよい。この場合、レボルバは、複数の保持部が並んだ方向に沿って移動可能な構成を有することとなる。
【００６３】
このように、本発明は、ここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  倒立顕微鏡
２  本体部
２ａ  筐体部
３  ステージ
４  透過照明部
５  入力部
６  制御部
７  対物レンズ
８  レボルバ
９  回転軸
１０  回転軸駆動部
１１  焦準操作部
１２  ミラーユニット
１３  ミラーユニット保持部
２１、２１ｃ  光源
２８、２９  定滑車
３０  ベルト
３１  レンズ保持部
３１ａ  開口部
３２  駆動部
３３  固定部
３３ａ  斜面
３３ｂ  開口部
３４  クロスローラガイド
３５  ステージアーム
３５ａ  中空部
３５ｂ  保持部
３５ｃ  収容孔部
３６  レンズ固定部
３６ａ  棒状部材
３６ｂ  当接部材
３６ｃ  バネ部材
３６ｄ  Ｖ字アーム
３６ｅ  ローラ部材
３７  カバー部材
３８  モータ
３９  ボールネジ
４０  カップリング
４１  連結アーム
７１  アダプタ
８１  保持部
８２  突起部
３６１ａ、３６２ａ  フランジ部
３６１ｄ  開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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