(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡本体と、
前記顕微鏡本体に上下動可能に取り付けられた焦準部と、
前記焦準部に設けられ、設置される複数の対物レンズのうちいずれかが選択的に観察位置に配置されるように対物レンズを観察位置に切り替える切替え手段と、
前記顕微鏡本体に固定され、前記焦準部を上下動させる焦準部の駆動源と、
前記顕微鏡本体に固定され、前記複数の対物レンズのうちの何れかを選択し観察位置に配置するために前記切替え手段を駆動させる切替え手段の駆動源と、を備えること
を特徴とする顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の顕微鏡において、
前記切替え手段は、軸回転する回転部を有する回転式レボルバであり、
前記回転部の外周には第１の歯車が備えられ、
前記駆動源には前記第１の歯車と噛み合う第２の歯車が取り付けられ、
前記第１および第２の歯車の溝の長手方向は、前記光軸に対して平行であり、
前記第２の歯車は、前記長手方向についての長さが前記可動部の移動量よりも長いこと
を特徴とする顕微鏡。
【請求項３】
請求項２に記載の顕微鏡において、
前記回転部の回転軸は、前記光軸に対して平行であること
を特徴とする顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動レボルバを備えた顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動レボルバを備えた顕微鏡の構造を図３および図４を用いて簡単に説明する。図３の顕微鏡は、本体１３０と鏡筒２０と接眼部１０と電動レボルバ１５０とステージ１８０とを有している。電動レボルバ１５０は、本体１３０のアーム部１３０ａに取り付けられている。電動レボルバ１５０には、複数の対物レンズ１７０が装着可能である。ステージ１８０は、上下動可能に本体１３０に取り付けられたサブステージ１４３に搭載されている。
【０００３】
電動レボルバ１５０は、図４のように前述のアーム部１３０ａに固定される固定部１５２と、固定部１５２に対して回転可能な回転部１５１と、回転部１５１を回転させるモータ１６０とを有する。回転部１５１には、対物レンズの装着部１５１ａが複数箇所に設けられている。この対物装着部１５１ａにそれぞれ対物レンズ１７０が取り付けられる。回転部１５１の回転によって、複数の対物レンズ１７０のうちのいずれかが選択的に固定部１５２の光路１４２上に配置される。これにより、所望の対物レンズ１７０によって観察を行うことができる。
【０００４】
回転部１５１を回転させるための機構について説明する。回転部１５１は、ねじ１５３により回転可能に固定部１５２に取り付けられている。回転部１５１の回転軸１４１は、光軸１４０に対して傾斜している。よって、回転部１５１は、光軸１４０に対して傾斜して回転する。モータ１６０は、固定部１５２の側面に配置されている。モータ１６０の回転軸１６０ａには第１のかさ歯車１６２が取り付けられている。一方、回転部１５１の外周には、第１のかさ歯車１６２と噛み合う第２のかさ歯車１５８が取り付けられている。よって、モータ１６０を回転させると、回転部１５１が回転し、所望の対物レンズ１７０を選択的に光軸１４０上に配置することができる。
【０００５】
また、図３の構造の顕微鏡では、ステージ１８０の上の標本１８１へのピント合わせ（以下フォーカシングと呼ぶ）は、サブステージ１４３を光軸１４０の方向に移動させ、ステージ１８０と対物レンズ１７０との距離を変化させることによって行う。
【０００６】
一般的に、顕微鏡のフォーカシングの方式は大きく分けて２つある。一つは上述の図３の顕微鏡のようにステージを上下動させる方式（以下ステージフォーカシング方式と呼ぶ）であり、もう一つは、対物レンズを上下動させる方式（以下対物フォーカシング方式と呼ぶ）である。顕微鏡の用途の中でも生物分野におけるマニピュレーション等のような顕微鏡下での細胞操作や、工業分野における標本の自動搬送といった用途においては、ステージがＺ方向に移動しない方が都合がよい。このため、これらの用途に用いられる顕微鏡は対物フォーカシング方式であることが望ましい。
【０００７】
一方、顕微鏡の操作については省力化や自動化が進んでおり、オートフォーカス機構や電動レボルバを採用した顕微鏡が開発されている。
【０００８】
対物フォーカシング方式の顕微鏡に電動レボルバを採用する場合、従来はフォーカシング時にレボルバを回転させるためのモータを備えた電動レボルバ全体を上下動させる構成が用いられている。
【０００９】
対物フォーカシング方式の場合、より迅速にフォーカシングを行いたいとの要求があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フォーカシング性能をより向上させた顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願によれば以下のような顕微鏡が提供される。
【００１２】
すなわち、顕微鏡本体と、前記顕微鏡本体に上下動可能に取り付けられた焦準部と、前記焦準部に設けられ、設置される複数の対物レンズのうちいずれかが選択的に観察位置に配置されるように対物レンズを観察位置に切り替える切替え手段と、前記顕微鏡本体に固定され、前記焦準部を上下動させる焦準部の駆動源と、前記顕微鏡本体に固定され、前記複数の対物レンズのうちの何れかを選択し観察位置に配置するために前記切替え手段を駆動させる切替え手段の駆動源と、を備えることを特徴とする顕微鏡である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態の顕微鏡について図面を用いて説明する。
【００１４】
本実施の形態の顕微鏡は、図１のように、顕微鏡本体３０、オートフォーカス装置１００、鏡筒２０、接眼部１０、フォーカシングのために上下動する焦準部４０、電動レボルバ５０、標本を搭載するためのステージ８０、および、照明光を出射するランプハウス９０を含んでいる。
【００１５】
焦準部４０は、図２および図５のように対物レンズ７０からの光束を通過させるための光路４１を有している。焦準部４０の上部は、顕微鏡本体３０のアーム部３０ａの内部に図５のように収容されている。アーム部３０ａの内部にはクロスローラーガイド４２が備えられている。焦準部４０は、クロスローラーガイド４２を介して観察位置にある対物レンズ７０の光軸４５方向に上下動可能にアーム部３０ａに支持されている。また、アーム部３０ａの内側にはパルスモータ４３が固定されており、パルスモータ４３の回転軸にはピニオン４４が取り付けられている。焦準部４０には、ピニオン４４と噛み合うラック４６が形成されている。よって、パルスモータ４３を駆動することにより、焦準部４０が光軸４５に沿って上下動する構成である。
【００１６】
図１のように、レボルバ５０は、焦準部４０の下部に配置されている。レボルバ５０には複数の対物レンズ７０が取り付けられている。レボルバ５０の構造については後で詳しく説明する。
【００１７】
オートフォーカス装置１００は、図１のように顕微鏡本体３０の上部に配置されている。オートフォーカス装置１００の上には、鏡筒２０および接眼部１０が順に搭載されている。鏡筒２０内には、対物レンズ７０からの像を結像させる第二対物レンズ（不図示）と第二対物レンズを通過した光束を接眼部１０に向けて偏向する偏向部材（不図示）とが配置されている。オートフォーカス装置１００内には、対物レンズ７０から第二対物レンズに向かう光束の一部を分割して偏向する第１ビームスプリッタ（不図示）と、ビームスプリッタにより分割偏向された光束をさらに２つの光束に分割するとともに２光束に光路差をつける第２ビームスプリッタ（不図示）と、第２ビームスプリッタからの２光束を受光するＣＣＤラインセンサ６６（図６参照、ただし図１では不図示）とが配置されている。また、オートフォーカス装置１００内には、ＣＣＤラインセンサ６６の出力信号を処理して、上述のパルスモータ４３の駆動を制御し、オートフォーカスを実現する制御部６７（図６）も配置されている。
【００１８】
レボルバ５０の構造について説明する。レボルバ５０は、図２に示したように固定部５２と、固定部５２に対して回転可能な回転部５１と、回転部５１を回転させるためのパルスモータ６０（駆動源）とを有している。固定部５２は、ねじ５２ａにより焦準部４０（可動部）に固定され、焦準部４０により支持されている。回転部５１は、ねじ５３により回転可能に固定部５２に取り付けられている。回転部５１と固定部５２とが接する部分には、ベアリングボール５４，５５が配置されている。回転部５１の回転軸４７は、光軸４５に対して平行である。回転部５１の外周には、第１の歯車５８がねじ５８ａにより取り付けられている。第１の歯車５８の歯の溝の長手方向は、回転軸４７および光軸４５に対して平行である。
【００１９】
レボルバ５０のパルスモータ６０は、固定金具６１によって顕微鏡本体３０に固定されている。パルスモータ６０の回転軸６０ａには、第２の歯車６２が取り付けられている。第２の歯車６２は、回転部５１の第１の歯車５８と噛み合うように構成されている。第２の歯車６２の歯の溝の長手方向およびパルスモータ６０の回転軸６０ａは、いずれも回転部５１の回転軸４７および光軸４５に対して平行である。よって、パルスモータ６０を駆動して第２の歯車６２を回転させることにより、回転部５１を所望の角度だけ回転させることができる。
【００２０】
固定部５２には、対物レンズ７０からの光束を通過させるために光軸４５に沿って貫通孔５２ｂが設けられている。回転部５１には、対物レンズ７０を取り付けるための複数の対物レンズの装着部５１ａが設けられている。装着部５１ａは貫通孔の内壁に雌ねじを形成した形状である。装着部５１ａが設けられている位置はいずれも、回転部５１の回転によって貫通孔５２ｂと重なる位置である。また、回転部５１の回転方向の位置決めのために、回転部５１の外周部分の上面には装着部５１ａの位置とそれぞれ対応する位置に複数のＶ溝５１ｂが形成されている。固定部５２には、先端に剛球５７を溶接で固定した板バネ５６が取り付けられている。剛球５７がＶ溝５１ｂに落ち込むことにより、回転部５１の回転方向の位置決めをすることができる。複数のＶ溝５１ｂが設けられている位置はそれぞれ、装着部５１ａに取り付けられた対物レンズ７０を光軸４５上に停止させる位置である。
【００２１】
このように、本実施の形態の顕微鏡は、回転部５１および固定部５２が焦準部４０によって支持されているのに対して、パルスモータ６０が顕微鏡本体３０に固定されている。このため、フォーカシングのために焦準部４０を上下動させると、回転部５１および固定部５２は焦準部４０とともに上下動するが、パルスモータ６０は上下動しない。よって、焦準部４０とともに可動する部分の重量が軽量であり、フォーカシングの動作を小さな駆動力で高速に行うことができる。これにより、焦準部４０を駆動するパルスモータ４３として小型のものを用いることができる。
【００２２】
一方、このような構造の場合、フォーカシング動作の際に回転部５１の第１の歯車５８が光軸４５方向に移動するため、移動しない第２の歯車６２との噛み合わせを維持する構造が必要である。本実施の形態では、回転部５１の回転軸４７を光軸４５に平行にすることにより、第１及び第２の歯車５８，６２の歯の溝の長手方向が光軸４５に平行になるようにしている。このような構成により、フォーカシング時において回転部５１とともに第１の歯車５８が光軸４５の方向に移動しても、第１の歯車５８は、第２の歯車６２の歯の溝の長手方向に沿って移動するため、両者の噛み合いを維持したまま移動することができる。このとき第２の歯車６２の長さＷを、通常の歯車の噛合に必要な歯の長さと、フォーカシング動作に必要な焦準部４０の移動量とを加え合わせた長さに設計しておくことにより、第１の歯車５８と第２の歯車６２との噛み合わせを維持したまま、フォーカシングをすることができる。なお、フォーカシング動作に必要な焦準部４０の移動量は、レボルバ５０に取り付ける対物レンズ７０の倍率等を考慮して求める。
【００２３】
ここで、本実施の形態の顕微鏡の対物レンズ７０の切り換え時およびフォーカシング時の各部の動作について説明する。
【００２４】
レボルバ５０の複数の装着部５１ａには、それぞれ所望の倍率の対物レンズ７０を取り付けておく。対物レンズ７０は、ステージ８０との衝突を回避するために、長い作動距離を有するＬＷＤ(Long Working Distance)対物レンズと呼ばれる種類のものを用いることが望ましい。このＬＷＤ対物レンズは、作動距離（対物レンズの先端から標本上面（又は、カバーガラス上面）までの距離）が長いので、本実施の形態のようにレボルバがステージに対して略平行に設置されても対物レンズがステージに接触することがない。図１には図示していないが、顕微鏡本体３０にはオペレータから対物レンズ７０の切り換えの指示を受け付けるスイッチ６８（図６）が備えられている。スイッチ６８は、制御部６７に接続されている。制御部６７は、スイッチ６８から対物レンズ７０の切り換えの指示を受け付けると、レボルバ５０のパルスモータ６０の駆動回路に回転を指示する制御信号を出力し、回転軸６０ａを回転させる。これにより、第２の歯車６２を介して回転が第１の歯車５８に伝達され、回転部５１が回転する。制御部６８は、パルスモータ６０への出力パルス数を制御することにより、回転部５１を所定の角度だけ回転させる。回転の停止時には、Ｖ溝５１ｂに剛球５７が落ち込むことにより停止位置が正確に位置決めされる。これにより、回転部５１に取り付けられた複数の対物レンズ７０を順次に切り換えることができ、所望の対物レンズ７０を選択的に光軸４５上に配置することができる。
【００２５】
つぎに、不図示のスイッチによりオペレータからフォーカスシングを行うように指示されたならば、対物レンズ７０をステージ８０上の標本に合焦させる動作を行う。まず、ランプハウス９０からの照明光を標本に照射する。標本からの光束は、対物レンズ７０および鏡筒２０内の第２対物レンズにより集光され、鏡筒２０内の偏向部材によって接眼レンズ１０に至る。このとき、オートフォーカス装置１００内の第１ビームスプリッタは、対物レンズ７０と第２対物レンズの間の光束の一部を偏向する。オートフォーカス装置１００内の第２ビームスプリッタがこの光束をさらに２光束に分割し、ＣＣＤラインセンサが２光束を受光する。制御部６７は、ＣＣＤラインセンサの出力信号を処理し、２光束のそれぞれについてコントラストの強さを求める。同時に、制御部６７は、パルスモータ４３の駆動回路に駆動を指示する制御信号を出力する。パルスモータ４３の回転は、ピニオン４４およびラック４６により上下動に変換され、焦準部４０が光軸４５方向に上下動する。焦準部４０に支持されているレボルバ５０の固定部５２、回転部５１ならびに対物レンズ７０は、光軸４５方向に上下動する。このときパルスモータ６０は、本体３０に固定されているため移動しない。対物レンズ７０の上下動に応じて、ＣＣＤラインセンサの検出する２光束のコントラストが変化する。
【００２６】
このように、本実施の形態の顕微鏡は、対物レンズ７０を上下動させる際に、レボルバの固定部５２および回転部５１が上下動するのに対し、パルスモータ６０および第２の歯車６２は上下動しないように構成されているため、上下動する部分の重量が小さく、パルスモータ４３に必要とされる駆動力も小さい。よって、本実施の形態の顕微鏡は、電動のレボルバ５０を備えながら、オートフォーカス動作時の可動部の慣性重量が小さいため、合焦の動作を高速で行うことができ、合焦時間を短縮できるとともに、合焦精度の向上も可能である。また、回転部５１の第１の歯車５８も上下動するが、移動方向が第２の歯車５２の溝の長手方向であるため、両者の噛み合いを維持することができる。
【００２７】
本実施の形態では、レボルバがステージと平行になっているものについて説明したが、レボルバを傾斜した状態（従来の顕微鏡と同じように）で取り付けられるものでもよい。
【００２８】
また、本実施の形態では、対物レンズの観察位置への切り替えは、回転するレボルバを例に説明したが、これに限られるものではなく、対物レンズを板状部材（例えばスライダー）に取り付け、観察位置にスライドさせるものでもよい。
【００２９】
なお、本実施の形態の顕微鏡は、オートフォーカス装置を備えているが、手動で焦準部４０を上下させる構造の顕微鏡に、本実施の形態のレボルバ５０を備える構造にすることももちろん可能である。この場合も、可動部の慣性重量が小さいため、合焦の動作を高速で行うことができ、合焦時間の短縮および合焦精度の向上の効果が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
上述してきたように、発明によれば、電動レボルバを備えた顕微鏡でありながら、フォーカシング時の可動部分が軽量な顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の顕微鏡の全体構成を示す側面図。
【図２】図１の顕微鏡のレボルバ５０付近の切り欠き断面図。
【図３】従来の電動レボルバを備えた顕微鏡の構成を示す切り欠き断面図。
【図４】図３の従来の顕微鏡のレボルバ１５０の断面図。
【図５】図２のＡ−Ａ’断面図。
【図６】本発明の一実施の形態の顕微鏡の制御系統を示すブロック図。
【符号の説明】
１０…接眼部、２０…鏡筒、３０…顕微鏡本体、３０ａ…アーム部、４０…焦準部、４３…パルスモータ、４５…光軸、４７…回転軸、５０…電動レボルバ、５１…回転部、５１ｂ…Ｖ溝、５２…固定部、５７…剛球、５８…第１の歯車、６０…パルスモータ、６２…第２の歯車、６７…制御部、７０…対物レンズ、８０…ステージ、９０…ランプハウス、１００…オートフォーカス装置、１３０…顕微鏡本体、１３０ａ…アーム部、１４０…光軸、１４１…回転軸、１４３…サブステージ、１５０…電動レボルバ、１７０…対物レンズ、１８０…ステージ、１８１…標本。
【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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