(57)【要約】【課題】小形で安価なフォーカス装置及び顕徴鏡を提供する。【解決手段】顕微鏡の観察光軸ｍに沿って配置された案内円筒部５０３、案内円筒部５０３に案内され観察光軸ｍ上をフォーカス移動可能にした円筒移動部５０４を具備し、円筒移動部５０４が案内円筒部５０３側の剛球列５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃから受ける力の全てのベクトルが観察光軸ｍを向いている。【選択図】図３
2007072287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡の観察光軸周りで対称的に複数配置された案内手段と、
前記案内手段に案内支持され前記観察光軸上を焦準移動可能にした移動手段と、を具備し、
前記複数の案内手段から与えられる前記移動手段に対する支持力の全てのベクトルが前記観察光軸を向いていることを特徴とするフォーカス装置。
【請求項２】
前記複数の案内手段から与えられる前記移動手段に対する支持力は前記観察光軸に直交する方向で均等に作用することを特徴とする請求項１記載のフォーカス装置。
【請求項３】
前記案内手段は、前記観察光軸に対して対称又は同心円状な位置に配置される案内機構を有することを特徴とする請求項１又は２記載のフォーカス装置。
【請求項４】
前記案内機構は、すべり機構又は転がり機構を有することを特徴とする請求項３記載のフォーカス装置。
【請求項５】
前記移動手段は、円筒形状をなし、該円筒形状の中心軸が前記観察光軸に一致するように配置されることを特徴とする請求項１又は２記載のフォーカス装置。
【請求項６】
前記案内手段は、円筒状の案内本体を有し、該案内本体は、それぞれ中心軸に沿って形成された案内溝が、円周方向に沿って等間隔に複数形成され、これら案内溝に配置された転がり要素を介して前記移動手段を移動可能に支持したことを特徴とする請求項３記載のフォーカス装置。
【請求項７】
前記案内手段は、前記移動手段を挟持するＶ溝を形成した案内本体と、前記移動手段に対し前記Ｖ溝方向への力を印加する押え部材を有し、少なくとも前記押え部材と前記移動手段との間に転がり要素を配置し、前記移動手段を移動可能に支持したことを特徴とする請求項３記載のフォーカス装置。
【請求項８】
対物レンズを観察光軸方向に移動して試料に対する合焦を調整する顕微鏡用のフォーカス装置において、
顕微鏡の支持フレーム又は落射投光管に着説可能なベース部と、
前記ベース部に設けられるとともに前記観察光軸に沿って配置された案内手段と、
前記対物レンズを保持し前記案内手段により前記観察光軸上に沿って案内される移動手段と、
前記移動手段を前記案内手段に沿って移動させる駆動手段と
を具備したことを特徴とするフォーカス装置。
【請求項９】
前記案内手段は、前記ベース部に対して前記移動手段を当接支持する案内機構を備え、該案内機構が前記観察光軸に対して対称又は同心円上な位置に複数配置されることを特徴とする請求項８記載のフォーカス装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載のフォーカス装置を適用した顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォーカス装置及びフォーカス装置を有する顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に顕微鏡では、観察対象サンプルに対して焦点位置を検出するための焦点装置が備えられている。この焦点装置により、観察者は、観察対象サンプルと対物レンズとの距離を調整することで観察対象サンプルの合焦像を観察することができる。
【０００３】
ところで、従来のフォーカス装置を有する顕微鏡では、一般に観察対象サンプルを載置するステージ等を光軸方向に移動させることでフォーカス動作を行なうようにしているが、観察対象サンプルが重量の大きなものであったり、大型液晶基板のように形状の大きなものであって、ステージ側の移動が難しいような場合は、観察対象サンプルの位置は動かさずに顕微鏡本体の光学系側を動かすようにしたものが用いられている。つまり、このような顕微鏡では、顕微鏡の照明系、対物レンズ及び観察系などの顕微鏡の主要な部位をすべて光軸方向に動かすことで観察対象サンプルとの距離を変化させてフォーカス動作を行なうようにしている。
【０００４】
しかし、このように顕微鏡の主要部位を動かすようにしても、これら所要部位の総重量は、かなり大きくなるため、これらを移動させる案内機構などに十分な剛性を確保する必要があり、それだけ顕微鏡が大型化するという問題を生じる。また、観察対象サンプルを動かすようようにした顕微鏡と基本構造が大きく異なるため、専用の顕微鏡フレームなどを必要としコスト的にも高価になるという問題もあった。
【０００５】
このような問題を解決する方法として、例えば特許文献１に開示されるように落射投光管の側面に焦準装置を設け、この焦準装置の光軸方向への移動を案内する案内機構及び駆動装置により、複数の対物レンズを備えたレボルバを上下動させてフォーカス動作を行なうようにしたものがある。
【特許文献１】特開２００３−４３３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のものは、案内機構が顕微鏡の観察光軸に対してオフセットを持った位置に配置されるため、レボルバ及び対物レンズによるモーメント荷重に耐えるように案内機構の全長を長くしなければならず、このため、装置が大型化してしまうという問題を生じる。また、レボルバや対物レンズは片持ち梁構造により保持されるので、高精度の駆動を行なうには、保持アームの剛性を十分に確保する必要があり、結果、装置のさらなる大型化を招くという問題があった。また、装置が大型化するということは、移動させる部位の質量も大きくなるので高価な大トルクのモータを有する駆動装置も必要である。さらに、前述したように案内機構を長くする必要性から落射投光管の側面に設けられるので、落射投光管として専用のものが必要となり、一般に様々な分野に用いられる顕微鏡に取付けることができないなど使用上の自由度に欠けるという問題もあった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、小形で安価なフォーカス装置及び顕徴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】
【０００８】
請求項１記載の発明は、顕微鏡の観察光軸周りで対称的に複数配置された案内手段と、
前記案内手段に案内支持され前記観察光軸上を焦準移動可能にした移動手段と、を具備し、前記複数の案内手段から与えられる前記移動手段に対する支持力の全てのベクトルが前記観察光軸を向いていることを特徴としている。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記複数の案内手段から与えられる前記移動手段に対する支持力は前記観察光軸に直交する方向で均等に作用することを特徴としている。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記案内手段は、前記観察光軸に対して対称又は同心円状な位置に配置される案内機構を有することを特徴としている。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記案内機構は、すべり機構又は転がり機構を有することを特徴としている。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記移動手段は、円筒形状をなし、該円筒形状の中心軸が前記観察光軸に一致するように配置されることを特徴としている。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記案内手段は、円筒状の案内本体を有し、該案内本体は、それぞれ中心軸に沿って形成された案内溝が、円周方向に沿って等間隔に複数形成され、これら案内溝に配置された転がり要素を介して前記移動手段を移動可能に支持したことを特徴としている。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記案内手段は、前記移動手段を挟持するＶ溝を形成した案内本体と、前記移動手段に対し前記Ｖ溝方向への力を印加する押え部材を有し、少なくとも前記押え部材と前記移動手段との間に転がり要素を配置し、前記移動手段を移動可能に支持したことを特徴としている。
【００１５】
請求項８記載の発明は、対物レンズを観察光軸方向に移動して試料に対する合焦を調整する顕微鏡用のフォーカス装置において、顕微鏡の支持フレーム又は落射投光管に着説可能なベース部と、前記ベース部に設けられるとともに前記観察光軸に沿って配置された案内手段と、前記対物レンズを保持し前記案内手段により前記観察光軸上に沿って案内される移動手段と、前記移動手段を前記案内手段に沿って移動させる駆動手段とを具備したことを特徴としている。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記案内手段は、前記ベース部に対して前記移動手段を当接支持する案内機構を備え、該案内機構が前記観察光軸に対して対称又は同心円上な位置に複数配置されることを特徴としている。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載のフォーカス装置を適用した顕微鏡である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、小形で安価なフォーカス装置及び顕徴鏡を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に適用される顕微鏡の概略構成を示している。
【００２１】
図において、１は顕微鏡本体で、この顕微鏡本体１は、水平なベース部１ａに対し直立した胴部１ｂを有している。胴部１ｂの先端には、ベース部１ａと平行に配置された落射投光管２が設けられている。
【００２２】
落射投光管２には、光源３が設けられている。この光源３からの照明光路ｎには、不図示の照明光学系を介してハーフミラー４が配置されている。このハーフミラー４は、照明光路ｎからの照明光を重力方向に９０度折り曲げ、後述する観察対象サンプル１０からの光を透過するような特性を有している。
【００２３】
落射投光管２の先端部下側には、ハーフミラー４により重力方向に折り曲げられた光路（観察光軸ｍ）上にフォーカス装置５及びレボルバ６が配置されている。レボルバ６は、複数の対物レンズ７を回動可能に保持したもので、所望の対物レンズ７を観察光軸ｍ上に切換え配置させるようになっている。また、落射投光管２の先端部上側には、ハーフミラー４を透過した重力方向と反対側の観察光軸ｍ上に観察装置８が取付けられている。この観察装置８は、例えばＣＣＤカメラや観察用鏡筒からなっている。
【００２４】
対物レンズ７と対向する位置で、観察光軸ｍの延長上には、観察対象サンプル１０を載置するステージ９が配置されている。このステージ９は、観察対象サンプル１０の観察光軸ｍ方向の位置決めを行うＺステージ９１と、観察対象サンプル１０の観察位置を水平方向(ＸＹ方向)に動かすためのＸＹステージ９２から構成されている。この場合、Ｚステージ９１は、顕微鏡本体１のベース部１ａに設けられＺ軸ハンドル１１の回転操作により上下動可能になっている。
【００２５】
図２、図３は、フォーカス装置５の概略構成を示すもので、図２は、図１を正面側から見たときのフォーカス装置５の概略断面図、図３は、図２のＡ-Ａ断面図である。なお、図２は、落射投光管２、レボルバ６及び対物レンズ７は破線で示し、顕微鏡本体１及び観察装置８等は図示していない。
【００２６】
図において、５０１はベースで、このベース５０１には、観察光軸ｍが通過する孔部５０２ａを有するオスアリ部５０２が設けられている。このオスアリ部５０２は、落射投光管２に設けられた不図示のメスアリ部に挿入され固定されている。また、べース５０１の下面には、案内手段を構成する円筒状の案内本体として案内円筒部５０３が直立して設けられている。この案内円筒部５０３の中空部の中心軸は、観察光軸ｍと一致するようにしている。
【００２７】
案内円筒部５０３の中空部には、移動手段としての円筒移動部５０４が配置されている。この円筒移動部５０４は、下方開口部に鍔部５０４ｂが一体に形成されたもので、中空部の中心軸を案内円筒部５０３の同軸上に配置され、観察光軸ｍと一致している。また、案内円筒部５０３と円筒移動部５０４の間には、転がり要素として図３に示すように円周方向に沿って等間隔に複数（図示例では３個所）の剛球列５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃが配置されている。この場合、案内円筒部５０３の中空部内周面と円筒移動部５０４の外周面には、それぞれの中心軸方向に沿って剛球列５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃを保持する案内溝として転動溝５０３ａ、５０４ａが形成されている。つまり、これら転動溝５０３ａ、５０４ａは、案内円筒部５０３及び円筒移動部５０４の円周方向を３等分する位置、即ち観察光軸ｍの軸周りで対称配置となっている。これにより、円筒移動部５０４は、案内円筒部５０３の中空部を観察光軸ｍに沿って直線的に移動可能になっている。
【００２８】
なお、図３では、剛球列５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃの剛球が各転動溝５０３ａ、５０４ａに対して１個しか図示されていないが、実際は紙面奥行き方向に列をなして複数の剛球が配置されている。また、剛球列５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃを案内円筒部５０３及び円筒移動部５０４の転動溝５０３ａ、５０４ａにガタなく接触させるため、実際の案内円筒部５０３と円筒移動部５０４の間の隙間よりもわずかに大きな剛球を使用し、これら剛球を変形させることで円筒移動部５０４の周囲各方向から図中矢印で示す力（支持力）、つまり与圧力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃを作用させるようにしている。これら与圧力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃのベクトルは、すべて観察光軸ｍに向いている。つまり、案内円筒部５０３及び剛球列５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃにより転がり案内機構を構成し、与圧力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃを観察光軸ｍに直交する方向で均等に作用させた状態で、円筒移動部５０４を観察光軸ｍ上で移動可能に支持するようになっている。
【００２９】
円筒移動部５０４の下方開口部には、メスアリ部５０６が設けられている。このメスアリ部５０６には、レボルバ６の不図示のオスアリ部が挿入固定されている。また、円筒移動部５０４の鍔部５０４ｂには、ボールナット５０７が設けられている。このボールナット５０７には、ボールネジ５０８が螺装されている。ボールネジ５０８は、観察光軸ｍに沿って配置されており、べース５０１にボールネジサポート部５０９を介して回転可能に支持されている。また、ボールネジ５０８には、カップリング５１０を介してパルスモータ５１１の回転軸に接続されている。パルスモータ５１１は、モータ保持部５１２を介してべース５０１上に固定されている。
【００３０】
パルスモータ５１１は、制御部５１３と電気的に接続されている。制御部５１３は、ＣＰＵやメモリを有するもので、不図示の指示手段(例えばフォーカス用の手動ハンドル、ＰＣアプリケーション上からの移動指示、又はオートフォーカスユニット等)の制御指示にしたがってパルスモータ５１１の駆動制御を行うものである。これにより制御部５１３の指示によりパルスモータ５１１が駆動されると、ボールネジ５０８が回転してボールナット５０７がボールネジ５０８に沿って移動し、円筒移動部５０４が観察光軸ｍに沿って直線移動するようになる。
【００３１】
ボールナット５０７の周囲には防塵カバー５１４が設けられている。この防塵カバー５１４は、ボルトナット５０７からの塵埃やグリス等により顕微鏡の使用環境が汚染するのを防止するためのものである。  
次に、このように構成された顕微鏡の作用を説明する。  
まず、ステージ９に観察対象サンプル１０を載置し、観察対象サンプル１０の高さに応じてＺ軸ハンドル１１を操作してＺステージ９１上下動させ、合焦位置を大まかに合わせる。  
この状態から、光源３からの光は、落射投光管２内部の照明光路ｎを通り、ハーフミラー４で反射して観察光軸ｍ上へと導かれる。そして、フォーカス装置５の円筒移動部５０４の中空部、レボルバ６を通り対物レンズ７に入射する。対物レンズ７から出射した光は観察対象サンプル１０を照明し、その反射光は、再び対物レンズ７で集光され、レボルバ６、フォーカス装置５の円筒移動部５０４の中空部を通り、さらに落射投光管２のハーフミラー４を透過し、観察装置８に入射し、観察対象サンプル１０の拡大像が観察される。ユーザは、この拡大像を実際に見ながらＸＹステージ９２により観察対象サンプル１０をＸＹ方向の所望の部位に動かして観察を行う。
【００３２】
次に、フォーカス装置５の動作について説明する。  
この場合、制御部５１３は、不図示の指示手段からフォーカス移動指示を受けると、パルスモータ５１１に対し指示された移動量に応じた回転動作を行わせる。パルスモータ５１１はカップリング５１０を介してボールネジ５０８を回転させる。ボールネジ５０８が回転すると、この回転に応じてボールナット５０７が観察光軸ｍ方向に移動する。
【００３３】
ボールナット５０７には、円筒移動部５０４が固定されているので、円筒移動部５０４は観察光軸ｍ方向にフォーカス移動する。この場合、円筒移動部５０４と案内円筒部５０３との間に配置される剛球列５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃは、それぞれ転動溝５０３ａ、５０４ａに沿って転がり、円筒移動部５０４の移動方向を正確に観察光軸ｍの方向へ導き、同時に移動の際の摩擦抵抗を小さくして移動をスムーズにする。そして、このような円筒移動部５０４の移動によりレボルバ６とともに対物レンズ７が観察光軸ｍ方向に沿って移動し、フォーカス動作が行われる。
【００３４】
なお、第１の実施の形態の顕微鏡では、上述したフォーカス装置５によるものの他に、Ｚステージ９１によるフォーカス動作が共存しており、Ｚステージ９１は一般的な顕微鏡に使用されているフォーカス手段と同等である。これら２つのフォーカス動作は、例えばラフな位置決めのためや手動による顕徴鏡操作などの場合は、Ｚステージ９１による動作が用いられ、極微小移動といった高精度な位置決めが必要な場合やリモートコントロールする場合、さらにオートフォーカス動作のような場合にフォーカス装置５による動作が用いられるなど、目的によって使い分けがなされる。
【００３５】
したがって、このようにすれば、光軸ｍを中心軸とする円筒移動部５０１の円周方向を３等分する位置、即ち観察光軸ｍに対して対称配置にそれぞれ剛球列５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃが配置され、これら剛球列５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃにより円筒移動部５０４の周囲各方向から与圧力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃを与えるようにしている。つまり、円筒移動部５０１は、剛球列５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃの各々の剛球により観察光軸ｍへ向かう方向の力を受け、この力を与圧力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃとして案内円筒部５０３内に支持されている。これにより、従来の片持ち梁構造を用いることなくフォーカス移動を行うことができるので、高い剛性と位置精度が確保することができ、結果、フォーカス装置として小型、軽量化が可能となる。また、円筒移動部５０４は、剛球列５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃによりバランスよく円滑に光軸ｍ方向に移動できるので、モータもトルクの小さいものでよく、小形で安価のものを使用できる。さらに、円筒移動部５０４を観察光軸ｍ上で移動させることにより、案内機構に加わるモーメント荷重を少なくできるので、案内機構の長さを短くすることが可能である。このことは、一般に用いられる落射投光管を使用することができるため、既存の落射投光管に大きな変更を加えて改造したり専用のものを用いる必要がない。また、落射投光管とレボルバとの間に容易に配置することが可能であるため、システム構成が簡単で安価にでき、また、適用する顕微鏡の選択の幅も広がるため多様なニーズにも対応できる。
【００３６】
(変形例１)
第１の実施の形態では、水平なベース部１ａと、このベース部１ａに対し直立した胴部１ｂを有する顕微鏡本体１を用いたがこれに限定されるものではない。例えば、半導体ウェハやＦＰＤ用ガラス基板などの検査装置等に顕微鏡を組み込むような場合は、顕微鏡本体１ではなく、検査装置のフレームに直接落射投光管２を取り付け、フォーカス装置５を使用するようにしても良い。
【００３７】
(変形例２)
第１の実施の形態では、落射投光管２にフォーカス装置５を取付けるようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、図４に示すように落射投光管２が用いられない場合は(例えば透過照明による観察や斜照明装置を使用する場合)、顕微鏡本体１の胴部１ｂ先端から水平方向に延びる支持フレーム１ｃにフォーカス装置５を取り付け、このフォーカス装置５の円筒移動部１３に複数の対物レンズ７を回動可能に保持するレボルバ６を取り付けても良い。この場合、支持フレーム１ｃは、使用する装置の形状に合わせて自由に変更可能である。また、観察装置８が支持フレーム１ｃと一体である場合は、フォーカス装置５を観察装置８に直接取付けても良い。
【００３８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。  
この場合、第２の実施の形態に適用される顕微鏡の概略構成は、第１の実施の形態で述べた顕微鏡と同様なので、ここでは図１を援用して説明を省略する。
【００３９】
図５は、第２の実施の形態に用いられるフォーカス装置５の概略断面を示すもので、図２及び図３と同一部分には、同符号を付して説明を省略する。
【００４０】
この場合、ベース５０１には、案内手段を構成する案内本体として固定案内部５１５が取り付けられている。この固定案内部５１５は、観察光路ｍに沿って略９０度の角度を持つＶ溝５１５ａが形成されている。Ｖ溝５１５ａの２つの側面に接するように転がり要素として円柱コロ列５１６ａ,５１６ｂが配置されている。これら円柱コロ列５１６ａ,５１６ｂは、観察光軸ｍ方向に沿って複数の円柱コロを整列配置したものでケーシング５１７に収納されている。
【００４１】
円柱コロ列５１６ａ,５１６ｂに接触するように、つまりＶ溝５１５ａに挟持されるように円筒移動部５１８が配置されている。この円筒移動部５１８は、その中心軸を観察光軸ｍに一致している。また、円筒移動部５１８は、円柱コロ列５１６ａ,５１６ｂと接触する部分が平面５１８ａ、５１８ｂに形成されている。
【００４２】
円筒移動部５１８のＶ溝５１５ａ側と反対側には、案内手段を構成する押圧部材として押圧部５１９が配置されている。押圧部５１９には、円筒移動部５１８が接触する転がり要素として円柱コロ列５１６ｃが設けられている。この円柱コロ列５１６ｃも観察光軸ｍ方向に沿って複数の円柱コロを整列配置したものである。また、円筒移動部５１８は、円柱コロ列５１６ｃと接触する部分が平面５１８ｃに形成されている。
【００４３】
押圧部５１９には、バネ部５２０が設けられている。このバネ部５２０は、常に一定の弾性力で円柱コロ列５１６ｃに押圧力を加えている。これにより、円筒移動部５１８は、円柱コロ列５１６ｃからの押圧力を受けることで、周囲各方向から図中矢印で示す力、即ち与圧力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃが与えられるようになる。これら与圧力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃのベクトルは、すべて観察光軸ｍに向いている。つまり、固定案内部５１５、押圧部５１９及び円柱コロ列５１６ａ,５１６ｂ、５１６ｃにより転がり案内機構を構成し、円筒移動部５１８を観察光軸ｍ上で移動可能に支持するようになっている。
【００４４】
一方、円筒移動部５１８には、変位量測定手段として測長スケール５２２が設けられている。この測長スケール５２２は円筒移動部５１８とともに観察光軸ｍ方向へ移動し、円筒移動部５１８の変位量を測定するようになっている。測長スケール５２２に近接してセンサ部５２１が設けられている。センサ部５２１は、測長スケール５２２の移動量を電気信号に変換するもので、この電気信号を制御部５１３に与えるようにしている。
【００４５】
制御部５１３は、不図示の指示手段からの制御指示に応じたパルスモータ５１１の駆動制御や、センサ部５２１からの電気信号に応じた測長スケール５２２で計測された変位量に基づいたクローズループ制御による円筒移動部５１８の位置決めなど種々の制御を行う。
【００４６】
その他は、第１の実施の形態の図２及び図３と同様である。
【００４７】
次に、このように構成したフォーカス装置５の動作について説明する。
【００４８】
この場合、制御部５１３は、不図示の指示手段からフォーカス移動指示を受けると、パルスモータ５１１に対して指示された移動量に応じた回転動作を行わせる。パルスモータ５１１はカップリング５１０を介してボールネジ５０８を回転させる。ボールネジ５０８が回転すると、この回転に応じてボールナット５０７が観察光軸ｍ方向に移動する。パルスモータ５１１はカップリング（図示せず）を介してボールネジ５０８を回転させる。ボールネジ５０８が回転すると、この回転に応じてボールナット（図示せず）が観察光軸ｍ方向に移動する。
【００４９】
ボールナットには、円筒移動部５１８が固定されているので、円筒移動部５１８も観察光軸ｍ方向にフォーカス移動する。この場合、固定案内部５１５のＶ溝５１５ａ及び押圧部５１９と円筒移動部５１８との間に配置される円柱コロ列５１６ａ,５１６ｂ、５１６ｃは、それぞれ円筒移動部５１８の平面５１８ａ、５１８ｂ、５１８ｃに沿って転がり、円筒移動部５１８の移動方向を正確に観察光軸ｍの方向へ導き、同時に移動の際の摩擦抵抗を小さくして移動をスムーズにする。
【００５０】
円筒移動部５１８の移動量は、測長スケール５２２により計測される。これにより、制御部５１３は、センサ部５２１からの電気信号に基づいてクローズループ制御により円筒移動部５１８の位置決めを行う。また、円筒移動部５１８の移動によりレボルバ６とともに対物レンズ７が観察光軸ｍ方向に沿って移動しフォーカス動作が行われる。また、このようにして正確に位置決めされた円筒移動部５１８の動作を利用することで観察対象サンプル１０表面の段差などを計測することも可能である。
【００５１】
したがって、このようにしても、円筒移動部５１８は、円柱コロ列５１６ａ,５１６ｂ、５１６ｃにより周囲各方向から観察光軸ｍへ向かう与圧力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃが与えられるようになるので、この場合も、従来の片持ち梁構造を用いることなくフォーカス動作を行うことができるので、高い剛性と位置精度が確保することができ、さらに案内機構に加わるモーメント荷重も少ないので、案内機構の長さを短くすることが可能であり、第１の実施の形態と同様の効果が得ることができる。さらに、円筒移動部５１８の移動量を測長スケール５２２とセンサ部５２１により計測しているので、円筒移動部５１８のより高精度な位置決めが可能である。
【００５２】
(変形例１)
第２の実施の形態では、円筒移動部５１８の円柱コロ列５１６ａ,５１６ｂ、５１６ｃと接触する部位が平面５１８ａ、５１８ｂ、５１８ｃに形成されているが、平面である必要はない。  
図６は、第２の実施の形態の変形例１を示したもので、図５と同一部分には、同符号を付している。この場合、円筒移動部５１８は、円柱コロ列５１６ａ,５１６ｂと接触する部位の平面は削除され、円柱コロ列５１６ａ,５１６ｂと点接触状態になっている。なお、図面では、測長スケール５２２とセンサ部５２１は構成から外している。
【００５３】
このようにしても、円筒移動部５１８は、円柱コロ列５１６ｃから押圧力を受けることで、周囲各方向から図中矢印で示す力、すなわち、すべて光軸ｍに向いた与圧力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃが与えられるようになる。
【００５４】
このようにすれば、第２の実施の形態では、円筒移動部５１８の平面５１８ａ、５１８ｂの相対角度を固定案内部５１５のＶ溝５１５ａの角度（９０度）に正確に一致させる必要があったが、これら平面５１８ａ、５１８ｂを設けないことことで、Ｖ溝５１５ａの角度に正確に一致させるような加工を必要がなくなり、その分安価に構成可能である。
【００５５】
(変形例２)
第１及び第２の実施の形態では、剛球列５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃや円柱コロ列５１６ａ,５１６ｂ、５１６ｃを用いた転がり案内機構を用いたが、すべりを利用した案内機構を用いてもよい。  
図７は、第２の実施の形態の変形例２を示したもので、図５と同一部分には、同符号を付している。この場合、ベース５０１には、略９０度の角度を持つＶ溝５１５ａを生成した固定案内部５１５が取り付けられている。そして、Ｖ溝５１５ａの２つの側面に接するように円筒移動部５１８が配置されている。この円筒移動部５１８は、その中心軸を観察光軸ｍに一致している。
【００５６】
円筒移動部５１８のＶ溝５１５ａ側と反対側には、押圧部５１９が配置されている。押圧部５１９には、円筒移動部５１８が接触する剛球列５２５が設けられている。剛球列５２５は、観察光軸ｍ方向に沿って複数の剛球を整列配置したものである。この場合、剛球列５２５と円筒移動部５１８および押圧部５１９のそれぞれの接触部には転動溝５１８ｄ、５１９ａが形成されている。
【００５７】
押圧部５１９には、バネ部５２０が設けられている。このバネ部５２０は、常に一定の弾性力で剛球列５２５に力を加えている。これにより、円筒移動部５１８は、剛球列５２５から押圧力(与圧力)を受けることで、Ｖ溝５１５ａと常に一定の力で接触し、周囲各方向から図中矢印で示す力、即ち与圧力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃが与えられるようになる。これら与圧力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃのベクトルは、すべて光軸ｍに向いている。つまり、固定案内部５１５、剛球列５２５、押圧部５１９及び円筒移動部５１８により、すべり案内機構を構成しており、円筒移動部５１８が観察光軸ｍの方向のみに移動可能に支持されている。
【００５８】
なお、図面では、測長スケール５２２とセンサ部５２１は構成から外している。
【００５９】
したがって、このようにしても第１及び第２の実施の形態と同様な効果を得ることができる。加えて、すべりを利用した案内機構としたので、部品点数が少なく、かつ剛性も確保しやすいという効果もある。
【００６０】
(変形例３)
第１及び第２の実施の形態では、円筒移動部５０４（５１８）の円周方向の３箇所を支持する構成の案内機構であったが、２個所を支持した案内機構であってもよい。
【００６１】
図８は、第２の実施の形態の変形例３を示したもので、図５と同一部分には、同符号を付している。この場合、べース部５２６には、Ｖ溝５２７ａを有する固定案内部５２７が取り付けられている。固定案内部５２７に対応して移動部５２８が配置されている。これら固定案内部５２７と移動部５２８の間には、Ｖ溝５２７ａに沿って剛球列５２９が配置されている。この場合、移動部５２８は、剛球列５２９の転動用のＶ溝５２８ａが形成されている。また、移動部５２８は、そのその中心軸を観察光軸ｍに一致している。
【００６２】
移動部５２８の剛球列５２９側と反対側には、Ｖ溝５３０ａを有する可動案内部５３０が配置されている。可動案内部５３０と移動部５２８の間には、Ｖ溝５３０ａに沿って剛球列５３１が配置されている。この場合、移動部５２８は、剛球列５３１の転動用のＶ溝５２８ｂが形成されている。
【００６３】
可動案内部５３０及び移動部５２８を囲むように固定部材５３２が配置されている。この固定部材５３２には、複数のねじ部５３３が設けられている。これらねじ部５３３は、一定の力で可動案内部５３０を介して剛球列５３１に力を加えている。これにより、移動部５２８は、剛球列５２９、５３１から押圧力(与圧力)を受けることで、図中矢印で示す力、即ち与圧力Ｆｄ、Ｆｅ、が与えられるようになる。これら与圧力Ｆｄ、Ｆｅのベクトルは、光軸ｍに向いている。これにより、移動部５２８は、観察光軸ｍの方向のみに移動可能に支持される。
【００６４】
このようにしても、移動部５２８の支持力のベクトルを光軸ｍに向けるようにできるので、片持ち梁ではない構造にてフォーカス動作が可能である。また、移動部５２８の両側２箇所を支持する案内機構としたので、構成部品が単純な形状で組立ても簡単にでき、低価格な構成が実現できる。
【００６５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、上述した実施の形態では、パルスモータ５１１、ボールネジ５０８を使用して円筒移動部５０４（５１８）を変位させるようにしているが、これに限定されるものではなく、例えばすべりネジ、サーボモータ、積層圧電体による変位などを使用した送り機構を用いたものでも良い。
【００６６】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる顕微鏡の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態に用いられるフォーカス装置の概略断面図。
【図３】第１の実施の形態に用いられるフォーカス装置の断面図。
【図４】第１の実施の形態の変形例にかかる顕微鏡の概略構成を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に用いられるフォーカス装置の概略断面図。
【図６】第２の実施の形態に用いられるフォーカス装置の変形例１の概略断面図。
【図７】第２の実施の形態に用いられるフォーカス装置の変形例２の概略断面図。
【図８】第２の実施の形態に用いられるフォーカス装置の変形例３の概略断面図。
【符号の説明】
【００６８】
１…顕微鏡本体、１ａ…ベース部
１ｂ…胴部、１ｃ…支持フレーム
２…落射投光管、３…光源
４…ハーフミラー、５…フォーカス装置
６…レボルバ、７…対物レンズ
８…観察装置、９…ステージ
９１…Ｚステージ、９２…ＸＹステージ
１０…観察対象サンプル、１１…Ｚ軸ハンドル
５０１…ベース、５０２…オスアリ部
５０２ａ…孔部、５０３…案内円筒部
５０３ａ．５０４ａ…転動溝
５０４…円筒移動部、５０４ｂ…鍔部
５０５ａ〜５０５ｃ…剛球列、５０６…メスアリ部
５０７…ボールナット、５０８…ボールネジ
５０９…ボールネジサポート部、５１０…カップリング
５１１…パルスモータ、５１２…モータ保持部
５１３…制御部、５１４…防塵カバー、５１５…固定案内部
５１５ａ…Ｖ溝、５１６ａ〜５１６ｃ…円柱コロ列
５１７…ケーシング、５１８…円筒移動部
５１８ａ〜５１８ｃ…平面、５１８ｄ．５１９ａ…転動溝
５１９…押圧部、５２０…バネ部、５２２…測長スケール
５２１…センサ部、５２５…剛球列、５２６…ベース部
５２７…固定案内部、５２７ａ…Ｖ溝
５２８…移動部、５２８ａ、５２８ｂ…Ｖ溝
５２９…剛球列、５３０…可動案内部、５３０…可動案内部
５３０ａ…Ｖ溝、５３１…剛球列、５３２…固定部材
【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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