(57)【要約】【課題】  本発明は、顕微鏡に関し、対物レンズの切り替えと光軸方向への移動を自動的に行うことを目的とする。【解決手段】  少なくとも第１の対物レンズと第２の対物レンズを選択的に観察光路に配置する対物レンズ切り替え手段を備えた顕微鏡において、前記対物レンズ切り替え手段は、前記第１の対物レンズおよび前記第２の対物レンズを保持する対物レンズ保持部材と、前記対物レンズ保持部材を移動して前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズを選択的に前記観察光路に配置する保持部材移動手段と、前記対物レンズ保持部材の移動に連動して前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズを前記対物レンズの光軸方向に移動する対物レンズ移動手段とを有することを特徴とする。【選択図】      図２
2009025373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の対物レンズと第２の対物レンズを選択的に観察光路に配置する対物レンズ切り替え手段を備えた顕微鏡において、
前記対物レンズ切り替え手段は、
前記第１の対物レンズおよび前記第２の対物レンズを保持する対物レンズ保持部材と、
前記対物レンズ保持部材を移動して前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズを選択的に前記観察光路に配置する保持部材移動手段と、
前記対物レンズ保持部材の移動に連動して前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズを前記対物レンズの光軸方向に移動する対物レンズ移動手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】
請求項１記載の顕微鏡において、
前記保持部材移動手段は、駆動部と前記駆動部の駆動力を前記対物レンズ保持部材に伝達する伝達部材であるピニオンとラックを有し、前記対物レンズ保持部材を移動することを特徴とする顕微鏡。
【請求項３】
請求項２記載の顕微鏡において、
前記駆動部はモータであり、前記モータの回転軸は、前記第１の対物レンズおよび前記第２の対物レンズの光軸方向に平行に位置されていることを特徴とする顕微鏡。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の顕微鏡において、
前記対物レンズ移動手段は、カム機構を介して前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズを相対移動することを特徴とする顕微鏡。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の顕微鏡において、
前記対物レンズ移動手段は、前記第１の対物レンズより合焦までの作動距離が長い前記第２の対物レンズのみを移動することを特徴とする顕微鏡。
【請求項６】
請求項５記載の顕微鏡において、
前記第２の対物レンズは、前記観察光路の位置にある時に前記第１の対物レンズと略同焦点が確保されることを特徴とする顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対物レンズの切り替え機構に、合焦までの作動距離の異なる２つの対物レンズの焦点合わせを行う移動機構を設けた顕微鏡が知られている。
【０００３】
この顕微鏡では、切り替え機構により一方の対物レンズを観察光路上に移動した後、移動機構を手動操作して対物レンズを光軸方向に移動することにより、対物レンズの概略の焦点合わせを行うことができる。
【特許文献１】特開平１１−１６０６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の顕微鏡では、第１の操作として切り替え機構により対物レンズを観察光路上に移動した後、第２の操作として移動機構を手動操作して対物レンズを光軸方向に移動する必要があるため、操作が煩雑になるという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、対物レンズの切り替えと光軸方向への移動を自動的に行うことができる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】
【０００６】
第１の発明の顕微鏡は、少なくとも第１の対物レンズと第２の対物レンズを選択的に観察光路に配置する対物レンズ切り替え手段を備えた顕微鏡において、前記対物レンズ切り替え手段は、前記第１の対物レンズおよび前記第２の対物レンズを保持する対物レンズ保持部材と、前記対物レンズ保持部材を移動して前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズを選択的に前記観察光路に配置する保持部材移動手段と、前記対物レンズ保持部材の移動に連動して前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズを前記対物レンズの光軸方向に移動する対物レンズ移動手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
第２の発明の顕微鏡は、第１の発明の顕微鏡において、前記保持部材移動手段は、駆動部と前記駆動部の駆動力を前記対物レンズ保持部材に伝達する伝達部材であるピニオンとラックを有し、前記対物レンズ保持部材を移動することを特徴とする。
【０００８】
第３の発明の顕微鏡は、第２の発明の顕微鏡において、前記駆動部はモータであり、前記モータの回転軸は、前記第１の対物レンズおよび前記第２の対物レンズの光軸方向に平行に位置されていることを特徴とする。
【０００９】
第４の発明の顕微鏡は、第１ないし第３のいずれか１の発明の顕微鏡において、前記対物レンズ移動手段は、カム機構を介して前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズを相対移動することを特徴とする。
【００１０】
第５の発明の顕微鏡は、第１ないし第４のいずれか１の発明の顕微鏡において、前記対物レンズ移動手段は、前記第１の対物レンズより合焦までの作動距離が長い前記第２の対物レンズのみを移動することを特徴とする。
【００１１】
第６の発明の顕微鏡は、第５の発明の顕微鏡において、前記第２の対物レンズは、前記観察光路の位置にある時に前記第１の対物レンズと略同焦点が確保されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、対物レンズの切り替えと光軸方向への移動を自動的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。                          
【００１４】
図１は、本発明の顕微鏡の一実施形態を備えた顕微鏡装置を示している。この実施形態では、本発明が細胞培養装置に配置される顕微鏡装置に適用される。
【００１５】
この実施形態の顕微鏡装置は、照明部１１、ステージ部１３、観察部１５を有している。照明部１１、ステージ部１３は、温度や湿度が特定条件に設定、維持されている培養装置内に配置され、観察部１５は、培養装置とは隔離された領域に配置される。
【００１６】
照明部１１は、顕微鏡架台１７から上方に延びた支柱１９に支持されている。照明部１１は、ＬＥＤ光源２１を有している。ＬＥＤ光源２１からの光は、矩形絞り２２、減光フイルター２３、位相リング２４、反射ミラー２５、コンデンサーレンズ２６を介してステージ部１３の観察ステージ２７に載置される標本を照射する。
【００１７】
ステージ部１３は、顕微鏡架台１７から上方に延びた支柱２９に支持されている。ステージ部１３は、観察ステージ２７を有している。観察ステージ２７には、細胞等の標本が収納されたディッシュ、ウェルプレート等の容器(不図示)が載置される。観察ステージ２７は、ＸＹステージ３１を介してステージベース３３上に載置されている。ＸＹステージ３１のＸステージ３５、Ｙステージ３７を移動することにより容器内の細胞を隅々まで観察することが可能になる。なお、図１の左右方向をＸ方向、紙面に垂直な方向をＹ方向、上下方向をＺ方向とする。
【００１８】
観察部１５は、顕微鏡３９、ＣＣＤカメラ４１を有している。顕微鏡３９は、観察ステージ２７の下方に配置されている。顕微鏡３９は、顕微鏡架台１７に固定されている。ＣＣＤカメラ４１は、顕微鏡架台１７の支柱１９の外側に配置されている。
【００１９】
顕微鏡３９は、第１の対物レンズ４３(図３に示す)、第２の対物レンズ４５、中間変倍部４７、合焦機構４９、対物レンズ切り替え機構５１を有している。
【００２０】
合焦機構４９は、第１の対物レンズ４３および第２の対物レンズ４５を上下方向(Ｚ方向)に移動し焦点合わせを行う。中間変倍部４７は、ターレット方式で複数本の中間変倍レンズ５３を切り替え、対物レンズ４３，４５との組み合わせで複数のレンズ倍率を作り出す。対物レンズ切り替え機構５１は、第１の対物レンズ４３または第２の対物レンズ４５を選択的に観察光路Ｋに移動する。
【００２１】
観察部１５では、容器(不図示)内の細胞の像が、顕微鏡３９の対物レンズ４３，４５、中間変倍レンズ５３で拡大され、レンズ５５を介してＣＣＤカメラ４１に撮像され、パソコン等のモニター(不図示)に表示される。
【００２２】
図２および図３は、顕微鏡３９の詳細を示している。                              
【００２３】
合焦機構４９は、顕微鏡架台１７に固定されるケーシング５７を有している。ケーシング５７の対物レンズ４３，４５側には昇降部材５９が配置されている。昇降部材５９は、ケーシング５７に軸受６１を介して上下動自在に支持されている。
【００２４】
ケーシング５７の昇降部材５９と反対側には昇降用モータ６３が配置されている。昇降用モータ６３の回転は、カップリング６４を介して回転軸６５のウォーム６６に伝達され、ウォーム６６の回転が回転軸６７のウォームホイール６８に伝達される。ウォームホイール６８の回転により回転軸６７の平歯車小６９が回転し、回転軸７０の平歯車大７１が回転する。平歯車大７１の回転により回転軸７０のピニオン７２が回転し、ピニオン７２に係合するラック７３が上下動する。ラック７３は昇降部材５９に連結されており、ラック７３の上下動により昇降部材５９が上下動する。
【００２５】
対物レンズ切り替え機構５１は、案内部材７５、対物レンズ保持部材７７、移動用モータ７９、対物レンズ移動機構８１を有している。
【００２６】
案内部材７５は、昇降部材５９の下面に固定されている。案内部材７５には、矩形状の凹部７５ａが形成されている。凹部７５ａ内には対物レンズ保持部材７７が配置され、軸受７６を介して水平方向(Ｙ方向)に移動自在に保持されている。移動用モータ７９は、昇降部材５９に支持されている。移動用モータ７９の回転軸７９ａの先端にはピニオン７８が固定されている。一方、対物レンズ保持部材７７には、ラック８０が固定されている。移動用モータ７９の回転は、ピニオン７８を介して対物レンズ保持部材７７に固定されるラック８０に伝達され、対物レンズ４３，４５の切り替えが行われる。
【００２７】
移動用モータ７９の回転軸７９ａは、対物レンズ４３，４５の光軸方向(Ｚ方向)に平行に配置されている。このように移動用モータ７９の回転軸７９ａを対物レンズ４３，４５の光軸方向に平行に配置することにより、対物レンズ保持部材７７を対物レンズ４３，４５の光軸方向に垂直な方向に、ピニオン７８とラック８０を用いた簡易な構造で確実に移動することが可能になる。
【００２８】
図４は、対物レンズ保持部材７７およびその近傍の詳細を示している。              
【００２９】
対物レンズ保持部材７７は、昇降部材５９の下面に固定される案内部材７５に沿ってＹ方向に移動可能とされている。対物レンズ保持部材７７には、第１の対物レンズ４３および第２の対物レンズ４５が保持されている。対物レンズ保持部材７７は、第１の対物レンズ４３と第２の対物レンズ４５の光軸を結んだ方向に直線的に移動可能とされている。昇降部材５９には、第１の対物レンズ４３と第２の対物レンズ４５の移動を許容する穴部５９ａが形成されている。
【００３０】
第１の対物レンズ４３は高倍率用の対物レンズ、第２の対物レンズ４５は低倍率用の対物レンズであり、第２の対物レンズ４５の合焦までの作動距離は、第１の対物レンズ４３の作動距離より長くなっている。この実施形態では、第１の対物レンズ４３より作動距離が長い第２の対物レンズ４５のみが上下方向(Ｚ方向)に移動される。
【００３１】
第１の対物レンズ４３は、対物レンズ保持部材７７に形成される貫通穴７７ａに挿入固定されている。第２の対物レンズ４５は、円環状の上下移動部材８３に挿入固定されている。上下移動部材８３は、円環状の支持部材８５に上下動自在に嵌挿されている。支持部材８５は、対物レンズ保持部材７７に形成される貫通穴７７ｂに固定されている。
【００３２】
上下移動部材８３の外周には、図５および図６に示すように、所定角度を置いて一対のＶ溝８３ａが上下方向に沿って形成されている。一方、支持部材８５には、鋼球８７が収容される穴部８５ａが形成されている。剛球８７は、支持部材８５にビス８６により固定されるバネ部材８９によりＶ溝８３ａに押圧されている。これにより、支持部材８５に対して上下移動部材８３が回転することが抑止される。
【００３３】
対物レンズ移動機構８１は、図２および図３に示すように、カム部材９１、カムフォロアー９３を有している。対物レンズ移動機構８１は、対物レンズ保持部材７７の移動に連動して第２の対物レンズ４５を光軸方向(Ｚ方向)に移動する。
【００３４】
カム部材９１は、昇降部材５９の上面の穴部５９ａの両側に一対固定されている。カム部材９１の内側面には、カム溝９１ａが形成されている。一方、上下移動部材８３の両側にはカムフォロアー９３が固定されている。カムフォロアー９３の先端は、カム溝９１ａに嵌挿されている。従って、図４に示すように対物レンズ保持部材７７をＹ方向に移動すると上下移動部材８３がカム溝９１ａに沿って上下動し、第２の対物レンズ４５が上下動する。
【００３５】
カム溝９１ａは、図２および図４に示すように、第２の対物レンズ４５が、顕微鏡３９の観察光路Ｋに位置する時に、第２の対物レンズ４５が最も上方に位置するように形成されている。この状態では、第２の対物レンズ４５は、第１の対物レンズ４３と略同一の焦点位置に位置される。
【００３６】
一方、カム溝９１ａは、図７に示すように、第１の対物レンズ４３が顕微鏡３９の観察光路Ｋに位置する時に、第２の対物レンズ４５が最も下方に位置するように形成されている。この状態では、第２の対物レンズ４５の上下移動部材８３は、支持部材８５内に収容される。カム溝９１ａは、図４に示すように、第２の対物レンズ４５が最も上方に位置する上端位置９１ｂと、第２の対物レンズ４５が最も下方に位置する下端位置９１ｃとを緩やかに接続するような形状に形成されている。
【００３７】
上述した顕微鏡３９では、観察光路Ｋに位置され観察ステージ２７に焦点が合っている第１の対物レンズ４３から第２の対物レンズ４５に切り替えを行う場合には、パソコンからの切り替え信号により移動用モータ７９が駆動される。移動用モータ７９の回転は、ピニオン７８を介してラック８０に伝達され、対物レンズ保持部材７７が図４の矢符Ｙ１方向に移動し、図４に示すように、第２の対物レンズ４５が観察光路Ｋ上に切り替わる。
【００３８】
そして、対物レンズ保持部材７７の移動に伴い、上下移動部材８３の両側に固定されるカムフォロアー９３が、カム部材９１のカム溝９１ａに沿って移動する。これにより、上下移動部材８３が支持部材８５に沿って上方に移動し、図４に示すように、上下移動部材８３に固定される第２の対物レンズ４５が最も上方の位置に停止される。
【００３９】
この時、第２の対物レンズ４５の焦点は正確には合っておらず、顕微鏡３９に内蔵されるフォーカスシーケンスにより正しい焦点位置を測定し、昇降用モータ６３を駆動させ昇降部材５９を微動することにより、第２の対物レンズ４５の正確な焦点合わせが行われる。
【００４０】
また、観察光路Ｋに位置され観察ステージ２７に焦点が合っている第２の対物レンズ４５から第１の対物レンズ４３に切り替えを行う場合には、パソコンからの切り替え信号により移動用モータ７９が駆動される。移動用モータ７９の回転は、ピニオン７８を介してラック８０に伝達され、対物レンズ保持部材７７が図４の矢符Ｙ２方向に移動し、第１の対物レンズ４３が観察光路Ｋ上に切り替わる。
【００４１】
そして、対物レンズ保持部材７７の移動に伴い、上下移動部材８３の両側に固定されるカムフォロアー９３が、カム部材９１のカム溝９１ａに沿って移動する。これにより、上下移動部材８３が支持部材８５に沿って下方に移動し、図７に示すように、上下移動部材８３に固定される第２の対物レンズ４５が最も下方の位置に停止される。
【００４２】
この時、第１の対物レンズ４３の焦点は正確には合っておらず、顕微鏡３９に内蔵されるフォーカスシーケンスにより正しい焦点位置を測定し、昇降用モータ６３を駆動させ昇降部材５９を微動することにより、第１の対物レンズ４３の正確な焦点合わせが行われる。
【００４３】
上述した顕微鏡３９では、対物レンズ切り替え機構５１の移動用モータ７９により対物レンズ保持部材７７を移動して第１の対物レンズ４３と第２の対物レンズ４５の切り替えを行い、同時に、対物レンズ移動機構８１により対物レンズ保持部材７７の移動に連動して、第２の対物レンズ４５を光軸方向に移動するようにしたので、対物レンズ４３，４５の切り替えと光軸方向への移動を自動的に行うことができる。そして、１つの移動用モータ７９により、対物レンズ４３，４５の切り替えと第２の対物レンズ４５の光軸方向への移動が可能になるため、コストを低減し、また、スペース効率を向上することができる。
【００４４】
(実施形態の補足事項)                                                            以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。
【００４５】
(１)上述した実施形態では、対物レンズ切り替え機構５１により２つの対物レンズ４３，４５を切り替えた例について説明したが、例えば、３つ以上の対物レンズ４３，４５を切り替えるようにしても良い。
【００４６】
(２)上述した実施形態では、対物レンズ移動機構８１により第２の対物レンズ４５のみを光軸方向に移動した例について説明したが、例えば、第１の対物レンズ４３と第２の対物レンズ４５を光軸方向に移動するようにしても良い。
【００４７】
(３)上述した実施形態では、対物レンズ保持部材７７を移動用モータ７９の回転駆動力により自動的に移動した例について説明したが、例えば、リニアモータにより自動的に移動するようにしても良い。また、油圧、空圧等のアクチュエータにより自動的に移動するようにしても良い。
【００４８】
(４)上述した実施形態では、倒立顕微鏡に本発明を適用した例について説明したが、正立顕微鏡にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の顕微鏡の一実施形態を備えた顕微鏡装置を示す側面図である。
【図２】図１の顕微鏡を示す側面図である。
【図３】図２の上面図である。
【図４】図２の対物レンズ保持部材およびこの近傍の詳細を示す説明図である。
【図５】図４の支持部材および上下移動部材の詳細を示す横断面図である。
【図６】図５の縦断面図である。
【図７】図２において上下移動部材を下方に移動した状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５０】
４３…第１の対物レンズ、４５…第２の対物レンズ、５１…対物レンズ切り替え機構、７７…対物レンズ保持部材、７８…ピニオン、７９…移動用モータ、７９ａ…回転軸、８０…ラック、９１…カム部材、９１ａ…カム溝、Ｋ…観察光路。
【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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