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技術 傾斜ステージ装置及び顕微鏡システム

出願人 オリンパス株式会社
発明者 木内智一
出願日 2014年9月4日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2014-180589
公開日 2016年4月14日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2016-053699
状態 特許登録済
技術分野 顕微鏡、コンデンサー
主要キーワード 回転レール 軸ネジ 矩形筒 各板バネ セットビス 傾斜ステージ 回転ユニット デジタル顕微鏡
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年4月14日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

2つの回転可能軸を有し、かつZ軸方向における位置調整可能な、ユーセントリック性を有する傾斜ステージ装置及び顕微鏡システムを提供する。

解決手段

傾斜ステージ装置3は、X軸回りに回転可能なフレーム12と、フレーム12内に配設され、かつフレーム12によりX軸に直交するY軸回りに回転可能に支持されたフレーム13と、試料Sを固定可能で、X軸及びY軸に直交するZ軸方向に沿って、フレーム13に対して移動可能なフレーム14と、フレーム12をX軸回りの任意の回転角度で固定するストッパ部材16と、フレーム13をY軸回りの任意の回転角度で固定するつまみネジ17Bと、フレーム14をZ軸方向における任意の位置でフレーム13に対して固定するビス21と、を有する。

概要

背景

従来より、顕微鏡などにより観察対象を観察するときに、観察対象を傾けて観察するための傾斜ステージ装置が利用されている。
ユーセントリック性を有する傾斜ステージ装置を用いることにより、観察対象を傾けても、観察対象についての焦点状態は変わらず、また、観察対象の観察領域も移動しないで、観察者は、観察対象を観察することができる。

例えば、特開平9−236755号公報には、ユーセントリック性を確保しながら、Z軸方向の位置ズレ補正を行う、顕微鏡の試料ステージ位置補正方法及び試料ステージが開示されている。

概要

2つの回転可能軸を有し、かつZ軸方向における位置調整可能な、ユーセントリック性を有する傾斜ステージ装置及び顕微鏡システムを提供する。傾斜ステージ装置3は、X軸回りに回転可能なフレーム12と、フレーム12内に配設され、かつフレーム12によりX軸に直交するY軸回りに回転可能に支持されたフレーム13と、試料Sを固定可能で、X軸及びY軸に直交するZ軸方向に沿って、フレーム13に対して移動可能なフレーム14と、フレーム12をX軸回りの任意の回転角度で固定するストッパ部材16と、フレーム13をY軸回りの任意の回転角度で固定するつまみネジ17Bと、フレーム14をZ軸方向における任意の位置でフレーム13に対して固定するビス21と、を有する。

目的

本発明は、2つの回転可能軸を有し、かつZ軸方向における位置調整可能な、ユーセントリック性を有する傾斜ステージ装置及び顕微鏡システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1の軸回りに回転可能な第1のフレームと、前記第1のフレーム内に配設され、かつ前記第1のフレームにより前記第1の軸に直交する第2の軸回りに回転可能に支持された第2のフレームと、試料を固定可能で、前記第1の軸及び前記第2の軸に直交する第3の軸方向に沿って、前記第2のフレームに対して移動可能な第3のフレームと、前記第1のフレームを前記第1の軸回りの任意の回転角度で固定する第1の固定部材と、前記第2のフレームを前記第2の軸回りの任意の回転角度で固定する第2の固定部材と、前記第3のフレームを前記第3の軸方向における任意の位置で前記第2のフレームに対して固定する第3の固定部材と、を有することを特徴とする傾斜ステージ装置。

請求項2

前記第1のフレームの前記第2の軸方向の長さは、前記第1の軸方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項1に記載の傾斜ステージ装置。

請求項3

支持部材を有し、前記第1のフレームは、前記支持部材により支持されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の傾斜ステージ装置。

請求項4

前記第1のフレームは、前記第1の軸回りに+90度から−90度の範囲で回転可能に、前記支持部材により支持されていることを特徴とする請求項3に記載の傾斜ステージ装置。

請求項5

前記第2のフレームは、前記第2の軸回りに+90度から−90度の範囲で回転可能に、前記第1のフレームにより支持されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の傾斜ステージ装置。

請求項6

前記第2のフレームと前記第3のフレームは、円筒形状を有し、前記第3のフレームは、前記第2のフレームに対して前記第3の軸回りに回転可能に螺合されており、前記第3のフレームを前記第3の軸回りに回転させることにより、前記第3の軸方向における前記第3のフレームの位置を調整可能であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の傾斜ステージ装置。

請求項7

前記第3のフレームに固定され、前記試料を搭載するためのホルダを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の傾斜ステージ装置。

請求項8

前記ホルダに前記試料を固定するための固定具を有することを特徴とする請求項7に記載の傾斜ステージ装置。

請求項9

請求項1から8のいずれか1つに記載の傾斜ステージ装置と、前記第1、前記第2及び前記第3の軸の交点焦点位置を調整可能な対物レンズと、を有することを特徴とする顕微鏡システム

請求項10

前記対物レンズは、前記交点を中心に回転可能であることを特徴とする請求項9に記載の顕微鏡システム。

技術分野

0001

本発明は、傾斜ステージ装置及び顕微鏡システムに関し、特に、ユーセントリック性を有する傾斜ステージ装置及び顕微鏡システムに関する。

背景技術

0002

従来より、顕微鏡などにより観察対象を観察するときに、観察対象を傾けて観察するための傾斜ステージ装置が利用されている。
ユーセントリック性を有する傾斜ステージ装置を用いることにより、観察対象を傾けても、観察対象についての焦点状態は変わらず、また、観察対象の観察領域も移動しないで、観察者は、観察対象を観察することができる。

0003

例えば、特開平9−236755号公報には、ユーセントリック性を確保しながら、Z軸方向の位置ズレ補正を行う、顕微鏡の試料ステージ位置補正方法及び試料ステージが開示されている。

先行技術

0004

特開平9−236755号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかし、上記特開平9−236755号公報の試料ステージの場合、観察対象を回転させることができる軸は、1軸のみであり、かつその回転機構回転レールを利用する機構であるため、回転可能角度も、回転レールの範囲に限られてしまうという問題がある。

0006

そこで、本発明は、2つの回転可能軸を有し、かつZ軸方向における位置調整可能な、ユーセントリック性を有する傾斜ステージ装置及び顕微鏡システム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

0007

本発明の一態様によれば、第1の軸回りに回転可能な第1のフレームと、前記第1のフレーム内に配設され、かつ前記第1のフレームにより前記第1の軸に直交する第2の軸回りに回転可能に支持された第2のフレームと、試料を固定可能で、前記第1の軸及び前記第2の軸に直交する第3の軸方向に沿って、前記第2のフレームに対して移動可能な第3のフレームと、前記第1のフレームを前記第1の軸回りの任意の回転角度で固定する第1の固定部材と、前記第2のフレームを前記第2の軸回りの任意の回転角度で固定する第2の固定部材と、前記第3のフレームを前記第3の軸方向における任意の位置で前記第2のフレームに対して固定する第3の固定部材と、を有する傾斜ステージ装置を提供することができる。

0008

本発明の一態様によれば、本発明の傾斜ステージ装置と、前記第1、前記第2及び前記第3の軸の交点焦点位置を調整可能な対物レンズと、を有する顕微鏡システムを提供することができる。

発明の効果

0009

本発明によれば、2つの回転可能軸を有し、かつZ軸方向における位置調整可能な、ユーセントリック性を有する傾斜ステージ装置及び顕微鏡システムを提供することができる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の実施の形態に係わる傾斜ステージ装置を用いた顕微鏡による観察の様子を説明するための斜視図である。
本発明の実施の形態に係わる傾斜ステージ装置の斜視図である。
本発明の実施の形態に係わる傾斜ステージ装置の上面図である。
本発明の実施の形態に係わる傾斜ステージ装置の正面図である。
図4のV-V線に沿った、傾斜ステージ装置の断面図である。
本発明の実施の形態に係わる、フレーム12の回転範囲を示す図である。
本発明の実施の形態に係わる、フレーム13の回転範囲を示す図である。
本発明の実施の形態に係わる、フレーム12をX軸回りに回転させ、フレーム13をY軸回りに回転させた傾斜ステージ装置3の斜視図である。
本発明の実施の形態に係わる、対物レンズ6を含む撮像ユニットが、X軸、Y軸及びZ軸の交点Oを通る軸回りに回転可能なデジタル顕微鏡ステム100の斜視図である。

実施例

0011

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本実施の形態に係わる傾斜ステージ装置を用いた顕微鏡による観察の様子を説明するための斜視図である。図1は、顕微鏡システムを利用して、傾斜ステージ装置に搭載された観察対象である試料が観察される様子を示している。図2は、傾斜ステージ装置の斜視図である。図3は、傾斜ステージ装置の上面図である。図4は、傾斜ステージ装置の正面図である。図5は、図4のV-V線に沿った、傾斜ステージ装置の断面図である。
(顕微鏡システムの構成)
図1に示すように、顕微鏡システム1は、顕微鏡2と、傾斜ステージ装置3とから構成されている。顕微鏡2は、ベース4と、支持板5と、対物レンズ6を有して構成されている。支持板5がベース4に固定され、対物レンズ6を有する顕微鏡2の光学系が、図示しないアーム部材を介して支持板5に固定されている。顕微鏡2は、光学式顕微鏡でも、デジタル顕微鏡でもよい。

0012

傾斜ステージ装置3は、顕微鏡2のベース4にネジ4aにより固定されている。観察者は、後述するX軸、Y軸及びZ軸の交点Oに試料Sの観察領域が位置するように試料Sを傾斜ステージ3に固定する。対物レンズ6の光軸LAは、その交点Oを通る。観察者は、傾斜ステージ装置3上に固定された試料Sを、対物レンズ6の焦点調整をして観察することができる。傾斜ステージ装置3を傾けても、試料Sの観察領域についての焦点状態が変わらず、かつ試料Sの観察領域が移動しないように、傾斜ステージ装置3は、ユーセントリック性を有している。
(傾斜ステージ装置の構成)
傾斜ステージ装置3は、支持部材11と、3つのフレーム12,13,14とを有している。フレーム12は、矩形筒体であり、フレーム13と14は、円筒体である。

0013

支持部材11は、コの字状に折り曲げられ、両側の折り曲げ部11A、11Bと、2つの折り曲げ部11Aと11Bの間の平らな中央部11Cを有する板部材である。支持部材11の中央部11Cには、4本のネジ4aにより支持部材11をベース4に固定するための4つの孔11cが形成されている。

0014

矩形筒体形状を有するフレーム12は、支持部材11により、2つの折り曲げ部11Aと11Bの間に、X軸回りに回転可能に支持されている。矩形筒体形状を有するフレーム12は、4つの側壁12A、12B、12C、12Dを有している。

0015

互いの内壁面12aと12bが対向する2つの側壁12Aと12Bの各々には、フレーム12の回転軸であるX軸に沿った孔(図示せず)が形成されている。
支持部材11の2つの折り曲げ部11Aと11Bの上部の各々にも、フレーム12の回転軸となるX軸に沿った孔(図示せず)が形成されている。

0016

軸ネジ15Aが、折り曲げ部11Aに形成された孔と、側壁12Aに形成された孔に挿通され、軸ネジ15Bが、折り曲げ部11Bに形成された孔と、側壁12Bに形成された孔に挿通されることにより、フレーム12は、X軸回りに回転可能に構成されている。

0017

軸ネジ15Bには、ストッパ部材16が設けられている。ストッパ部材16を所定の方向に回すことにより、フレーム12がX軸方向に移動して、軸ネジ15Aの段差部(図示せず)に押圧されて、フレーム12をX軸回りに回転しないように固定することができる。フレーム12がX軸回りに回転しない状態において、ストッパ部材16を所定の方向とは反対方向に回転させると、フレーム12の軸ネジ15Aの段差部への押圧がされなくなり、フレーム12は、X軸回りに回転可能となる。
よって、ストッパ部材16は、フレーム12をX軸回りの任意の回転角度で固定する固定部材を構成する。

0018

円筒形状を有するフレーム13は、矩形筒体のフレーム12の内側に、Y軸周りに回転可能に支持されている。互いの内壁面12cと12dが対向する2つの側壁12Cと12Dのそれぞれには、フレーム13の回転軸であるY軸に沿った孔12c1と12d1が形成されている(図5)。フレーム13には、フレーム13の回転軸であるY軸に沿った孔13a1と13a2が形成されている(図5)。

0019

軸ネジ17Aが、側壁12Cに形成された孔12c1と、フレーム13に形成された孔13a1に挿通され、つまみネジ17Bが、側壁12Dに形成された孔12d1と、フレーム13に形成された孔13a2に挿通されることによって、フレーム13は、Y軸回りに回転可能に構成されている。

0020

つまみネジ17Bを所定の方向に回すことにより、フレーム13がY軸方向に移動して、軸ネジ17Aの段差部17A1に押圧されて、フレーム13がY軸回りに回転しないように固定することができる。フレーム13がY軸回りに回転しない状態において、つまみネジ17Bを所定の方向とは反対方向に回転させると、フレーム13の軸ネジ17Aの段差部17A1への押圧がされなくなり、フレーム13は、Y軸回りに回転可能となる。

0021

よって、つまみネジ17Bは、フレーム13をY軸回りの任意の回転角度で固定する固定部材を構成する。
以上のように、フレーム13は、フレーム12内に配設され、かつフレーム12によりX軸に直交するY軸回りに回転可能に支持されている。

0022

図6は、フレーム12の回転範囲を示す図である。図7は、フレーム13の回転範囲を示す図である。フレーム12は、図6に示すように、X軸回りに+90度から−90度の範囲で回転可能に支持部材11により支持されている。フレーム13は、図7に示すように、Y軸回りに+90度から−90度の範囲で回転可能にフレーム12により支持されている。

0023

試料Sを傾斜させて観察するとき、観察者は、フレーム12及び13の少なくとも1つを回転させる。対物レンズ6の焦点距離は予め決まっているので、対物レンズ6と試料Sとの間の距離は、変更することはできない。

0024

しかし、フレーム12がX軸回りに回転したとき、側壁12Cと12Dは、Z軸方向における位置が変化する。そのため、図3に示すように、フレーム12がX軸回りに回転したときに、フレーム12が対物レンズ6にぶつからないように、側壁12Cと12Dの幅L1は、側壁12Aと12Bの幅L2よりも狭くなっている。すなわち、フレーム12のY軸方向の長さは、X軸方向の長さよりも短い。
従って、観察者は、試料Sを観察しながら、フレーム12が対物レンズ6にぶつかる心配をしないで、フレーム12をX軸回りに回転させることが出来る。

0025

また、フレーム12の内側に配設されたフレーム13は、円筒形状をしているので、観察者は、試料Sを観察しながら、フレーム13が対物レンズ6にぶつかる心配をしないで、フレーム13をY軸回りに回転させることも出来る。

0026

円筒形状を有するフレーム14は、試料Sを固定可能で、X軸及びY軸に直交するZ軸方向に沿って、フレーム13に対して移動可能に構成されている。
図5に示すように、円筒体のフレーム14は、中央部に隔壁部14Aを有する。隔壁部14Aの上部には、ホルダ18が搭載可能となっている。ホルダ18には、観察対象の試料Sが搭載される。隔壁部14Aの上面側の中央部には凹部14A1が形成されている。隔壁部14Aの中央部には、孔14A2が形成されている。

0027

ホルダ18の中央部には、孔18aが形成されている。つまみネジ19が、隔壁部14Aに形成された孔14A2と、ホルダ18に形成された孔18aに挿通され、つまみネジ19を所定の方向に回すことにより、ホルダ18をフレーム14に固定し、つまみネジ19を所定の方向とは反対方向に回転させると、ホルダ18をフレーム14から取り外すことができるようになっている。

0028

さらに、ホルダ18の上面側には、試料Sを固定するための固定具としての、4つの板バネ20が設けられている。各板バネ20の一端はホルダ18に固定されており、各板バネ20の他端はホルダ18の上面から離れた位置にあり、ホルダ18上に載置された試料Sをバネ力でホルダ18の上面側へ押圧するように、4つの板バネ20は、ホルダ18に設けられている。
なお、固定具は、板バネ20に代えて、ベルトネットなどを用いてもよい。

0029

フレーム14の外周面の上部には、雄ネジ部が形成されており、フレーム13の内周面の下部には、雌ネジ部が形成されており、フレーム14の雄ネジ部とフレーム13の雌ネジ部により螺合部SCが形成されている(図5)。

0030

螺合部SCは、円筒形状のフレーム14の軸回りにフレーム14を回転させると、フレーム14がフレーム13に対してZ軸方向に沿って上下させることができるようになっている。フレーム14を軸回りに所定の方向に回転させると、フレーム14がフレーム13に対してZ軸方向に沿って上方に移動し、フレーム14を軸回りに所定の方向とは反対方向に回転させると、フレーム14がフレーム13に対してZ軸方向に沿って下方に移動する。

0031

すなわち、フレーム14は、フレーム13に対してZ軸回りに回転可能に螺合されており、フレーム14をZ軸回りに回転させることにより、Z軸方向におけるフレーム14の位置が調整可能となっている。

0032

フレーム13の下方には、セットビスであるビス21が螺合するネジ孔13bが形成されている(図5)。ビス21は、所定の方向に回転すると、ネジ孔13bに沿ってフレーム14に向かって移動し、所定の方向とは反対方向に回転すると、ネジ孔13bに沿ってフレーム14から離れるように移動する。

0033

よって、ビス21を所定の方向に回転させると、ビス21の先端がフレーム14に当接して、フレーム14が回転しないようにして、フレーム14をフレーム13に対して固定することができる。すなわち、ビス21は、フレーム14をZ軸方向における任意の位置でフレーム13に対して固定する固定部材を構成する。

0034

よって、観察者は、フレーム14を軸回りに回転させることにより、高さ方向すなわちZ軸方向の位置の微調整を行うことができる。
(作用)
図1に示すように、傾斜ステージ装置3は、顕微鏡2のベース4に対して固定される。ホルダ18に観察対象である試料Sを搭載して、固定具である4つの板バネ20により試料Sをホルダ18に固定する。

0035

そして、観察者は、ストッパ部材16を操作して、フレーム12をX軸回りにおいて所望の角度に調整して固定し、つまみネジ17Bを操作して、フレーム13をY軸回りにおいて所望の角度に調整して固定することができる。
さらに、観察者は、ビス21を操作して、フレーム14をZ軸方向において所望の位置すなわち高さに調整して固定することができる。

0036

対物レンズ6の焦点位置が、X軸、Y軸及びZ軸の交点Oにある状態で、フレーム12をX軸回りにおいて所望の角度に変更しても、対物レンズ6の焦点位置は変わらず、かつ試料Sの観察領域も変化しない。

0037

さらに、対物レンズ6の焦点位置が、X軸、Y軸及びZ軸の交点Oにある状態で、フレーム13をY軸回りにおいて所望の角度に変更しても、対物レンズ6の焦点位置は変わらず、かつ試料Sの観察領域も変化しない。

0038

図8は、フレーム12をX軸回りに回転させ、フレーム13をY軸回りに回転させた傾斜ステージ装置3の斜視図である。
図8に示すように、観察者は、傾斜ステージ装置3により、試料SのX軸及びY軸の2つの軸回りに回転させ、かつZ軸方向の位置を調整して、試料Sを観察することができる。よって、観察者は、ユーセントリック観察をしながら、試料Sをあらゆる方向に動かすことができる。

0039

以上のように、上述した実施の形態によれば、2つの回転可能軸を有し、かつZ軸方向における位置調整可能な、ユーセントリック性を有する傾斜ステージ装置を提供することができる。

0040

また、上述した実施の形態では、対物レンズ6は、焦点調整をすることができるが、傾斜ステージ装置3に対して固定されている。
しかし、対物レンズ6を、X軸、Y軸及びZ軸の交点Oを通る軸回りに回転可能にしてもよい。

0041

図9は、対物レンズ6を含む撮像ユニットが、X軸、Y軸及びZ軸の交点Oを通る軸回りに回転可能なデジタル顕微鏡システム100の斜視図である。
図9に示すように、上述した傾斜ステージ装置3は、ベース部31に固定されている。ベース部31は、固定板32に対して高さ調整機構33を介して固定されている。

0042

支持板34は、固定板32の表面に対して90度の方向に延出するように、固定板32に対して固定されている。支持板34には、回転ユニット35が固定されている。回転ユニット35は、所定の軸W回りに回転可能な回転板36を有している。ここでは、軸Wは、上述したY軸と一致しているが、一致していなくてもよい。

0043

回転板36には接続ユニット37が固定されており、対物レンズ6を有する撮像ユニット38が、接続ユニット37に固定されている。接続ユニット37には、操作レバー37aが設けられており、操作レバー37aを操作することにより、図9において、矢印A1の方向、及び矢印A1の方向とは反対の矢印A2の方向に、接続ユニット37及び撮像ユニット38を、軸W回りに回転させることができる。

0044

以上のように、撮像ユニット38の対物レンズ6は、X軸、Y軸及びZ軸の交点Oに焦点位置を調整可能であり、かつその交点Oを中心に所定の範囲内で回転可能である。このような顕微鏡システム100にも、上述した傾斜ステージ装置3は適用可能である。

0045

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

0046

1顕微鏡システム、2顕微鏡、3傾斜ステージ装置、4ベース、4aネジ、5 支持板、6対物レンズ、11支持部材、11A 折り曲げ部、11B 折り曲げ部、11C 中央部、11c 孔、12フレーム、12A側壁、12B 側壁、12C 側壁、12D 側壁、12a内壁面、12c 内壁面、12c1 孔、12d1 孔、13 フレーム、13a1 孔、13a2 孔、13bネジ孔、14 フレーム、14A隔壁部、14A1 凹部、14A2 孔、15A軸ネジ、15B 軸ネジ、16ストッパ部材、17A 軸ネジ、17A1段差部、17B ネジ、18ホルダ、18a 孔、19 ネジ、20板バネ、21ビス、31 ベース部、32固定板、33調整機構、34 支持板、35回転ユニット、36回転板、37接続ユニット、37a操作レバー、38撮像ユニット、100 顕微鏡システム。

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