JP2017161782A - 傾斜ステージおよび顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】標本台の固定を大がかりな装置で行う必要が無く、コストを低減し、簡易な操作で標本台の傾斜角度の変更および保持を行う。
【解決手段】ベース部９と、ベース部９に傾斜角度を変更可能に支持され、標本Ａを搭載する搭載面１５を有する標本台１６と、標本台１６をベース部９に対して任意の傾斜角度で、解除可能に固定する固定手段１７と、ベース部９と標本台１６との間に配置され、搭載面１５を水平に戻す方向に標本台１６を付勢する付勢手段１８とを備える傾斜ステージ１１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、傾斜ステージおよび顕微鏡に関するものである。

従来、搭載した標本の対物レンズに対する傾斜角度を調節するための傾斜ステージが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この傾斜ステージは、標本を搭載する標本台の裏面に設けた球面を円環状のベース部に対して摺動させることで、標本台の傾斜角度を調節し、球面とベース部とにより画定される密閉空間の気圧を低下させることで球面をベース部に吸着し、標本台を傾斜した状態に保持するものである。

特開２０１０−２５０００９号公報 特開２００７−５７５１９号公報

しかしながら、特許文献１の傾斜ステージは、半球状の面が摺動する部分に空気圧により重さを生じさせ、標本面の傾斜角度を保持しているが、密閉空間内の気圧の減圧状態を調節する減圧機構を備えているため、装置が大がかりになるのと共に、高価になってしまうという不都合がある。
また、特許文献２のステージは、標本台の土台部分を引っ張りバネの付勢力とマイクロメータの押す力とによって釣り合わせて標本台の傾斜角度を保持しており、マイクロメータのヘッド部分が外部方向に突起状に飛び出してスペースを占有して装置が大がかりになり、精密な機構のため高価になってしまう。さらに傾斜角度を変更するのに２軸のマイクロメータ操作が必要で、自由に素早く角度決めができないという不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、標本台の固定を大がかりな装置で行う必要が無く、装置の製造コストを低減し、簡易な操作で標本台の傾斜角度の変更および保持を行うことができる傾斜ステージおよび顕微鏡を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、ベース部と、該ベース部に傾斜角度を変更可能に支持され、標本を搭載する搭載面を有する標本台と、該標本台を前記ベース部に対して任意の傾斜角度で、解除可能に固定する固定手段と、前記ベース部と前記標本台との間に配置され、前記搭載面を水平に戻す方向に前記標本台を付勢する付勢手段とを備える傾斜ステージを提供する。

本態様によれば、標本台の搭載面に標本を搭載し、例えば、鉛直上方に配置した対物レンズによって標本からの光を集光して観察する場合において、標本を異なる角度から観察したい場合には、固定手段を操作して、ベース部に対する標本台の固定状態を解除し、ベース部に対して標本台を揺動させ傾斜角度を変更する。この場合において、ベース部と標本台との間に配置された付勢手段が、搭載面を水平に戻す方向に標本台を付勢しているので、標本の重量バランスが悪い場合等に、固定手段による固定状態を解除しても、標本台が急激に揺動することが防止される。これにより、標本台の衝突等による標本の損傷の発生を防止することができる。
この場合、固定状態を解除しても標本台が急激に揺動することがないため、標本台の固定を従来技術のような大がかりな装置で行う必要が無く、大がかりでない分構造が簡略化され、装置の製造コストを低減することができる。

上記態様においては、前記固定手段が自由雲台であることが好ましい。
このようにすることで、自由雲台のハンドルを回して、ベース部に対する標本台の固定および固定解除を容易に行うことができる。

また、上記態様においては、前記付勢手段は、前記固定手段による固定状態が解除されかつ前記標本台にかかる水平軸線回りのモーメントが所定の閾値以下のときに、前記搭載面を略水平に維持するように付勢してもよい。
このようにすることで、標本台に係る水平軸線回りのモーメントが所定の閾値以下のときには、標本の重量バランスが良好であり、固定手段による固定状態が解除されると、付勢手段によって標本台の搭載面が略水平に維持される。

また、上記態様においては、前記付勢手段が、前記標本台の揺動中心を取り囲む位置に周方向に間隔をあけて複数配置された弾性部材であってもよい。
このようにすることで、各弾性部材が発生する弾発力が、標本台の揺動中心を挟んで両側にかかるので、標本台が揺動中心回りのいずれの方向にも急激に揺動しないように支持される。

また、上記態様においては、前記付勢手段が、前記標本台の揺動中心を取り囲む位置に全周にわたって配置された筒状の弾性部材であってもよい。
このようにすることで、弾性部材が発生する弾発力が、標本台の揺動中心を挟んで両側にかかるので、標本台が揺動中心回りのいずれの方向にも急激に揺動しないように支持される。また、全周を取り囲む筒状の弾性部材が障壁となって弾性部材の内側への液体や塵埃の流入を防止することができる。

また、上記態様においては、前記標本台および前記ベース部に上下方向に光を透過可能な透光部が設けられ、前記固定手段が、前記透光部の外側に配置されていてもよい。
このようにすることで、標本を標本台の透光部に一致する位置に配置することで、標本の透過観察を行うことができる。
また、本発明の他の態様は、上記いずれかの傾斜ステージを備える顕微鏡を提供する。

本発明によれば、標本台の固定を大がかりな装置で行う必要が無く、コストを低減し、簡易な操作で標本台の傾斜角度の変更および保持を行うことができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る顕微鏡を示す正面図である。 図１の顕微鏡に備えられた本発明の一実施形態に係る傾斜ステージを示す縦断面図である。 図２の傾斜ステージを示す平面図である。 図２の傾斜ステージの第１の変形例を示す縦断面図である。 図４の傾斜ステージの標本台を傾斜させた状態を示す縦断面図である。 図４の傾斜ステージのハンドル位置を変更するために弾性部材に設けたスリットを示す斜視図である。 図２の傾斜ステージの第２の変形例を示す縦断面図である。 図７の傾斜ステージの標本台を傾斜させた状態を示す縦断面図である。 図２の傾斜ステージの第３の変形例を示す縦断面図である。 図２の傾斜ステージの第４の変形例を示す縦断面図である。 図１０の傾斜ステージの標本台を傾斜させた状態を示す縦断面図である。 図２の傾斜ステージの第５の変形例を示す縦断面図である。 図１２の傾斜ステージの標本台を傾斜させた状態を示す縦断面図である。 図２の傾斜ステージの第６の変形例を示す縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る傾斜ステージ１１および顕微鏡１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡１は、図１に示されるように、標本Ａを搭載するステージ２と、該ステージ２の上方に掛け渡すように配置された門型フレーム３と、門型フレーム３に搭載され、下方の標本Ａからの光を集光する対物レンズ４と、対物レンズ４の鉛直方向位置を微調整するための焦準機構５と、対物レンズ４により集光された光を観察するための接眼レンズ６を備える鏡筒７とを備えている。

鏡筒７と門型フレーム３との間には、別途、種々の中間鏡筒や各種ユニットを装着可能である。例えば、落射投光管やＬＳＭのスキャナ等のシステムをアドオンすることができるようになっている。

ステージ２は、標本Ａを上下動させるためのＺステージ８と、標本Ａを水平２方向にそれぞれ移動させるためのＸステージ９およびＹステージ１０と、最上位のステージ、例えば、Ｘステージ９に搭載された傾斜ステージ１１とを備えている。Ｘステージ９、Ｙステージ１０およびＺステージ８は、公知の構造のものであり、それぞれハンドル１２，１３，１４を回転操作することによって作動させられるようになっている。なお、手動のＸステージ９およびＹステージ１０に代えて、電動ＸＹステージを採用してもよい。

本実施形態に係る傾斜ステージ１１は、図２に示されるように、標本Ａを搭載する搭載面１５を有する平板状の標本台１６と、該標本台１６をＸステージ（ベース部）９に対して揺動可能に支持するとともに、任意の揺動位置で静止させることができる自由雲台（固定手段）１７と、標本台１６を略水平となる方向に付勢する付勢手段１８とを備えている。

自由雲台１７は、Ｘステージ９の上面にねじ込み等の方法で固定された支柱９ａ上に設けられた球体１９と、該球体１９を挟む位置に配置され標本台１６に固定された一対の摺動部材２０と、該摺動部材２０の間隔を調節するハンドル２１とを備えている。摺動部材２０には、例えば、円錐状の凹み２２が設けられており、該凹み２２の内面に球体１９を接触させた状態で、球体１９を挟むようになっている。

球体１９と支柱９ａとは一体的に構成されていてもよいし、別体に構成されてねじ込み等によって相互に固定されていてもよい。また、球体１９および支柱９ａの材質は金属、樹脂等の必要な剛性を有する任意の材料を採用することができる。また、摺動部材２０に設ける凹み２２は円錐状に限られず、球体１９の外面と相補的な球面状の内面を有する凹みであってもよいし、Ｖ溝であってもよい。摺動部材２０と球体１９との間にはグリスを塗布してもよい。

ハンドル２１を一方向、例えば、反時計回りに回転させると、一対の摺動部材２０の間隔が広げられ、凹み２２の内面と球体１９外面との間の接触圧力が低下させられて、両者間の摩擦力が低下し、球体１９に対する摺動部材２０の自由な移動が許容されるようになっている。これにより、Ｘステージ９に対して標本台１６の傾斜角度を自由に変更することができるようになる。

一方、ハンドル２１を他方向、例えば、時計回りに回転させると、一対の摺動部材２０の間隔が狭められ、凹み２２の内面と球体１９外面との間の接触圧力が上昇させられて、両者間の摩擦力が増大し、球体１９に対して摺動部材２０が固定されるようになっている。これにより、Ｘステージ９に対して標本台１６を任意の傾斜角度位置で固定することができるようになっている。

付勢手段１８は、図３に示されるように、例えば、３本の圧縮コイルバネ（弾性部材）であり、Ｘステージ９と標本台１６との間に、自由雲台１７の球体１９を取り囲む周方向に等間隔をあけて３箇所に配置されている。各圧縮コイルバネ１８は、Ｘステージ９と標本台１６との間に圧縮された状態で挿入されており、Ｘステージ９と標本台１６との間隔を広げる方向に常に付勢力を発生している。

すなわち、３本の圧縮コイルバネ１８を周方向に等間隔に配置することにより、自由雲台１７の球体１９の中心（揺動中心）を通る全ての水平軸線回りに、いずれかの圧縮コイルバネ１８が他の圧縮コイルバネ１８とは逆方向のモーメントを発生させるようになっている。

このように構成された本実施形態に係る顕微鏡１および傾斜ステージ１１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡１を用いて標本Ａの観察を行うには、図１に示されるように、小動物等の標本Ａを傾斜ステージ１１の標本台１６の搭載面１５にベルト等によって固定し、Ｘステージ９、Ｙステージ１０およびＺステージ８を、ハンドル１２，１３，１４を操作することによって作動させ、対物レンズ４の光軸に対する標本Ａの観察位置を調節する。

次いで、焦準機構５を作動させ、対物レンズ４の鉛直方向位置を微調節する。
この状態で、標本Ａの観察位置の対物レンズ４の光軸に対する角度を調節するには、自由雲台１７のハンドル２１を回転操作して、球体１９と摺動部材２０との固定状態を解除し、ハンドル２１を球体１９の中心回りに揺動させる。これにより、一対の摺動部材２０を球体１９に対して摺動させながら標本台１６を傾斜させることができる。

そして、所望の方向に所望の傾斜角度まで傾斜させられた状態で、ハンドル２１を回転操作して一対の摺動部材２０によって球体１９を締め付けることにより、その位置で、標本台１６をＸステージ９に対して固定することができる。これにより、標本台１６上に固定された標本Ａを対物レンズ４の光軸に対して所望の傾斜角度に配置することができ、所望の観察角度での観察を行うことができる。

この場合において、本実施形態に係る傾斜ステージ１１によれば、Ｘステージ９と標本台１６との間に３つの圧縮コイルバネ１８が配置されているので、標本台１６に搭載されている標本Ａの重量バランスが悪い場合であっても、自由雲台１７のハンドル２１の回転操作によって、自由雲台１７の固定状態が解除されたときに標本台１６が急激に傾いてしまうことを防止することができる。これにより、標本台１６の衝突による衝撃や標本台１６からの脱落等から標本Ａを守ることができる。

これにより、本実施形態によれば、標本台１６の固定を吸着手段のような大がかりな装置で行う必要が無く、構造簡易化によって装置の製造コストを低減することができるという利点がある。
また、本実施形態によれば、自由雲台１７のハンドル２１を把持したままの状態で、固定状態の解除、標本台１６の傾斜および標本台１６の固定を実施することができ、傾斜ステージ１１の操作を簡易に行うことができるという利点もある。

なお、本実施形態においては、弾性部材として３つの圧縮コイルバネ１８を例示したが、これに代えて、２または４以上の圧縮コイルバネを採用してもよい。また、圧縮コイルバネ１８を、周方向に等間隔に配置したが、これに代えて、間隔を異ならせてもよい。

また、本実施形態においては、圧縮コイルバネ１８に代えて、図４および図５に示されるように、球体１９を取り囲む円筒状の弾性材料からなる弾性部材（付勢手段）２３を採用してもよい。このようにすることで、弾性部材２３を球体１９を取り囲む障壁として機能させ、球体１９部分への液体や塵埃の流入を阻止することができる。標本台１６を傾斜させる際には、円筒状の弾性部材２３の周方向の一部を潰すように弾性変形させればよい。円筒状に限定されるものではなく、他の任意の筒状の弾性部材を採用してもよい。

また、標本台１６の裏面に、軸受３０によって搭載面１５に直交する軸線回りに回転可能に支持された回転部材３１を設け、一対の摺動部材２０を回転部材３１に固定してもよい。このようにすることで、自由雲台１７のハンドル２１の位置を標本台１６に対して上記軸線回りに変更することができる。自由雲台１７のハンドル２１は、標本台１６の外側に突出するため、ハンドル２１の方向に標本台１６を傾斜させる場合にハンドル２１が邪魔になる場合があるので、標本台１６に対してハンドル２１の位置を変更することにより、そのような不都合をなくし、全ての方向に十分な傾斜角度を確保することができるという利点がある。

なお、ハンドル２１の位置を変更する場合、柔軟な円筒状の弾性部材２３が部分的にめくれ上がる位置を変化させながら変更してもよいし、図６に示されるように、周方向に伸びるスリット２４にハンドル２１を貫通させ、スリット２４内におけるハンドル２１の貫通位置を変化させることにしてもよい。弾性部材２３を部分的にめくり上げる構造の場合、ハンドル２１の回転操作によって標本台１６の傾斜角度を所望の角度に固定した後に、ハンドル２１を根元から取り外すことにしてもよい。これにより、弾性部材２３の部分的なめくれ上がりを防止して、より確実なシール構造を構成することができる。

また、図７および図８に示されるように、自由雲台１７のハンドル２１を弾性部材２３よりも内側において屈曲させ、標本台１６の搭載面１５から突出させることにしてもよい。この場合、屈曲部分においては、ベベルギヤ（図示略）等の動力伝達手段によってハンドル２１に加える回転力を摺動部材２０に伝達することにすればよい。このようにすることで、ハンドル２１の標本台１６から外方への突出量を抑えて、標本台１６を傾斜させる場合にハンドル２１が邪魔になることを防止することができる。

また、本実施形態においては、自由雲台１７の球体１９をＸステージ９に固定し、一対の摺動部材２０を標本台１６の裏面に固定したが、これに代えて、図９に示されるように、球体１９を標本台１６の裏面に固定し、一対の摺動部材２０をＸステージ９に固定してもよい。また、図９に示すように、Ｘステージ９にネジ止め等によって固定されるベース部材２５に、一対の摺動部材２０または球体１９を固定してもよい。この場合、支柱９ａはＸステージ９に代わり、標本台１６に固定されている。

また、標本台１６の傾斜角度を大きく確保する場合、弾性部材２３とＸステージ９との間に隙間が形成される場合もあるので、図１０および図１１に示されるように、円筒状の弾性部材２３の径方向内方に配置される円筒状の障壁部材２６をＸステージ９側に設けておいてもよい。これにより、傾斜時の隙間の形成を抑えて、液体や塵埃等の侵入をより確実に抑制することができる。
弾性部材２３としては、スポンジやウレタンゴム等からなるものを例示することができる。また、金属あるいは樹脂製の蛇腹のようなものを採用することにしてもよい。

また、円筒状の弾性部材２３に障壁の役割も受け持たせることに代えて、図１２および図１３に示されるように、例えば、３つの圧縮コイルバネ１８からなる弾性部材を取り囲むように、円筒状の障壁部材２７、例えば、標本台１６とＸステージ９との隙間に合わせて伸縮するテレスコピックな障壁部材２７を併用してもよい。これにより、弾性部材１８による標本台１６の付勢と、球体１９近傍への液体や塵埃等の流入の防止とを、より確実に行うことができる。

また、本実施形態においては、球体１９および摺動部材２０を標本台１６の中央近傍に配置し、かつ、標本Ａを標本台１６の中央近傍に搭載することとしたが、これに代えて、図１４に示されるように、標本台１６およびＸステージ９の中央近傍には、光学的に透明な材質からなる窓部（透光部）２８を設け、自由雲台１７の球体１９および摺動部材２０については、窓部２８から離れた位置に配置することにしてもよい。

このようにすることで、標本台１６を傾斜させて標本Ａを所望の角度に傾斜させた状態で、窓部２８を介して鉛直下方から透過させた光を標本Ａに照射して、標本Ａを透過した透過光を観察することができるという利点がある。
窓部２８としては光学的に透明な材質からなるものの他、貫通孔を採用してもよい。

また、本実施形態においては、門型フレーム３を有する顕微鏡１を例示したが、これに限定されるものではなく、正立型または倒立型の任意の構造の顕微鏡に適用することができる。
また、固定手段として、自由雲台１７を例示したが、他の任意の構造のものを採用してもよい。また、標本台１６の平面視形状は長方形に限られず、円形や楕円形等標本Ａに合わせて任意の形状のものを採用してもよい。

また、標本Ａを標本台１６に固定する手段としてベルトを例示したが、他の任意の固定手段を採用してもよい。
また、弾性部材１８，２３の付勢力によって、搭載面１５が略水平となる方向に標本台１６が付勢されることとしたが、球体１９の中心回りのモーメントが所定値以下の重量バランスである場合には、搭載面１５が略水平となる位置に維持されるような付勢力を発生させることにしてもよい。
このようにすることで、標本台１６の傾斜角度を変更する場合や、標本Ａを交換する等の作業時に自由雲台１７のハンドル２１を緩めるだけで標本台１６を略水平に配置することができ、作業性を向上することができる。

１ 顕微鏡
９ Ｘステージ（ベース部）
１１ 傾斜ステージ
１６ 標本台
１７ 自由雲台（固定手段）
１８ 圧縮コイルバネ（弾性部材、付勢手段）
２３ 弾性部材（付勢手段）
２８ 窓部（透光部）
Ａ 標本

Claims (7)

1. ベース部と、
   該ベース部に傾斜角度を変更可能に支持され、標本を搭載する搭載面を有する標本台と、
   該標本台を前記ベース部に対して任意の傾斜角度で、解除可能に固定する固定手段と、
   前記ベース部と前記標本台との間に配置され、前記搭載面を水平に戻す方向に前記標本台を付勢する付勢手段とを備える傾斜ステージ。
2. 前記固定手段が自由雲台である請求項１に記載の傾斜ステージ。
3. 前記付勢手段は、前記固定手段による固定状態が解除されかつ前記標本台にかかる水平軸線回りのモーメントが所定の閾値以下のときに、前記搭載面を略水平に維持するように付勢する請求項１または請求項２に記載の傾斜ステージ。
4. 前記付勢手段が、前記標本台の揺動中心を取り囲む位置に周方向に間隔をあけて複数配置された弾性部材である請求項１から請求項３のいずれかに記載の傾斜ステージ。
5. 前記付勢手段が、前記標本台の揺動中心を取り囲む位置に全周にわたって配置された筒状の弾性部材である請求項１から請求項３のいずれかに記載の傾斜ステージ。
6. 前記標本台および前記ベース部に上下方向に光を透過可能な透光部が設けられ、
   前記固定手段が、前記透光部の外側に配置されている請求項２に記載の傾斜ステージ。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の傾斜ステージを備える顕微鏡。
   

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