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顕微鏡等のフォーカス安定性機構 実績あり

国内特許コード P02P000491
整理番号 A021P37
掲載日 2003年7月10日
出願番号 特願2001-225306
公開番号 特開2003-043373
登録番号 特許第4205321号
出願日 平成13年7月26日(2001.7.26)
公開日 平成15年2月13日(2003.2.13)
登録日 平成20年10月24日(2008.10.24)
発明者
  • 木下 一彦
  • 塩 育
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 顕微鏡等のフォーカス安定性機構 実績あり
発明の概要 【課題】光学顕微鏡等の熱膨張に起因するZ方向の焦点外れを補償することにより、観測中に試料が焦点ボケを生じたり、物点(対象物)の移動(ドリフト)を起こさない安定性の高い光学顕微鏡を提供する。
【解決手段】 光軸に重量、形状とも対象型につくられた光学系部と試料位置決め機構を有す周辺部とからなる光学機械において、それぞれのコンポーネントを温度依存性がゼロに近いものを組み合わせて構成したことを特徴とする顕微鏡等のフォーカス安定性機構。
従来技術、競合技術の概要


公知の顕微鏡は、一般に、複数の異なる対物レンズを受容する対物レンズ回転交換器(レボルバ)を装備している。回転交換器の回転によって、所望の対物レンズを顕微鏡の光路内へ旋回する。対物レンズのフォーカシングは、顕微鏡対物レンズの光軸に沿ってステージを移動することによって行う。このような顕微鏡本体は周囲の環境温度が上昇することにより膨張するということが、実際上良く知られている。この膨張により、顕微鏡の極めて小さい焦点深度範囲(μの範囲)に基づいて、プレパラートを含むステージと顕微鏡対物レンズとの間の距離の変化が起こり、例えば常温時に一度調整した合焦位置(状態)が失われるという望ましくない効果が生ずる。



例えば、従来の光学測定機、光学顕微鏡の心臓部である対物レンズには約1μm/°Cの温度依存性があり、またこの保持部金物も光軸に対して非対称で温度依存性があった。試料位置決め装置のステージ部も重量的、形状においても光軸に対して非対称性が著しくバランスを欠いており温度変化に対して焦点が不安定となり、また物点(対象物)の移動(ドリフト)を起こしていた。
このため室内の温度を制御しても0.1°Cの温度変化は避けられず、対物レンズ温度依存性を仮に1.0μm/1°Cとすると0.1°Cの変化で100nmの移動量となり、この結果焦点がボケで分子位置の計測や分子運動量の計測等に応えられないのが現状である。

産業上の利用分野


本発明は、光学機器、光学測定機、光学顕微鏡等のフォーカス安定性機構に関するものである。特に光学顕微鏡等ではピントがずれたり、周囲の温度等の影響で光学顕微鏡が微小に変位し物点(対象物)がずれたりする(いわゆるドリフト現象)ことがあるが、本発明はこうしたピントのズレやドリフト現象によって物点が移動することなく、常に安定して試料を観察できる顕微鏡等のフォーカス安定性機構に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
固定基盤上に補正筒を固定し、さらに前記補正筒に対物レンズを固定して構成した光学系部と、前記固定基盤上に前記光学系部を取り囲むように配置され、かつ光軸に重量、形状ともに対称に構成されたX、Y軸ステージおよびZ軸微動ステージとを有している顕微鏡であって、前記光学系部と、前記X、Y、Z軸ステージは、それぞれの温度依存性の総和が等しく、かつ釣り合い長さを等しく構成したことを特徴とする顕微鏡のフォーカス安定性機構。

【請求項2】
前記光学系部と、前記X、Y、Z軸ステージのそれぞれの部材が、線膨張係数が3×10-6以下である材質を組み合わせて構成したことを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡のフォーカス安定性機構。

【請求項3】
固定基盤上に配置されたZ軸微動ステージに補正筒を固定し、さらに前記補正筒に対物レンズを固定して構成した光学系部と、前記固定基盤上に補正柱を介して前記光学系部を取り囲むように配置され、かつ光軸に重量、形状ともに対称に構成されたX、Y軸ステージとを有している顕微鏡であって、前記Z軸微動ステージおよび前記光学系部と、前記補正柱およびX、Y軸ステージとは、それぞれの温度依存性の総和が等しく、かつ釣り合い長さを等しく構成したことを特徴とする顕微鏡のフォーカス安定性機構。

【請求項4】
前記X、Y軸ステージは、前記補正柱に取り付けたステージ固定板上に取り付けられていることを特徴とする請求項3に記載の顕微鏡のフォーカス安定性機構。

【請求項5】
前記Z軸微動ステージおよび前記光学系部と、前記補正柱およびX、Y軸ステージのそれぞれの部材が、線膨張係数が3×10-6以下である材質を組み合わせて構成したことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の顕微鏡のフォーカス安定性機構。

【請求項6】
前記光学系部と、前記ステージの、何れかのコンポーネントには線膨張係数が3×10-6以下であるインバーを使用することを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の顕微鏡のフォーカス安定性機構。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2001225306thum.jpg
出願権利状態 登録
ライセンス状況 通常実施権[C01-06]
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 生命活動のプログラム 領域
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