JP2010276711A - 傾斜ステージ、顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】観察条件を決定する際の滑らかな傾角調整及び観察時の安定した傾角保持が可能な傾斜ステージとこれを有する顕微鏡を提供すること。
【解決手段】３つの磁石４５が設けられたベース部２１と、上面に試料が載置されるステージ板２５を有し、下面にベース部２１に対して摺動可能に保持する磁性体のカップ２７を有する傾斜可能なステージ部２３とを備え、ステージ部２３の傾角を調整及び保持するために、磁石４５の位置を変更することでベース部２１とステージ部２３との間の引力を調整する引力調整手段とを有する傾斜ステージ３。
【選択図】図３

Description

本発明は、傾斜ステージとこれを有する顕微鏡に関するものである。

従来、顕微鏡などで試料を対物レンズの光軸に対して傾けて観察するための傾斜ステージとして、試料を載置するステージ部をベース部に対して摺動させながら傾斜させる構成のものがある（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００７−５７５１９号公報

従来の傾斜ステージは、安定した傾角保持のために摺動面の粗度を上げて摩擦力を大きくすると傾角調整時の動きが重くなる。一方、傾角調整時の動きを滑らかにするために摺動面の粗度を下げて摩擦力を小さくすると安定した傾角保持が困難になる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、観察条件を決定する際の滑らかな傾角調整及び観察時の安定した傾角保持が可能な傾斜ステージを提供することを目的とし、また、この傾斜ステージを有する顕微鏡を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る傾斜ステージは、少なくとも１つの磁石が設けられたベース部と、上面に試料が載置される載置部を有し、下面に前記ベース部に対して摺動可能に保持する磁性体の摺動部を有する傾斜可能なステージ部とを備え、前記ステージ部の傾角を調整及び保持するために、前記磁石の位置を変更することで前記ベース部と前記ステージ部との間の引力を調整する引力調整手段とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る顕微鏡は、前記傾斜ステージを有することを特徴とする。

本発明によれば、観察条件を決定する際の滑らかな傾角調整及び観察時の安定した傾角保持が可能な傾斜ステージとこれを有する顕微鏡を提供することができる。

第１実施形態に係る傾斜ステージを備えた顕微鏡を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 第１実施形態に係る傾斜ステージの正面図である。 第１実施形態に係る傾斜ステージの縦断面図である。 図３に示される傾斜ステージのＡ−Ａ断面図である。 第２実施形態に係る傾斜ステージの縦断面図である。 図５に示される傾斜ステージのＢ−Ｂ断面図である。 図５に示される傾斜ステージのＣ−Ｃ断面図である。

以下、本願の実施形態に係る傾斜ステージとこれを有する顕微鏡について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態の傾斜ステージ３を備えた顕微鏡１の全体的な構成について図１を参照して説明する。なお、土台５に設置する傾斜ステージ３は後述する第２実施形態のものでもよい。また、図１に示す顕微鏡１は一例であり、この形態に限定されるものではない。

図１に示すように、顕微鏡（実体顕微鏡）１は、土台５、支柱７、アーム９、アーム９に取り付けられた対物レンズ１１、双眼鏡筒１３、接眼レンズ１５等を有する。アーム９は支柱７に設けられた上下動ハンドル１７を操作することによって上下方向（対物レンズ１１の光軸方向）に移動させることができる。符号１９はズームハンドルを示す。土台５には、上面に載置した不図示の試料を傾けて観察するための第１実施形態の傾斜ステージ３が設置されている。

次に、第１実施形態の傾斜ステージ３について、顕微鏡１に設置するものとして図２から図４を参照して説明する。

基本的な構成を説明する。図２に示すように、傾斜ステージ３は、土台５に設置するベース部２１と、その上に置かれたステージ部２３とからなる。ステージ部２３は、上面に試料が載置される円板状のステージ板（載置部）２５と、ステージ板２５の裏面に設けられた略半球状のカップ（摺動部）２７とからなる。カップ２７は磁性体の金属である。

図２に二点鎖線で示すように、ステージ部２３はベース部２１に対して摺動しながら傾斜可能である。即ち、固定されているベース部２１の上端部分はカップ（摺動部）２７に当接する受座２９となっており、カップ２７を受座２９に対して摺動させながら回転させることによって、試料が載置されるステージ板２５の上面が水平状態から傾斜し、受座２９とカップ２７との摩擦によって傾角（傾斜角度）が保持される構成である。

ステージ部２３は傾斜ステージ３を上方から見て全方向へ傾斜することができる。そして、後述のように、第１実施形態の傾斜ステージ３は、ステージ部２３の傾角を調整及び保持するために、磁石が設けられたベース部２１とステージ部２３との間の引力（磁力）を調整する引力調整手段を有している。引力（磁力）調整を行うことにより、上述の受座２９とカップ２７の間の摩擦力が調整され、ステージ部２３の滑らかな傾角調整及び安定した傾角保持が可能となる。

ベース部２１の構成と引力調整手段について説明する。図３に示すように、ベース部２１は、固定部３１と、固定部３１に対して鉛直方向に延びる中心軸の回りに回転可能な円板状の回転板（移動部）３３とからなる。固定部３１は、回転板３３と中心軸及び外径が一致する円板状の固定板３５と、固定板３５に２つの螺子３７で固定され、略半球状の磁性体のカップ２７を受ける受部３９とを有する。回転板３３は、中央に円孔４１を有し、受部３９中央に形成された下方に突出する円柱部４３に外嵌しており、受部３９と固定板３５との間に回転可能に保持されている。受部３９の上端部分が磁性体のカップ２７に円状に当接する上述の受座（テーパー面）２９を構成している。受部３９は非磁性体であり、ステージ部２３が傾角調整時に滑らかに動くようにプラスチック等を素材とする。回転板３３も非磁性体である。なお、以上の構成は後述する第２実施形態も同様である。

図３、図４に示すように、回転板３３の円孔４１の周囲には３つの磁石４５が埋設されている。３つの磁石４５の上面と回転板３３の上面との鉛直方向の位置は一致している。３つの磁石４５は、回転板３３を上方から見て回転板３３の中心軸を中心とする１つの円上に当該円に沿って等間隔で配置されている。

受部３９には、回転板３３とカップ２７との間の部分に、３つの磁性体の金属棒（磁性部材）４７が設けられている（図３では１つのみが図示されている）。金属棒４７は受部３９を上下に貫く貫通孔に挿設されている。金属棒４７は貫通孔を丁度埋める長さとするが、カップ２７が摺動時に傷付くことを確実に防ぐために、金属棒４７の上端面が受座２９より僅かに低くなるようにしてもよい。３つの磁性体の金属棒４７は、受部３９を上方から見て回転板３３の中心軸を中心とする上述の１つの円上に当該円に沿って等間隔で配置されている。即ち、磁石４５と金属棒４７は、傾斜ステージ３を上方から見て同一の円上に配置されている。なお、磁石４５と金属棒４７の数は特に３つに限定されるものではない。また、貫通孔と金属棒４７は、螺子にしてもよい。

回転板３３を回転させることにより、３つの磁石４５を３つの金属棒４７の直下にそれぞれ位置決めし、３つの磁石４５の上面を３つの金属棒４７の下面にそれぞれ接触させることができる。図３は、磁石４５と金属棒４７が接触した状態を表す図である。また、回転板３３を回転させることにより、３つの磁石４５の位置を３つの金属棒４７の直下から回転方向にそれぞれずらし、３つの磁石４５の上面を３つの金属棒４７の下面からそれぞれ離すことができる。

磁石４５を有する回転板３３と金属棒４７とから引力調整手段が構成される。磁石４５と金属棒４７が接触していない状態では、磁石４５の磁力はカップ２７に伝わらず、ベース部２１とステージ部２３との間に磁気的引力は働かない。この状態ではユーザーはステージ部２３を滑らかに傾斜させることができる。ステージ部２３を傾斜させて傾角を調整し、望みの角度にしてから、回転板３３を図４に示すように右回り或いは左回りに回転し、磁石４５を金属棒４７に接触させる。すると、磁石４５の磁力は金属棒４７を介して磁性体のカップ２７に伝わり、ベース部２１とステージ部２３との間に磁気的引力が働き、受座２９とカップ２７の間の摩擦力が増大することで傾角が確実に固定される。

また、この状態から、回転板３３を図４に示すように右回り或いは左回りに回転し、磁石４５を金属棒４７から離せば、磁石４５の磁力はカップ２７に伝わらず、ベース部２１とステージ部２３との間に磁気的引力が働かない状態に戻り、ステージ部２３の傾角の固定が解除されて再び滑らかな傾角調整が可能となる。

以上のように、第１実施形態によれば、滑らかな傾角調整及び安定した傾角保持が可能な傾斜ステージとこれを有する顕微鏡を提供することができる。傾角の確実な固定と固定の解除が可能なため、顕微鏡で試料を傾けて観察することが容易となる。また、第１実施形態の傾斜ステージは、安定した傾角保持のために摺動面の粗度を上げる必要がないため、磨耗がなく、耐久性にも優れている。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の傾斜ステージ４９について、顕微鏡１に設置するものとして図５から図７を参照して説明する。第２実施形態は第１実施形態と基本的な構成が同じであるため、第１実施形態と同様の部分は図５から図７に同一符号で示し、重複する説明は省略する。

図５に示すように、第２実施形態の傾斜ステージ４９では、ステージ部５１の円板状のステージ板５３の裏面に円板状の防磁部材５５を設けている。ステージ板５３と磁性体のカップ２７の間に防磁部材５５を設けることで、後述する磁石６１、６３、６５から磁力が金属棒４７を介してカップ２７に伝わる時でも、試料が載置されるステージ板５３の上面に磁力が伝わることはなく、試料が磁力に弱い場合でも傾斜ステージ４９を用いて問題なく観察を行うことができる。なお、防磁部材５５は、例えば軽磁性材料（ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト等）から製作することができるが、市販の防磁シートを用いてもよい。

図５、図６に示すように、第２実施形態の傾斜ステージ４９のベース部５７において、非磁性体の回転板５９の円孔４１の周囲には、計９つの磁石６１、６３、６５が埋設されている。９つの磁石６１、６３、６５の上面と回転板５９の上面との鉛直方向の位置は一致している。９つの磁石６１、６３、６５は、回転板５９を上方から見て回転板５９の中心軸（回転軸）を中心とする１つの円上に配置されている。９つの磁石６１、６３、６５は、前記円に沿って等間隔で配置され、かつ磁力が９つの磁石のうちで最も大きい３つの磁石６１と、前記円に沿って等間隔で配置され、かつ磁力が９つの磁石のうちで中程度の３つの磁石６３と、前記円に沿って等間隔で配置され、かつ磁力が９つの磁石のうちで最も小さい３つの磁石６５とからなる。

受部３９には、第１実施形態と同じ３つの磁性体の金属棒（磁性部材）４７が設けられている（図５では１つのみが図示されている）。９つの磁石６１、６３、６５と金属棒４７は、傾斜ステージ４９を上方から見て同一の円上に配置されている。なお、磁石の数は特に９つに限定されるものではない。

回転板５９を回転させることにより、９つの磁石のうち、磁力が最も大きい３つの磁石６１、又は磁力が中程度の３つの磁石６３、又は磁力が最も小さい３つの磁石６５を３つの金属棒４７の直下にそれぞれ位置決めし、位置決めした３つの磁石の上面を３つの金属棒４７の下面にそれぞれ接触させることができる。図５は、磁力が最も小さい３つの磁石６５と金属棒４７が接触した状態を表す図である。また、回転板５９を回転させることにより、金属棒４７に接触させる３つ一組の磁石を切り替えることができる。

図５、図７に示すように、第２実施形態の傾斜ステージ４９のベース部５７において、固定部６７の固定板６９と回転板５９の間には、ねじりばね７１が設けられている。ねじりばね７１は、固定板６９の上面に形成された環状溝７３の中に収まっており、ねじりばね７１の一端は下方に折れ曲がって固定板６９に刺さった状態で固定されており、ねじりばね７１の他端は上方に折れ曲がって回転板５９に刺さった状態で固定されている。ねじりばね７１を設けることにより、ユーザーが回転板５９を回転させる際にねじりばね７１から抵抗力が働くことになる。

ベース部５７の構成の一例として、磁力が最も小さい３つの磁石６５と金属棒４７が接触している状態（図５に示す状態）で、ねじりばね７１に荷重がかからないようにしておく。そしてこの状態から、回転板５９を図６に示すように右回りにのみ、また所定角度だけ（磁力が最も大きい３つの磁石６１が金属棒４７に接触するまで）、ねじりばね７１から抵抗力を受けつつ回転させることができるようにしておく。

９つの磁石６１、６３、６５を有する回転板５９と金属棒４７とから引力調整手段が構成される。磁力が最も小さい３つの磁石６５と金属棒４７が接触している状態では、３つの磁石６５の小さな磁力は金属棒４７を介して磁性体のカップ２７に伝わり、ベース部５７とステージ部５１との間に小さな磁気的引力が働くが、受座２９とカップ２７の間の摩擦力は小さいため、ユーザーはステージ部５１を滑らかに傾斜させることができる。

ステージ部５１を傾斜させて傾角を調整し、望みの角度にしてから、回転板５９を図６に示すように右回りに回転し、磁力が中程度の３つの磁石６３を金属棒４７に接触させる。すると、３つの磁石６３の中くらいの磁力は金属棒４７を介して磁性体のカップ２７に伝わり、ベース部５７とステージ部５１との間に中くらいの磁気的引力が働き、受座２９とカップ２７の間の摩擦力が中くらいとなり、微調整が可能な程度の強さで傾角が保持される。

ステージ部５１の傾角を確実に固定したい時は、磁力が中程度の３つの磁石６３と金属棒４７が接触している状態から、回転板５９をさらに右回りに回転し、磁力が最も大きい３つの磁石６１を金属棒４７に接触させる。すると、３つの磁石６１の大きな磁力は金属棒４７を介して磁性体のカップ２７に伝わり、ベース部５７とステージ部５１との間に大きな磁気的引力が働き、受座２９とカップ２７の間の摩擦力が増大することで傾角が確実に固定される。

また、この状態から、回転板５９を左回りに回転すれば、磁力が中程度の３つの磁石６３と金属棒４７が接触している状態、さらに磁力が最も小さい３つの磁石６５と金属棒４７が接触している状態に戻すことができる。

以上の第２実施形態によっても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

特に上記構成の第２実施形態によれば、回転板５９に９つの磁石６１、６３、６５が設けられているため、ベース部５７とステージ部５１との間の引力（磁力）の強さを３段階で調整することができる。

また、固定板６９と回転板５９の間にねじりばね７１が設けられているため、ユーザーは、回転板５９を回転させる時、回転板５９の回転位置が感覚的にわかる。例えば、ユーザーは、磁力が最も小さい磁石６５と金属棒４７が接触している状態から回転板５９を右回りに回転させる時、ねじりばね７１から徐々に強い抵抗力を受けるため、回転板５９をどれくらい回せば磁力が中程度の磁石６３或いは磁力が最も大きい磁石６１が金属棒４７に接触するかということが感覚的にわかる。なお、磁力が中程度の磁石６３或いは磁力が最も大きい磁石６１と金属棒４７が接触している状態では、磁石と金属棒４７とが引き付け合い、回転板５９の上面と受部３９との接触面の摩擦が大きくなるため、ねじりばね７１の抵抗力により回転板５９が自然に元の位置に戻ることが防止される。

なお、上述の実施形態は例に過ぎず、上述の構成に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。例えば、磁石が３つの第１実施形態の構成に、第２実施形態の防磁部材とねじりばねを組み合わせることもできる。また、第２実施形態では、回転板５９に計９つ、磁力の異なる３種類の磁石６１、６３、６５を設けているが、同じ磁力の９つの磁石を用いることもできる。この場合、例えば上述の円に沿って等間隔で配置された３つずつ３組の磁石が埋設される回転板５９の穴の深さを互いに変えることで、３組の磁石の金属棒４７からの鉛直方向の距離を互いに変えれば、磁力が大・中・小の３種類の磁石６１、６３、６５を設けた場合と同様に、ベース部５７とステージ部５１との間の引力（磁力）の強さを３段階で調整することができる。

１ 顕微鏡
３，４９ 傾斜ステージ
２１，５７ ベース部
２３，５１ ステージ部
２５，５３ ステージ板
２７ カップ
３１，６７ 固定部
３３，５９ 回転板
３５，６９ 固定板
３９ 受部
４５ 磁石
４７ 金属棒
５５ 防磁部材
６１、６３、６５ 磁石
７１ ねじりばね

Claims (8)

1. 少なくとも１つの磁石が設けられたベース部と、
   上面に試料が載置される載置部を有し、下面に前記ベース部に対して摺動可能に保持する磁性体の摺動部を有する傾斜可能なステージ部とを備え、
   前記ステージ部の傾角を調整及び保持するために、前記磁石の位置を変更することで前記ベース部と前記ステージ部との間の引力を調整する引力調整手段とを有することを特徴とする傾斜ステージ。
2. 前記ベース部は、固定部と、当該固定部に対して移動可能かつ前記磁石が設けられた移動部とを有することを特徴とする請求項１に記載の傾斜ステージ。
3. 前記引力調整手段は、前記移動部と、当該移動部と前記摺動部との間に設けられた少なくとも１つの磁性部材とから構成されることを特徴とする請求項２に記載の傾斜ステージ。
4. 磁力の異なる複数の前記磁石が前記移動部に設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の傾斜ステージ。
5. 前記移動部は、前記ステージ部の試料載置面に対して鉛直方向に延びる中心軸の回りに回転可能な回転板であり、前記磁石は前記回転板の前記中心軸を中心とする円上に配置され、
   前記固定部は、略半球状の前記摺動部を受ける受部を有し、前記磁性部材は前記受部の前記円上に配置され、
   前記回転板の回転により、前記磁石が前記磁性部材の下端の近傍に位置決めされることを特徴とする請求項３又は４に記載の傾斜ステージ。
6. 前記固定部と前記回転板の間にねじりばねを設けたことを特徴とする請求項５に記載の傾斜ステージ。
7. 前記ステージ部は前記摺動部の上側に防磁部材を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の傾斜ステージ。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の傾斜ステージを有することを特徴とする顕微鏡。

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