特開 2023-141747 観察装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023141747

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】観察装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/04 20210101AFI20230928BHJP

   G02B 21/00 20060101ALN20230928BHJP

【ＦＩ】

G02B7/04 C

G02B7/04 E

G02B21/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022048227

(22)【出願日】2022-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100135013

【弁理士】

【氏名又は名称】西田 隆美

(72)【発明者】

【氏名】藪 光紘

(72)【発明者】

【氏名】山内 翼

【テーマコード（参考）】

2H044

2H052

【Ｆターム（参考）】

2H044BB03

2H044BB05

2H052AD05

(57)【要約】

【課題】ボイスコイルモータで駆動されるレンズユニットに対するカウンターウェイトを、軽量化することが可能な技術を提供する。
【解決手段】観察装置１は、メインフレーム１１と、レンズユニット２と、結像レンズ５と、駆動機構３と、付勢機構４とを備える。駆動機構３は、ボイスコイルモータ３１の駆動力により、レンズユニット２を移動させる。付勢機構４は、梃子部４０と、カウンターウェイト４１と、ワイヤー４２とを有する。梃子部４０は、メインフレーム１１に対して、Ｘ方向に延びるシャフト軸を中心として回転可能に支持される。カウンターウェイト４１は、梃子部４０における、メインフレーム１１に支持される支点位置Ｐ１から離れた力点位置Ｐ２に力を負荷する。ワイヤー４２は、梃子部４０における力点位置Ｐ２よりも支点位置Ｐ１に近い作用点位置Ｐ３にレンズユニット２を接続する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

観察装置であって、
フレームと、
観察対象物との距離を調整して焦点位置を変更可能な対物レンズを含むレンズユニットと、
前記フレームに取り付けられており、ボイスコイルモータの駆動力により、前記レンズユニットを移動させる駆動機構と、
前記レンズユニットを上方へ向けて付勢する付勢機構と、
を備え、
前記付勢機構は、
前記フレームに対して、鉛直方向と交差する第１方向に延びる軸を中心として回転可能に支持される梃子部と、
前記梃子部における、前記フレームに支持される支点位置から離れた力点位置に力を負荷するカウンターウェイトと、
前記梃子部における前記力点位置よりも前記支点位置に近い作用点位置に前記レンズユニットを接続する接続部と、
を有する、観察装置。

【請求項2】

請求項１に記載の観察装置であって、
前記駆動機構は、前記レンズユニットを上下に移動させる、観察装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の観察装置であって、
前記接続部は、ワイヤーを有する、観察装置。

【請求項4】

請求項３に記載の観察装置であって、
前記付勢機構は、前記ワイヤーが掛けられる滑車、をさらに有する、観察装置。

【請求項5】

請求項４に記載の観察装置であって、
前記滑車は、前記梃子部よりも上側に位置する、観察装置。

【請求項6】

請求項５に記載の観察装置であって、
前記作用点位置は、前記支点位置と前記力点位置の間に設定されている、観察装置。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の観察装置であって、
前記付勢機構は、前記レンズユニットから前記第１方向に離れて位置する、観察装置。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の観察装置であって、
前記カウンターウェイトにおける前記支点位置から遠い側の側部が弧状である、観察装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の観察装置であって、
前記梃子部における前記カウンターウェイトの位置は、前記支点位置に近づく方向または前記支点位置から遠ざかる方向に調整可能である、観察装置。

【請求項10】

請求項９に記載の観察装置であって、
前記カウンターウェイトを前記梃子部に固定するネジ、
をさらに有し、
前記カウンターウェイトまたは前記梃子部は、前記ネジが挿入される穴であって、前記支点位置に近づく方向または前記支点位置から離れる方向に延びる挿入穴を有する、観察装置。

【請求項11】

請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の観察装置であって、
前記カウンターウェイトは、重心が前記支点位置から離れる方向に偏在する、観察装置。

【請求項12】

請求項１１に記載の観察装置であって、
前記カウンターウェイトは、前記支点位置から離れるほど幅が大きくなる部分を有する、観察装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書で開示される主題は、観察装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、細胞等の観察対象物をレンズにより拡大して観察する観察装置が知られている。この種の観察装置では、対物レンズを光軸方向に移動させて、観察対象物に焦点を合わせる。対物レンズを移動させるためのアクチュエータには、例えば、ピエゾアクチュエータ、モータとボールねじを用いた直動機構、超音波モータと歯車およびカムを用いた機構、ステッピングモータとカムおよび歯車を用いた機構、などが使用される。また、小型の対物レンズを移動させるためのアクチュエータとして、ボイスコイルモータが使用される場合もある。

【0003】

ボイスコイルモータで対物レンズを移動させる機構については、例えば、特許文献１，２に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４－０５６２０７号公報

【特許文献2】特開２０１２－１１８１９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ボイスコイルモータは、永久磁石の磁場の中でコイルに電流を流すことにより生じるローレンツ力を利用して、直進運動を出力するアクチュエータである。ボイスコイルモータを使用すれば、モータとボールねじを用いた直動機構等のような他のアクチュエータを使用する場合と比べて、対物レンズを応答性よく移動させることができる。しかしながら、ボイスコイルモータは、出力される駆動力が小さい。このため、対物レンズの質量が大きい場合に、ボイスコイルモータを使用することは容易ではなかった。

【0006】

カウンターウェイトを用いて対物レンズの見かけの質量を小さくすることが考えられる。しかしながら、対物レンズが大きくなると、カウンターウェイトも大きくなる。このため、装置全体のサイズが大きくなるとともに、装置の重量も大きくなってしまうという問題がある。

【0007】

本開示の目的は、ボイスコイルモータで駆動されるレンズユニットに対するカウンターウェイトを、軽量化することが可能な技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、第１態様は、観察装置であって、フレームと、観察対象物との距離を調整して焦点位置を変更可能な対物レンズを含むレンズユニットと、前記フレームに取り付けられており、ボイスコイルモータの駆動力により、前記レンズユニットを移動させる駆動機構と、前記レンズユニットを上方へ向けて付勢する付勢機構と、を備え、前記付勢機構は、前記フレームに対して、鉛直方向と交差する第１方向に延びる軸を中心として回転可能に支持される梃子部と、前記梃子部における、前記フレームに支持される支点位置から離れた力点位置に力を負荷するカウンターウェイトと、前記梃子部における前記力点位置よりも前記支点位置に近い作用点位置に前記レンズユニットを接続する接続部とを有する。

【0009】

第２態様は、第１態様の観察装置であって、前記駆動機構は、前記レンズユニットを上下に移動させる。

【0010】

第３態様は、第１態様または第２態様の観察装置であって、前記接続部は、ワイヤーを有する。

【0011】

第４態様は、第３態様の観察装置であって、前記付勢機構は、前記ワイヤーが掛けられる滑車をさらに有する。

【0012】

第５態様は、第４態様の観察装置であって、前記滑車は、前記梃子部よりも上側に位置する。

【0013】

第６態様は、第５態様の観察装置であって、前記作用点位置は、前記支点位置と前記力点位置の間に設定されている。

【0014】

第７態様は、第１態様から第６態様のいずれか１つの観察装置であって、前記付勢機構は、前記レンズユニットから前記第１方向に離れて位置する。

【0015】

第８態様は、第１態様から第７態様のいずれか１つの観察装置であって、前記カウンターウェイトにおける前記支点位置から遠い側の側部が弧状である。

【0016】

第９態様は、第１態様から第８態様のいずれか１つの観察装置であって、前記梃子部における前記カウンターウェイトの位置は、前記支点位置に近づく方向または前記支点位置から遠ざかる方向に調整可能である。

【0017】

第１０態様は、第９態様の観察装置であって、前記カウンターウェイトを前記梃子部に固定するネジ、をさらに有し、前記カウンターウェイトまたは前記梃子部は、前記ネジが挿入される穴であって、前記支点位置に近づく方向または前記支点位置から離れる方向に延びる挿入穴を有する。

【0018】

第１１態様は、第１態様から第１０態様のいずれか１つの観察装置であって、前記カウンターウェイトは、重心が前記支点位置から離れる方向に偏在する。

【0019】

第１２態様は、第１１態様の観察装置であって、前記カウンターウェイトは、前記支点位置から離れるほど幅が大きくなる部分を有する。

【発明の効果】

【0020】

第１態様から第１２態様の観察装置によれば、てこの原理に基づき、カウンターウェイトの重さよりも大きい力でレンズユニットを上方へ付勢できる。これにより、軽量のカウンターウェイトであっても、質量の大きいレンズユニットを、ボイスコイルモータを用いて精度よく移動させることができる。

【0021】

第５態様の観察装置によれば、梃子部よりも上側に位置する滑車に掛けられたワイヤーが梃子部に接続されるため、梃子部の作用点位置に対して、レンズユニットの重量に応じた力を上向きに負荷できる。

【0022】

第６態様の観察装置によれば、梃子部の作用点位置に負荷されるレンズユニットの重力に応じた上向きの力と、力点位置に負荷されるカウンターウェイトの重量に応じた下向きの力との間で、釣り合いを取ることができる。

【0023】

第８態様の観察装置によれば、梃子部とともにカウンターウェイトが回転したときの、カウンターウェイトの回転半径を小さくすることができる。これにより、カウンターウェイトの側部が他の部材と接触することを低減できる。

【0024】

第９態様の観察装置によれば、カウンターウェイトの位置を、支点位置に近づく方向または支点位置から離れる方向に調整できる。これにより、レンズユニットを上方へ付勢する力を調整できる。

【0025】

第１０態様の観察装置によれば、カウンターウェイトを固定するネジの位置を調整することで、カウンターウェイトの位置を支点位置に近づく方向または支点位置から離れる方向に調整できる。

【0026】

第１１態様の観察装置によれば、重心を支点位置から離れる方向に偏在させることによって、モーメントを大きくすることができる。これにより、カウンターウェイトを軽量化できる。

【0027】

第１２態様の観察装置によれば、支点位置から離れるほど幅が大きくなることにより、カウンターウェイトの重心を支点位置から離れる方向に偏在させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】実施形態に係る観察装置の構成を概略的に示す側面図である。

【図2】図１に示される観察装置の側面図である。

【図3】図１に示される観察装置の背面図である。

【図4】図１に示される観察装置の平面図である。

【図5】図１に示される梃子部に負荷される力を概念的に示す図である。

【図6】変形例に係る梃子部に負荷される力を概念的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張又は簡略化して図示されている場合がある。

【0030】

図１および以降の各図には、互いに交差するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸をそれぞれ示す矢印が図示されている。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、好ましくは直交する。以下の説明では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸に沿う方向を、それぞれ「Ｘ方向」、「Ｙ方向」および「Ｚ方向」と称する。また、各矢印の先端が向く方を＋（プラス）側とし、＋側の反対側を－（マイナス）側とする。

【0031】

以下の説明では、Ｚ方向を鉛直方向とし、＋Ｚ方向を鉛直上向き、－Ｚ方向を鉛直下向きとする。また、図１に示されるように、メインフレーム１１を基準として、ボイスコイルモータ３１側を－Ｘ側とし、その反対側を＋Ｘ側とする。

【0032】

＜１． 実施形態＞
図１は、実施形態に係る観察装置１の構成を概略的に示す側面図である。図２は、図１に示される観察装置１の側面図である。図３は、図１に示される観察装置１の背面図である。図４は、図１に示される観察装置１の平面図である。

【0033】

観察装置１は、試料容器９０に保持された細胞９を、後述する対物レンズ２２により拡大して観察するための装置である。試料容器９０は、例えば、ウェルプレートまたはシャーレである。試料容器９０は、観察装置１の上方に位置する支持台８０に、水平姿勢で載置される。支持台８０に載置された試料容器９０の上方には、照明が設けられていてもよい。試料容器９０は、光を透過する透明な樹脂により形成される。試料容器９０内には、培養液９１とともに、観察対象物となる複数の細胞９が保持される。細胞９は、透明または半透明の生体試料である。細胞９は、試料容器９０内の底部に吸着しているか、あるいは、試料容器９０内の培養液９１中に浮遊した状態で存在する。

【0034】

観察装置１は、試料容器９０内に保持された細胞９を、試料容器９０の下方から撮影することにより、細胞９の画像を取得する。図１から図４に示されるように、観察装置１は、フレーム１０、レンズユニット２、駆動機構３、付勢機構４、結像レンズ５、撮像部６、およびコンピュータ７を備える。

【0035】

フレーム１０は、観察装置１のコンピュータ７以外の各部を支持する部材である。フレーム１０は、例えば、剛性が高い金属により形成される。フレーム１０は、水平な面上に配置される。図１から図４に示されるように、フレーム１０は、メインフレーム１１、第１支持部１２、および第２支持部１３を有する。メインフレーム１１は、上下方向（Ｚ方向）に延びる板状である。第１支持部１２および第２支持部１３は、メインフレーム１１に対して－Ｘ側に位置し、メインフレーム１１から－Ｘ側へ向けて突出する。第２支持部１３は、第１支持部１２から下方に離れて位置する。結像レンズ５は、第１支持部１２に取り付けられる。撮像部６は、第２支持部１３に取り付けられる。

【0036】

レンズユニット２は、レボルバ２１（図１では図示省略）と、レボルバ２１に支持された複数の対物レンズ２２と、後述する移動子２３２とを有する。図２から図４に示されるように、レボルバ２１は、平板状の支持プレート２１１と、ターンテーブル２１２とを有する。ターンテーブル２１２は、複数のレンズ取付面を有する。複数のレンズ取付面は、多角錐（本例では、四角錐）の扁平な各側面に対応する位置関係を有する。レボルバ２１は、ターンテーブル２１２の１つのレンズ取付面が水平となるように、傾いた姿勢で配置される。ターンテーブル２１２は、上記多角錐の中心軸を中心として回転可能な状態で、支持プレート２１１に支持される。複数の対物レンズ２２は、ターンテーブル２１２の複数のレンズ取付面に、それぞれ取り付けられる。

【0037】

各対物レンズ２２は、観察対象物との距離を調整して焦点位置を変更可能である。複数の対物レンズ２２は、焦点距離等の光学特性が、互いに異なる。観察装置１のユーザは、ターンテーブル２１２を回転させることにより、複数の対物レンズ２２のうちの任意の１つの対物レンズ２２を選択して、使用することができる。

【0038】

レボルバ２１は、リニアガイド２３を介して、メインフレーム１１に取り付けられている。リニアガイド２３は、レール２３１と移動子２３２とで構成される。図２に示すように、レール２３１は、メインフレーム１１の－Ｘ側面に形成される。レール２３１は、上下方向に沿って、直線状に延びる。移動子２３２は、レボルバ２１の支持プレート２１１に固定される。移動子２３２は、レール２３１に沿って、上下方向に移動可能である。これにより、レンズユニット２は、メインフレーム１１に対して、上下方向に移動可能である。

【0039】

駆動機構３は、レンズユニット２を上下方向に移動させる。レンズユニット２が上下に移動することによって、対物レンズ２２の焦点が細胞９に合わせられる。駆動機構３は、ボイスコイルモータ３１を有する。ボイスコイルモータ３１のケーシングは、メインフレーム１１に対して固定されている。ボイスコイルモータ３１は、アクチュエータであって、永久磁石の磁場の中でコイルに電流を流すことにより生じるローレンツ力を利用して、直進運動を出力する。ボイスコイルモータ３１は、他の一般的なアクチュエータと比べて、応答性が非常に高いという特長を有する。ボイスコイルモータ３１の出力軸３２は、リニアガイド２３の移動子２３２に接続されている。このため、ボイスコイルモータ３１のコイルに駆動電流が供給されると、出力軸３２およびレンズユニット２が、一体として上下方向に移動する。

【0040】

＜付勢機構＞
付勢機構４は、駆動機構３によるレンズユニット２の移動を補助するための機構である。付勢機構４は、梃子部４０と、カウンターウェイト４１と、ワイヤー４２と、滑車４３とを有する。

【0041】

梃子部４０は、剛性を有する部材である。図３に示されるように、梃子部４０は、Ｙ方向に延びる直方体状である。梃子部４０は、軸受（不図示）を介して支持シャフト１１１に連結されている。支持シャフト１１１は、Ｘ方向に延びており、メインフレーム１１から＋Ｘ方向に突出する。支持シャフト１１１は、梃子部４０をＸ方向（第１方向）に延びる所定軸を中心として回転可能な状態で支持する。すなわち、梃子部４０は、メインフレーム１１に対して、Ｘ方向に延びる軸を中心として回転可能に支持される。なお、軸受が梃子部４０に設けられていてもよい。この場合、メインフレーム１１に対して支持シャフト１１１を回転不能とし、梃子部４０が支持シャフト１１１に対して回転する。

【0042】

梃子部４０における支持シャフト１１１に連結される部分（メインフレーム１１に対する位置が固定される部分）は、支点位置Ｐ１に相当する。支点位置Ｐ１は、梃子部４０における－Ｙ側端部に設定されている。

【0043】

なお、梃子部４０は、一方向に真っ直ぐに延びていることは必須ではない。例えば、梃子部４０は、曲がった部分を有していてもよい。また、梃子部４０は、円板状等であってもよい。

【0044】

カウンターウェイト４１は、レンズユニット２の見かけの重量を軽減するための重りである。図１，図３および図４に示されるように、カウンターウェイト４１は、メインフレーム１１に対して＋Ｘ側に位置する。カウンターウェイト４１は、固定具である２つのネジ４５を介して、梃子部４０に取り付けられる。梃子部４０におけるカウンターウェイト４１が取り付けられる位置は、力点位置Ｐ２に相当する。力点位置Ｐ２は、支点位置Ｐ１から離れて位置する。このように、カウンターウェイト４１は、力点位置Ｐ２に配置されており、力点位置Ｐ２にカウンターウェイト４１の重量に応じた下向きの力を負荷する。

【0045】

図３に示されるように、カウンターウェイト４１は、ネジ４５が挿通される挿入穴４１０を有する。本例では、カウンターウェイト４１は、２つのネジ４５に対して、２つの挿入穴４１０を有する。挿入穴４１０は、支点位置Ｐ１に近づく方向または支点位置Ｐ１から離れる方向に延びる長穴である。挿入穴４１０を長穴にすることによって、カウンターウェイト４１の位置（すなわち、力点位置Ｐ２の位置）を、支点位置Ｐ１に近づく方向または遠ざかる方向に調整可能である。なお、梃子部４０に設けられる、ネジ４５が挿入される穴（不図示）が、長穴であってもよい。

【0046】

ネジ４５でカウンターウェイト４１を梃子部４０に固定することは必須ではない。例えば、カウンターウェイト４１は、梃子部４０に引っ掛けられるワイヤーを介して、梃子部４０に取り付けられてもよい。また、ワイヤーを引っ掛けるに当たり、梃子部４０にフックが設けられていてもよい。また、支点位置Ｐ１からの距離が異なる複数のフックが設けられてもよい。複数のフックを設けることによって、カウンターウェイト４１を取り付ける位置（すなわち、力点位置Ｐ２）を調整できる。

【0047】

また、カウンターウェイト４１が梃子部４０上をスライド移動するように、梃子部４０がガイドレールなどの案内部を有していてもよい。

【0048】

図３に示されるように、カウンターウェイト４１は、例えば扇形状である。カウンターウェイト４１は、支点位置Ｐ１から遠い側（図３に示される例では、＋Ｙ側）の側部４１１が弧状（本例では、円弧状）である。カウンターウェイト４１は梃子部４０とともに、支持シャフト１１１（支点位置Ｐ１）を中心として回転可能である。このため、カウンターウェイト４１の側部４１１を弧状とすることによって、支点位置Ｐ１を中心にカウンターウェイト４１が回転したときの、カウンターウェイト４１の回転半径を小さくすることができる。したがって、カウンターウェイト４１の側部４１１が他の部材（例えば、フレーム１０）に接触することを抑制できる。なお、カウンターウェイト４１の形状は、扇形状に限定されるものではなく、任意に選択される。

【0049】

ワイヤー４２は、レンズユニット２と、梃子部４０とを接続する線状部材である。ワイヤー４２は、接続部の一例である。ワイヤー４２の一端は、移動子２３２に接続される。ワイヤー４２の他端は、梃子部４０の作用点位置Ｐ３に接続される。作用点位置Ｐ３は、力点位置Ｐ２よりも支点位置Ｐ１に近くに位置する。本例では、作用点位置Ｐ３は、支点位置Ｐ１と力点位置Ｐ２との間に設定されている。滑車４３は、移動子２３２および梃子部４０よりも上方に離れて位置する。滑車４３は、Ｙ方向に延びる軸を中心として回転可能である。

【0050】

ワイヤー４２が滑車４３に掛けられることにより、上方から梃子部４０にワイヤー４２が接続される。これにより、ワイヤー４２を介して、レンズユニット２の重量に応じた力が、梃子部４０の作用点位置Ｐ３に上向きに負荷される。また、作用点位置Ｐ３に上向きの力が負荷され、力点位置Ｐ２にカウンターウェイト４１の重量に応じた下向きの力が負荷されることによって、梃子部４０を釣り合わせることができる。

【0051】

結像レンズ５は、対物レンズ２２を通過した光を、撮像部６に結像させるためのレンズである。結像レンズ５は、対物レンズ２２の下方に位置する。また、結像レンズ５は、フレーム１０の第１支持部１２に固定されている。したがって、フレーム１０に対する結像レンズ５の位置は、一定である。

【0052】

撮像部６は、結像レンズ５により結像された細胞９の像を撮影するカメラである。撮像部６は、結像レンズ５の下方に位置する。また、撮像部６は、フレーム１０の第２支持部１３に固定されている。したがって、フレーム１０に対する撮像部６の位置は、一定である。対物レンズ２２、結像レンズ５、および撮像部６は、メインフレーム１１の前方において、上下方向に延びる光軸に沿って、一直線上に並んでいる。撮像部６は、ＣＭＯＳやＣＣＤ等の撮像素子を有する。撮像部６は、細胞９の画像を、複数の画素からなる多階調のデジタルデータとして取得する。そして、撮像部６は、取得した画像データを、コンピュータ７へ出力する。

【0053】

コンピュータ７は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＡＭ等のメモリ、およびハードディスクドライブ等の記憶部を備えた、情報処理装置である。図１中に破線矢印で示したように、コンピュータ７は、駆動機構３および撮像部６と、電気的に接続されている。コンピュータ７には、観察処理を実行するためのコンピュータプログラムが、インストールされている。コンピュータ７は，コンピュータプログラムに従って動作する。これにより、駆動機構３および撮像部６を動作制御する。具体的には、コンピュータ７は、駆動機構３を動作させることにより、レンズユニット２の高さを調整し、対物レンズ２２の焦点を細胞９に合わせる。また、コンピュータ７は、撮像部６を動作させることにより、細胞９の撮影を行う。また、コンピュータ７は、撮像部６から出力される画像データに対して、画像処理を行う。これにより、画像データを、細胞９の観察に適した画像データに変換する。

【0054】

以上のように、この観察装置１は、培養液中に浮遊する細胞９の画像を撮影する。その際、対物レンズ２２の高さを精度よく変更すべき場合がある。例えば、観察装置１は、対物レンズ２２の焦点の上下方向の位置を変更しつつ、複数回の撮影（フォーカスブラケット撮影）を行う場合がある。この場合、撮像部６から出力される複数の画像を合成することにより、高さの異なる複数の細胞９の全てに焦点が合う、いわゆる全焦点画像を生成することができる。本実施形態の観察装置１は、このようなフォーカスブラケット撮影を行う場合でも、ボイスコイルモータ３１を用いることにより、対物レンズ２２の高さを、迅速かつ精度よく変更できる。

【0055】

図５は、図１に示される梃子部４０に負荷される力を概念的に示す図である。図５中、「Ｆ１」は、ワイヤー４２および滑車４３を経由して伝わるレンズユニット２の重力（Ｎ）を示す。「Ｆ２」は、カウンターウェイト４１の重力（Ｎ）を示す。「Ｌ１」は、支点位置Ｐ１（原点）から力Ｆ１が作用する作用点位置Ｐ３までの距離（ｍ）を示す。「Ｌ２」は、支点位置Ｐ１（原点）から力Ｆ２が作用する力点位置Ｐ２までの距離（ｍ）を示す。「θ」は、支点位置Ｐ１を中心とする梃子部４０の回転角（ｒａｄ）を示す。

【0056】

図５に示されるように梃子部４０が釣り合う場合、次式が成り立つ。
式（１） Ｆ１・Ｌ１・ｃｏｓθ＝Ｆ２・Ｌ２・ｃｏｓθ

【0057】

上記式（１）から、力Ｆ２は、次式で表される。
式（２） Ｆ２＝Ｆ１・（Ｌ１／Ｌ２）

【0058】

ここで、距離Ｌ２は、距離Ｌ１よりも大きくなるように設定されている（Ｌ１＜Ｌ２）。このため、式（２）によると、釣り合いがとれている場合、力Ｆ２は、力Ｆ１よりも小さくなる。すなわち、カウンターウェイト４１の重量に応じた力Ｆ２よりも大きい力で、レンズユニット２を上方に付勢できる。また、式（２）の式から明らかなように、梃子部４０の回転角度θにかかわらず、一定の力でレンズユニット２を上方に付勢できる。

【0059】

カウンターウェイト４１は、支点位置Ｐ１から離れるほど、幅（支点位置Ｐ１から力点位置Ｐ２に向かう方向と交差する方向（好ましくは、直交する方向）の寸法）が大きくなっている。本例のように、カウンターウェイト４１を扇形状とした場合、支点位置Ｐ１から離れるほど幅が一定割合で大きくなる。このように、支点位置Ｐ１から離れるほどカウンターウェイト４１の幅を大きくすることによって、カウンターウェイト４１の重心を、支点位置Ｐ１から離れる方向に偏在させることができる。これにより、カウンターウェイト４１によるモーメントを大きくすることができるため、カウンターウェイト４１を軽量化できる。なお、カウンターウェイト４１の幅を、一定割合で大きくすることは必須ではない。例えば、カウンターウェイト４１の幅を、ステップ状に大きくしてもよい。

【0060】

上述したように、ネジ４５が挿入される挿入穴４１０を長穴にすることにより、カウンターウェイト４１の位置を調整することが可能である。すなわち、上記式（１）において、支点位置Ｐ１から力点位置Ｐ２までの距離Ｌ２を調整することが可能である。ここで、挿入穴４１０の調整代をαとした場合、式（１）は、次式のように変形される。
式（３） Ｆ１・Ｌ１・ｃｏｓθ＝Ｆ２（Ｌ２＋α）・ｃｏｓθ
＝Ｆ２・Ｌ２・ｃｏｓθ＋Ｆ２・α・ｃｏｓθ

【0061】

上記式（３）が示すように、調整代αを設けることによって、力点位置Ｐ２におけるモーメントを、Ｆ２・α・ｃｏｓθの分だけ調整できる。これにより、カウンターウェイト４１によってレンズユニット２を引き上げる力を微調整できる。

【0062】

＜効果＞
以上のように、観察装置１によれば、てこの原理に基づいて、カウンターウェイト４１の重さよりも大きい力Ｆ１で、レンズユニット２を上方へ付勢できる。このため、カウンターウェイト４１を軽量化できる。また、カウンターウェイト４１を軽量化できるため、付勢機構４を軽量化および小型化できる。したがって、観察装置１を軽量化および小型化できる。

【0063】

＜２． 変形例＞
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

【0064】

上記実施形態の観察装置１は、観察対象物である細胞９を、下方から観察するものであった。しかしながら、観察装置１は、観察対象物である細胞９を、上方から観察するものであってもよい。すなわち、観察装置１は、細胞９を保持する試料容器９０の上方に配置されていてもよい。その場合、レンズユニット２の上側に結像レンズ５が配置され、そのさらに上側に撮像部６が配置されてもよい。

【0065】

また、上記実施形態の観察装置１では、ボイスコイルモータ３１が、レンズユニット２の下側に配置されている。すなわち、上記実施形態のボイスコイルモータ３１は、レンズユニット２を上昇させるときにはレンズユニット２を上向きに押し、レンズユニット２を下降させるときにはレンズユニット２を下向きに引く。しかしながら、ボイスコイルモータ３１は、レンズユニット２の上側に配置されていてもよい。すなわち、ボイスコイルモータ３１は、レンズユニット２を上昇させるときにはレンズユニット２を上向きに引き、レンズユニット２を下降させるときにはレンズユニット２を下向きに押すものであってもよい。

【0066】

また、上記実施形態の観察装置１は、観察対象物である細胞９を撮影する撮像部６を備えている。しかしながら、観察装置１は、撮像部６を備えていなくてもよい。観察装置１は、結像レンズ５により結像される細胞９の像を、ユーザが目視により観察するものであってもよい。

【0067】

また、観察装置１は、細胞９以外の生体試料を観察するためのものであってもよい。また、観察装置１は、生体試料以外の観察対象物を観察するものであってもよい。

【0068】

また、上記実施形態の観察装置１は、梃子部４０とカウンターウェイト４１とを別体として備えている。しかしながら、カウンターウェイト４１は、梃子部４０と一体に形成されていてもよい。例えば、梃子部４０において、力点位置Ｐ２に相当する力点部分の幅を、支点位置Ｐ１の部分の幅よりも大きくすることによって、力点部分をカウンターウェイト４１として機能させてもよい。

【0069】

また、上記実施形態の観察装置１では、支点位置Ｐ１が梃子部４０の一端に設定されており、当該支点位置Ｐ１に対して、作用点位置Ｐ３が力点位置Ｐ２と同じ側に設定されている。しかしながら、支点位置Ｐ１、力点位置Ｐ２および作用点位置Ｐ３の位置関係は、これに限定されるものではない。この変形例について図６を参照しつつ説明する。

【0070】

図６は、変形例に係る梃子部４０ａに負荷される力を概念的に示す図である。図６中、「Ｌ１ａ」は、支点位置Ｐ１（原点）から力Ｆ１が作用する作用点位置Ｐ３までの距離（ｍ）を示す。「Ｌ２ａ」は、支点位置Ｐ１（原点）から力Ｆ２が作用する力点位置Ｐ２までの距離（ｍ）を示す。図６に示される例では、支点位置Ｐ１に対して、作用点位置Ｐ３が力点位置Ｐ２とは反対側に設定されている。すなわち、支点位置Ｐ１が力点位置Ｐ２と作用点位置Ｐ３との間に設定されている。

【0071】

図６に示される変形例の場合、距離Ｌ２ａは、距離Ｌ１ａよりも大きくなるように設定される。また、作用点位置Ｐ３に負荷される力Ｆ１、および、力点位置Ｐ２に負荷される力Ｆ２は、同じ向き（ここでは、下向き）となるように、レンズユニット２およびカウンターウェイト４１が梃子部４０ａにそれぞれ接続されるとよい。例えば、力Ｆ１を下向きとする場合には、梃子部４０ａをレンズユニット２の移動子２３２よりも上側に配置し、移動子２３２が梃子部４０ａに吊り下げられるとよい。

【0072】

図６に示される変形例の場合であっても、距離Ｌ２ａを距離Ｌ１ａよりも大きくすることによって、カウンターウェイト４１の重量に応じた力Ｆ２よりも大きい力で、レンズユニット２を上向きに付勢できる。したがって、カウンターウェイト４１を軽量化できる。

【0073】

この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。

【符号の説明】

【0074】

１ 観察装置
２ レンズユニット
３ 駆動機構
４ 付勢機構
５ 結像レンズ
１１ メインフレーム（フレーム）
２０ レンズユニット
２２ 対物レンズ
３１ ボイスコイルモータ
４０，４０ａ 梃子部
４１ カウンターウェイト
４２ ワイヤー
４３ 滑車
４５ ネジ
４１０ 挿入穴
４１１ 側部
Ｐ１ 支点位置
Ｐ２ 力点位置
Ｐ３ 作用点位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】