(57)【要約】【課題】ＡＦ光を反射する反射面が標本面近傍に無い場合でもＡＦ装置を利用可能にするコンデンサレンズと、ＡＦ顕微鏡装置を提供すること。【解決手段】オートフォーカス用光源Ｌ１と、前記光源からの光を対物レンズＧ５を介して標本面Ｓに照射し、前記標本面からの反射光を前記対物レンズを介して光検出器Ｃで検出するオートフォーカス用光学系１０と、前記標本に対し前記対物レンズの反対側に前記標本面と等価な反射面を有する光学部材ＭＩＲを備えた光学系２０と、を有することを特徴とする顕微鏡装置１００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オートフォーカス用光源と、
前記光源からの光を対物レンズを介して標本面に照射し、前記標本面からの反射光を前記対物レンズを介して光検出器で検出するオートフォーカス用光学系と、
前記標本に対し前記対物レンズの反対側に前記標本面と等価な反射面を有する光学部材を備えた光学系と、を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
前記光学系は、前記標本を照明する透過照明光学系に含まれ、
前記光学部材は、前記透過照明光学系中に前記標本面と等価な位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
前記透過照明光学系はコンデンサレンズを含み、
前記光学部材は、前記コンデンサレンズの透過照明用光源側焦点位置近傍に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
前記光学部材は、赤外光を反射し可視光を透過することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の顕微鏡装置。
【請求項５】
前記光学部材は、ダイクロイックミラーであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の顕微鏡装置。
【請求項６】
前記光学部材は、光路に挿脱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項に記載の顕微鏡装置。
【請求項７】
前記オートフォーカス用光源は、赤外光を射出することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の顕微鏡装置。
【請求項８】
透過照明光学系に配設されるコンデンサレンズであって、
前記コンデンサレンズの透過照明用光源側焦点位置近傍に所定波長の光を選択的に反射する光学部材を配設したことを特徴とするコンデンサレンズ。
【請求項９】
前記光学部材は、赤外光を反射することを特徴とする請求項８に記載のコンデンサレンズ。
【請求項１０】
前記光学部材は、ダイクロイックミラーであることを特徴とする請求項８または９に記載のコンデンサレンズ。
【請求項１１】
前記光学部材は、光路に挿脱可能であることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載のコンデンサレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡用コンデンサレンズと、当該コンデンサレンズを用いたオートフォーカス機能（以後ＡＦと略記する）を備える顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生物標本とカバーガラスとの境界面における両者の屈折率差に基づく反射光を利用して生物標本に合焦した状態を維持すると共に、光軸方向の合焦位置をオフセットすることができるＡＦ装置を搭載した顕微鏡が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−７０２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のＡＦ機能を備えた顕微鏡装置（以後ＡＦ顕微鏡装置と略記する）は、油浸対物レンズを用いたとき生物標本で最も一般的な固定標本（例えば、染色液で染色された生物標本等）の場合、標本の屈折率がカバーガラスとほぼ同等の屈折率となるため、標本とカバーガラスの境界面での反射率がほぼ零になり、ＡＦ光を反射する反射面が標本面近傍に存在せず、ＡＦ装置を利用できなくなると言う課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は、オートフォーカス用光源と、前記光源からの光を対物レンズを介して標本面に照射し、前記標本面からの反射光を前記対物レンズを介して光検出器で検出するオートフォーカス用光学系と、前記標本に対し前記対物レンズの反対側に前記標本面と等価な反射面を有する光学部材を備えた光学系と、を有することを特徴とする顕微鏡装置を提供する。
【０００５】
また、本発明は、透過照明光学系に配設されるコンデンサレンズであって、前記コンデンサレンズの透過照明用光源側焦点位置近傍に所定波長の光を選択的に反射する光学部材を配設したことを特徴とするコンデンサレンズを提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ＡＦ光を反射する反射面が標本面近傍に存在しない場合でもＡＦ装置を利用可能にするコンデンサレンズと、ＡＦ顕微鏡装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態にかかるＡＦ顕微鏡装置について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、発明の理解を容易にするためのものに過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を施すことを排除することは意図していない。
【０００８】
図１は、実施の形態にかかるＡＦ顕微鏡装置の概略構成図である。図２は、図１の標本近傍の拡大図である。
【０００９】
図１において、実施の形態にかかるＡＦ顕微鏡装置１００は、後述する、オートフォーカス用のＡＦ光学系１０と、標本に照明光を照射する透過照明光学系２０と、標本像を形成する結像光学系３０とから構成されている。なお、以下の説明では、正立型顕微鏡を代表として説明するが倒立型顕微鏡にも適用可能であることは言うまでもない。
【００１０】
ＡＦ光学系１０では、図１の実線で示すように、ＡＦ用光源Ｌ１から射出した赤外光束（以後、ＡＦ光と記す）はコレクタレンズＧ１でコリメートされ平行光束となり、ハーフストップＨＳで半円光束となる。その後、ハーフミラーＨＭで一部の光束が後述するダイクロイックミラーＤＭ方向に反射され、オフセット用凹レンズＧ３、凸レンズＧ４を通り、観察像の可視域成分が受光素子Ｃに達するのを防ぐための可視光カットフィルタＦ１を通り、ダイクロイックミラーＤＭで対物レンズＧ５方向に反射し、対物レンズＧ５を介して生物標本とカバーガラスの境界面である標本面Ｓに光源像を結像する。ダイクロイックミラーＤＭは、ＡＦ用光源Ｌ１からの赤外光域の光を反射し、観察光である可視域の光を透過させる。
【００１１】
ここで、生物標本５０とカバーガラス５１に屈折率差があり標本面ＳでＡＦ光の反射面が形成される場合、図１および図２の破線で示すように、ＡＦ用光源Ｌ１の光源像は標本面Ｓで反射して対物レンズＧ５に入射して平行光束となり、ＡＦ光の照明時と逆の経路で進行し、ダイクロイックミラーＤＭで反射し、可視光カットフィルタＦ１、オフセットレンズＧ４、Ｇ３を経て、ハーフミラーＨＭを透過して結像レンズＧ２により受光素子Ｃに結像する。このように、通常のＡＦ動作では、図１の実線で照射されたＡＦ光は標本面Ｓで反射して破線の経路で受光素子Ｃに入射する。
【００１２】
受光素子Ｃからの信号は、制御部４０に伝達され、ＡＦ用光源Ｌ１の焦点位置を標本面Ｓに維持するように不図示のステージまたは対物レンズＧ５が光軸方向に移動される。このようにして、通常のＡＦ動作が達成される。
【００１３】
透過照明光学系２０では、照明光源Ｌ２からの照明光束はコレクタレンズＧ９で略平行光にされ赤外光カットフィルタＦ３を通過し、視野絞りＦＳを経て偏向ミラーＭで対物レンズＧ５側に反射され、レンズＧ８でコンデンサレンズＧ６の透過照明用光源側焦点位置ＦＢに光源像を結像する。この光源像位置からの照明光は、コンデンサレンズＧ６により標本に照射される。赤外光カットフィルタＦ３は、照明光源Ｌ２から発せられる赤外光が対物レンズＧ５を介して受光素子Ｃに入射するのを防止するために設けられている。また、コンデンサレンズＧ６の透過照明用光源側焦点位置ＦＢ近傍には、開口絞りＡＳと、ＡＦ用光源Ｌ１の赤外光を反射する反射面を有する光学部材であるダイクロイックミラーＭＩＲが配設されている。
【００１４】
なお、ＡＦ顕微鏡装置１００使用時には、コンデンサレンズＧ６の標本側焦点位置は、標本面Ｓ近傍に位置付けられている。また、ダイクロイックミラーＭＩＲは、コンデンサレンズＧ６の透過照明用光源側焦点位置ＦＢ近傍に挿脱可能に構成しても良い。
【００１５】
結像光学系３０では、透過照明光学系２０で照明された標本からの光は、対物レンズＧ５で集光されて略平行光で射出され、ダイクロイックミラーＤＭで可視光が透過され赤外光カットフィルタＦ２を通過して第２対物レンズＧ７で像面Ｉに標本像が結像される。像面Ｉに結像された標本像は、不図示の接眼レンズを介してユーザに観察、あるいは、二次元撮像素子が像面Ｉに配置され不図示のモニターで観察される。また、ＡＦ顕微鏡装置１００は、オフセットレンズＧ３，Ｇ４の少なくとも一方を制御部４０を介してＡＦ光学系１０の光軸に沿って移動させることで、オートフォーカス動作を維持しつつ結像光学系３０の標本側焦点位置を光軸に沿って標本中を移動することが出来る。このようにして、実施の形態にかかるＡＦ顕微鏡装置１００が構成されている。
【００１６】
図２に示すように、一般的に油浸系対物レンズＧ５と生物固定標本５０の場合、従来の標本面Ｓでは標本５０とカバーガラス５１との屈折率差がないため赤外光を標本面Ｓで反射することが出来ずＡＦ動作を行うことが出来ない。なお、スライドガラス面でもＡＦ光を反射することが可能な場合があるが、スライドガラスは、厚さの精度や面精度が悪いためＡＦ動作を高い精度で行えないため、ＡＦ光を反射させる面として好ましくない。
【００１７】
そこで、本ＡＦ顕微鏡装置１００では、対物レンズＧ５の標本側焦点位置の前方（標本に対し対物レンズＧ５とは反対側）に配置された照明光学系２０のコンデンサレンズＧ６の透過照明用光源側焦点位置ＦＢ近傍にＡＦ光を反射し可視光を透過するダイクロイックミラーＭＩＲを配置してＡＦ動作を可能にしている。
【００１８】
図１および図２の実線に示すように、ＡＦ用光源Ｌ１から出たＡＦ光束はコレクタレンズＧ１でコリメートされ平行光束となり、ハーフストップＨＳで半円光束となる。その後、ハーフミラーＨＭで一部の光束が反射され、オフセット用凹レンズＧ３、凸レンズＧ４を通り、観察像の可視域成分が受光素子Ｃに達するのを防ぐ可視光カットフィルタＦ１を通り、ダイクロイックミラーＤＭで反射して対物レンズＧ５を介して標本面Ｓに光源像を結像する。
【００１９】
標本面ＳではＡＦ光を反射しないため、光源像は標本面Ｓをほぼ全ての光束が透過し、透過照明光学系２０のコンデンサレンズＧ６に入射した後、コンデンサレンズＧ６の透過照明用光源側焦点位置ＦＢ近傍に配置されたダイクロイックミラーＭＩＲで反射してコンデンサレンズＧ６を逆行して標本面Ｓに再度結像する。その後入射光路と同じ光路を逆行しダイクロイックミラーＤＭ、可視光カットフィルタＦ１、オフセットレンズＧ４、Ｇ３を経て平行光束となりハーフミラーＨＭを透過して結像レンズＧ２により受光素子Ｃに結像する。この時、受光素子Ｃ上における焦点ずれに対するＡＦ光の移動方向が、通常時（標本面Ｓで反射する時、図中の破線で示す）とダイクロイックミラーＭＩＲ使用時では異なる（図中の、実線で示す）。
【００２０】
そこで、ＡＦ顕微鏡装置１００では、対物レンズＧ５あるいはダイクロイックミラーＤＭの使用状況をＡＦ顕微鏡装置１００側でモニターして受光素子Ｃ上での合焦位置演算時の信号と合焦位置の方向を破線と実線では逆に対応するように制御部４０で設定することで、ＡＦ動作を行わせることが可能になる。
【００２１】
このように、本実施の形態にかかるＡＦ顕微鏡装置１００は、生物標本５０とカバーガラス５１の境界面である標本面ＳでＡＦ光の反射面が存在しない場合にも、コンデンサレンズＧ６の透過照明用光源側焦点位置ＦＢ近傍に配設されたダイクロイックミラーＭＩＲでＡＦ光を反射することでＡＦ動作を行うことが出来る。また、標本近傍にＡＦ光の反射面が存在しない場合にも、ダイクロイックミラーＭＩＲを反射面として使用することでＡＦ動作を行うことが出来る。
【００２２】
なお、ダイクロイックミラーＭＩＲは、コンデンサレンズＧ６の透過照明用光源側焦点位置ＦＢ近傍に配置したが、ここに限らず標本面Ｓと等価な位置の近傍であれば同様の効果を奏することが出来る。また、ミラーＭＩＲはダイクロイックミラーのみならず、赤外光を反射し可視光を透過する特性を有する光学部材であれば同様の効果を奏することが出来る。
【００２３】
また、上記説明では、ダイクロイックミラーＭＩＲを透過照明光学系２０のコンデンサレンズＧ６に配置した場合について説明したが、全てのＡＦ顕微鏡装置で透過照明光学系は必要なく、コンデンサレンズに相当する光学部材中に配置しても良い。例えば、標本像を落射照明光学系で観察するＡＦ顕微鏡装置では、標本に対し対物レンズＧ５の反対側に本実施の形態にかかるダイクロイックミラーＭＩＲを備えるコンデンサレンズと等価な光学部材を配置することで同様の効果を奏することが出来る。
【００２４】
また、上記説明ではダイクロイックミラーＭＩＲで反射されたＡＦ光（図１の実線）は、通常の場合の反射光（図１の破線）とでは制御部４０での制御が異なる。これを解決するために実線の光線を破線の光線に変換する光学系（例えば、偶数回反射面設置等）を設けても良い。このような光学系を設けることで、制御部４０のＡＦ信号処理を通常のままの制御で使用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施の形態にかかるＡＦ顕微鏡装置の概略構成図である。
【図２】図１の標本近傍の拡大図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０    ＡＦ光学系
２０    透過照明光学系
３０    結像光学系
４０    制御部
１００  ＡＦ顕微鏡装置
Ｌ１    ＡＦ用光源
Ｌ２    照明光源
Ｇ１    コレクタレンズ
ＨＳ    ハーフストップ
ＨＭ    ハーフミラー
Ｇ３、Ｇ４  オフセット用レンズ
Ｆ１    可視光カットフィルタ
ＤＭ    ダイクロイックミラー
Ｇ５    対物レンズ
Ｓ    標本面
Ｇ６    コンデンサレンズ
Ｇ７    第２対物レンズ
Ｇ８    レンズ
Ｇ９    コレクタレンズ
Ｆ２、Ｆ３  赤外光カットフィルタ
ＭＩＲ  ダイクロイックミラー
Ｃ    受光素子
【図１】
2010139757.tif 000003
【図２】
2010139757.tif 000004