(57)【要約】【課題】  接眼レンズや表示装置を観察しながら、ステージに載置された試料と対物レンズとの相対位置状況を確認することができる顕微鏡の提供。【解決手段】  ステージ７の側方にミラー１５が配設され、ミラー１５の上方にミラー１６が配設されている。試料８と対物レンズ５との相対位置状況を表す観察光Ｌ２はミラー１５によりミラー１６方向に反射された後に、光路切換ミラー１７に入射する。光路切換ミラー１７は、入射した観察光Ｌ２をそのまま通過させるスルー状態と、観察光Ｌ２を接眼鏡筒４方向に反射する反射状態とを有している。光路切換ミラー１７を反射状態に設定すると、観察光Ｌ２は光路切換ミラー１３により接眼レンズ１１に導かれ、観察者１４は接眼レンズ１１を通して試料８と対物レンズ５との相対的な間隔を観察することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料が載置されるステージと対物レンズとの距離を調節してピント合わせを行う顕微鏡において、
前記ステージに載置された試料と前記対物レンズ先端との相対的な間隔を示す像を観察像として接眼鏡筒に形成するための光学系を備えたことを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の顕微鏡において、
前記光学系は、ステージの側方に配置されて前記試料および前記対物レンズからの光を反射するミラーと、前記ミラーで反射された光を前記接眼鏡筒に導く導光光学系とを備えることを特徴とする顕微鏡。
【請求項３】
請求項１または２に記載の顕微鏡において、
前記相対的な間隔を拡大観察するための拡大光学系を設けたことを特徴とする顕微鏡。
【請求項４】
試料が載置されるステージと対物レンズとの距離を調節してピント合わせを行う顕微鏡を備える顕微鏡システムであって、
前記ステージに載置された試料と前記対物レンズ先端との相対的な間隔を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段で撮影された前記相対的な間隔の撮影像を表示する表示装置とを備えたことを特徴とする顕微鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物標本等の拡大観察に用いられる顕微鏡および顕微鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、顕微鏡における観察標本のピント合わせを行う場合には、標本を搭載するステージまたは対物レンズを上下動させる。その場合、ラックとピニオンを組み合わせた移動機構により手動でピント合わせを行ったり、モータなどの駆動力により移動機構を駆動してピント合わせを行ったりしている（例えば、特許文献１の従来技術の欄参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７２０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなピント合わせを行う際には、予め対物レンズと標本との距離が微小となるまでステージ又は対物レンズを移動させ、その後、対物レンズを観察標本から遠ざけるようにしてピントを合わせるようにするのが一般的である。そのため、対物レンズが観察標本に衝突しないように確認したり、対物レンズが観察標本とぎりぎりまで接近しているかを確認するために、観察者はいったん観察状態から姿勢を変えて、ステージ上の観察標本と対物レンズとをステージの真横から観察する必要があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、試料が載置されるステージと対物レンズとの距離を調節してピント合わせを行う顕微鏡に適用され、ステージに載置された試料と対物レンズ先端との相対的な間隔を示す像を観察像として接眼鏡筒に形成するための光学系を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の顕微鏡において、光学系は、ステージの側方に配置されて試料および対物レンズからの光を反射するミラーと、ミラーで反射された光を接眼鏡筒に導く導光光学系とを備える。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の顕微鏡において、相対的な間隔を拡大観察するための拡大光学系を設けたものである。
請求項４の発明は、試料が載置されるステージと対物レンズとの距離を調節してピント合わせを行う顕微鏡を備える顕微鏡システムであって、ステージに載置された試料と対物レンズ先端との相対的な間隔を撮影する撮影手段と、撮影手段で撮影された相対的な間隔の撮影像を表示する表示装置とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、試料観察の場合と同様に接眼レンズや表示装置を観察しながら、ステージに載置された試料と対物レンズ先端との相対的な間隔を確認することができる。そのため、例えば、ピント合わせの前に対物レンズを試料の最近接位置まで移動させる作業を、容易に素早く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
−第１の実施の形態−
図１は本発明の第１の実施の形態を示す図であり、顕微鏡１の概略構成を示したものである。顕微鏡１は、ベース部２，本体部３，接眼鏡筒４を備えている。本体部３には対物レンズ５が装着されるレボルバ６が設けられており、レボルバ６には倍率の異なる複数の対物レンズ５が装着されている。７は試料８が載置されるステージであり、ステージ駆動部９により上下動される。ベース部２の内部には照明光学系（不図示）が設けられており、光源１０からの照明光が照明光学系を介して試料８に照射される。
【０００８】
本体部３の上部に設けられた接眼鏡筒４には、肉眼観察用の接眼レンズ１１とＣＣＤカメラ等の撮像装置が取付可能な直筒部１２とを備えている。接眼レンズ１１と直筒部１２との間の光路切換は、光路切換ミラー１３によって行われる。図１は観察者１４が接眼レンズ１１によって肉眼観察している状態を示しており、対物レンズ５からの光（以下では、試料光と呼ぶ）Ｌ１は光路切換ミラー１３によって反射され、接眼レンズ１１へと導かれる。一方、光路切換ミラー１３の反射ミラーを光路外へ外すなどして光路切換ミラー１３をスルー状態に切り換えると、対物レンズ５からの光は直進して直筒部１２へと導かれる。以下では、光路切換ミラー１３において、光を接眼レンズ１１側へ導く状態を反射状態、光を直筒部１２へ導く状態をスルー状態と呼ぶことにする。
【０００９】
さらに、本実施の形態の顕微鏡１ではステージ７の側方にミラー１５が配設され、このミラー１５で反射された光（以下では、観察光と呼ぶ）Ｌ２は結像レンズ５１により平行光束になり、ミラー１６および光路切換ミラー１７によって反射され、第２対物レンズ５０により中間像が形成され、対物レンズ５の光軸に沿って接眼鏡筒４に導かれる。図１では、光路切換ミラー１７は試料観察状態に設定されており、破線で示した観察光Ｌ２は光路切換ミラー１７を通過する。
【００１０】
なお、顕微鏡１は無限系の顕微鏡であって、対物レンズ５からの平行光は接眼鏡筒４に設けられた第２対物レンズ５０によって収束され、その像を接眼レンズ１１を介して観察するような構成となっている。光路切換ミラー１７は平行光の光路中に挿入され、試料８と対物レンズ５との相対位置状況を示す像が観察像として接眼鏡筒４に形成される。
【００１１】
図２は光路切換ミラー１７の構造の一例を示す図であり、ミラー１６と光路切換ミラー１７を示す斜視図である。図２において、（ｂ）は通常の試料観察状態を示している。光路切換ミラー１７は反射面１７０が設けられた反射部１７ａと、光を通過させるスルー部１７ｂとで構成されている。試料８と対物レンズ５との相対位置すなわち相互の距離を確認したい場合には、光路切換ミラー１７を図示左右方向に手動でスライドして、図２（ａ）のように反射部１７ａを対物レンズ５の光軸上に配設する。
【００１２】
一方、通常の試料観察を行いたい場合には、図２（ｂ）のようにスルー部１７ｂを対物レンズ５の光軸上に配設する。反射部１７ａは平面ミラーを４５度の角度で配設したものでも良いし、２つのプリズムを貼り合わせた接合面に反射膜を形成したものでも良い。スルー部１７ｂは、単なる空洞で構成した。
【００１３】
図３，４は光路切換を説明する図であり、図３は通常の試料観察を行う場合の光路を示し、図４は光路切換ミラー１７を図２（ａ）のように状態にした場合の光路を示す。一般的に、顕微鏡観察においてピント合わせを行う場合には、試料８が載置されたステージ７を上方に駆動して試料８と接眼レンズ５の先端とをできる限り近づけた後に、ステージ７をゆっくりと下げてピントが合う位置を探す。
【００１４】
従来の顕微鏡の場合には、図４の符号２１で示すようにステージ７の側方から肉眼で観察しながらステージ７を上昇させ、試料８と接眼レンズ５の先端とが衝突しないように近接させる。一方、本実施の顕微鏡１の場合には、ステージ７を上昇させて試料８と接眼レンズ５の先端とを近接させる場合には、図４に示すように反射部１７ａが対物レンズ５の光軸上に配置されるように光路切換ミラー１７を切り換える。それによって、接眼レンズ１１を通してステージ７を側方から観察することができるようになる。
【００１５】
ステージ側方に進行する観察光Ｌ２はミラー１５に反射されて進行方向が９０度変更され、さらにミラー１６に反射されて光路切換ミラー１７に入射する。図４では対物レンズ５の光軸上に反射部１７ａが配置されているため、観察光Ｌ２は反射部１７ａのミラー部１７０により光軸に沿って図示上方に反射される。その後、観察光Ｌ２は光路切換ミラー１３により接眼レンズ１１方向に反射され、観察者１４によって観察される。一方、対物レンズ５からの試料光Ｌ１はミラー部１７０により図示左方向に反射され、接眼レンズ１１に到達することはない。なお、２２は光源１０の光をステージ７上の試料８へと導いて照明する照明光学系である。
【００１６】
次いでピント合わせおよび試料観察を行う場合には、図３に示すように対物レンズ５の光軸上に光路切換ミラー１７のスルー部１７ｂを配置する。その結果、観察光Ｌ２はスルー部１７ｂを直進して通過し、接眼レンズ１１方向に導かれることはない。同様に試料光Ｌ１もスルー部１７ｂを通過し、光路切換ミラー１３により接眼レンズ１１方向に反射され。
【００１７】
このように、本実施の形態では、従来のように顕微鏡を横からのぞき込んでステージ７の部分を確認しなくても、接眼レンズ１１を覗いた状態で試料８と対物レンズ５との相対位置の確認を行うことができる。そのため、作業能率が向上するとともに、真横から見た位置関係を接眼レンズ１１により観察することができるので視認性も向上する。
【００１８】
−第２の実施の形態−
上述した第１の実施の形態では、接眼レンズ１１により試料観察および試料８と対物レンズ５との相対位置の確認を肉眼で行う場合について説明した。第２の実施の形態では、図５に示すように、接眼鏡筒４に設けられた直筒部１２にＣＣＤカメラ３０を装着して観察する場合について説明する。直筒部１２にＣＣＤカメラ３０を装着してカメラ観察を行う場合には、光路切換ミラー１３は反射状態とされる。
【００１９】
ＣＣＤカメラ３０の撮像信号はパソコン３１に入力され、そこで画像処理等が施され、処理結果としての試料画像が表示モニタ３２に表示される。パソコン３１には、撮像信号の画像処理、画像表示、顕微鏡１の制御などを行うための専用ソフトがインストールされている。そのため、顕微鏡１の操作、例えば、光路切換ミラー１３，１７の切換作業、ステージの昇降、ピント合わせ、レボルバ６を回転させることによる対物レンズ５の選択などを、入力装置３３ａ，３３ｂを操作することにより行わせることができる。
【００２０】
図６、７は光路切換を説明する図であり、図６は図３の場合と同様には通常の試料観察を行う場合の光路を示し、図７は図４と同様に相対位置確認をする場合の光路を示す。図６においては、試料光Ｌ１は直筒部１２に装着された３０へと導かれ、ＣＣＤカメラ３０に設けられたレンズ３０１によって撮像素子３０２上に結像される。撮像信号はパソコン３１へと送信され、画像処理された後に表示モニタ３２に画像として表示される。この画像はステージ７の部分を側方からみた画像であり、以下ではステージ画像と呼ぶ。
【００２１】
図８のフローチャートは、ステージ７に試料８を載置してから顕微鏡観察までの一連の手順を示したものである。以下では、図６〜８を参照して観察手順の説明を行う。図８のステップＳ１では、ステージ７に試料８を載置する。ここでは、ステージ７への試料８の載置は観察者自身が行うが、遠隔操作可能な試料載置用ローダを用いることにより、ステージ７上への試料載置および試料交換を自動的に行うことができる。ステップＳ２では、パソコン３１にインストールされている顕微鏡観察用のソフトを起動する。観察用ソフトを用いることにより、顕微鏡１の遠隔操作および画像の表示をパソコン３１に行わせることができる。
【００２２】
ステップＳ３では、入力装置３３ａ，３３ｂを操作して、光路切換ミラー１３を直筒部１２側に切り換えて図６に示すような状態にする。このとき光路切換ミラー１７はスルー部１７ｂが光軸上に配置されているため、表示モニタ３２には試料８の顕微鏡観察画像が表示されるが、ピンとはまだ合っていない。ステップＳ４では、図７に示すように、光路切換ミラー１７を切り換えて反射部１７ａを光軸上に配置する。その結果、ステップＳ５において表示モニタ３２上にステージ画像が表示される。
【００２３】
次いで、ステップＳ６では、表示モニタ３２上のステージ画像を見ながら入力装置３３ａ，３３ｂを操作してステージ７を上昇させる。ステップＳ７は、ステージ７が上昇方向のリミット位置となったか否かを判定し、リミットと判定されるとステップＳ８へ進み、リミットでない場合にはステップＳ９へ進む。ステップＳ７からステップＳ８へ進んだ場合には、表示モニタ３２にリミットであることを表示した後にステップＳ１０へ進む。一方、ステップＳ７からステップＳ９へ進んだ場合には、表示モニタ３２により対物レンズ５が試料８に近接したことを確認し、ステージ上昇を停止する。
【００２４】
ステップＳ１０では、入力装置３３ａ，３３ｂを操作して、図６に示すように光路切換ミラー１７のスルー部１７ｂを光軸上に配置し、通常の観察モードに切り換える。その結果、表示モニタ３２の画像は試料８の顕微鏡観察画像に切り換わる。ステップＳ１１では、表示モニタ３２の画像を観察しながらピント合わせを行う。すなわち、入力装置３３ａ，３３ｂを操作して、ステージ７をゆっくりと降下させて試料８と対物レンズ５との距離を増加させる。
【００２５】
ステップＳ１２では表示モニタ３２に表示された顕微鏡観察画像からピントが合ったか否かを判断する。ステップＳ１２でピントが合ったと判断されると、一連のピント合わせ作業は終了する。一方、ステップＳ１２でピントが合っていないと判断された場合には、ステップＳ１３へ進んでピント合わせ作業を初めからやり直すか否かの判断を行う。ステップＳ１３でピント合わせ作業をやり直すと判断した場合にはステップＳ４へ戻ってステップＳ４からステップＳ１２までの処理を再び繰り返し、ピント合わせ作業をやり直さないと判断した場合には、一連のピント合わせ作業を終了する。
【００２６】
上述した実施の形態では、ピント合わせを手作業で行うマニュアル方式のものを例に説明したが、ピント合わせを自動的に行うＡＦ方式の顕微鏡に対しても本発明を適用することができる。すなわち、ＡＦによるピント合わせの前に、表示モニタ３２にステージ画像を表示させて、ステージ７を遠隔操作で上昇させ、対物レンズ５を試料８の最近接位置に位置決めし、その後にＡＦピント合わせを行わせる。
【００２７】
図８のフローチャートに場合には、目視でピント合わせを行っていたステップＳ１２の処理を、ＡＦピント合わせの処理に置き換えれば良い。このように、いったん対物レンズ５を最近接位置にセットして、そこから距離を増加させながらＡＦピント合わせを行わせることにより、ＡＦピント合わせにおいて確実に合焦位置を見つけることができる。
【００２８】
上述した、第２の実施の形態の場合には、試料観察の場合と同様に表示モニタ３２を見ながら対物レンズ５を試料８の最近接位置まで移動させる作業を行うことができるので、第１の実施の形態と同様に作業性の向上および作業時間の短縮を図ることができる。
【００２９】
−第３の実施の形態−
図９は本発明の第３の実施の形態を示す図である。なお、本実施の形態においても、直筒部１２にＣＣＤカメラ３０を装着し、ＣＣＤカメラ３０で撮像された顕微鏡観察画像を表示モニタ３２に表示して観察を行う。
【００３０】
上述した第１,２の実施の形態では、ミラー１５，１６および光路切換ミラー１７を用いて観察光Ｌ２を対物レンズ５の光軸上に導いて相対位置観察を行ったが、第３の実施の形態ではＣＣＤカメラのような電子撮像装置４０により相対位置観察を行う。すなわち、図９に示すように顕微鏡１のステージ側方に電子撮像装置４０を設け、その撮像信号をパソコン３１に取り込む。そして、電子撮像装置４０で撮像された画像が、ステージ画像として表示モニタ３２に表示される。
【００３１】
表示モニタ３２への画像表示方法としては、ＣＣＤカメラ３０による顕微鏡観察画像と電子撮像装置４０によるステージ画像とを並べて同時表示しても良いし、光路切換ミラー１７の切り換えに同期してステージ画像と顕微鏡観察画像とを切り換えて表示しても良い。このような第３の実施の形態においても、第２の実施の形態と同様に表示モニタ３２に表示されたステージ画像および顕微鏡観察画像を観察しながら、遠隔操作により試料８に対物レンズ５を近接させる動作および試料８の顕微鏡観察を行うことができる。
【００３２】
上述した例では、対物レンズ５を最近接位置に移動する場合について説明したが、顕微鏡観察に慣れた観察者でピントが合う位置を経験上ある程度知っている場合には、接眼レンズ１１や表示モニタ３２を観察しながら、合焦位置と思われる位置にステージ７を素早く移動させることができる。
【００３３】
なお、上述した実施の形態において、例えば、ステージ７とミラー１５や電子撮像装置４０との間にズーム光学系を配設することにより、ステージ画像の拡大画像を得ることができ、試料８と対物レンズ５との相対位置がより確認しやすくなる。上述した例では無限系の顕微鏡を例に説明したが、本発明は有限系の顕微鏡にも適用することができる。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【００３４】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、ミラー１５，１６および光路切換ミラー１７は光学系を、ミラー１６および光路切換ミラー１７は導光光学系を、電子撮像装置４０は撮影手段を、表示モニタ３２は表示装置をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図であり、顕微鏡１の概略構成を示したものである。
【図２】光路切換ミラー１７の一例を示す図であり、（ａ）は通常観察状態であるスルー状態を示し、（ｂ）はステージ観察状態である反射状態を示す。
【図３】通常の試料観察を行う場合の光路を説明する図である。
【図４】光路切換ミラー１７を図２（ａ）のように切り換えた場合の光路を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す図であり、顕微鏡システムの概略構成を示す。
【図６】第２の実施の形態における通常の試料観察を行う場合の光路を説明する図である。
【図７】第２の実施の形態における相対位置確認をする場合の光路を説明する図である。
【図８】ステージ７に試料８を載置してから顕微鏡観察までの一連の手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  顕微鏡
４  接眼鏡筒
５  対物レンズ
７  ステージ
８  試料
１０  光源
１１  接眼レンズ
１２  直筒部
１３，１７  光路切換ミラー
１５，１６  ミラー
１７ａ  反射部
１７ｂ  スルー部
３０  ＣＣＤカメラ
３１  パソコン
３２  表示モニタ
３３ａ，３３ｂ  入力装置
４０  電子撮像装置
１７０  反射面
Ｌ１  試料光
Ｌ２  観察光
【図１】
2006023493.tif 000003
【図２】
2006023493.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006023493.tif 000009
【図８】
2006023493.tif 000010
【図９】
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