(57)【要約】【課題】高速に、Ｚ軸方向の観測位置を変えることができるようにする。【解決手段】１枚のレンズ１１２を同一質量となるように分割した、上レンズ１１２Ａと下レンズ１１２Ｂは、それらのレンズに対応した対向位置に配置される圧電素子１２２Ａ−Ｒ，１２２Ａ−Ｌと、圧電素子１２２Ｂ−Ｒ，１２２Ｂ−Ｌにそれぞれ固定され、所定の空間を介して、光軸上の対向位置に所定の間隔を有して配置される。そして、一方の対向位置に配置された圧電素子１２２Ａ−Ｒ，１２２Ａ−Ｌは、上レンズ１１２Ａに対して、他方の対向位置に配置された圧電素子１２２Ｂ−Ｒ，１２２Ｂ−Ｌにより下レンズ１１２Ｂに与えられる作用と同一の大きさで逆方向の作用を与えることによりレンズ間隔を調節して、対物レンズ２２の焦点距離を変更する。本発明は、顕微鏡用対物レンズに適用することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズを鏡筒に格納してなる対物レンズにおいて、
前記複数のレンズのうち、同一質量となる１組のレンズは、光軸上の対向位置に所定の間隔を有して配置されており、
前記１組のレンズのそれぞれを異なる光軸方向に駆動して、前記間隔を調節する駆動手段を備える
ことを特徴とする対物レンズ。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記１組のレンズのそれぞれに対応した対向位置に配置され、
一方の対向位置に配置された一方の駆動手段は、一方のレンズに対して、他方の対向位置に配置された他方の駆動手段により他方のレンズに与えられる作用と同一の大きさで逆方向の作用を与えることで、それらのレンズの間隔を調節する
ことを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項３】
前記駆動手段の駆動により発生する振動を検出する検出手段をさらに備え、
前記駆動手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記振動の発生が抑制されるように前記１組のレンズのそれぞれに与える作用を調整する
ことを特徴とする請求項２に記載の対物レンズ。
【請求項４】
前記１組のレンズは、１枚のレンズを同一質量となるように光軸と垂直方向に２分割した上レンズと下レンズの組み合わせであるか、あるいは同一質量となる１又は複数のレンズの組み合わせである
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の対物レンズ。
【請求項５】
前記駆動手段は、圧電素子である
ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の対物レンズ。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載の対物レンズと、
観察対象となる試料の観測位置に応じて前記駆動手段の駆動を制御して、前記１組のレンズのそれぞれを異なる光軸方向に駆動させる制御手段と
を備えることを特徴とする顕微鏡。
【請求項７】
請求項１から５の何れか一項に記載の対物レンズと、
前記駆動手段の駆動を制御する制御手段と
を備える顕微鏡の制御方法において、
前記制御手段が、観察対象となる試料の観測位置に応じて前記駆動手段の駆動を制御して、前記１組のレンズのそれぞれを異なる光軸方向に駆動させる
ことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物レンズ、顕微鏡及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンフォーカル顕微鏡は、レーザ光を試料上で２次元走査させたときに試料により反射した光をピンホール上に集光させて、このピンホールを通過した光の強度を検出することで、試料の表面情報を共焦点画像として取得するものである。このコンフォーカル顕微鏡では、試料の観測位置をＺ軸方向に移動させながら共焦点画像を順次取得し、これらの共焦点画像に基づいて、３次元画像を構築する。
【０００３】
この観測位置をＺ軸方向に可変にする方法としては、試料を載置したステージをＺ軸方向に駆動する方法の他、対物レンズをＺ軸方向に駆動する方法（例えば、特許文献１参照）や、試料を入れた容器をＺ軸方向に駆動する方法（例えば、特許文献２参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１３４６２号公報
【特許文献２】特開２００６−３０８７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ステージをＺ軸方向に駆動する方法であると、ステージ上に載置された試料を直接上下させることになるため、Ｚ軸方向の高速駆動を行った場合には、その振動により試料にダメージを与えてしまう可能性がある。
【０００６】
また、特許文献１及び２に記載の方法では、比較的質量が大きい対物レンズや容器を高速に駆動するためには、強力な駆動機構とその反動に耐えうる保持機構が必要になる。また、対物レンズを直接駆動すると、それにより発生する振動が、対物レンズの固定部材を介して顕微鏡全体に伝わることになり、特に、高速駆動を行う場合には、その問題が顕著となる。
【０００７】
以上のように、従来の方法であると、Ｚ軸方向の高速駆動を行った場合に上述した各種の問題が発生するため、Ｚ軸方向の観測位置を高速に変えたいという要求があった。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、Ｚ軸方向の観測位置を、高速に変えることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の対物レンズは、複数のレンズを鏡筒に格納してなる対物レンズにおいて、前記複数のレンズのうち、同一質量となる１組のレンズは、光軸上の対向位置に所定の間隔を有して配置されており、前記１組のレンズのそれぞれを異なる光軸方向に駆動して、前記間隔を調節する駆動手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の顕微鏡は、上記の対物レンズと、観察対象となる試料の観測位置に応じて前記駆動手段の駆動を制御して、前記１組のレンズのそれぞれを異なる光軸方向に駆動させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高速に、Ｚ軸方向の観測位置を変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した顕微鏡の一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】本発明を適用した対物レンズの一実施の形態の構成例を示す図である。
【図３】１組のレンズの駆動方法の詳細を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明を適用した顕微鏡の一実施の形態の構成を示す図である。
【００１５】
図１に示すように、コンフォーカル顕微鏡１は、顕微鏡本体部１０、レーザ光源ユニット１１、レーザ走査ユニット１２、及び光検出ユニット１３から構成される。レーザ走査ユニット１２は、顕微鏡本体部１０の鏡筒部に装着される。レーザ走査ユニット１２には、光ファイバ３１によりレーザ光源ユニット１１が接続され、光ファイバ３２により光検出ユニット１３が接続される。
【００１６】
コンフォーカル顕微鏡１において、レーザ光源ユニット１１からは試料Ｓに照射されるレーザ光が射出され、射出されたレーザ光は、光ファイバ３１を介してレーザ走査ユニット１２に入射される。入射されたレーザ光は、レーザ走査ユニット１２により走査され、顕微鏡本体部１０を構成するレボルバ２３に取り付けられた対物レンズ２２により集光されて、ステージ２１に載置された試料Ｓに照射される。レーザ走査ユニット１２は、例えば、レーザ光を反射するミラーと、そのミラーを駆動する駆動機構を有して構成されるガルバノスキャナであって、レーザ光源ユニット１１からのレーザ光を、ステージ２１に載置された試料ＳのＸＹ平面（試料Ｓに照射されるレーザ光の光軸に対して直交する平面）で走査する。
【００１７】
レーザ光を照射することにより励起された試料Ｓから発せられた蛍光は、対物レンズ２２を経てレーザ走査ユニット１２に入射する。レーザ走査ユニット１２において、入射された蛍光は、ガルバノスキャナによりデスキャンされ、集光レンズにより集光された後、ピンホール絞りを通過して、光ファイバ３２を介して光検出ユニット１３に入射する。光検出ユニット１３は、入射した蛍光を受光して光電変換することにより、受光した蛍光の強度を示す電気信号を生成し、画像処理ユニット１４に出力する。画像処理ユニット１４は、光検出ユニット１３から出力された電気信号をデジタル信号に変換した後、所定の画像処理を施して、それにより得られた画像をモニタ１５に表示する。
【００１８】
以上のようにして構成されるコンフォーカル顕微鏡１においては、その光学原理から焦点面近傍の限られた厚さの面情報のみを取得できるので、この原理を利用して、焦点面をＺ軸方向にずらしながら、試料Ｓの各断面の情報を取得することにより、試料Ｓの異なるＺ位置での断面情報が共焦点画像として得られる。そして、このようにして取得される情報に基づいて、例えば立体画像や任意方向の断面画像が表示されるので、試料Ｓの立体構造や試料Ｓ内の物質の３次元的な移動などの解析を行うことができる。
【００１９】
次に、図２を参照して、図１のコンフォーカル顕微鏡１で用いられる対物レンズ２２の詳細な構成について説明する。なお、図２には、図１の対物レンズ２２の断面図を示している。
【００２０】
対物レンズ２２は、中空の円筒形状からなる前群鏡筒１０１と後群鏡筒１０２とが、ねじ構造によって連結してなり、それらの鏡筒内部には、複数のレンズが光軸上に設けられる。前群鏡筒１０１の内部には、レンズ群１１１及びレンズ１１２が配置され、後群鏡筒１０２の内部には、レンズ群１１３が配置される。なお、これらのレンズ群は、レーザ波長及び顕微鏡観察波長領域を満足させるものである。
【００２１】
レンズ群１１１は、焦点位置を可変しても倍率の変動のない光学系（補正光学系）であって、前群鏡筒１０１の前端部側の内周面に設けられた抑え環により固定された保持枠により光軸上に保持される。
【００２２】
レンズ１１２は、１枚のレンズ１１２を同一質量となるように光軸と垂直方向（図中のＸ軸方向）に２分割した、図中上側の上レンズ１１２Ａと、図中下側の下レンズ１１２Ｂとからなる。すなわち、分割されたレンズのうち、上レンズ１１２Ａは、レンズの上面が凸状の曲面をもった形状となる一方、下レンズ１１２Ｂは、レンズの下面が凸状の曲面をもった形状となり、これらのレンズの分割した切断面を合わせると、元の１枚のレンズ１１２となる。
【００２３】
前群鏡筒１０１の後端部側の内周面には、ＸＺ平面における断面が略Ｔ字型の形状を有するマウント部材１２１−Ｒ，１２１−Ｌが左右対称に設けられており、このＴ字型の突き出し部位の上面には圧電素子１２２Ａ−Ｒ，１２２Ａ−Ｌがそれぞれ設けられ、その反対側の下面には圧電素子１２２Ｂ−Ｒ，１２２Ｂ−Ｌがそれぞれ設けられる。圧電素子１２２Ａ−Ｒは、その上面に、固定部材１２３Ａ−Ｒにより上レンズ１１２Ａの一方の端を固定する。また、上レンズ１１２Ａの他方の端は、固定部材１２３Ａ−Ｌにより圧電素子１２２Ａ−Ｌに固定される。すなわち、上レンズ１１２Ａは、左右対称に設けられたマウント部材１２１−Ｒ，１２１−Ｌのそれぞれの突き出し部位の上面に設けられた２つの圧電素子１２２Ａ−Ｒ，１２２Ａ−Ｌ上に、それぞれ固定部材１２３Ａ−Ｒ，１２３Ａ−Ｌにより２箇所で固定されている。
【００２４】
同様に、下レンズ１１２Ｂは、マウント部材１２１−Ｒ，１２１−Ｌの突き出し部位の下面に設けられた２つの圧電素子１２２Ｂ−Ｒ，１２２Ｂ−Ｌ上に、それぞれ固定部材１２３Ｂ−Ｒ，１２３Ｂ−Ｌにより２箇所で固定されている。
【００２５】
すなわち、同一質量となる上レンズ１１２Ａと下レンズ１１２Ｂは、左右対称に設けられたマウント部材１２１−Ｒ，１２１−Ｌの突き出し部位を挟んで、その上面に設けられた圧電素子１２２Ａ−Ｒ，１２２Ａ−Ｌと、下面に設けられた圧電素子１２２Ｂ−Ｒ，１２２Ｂ−Ｌにそれぞれ固定されることにより、媒質が空気となる所定の空間を介して、光軸上の対向位置に所定の間隔を有して配置されることになる。
【００２６】
また、上レンズ１１２Ａと下レンズ１１２Ｂは、それらのレンズに対応した対向位置に配置される圧電素子１２２Ａ−Ｒ，１２２Ａ−Ｌと、圧電素子１２２Ｂ−Ｒ，１２２Ｂ−Ｌにそれぞれ固定されているため、それらの圧電素子１２２Ａ−Ｒないし１２２Ｂ−Ｌが、所定の電圧の印加に応じて、上レンズ１１２Ａと下レンズ１１２Ｂのそれぞれを光軸方向（Ｚ軸方向）に駆動させることで、それらのレンズの間隔を可変とすることができる。すなわち、上レンズ１１２Ａと下レンズ１１２Ｂとのレンズ間隔は、圧電素子１２２Ａ−Ｒないし１２２Ｂ−Ｌの駆動により、光軸方向に調節可能となる。
【００２７】
レンズ群１１３は、焦点位置を可変しても倍率の変動のない光学系（補正光学系）であって、後群鏡筒１０２の前端部側の内周面に設けられた抑え環により固定された保持枠により光軸上に保持される。また、後群鏡筒１０２の後端部には、対物レンズ２２を顕微鏡本体部１０（のレボルバ２３）に固定するための雄ねじ１０２ａが形成される。
【００２８】
以上のような構成を有する対物レンズ２２においては、レーザ走査ユニット１２により走査されるレーザ光が、後群鏡筒１０２の後端部側から入射し、レンズ群１１３ないしレンズ群１１１を通過した後、前群鏡筒１０１の前端部側から試料Ｓに導かれることで、試料ＳのＸＹ平面での走査が行われる。そして、レーザ光により励起された試料Ｓから発せられた蛍光は、前群鏡筒１０１の前端部側から入射し、レンズ群１１１ないしレンズ群１１３を通過した後、後群鏡筒１０２の後端部側からレーザ走査ユニット１２に入射することになる。
【００２９】
このように、対物レンズ２２を構成する複数のレンズは、レンズ全体として１つの焦点位置に結像するように設計されているが、対物レンズ２２においては、圧電素子１２２Ａ−Ｒないし１２２Ｂ−Ｌの駆動により、２分割された上レンズ１１２Ａと下レンズ１１２Ｂをそれぞれ、光軸方向に駆動させることで、それらのレンズの表面の間隔を変動させて、焦点距離を動かすようにする。
【００３０】
すなわち、上レンズ１１２Ａと下レンズ１１２Ｂは、所定の空間を挟んだ光軸上の対向位置に、所定の間隔で配置されているが、このレンズ間隔に応じて、対物レンズ２２の焦点距離を変えることが可能となる。つまり、コンフォーカル顕微鏡１においては、試料Ｓの各断面の情報を取得するに際して、試料ＳのＸＹ平面での走査は、焦点面をＺ軸方向にずらしながら、所定の移動ピッチごとに順次行われることになるが、そのＺ軸方向の移動を、上レンズ１１２Ａと下レンズ１１２Ｂのレンズ間隔を調節して、対物レンズ２２の焦点距離を変えることで行うようにする。
【００３１】
なお、上レンズ１１２Ａと下レンズ１１２Ｂのレンズ間隔を調節することで、収差が発生して像が歪むなど副次的な問題が生じることも考えられるが、上レンズ１１２Ａと下レンズ１１２Ｂとして、レンズ間隔を調節して焦点位置を動かした場合でも像の歪まないレンズを用いればよい。また、そのようなレンズを用意できない場合であっても、コンフォーカル顕微鏡１では、取得した共焦点画像に基づいて、試料Ｓの各点においてピンホールを通過した光の強度が最大となるときの試料Ｓの位置の検出が行われるため、そのようなセンサ的な役割として使用される場合には、仮に、収差により像が歪んでいたとしても、信号を検出するに際して影響はほとんどなく、特に問題とはならない。すなわち、例えば解像度の高い画像を得るための対物レンズとしては、収差が発生することは問題であるが、上述したセンサに限った使用であれば、収差の発生はさほど問題ではなく、レンズを動かす量と検出精度とのトレードオフを考慮した上で、上レンズ１１２Ａと下レンズ１１２Ｂを駆動させて、レンズ間隔を調整することも可能となる。
【００３２】
このように、上レンズ１１２Ａと下レンズ１１２Ｂを光軸方向に駆動して、それらのレンズ間隔を調節することで、従来のステージや対物レンズ全体を駆動していた場合と比べて、駆動対象物の質量が小さくなり軽量化されるため、Ｚ軸方向の高速駆動を行うことが可能となる。
【００３３】
次に、図３を参照して、上レンズ１１２Ａと下レンズ１１２Ｂからなる１組のレンズの駆動方法の詳細について説明する。
【００３４】
図３に示すように、圧電素子１２２Ａ−Ｒ，１２２Ｂ−Ｒは、それぞれ駆動回路１３１−Ｒと電気的に接続され、圧電素子１２２Ａ−Ｌ，１２２Ｂ−Ｌは、それぞれ駆動回路１３１−Ｌと電気的に接続される。また、駆動回路１３１−Ｒ，１３１−Ｌは、制御回路１００に接続される。なお、この制御回路１００は、図１の顕微鏡本体部１０の筐体内又は対物レンズ２２の鏡筒内に設けられる。
【００３５】
制御回路１００は、観察対象となる試料Ｓの観測位置、すなわち、Ｚ軸方向の移動ピッチに応じて上レンズ１１２Ａと下レンズ１１２Ｂを駆動させるための駆動信号（例えば駆動の周期と振幅を示す信号）を駆動回路１３１−Ｒ，１３１−Ｌに供給する。例えば、100マイクロメートル分のストロークが必要となる場合、そのストロークに対応したレンズ間隔に調節するための駆動信号が、駆動回路１３１−Ｒ，１３１−Ｌに供給されることになる。
【００３６】
駆動回路１３１−Ｒは、制御回路１００からの駆動信号に応じて、圧電素子１２２Ａ−Ｒ，１２２Ｂ−Ｒに所定の電圧を印加する。この印加電圧は、圧電素子１２２Ａ−Ｒ，１２２Ｂ−Ｒに対して上下逆位相の駆動を指示するものとなる。同様に、駆動回路１３１−Ｌは、制御回路１００からの駆動信号に応じて、圧電素子１２２Ａ−Ｌ，１２２Ｂ−Ｌに対して上下逆位相の駆動を指示するための所定の電圧を印加する。
【００３７】
すなわち、一方の対向位置に配置された圧電素子１２２Ａ−Ｒ，１２２Ａ−Ｌには、上レンズ１１２Ａに対して、他方の対向位置に配置された圧電素子１２２Ｂ−Ｒ，１２２Ｂ−Ｌにより下レンズ１１２Ｂに与えられる作用と同一の大きさで逆方向の作用を与えるための所定の電圧を印加する。一方、他方の対向位置に配置された圧電素子１２２Ｂ−Ｒ，１２２Ｂ−Ｌには、下レンズ１１２Ｂに対して、一方の対向位置に配置された圧電素子１２２Ａ−Ｒ，１２２Ａ−Ｌにより上レンズ１１２Ａに与えられる作用と同一の大きさで逆方向の作用を与えるための所定の電圧を印加している。これにより、例えば、上レンズ１１２Ａが、図中の矢印Ａの方向（図中の上方向）に駆動されるともに、下レンズ１１２Ｂが、図中の矢印Ｂの方向（図中の下方向）に駆動されるため、上レンズ１１２Ａと下レンズ１１２Ｂとのレンズ間隔が調節される。
【００３８】
また、図中の矢印Ａの方向に駆動する上レンズ１１２Ａと、図中の矢印Ｂの方向に駆動する下レンズ１１２Ｂは、先に述べたように、同一質量となる１組のレンズであるため、それらのレンズが上下に対称に駆動した場合、その駆動の際に発生する振動が打ち消されることになる。すなわち、レンズ１１２の駆動に際して、同一質量となる上レンズ１１２Ａと、下レンズ１１２Ｂを上下に対称に駆動する、すなわち、圧電素子１２２Ａ−Ｒ，１２２Ａ−Ｌと、圧電素子１２２Ｂ−Ｒ，１２２Ｂ−Ｌとの伸縮の方向を逆にして、逆位相の振動を発生させることで、上レンズ１１２Ａ、下レンズ１１２Ｂの駆動により発生する振動が打ち消される。その結果、上レンズ１１２Ａ、下レンズ１１２Ｂを駆動する際に発生する振動を抑制して、無振動化することが可能となる。
【００３９】
このように、対物レンズ２２の鏡筒に格納された複数のレンズのうち、同一質量となる１組のレンズを、上下対称となるように光軸方向に駆動することで、Ｚ軸方向の高速駆動を行うだけでなく、それらの駆動により生じる反動が支点で打ち消し合うため、駆動により生じる振動をキャンセルすることができる。
【００４０】
また、原理的には、対向位置に配置された、圧電素子１２２Ａ−Ｒ，１２２Ａ−Ｌと、圧電素子１２２Ｂ−Ｒ，１２２Ｂ−Ｌとの伸縮の方向を逆にして、逆位相の振動を発生させることにより、振動が打ち消されることになるが、例えば、対物レンズ２２の構造や使用環境などが要因となり、振動を完全に打ち消すことができない場合も考えられる。そこで、対物レンズ２２には、マウント部材１２１−Ｒ，１２１−Ｌに振動センサ１２４−Ｒ，１２４−Ｌがそれぞれ設けられており、振動センサ１２４−Ｒによりマウント部材１２１−Ｒの振動を検出し、振動センサ１２４−Ｌによりマウント部材１２１−Ｌの振動を検出して、それらの検出結果をフィードバックできるようにしている。
【００４１】
具体的には、振動センサ１２４−Ｒは、マウント部材１２１−Ｒに発生した振動、すなわち、主に、圧電素子１２２Ａ−Ｒ，１２２Ｂ−Ｒの駆動により生じた振動を検出し、検出結果を駆動回路１３１−Ｒに供給する。同様に、振動センサ１２４−Ｌは、主に、圧電素子１２２Ａ−Ｌ，１２２Ｂ−Ｌの駆動によりマウント部材１２１−Ｌに発生した振動を検出し、検出結果を駆動回路１３１−Ｒに供給する。
【００４２】
駆動回路１３１−Ｒは、振動センサ１２４−Ｒ，１２４−Ｌからの検出結果に基づいて、制御回路１００からの駆動信号を、振動の発生が抑制されるように補正して、その補正に応じた所定の電圧を圧電素子１２２Ａ−Ｒ，１２２Ｂ−Ｒに印加する。これにより、圧電素子１２２Ａ−Ｒ，１２２Ｂ−Ｒの駆動が振動の発生に応じて調整されるため、圧電素子１２２Ａ−Ｒないし１２２Ｂ−Ｌの駆動により振動が発生した場合であっても、フィードバック制御により無振動化して、振動のないＺ軸方向の高速駆動を行うことができる。
【００４３】
なお、振動センサ１２４−Ｒ，１２４−Ｌからの検出結果が、制御回路１００に供給されるようにして、制御回路１００によって、駆動信号が補正されるようにしてもよい。また、この振動を打ち消す方法としては、例えば、アナログ回路によるサーボ制御の他、振動センサ１２４−Ｒ，１２４−Ｌにより検出された振動の検出値に基づいて、駆動波形を動的に変形させるなどして、ソフトウェア的にフィードバック制御をするようにしてもよい。
【００４４】
以上のように、本発明によれば、観察対象となる試料Ｓの各断面の情報を取得するに際し、対物レンズ２２の鏡筒に格納された１組のレンズのみが駆動されるので、従来のステージや対物レンズ全体を駆動していた場合と比べて、駆動対象物の質量が小さくなり軽量化され、Ｚ軸方向に高速駆動することが可能となるため、結果として、高速に、Ｚ軸方向の観測位置を変えることができる。
【００４５】
具体的には、従来のステージや対物レンズ全体を駆動する方法であると、せいぜい毎秒数十回（例えば１秒間に約30回程度）の観察が限度となるが、本発明では、対物レンズ２２の鏡筒内の１組のレンズを駆動して、Ｚ軸方向の観測位置を高速に変えることにより、理論上は最低でも、毎秒数百回程度（例えば１秒間に100回程度）の観察は可能となる。特に、神経細胞（ニューロン）に関する分野では、その観察において、より多くの回数の観察を行いたいという要望があるが、本実施の形態の構成を採用することで、多くの回数の観察を行うことが可能となるため、より理想的な神経細胞の観察を行うことができる。
【００４６】
また、本発明によれば、同一質量となる１組のレンズ（上レンズ１１２Ａ，下レンズ１１２Ｂ）を対称に駆動するため、Ｚ軸方向の高速駆動は勿論、その駆動により発生する振動を抑制することができる。また、１組のレンズを駆動する駆動手段として、圧電素子１２２Ａ−Ｒないし１２２Ｂ−Ｌを用いることにより、ストロークの拡大と高速化を同時に実現することができる。
【００４７】
さらに、対物レンズ２２は、対物レンズと試料との間を液体（液浸）で満たすことにより観察を行う液浸用対物レンズとして用いられる場合であっても、対物レンズ自体が直接駆動しないため（鏡筒内に格納された１組のレンズが駆動するため）、駆動による振動が液体に伝わって試料に影響を及ぼすといったこともない。勿論、本実施の形態では、Ｚ軸方向の観測位置を変えるに際して、試料Ｓを載置しているステージ２１を駆動しないため、試料Ｓを振動させてダメージを与えることもない。また、本実施の形態では、対物レンズ２２を直接駆動しないため、その駆動を行うための強力な駆動機構やその反動に耐えうる保持機構といったものも必要がない。
【００４８】
なお、本実施の形態では、駆動する同一質量のレンズとして、１枚のレンズを光軸と垂直方向で２枚に分割したレンズを用いる例を説明した。これは、１枚のレンズを２分割すると、質量が同じでかつ、重心の位置が対称となるため、設計上都合がよいためである。ただし、反対方向に駆動するレンズの質量が同じであれば、共通の作用点（レンズを支える位置）に同じ力を反対方向にかけることにより振動をキャンセルできるため、同一質量となる１又は複数のレンズを組み合わせて、組み合わされたレンズを反対方向に駆動するようにしてもよい。例えば、対物レンズ２２の鏡筒内に格納される複数枚のレンズのうちの、同一の質量となる、対物レンズ２２の先端側からｎ枚目とｎ＋１枚目のレンズを駆動する圧電素子の伸び縮みの方向を逆方向して、それらのレンズを反対方向に駆動することによっても、高速かつ、無振動での駆動を行うことが可能となる。
【００４９】
また、本発明は、コンフォーカル顕微鏡以外の顕微鏡や、測定装置などの観測位置をＺ軸方向に可変にする必要のある機器で用いられる対物レンズとしても適用することができる。また、本実施の形態では、正立型の顕微鏡に用いられる対物レンズを例に説明したが、倒立型の顕微鏡に用いられる対物レンズについても同様に、本発明を適用することができる。
【００５０】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１  コンフォーカル顕微鏡，  １０  顕微鏡本体部，  １１  レーザ光源ユニット，  １２  レーザ走査ユニット，  １３  光検出ユニット，  １４  画像処理ユニット，  １５  モニタ，  ２１  ステージ，  ２２  対物レンズ，  ２３  レボルバ，  １００  制御回路，  １０１  前群鏡筒，  １０２  後群鏡筒，  １１１，１１３  レンズ群，  １１２  レンズ，  １１２Ａ  上レンズ，  １１２Ｂ  下レンズ，  １２１−Ｒ，１２１−Ｌ  マウント部材，  １２２Ａ−Ｒ，１２２Ａ−Ｌ，１２２Ｂ−Ｒ，１２２Ｂ−Ｌ  圧電素子，  １２３Ａ−Ｒ，１２３Ａ−Ｌ，１２３Ｂ−Ｒ，１２３Ｂ−Ｌ  固定部材，  １２４−Ｒ，１２４−Ｌ  振動センサ，  １３１−Ｒ，１３１−Ｌ  駆動回路，Ｌ  光軸，Ｓ  試料
【図１】
2011180561.tif 000003
【図２】
2011180561.tif 000004
【図３】
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