(57)【要約】      （修正有）【課題】一つの対物レンズを用いた際に、その対物レンズの倍率で規定される視野よりも広範囲の視野を確保することを可能とする観察装置を提供する。【解決手段】標本Ｓからの光を取り込む対物レンズ１と、対物レンズ１からの光を結像する結像光学系２と、を備え、対物レンズ１及び結像光学系２は、結像光学系２の前側焦点位置が対物レンズ１の後側焦点位置と異なる位置となるように配置され、結像光学系２は、対物レンズ１及び第２結像光学系からなる系による投影倍率が対物レンズ１で規定される倍率と同じ投影倍率となるような第２結像光学系の焦点距離よりも短い焦点距離を有することを特徴とする観察装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本からの光を取り込む対物レンズと、
前記対物レンズからの光を結像する結像光学系と、を備え、
前記対物レンズ及び前記結像光学系は、前記結像光学系の前側焦点位置が前記対物レンズの後側焦点位置と異なる位置となるように配置され、
前記結像光学系は、前記対物レンズ及び第２結像光学系からなる系による投影倍率が前記対物レンズで規定される倍率と同じ投影倍率となるような前記第２結像光学系の焦点距離よりも短い焦点距離を有する
ことを特徴とする観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載の観察装置において、
前記対物レンズ及び前記結像光学系は、前記結像光学系の前側焦点位置が、前記対物レンズの後側焦点位置よりも前記標本から遠ざかる位置となるように配置される
ことを特徴とする観察装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の観察装置において、
さらに、前記対物レンズからの光を結像する前記第２結像光学系を備える
ことを特徴とする観察装置。
【請求項４】
請求項３に記載の観察装置において、
さらに、前記対物レンズからの光が通過する光路を、前記結像光学系へ入射する光路に切替える光路切替手段を備える
ことを特徴とする観察装置。
【請求項５】
請求項４に記載の観察装置において、
前記光路切替手段は、前記結像光学系よりも前記標本側の光路上に配置される
ことを特徴とする観察装置。
【請求項６】
請求項３に記載の観察装置において、
さらに、前記対物レンズからの光が通過する光路を、前記結像光学系へ入射する光路と前記第２結像光学系へ入射する光路とに分離する光路分割手段を備える
ことを特徴とする観察装置。
【請求項７】
請求項６に記載の観察装置において、
前記光路分割手段は、挿脱可能な光学素子である
ことを特徴とする観察装置。
【請求項８】
請求項７に記載の観察装置において、
前記光路分割手段は、前記結像光学系よりも前記標本側の光路上に配置される
ことを特徴とする観察装置。
【請求項９】
請求項４または請求項５に記載の観察装置において、
前記光路切替手段は、プリズムである
ことを特徴とする観察装置。
【請求項１０】
請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の観察装置において、
前記光路分割手段は、ダイクロイックミラーである
ことを特徴とする観察装置。
【請求項１１】
請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の観察装置において、
前記光路分割手段は、ハーフミラーである
ことを特徴とする観察装置。
【請求項１２】
請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の観察装置において、
前記光路分割手段は、プリズムである
ことを特徴とする観察装置。
【請求項１３】
請求項３乃至請求項１２のいずれか１項に記載の観察装置において、
前記結像光学系は、前記第２結像光学系と、前記対物レンズと前記結像レンズの間の光路上に挿脱可能な光学系と、を含み、
前記対物レンズ及び前記結像光学系は、前記挿脱可能な光学系の挿入時において、前記結像光学系の前側焦点位置が前記対物レンズの後側焦点位置と異なる位置となるように配置され、
前記結像光学系は、前記挿脱可能な光学系の挿入時において、前記第２結像光学系の焦点距離よりも短い焦点距離を有する
ことを特徴とする観察装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の観察装置である顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
対物レンズの切り替えを伴わない複数の倍率での観察に対応した観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液浸対物レンズを用いた観察では、浸液を用いる関係上複数の対物レンズの間で使用する対物レンズの切り替えを行うことが難しい。例えば、浸液を用いない低倍用の対物レンズと浸液を用いる高倍用の対物レンズとの間で切り替えを行う際、浸液中に気泡が入り易いことや、浸液の補充が難しいことが原因として挙げられる。
【０００３】
従って、液浸対物レンズを用いた観察の際、対物レンズの切り替えにより倍率変更を行うことは実際的に難しいといった課題がある。
【０００４】
特許文献１には、対物レンズを交換せずに変倍させる観察光学装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１９００５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
対物レンズを交換せずに倍率を変更する構成では、低倍用の対物レンズを用い、高倍観察にも対応させるため必要なＮＡを確保する構成や、高倍用の対物レンズを用い、低倍観察にも対応させるため視野を確保する構成といった、一つの対物レンズで異なる倍率での観察を可能とする技術が必要となる。そこで、本発明では、高倍用の対物レンズを低倍観察に対応させるべく、その対物レンズの倍率で規定される視野よりも広範囲の視野を確保することができる技術を検討した。
【０００７】
以上の実情を踏まえ、本発明では、一つの対物レンズを用いた際に、その対物レンズの倍率で規定される視野よりも広範囲の視野を確保することを可能とする観察装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様における観察装置は、標本からの光を取り込む対物レンズと、前記対物レンズからの光を結像する結像光学系と、を備え、前記対物レンズ及び前記結像光学系は、前記結像光学系の前側焦点位置が前記対物レンズの後側焦点位置と異なる位置となるように配置され、前記結像光学系は、前記対物レンズ及び第２結像光学系からなる系による投影倍率が前記対物レンズで規定される倍率と同じ投影倍率となるような前記第２結像光学系の焦点距離よりも短い焦点距離を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、一つの対物レンズを用いた際に、その対物レンズの倍率で規定される視野よりも広範囲の視野を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】観察装置が有する対物レンズ１及び結像光学系２の一配置例を示す
【図２】観察装置が有する対物レンズ１及び結像光学系２の別の一配置例を示す
【図３】第１の実施形態に係る観察装置の構成の一部を示す
【図４】第２の実施形態に係る観察装置の構成の一部を示す
【図５】第３の実施形態に係る観察装置の構成の一部を示す
【図６】第４の実施形態に係る観察装置の構成の一部を示す
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の観察装置について説明する。先ず、図１、２を用いて、本発明の観察装置に共通する特徴である、観察装置が有する対物レンズと結像レンズの作用について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の観察装置が有する対物レンズ１及び結像光学系２の一配置例を示す。対物レンズ１は、標本Ｓからの光を取り込み、後段の結像光学系２へ光を導光する。結像光学系２は、対物レンズ１からの光を像面Iへ結像する。尚、像面Iは、結像光学系２の後側焦点位置を含む面である。対物レンズ１は、複数のレンズから構成されていてもよい。また、結像光学系２は、複数のレンズから構成されていてもよく、一つの結像レンズであってもよい。
【００１３】
ここで、一つの特徴として結像光学系２は、対物レンズ１で規定される倍率よりも投影倍率が低倍となるような焦点距離を有している。換言すると、結像光学系２は、対物レンズ１及びとある第２結像光学系からなる系による投影倍率が対物レンズ１で規定される倍率と同じ投影倍率となるような第２結像光学系の焦点距離（以降、規定の焦点距離とも表記する）よりも短い焦点距離を有する。なお、対物レンズで規定される倍率とは、その対物レンズと結像レンズとの総合倍率（（結像レンズの焦点距離）／（対物レンズの焦点距離））で規定される倍率のことを指す。例えば、通常用いる結像レンズの焦点距離が２００ｍｍならば、対物レンズの焦点距離が２０ｍｍのとき、その対物レンズは１０倍と規定され、２ｍｍのとき、その対物レンズは１００倍と規定される。
【００１４】
結像光学系２の焦点距離を規定の焦点距離よりも短くすることで、規定の焦点距離とした場合よりも広範囲の光を結像できるとともに、結像光学系２により生成される像を小さくすることができる。そのため、例えば、結像光学系２によりカメラ等に含まれる撮像素子へ結像するような構成では、対物レンズ１が取り込む標本Ｓ上のより広範囲の視野からの光を後段の撮像素子上へケラレることなく結像することができる。
【００１５】
一方で、主光線がテレセントリックである光（以降、テレセントリック光とも表記する）を観察光として用いる一般の対物レンズ、結像レンズに係る構成においては、結像光学系の焦点距離を短くすることのみにより視野を広げることが可能な幅は、対物レンズがテレセントリック光を取り込むことができる範囲内に限られる。仮にテレセントリック光を対物レンズ１が取り込むことができる範囲以上に焦点距離を短くしたとしても、標本からの光が導光されない部分の情報は分らないためである。即ち、上記に挙げた規定の焦点距離よりも短い焦点距離を有するという特徴のみでは、一つの対物レンズを用いて広げられる視野の範囲は限定されていた。
【００１６】
以降に説明する対物レンズ１及び結像光学系２におけるさらに別の特徴により、一つの対物レンズ１を用いて視野の範囲をより大きく広げることが可能となる。以下、その特徴について説明する。
【００１７】
結像光学系２の前側焦点位置である焦点位置ｆ２は、対物レンズ１の後側焦点位置である焦点位置ｆ１とは異なる位置となるように対物レンズ１、結像光学系２が配置される。より詳しくは、標本Ｓからの、主光線が特定の角度を有する非テレセントリックである光（以降、非テレセントリック光とも表記する）を結像するべく、例えば、結像光学系２の焦点位置ｆ２が対物レンズ１の焦点位置ｆ１よりも標本Ｓから遠ざかる位置となるように対物レンズ１、結像光学系２が配置される。また、上記非テレセントリック光は、対物レンズ１がテレセントリック光を取り込むことが可能な範囲（図１の範囲Vである）よりも外側から発生する非テレセントリック光L1である。焦点位置ｆ２は、上記非テレセントリック光L１が対物レンズ１の光軸と交わる位置またはその近傍であることが望ましい。このような構成では、対物レンズ１が取り込んだ非テレセントリック光L1は、結像光学系２の前側焦点位置またはその近傍で像を結ぶことから結像光学系２の後段の像面Iへ結像される。尚、図１に示される非テレセントリック光L1の中心の線は主光線を表している。
【００１８】
一般に、非テレセントリック光は、光線束の太さがテレセントリック光と比較して細く、標本Ｓ上のより広い範囲から対物レンズ１が取り込むことが可能な光である。しかしながら従来の、対物レンズの後側焦点位置またはその近傍に結像光学系の前側焦点位置が位置するように配置された主にテレセントリック光を用いた観察を行う対物レンズ、結像レンズに係る構成では、上述した範囲Vよりも離れた標本Ｓ上の位置からの非テレセントリック光L1は観察に用いられず、そもそも像面Iへ結像されないものであった。一方、図１に係る配置とすることで、非テレセントリック光L1を結像することができることから、対物レンズ１がテレセントリック光を取り込むことが可能な標本Ｓ上の範囲Vよりもさらに広い範囲において観察を実行することが可能となる。即ち、一つの対物レンズを用いて、主にテレセントリック光を用いた観察を行う際の視野よりもさらに広い視野で標本Ｓを観察することができる。
【００１９】
また、結像光学系２の焦点位置ｆ２と対物レンズ１の焦点位置ｆ１を異なる位置となるように配置することで、特定の角度の非テレセントリック光を結像し、広範囲な視野による観察を実現するものであればよく、本発明における対物レンズ１及び結像光学系２の配置は、図１に示した配置に限定されるものではない。例えば、図２に示すように、図１とは異なる角度の非テレセントリック光L2を結像光学系２へ導光し、結像光学系２により結像するべく、結像光学系２の焦点位置ｆ２が対物レンズ１の焦点位置ｆ１よりも標本Ｓへ近づく位置となるように配置される場合も考えられる。
【００２０】
以上述べたように、本発明の観察装置が有する対物レンズ１、結像光学系２の配置構成によれば、一つの対物レンズ１を用いて、その対物レンズの倍率で規定される視野よりも広範囲の視野を確保することが可能となる。
【００２１】
以下、上記の構成を含む、本発明の各実施形態の観察装置について説明する。
[第１の実施形態]
図３は、第１の実施形態に係る観察装置１０の構成の一部を示す図である。観察装置１０は、顕微鏡装置であり、対物レンズ１と、対物レンズ１の後段に対物レンズ１の光路上に挿脱可能なスライダ５を備える。
【００２２】
スライダ５は、プリズム４、結像光学系２、撮像装置３を含む。プリズム４は、全反射ミラーの作用をもち、スライダ５の挿入時において、対物レンズ１からの光を結像光学系２へ導光する。結像光学系２と対物レンズ１は、スライダ５の挿入時に上記の図１、２を用いて説明した配置関係を有し、即ち標本Ｓからの非テレセントリック光を撮像装置３へ結像するものである。尚、スライダ５は、例えば対物レンズ１を含むレボルバのDICスライダを挿入する位置に挿脱される機構である。
【００２３】
また、スライダ５が光路上から除外された状態において、対物レンズ１からの光を結像する図示しない結像光学系（第２結像光学系とする）及び撮像装置を備えている。即ち、スライダ５に含まれるプリズム４は、対物レンズからの光が通過する光路を、結像光学系２へ入射する光路に切替える光路切替手段として機能する。
【００２４】
第２結像光学系は、対物レンズ１の焦点位置ｆ１またはその近傍に前側焦点位置を有し、対物レンズ１で規定される倍率と、同じ投影倍率となるような焦点距離を有するものである。即ち、対物レンズ１及び第２結像光学系は、主にテレセントリック光を用いた観察を行う従来の対物レンズ及び結像光学系の配置関係を成す。
【００２５】
尚、光路分割手段は、結像光学系２よりも標本側の光路上に配置される。即ち光路切替手段が切替えるよりも前段（標本Ｓ側）の光路には、結像光学系が配置されない。
また、プリズム４が、ハーフミラーやダイクロイックミラーの場合は、光路を透過と反射の２つに分割する光路分割手段として作用する。光路分割手段は、対物レンズ１からの光が通過する光路を、結像光学系へ入射する光路と第２結像光学系へ入射する光路とに分離する。また、光路分割手段の配置も光路切替手段と同様であり、結像光学系２よりも標本側の光路上に配置される。
【００２６】
以上の観察装置１０の構成によれば、スライダ５を除外している状態で、対物レンズ１の倍率で規定される視野での観察を実行し、スライダ５を挿入している状態で、対物レンズ１の倍率で規定される視野よりも広範囲の視野で観察を行うことができる。即ち、プリズム４を含むスライダ５の挿脱によって、対物レンズの交換を行うことなく、一つの対物レンズ１を用いて、本来の対物レンズ１の倍率での観察と、本来の対物レンズ１の倍率よりも低い倍率での観察を両立することが可能となる。
【００２７】
特に観察中に対物レンズの交換を行うことが実際的に難しい液浸対物レンズを用いる場合において対物レンズの交換を不要とする構成は有効である。例えば、複数の対物レンズを切り替えることにより気泡が入る等の問題が起こらず、対物レンズの切り替えに応じて不足した分の浸液を補充することも要しない。
【００２８】
尚、以降の実施形態についても、対物レンズ１、結像光学系２、第２結像光学系と表記したものについては、以上に説明したものと同じ配置関係及び作用を有するものとする。
[第２の実施形態]
図４は、第２の実施形態に係る観察装置２０の構成の一部を示す図である。本構成では、スライダ５の代わりに光路上に挿脱可能なハーフミラーを有するプリズム２１、及び、結像光学系２、撮像装置３を備えている点で、第１の実施形態の観察装置１０と異なる。
【００２９】
プリズム２１は、例えば、対物レンズ１に装着されるシングルノーズピース内に挿脱可能に設置され、プリズム２１の光路上への挿入時に対物レンズ１からの光を結像光学系２へ導光し、プリズム２１が光路上から除外された状態において、対物レンズ１からの光を図示しない第２結像光学系へ導光する。即ち、プリズム２１が、対物レンズからの光が通過する光路を、結像光学系２へ入射する光路と第２結像光学系へ入射する光路とに分割する光路分割手段として機能する。また、結像光学系２及び撮像装置３は固定して配置される。
【００３０】
以上のように、光路分割手段としてプリズム２１を挿脱する構成としてもよい。また、プリズム２１に限らず、ダイクロイックミラー等を用いて、結像光学系２へ向かう光路と第２結像光学系へ向かう光路とに光路を分割する構成としてもよい。ダイクロイックミラーやハーフミラーを用いる構成とした場合、光路分割手段は、挿脱しなくても光路が分割されるため、光学素子やスライダを挿脱する構成は不要としてもよい。
[第３の実施形態]
図５は、第３の実施形態に係る観察装置３０の構成の一部を示す図である。観察装置３０は倒立顕微鏡であり、レボルバに装着された対物レンズ１、挿脱可能なプリズム３１、結像光学系２、撮像装置３、結像レンズ３２、プリズム３３、３４、を備えている。
【００３１】
ハーフミラーを備えたプリズム３１は、レボルバよりも後段の顕微鏡本体内部に挿脱可能に設置されている。プリズム３１は、光路中への挿入時において、対物レンズ１からの光を結像光学系２へ導光し、プリズム３１が光路上から除外された状態において、対物レンズ１からの光を結像レンズ３２へ導光する。結像レンズ３２は第２結像光学系であり、入射した光を全反射面を有するプリズム３３、３４を介して後段の図示しない撮像装置へ導光することで通常のテレセントリック光を用いた観察を行うものである。即ち、プリズム３１が、対物レンズからの光が通過する光路を、結像光学系２へ入射する光路と第２結像光学系（結像レンズ３２）へ入射する光路との間で分割する光路分割手段として機能する。
【００３２】
以上のように、光路分割手段は、レボルバ内（ノーズピース内）に含まれる構成に限らず、顕微鏡本体内部に設置されていてもよい。
[第４の実施形態]
図６は、第４の実施形態に係る観察装置４０の構成の一部を示す図である。観察装置４０は、対物レンズ１と、ターレット４２、ターレット４２の後段の光路上に不図示の第２結像光学系、撮像装置を備えている。
【００３３】
ターレット４２は、光学系４１を光路上に挿脱可能に収納している。より詳しくは、ターレット４２により光学系４１が光路上へ挿入されている状態で、光学系４１と第２結像光学系を合わせた光学系の前側焦点位置が対物レンズ１の後側焦点位置とは異なる位置となるようにターレット４２が設置される。即ち、光学系４１と第２結像光学系を合わせた光学系が上述した結像光学系２に相当し、同様の機能を有するものとなる。従って、対物レンズ１、結像光学系２に相当する光学系（光学系４１と第２結像光学系を合わせた光学系）を用いて非テレセントリック光を撮像装置へ導光し、対物レンズ１で規定される視野よりも広い視野での観察を実現する。
【００３４】
一方、ターレット４２により光学系４１が光路上から除外されている状態では、対物レンズ１からの光は、第２結像光学系を介して撮像装置に導光されるため、テレセントリック光を用いた対物レンズ１で規定される視野での観察を実行するものとなる。
【００３５】
さらに、光学系４１と第２結像光学系を合わせた光学系の焦点距離は、第２結像光学系の焦点距離よりも短くなるように設定される。即ち、光学系４１と第２結像光学系を合わせた光学系は、対物レンズ１で規定される倍率よりも投影倍率が低倍となるような焦点距離を有する。
【００３６】
以上の観察装置４０の構成によれば、第１の実施形態から第３の実施形態で説明したように結像光学系を複数設けずとも、光学系４１を光路上から挿脱することにより、一つの対物レンズ１を用いて、本来の対物レンズ１の倍率での観察と、本来の対物レンズ１の倍率よりも低い倍率での観察を両立することが可能となる。
【００３７】
上述した実施形態は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。上述した観察装置は、特許請求の範囲に記載した本発明を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０、２０、３０、４０      観察装置
１                          対物レンズ
２                          結像光学系
３                          撮像装置
４                          プリズム
５                          スライダ
２１、３１                  プリズム
３３、３４                  プリズム
３２                        結像レンズ
４１                        光学系
４２                        ターレット
S                          標本
【図１】
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【図２】
2019074619.tif 000004
【図３】
2019074619.tif 000005
【図４】
2019074619.tif 000006
【図５】
2019074619.tif 000007
【図６】
2019074619.tif 000008