(57)【要約】      （修正有）【課題】低コスト化および長寿命化を実現するとともに光学部材の切替を高い精度で行うことが可能な光学部材切替装置およびそれを備える顕微鏡装置を提供する。【解決手段】複数の対物レンズ１６１の各々が突出部２２ｐを有するレンズ取り付け板２２により支持される。複数のレンズ取り付け板２２の側方に凹部３１ｖを有する固定部材３１が設けられる。突出部２２ｐと凹部３１ｖとが離間した回転許容状態で複数の対物レンズ１６１が軌道ＯＲ１上を移動する。突出部２２ｐと凹部３１ｖとが係合した回転阻止状態で複数の対物レンズ１６１の回転が阻止される。対物レンズ１６１の切り替え時に、回転許容状態で一の対物レンズ１６１の光軸が観察軸ＯＡを含む軌道ＯＲ１上の範囲内に配置される。回転許容状態から回転阻止状態への移行時に、突出部２２ｐと凹部３１ｖとが係合することにより一の対物レンズ１６１の光軸が観察軸ＯＡ上に導かれる。【選択図】図６
2015084061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学部材のうち一の光学部材の所定部分を光学装置の光軸上に選択的に位置決めすることにより光学部材の切り替えを行う光学部材切替装置であって、
前記複数の光学部材を支持するとともに第１の係合部を有する支持部材と、
前記支持部材により支持された前記複数の光学部材の所定部分が前記光学装置の光軸に交差する第１の軌道上を移動するように前記支持部材を移動させる第１の駆動装置と、
前記支持部材の前記第１の係合部から離間して前記支持部材の移動を許容する第１の状態と前記第１の係合部に係合して前記支持部材の移動を阻止する第２の状態とに移行可能に構成された第２の係合部と、
前記第１の係合部と前記第２の係合部との相対的な距離を変化させることにより、前記第２の係合部を前記第１の状態と前記第２の状態との間で移行させる移行制御装置とを備え、
前記移行制御装置は、光学部材の切り替え時に、前記第２の状態から前記第１の状態に前記第２の係合部を移行させ、選択された一の光学部材の前記所定部分が前記第１の軌道上において前記光学装置の光軸を含む第１の範囲内に位置するように前記第１の駆動装置を制御した後、前記第１の状態から前記第２の状態に前記第２の係合部を移行させ、
前記第１および第２の係合部は、選択された一の光学部材の前記所定部分が前記第１の範囲内に位置する場合に、前記第２の係合部が前記第１の状態から前記第２の状態へ移行することにより前記選択された一の光学部材の前記所定部分を前記光学装置の光軸上に導くように構成された、光学部材切替装置。
【請求項２】
前記第１および第２の係合部のうち一方の係合部は、凹部を含み、
前記第１および第２の係合部のうち他方の係合部は、前記凹部の外部と内部との間で進退可能に構成された進退部を含み、
前記凹部は、互いに対向する第１および第２の内面部を有し、
前記第１および第２の内面部は、開口部から底部に向かって漸次互いに近づくように傾斜し、
前記進退部は、前記第２の係合部が前記第１の状態から前記第２の状態に移行する過程で、前記開口部から前記底部に向かって前記凹部の前記第１または第２の内面部上を摺動可能である、請求項１記載の光学部材切替装置。
【請求項３】
前記第１の係合部は、前記支持部材の移動に伴って第２の軌道上を移動し、
前記第１の係合部は、一の光学部材の前記所定部分が前記第１の範囲内に位置するときに前記第２の軌道上の第２の範囲内に位置し、
前記凹部の開口部は、前記第２の軌道の方向において前記第２の範囲以上の長さを有する、請求項２記載の光学部材切替装置。
【請求項４】
前記移行制御装置は、前記第２の係合部が前記第１の状態から前記第２の状態へ移行する際に、前記第１および第２の係合部のうち一方の係合部を他方の係合部に向かう方向に付勢するコイルバネを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学部材切替装置。
【請求項５】
前記移行制御装置は、
前記第２の係合部が前記第１の状態から前記第２の状態へ移行する際に前記一方の係合部に当接することにより前記一方の係合部が前記他方の係合部に向かう方向に付勢されるように、前記コイルバネにより一方向に付勢される当接部材と、
前記第２の係合部が前記第２の状態から前記第１の状態に移行する際に前記コイルバネの弾性力に抗して前記一方向とは反対方向に前記当接部材を移動させる当接部材移動装置と、
前記第２の係合部が前記第２の状態から前記第１の状態に移行する際に前記他方の係合部から一定距離離間した位置で前記一方の係合部が前記反対方向に移動することを阻止するように構成された移動阻止部とを含む、請求項４記載の光学部材切替装置。
【請求項６】
前記移行制御装置は、前記第１の駆動装置により発生される駆動力に基づいて前記第２の係合部を前記第１の状態と前記第２の状態との間で移行させる動力変換機構を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学部材切替装置。
【請求項７】
対象物が載置される載置面を有するステージと、
前記載置面に載置された対象物から放出される光またはその対象物を透過する光を受光することにより対象物を撮像するように構成された光学装置と、
複数の光学部材と、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学部材切替装置とを備え、
前記光学部材切替装置は、前記複数の光学部材のうち一の光学部材の所定部分を前記光学装置の光軸上に選択的に位置決めし、
選択された一つの光学部材は、対象物から放出される光またはその対象物を透過する光を前記光学装置へ導く、顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光学部材を切り替える光学部材切替装置およびそれを備える顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の対物レンズを含むレボルバ式の顕微鏡装置においては、対象物の観察に用いる対物レンズが切り替えられる。このような光学部材の切替装置として、例えばレボルバ等の回転部材の回転を所定の摺動面上で機械的に停止させるクリック機構が用いられる。クリック機構は、ボール、板ばねおよび摺動面上の予め定められた位置に形成される溝部により構成される。板ばねは回転部材に取り付けられる。また、ボールは板ばねに取り付けられる。
【０００３】
上記の切替装置においては、回転部材が摺動面上で回転する間、板ばねに取り付けられたボールが板ばねの弾性力により摺動面に押圧され、回転部材とともに回転する。回転部材の回転中にボールが摺動面に形成された溝部に嵌ると、回転部材の回転が停止する。それにより、回転部材の回転が予め定められた位置で停止される。
【０００４】
クリック機構に用いられる板ばねは劣化しやすく、短寿命である。また、回転部材の回転時には、板ばねに取り付けられるボールが常に摺動面上を移動する。さらに、ボールが溝部に嵌る際およびボールが溝部から引き出される際には、ボールと溝部との間に作用する摩擦力が大きくなる。そのため、ボールおよび溝部は磨耗しやすい。
【０００５】
ボールおよび溝部が磨耗により変形すると、回転部材の位置決め精度が低下する。このような板ばねの劣化による切替装置の短寿命化、ならびにボールおよび溝部の磨耗による回転部材の位置決め精度の低下を防止するために、クリック機構を用いることなく光学部材の切り替えを行う切替装置が提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１に記載のレボルバ式顕微鏡は、複数の対物レンズ、レボルバおよびステッピングモータを備える。複数の対物レンズが所定の軸の周りで回転自在なレボルバに装着される。対物レンズの切り替え時に、ステッピングモータは、レボルバを回転させるとともに、予め定められた回転位置でその回転を停止させる。それにより、観察に用いる対物レンズの位置決めが行われる。
【０００７】
また、特許文献２に記載の顕微鏡の回転板切替装置は、レンズ装着部を有する回転板、ステッピングモータ、モータ制御手段および非接触位置検出手段を備える。回転板のレンズ装着部に複数のレンズが装着される。レンズの切り替え時に、モータ制御手段はステッピングモータを制御することにより回転板を回転させる。その後、非接触位置検出手段により回転板の停止位置が検出されると、モータ制御手段は回転板の回転を停止させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２９６９５号公報
【特許文献２】特開平９−１３８３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１のレボルバ式顕微鏡においては、観察に用いる対物レンズの位置決めが正確に行われるように、ステッピングモータによりレボルバの回転を正確に停止させる必要がある。同様に、特許文献２の回転板切替装置においても、観察に用いるレンズの位置決めが正確に行われるように、ステッピングモータが回転板の回転を正確に停止させる必要がある。レボルバおよび回転板の回転を高い精度で停止させるためには、高い動作精度を有する高価なステッピングモータが必要になる。
【００１０】
本発明の目的は、低コスト化および長寿命化を実現するとともに光学部材の切り替えを高い精度で行うことが可能な光学部材切替装置およびそれを備える顕微鏡装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）第１の発明に係る光学部材切替装置は、複数の光学部材のうち一の光学部材の所定部分を光学装置の光軸上に選択的に位置決めすることにより光学部材の切り替えを行う光学部材切替装置であって、複数の光学部材を支持するとともに第１の係合部を有する支持部材と、支持部材により支持された複数の光学部材の所定部分が光学装置の光軸に交差する第１の軌道上を移動するように支持部材を移動させる第１の駆動装置と、支持部材の第１の係合部から離間して支持部材の移動を許容する第１の状態と第１の係合部に係合して支持部材の移動を阻止する第２の状態とに移行可能に構成された第２の係合部と、第１の係合部と第２の係合部との相対的な距離を変化させることにより、第２の係合部を第１の状態と第２の状態との間で移行させる移行制御装置とを備え、移行制御装置は、光学部材の切り替え時に、第２の状態から第１の状態に第２の係合部を移行させ、選択された一の光学部材の所定部分が第１の軌道上において光学装置の光軸を含む第１の範囲内に位置するように第１の駆動装置を制御した後、第１の状態から第２の状態に第２の係合部を移行させ、第１および第２の係合部は、選択された一の光学部材の所定部分が第１の範囲内に位置する場合に、第２の係合部が第１の状態から第２の状態へ移行することにより選択された一の光学部材の所定部分を光学装置の光軸上に導くように構成されたものである。
【００１２】
その光学部材切替装置においては、複数の光学部材が第１の係合部を有する支持部材により支持される。第１の係合部と第２の係合部との相対的な距離が変化することにより、第２の係合部が第１の状態と第２の状態との間で移行する。
【００１３】
光学部材の切り替え時には、第２の係合部が第２の状態から第１の状態に移行する。第２の係合部が第１の状態にある場合には、第２の係合部が第１の係合部から離間した状態で支持部材の移動が許容される。それにより、支持部材により支持される複数の光学部材の所定部分が光学装置の光軸に交差する第１の軌道上を移動することができる。この場合、支持部材の移動時に第１の係合部と第２の係合部とが接触しないので、磨耗による第１の係合部および第２の係合部の劣化が低減される。
【００１４】
続いて、複数の光学部材のうち選択された一の光学部材の所定部分が第１の軌道上において光学装置の光軸を含む第１の範囲内に位置する。この場合、選択された一の光学部材の所定部分は、第１の駆動装置により光学装置の光軸上に正確に位置決めされる必要がない。それにより、第１の駆動装置の製造コストを低減することができる。
【００１５】
その後、第２の係合部が第１の状態から第２の状態に移行する。このとき、選択された一の光学部材の所定部分が光学装置の光軸上に導かれる。第２の係合部が第２の状態にある場合には、第２の係合部が支持部材の第１の係合部に係合し、支持部材の移動が阻止される。それにより、選択された一の光学部材の所定部分が光学装置の光軸上で固定される。
【００１６】
これらの結果、低コスト化および長寿命化が実現されるとともに光学部材の切り替えを高い精度で行うことが可能になる。
【００１７】
（２）第１および第２の係合部のうち一方の係合部は、凹部を含み、第１および第２の係合部のうち他方の係合部は、凹部の外部と内部との間で進退可能に構成された進退部を含み、凹部は、互いに対向する第１および第２の内面部を有し、第１および第２の内面部は、開口部から底部に向かって漸次互いに近づくように傾斜し、進退部は、第２の係合部が第１の状態から第２の状態に移行する過程で、開口部から底部に向かって凹部の第１または第２の内面部上を摺動可能であってもよい。
【００１８】
上記の構成においては、第２の係合部が第１の状態から第２の状態に移行する過程で、他方の係合部の進退部が、一方の係合部の凹部の外部から内部に進入する。凹部の内部では、進退部が開口部から底部に向かって第１または第２の内面部上を摺動することができる。この場合、第１および第２の内面部が開口部から底部に向かって漸次互いに近づくように傾斜しているので、進退部は底部に向かうにつれて凹部の中心に移動する。それにより、選択された一の光学部材の所定部分が光学装置の光軸上に導かれる。
【００１９】
上記のように、支持部材の移動が許容された状態で、進退部が第１または第２の内面部上を摺動する。そのため、進退部と第１または第２の内面部との間に大きな摩擦力が発生しない。それにより、磨耗による第１の係合部および第２の係合部の劣化が抑制されつつ、選択された一の光学部材の所定部分の正確な位置決めが実現される。
【００２０】
（３）第１の係合部は、支持部材の移動に伴って第２の軌道上を移動し、第１の係合部は、一の光学部材の所定部分が第１の範囲内に位置するときに第２の軌道上の第２の範囲内に位置し、凹部の開口部は、第２の軌道の方向において第２の範囲以上の長さを有してもよい。
【００２１】
上記の構成によれば、一の光学部材の所定部分が第１の範囲内に位置する場合に、第１の係合部が第２の軌道上の第２の範囲内に位置する。この場合、凹部の開口部が第２の軌道の方向において第２の範囲以上の長さを有するので、他方の係合部の進退部を一方の係合部の凹部の外部と内部との間で確実に進退させることができる。その結果、選択された一の光学部材の所定部分の正確な位置決めが実現される。
【００２２】
（４）移行制御装置は、第２の係合部が第１の状態から第２の状態へ移行する際に、第１および第２の係合部のうち一方の係合部を他方の係合部に向かう方向に付勢するコイルバネを含んでもよい。
【００２３】
この場合、第２の係合部が第１の状態から第２の状態へ移行する際に、コイルバネの付勢により第１および第２の係合部が係合する。コイルバネは板バネに比べて寿命が長い。したがって、光学部材切替装置の長寿命化が実現される。
【００２４】
（５）移行制御装置は、第２の係合部が第１の状態から第２の状態へ移行する際に一方の係合部に当接することにより一方の係合部が他方の係合部に向かう方向に付勢されるように、コイルバネにより一方向に付勢される当接部材と、第２の係合部が第２の状態から第１の状態に移行する際にコイルバネの弾性力に抗して一方向とは反対方向に当接部材を移動させる当接部材移動装置と、第２の係合部が第２の状態から第１の状態に移行する際に他方の係合部から一定距離離間した位置で一方の係合部が反対方向に移動することを阻止するように構成された移動阻止部とを含んでもよい。
【００２５】
この場合、第２の係合部が第１の状態から第２の状態へ移行する際に当接部材がコイルバネにより一方向に付勢される。この状態で、当接部材が一方の係合部に当接することにより一方の係合部が他方の係合部に向かう方向に付勢される。
【００２６】
一方、第２の係合部が第２の状態から第１の状態に移行する際には、当接部材移動装置により当接部材がコイルバネの弾性力に抗して一方向とは反対方向に移動する。それにより、一方の係合部が他方の係合部に向かう方向に付勢されなくなり、第１の係合部と第２の係合部とが離間する。
【００２７】
その後、他方の係合部から一定距離離間した位置で、一方の係合部の反対方向への移動が移動阻止部により阻止される。それにより、当接部材が反対方向に移動する場合に、一方の係合部を他方の係合部から一定距離離間した位置に正確に位置決めすることができる。したがって、高い精度で当接部材を移動させる必要がないので、当接部材移動装置の製造コストを低減することができる。
【００２８】
（６）移行制御装置は、第１の駆動装置により発生される駆動力に基づいて第２の係合部を第１の状態と第２の状態との間で移行させる動力変換機構を含んでもよい。
【００２９】
この場合、第２の係合部を第１の状態と第２の状態との間で移行させるための駆動装置を、別途用意する必要がなくなる。それにより、複数の駆動装置を用いることによる光学部材切替装置の高コスト化が防止される。
【００３０】
（７）第２の発明に係る顕微鏡装置は、対象物が載置される載置面を有するステージと、載置面に載置された対象物から放出される光またはその対象物を透過する光を受光することにより対象物を撮像するように構成された光学装置と、複数の光学部材と、上記の光学部材切替装置とを備え、光学部材切替装置は、複数の光学部材のうち一の光学部材の所定部分を光学装置の光軸上に選択的に位置決めし、選択された一つの光学部材は、対象物から放出される光またはその対象物を透過する光を光学装置へ導くものである。
【００３１】
その顕微鏡装置においては、ステージの載置面上に対象物が載置される。載置面に載置された対象物から放出される光または載置面に載置された対象物を透過する光が、光学部材切替装置により選択された一の光学部材により光学装置に導かれ、対象物が撮像される。
【００３２】
上記のように、その顕微鏡装置には、複数の光学部材および上記の光学部材切替装置が設けられる。したがって、顕微鏡装置の低コスト化および長寿命化が実現される。また、光学部材の切り替えを高い精度で行うことが可能になるので、信頼性の高い顕微鏡観察が実現される。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、光学部材切替装置の低コスト化および長寿命化が実現されるとともに光学部材の切り替えを高い精度で行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る顕微鏡装置の外観斜視図である。
【図２】図１の顕微鏡装置のハードウェア構成を説明するための図である。
【図３】測定部および測定光供給部における光路を示す模式図である。
【図４】図１の顕微鏡装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】ＣＰＵの構成を示すブロック図である。
【図６】図３のレンズ切替装置の一部を示す平面図である。
【図７】図６のレンズ切替装置のＪ−Ｊ線縦断面図である。
【図８】図７のレンズ切替装置のＫ−Ｋ線縦断面図である。
【図９】レンズ切替装置による対物レンズの切り替え動作を説明するための図である。
【図１０】レンズ切替装置による対物レンズの切り替え動作を説明するための図である。
【図１１】レンズ切替装置による対物レンズの切り替え動作を説明するための図である。
【図１２】図３のフィルタ切替装置の平面図である。
【図１３】図１２のフィルタ切替装置の背面図である。
【図１４】図１２のフィルタ切替装置の一方側面図である。
【図１５】図１２のフィルタ切替装置の他方側面図である。
【図１６】摺動部材および固定部材の動作を説明するための外観斜視図である。
【図１７】図１２の回転板の詳細を示す図である。
【図１８】フィルタ切替装置による複数のフィルタキューブの切り替え動作を説明するための図である。
【図１９】回転許容状態から回転阻止状態への移行中の固定部材の動作を示す模式的側面図である。
【図２０】測定対象物に測定光が照射される場合に測定対象物から放出される蛍光を表す模式図である。
【図２１】測定対象物における所定の観察範囲に均一な測定光を照射することにより得られる蛍光観察画像の一例を示す図である。
【図２２】セクショニング観察方法の一例を示す図である。
【図２３】第１の筐体の内部に設けられる支持体の分解斜視図である。
【図２４】図２３の支持体により支持される複数の構成要素の分解斜視図である。
【図２５】図２３の支持体を支持する複数の支柱および台座を示す分解斜視図である。
【図２６】図２５の支持体への筐体の取り付け方法を示す外観斜視図である。
【図２７】レンズ切替装置の他の構成例を示す平面図である。
【図２８】図２７のレンズ切替装置のＬ−Ｌ線縦断面図である。
【図２９】フィルタ切替装置による複数の対物レンズの切り替え動作を説明するための図である。
【図３０】レンズ固定機構の他の構成例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
（１）顕微鏡装置の構成
本発明の一実施の形態に係る顕微鏡装置および光学部材切替装置について説明する。本実施の形態に係る顕微鏡装置においては、測定対象物の蛍光観察を行うことが可能である。また、その顕微鏡装置においては、測定対象物を透過する光を用いた明視野観察、暗視野観察、位相差観察、微分干渉観察、偏斜観察および偏光観察を行うことが可能である。以下の説明では、測定対象物を透過する光を用いた明視野観察、暗視野観察、位相差観察、微分干渉観察、偏斜観察および偏光観察を透過観察と総称する。
【００３６】
図１は、本発明の一実施の形態に係る顕微鏡装置の外観斜視図である。図１に示すように、本例の顕微鏡装置５００は、主として測定部１００、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）２００、測定光供給部３００および表示部４００から構成される。測定部１００とＰＣ２００とが配線ＷＲ１により接続される。測定部１００と測定光供給部３００とが配線ＷＲ２および導光部材３３０により接続される。図１の例では、ＰＣ２００および表示部４００が一体化された構成として一台のノート型パーソナルコンピュータが用いられる。配線ＷＲ１としては、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）ケーブルまたはＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ケーブル等が用いられる。配線ＷＲ２としては、電源線と信号線とが一体化されたケーブルが用いられる。
【００３７】
図２は図１の顕微鏡装置５００のハードウェア構成を説明するための図である。図２では、測定部１００および測定光供給部３００の縦断面が模式的に示される。
【００３８】
図２に示すように、測定光供給部３００は、筐体３０１、電源装置３１０、投光部３２０および排熱装置３４０を含む。電源装置３１０、投光部３２０および排熱装置３４０は、筐体３０１内に収容される。電源装置３１０は、投光部３２０に電力を供給するとともに、配線ＷＲ２を介して測定部１００に電力を供給する。
【００３９】
測定光供給部３００の筐体３０１には排熱用の開口３０９が形成されている。排熱装置３４０は、排熱ファンおよび排熱ファンを駆動するモータを含み、電源装置３１０および投光部３２０で発生される熱を開口３０９を通して筐体３０１の外部に排出する。
【００４０】
測定部１００は、筐体１０１、複数の支柱１０６、台座１０７、パターン付与部１１０、受光部１２０、透過光供給部１３０、ステージ１４０、ステージ駆動装置１４１、フィルタユニット１５０、レンズユニット１６０および制御基板１７０を含む。レンズユニット１６０は、光学部材切替装置の一例としてレンズ切替装置１を含む。また、フィルタユニット１５０は光学部材切替装置の他の例としてフィルタ切替装置２を含む。
【００４１】
筐体１０１は、パターン付与部１１０、受光部１２０、透過光供給部１３０、ステージ１４０、ステージ駆動装置１４１、フィルタユニット１５０、レンズユニット１６０、制御基板１７０および各構成要素の図示しない駆動回路を収容する。また、筐体１０１は、前面部１０１ａ、背面部１０１ｂ、一側面部１０１ｃ（図１）、他側面部１０１ｄ（図１）および上面部１０１ｅを有する。上面部１０１ｅには上面蓋１０２が取り付けられている。前面部１０１ａの中央には前面蓋１０３が取り付けられている。上面蓋１０２および前面蓋１０３が閉じられた状態で、ステージ１４０および受光部１２０を含む空間が暗室状態になる。
【００４２】
筐体１０１内には、ステージフレーム１１、ベースフレーム１２およびアッパーフレーム１６が上下に並ぶようにかつ水平面に平行となるように設けられる。ステージフレーム１１、ベースフレーム１２およびアッパーフレーム１６は後述する支持体の一部を構成し、支持体は複数の支柱１０６および台座１０７により支持される。ステージフレーム１１はベースフレーム１２の上方に位置し、アッパーフレーム１６はステージフレーム１１の上方に位置する。ステージフレーム１１およびベースフレーム１２には、測定対象物Ｓの観察に用いる光を通過させるための開口が形成されている。
【００４３】
ステージ１４０の中央部にも開口が形成されている。ステージフレーム１１およびステージ１４０の開口が互いに重なるように、ステージフレーム１１の上面にステージ１４０が一体的に取り付けられる。さらに、ステージフレーム１１の上面にはステージ１４０とともにステージ駆動装置１４１が取り付けられる。
【００４４】
ステージ１４０上には、シャーレまたはプレパラート等を用いて測定対象物Ｓが載置される。測定対象物Ｓが載置されるステージ１４０上の平面を載置面と呼ぶ。本例では、載置面は水平面に平行に維持される。
【００４５】
以下の説明では、図２に矢印で示すように、載置面上で互いに直交する２方向をＸ方向およびＹ方向と定義し、載置面に対して直交する方向をＺ方向と定義する。Ｘ方向は測定部１００の左右方向に相当し、Ｙ方向は測定部１００の前後方向に相当し、Ｚ方向は測定部１００の上下方向に相当する。ステージ１４０はＸ−Ｙステージであり、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能に構成される。ステージ駆動装置１４１は、制御基板１７０から与えられる信号に応答してステージ１４０をＸ方向およびＹ方向に移動させる。
【００４６】
本例においては、測定対象物Ｓは種々のタンパク質を含む生物標本である。蛍光観察を行う場合、測定対象物Ｓには特定のタンパク質に融合する蛍光試薬が塗布される。蛍光試薬は、例えばＧＦＰ（緑色蛍光タンパク質）、ＴｅｘａｓＲｅｄ（テキサスレッド）およびＤＡＰＩ（ジアミジノフェニルインドール）を含む。ＧＦＰは、波長４９０ｎｍ付近の光を吸収して波長５１０ｎｍ付近の光を放出する。ＴｅｘａｓＲｅｄは、波長５９６ｎｍ付近の光を吸収して波長６２０ｎｍ付近の光を放出する。ＤＡＰＩは、波長３４５ｎｍ付近の光を吸収して波長４５５ｎｍ付近の光を放出する。
【００４７】
ベースフレーム１２の上面にパターン付与部１１０、フィルタユニット１５０およびレンズユニット１６０が取り付けられ、ベースフレーム１２の下方に受光部１２０が設けられる。
【００４８】
ベースフレーム１２上では、パターン付与部１１０の前方の位置にフィルタユニット１５０が配置される。アッパーフレーム１６の上面に透過光供給部１３０が取り付けられる。
【００４９】
図３は、測定部１００および測定光供給部３００における光路を示す模式図である。図３では、光路とともに測定部１００および測定光供給部３００の各構成要素の詳細が示される。図３においても、図２と同様に、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向が矢印で示される。
【００５０】
図３に示すように、測定光供給部３００の投光部３２０は、測定光源３２１、減光機構３２２、遮光機構３２３および光コネクタ３２４を含む。光コネクタ３２４に導光部材３３０の一端が接続される。本例においては、導光部材３３０は液体ライトガイドである。導光部材３３０は、例えばガラスファイバまたは石英ファイバであってもよい。
【００５１】
測定光源３２１は、例えばメタルハライドランプである。測定光源３２１は、水銀ランプ、キセノンランプまたは白色ＬＥＤ（発光ダイオード）等の他の光源であってもよい。測定光源３２１は、測定対象物Ｓの蛍光観察用の光源として用いられる。以下、測定光源３２１により出射される光を測定光と呼ぶ。
【００５２】
遮光機構３２３は、例えばメカニカルシャッタである。遮光機構３２３は、測定光源３２１から出射された測定光の光路上に位置するように配置される。遮光機構３２３が導光状態である場合には、測定光が遮光機構３２３を通過し、導光部材３３０の一端に入射する。一方、遮光機構３２３が遮光状態である場合には、測定光は遮断され、導光部材３３０の一端に入射しない。遮光機構３２３は、測定光の通過および遮断を切り替え可能な光変調素子を含んでもよい。遮光機構３２３は、測定対象物Ｓの蛍光観察が行われる場合に導光状態となり、測定対象物Ｓの蛍光観察が行われない場合に遮光状態となる。
【００５３】
減光機構３２２は、互いに透過率が異なる複数のＮＤ（Neutral Density）フィルタを含む。減光機構３２２は、複数のＮＤフィルタのいずれかが遮光機構３２３を通過した測定光の光路上に位置するように配置される。測定光の光路上に位置するＮＤフィルタを選択的に切り替えることにより、減光機構３２２を通過する測定光の強度を調整することができる。減光機構３２２は、複数のＮＤフィルタに代えて、測定光の強度を調整可能な光変調素子を含んでもよい。
【００５４】
測定部１００のパターン付与部１１０は、光コネクタ１１１、光変調素子１１２および複数（本例では２個）のミラー１１３を含む。測定部１００の後方から背面部１０１ｂを通して光コネクタ１１１に導光部材３３０の他端が接続される。光コネクタ１１１は、蛍光観察時に導光部材３３０により導かれる測定光が測定部１００の後方から前方に向かって出射されるように導光部材３３０の他端を支持する。
【００５５】
光コネクタ１１１の前方に一方のミラー１１３がＸＹ平面に対して傾斜するように配置される。また、一方のミラー１１３の上方に他方のミラー１１３がＸＹ平面に対して傾斜するように配置される。さらに、２つのミラー１１３の後方でかつ２つのミラー１１３よりも上方の位置に光変調素子１１２が配置される。光コネクタ１１１の他端から出射される測定光は、一方のミラー１１３により測定部１００の下方から上方に向かうように反射される。また、一方のミラー１１３により反射された測定光は、他方のミラー１１３により前方斜め下方から後方斜め上方に向かうように反射され、光変調素子１１２に入射する。
【００５６】
光変調素子１１２は、例えばＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）である。光変調素子１１２は、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon：反射型液晶素子）であってもよい。光変調素子１１２に入射した光は、後述するパターン生成部２１２により予め設定されたパターンおよび予め設定された強度（明るさ）に変換されるとともに測定部１００の後方から前方に向かうように反射される。パターン付与部１１０の光変調素子１１２で反射された測定光は、図示しない投光レンズを通過してフィルタユニット１５０に入射する。
【００５７】
上記のように、本例では光変調素子１１２としてＤＭＤまたはＬＣＯＳ等の反射型デバイスが用いられる。これに限らず、光変調素子１１２としては、反射型デバイスに代えてＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の透過型デバイスを用いてもよい。
【００５８】
フィルタユニット１５０は、フィルタ切替装置２および複数のフィルタキューブ１５１を含む。フィルタ切替装置２は、フィルタターレット１５２を含む。各フィルタキューブ１５１は、フレーム１５１ａ、励起フィルタ１５１ｂ、ダイクロイックミラー１５１ｃおよび吸収フィルタ１５１ｄを含む。フレーム１５１ａは、励起フィルタ１５１ｂ、ダイクロイックミラー１５１ｃおよび吸収フィルタ１５１ｄを支持する立方体状の部材である。
【００５９】
複数のフィルタキューブ１５１は、測定対象物Ｓの蛍光観察に用いられる複数種類の蛍光試薬にそれぞれ対応する。例えば、蛍光試薬として上記のＧＦＰ、ＴｅｘａｓＲｅｄおよびＤＡＰＩが用いられる場合には、ＧＦＰ、ＴｅｘａｓＲｅｄおよびＤＡＰＩにそれぞれ対応する３種類のフィルタキューブ１５１がフィルタユニット１５０に設けられる。
【００６０】
この場合、ＧＦＰに対応するフィルタキューブ１５１の励起フィルタ１５１ｂは波長４９０ｎｍ付近の光を通過させ、吸収フィルタ１５１ｄは波長５１０ｎｍ付近の光を通過させる。ダイクロイックミラー１５１ｃは、波長４９０ｎｍ付近の光を反射し、波長５１０ｎｍ付近の光を通過させる。
【００６１】
また、ＴｅｘａｓＲｅｄに対応するフィルタキューブ１５１の励起フィルタ１５１ｂは５９６ｎｍ付近の光を通過させ、吸収フィルタ１５１ｄは６２０ｎｍ付近の光を通過させる。ダイクロイックミラー１５１ｃは、波長５９６ｎｍ付近の光を反射し、波長６２０ｎｍ付近の光を通過させる。
【００６２】
さらに、ＤＡＰＩに対応するフィルタキューブ１５１の励起フィルタ１５１ｂは３４５ｎｍ付近の光を通過させ、吸収フィルタ１５１ｄは４５５ｎｍ付近の光を通過させる。ダイクロイックミラー１５１ｃは、波長３４５ｎｍ付近の光を反射し、波長４５５ｎｍ付近の光を通過させる。
【００６３】
フィルタターレット１５２は円板状を有する。フィルタターレット１５２には、その中心軸を基準として９０°の角度間隔で４つの貫通孔が設けられている。フィルタターレット１５２は、図２のベースフレーム１２上でフィルタターレット１５２の中心軸の周りで回転可能に支持される。フィルタ切替装置２の詳細については後述する。
【００６４】
複数のフィルタキューブ１５１の各々は、励起フィルタ１５１ｂがフィルタターレット１５２の中心軸と反対の方向に向かうようにかつ４つの貫通孔のうちのいずれかに重なるようにフィルタターレット１５２上に設けられる。
【００６５】
本実施の形態では、フィルタターレット１５２の３つの貫通孔に重なるように、上記の３種類の蛍光試薬にそれぞれ対応する３つのフィルタキューブ１５１がフィルタターレット１５２上に取り付けられる。
【００６６】
使用者は、蛍光観察時にフィルタターレット１５２を回転させることにより、所望のフィルタキューブ１５１を選択することができる。選択されたフィルタキューブ１５１は、測定光が励起フィルタ１５１ｂに入射するように、ステージ１４０上の測定対象物Ｓを通るＺ方向に平行な観察軸ＯＡ上に配置される。観察軸ＯＡはＺ方向に延びる受光部１２０の光軸である。励起フィルタ１５１ｂに測定光が入射すると、測定光のうち一部の波長領域の光が励起フィルタ１５１ｂを通過する。励起フィルタ１５１ｂを通過した光は、ダイクロイックミラー１５１ｃにより上方に向けて反射される。
【００６７】
上記のように、本実施の形態ではフィルタターレット１５２の３つの貫通孔に３つのフィルタキューブ１５１が取り付けられ、残り１つの貫通孔にフィルタキューブ１５１が取り付けられない。そのため、フィルタキューブ１５１が取り付けられない貫通孔を観察軸ＯＡ（測定光の光路）上に配置させることにより、フィルタキューブ１５１を用いない明視野観察を行うことが可能である。
【００６８】
レンズユニット１６０は、レンズ切替装置１、複数の対物レンズ１６１、焦点距離調整機構１６３、レンズ支持板１６３ｐおよび焦点距離調整駆動部１６５を含む。複数の対物レンズ１６１は、互いに異なる倍率を有する。レンズ切替装置１は、レンズターレット１６２を含む。
【００６９】
焦点距離調整機構１６３が図２のベースフレーム１２上に取り付けられる。焦点距離調整機構１６３はレンズ支持板１６３ｐをＸＹ平面に平行かつＺ方向に移動可能に支持する。
【００７０】
レンズ支持板１６３ｐ上にレンズ切替装置１が設けられる。レンズ切替装置１のレンズターレット１６２は、円板状を有する。レンズターレット１６２には、その中心軸を基準として６０°の角度間隔で６つの貫通孔が形成されている。レンズターレット１６２は、レンズターレット１６２の中心軸の周りで回転可能に支持される。レンズ切替装置１の詳細については後述する。
【００７１】
本実施の形態では、倍率が互いに異なる６つの対物レンズ１６１が、レンズターレット１６２の６つの貫通孔に重なるようにレンズターレット１６２上に取り付けられる。この状態で、６つの対物レンズ１６１は、ステージ１４０の下方かつフィルタユニット１５０の上方に位置する。
【００７２】
使用者は、レンズターレット１６２を回転させることにより、測定対象物Ｓの観察に用いる１つの対物レンズ１６１を選択することができる。選択された対物レンズ１６１は上記の観察軸ＯＡ上に配置される。
【００７３】
焦点距離調整駆動部１６５は、焦点距離調整機構１６３を駆動することによりレンズ支持板１６３ｐをＺ方向に移動させる。それにより、ステージ１４０上の測定対象物Ｓと選択された対物レンズ１６１との間のＺ方向における相対的な距離が調整される。
【００７４】
測定対象物Ｓの蛍光観察時には、フィルタキューブ１５１のダイクロイックミラー１５１ｃにより反射された測定光が、選択された対物レンズ１６１により集光されつつステージ１４０の開口を通過して測定対象物Ｓに照射される。測定対象物Ｓに測定光が照射されると、測定対象物Ｓに塗布された蛍光試薬から蛍光が放出される。測定対象物Ｓの下方に放出された蛍光は、選択された対物レンズ１６１とその対物レンズ１６１の下方に位置するフィルタキューブ１５１とベースフレーム１２に形成された開口とを通過し、受光部１２０に入射する。
【００７５】
図２のアッパーフレーム１６上に取り付けられる透過光供給部１３０は、固定部１３０Ａおよび揺動部１３０Ｂからなる。固定部１３０Ａは、透過光源１３１、絞り調整部１３２および透過光学系１３３を含み、アッパーフレーム１６（図２）の上面上に固定される。
【００７６】
透過光源１３１は、例えば白色ＬＥＤである。透過光源１３１は、ハロゲンランプ等の他の光源であってもよい。透過光源１３１は、測定対象物Ｓの透過観察用の光源として用いられる。以下、透過光源１３１から出射される光を透過光と呼ぶ。絞り調整部１３２は、絞りおよび位相差スリットを含み、測定対象物Ｓに照射される透過光の明るさを調整するためおよび透過光による位相差観察を行うために用いられる。透過光学系１３３は、リレーレンズを含み、透過光源１３１から出射される透過光を固定部１３０Ａの前方へ導く。リレーレンズは、絞り調整部１３２が含む絞りおよび位相差スリットとコンデンサレンズ１３５の前側焦点位置との間で共役関係が維持されるように配置される。
【００７７】
揺動部１３０Ｂは、ミラー１３４、コンデンサレンズ１３５および図示しない揺動機構を含む。揺動部１３０Ｂは、図２の上面蓋１０２が開かれた状態で、Ｘ方向に平行な軸を中心として揺動可能に構成される。それにより、揺動部１３０Ｂは、コンデンサレンズ１３５がＺ方向においてステージ１４０上の測定対象物Ｓに対向する正規位置とコンデンサレンズ１３５がＺ方向においてステージ１４０上の測定対象物Ｓに対向しない離間位置との間を移動する。
【００７８】
測定対象物Ｓの透過観察時には、使用者により揺動部１３０Ｂが手動で正規位置に移動される。揺動部１３０Ｂが正規位置にある状態で、固定部１３０Ａから前方に導かれる透過光がミラー１３４により下方に反射され、コンデンサレンズ１３５を通してステージ１４０上の測定対象物Ｓを透過する。
【００７９】
上記のように、フィルタユニット１５０においては、透過観察時にフィルタキューブ１５１が設けられていないフィルタターレット１５２の貫通孔が選択される。この場合、測定対象物Ｓを透過した透過光は、使用者により選択された対物レンズ１６１とフィルタターレット１５２の貫通孔とベースフレーム１２に形成された開口とを通して受光部１２０に入射する。
【００８０】
受光部１２０は、カメラ１２１、カラーフィルタ１２２および結像レンズ１２３を含む。カメラ１２１は、例えば撮像素子を含むＣＣＤ（電荷結合素子）カメラである。撮像素子は、例えばモノクロＣＣＤである。撮像素子は、ＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサ等の他の撮像素子であってもよい。
【００８１】
カラーフィルタ１２２は、赤色波長の光を通過させるＲ（赤色）フィルタ、緑色波長の光を通過させるＧ（緑色）フィルタおよび青色波長の光を通過させるＢ（青色）フィルタを含む。受光部１２０に入射した蛍光または透過光は、結像レンズ１２３により集光および結像された後、カラーフィルタ１２２を通ってカメラ１２１により受光される。これにより、測定対象物Ｓの画像が得られる。カメラ１２１の撮像素子の各画素からは、受光量に対応するアナログの電気信号（以下、受光信号と呼ぶ）が制御基板１７０に出力される。
【００８２】
モノクロＣＣＤには、カラーＣＣＤとは異なり、赤色波長の光を受光する画素、緑色波長の光を受光する画素および青色波長の光を受光する画素を設ける必要がない。そのため、モノクロＣＣＤの計測の分解能はカラーＣＣＤの分解能よりも高くなる。また、モノクロＣＣＤには、カラーＣＣＤとは異なり、各画素にカラーフィルタを設ける必要がない。そのため、モノクロＣＣＤの感度はカラーＣＣＤの感度よりも高くなる。これらの理由により、本例におけるカメラ１２１にはモノクロＣＣＤが設けられる。
【００８３】
本例においては、カラーフィルタ１２２のＲフィルタ、ＧフィルタおよびＢフィルタを通過した光が時分割でカメラ１２１により受光される。この構成によれば、モノクロＣＣＤを用いた受光部１２０により測定対象物Ｓのカラー画像を得ることができる。
【００８４】
一方、カラーＣＣＤが十分な分解能および感度を有する場合には、撮像素子は、カラーＣＣＤであってもよい。この場合、カメラ１２１は、Ｒフィルタ、ＧフィルタおよびＢフィルタを通過した光を時分割で受光する必要がないので、受光部１２０にカラーフィルタ１２２が設けられない。それにより、受光部１２０の構成を単純にすることができる。
【００８５】
制御基板１７０には、図示しないＡ／Ｄ変換器（アナログ／デジタル変換器）およびＦＩＦＯ（First In First Out）メモリが実装される。カメラ１２１から出力される受光信号は、ＰＣ２００による制御に基づいて、Ａ／Ｄ変換器により一定のサンプリング周期でサンプリングされるとともにデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタル信号は、ＦＩＦＯメモリに順次蓄積される。ＦＩＦＯメモリに蓄積されたデジタル信号は画素データとして順次ＰＣ２００に転送される。
【００８６】
（２）顕微鏡装置の制御系
図４は図１の顕微鏡装置５００の制御系を示すブロック図である。測定部１００においては、制御基板１７０は、ＰＣ２００から与えられる指令に応答してパターン付与部１１０、受光部１２０、透過光供給部１３０、ステージ駆動装置１４１、フィルタユニット１５０、レンズユニット１６０の動作を制御する。また、制御基板１７０は、上記のようにカメラ１２１（図３）から出力される受光信号に基づくデジタル信号をＰＣ２００に転送する。さらに、制御基板１７０は、ＰＣ２００からの指令に応答して測定光供給部３００の電源装置３１０および投光部３２０の動作を制御する。
【００８７】
ＰＣ２００は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２１０、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２０、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３０、記憶装置２４０および操作部２５０を含む。操作部２５０は、測定部１００の制御基板１７０に指令を与えるために使用者により操作可能に構成され、キーボードおよびポインティングデバイスを含む。ポインティングデバイスとしては、マウスまたはジョイスティック等が用いられる。
【００８８】
表示部４００は、例えばＬＣＤパネルまたは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルにより構成される。ＲＯＭ２２０には、システムプログラムが記憶される。ＲＡＭ２３０は、種々のデータを記憶するとともにＣＰＵ２１０の作業領域として機能する。記憶装置２４０は、ハードディスク等からなる。記憶装置２４０には、顕微鏡装置５００の制御プログラムおよび画像処理プログラムが記憶される。また、記憶装置２４０は、測定部１００から与えられる画素データ等の種々のデータを保存するために用いられる。
【００８９】
図５は、ＣＰＵ２１０の構成を示すブロック図である。図５に示すように、ＣＰＵ２１０は、画像データ生成部２１１、パターン生成部２１２および制御部２１３を含む。画像データ生成部２１１は、上記の制御プログラムおよび画像処理プログラムを実行することにより、測定部１００から与えられる画素データに基づいて画像データを生成する。画像データは複数の画素データの集合である。
【００９０】
パターン生成部２１２は、図３の光変調素子１１２により出射される測定光のパターンとして、空間的な位相が所定量ずつ順次移動されつつ前記測定対象物に照射されるべきパターンを生成する。制御部２１３は、パターン生成部２１２により生成されたパターンに基づいて図２の制御基板１７０を介して光変調素子１１２を制御することにより、所定のパターンを有する測定光を測定対象物Ｓに照射しつつパターンの位相を移動させる。
【００９１】
また、制御部２１３は、制御基板１７０に指令を与えることにより制御基板１７０を介して受光部１２０、透過光供給部１３０、ステージ１４０、フィルタユニット１５０、レンズユニット１６０および投光部３２０の動作を制御する。さらに、制御部２１３は、生成した画像データにＲＡＭ２３０を用いて各種処理を行うとともに、画像データに基づく画像を表示部４００に表示させる。
【００９２】
（３）レンズ切替装置の詳細
（３−１）レンズ切替装置の構成
図６は図３のレンズ切替装置１の一部を示す平面図であり、図７は図６のレンズ切替装置１のＪ−Ｊ線縦断面図であり、図８は図７のレンズ切替装置１のＫ−Ｋ線縦断面図である。図６および図７では、図３の焦点距離調整機構１６３の図示を省略する。図７に示すように、レンズ切替装置１を支持するレンズ支持板１６３ｐには、観察軸ＯＡが通る位置に貫通孔１６３ｈが形成されている。
【００９３】
図６および図７に示すように、レンズ切替装置１は、レンズ回転機構２０およびレンズ固定機構３０を備える。レンズ回転機構２０は、回転軸２１、複数（本例では６個）のレンズ取り付け板２２、複数（本例では６個）のガイド軸２３、ガイド軸挿入部材２４、エンコーダが取り付けられたステッピングモータ２５、ギア２６およびレンズターレット１６２を含む。回転軸２１は、上方に向かって延びるようにかつその中心軸の周りで回転可能となるようにレンズ支持板１６３ｐに取り付けられる。
【００９４】
円板状を有するレンズターレット１６２の中心には、レンズターレット１６２を回転軸２１に取り付けるための貫通孔が形成されている。その貫通孔に回転軸２１が挿入されることにより、レンズターレット１６２が回転軸２１のＺ方向における略中央部分に固定される。
【００９５】
ガイド軸挿入部材２４は略円柱形状を有する。ガイド軸挿入部材２４には、ガイド軸挿入部材２４を回転軸２１に取り付けるための貫通孔がその中心軸に沿って延びるように形成されている。その貫通孔に回転軸２１が挿入されることにより、ガイド軸挿入部材２４が回転軸２１の上端部分に固定される。
【００９６】
レンズ支持板１６３ｐには、レンズターレット１６２を駆動するためのステッピングモータ２５が設けられている。ステッピングモータ２５の回転軸にギア２６が取り付けられる。レンズターレット１６２の外周部には、ギア２６に噛み合う複数の歯が形成されている。ステッピングモータ２５が作動することにより、回転軸２１、レンズターレット１６２およびガイド軸挿入部材２４が回転軸２１の中心軸の周りで一体的に回転する。
【００９７】
レンズターレット１６２上には、略扇状を有する６つのレンズ取り付け板２２が回転軸２１の中心軸を基準として６０°の角度間隔で配置される。各レンズ取り付け板２２の内側端部近傍には上方に向かって延びるように棒状のガイド軸２３が設けられる。また、各レンズ取り付け板２２は、レンズターレット１６２の外周部よりも外方へ突出する突出部２２ｐを有する。突出部２２ｐの先端は球状を有する。
【００９８】
ガイド軸挿入部材２４には、その中心軸を基準として６０°の角度間隔で６つの貫通孔がさらに形成されている。ガイド軸挿入部材２４の６つの貫通孔に、６つのレンズ取り付け板２２に設けられた６本のガイド軸２３がそれぞれ挿入される。この状態で、各レンズ取り付け板２２は、レンズターレット１６２に接触する下部位置ｄｐ（図７）とレンズターレット１６２から一定距離上方に離間する上部位置ｕｐ（図７）との間で移動可能となっている。
【００９９】
各レンズ取り付け板２２の略中央部には、測定光および透過光を通過させるための貫通孔が形成されている。その貫通孔を覆うように、レンズ取り付け板２２上に対物レンズ１６１が取り付けられる。
【０１００】
６つのレンズ取り付け板２２が下部位置ｄｐ（図７）にある状態で、ステッピングモータ２５が作動する。この場合、６つの対物レンズ１６１が、図６に一転鎖線で示すように、回転軸２１の中心軸を基準として観察軸ＯＡに交差する円形の軌道ＯＲ１上を移動する。また、６つのレンズ取り付け板２２の突出部２２ｐが軌道ＯＲ１の同心円である軌道ＯＲ２上を移動する。
【０１０１】
レンズ固定機構３０は、固定部材３１、送りねじ３２、ギア３３，３９、移動部材３４、ガイド軸３５ａ，３５ｂ、ガイド軸挿入部材３６、突出部支持板３７およびエンコーダが取り付けられたステッピングモータ３８を含む。
【０１０２】
固定部材３１は、上壁部３１Ａおよび側壁部３１Ｂを有する。側壁部３１Ｂは、レンズ回転機構２０の近傍の位置でＸＺ平面に平行となるようにレンズ支持板１６３ｐ上に固定される。上壁部３１Ａは、側壁部３１Ｂの上端部からＹ方向に延びるように設けられる。
【０１０３】
図８に示すように、側壁部３１Ｂには矩形の開口３１ｏが形成されている。開口３１ｏを形成する内周面３１ｉの一部に逆Ｖ字状の凹部３１ｖが形成されている。凹部３１ｖは互いに対向する２つの内面部を有する。凹部３１ｖの２つの内面部は、開口部から底部にかけて漸次互いに近づくように傾斜している。凹部３１ｖは、各レンズ取り付け板２２の突出部２２ｐと係合可能に形成される。側壁部３１Ｂは上記の軌道ＯＲ２が開口３１ｏを通るように配置される。
【０１０４】
図７に示すように、上壁部３１Ａとレンズ支持板１６３ｐとの間に２本の棒状のガイド軸３５ａ，３５ｂが接続される。また、上壁部３１Ａとレンズ支持板１６３ｐとの間に送りねじ３２が設けられる。２本のガイド軸３５ａ，３５ｂおよび送りねじ３２は、Ｙ方向に並ぶように配置される。送りねじ３２は２本のガイド軸３５ａ，３５ｂよりも側壁部３１Ｂから離れた箇所に設けられ、ガイド軸３５ｂはガイド軸３５ａおよび送りねじ３２よりも側壁部３１Ｂに近い箇所に設けられる。また、ガイド軸３５ｂは、その下部がコイルバネｓｐに挿入された状態でコイルバネｓｐとともに上壁部３１Ａとレンズ支持板１６３ｐとの間に設けられる。送りねじ３２の下端部近傍にはギア３３が取り付けられている。
【０１０５】
レンズ支持板１６３ｐには、ギア３３を駆動するためのステッピングモータ３８が設けられている。ステッピングモータ３８の回転軸にギア３９が取り付けられる。ギア３９およびギア３３は互いに噛み合うように配置される。ステッピングモータ３８が作動することにより、送りねじ３２およびギア３３が送りねじ３２の中心軸の周りで一体的に回転する。
【０１０６】
側壁部３１Ｂの開口３１ｏからＹ方向に延びるように矩形の突出部支持板３７が設けられる。突出部支持板３７には、３つの貫通孔が形成されている。３つの貫通孔にガイド軸３５ａ，３５ｂおよび送りねじ３２が挿入された状態で、突出部支持板３７はコイルバネｓｐにより上下動可能に支持される。突出部支持板３７は、軌道ＯＲ２を通って側壁部３１Ｂの開口３１ｏ内に進入する突出部２２ｐを下方から支持可能に構成される。
【０１０７】
上壁部３１Ａと突出部支持板３７との間にＹ方向に延びるガイド軸挿入部材３６が設けられる。ガイド軸挿入部材３６にはガイド軸３５ａ，３５ｂをそれぞれ挿入可能な２つの貫通孔が形成されている。送りねじ３２には、移動部材３４が取り付けられる。ガイド軸挿入部材３６は、２つの貫通孔にガイド軸３５ａ，３５ｂが挿入された状態で移動部材３４に接続される。
【０１０８】
移動部材３４は筒状部材である。移動部材３４の内周面には、送りねじ３２に噛み合うようにねじ切り加工が施されている。上記のように、ステッピングモータ３８が作動することにより送りねじ３２が回転すると、移動部材３４およびガイド軸挿入部材３６が一体的に上下方向に移動する。
【０１０９】
例えば、選択された対物レンズ１６１の光軸が観察軸ＯＡ上に位置する状態でステッピングモータ３８の回転軸が一方向に回転することにより、ガイド軸挿入部材３６が上部位置ｕｐとほぼ同じ高さまで上昇する。この場合、突出部支持板３７がコイルバネｓｐにより上方に押し上げられ、選択された対物レンズ１６１のレンズ取り付け板２２が突出部支持板３７により上部位置ｕｐまで上昇する。
【０１１０】
それにより、図８に示すように、固定部材３１の凹部３１ｖに突出部２２ｐが付勢され、固定部材３１の凹部３１ｖと突出部２２ｐとが係合する。この状態で、軌道ＯＲ１上での複数の対物レンズ１６１の回転および軌道ＯＲ２上での複数の突出部２２ｐの回転が阻止される。レンズ切替装置１において複数の対物レンズ１６１の回転および複数の突出部２２ｐの回転が阻止される状態を回転阻止状態と呼ぶ。
【０１１１】
一方、回転阻止状態からステッピングモータ３８の回転軸が逆方向に回転することにより、ガイド軸挿入部材３６が下部位置ｄｐよりも下方の位置まで下降する。この場合、突出部支持板３７がコイルバネｓｐの弾性力に抗して押し下げられ、選択された対物レンズ１６１のレンズ取り付け板２２が下降する。その後、そのレンズ取り付け板２２がレンズターレット１６２の上面に接することにより、レンズ取り付け板２２の下降が停止される。それにより、選択された対物レンズ１６１のレンズ取り付け板２２が下部位置ｄｐに位置する。
【０１１２】
このようにして、固定部材３１の凹部３１ｖと突出部２２ｐとの係合状態が解除され、軌道ＯＲ１上での複数の対物レンズ１６１の回転および軌道ＯＲ２上での複数の突出部２２ｐの回転が許容される。レンズ切替装置１において複数の対物レンズ１６１の回転および複数の突出部２２ｐの回転が許容される状態を回転許容状態と呼ぶ。
【０１１３】
（３−２）レンズ切替装置の動作
図９〜図１１は、レンズ切替装置１による対物レンズ１６１の切り替え動作を説明するための図である。図９（ａ），（ｂ）に切り替え動作開始時のレンズ切替装置１の状態が断面図で示される。図９（ａ）の断面図は図６のＪ−Ｊ線縦断面図に相当し、図９（ｂ）の断面図は図７のＫ−Ｋ線縦断面図に相当する。
【０１１４】
初期状態では、レンズ切替装置１は回転阻止状態であるものとする。対物レンズ１６１の切り替え動作が開始されると、レンズ切替装置１が回転阻止状態から回転許容状態に移行するようにレンズ固定機構３０のステッピングモータ３８が作動する。それにより、図９（ａ），（ｂ）に太い矢印で示すように、突出部支持板３７がレンズ支持板１６３ｐに向かって下方に移動し、レンズ取り付け板２２が突出部支持板３７とともに下部位置ｄｐまで移動する。
【０１１５】
回転阻止状態から回転許容状態への移行が完了すると、レンズ回転機構２０のステッピングモータ２５が作動し、レンズターレット１６２が回転する。それにより、図９（ｃ）の平面図に示すように、複数の対物レンズ１６１が円形の軌道ＯＲ１上を移動する。
【０１１６】
その後、ステッピングモータ２５は、図１０（ａ）の平面図に示すように、新たに選択された対物レンズ１６１の光軸が軌道ＯＲ１上の観察軸ＯＡを含む予め定められた範囲Ｑ１内に位置する状態で停止する。選択された対物レンズ１６１の光軸が範囲Ｑ１内に位置する場合、その対物レンズ１６１を支持するレンズ取り付け板２２の突出部２２ｐは軌道ＯＲ２上の範囲Ｑ２内に位置する。
【０１１７】
レンズターレット１６２の回転が停止すると、レンズ切替装置１が回転許容状態から回転阻止状態に移行するようにレンズ固定機構３０のステッピングモータ３８が作動する。それにより、図１０（ｂ）の縦断面図に太い矢印で示すように、突出部支持板３７がコイルバネｓｐの弾性力により移動部材３４およびガイド軸挿入部材３６とともに上方に移動する。
【０１１８】
図１１（ａ）〜（ｄ）に回転許容状態から回転阻止状態への移行中のレンズ固定機構３０の状態が断面図で示される。図１１（ａ）〜（ｄ）の断面図は図７のＫ−Ｋ線縦断面図に相当する。
【０１１９】
突出部２２ｐの軌道ＯＲ２上での凹部３１ｖの開口部の長さは上記の範囲Ｑ２の長さよりも大きく設定されている。
【０１２０】
回転許容状態から回転阻止状態への移行開始時に選択された対物レンズ１６１の光軸が観察軸ＯＡからずれていると、図１１（ａ）に示すように、突出部２２ｐも凹部３１ｖの中心部からずれた箇所に位置する。このような場合でも、選択された対物レンズ１６１の光軸が軌道ＯＲ１の範囲Ｑ１（図１０（ａ））内にある場合には、突出部２２ｐは軌道ＯＲ２の範囲Ｑ２（図１０（ａ））内に位置する。
【０１２１】
上記のように、凹部３１ｖの開口部の長さは範囲Ｑ２よりも大きく設定されている。それにより、突出部支持板３７が上方へ移動すると、図１１（ｂ）に示すように、突出部２２ｐが凹部３１ｖ内に進入し、凹部３１ｖの一方の内面部に当接する。突出部支持板３７がさらに上方へ移動すると、図１１（ｃ）に示すように、突出部２２ｐが一方の内面部上を摺動する。それにより、図６のレンズターレット１６２が回転し、突出部２２ｐが凹部３１ｖの底部に向かうにつれて凹部３１ｖの中心部に移動する。
【０１２２】
最後に、図１１（ｄ）に示すように、突出部２２ｐが凹部３１ｖの２つの内面部に当接し、突出部２２ｐと凹部３１ｖとが係合する。それにより、突出部２２ｐが凹部３１ｖの中心部で固定される。このようにして、選択された対物レンズ１６１の光軸が観察軸ＯＡ上に導かれる。
【０１２３】
本例のレンズ切替装置１においては、対物レンズ１６１の切り替え時に、回転許容状態で複数のレンズ取り付け板２２の突出部２２ｐと固定部材３１の凹部３１ｖとが互いに離間した状態で複数の対物レンズ１６１が軌道ＯＲ１上を移動する。それにより、突出部２２ｐと凹部３１ｖとの間に摩擦力が発生しない。
【０１２４】
また、回転許容状態から回転阻止状態への移行時に、レンズターレット１６２の回転が許容された状態で一の突出部２２ｐが凹部３１ｖの一方の内面部上を摺動する。そのため、一の突出部２２ｐと凹部３１ｖの一方の内面部との間に大きな摩擦力が発生しない。
【０１２５】
これらより、磨耗による突出部２２ｐおよび凹部３１ｖの劣化を抑制しつつ、選択された対物レンズ１６１の光軸を正確に観察軸ＯＡ上に位置決めすることができる。
【０１２６】
さらに、上記のように、ステッピングモータ２５によるレンズターレット１６２の回転時には、選択された対物レンズ１６１の光軸を観察軸ＯＡに正確に一致させる必要がない。それにより、高い動作精度を有するステッピングモータ２５を用いる必要がない。したがって、レンズ切替装置１の製造コストを低減することができる。
【０１２７】
上記のレンズ切替装置１においては、対物レンズ１６１の切り替え時に、全てのレンズ取り付け板２２が下部位置ｄｐに位置する。このとき、全ての対物レンズ１６１の先端部分がステージ１４０よりも下方に位置する。この状態で複数の対物レンズ１６１が回転する。その後、選択された対物レンズ１６１が観察軸ＯＡ上の範囲Ｑ１内に位置する状態で、その対物レンズ１６１が取り付けられたレンズ取り付け板２２が上部位置ｕｐまで上昇する。それにより、対物レンズ１６１の切り替え時に各対物レンズ１６１の先端部分がステージ１４０と干渉することが防止される。
【０１２８】
レンズ固定機構３０においては、回転許容状態から回転阻止状態への移行時に突出部支持板３７がコイルバネｓｐにより上方に向かって付勢される。この状態で、突出部支持板３７が突出部２２ｐを支持することにより突出部２２ｐが凹部３１ｖに向かって付勢される。
【０１２９】
一方、回転阻止状態から回転許容状態への移行時には、ステッピングモータ３８が作動することにより突出部支持板３７がコイルバネｓｐの弾性力に抗して下方に移動する。それにより、突出部２２ｐが凹部３１ｖに向かって付勢されなくなり、突出部２２ｐと凹部３１ｖとが離間する。その後、凹部３１ｖから一定距離離間した下部位置ｄｐで、レンズ取り付け板２２の下方への移動がレンズターレット１６２により阻止される。
【０１３０】
それにより、レンズ取り付け板２２が下部位置ｄｐに正確に位置決めされる。この場合、高い精度で突出部支持板３７を上下動させる必要がない。したがって、ステッピングモータ３８として高い動作精度を有するステッピングモータを用いる必要がない。
【０１３１】
（４）フィルタ切替装置の詳細
（４−１）フィルタ切替装置の構成
図１２は、図３のフィルタ切替装置２の平面図である。図１３は、図１２のフィルタ切替装置２の背面図である。図１４は、図１２のフィルタ切替装置２の一方側面図である。図１５は、図１２のフィルタ切替装置２の他方側面図である。フィルタ切替装置２が設けられるベースフレーム１２には、観察軸ＯＡが通る位置に貫通孔が形成されている。
【０１３２】
図１２〜図１５に示すように、フィルタ切替装置２は、主として回転板４１、エンコーダが取り付けられたステッピングモータ４４、回転軸４９（図１２、図１３および図１４）、回転軸５１（図１２〜図１５）、回転軸１５９（図１２、図１３および図１５）、３つの回転軸支持部材５２（図１２および図１４）、摺動部材５３（図１２および図１４）、棒状部材５４（図１２）、コイルバネ５５（図１３〜図１５）、固定部材５６（図１２〜図１５）およびフィルタターレット１５２（図１２〜図１５）から構成される。
【０１３３】
ベースフレーム１２から上方に延びるように回転軸４９が設けられている。回転軸４９の上端部に回転板４１が回転可能に取り付けられている。回転板４１は略円板状を有する。回転板４１の上面には、外周部近傍に２つのピン４２が設けられている。２つのピン４２は、回転板４１の中心を挟んで互いに対向する。
【０１３４】
長尺状の支持板４３が、回転板４１をまたぐようにベースフレーム１２上に取り付けられている。支持板４３の中心部には、上方からステッピングモータ４４が取り付けられる。ステッピングモータ４４の回転軸は、支持板４３を通して回転板４１の中心に接続される。ステッピングモータ４４が作動することにより、回転板４１が回転する。回転板４１の詳細は後述する。
【０１３５】
回転軸４９からＸ方向に所定距離離間した位置で、ベースフレーム１２から上方に延びるように回転軸１５９が設けられている。回転軸１５９の上端部にフィルタターレット１５２が回転可能に取り付けられている。フィルタターレット１５２は、回転板４１の外径と同じ外径を有し、回転板４１の上方に配置される。上方から見た場合に、フィルタターレット１５２の一部は回転板４１の一部に重なる。
【０１３６】
上記のように、本例のフィルタターレット１５２には、その中心軸を基準として９０°の角度間隔で４つの貫通孔が設けられている。４つの貫通孔のうち３つの貫通孔に重なるように３つのフィルタキューブ１５１が設けられる。フィルタターレット１５２は、その外周部に４つの貫通孔の近傍の位置からそれぞれ放射状に延びる４つの棒状突出部１５３を有する。
【０１３７】
フィルタターレット１５２の下面には、その中心軸を基準として９０°の角度間隔で４つの直線溝１５４が形成されている。各直線溝１５４は、フィルタターレット１５２の中心から一定距離離間した位置からフィルタターレット１５２の外周部まで放射状に延びている。また、各直線溝１５４は、回転板４１の上面に設けられたピン４２を収容可能な縦断面を有する。
【０１３８】
回転板４１が回転することにより１つのピン４２がフィルタターレット１５２の１つの直線溝１５４内に進入し、その直線溝１５４の内部を移動すると、フィルタターレット１５２が回転する。その後、１つのピン４２が１つの直線溝１５４から退出すると、フィルタターレット１５２の回転が停止する。このように、回転板４１、２つのピン４２およびフィルタターレット１５２により、フィルタターレット１５２が間欠的に回転するゼネバ運動が実現される。本例のフィルタターレット１５２は、回転板４１が約１８０°回転するごとに約９０°分間欠的に回転する。
【０１３９】
フィルタターレット１５２が回転することにより、３つのフィルタキューブ１５１が、図１２に一転鎖線で示すように、回転軸１５９の中心軸を基準として観察軸ＯＡに交差する円形の軌道ＯＲ３上を移動する。また、４つの棒状突出部１５３が軌道ＯＲ３の同心円である軌道ＯＲ４上を移動する。
【０１４０】
回転板４１およびフィルタターレット１５２の側方に回転軸５１、３つの回転軸支持部材５２、摺動部材５３、棒状部材５４、コイルバネ５５および固定部材５６が設けられている。
【０１４１】
図１６は、摺動部材５３および固定部材５６の動作を説明するための外観斜視図である。図１６（ａ），（ｂ）に示すように、３つの回転軸支持部材５２は、Ｘ方向に延びる回転軸５１をその中心軸の周りで回転可能に支持する。
【０１４２】
回転軸５１の一端部に、回転軸５１から回転板４１（図１２）へ向かって突出するように摺動部材５３が取り付けられている。摺動部材５３の先端には、回転板４１（図１２）の外周縁部の下端（後述する図１７参照）に当接する摺動面５３ｓが形成されている。一方、摺動部材５３の後端には、Ｙ方向に延びる棒状部材５４の一端が取り付けられている。棒状部材５４の他端には、コイルバネ５５が取り付けられている。コイルバネ５５は、図１６（ａ），（ｂ）に太い矢印で示すように、棒状部材５４の他端を下方に向かって付勢する。
【０１４３】
回転軸５１の他端部近傍に、回転軸５１からフィルタターレット１５２（図１２）へ向かって突出するように固定部材５６が固定されている。固定部材５６の先端にはＶ字状の凹部５６ｖが形成されている。凹部５６ｖは、互いに対向する２つの内面部を有する。凹部５６ｖの２つの内面部は、開口部から底部にかけて漸次互いに近づくように傾斜している。凹部５６ｖは、フィルタターレット１５２の棒状突出部１５３（図１２）と係合可能に形成される。
【０１４４】
図１７は、図１２の回転板４１の詳細を示す図である。図１７（ａ）に図１２の回転板４１を下方から見た図が示され、図１７（ｂ）に図１２の回転板４１の一方側面図が示される。
【０１４５】
図１７（ａ），（ｂ）に示すように、回転板４１の外周縁部のＺ方向の厚みは複数の部分で互いに異なる。具体的には、回転板４１の外周縁部は、第１の厚みｔ１を有する第１の部分４１ａおよび第１の厚みｔ１よりも小さい第２の厚みｔ２を有する第２の部分４１ｂとを含む。さらに、回転板４１の外周縁部は、第１の厚みｔ１と第２の厚みｔ２との間で連続的に厚みが変化する第３の部分４１ｃを含む。
【０１４６】
回転板４１の上面は図１２のベースフレーム１２上で均一な高さを有する。したがって、回転板４１の外周縁部の下端の高さは、第１の部分４１ａ、第２の部分４１ｂおよび第３の部分４１ｃで互いに異なる。それにより、回転板４１が回転すると、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、摺動部材５３の摺動面５３ｓのＺ方向の位置が変化し、固定部材５６が揺動する。
【０１４７】
具体的には、摺動部材５３の摺動面５３ｓが回転板４１の第１の部分４１ａの下部に位置するときに、図１６（ｂ）に示すように摺動部材５３および固定部材５６の前端が下方に向かう状態で保持される。このとき、固定部材５６の先端は棒状突出部１５３の軌道ＯＲ４（図１２）上から外れる。そのため、固定部材５６の凹部５６ｖと棒状突出部１５３とが係合しない。それにより、フィルタターレット１５２の回転が許容される。フィルタ切替装置２においては、フィルタターレット１５２の回転が許容される状態を回転許容状態と呼ぶ。
【０１４８】
一方、摺動部材５３の摺動面５３ｓが回転板４１の第２の部分４１ｂの下部に位置するときに、図１６（ａ）に示すように摺動部材５３および固定部材５６が水平姿勢で保持される。このとき、固定部材５６の先端は棒状突出部１５３の軌道ＯＲ４（図１２）上に位置する。したがって、固定部材５６と対向する位置に棒状突出部１５３が存在する場合には、固定部材５６の凹部５６ｖと棒状突出部１５３とが係合する。それにより、フィルタターレット１５２の回転が阻止される。フィルタ切替装置２においては、フィルタターレット１５２の回転が阻止される状態を回転阻止状態と呼ぶ。
【０１４９】
（４−２）フィルタ切替装置の動作
図１８は、フィルタ切替装置２による複数のフィルタキューブ１５１の切り替え動作を説明するための図である。図１８（ａ）〜（ｇ）に回転板４１およびフィルタターレット１５２の経時的な変化が平面図で示される。
【０１５０】
初期状態では、摺動部材５３の摺動面５３ｓは回転板４１の第２の部分４１ｂ（図１７）の下部に位置し、固定部材５６の凹部５６ｖと１つの棒状突出部１５３とが係合している。すなわち、フィルタ切替装置２が回転阻止状態にあるものとする。また、初期状態では、３つのフィルタキューブ１５１のうち１つのフィルタキューブ１５１の光学的な中心部分が観察軸ＯＡ上に位置決めされている。
【０１５１】
図１８（ａ）に示すように、フィルタキューブ１５１の切り替え動作が開始されると、図１２のステッピングモータ４４が作動し、回転板４１が一方向に回転する。続いて、図１８（ｂ）に示すように、回転板４１が回転することにより一方のピン４２がフィルタターレット１５２の１つの直線溝１５４に向かう。このとき、摺動部材５３の摺動面５３ｓが回転板４１の第３の部分４１ｃ（図１７）の下部に位置し、固定部材５６の凹部５６ｖと１つの棒状突出部１５３との係合状態が徐々に解除される。このようにして、フィルタ切替装置２が回転阻止状態から回転許容状態に移行する。
【０１５２】
次に、図１８（ｃ）〜（ｅ）に示すように、回転板４１がさらに回転することにより一方のピン４２がフィルタターレット１５２の１つの直線溝１５４内に進入し、移動する。それにより、フィルタターレット１５２が一方のピン４２の動作とともに約９０°回転する。この移動時には、摺動部材５３の摺動面５３ｓが回転板４１の第１の部分４１ａ（図１７）の下部に位置し、固定部材５６の凹部５６ｖと１つの棒状突出部１５３とが離間している。
【０１５３】
その後、図１８（ｆ）に示すように、回転板４１が回転することにより一方のピン４２がフィルタターレット１５２の１つの直線溝１５４から退出し、フィルタターレット１５２の回転が停止する。本例のフィルタ切替装置２においては、選択されたフィルタキューブ１５１の光学的な中心部分が、軌道ＯＲ３上の観察軸ＯＡを含む予め定められた範囲Ｑ３（図１２参照）内に位置する状態でゼネバ運動によるフィルタターレット１５２の回転が停止するように各部の寸法が設定される。選択されたフィルタキューブ１５１の光学的な中心部分が範囲Ｑ３内に位置する場合、そのフィルタキューブ１５１の近傍に設けられる棒状突出部１５３は軌道ＯＲ４上の範囲Ｑ４内に位置する。
【０１５４】
その後、摺動部材５３の摺動面５３ｓが回転板４１の第３の部分４１ｃ（図１７）の下部に位置し、固定部材５６の凹部５６ｖと他の棒状突出部１５３とが徐々に係合する。このようにして、フィルタ切替装置２が回転許容状態から回転阻止状態に移行する。
【０１５５】
最後に、図１８（ｇ）に示すように、回転板４１が初期状態から約１８０°分回転した時点で、フィルタ切替装置２の回転許容状態から回転阻止状態への移行が完了する。それにより、新たに選択されたフィルタキューブ１５１の光学的な中心部分が観察軸ＯＡ上に位置決めされる。このとき、摺動部材５３の摺動面５３ｓは回転板４１の第２の部分４１ｂ（図１７）の下部に位置する。
【０１５６】
上記のように、フィルタキューブ１５１の切り替え時においては、選択されたフィルタキューブ１５１の光学的な中心部分が範囲Ｑ３（図１２参照）内に位置する状態（図１８（ｆ））で回転許容状態から回転阻止状態への移行が行われる。それにより、フィルタキューブ１５１の光学的な中心部分が観察軸ＯＡ上に導かれる。この場合の固定部材５６の動作について説明する。
【０１５７】
図１９は、回転許容状態から回転阻止状態への移行中の固定部材５６の動作を示す模式的側面図である。図１９（ａ）に示すように、回転許容状態では、固定部材５６の先端部が棒状突出部１５３の軌道ＯＲ４よりも下方に位置する。その後、回転許容状態から回転阻止状態への移行が進むと、固定部材５６の先端部が軌道ＯＲ４に向かって徐々に上方へ移動する。
【０１５８】
ここで、凹部５６ｖの開口部の長さは上記の範囲Ｑ４の長さよりも大きく設定されている。また、選択されたフィルタキューブ１５１の光学的な中心部が軌道ＯＲ３上の範囲Ｑ３内に位置する場合、そのフィルタキューブ１５１の近傍に設けられる棒状突出部１５３は範囲Ｑ４内に位置する。したがって、選択されたフィルタキューブ１５１の光学的な中心部が軌道ＯＲ３上の範囲Ｑ３内に位置する状態で固定部材５６の先端部が上方へ移動すると、図１９（ｂ）に示すように、棒状突出部１５３が凹部５６ｖ内に進入する。また、棒状突出部１５３が凹部５６ｖの一方の内面部に当接する。
【０１５９】
固定部材５６の先端部がさらに上方へ移動すると、棒状突出部１５３が一方の内面部上を摺動する。それにより、フィルタターレット１５２が回転し、棒状突出部１５３が凹部５６ｖの底部に向かうにつれて凹部５６ｖの中心部に移動する。最終的に、図１９（ｃ）に示すように、棒状突出部１５３が凹部５６ｖの２つの内面部に当接し、棒状突出部１５３と凹部５６ｖとが係合する。このようにして、棒状突出部１５３が凹部５６ｖの中心部で固定され、選択されたフィルタキューブ１５１の光学的な中心部分が観察軸ＯＡ上に導かれる。
【０１６０】
本例のフィルタ切替装置２においては、フィルタキューブ１５１の切り替え時に、回転許容状態でフィルタターレット１５２の複数の棒状突出部１５３と固定部材５６の凹部５６ｖとが互いに離間した状態で複数のフィルタキューブ１５１が軌道ＯＲ３上を移動する。それにより、棒状突出部１５３と凹部５６ｖとの間に摩擦力が発生しない。
【０１６１】
また、回転許容状態から回転阻止状態への移行時に、フィルタターレット１５２の回転が許容された状態で一の棒状突出部１５３が凹部５６ｖの一方の内面部上を摺動する。そのため、一の棒状突出部１５３と凹部５６ｖの一方の内面部との間に大きな摩擦力が発生しない。
【０１６２】
これらより、磨耗による棒状突出部１５３および凹部５６ｖの劣化を抑制しつつ、選択されたフィルタキューブ１５１の光学的な中心部分を正確に観察軸ＯＡ上に位置決めすることができる。
【０１６３】
さらに、上記のように、ゼネバ運動によるフィルタターレット１５２の回転時には、選択されたフィルタキューブ１５１の光学的な中心部分を観察軸ＯＡに正確に一致させる必要がない。それにより、フィルタターレット１５２を回転させるために高い動作精度を有するステッピングモータを用いる必要がない。したがって、フィルタ切替装置２の製造コストを低減することができる。
【０１６４】
本例のフィルタ切替装置２においては、１つのステッピングモータ４４により発生される駆動力に基づいて、フィルタターレット１５２が回転されるとともに、回転許容状態と回転阻止状態との間の移行が行われる。それにより、フィルタターレット１５２を回転させるための駆動装置と、回転許容状態と回転阻止状態との間の移行のための駆動装置とを個別に容易する必要がない。したがって、複数の駆動装置を用いることによるフィルタ切替装置２の高コスト化が防止される。
【０１６５】
（５）パターン付与部の機能
図２０は、測定対象物Ｓに測定光が照射される場合に測定対象物Ｓから放出される蛍光を表す模式図である。図２０に示すように、対物レンズ１６１の焦点に測定対象物Ｓの観察対象部分ｓｐ１が配置される場合、対物レンズ１６１を通過する測定光は点線で示すように測定対象物Ｓの観察対象部分ｓｐ１に向かって集光される。それにより、測定対象物Ｓの観察対象部分ｓｐ１に蛍光試薬が存在すると、その観察対象部分ｓｐ１から蛍光が放出される。蛍光の一部が太い矢印で示すように対物レンズ１６１を通して受光部１２０（図３）に入射する。
【０１６６】
対物レンズ１６１により測定対象物Ｓの観察対象部分ｓｐ１に測定光が集光される場合には、対物レンズ１６１の焦点から外れた位置に存在する蛍光試薬も測定光を受けることにより蛍光を放出する。図２０の例では、観察対象部分ｓｐ１以外の部分ｓｐ２，ｓｐ３からも蛍光が放出される。部分ｓｐ２，ｓｐ３が対物レンズ１６１の被写界深度ＤＦから外れた位置にあると、それらの部分ｓｐ２，ｓｐ３から放出される蛍光が迷光として受光部１２０に入射する。
【０１６７】
図２１は、測定対象物Ｓにおける所定の観察範囲に均一な測定光を照射することにより得られる蛍光観察画像の一例を示す図である。上記の理由により、測定対象物Ｓにおける所定の観察範囲に均一に測定光を照射すると、図２１に示すように、対物レンズ１６１の被写界深度ＤＦから外れた位置から放出される蛍光が迷光として受光部１２０に入射し、蛍光観察画像のコントラストを全体的に低下させる。
【０１６８】
そこで、本例の測定部１００においては、コントラストの高い蛍光観察画像を得るために、以下に説明するパターン化された測定光を用いるセクショニング観察が行われる。
【０１６９】
セクショニング観察では、所定パターンを有する測定光を測定対象物Ｓに照射しつつ所定パターンの空間的な位相を一定量ずつ移動させる。所定パターンを有する測定光は、例えばＸＹ平面上の一方向（例えばＹ方向）または二方向（例えばＸ方向およびＹ方向）において周期的に変化する強度を有する。以下、パターンを有する測定光をパターン測定光と呼ぶ。
【０１７０】
パターン測定光のパターンおよびその位相は、光変調素子１１２により制御される。ここで、強度が所定の値以上のパターン測定光の部分を明部分と呼び、強度が所定の値より小さいパターン測定光の部分を暗部分と呼ぶ。
【０１７１】
パターン測定光としては、例えば一方向（例えばＸ方向）に平行でかつ一方向に直交する他の方向（例えばＹ方向）に略等間隔で並ぶ複数の直線状の明部分を含むとともに複数の明部分の間に複数の直線状の暗部分を含む断面を有する縞状測定光を用いることができる。
【０１７２】
図２２は、セクショニング観察方法の一例を示す図である。セクショニング観察では、図２２（ａ）〜（ｄ）に示すように、パターン測定光（本例では縞状測定光）の明部分が測定対象物Ｓの全ての部分に少なくとも１回照射されるようにパターン測定光のパターンの位相が一定量ずつ移動される。また、パターンの位相が一定量移動されるごとに、測定対象物Ｓにより放出される蛍光が検出される。これにより、測定対象物Ｓの複数の画像データが生成される。
【０１７３】
以下、測定対象物Ｓにパターン測定光が照射された場合に得られる画像データをパターン画像データと呼ぶ。パターン画像データに基づく画像をパターン画像と呼ぶ。
【０１７４】
各パターン画像データにおいて、パターン測定光の明部分に対応する画素データは高い値（輝度値）を有し、パターン測定光の暗部分に対応する画素データは低い値（輝度値）を有する。そのため、図２２（ａ）〜（ｄ）に矢印で示すように、各パターン画像において、パターン測定光の明部分に対応する画素の部分は明るく、パターン測定光の暗部分に対応する画素の部分は暗い。
【０１７５】
ここで、各パターン画像は、迷光の影響を受ける。迷光の影響が除去された画像データを得るために以下の処理が実行される。
【０１７６】
まず、複数のパターン画像データから画素ごとに複数の画素データの値を用いて明暗差の度合いを表わす成分（以下、合焦成分と呼ぶ）を算出する。合焦成分を有する画素をつなぎ合わせることにより画像データを生成する。このようにして生成される画像データをセクショニング画像データと呼ぶ。セクショニング画像データに基づく画像をセクショニング画像と呼ぶ。
【０１７７】
上記の縞状測定光を用いて生成されたパターン画像データにおいては、合焦成分は、例えば画素データの最大値（最大輝度値）と最小値（最小輝度値）との差、または画素データの値の標準偏差である。
【０１７８】
本例では、各画素について、パターン測定光の明部分および暗部分が照射されたときのパターン画像データの画素データの差を合焦成分として算出する。算出された全画素についての合焦成分をつなぎ合せることにより、セクショニング画像データを生成する。各画素について、パターン測定光の暗部分が照射されたときのパターン画像データの画素データの値は、迷光の成分に相当する。したがって、迷光の影響が除去されたセクショニング画像データを得ることができる。その結果、図２２（ｅ）に示すように、迷光の影響が除去されたコントラストの高い蛍光観察画像（セクショニング画像）を得ることができる。
【０１７９】
なお、パターン測定光としては、縞状測定光に代えて、例えばＸ方向に平行でかつＹ方向に強度が正弦波状に変化するパターンを含む断面を有する正弦波状測定光を用いることもできる。正弦波状測定光を用いて生成されたパターン画像データにおいては、合焦成分は、例えば画素データの振幅（ピークトゥピーク）である。また、パターン測定光としては、縞状測定光に代えて、Ｘ方向およびＹ方向に略等間隔で並ぶ複数のドット状の明部分を含む断面を有するドット状測定光を用いることもできる。ドット状測定光を用いて生成されたパターン画像データにおいては、合焦成分は、例えば画素データの最大値（最大輝度値）と最小値（最小輝度値）との差、または画素データの値の標準偏差である。
【０１８０】
（６）測定部の構造の詳細
（６−１）フレーム構造
図２の筐体１０１の内部では、上記のパターン付与部１１０、受光部１２０、透過光供給部１３０、ステージ１４０、ステージ駆動装置１４１、フィルタユニット１５０およびレンズユニット１６０が、ステージフレーム１１、ベースフレーム１２およびアッパーフレーム１６を含む支持体により支持される。
【０１８１】
図２３は、筐体１０１の内部に設けられる支持体の分解斜視図である。図２３および後述する図２４〜図２６では、図２と同様に、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向が矢印で示される。
【０１８２】
図２３に示すように、支持体１０は、ステージフレーム１１、ベースフレーム１２、２つのサイドフレーム１３、２つの補強フレーム１４、バックフレーム１５およびアッパーフレーム１６を含む。各フレームは、例えばアルミニウム合金等の金属材料により作製される板状部材である。各フレームは、樹脂により作製されてもよい。
【０１８３】
ベースフレーム１２は、一側辺および他側辺を有する板状部材であり、ＸＹ平面に平行に配置される。ベースフレーム１２の一側辺および他側辺は、Ｘ方向に直交する。ベースフレーム１２のＸ方向における中央部には後方から矩形の切り欠きが形成されている。
【０１８４】
２つのサイドフレーム１３は、同じ形状を有する板状部材であり、ＹＺ平面に平行でかつ互いに向かい合うようにベースフレーム１２の上面における一側辺近傍および他側辺近傍に取り付けられる。各サイドフレーム１３の前方の上端部分は後方の上端部分よりも低い。
【０１８５】
２つの補強フレーム１４は、ＸＺ平面に平行でかつ互いに向かい合うように２つのサイドフレーム１３の間に取り付けられる。また、バックフレーム１５は、ＸＺ平面に平行になるように２つのサイドフレーム１３の後端部に取り付けられる。
【０１８６】
ステージフレーム１１は、板状部材であり、ＸＹ平面に平行になるように２つのサイドフレーム１３の前方の上端部分に取り付けられる。アッパーフレーム１６は、板状部材であり、ＸＹ平面に平行となるように２つのサイドフレーム１３の後方の上端部分に取り付けられる。このようにして、複数のフレーム１１〜１６が連結されることにより支持体１０が作製される。支持体１０の後方からバックフレーム１５に制御基板１７０が取り付けられる。
【０１８７】
本例の支持体１０においては、ＹＺ平面に平行な２つのサイドフレーム１３が、Ｚ方向の互いに異なる３つの位置でＸＹ平面に平行な３つのフレーム（ステージフレーム１１、ベースフレーム１２およびアッパーフレーム１６）により連結されている。それにより、２つのサイドフレーム１３がＺ方向の互いに異なる２つの位置でＸＹ平面に平行な２つのフレーム（ステージフレーム１１、ベースフレーム１２およびアッパーフレーム１６のうちのいずれか２つ）により連結される場合に比べて支持体１０の剛性が著しく向上する。したがって、高い剛性を確保するために、支持体１０を構成する各フレーム１１〜１６の厚みを大きくする必要がなくなる。その結果、支持体１０の小型化および軽量化が実現される。
【０１８８】
（６−２）支持体により支持される複数の構成要素
図２４は、図２３の支持体１０により支持される複数の構成要素の分解斜視図である。図２４に示すように、ベースフレーム１２の下面に上面が開口した収容ボックス１２０Ｂが取り付けられる。収容ボックス１２０Ｂ内には、受光部１２０が収容される。また、収容ボックス１２０Ｂ内には、受光部１２０とともに図示しない駆動回路および排熱ファンが収容される。
【０１８９】
ベースフレーム１２における切り欠きが形成された部分にパターン付与部１１０が取り付けられる。ベースフレーム１２の上面には、パターン付与部１１０の前方の位置にフィルタユニット１５０が取り付けられる。また、ベースフレーム１２の上面には、フィルタユニット１５０の一側方にレンズユニット１６０の焦点距離調整機構１６３が取り付けられる。この状態で、レンズユニット１６０のレンズターレット１６２はフィルタターレット１５２の上方の位置で焦点距離調整機構１６３によりＺ方向に移動可能に支持される。アッパーフレーム１６の上面上に透過光供給部１３０が取り付けられる。
【０１９０】
（６−３）複数の支柱、台座および筐体
図２５は、図２３の支持体１０を支持する複数の支柱１０６および台座１０７を示す分解斜視図である。図２５に示すように、台座１０７は、略長方形状を有する板状部材である。台座１０７の四隅に４つの支柱１０６が上方へ向かって延びるように取り付けられている。各支柱１０６の上端部に弾性部材１０６ｄが取り付けられる。
【０１９１】
各弾性部材１０６ｄは、コイル状のバネがゲル材料により覆われた構成を有する。ゲル材料としては、ポリウレタンゲルを用いることができる。なお、ゲル材料は低硬度のものが好ましい。
【０１９２】
支持体１０が４つの弾性部材１０６ｄ上に載置される。この状態で、前方の２つの弾性部材１０６ｄおよび支柱１０６がステージフレーム１１の下面の前方部分を支持する。また、後方の２つの弾性部材１０６ｄおよび支柱１０６がバックフレーム１５の下端部を支持する。なお、バックフレーム１５の下端部には、予め２つの弾性部材１０６ｄが当接する下面を有する接続部材（図示せず）が取り付けられている。
【０１９３】
上記のように、支持体１０が４つの支柱１０６、４つの弾性部材１０６ｄおよび台座１０７により支持された状態で、支持体１０にさらに筐体１０１が取り付けられる。
【０１９４】
図２６は、図２５の支持体１０への筐体１０１の取り付け方法を示す外観斜視図である。図２６に示すように、支持体１０の前方部分に筐体１０１の前面部１０１ａがねじ等を用いて取り付けられ、支持体１０の後方部分に筐体１０１の背面部１０１ｂがねじ等を用いて取り付けられる。また、支持体１０の一側方部分に筐体１０１の一側面部１０１ｃがねじ等を用いて取り付けられ、支持体１０の他側方部分に筐体１０１の他側面部１０１ｄがねじ等を用いて取り付けられる。さらに、支持体１０の上方部分に筐体１０１の上面部１０１ｅがねじ等を用いて取り付けられる。
【０１９５】
このようにして、支持体１０に前面部１０１ａ、背面部１０１ｂ、一側面部１０１ｃ、他側面部１０１ｄおよび上面部１０１ｅが取り付けられることにより筐体１０１が形成される。この状態で、筐体１０１は、４つの支柱１０６、４つの弾性部材１０６ｄおよび台座１０７のいずれにも接触することなく支持体１０により支持される。
【０１９６】
上記のように、本例の測定部１００においては、支持体１０（図２３）、筐体１０１（図２）、パターン付与部１１０（図２）、受光部１２０（図２）、透過光供給部１３０（図２）、ステージ１４０（図２）、ステージ駆動装置１４１（図２）、フィルタユニット１５０（図２）、レンズユニット１６０（図２）が、４つの弾性部材１０６ｄを介して４つの支柱１０６および台座１０７により支持される。
【０１９７】
それにより、測定部１００が設置されている設置面に振動が生じた場合でも、その設置面から台座１０７および４つの支柱１０６に伝達される振動が４つの弾性部材１０６ｄにより吸収され、支持体１０に伝達されない。したがって、測定部１００の外部で発生する振動に起因する観察の信頼性の低下が抑制される。
【０１９８】
図２および図３に示すように、筐体１０１内には、熱源としてパターン付与部１１０の光変調素子１１２、受光部１２０のカメラ１２１、透過光供給部１３０の透過光源１３１および制御基板１７０が存在する。したがって、図２３の支持体１０には、光変調素子１１２、カメラ１２１、透過光源１３１および制御基板１７０から発生する熱を筐体１０１の外部に排出するための排熱装置（図示せず）が設けられる。この場合においても、排熱装置が作動することにより支持体１０に生じる高周波の振動が、図２５の４つの弾性部材１０６ｄにより吸収される。したがって、測定部１００の内部で発生する振動に起因する観察の信頼性の低下が抑制される。
【０１９９】
（７）効果
上記のレンズ切替装置１においては、対物レンズ１６１の切り替え時に、突出部２２ｐと凹部３１ｖの内面部との間に大きな摩擦力が発生しない。それにより、磨耗による突出部２２ｐおよび凹部３１ｖの劣化を抑制することができる。また、選択された対物レンズ１６１の光軸が範囲Ｑ１内に位置する場合には、回転許容状態から回転阻止状態への移行時に、選択された対物レンズ１６１の光軸が観察軸ＯＡ上に導かれる。それにより、ステッピングモータ２５によるレンズターレット１６２の回転時に、選択された対物レンズ１６１の光軸を観察軸ＯＡに正確に一致させる必要がない。これらの結果、レンズ切替装置１の低コスト化および長寿命化が実現されるとともに対物レンズ１６１の切り替えを高い精度で行うことが可能になる。
【０２００】
上記のフィルタ切替装置２においては、フィルタキューブ１５１の切り替え時に、棒状突出部１５３と凹部５６ｖの内面部との間に大きな摩擦力が発生しない。それにより、磨耗による棒状突出部１５３および凹部５６ｖの劣化を抑制することができる。また、選択されたフィルタキューブ１５１の光学的な中心部分が範囲Ｑ３内に位置する場合には、回転許容状態から回転阻止状態への移行時に、選択されたフィルタキューブ１５１の光学的な中心部分が観察軸ＯＡ上に導かれる。それにより、ゼネバ運動によるフィルタターレット１５２の回転時に、選択されたフィルタキューブ１５１の光学的な中心部分を観察軸ＯＡ上に正確に位置決めする必要がない。これらの結果、フィルタ切替装置２の低コスト化および長寿命化が実現されるとともにフィルタキューブ１５１の切り替えを高い精度で行うことが可能になる。
【０２０１】
レンズ切替装置１においては、回転阻止状態で突出部２２ｐと凹部３１ｖとを係合させるためにコイルバネｓｐが用いられる。同様に、フィルタ切替装置２においては、回転阻止状態で棒状突出部１５３と凹部５６ｖとを係合させるためにコイルバネ５５が用いられる。コイルバネｓｐ，５５は、板バネ等の他の種類のバネに比べて寿命が長い。したがって、レンズ切替装置１およびフィルタ切替装置２の長寿命化が実現される。
【０２０２】
上記のように、本例の顕微鏡装置５００には、２つの光学部材切替装置としてレンズ切替装置１およびフィルタ切替装置２が設けられる。したがって、顕微鏡装置５００の低コスト化および長寿命化が実現される。また、対物レンズ１６１およびフィルタキューブ１５１の切り替えを高い精度で行うことが可能になるので、信頼性の高い顕微鏡観察が実現される。
【０２０３】
（８）レンズ回転機構の他の構成例
図２７はレンズ切替装置１の他の構成例を示す平面図であり、図２８は図２７のレンズ切替装置１のＬ−Ｌ線縦断面図である。図２７においては、図６の例と同様に、図３の焦点距離調整機構１６３の図示を省略する。また、図２８では、レンズ固定機構３０の図示を省略する。
【０２０４】
図２７に示すように、本例のレンズ切替装置１は、レンズ回転機構２０およびレンズ固定機構３０から構成される。本例のレンズ回転機構２０は、図６および図７のレンズ回転機構２０と異なる構成を有する。一方、レンズ固定機構３０は、図６および図７のレンズ固定機構３０と同じ構成を有する。
【０２０５】
以下、本例のレンズ回転機構２０について、図６および図７のレンズ回転機構２０と異なる点を説明する。図２７および図２８に示すように、本例では、回転軸２１の上端部近傍にガイド軸挿入部材２４が取り付けられる。また、ガイド軸挿入部材２４の上端部を取り囲むようにレンズターレット１６２が回転軸２１およびガイド軸挿入部材２４とともに回転可能に設けられる。
【０２０６】
レンズターレット１６２の上面上に複数のレンズ取り付け板２２が設けられる。各レンズ取り付け板２２は、レンズターレット１６２の中心からレンズターレット１６２の外周部より外方の位置まで延びるように形成されている。
【０２０７】
各レンズ取り付け板２２の内側端部近傍には下方に向かって延びるように棒状のガイド軸２３が設けられる。また、各レンズ取り付け板２２の外側端部近傍には上方に突出する球状の突出部２２ｐが設けられている。各レンズ取り付け板２２上に対物レンズ１６１が取り付けられる。
【０２０８】
ガイド軸挿入部材２４の６つの貫通孔に、６つのレンズ取り付け板２２に設けられた６本のガイド軸２３がそれぞれ挿入される。この状態で、各レンズ取り付け板２２はレンズターレット１６２に接触する下部位置ｄｐ（図２８）とレンズターレット１６２から一定距離上方に離間する上部位置ｕｐ（図２８）との間で移動可能となっている。
【０２０９】
本例のレンズ回転機構２０は、図６および図７のレンズ回転機構２０の構成要素に加えて、回転板６１、２つのピン６２、ギア６３、エンコーダが取り付けられたステッピングモータ６４および回転軸７１，７２をさらに含む。
【０２１０】
レンズ支持板１６３ｐ上に回転軸７１を介して回転板６１が回転可能に支持される。回転板６１は略円板状を有する。回転板６１の上面には、外周部近傍に２つのピン６２が設けられている。２つのピン６２は、回転板６１の中心を挟んで互いに対向する。また、レンズ支持板１６３ｐ上に回転軸７２を介してギア６３が回転可能に支持される。回転板６１の外周部にはギア６３に噛み合う複数の歯が形成されている。回転板６１およびギア６３は互いに噛み合うように配置される。
【０２１１】
回転軸７２の上方にステッピングモータ６４が設けられる。ステッピングモータ６４は図示しない支持部材によりレンズ支持板１６３ｐ上に固定される。ステッピングモータ６４の回転軸が回転軸７２に接続される。ステッピングモータ６４が作動することによりギア６３および回転板６１が回転する。
【０２１２】
回転板６１およびギア６３は、レンズターレット１６２の下方に位置する。上方から見た場合に、レンズターレット１６２の一部は回転板６１の一部に重なる。レンズターレット１６２の下面には、その中心軸を基準として６０°の角度間隔で６つの直線溝１６４（図２７）が形成されている。各直線溝１６４は、レンズターレット１６２の中心から一定距離離間した位置からレンズターレット１６２の外周部まで放射状に延びている。さらに、各直線溝１６４は、回転板６１の上面に設けられたピン６２を収容可能な縦断面を有する。
【０２１３】
回転板６１およびギア６３が回転することにより回転板６１の上面に設けられた２つのピン６２のうちいずれか１つが、レンズターレット１６２の６つの直線溝１６４のうちの１つに進入し、移動し、退出する。それにより、レンズターレット１６２が間欠的に回転するゼネバ運動が実現される。本例では、レンズターレット１６２は、回転板６１が約１８０°回転するごとに約６０°分間欠的に回転する。
【０２１４】
選択された対物レンズ１６１の光軸と観察軸ＯＡとが一致する状態で、レンズ固定機構３０の固定部材３１の凹部３１ｖ（図８）と突出部２２ｐとが係合する。この状態で、軌道ＯＲ１上での複数の対物レンズ１６１の回転および軌道ＯＲ２上での複数の突出部２２ｐの回転が阻止される。本例においても、レンズ切替装置１において複数の対物レンズ１６１の回転および複数の突出部２２ｐの回転が阻止される状態を回転阻止状態と呼ぶ。また、レンズ切替装置１において複数の対物レンズ１６１の回転および複数の突出部２２ｐの回転が許容される状態を回転許容状態と呼ぶ。
【０２１５】
図２９は、フィルタ切替装置２による複数の対物レンズ１６１の切り替え動作を説明するための図である。図２９（ａ）〜（ｇ）に回転板６１およびレンズターレット１６２の経時的な変化が平面図で示される。
【０２１６】
初期状態では、レンズ切替装置１が回転阻止状態にあり、選択された対物レンズ１６１の光軸が観察軸ＯＡに一致しているものとする。
【０２１７】
対物レンズ１６１の切り替え動作が開始されると、レンズ固定機構３０（図２７）のステッピングモータ３８が作動することにより、レンズ切替装置１が回転阻止状態から回転許容状態に移行する。その後、図２９（ａ）に示すように、図２８のステッピングモータ６４が作動し、回転板６１が一方向に回転する。
【０２１８】
続いて、図２９（ｂ）に示すように、回転板６１が回転することにより一方のピン６２がレンズターレット１６２の１つの直線溝１６４に向かう。次に、図２９（ｃ）〜（ｅ）に示すように、回転板６１がさらに回転することにより一方のピン６２がレンズターレット１６２の１つの直線溝１６４内に進入し、移動する。それにより、レンズターレット１６２が一方のピン６２の動作とともに約６０°回転する。
【０２１９】
その後、図２９（ｆ）に示すように、回転板６１が回転することにより一方のピン６２がフィルタターレット１５２の１つの直線溝１６４から退出する。このとき、レンズ固定機構３０（図２７）のステッピングモータ３８が作動することにより、レンズ切替装置１が回転許容状態から回転阻止状態に移行する。
【０２２０】
最後に、図２９（ｇ）に示すように、回転板６１が初期状態から約１８０°分回転した時点で、レンズ切替装置１の回転許容状態から回転阻止状態への移行が完了する。それにより、新たに選択された対物レンズ１６１の光軸が観察軸ＯＡ上に位置決めされる。
【０２２１】
（９）移動規制機構の他の構成例
図６および図２７のレンズ固定機構３０には、エンコーダが取り付けられたステッピングモータ３８が設けられる。それにより、エンコーダの出力に基づいてステッピングモータ３８の回転角度が制御される。これに限らず、レンズ固定機構３０には、上記のステッピングモータ３８に代えて、ＤＣ（直流）モータおよび検出器を設けてもよい。
【０２２２】
図３０は、レンズ固定機構３０の他の構成例を示す縦断面図である。図３０（ａ）に示すように、本例では、ガイド軸挿入部材３６に棒状の検出用突出片３６ｐが取り付けられる。検出用突出片３６ｐは、Ｙ方向に延びるようにガイド軸挿入部材３６に固定され、ガイド軸挿入部材３６とともに上下方向に移動する。
【０２２３】
また、レンズ支持板１６３ｐ上に、Ｚ方向に延びる支持部材７１が設けられる。支持部材７１においては、固定部材３１の凹部３１ｖよりも上方の位置に検出器７２ａが取り付けられる。また、支持部材７１においては、検出器７２ａから所定距離下方の位置に検出器７２ｂが取り付けられる。検出器７２ａ，７２ｂは、それぞれ上下方向に移動する検出用突出片３６ｐの先端部を検出する。
【０２２４】
検出器７２ａ，７２ｂとしては、例えばフォトインタラプタ等の光センサを用いることができる。また、検出器７２ａ，７２ｂとしては、超音波センサまたは磁気センサ等を用いることもできる。
【０２２５】
本例のレンズ固定機構３０では、図６および図２７のステッピングモータ３８に代えて、ＤＣモータ３８ｄが用いられる。例えば図２の制御基板１７０は、レンズ切替装置１が回転許容状態から回転阻止状態に移行する際に、ＤＣモータ３８ｄを回転させる。それにより、図３０（ａ）に太い矢印で示すように、ガイド軸挿入部材３６が上昇し、突出部支持板３７もコイルバネｓｐの弾性力により上昇する。
【０２２６】
選択された対物レンズ１６１のレンズ取り付け板２２が上部位置ｕｐに達すると、レンズ取り付け板２２の突出部２２ｐが固定部材３１の凹部３１ｖと係合することによりレンズ取り付け板２２および突出部支持板３７の上昇が停止する。その後、検出用突出片３６ｐが検出器７２ａにより検出されることにより、制御基板１７０はＤＣモータ３８ｄの回転を停止させる。
【０２２７】
このように、上記の構成では、回転許容状態から回転阻止状態への移行時にレンズ取り付け板２２が上部位置ｕｐに達した後でＤＣモータ３８ｄの回転が停止しても、レンズ取り付け板２２が上部位置ｕｐで正確に位置決めされる。
【０２２８】
また、図２の制御基板１７０は、レンズ切替装置１が回転阻止状態から回転許容状態に移行する際に、ＤＣモータ３８ｄを回転させる。それにより、図３０（ｂ）に太い矢印で示すように、ガイド軸挿入部材３６が下降し、突出部支持板３７もコイルバネｓｐの弾性力に抗して下降する。選択された対物レンズ１６１のレンズ取り付け板２２が下部位置ｄｐに達すると、レンズ取り付け板２２はレンズターレット１６２により支持される。したがって、レンズ取り付け板２２の下降が停止する。その後、検出用突出片３６ｐが検出器７２ｂにより検出されることにより、制御基板１７０はＤＣモータ３８ｄの回転を停止させる。
【０２２９】
このように、上記の構成では、回転阻止状態から回転許容状態への移行時にレンズ取り付け板２２が下部位置ｄｐに達した後でＤＣモータ３８ｄの回転が停止しても、レンズ取り付け板２２が下部位置ｄｐで正確に位置決めされる。
【０２３０】
上記のように、本例ではステッピングモータを用いることなくレンズ取り付け板２２の正確な位置決めが実現される。したがって、レンズ固定機構３０の低コスト化が実現される。
【０２３１】
（１０）他の実施の形態
上記の実施の形態では、光学部材切替装置の一例として対物レンズ１６１を切り替えるレンズ切替装置１を説明し、光学部材切替装置の他の例としてフィルタキューブ１５１を切り替えるフィルタ切替装置２を説明した。これに限らず、光学部材切替装置は、対物レンズ１６１およびフィルタキューブ１５１以外の他の光学部材（ミラー、フィルタ、ズームレンズ、接眼レンズ等）を切り替え可能に構成されてもよい。
【０２３２】
上記の実施の形態では、光学部材切替装置を顕微鏡装置５００に適用する例について説明した。これに限らず、光学部材切替装置は、ビデオカメラ等の他の光学装置に適用することもできる。
【０２３３】
（１１）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各構成要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０２３４】
上記の実施の携帯においては、レンズ切替装置１およびフィルタ切替装置２がそれぞれ光学部材切替装置の例であり、複数の対物レンズ１６１および複数のフィルタキューブ１５１がそれぞれ複数の光学部材の例であり、受光部１２０が光学装置の例であり、観察軸ＯＡが光学装置の光軸の例である。
【０２３５】
また、突出部２２ｐおよび棒状突出部１５３がそれぞれ第１の係合部の例であり、レンズ取り付け板２２およびフィルタターレット１５２がそれぞれ支持部材の例であり、軌道ＯＲ１，ＯＲ３がそれぞれ第１の軌道の例であり、ステッピングモータ２５，４４がそれぞれ第１の駆動装置の例であり、固定部材３１の凹部３１ｖおよび固定部材５６の凹部５６ｖがそれぞれ第２の係合部の例である。
【０２３６】
また、回転許容状態にあるときの凹部３１ｖ，５６ｖの状態がそれぞれ第１の状態の例であり、回転阻止状態にあるときの凹部３１ｖ，５６ｖの状態がそれぞれ第２の状態の例であり、送りねじ３２、ギア３３，３９、移動部材３４、ガイド軸挿入部材３６、突出部支持板３７、ステッピングモータ３８、レンズターレット１６２、制御基板１７０およびコイルバネｓｐを含む構成が移行制御装置の例であり、回転板４１、ピン４２、回転軸５１、回転軸支持部材５２、摺動部材５３、棒状部材５４、コイルバネ５５および制御基板１７０を含む構成が移行制御装置の例である。
【０２３７】
また、範囲Ｑ１，Ｑ３がそれぞれ第１の範囲の例であり、軌道ＯＲ２，ＯＲ４が第２の軌道の例であり、範囲Ｑ２，Ｑ４がそれぞれ第２の範囲の例であり、コイルバネｓｐ，５５がそれぞれコイルバネの例であり、突出部支持板３７が当接部材の例であり、送りねじ３２、ギア３３，３９、移動部材３４、ガイド軸挿入部材３６およびステッピングモータ３８を含む構成が当接部材移動装置の例であり、レンズターレット１６２が移動阻止部の例である。
【０２３８】
また、回転板４１、ピン４２、回転軸５１、回転軸支持部材５２、摺動部材５３および棒状部材５４を含む構成が動力変換機構の例であり、測定対象物Ｓが対象物の例であり、ステージ１４０がステージの例であり、受光部１２０が光学装置の例であり、顕微鏡装置５００が顕微鏡装置の例である。
【０２３９】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の構成要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０２４０】
本発明は、顕微鏡装置および撮像装置等の光学機器に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【０２４１】
１  レンズ切替装置
２  フィルタ切替装置
１０  支持体
１１  ステージフレーム
１２  ベースフレーム
１３  サイドフレーム
１４  補強フレーム
１５  バックフレーム
１６  アッパーフレーム
２０  レンズ回転機構
２１，４９，５１，７１，７２，１５９  回転軸
２２  レンズ取り付け板
２２ｐ  突出部
２３  ガイド軸
２４  ガイド軸挿入部材
２５，３８，４４，６４  ステッピングモータ
２６，３３，３９，６３  ギア
３０  レンズ固定機構
３１，５６  固定部材
３１Ａ  上壁部
３１Ｂ  側壁部
３１ｏ  開口
３１ｖ，５６ｖ  凹部
３２  送りねじ
３４  移動部材
３５ａ，３５ｂ  ガイド軸
３６  ガイド軸挿入部材
３７  突出部支持板
４１，６１  回転板
４１ａ  第１の部分
４１ｂ  第２の部分
４１ｃ  第３の部分
４２，６２  ピン
４３  支持板
５２  回転軸支持部材
５３  摺動部材
５３ｓ  摺動面
５４  棒状部材
５５，ｓｐ  コイルバネ
１００  測定部
１０１，３０１  筐体
１０１ａ  前面部
１０１ｂ  背面部
１０１ｃ  一側面部
１０１ｄ  他側面部
１０１ｅ  上面部
１０２  上面蓋
１０３  前面蓋
１０６  支柱
１０６ｄ  弾性部材
１０７  台座
１１０  パターン付与部
１１１，３２４  光コネクタ
１１２  光変調素子
１１３，１３４  ミラー
１２０  受光部
１２０Ｂ  収容ボックス
１２１  カメラ
１２２  カラーフィルタ
１２３  結像レンズ
１３０  透過光供給部
１３０Ａ  固定部
１３０Ｂ  揺動部
１３１  透過光源
１３２  絞り調整部
１３３  透過光学系
１３５  コンデンサレンズ
１４０  ステージ
１４１  ステージ駆動装置
１５０  フィルタユニット
１５１  フィルタキューブ
１５１ａ  フレーム
１５１ｂ  励起フィルタ
１５１ｃ  ダイクロイックミラー
１５１ｄ  吸収フィルタ
１５２  フィルタターレット
１５３  棒状突出部
１５４，１６４  直線溝
１６０  レンズユニット
１６１  対物レンズ
１６２  レンズターレット
１６３  焦点距離調整機構
１６３ｈ  貫通孔
１６３ｐ  レンズ支持板
１６５  焦点距離調整駆動部
１７０  制御基板
２００  ＰＣ
２１０  ＣＰＵ
２２０  ＲＯＭ
２３０  ＲＡＭ
２４０  記憶装置
２５０  操作部
３００  測定光供給部
３０９  開口
３１０  電源装置
３２０  投光部
３２１  測定光源
３２２  減光機構
３２３  遮光機構
３３０  導光部材
３４０  排熱装置
４００  表示部
５００  顕微鏡装置
ＤＦ  被写界深度
ＯＡ  観察軸
ＯＲ１，ＯＲ２，ＯＲ３，ＯＲ４  軌道
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４  範囲
Ｓ  測定対象物
ｓｐ１，ｓｐ２，ｓｐ３  部分
ＷＲ１，ＷＲ２  配線
【図１】
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【図２】
2015084061.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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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