(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズと、
振動を発生させる振動発生器と、
前記振動発生器で発生し前記対物レンズを介して伝播した振動を検出する、前記振動発生器とは別の位置に配置された振動検出器と、
前記振動検出器で検出した出力信号の強度あるいは周波数の変化に基づいて、前記対物レンズの接触を検知する接触検知装置と、を備える
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
請求項１に記載の顕微鏡装置において、さらに、
前記接触検知装置が前記対物レンズの接触を検知すると、前記対物レンズの接触を報知する報知装置を備える
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項３】
請求項２に記載の顕微鏡装置において、さらに、
標本を配置するステージと、
前記対物レンズと前記ステージの間の距離を変更する準焦装置と、を備え、
前記対物レンズは液浸系対物レンズであり、
前記準焦装置が前記距離を変更している間に前記接触検知装置が前記対物レンズの接触を検知すると、前記報知装置は、前記接触が第１回目の接触であるときに、浸液を介した前記標本と前記対物レンズの接触を報知する
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の顕微鏡装置において、さらに、
標本を配置するステージと前記対物レンズの少なくとも一方を動かす駆動装置と、
前記接触検知装置が前記対物レンズの接触を検知すると、前記駆動装置の作動を停止する停止装置と、を備える
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の顕微鏡装置において、さらに、
標本を配置するステージと前記対物レンズの少なくとも一方を動かす駆動装置と、
前記振動発生器は、
前記駆動装置が作動している間、振動を発生させ、
前記駆動装置が停止すると、振動の発生を停止する
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項６】
請求項１又は請求項２に記載の顕微鏡装置において、さらに、
超音波モータを有する、標本を配置するステージと前記対物レンズの少なくとも一方を動かす駆動装置を備え、
前記超音波モータは、前記振動発生器である
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の顕微鏡装置において、
前記対物レンズは、前記振動発生器で発生した振動により共振する、標本側に突出した共振部材を備える
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の顕微鏡装置において、
前記接触検知装置は、前記振動検出器が検出した振動のうちの所定の周波数の振動に基づいて、前記対物レンズの接触を検知する
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の顕微鏡装置において、
前記振動発生器は、振動を所定のタイミングで発生させ、
前記振動検出器は、前記所定のタイミングから所定の時間ずれたタイミングで前記振動を検出する
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項１０】
対物レンズと、
信号を発生させる信号発生器と、
前記信号発生器で発生した信号であって前記対物レンズを介して伝播した信号を検出する、前記信号発生器とは別の位置に配置された信号検出器と、
前記信号検出器で検出した出力信号の強度あるいは周波数の変化に基づいて、前記対物レンズの接触を検知する接触検知装置と、を備える
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡装置に関し、特に、顕微鏡装置が備える対物レンズの接触を検知する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡では、概して対物レンズの作動距離が短く焦点深度も浅いため、標本にフォーカスを合わせる作業（以降、準焦作業と記す）は難しい作業である。液浸系対物レンズに代表される高い開口数（NA: Numerical Aperture）を有する対物レンズには、作動距離が０．５ｍｍにも満たないものも多い。このため、高ＮＡの対物レンズを使用している環境下での準焦作業は、特に難しく、対物レンズを誤って標本と接触させてしまうことが起こり得る。また、対物レンズがステージの下方に位置する倒立顕微鏡で準焦作業を行う場合も、対物レンズの位置を目視することができないため、対物レンズと標本の接触が生じやすい。
【０００３】
対物レンズと標本が接触すると、対物レンズや標本が傷づいてしまう虞があるため、そのような接触は可能な限り避けるべきである。特許文献１には、対物レンズと被観察試料の間の距離を測定する距離測定器からの出力信号に基づいて、対物レンズと被観察試料の衝突を防止する技術が記載されている。
【０００４】
対物レンズが接触してしまった場合には、それ以上に事態が悪化することを防止するため、可能な限り素早く接触を検知すべきである。対物レンズと標本の接触を検知する技術は、例えば、特許文献２及び特許文献３に記載されている。特許文献２には、対物レンズと標本との衝突を、指示した移動量と実際に対物レンズやステージが移動した移動量とを比較することで、検知する技術が記載されている。特許文献３には、圧力を検出する接触検出センサによって対物レンズの接触を検出する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９―１９２２２１号公報
【特許文献２】特開平０９―１９７２８６号公報
【特許文献３】特開平１０―２６０３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、対物レンズが誤って接触する対象物は標本とは限らない。例えば、対物レンズの光軸と直交する方向にステージを移動させた結果、対物レンズが標本を収容する容器やステージに衝突してしまうこともある。この場合も、標本に接触した場合と同様に、対物レンズが損傷してしまう可能性がある。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、標本以外の対象物との接触を回避することは難しい。また、特許文献２及び特許文献３に記載の技術では、標本以外の対象物との接触を検知することは難しく、もし仮に検知できたとしても素早く確実に検知することは難しい。
【０００８】
以上のような実情を踏まえ、本発明は、対物レンズと任意の対象物との接触を素早く確実に検知する技術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】
【０００９】
本発明の一態様は、対物レンズと、振動を発生させる振動発生器と、前記振動発生器で発生し前記対物レンズを介して伝播した振動を検出する、前記振動発生器とは別の位置に配置された振動検出器と、前記振動検出器で検出した出力信号の強度あるいは周波数の変化に基づいて、前記対物レンズの接触を検知する接触検知装置と、を備える顕微鏡装置を提供する。
【００１０】
本発明の別の態様は、対物レンズと、信号を発生させる信号発生器と、前記信号発生器で発生した信号であって前記対物レンズを介して伝播した信号を検出する、前記信号発生器とは別の位置に配置された信号検出器と、前記信号検出器で検出した出力信号の強度あるいは周波数の変化に基づいて、前記対物レンズの接触を検知する接触検知装置と、を備える顕微鏡装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、対物レンズと任意の対象物との接触を素早く確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る顕微鏡装置１００の構成を例示した模式図である。
【図２Ａ】顕微鏡装置１００が対物レンズ１２と標本Ｓの接触を検知した様子を示した模式図である。
【図２Ｂ】顕微鏡装置１００が対物レンズ１２とステージ１１の接触を検知した様子を示した模式図である。
【図３Ａ】顕微鏡装置１００が浸液ＩＭを介した対物レンズ１２と標本Ｓとの接触を検知する様子を示した模式図である。
【図３Ｂ】顕微鏡装置１００が対物レンズ１２と標本Ｓとの直接接触を検知する様子を示した模式図である。
【図４】実施例２に係る顕微鏡装置２００の構成を例示した模式図である。
【図５】実施例３に係る顕微鏡装置３００の構成を例示した模式図である。
【図６】実施例４に係る顕微鏡装置４００の構成を例示した模式図である。
【図７】実施例５に係る顕微鏡装置５００の構成を例示した模式図である。
【図８Ａ】実施例６に係る顕微鏡装置６００の構成を例示した模式図であり、対物レンズ１２と標本Ｓが接触していない様子を示している。
【図８Ｂ】実施例６に係る顕微鏡装置６００の構成を例示した模式図であり、対物レンズ１２と標本Ｓが接触している様子を示している。
【図９】変形例に係る顕微鏡装置６０１の構成を例示した模式図である。
【図１０】実施例７に係る顕微鏡装置７００の構成を例示した模式図である。
【図１１Ａ】実施例８に係る顕微鏡装置８００の構成を例示した模式図であり、対物レンズ１２と標本Ｓが接触していない様子を示している。
【図１１Ｂ】実施例８に係る顕微鏡装置８００の構成を例示した模式図であり、対物レンズ１２と標本Ｓが接触している様子を示している。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１３】
図１は、本実施例に係る顕微鏡装置１００の構成を例示した模式図である。図２Ａは、顕微鏡装置１００が対物レンズ１２と標本Ｓの接触を検知した様子を示した模式図であり、図２Ｂは、顕微鏡装置１００が対物レンズ１２とステージ１１の接触を検知した様子を示した模式図である。なお、図１から図２Ａに示す顕微鏡装置１００の模式図では、対物レンズ１２以降に設けられた、結像レンズ、撮像装置等を含む結像光学系や光源、コレクタレンズ、コンデンサレンズ等を含む照明光学系の記載を省略している。この点は、他の実施例でも同様である。
【００１４】
顕微鏡装置１００は、顕微鏡本体と、制御装置２０と、演算装置３０と、表示装置４０と、スピーカ５０と、演算装置３０への指示を入力するための複数の入力装置（キーボード６０、マウス７０、ステージ操作部８０、Ｚ駆動機構操作部９０）を備えている。
【００１５】
顕微鏡本体は、標本Ｓが配置されるステージ１１の下方に対物レンズ１２を備える倒立顕微鏡である。顕微鏡本体は、ステージ１１及び対物レンズ１２に加えて、Ｚ駆動機構１３、モータ１４、超音波発生器１５、超音波検出器１６を備えている。
【００１６】
ステージ１１は、モータ１４により対物レンズ１２の光軸と直交する方向に移動する電動ステージである。ステージ１１は、対物レンズ１２の光軸方向に移動するように構成されてもよく、手動で移動するように構成されてもよい。
【００１７】
Ｚ駆動機構１３は、対物レンズ１２を対物レンズ１２の光軸方向に動かす駆動装置（第１の駆動装置）であり、対物レンズ１２とステージ１１の距離を変更する準焦装置である。モータ１４は、ステージ１１を対物レンズ１２の光軸と直交する方向に動かす駆動装置（第２の駆動装置）である。
【００１８】
超音波発生器１５は、超音波振動（以降、単に、振動と記す）Ｖを発生させる振動発生器であり、対物レンズ１２に取り付けられている。超音波発生器１５が取り付けられる位置は、図１に示すような対物レンズ１２の側面に限られない。超音波発生器１５は、対物レンズ１２とＺ駆動機構１３の間に設けられてもよく、対物レンズ１２の先端に設けられてもよい。超音波検出器１６は、超音波発生器１５で発生し対物レンズ１２を介して伝播した振動Ｖを検出する振動検出器であり、ステージ１１に取り付けられている。超音波検出器１６が取り付けられる位置は、図１に示すようなステージ１１の上面に限れない。超音波検出器１６は、標本Ｓの容器に取り付けられてもよい。超音波発生器１５及び超音波検出器１６は、例えば、圧電セラミックスを含んでいる。
【００１９】
超音波発生器１５は、振動を効率良く伝播させるため、顕微鏡本体に支持された対物レンズ１２が共振するような周波数の振動を発生させることが望ましい。超音波発生器１５は、例えば、弾性表面波を発生させるＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）デバイスであってもよい。超音波発生器１５にＳＡＷデバイスを採用することによっても、振動を効率良く伝播させることができる。
【００２０】
制御装置２０は、演算装置３０からの指示に従って顕微鏡本体の作動を制御する装置であり、顕微鏡本体の各種電動部（例えば、ステージ１１、Ｚ駆動機構１３、レボルバなど）の作動を制御する制御信号を生成する。制御装置２０は、センサ制御装置２１と、駆動制御装置２２を備えている。
【００２１】
センサ制御装置２１は、超音波発生器１５及び超音波検出器１６を制御する。センサ制御装置２１が超音波発生器１５を制御することで、超音波発生器１５内の振動子が振動し、超音波発生器１５から振動が発生する。また、センサ制御装置２１は、超音波検出器１６から出力された信号を演算装置３０へ送信する。
【００２２】
駆動制御装置２２は、Ｚ駆動機構１３及びモータ１４を制御する。駆動制御装置２２がＺ駆動機構１３を制御することで、対物レンズ１２が光軸方向へ移動し、駆動制御装置２２がモータ１４を制御することで、ステージ１１が光軸と直交する方向に移動する。なお、駆動制御装置２２は、複数の対物レンズが装着される図示しないレボルバ装置を制御しても良く、駆動制御装置２２がレボルバ装置を制御することで、観察に使用する対物レンズが切り替ってもよい。
【００２３】
演算装置３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリと記憶装置を備えたコンピュータであり、記憶装置に記憶されたプログラムをＣＰＵがメモリにロードして実行することで、種々の機能を実現する。具体的には、演算装置３０は、顕微鏡本体の制御を制御装置２０に指示する装置として作動する。また、演算装置３０は、超音波検出器１６で検出した結果に基づいて対物レンズ１２の接触を検知する接触検知装置としても作動する。より詳細には、演算装置３０は、超音波検出器１６が出力した信号を、センサ制御装置２１を介して受信して、受信した信号に基づいて対物レンズ１２と任意の対象物との接触を検知する。さらに、演算装置３０は、超音波検出器１６での検出結果を表示装置４０に表示させる表示制御装置としても作動する。より詳細には、演算装置３０は、超音波検出器１６が出力した信号を、センサ制御装置２１を介して受信して、受信した信号に基づいて超音波検出器１６で検出結果を表示装置４０に表示させる。
【００２４】
表示装置４０は、例えば、液晶ディスプレイ装置であり、上述したように、超音波検出器１６での検出結果を表示する。即ち、表示装置４０は、演算装置３０が対物レンズ１２の接触を検知すると画面表示により対物レンズ１２の接触を報知する報知装置である。表示装置４０には、検出結果の他に、顕微鏡装置１００を操作するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）画面などが表示される。なお、表示装置４０は、タッチパネルセンサを備えてもよく、その場合、入力装置としても機能する。
【００２５】
スピーカ５０は、演算装置３０からの指示に従って警告音等を発する装置であり、演算装置３０が対物レンズ１２の接触を検知すると音により対物レンズ１２の接触を報知する報知装置である。
【００２６】
図１に示すように対物レンズ１２が標本Ｓ及びステージ１１から離れている状態（以降、非接触状態と記す）では、対物レンズ１２内を伝播した振動Ｖは、対物レンズ１２と標本Ｓとの間の空気で大きく減衰する。このため、標本Ｓには、振動Ｖは伝播しないか、又は、極めて減衰された状態でしか伝播せず、超音波検出器１６では、振動が検出されないか、又は、極めて弱い振動が検出される。一方、図２Ａ又は図２Ｂに示すように対物レンズ１２が標本Ｓ又はステージ１１に接触している状態では、対物レンズ１２内を伝播した振動Ｖは、空気を介すことなく超音波検出器１６まで伝播する。このため、超音波検出器１６では、強い振動が検出される。なお、以降では、標本Ｓ及びステージ１１を含む任意の対象物（対物レンズ１２を支持する部材を除く）と対物レンズ１２が接触している状態を接触状態と記す。
【００２７】
このように、対物レンズ１２が接触状態にあるか非接触状態にあるかによって超音波検出器１６での検出結果に大きな違いが生じる。このため、顕微鏡装置１００は、この検出結果の違いを利用して演算装置３０で対物レンズ１２の接触を検知する。顕微鏡装置１００では、振動Ｖの伝播を利用して対物レンズ１２の接触が検知されるため、対物レンズ１２が標本Ｓに接触した場合だけではなくステージ１１やその他の部材に接触した場合も、対物レンズ１２の接触を検知することができる。また、接触状態では、振動Ｖは十分高速に超音波発生器１５から超音波検出器１６まで伝播されるため、対物レンズ１２の接触を素早く検知することができる。さらに、振動の伝播は接触の向きによらず発生するため、対物レンズ１２の接触を確実に検知することができる。従って、顕微鏡装置１００によれば、対物レンズと任意の対象物との接触を素早く確実に検知することができる。
【００２８】
接触検知の具体的な方法は、特に限定されない。例えば、演算装置３０は、超音波検出器１６で検出した振動Ｖの強度（振幅）が所定の閾値を超えている場合に、対物レンズ１２が接触していると判定し、対物レンズ１２の接触を検知してもよい。または、演算装置３０は、超音波検出器１６で検出した振動Ｖの周波数を解析して、解析結果に基づいて、対物レンズ１２の接触を検知してもよい。例えば、演算装置３０は、超音波検出器１６で検出した振動Ｖのうちの所定の周波数の振動に基づいて、対物レンズ１２の接触を検知してもよい。その場合、演算装置３０は、超音波検出器１６で検出した所定の周波数の振動の強度が所定の閾値を超えている場合に、対物レンズ１２が接触していると判定し、対物レンズ１２の接触を検知してもよい。対象とする周波数を限定することで、ノイズに起因する誤検知の発生を抑制することができる。また、演算装置３０は、振動Ｖの強度の変化が所定の閾値を超えている場合に、対物レンズ１２の接触を検知してもよい。この場合も、ノイズに起因する誤検知の発生を抑制することができる。
【００２９】
また、顕微鏡装置１００では、演算装置３０が対物レンズ１２の接触を検知すると、報知装置がその情報を利用者に報知する。これにより、利用者は、対物レンズ１２が接触していることを即座に把握することが可能となるため、素早く対処することができる。
【００３０】
接触報知の具体的な方法は、特に限定されない。例えば、演算装置３０が対物レンズ１２の接触を検知すると、表示装置４０が、対物レンズ１２が接触していることを示す画面を表示して、対物レンズ１２の接触を報知してもよい。図２Ａ及び図２Ｂには、超音波検出器１６に伝播した振動の波形が表示装置４０に表示されている例が示されている。また、演算装置３０が対物レンズ１２の接触を検知すると、スピーカ５０が、対物レンズ１２が接触していることを示す音を発して、対物レンズ１２の接触を報知してもよい。また、演算装置３０が対物レンズ１２の接触を検知すると、表示装置４０とスピーカ５０の両方が対物レンズ１２の接触を報知してもよい。
【００３１】
さらに、顕微鏡装置１００では、演算装置３０が対物レンズ１２の接触を検知すると、駆動制御装置２２が駆動装置の作動を停止する。即ち、駆動制御装置２２は、駆動装置の作動を停止する停止装置である。これにより、対物レンズ１２と任意の対象物がより強く接触することを防止することができる。
【００３２】
作動停止の具体的な方法は、特に限定されない。例えば、演算装置３０が対物レンズ１２の接触を検知すると、駆動制御装置２２が顕微鏡本体の駆動装置すべて（Ｚ駆動機構１３、モータ１４、レボルバなど）の作動を停止してもよく、接触を検知した時に作動中の駆動装置の作動のみを停止してもよい。また、駆動制御装置２２は、演算装置３０が対物レンズ１２の接触を検知すると、Ｚ駆動機構１３、ステージ１１及びレボルバの移動を機械的に制限する図示しないロック機構を作動させることで、Ｚ駆動機構１３、ステージ１１及びレボルバの作動を実質的に停止してもよい。
【００３３】
さらに、顕微鏡装置１００では、駆動制御装置２２が駆動装置を作動している間、超音波発生器１５が振動を発生させ、駆動制御装置２２が駆動装置を停止すると、超音波発生器１５が振動の発生を停止するように、センサ制御装置２１が超音波発生器１５を制御してもよい。これにより、観察中に振動が生じることがないため、観察に影響を及ぼすことなく顕微鏡装置１００に接触検知機能を提供することが可能となる。
【００３４】
図３Ａは、顕微鏡装置１００が浸液ＩＭを介した対物レンズ１２と標本Ｓとの接触を検知する様子を示した模式図である。図３Ｂは、顕微鏡装置１００が対物レンズ１２と標本Ｓとの直接接触を検知する様子を示した模式図である。図１、図２Ａ及び図２Ｂでは、対物レンズ１２が乾燥系対物レンズである場合を例に説明したが、対物レンズ１２は液浸系対物レンズであってもよく、その場合でも、顕微鏡装置１００は対物レンズ１２の接触を検知することができる。以下、図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら、対物レンズ１２が液浸系対物レンズである場合と乾燥系対物レンズである場合での、顕微鏡装置１００の作動の違いについて説明する。
【００３５】
対物レンズ１２が液浸系対物レンズである場合、Ｚ駆動機構１３が対物レンズ１２を光軸方向に移動させると、まず、図３Ａに示すように、浸液ＩＭと標本Ｓが接触する。即ち、対物レンズ１２が浸液ＩＭを介して標本Ｓと接触する。その後、図３Ｂに示すように、対物レンズ１２と標本Ｓが直接接触する。このため、Ｚ駆動機構１３が対物レンズ１２と標本Ｓの間の距離を変更している間に、演算装置３０が接触を検知すると、報知装置（表示装置４０、スピーカ５０）は、その接触が第１回目の接触であるときには、浸液ＩＭを介した標本Ｓと対物レンズ１２の接触を報知する。第１回目の接触後、さらに、Ｚ駆動機構１３が対物レンズ１２を同方向に移動させている間に、演算装置３０が対物レンズ１２の第２回目の接触を検知すると、報知装置は、標本Ｓと対物レンズ１２の直接接触を報知する。
【００３６】
なお、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、浸液ＩＭを介した接触と、標本Ｓと対物レンズ１２との直接接触では、超音波検出器１６で検出結果（振動の強度、周波数など）が異なる。従って、演算装置３０は、超音波検出器１６で検出された振動の強度又は振動の周波数に基づいて、これらの接触を判別してもよく、報知装置は、判別結果に従って報知してもよい。
【実施例２】
【００３７】
図４は、本実施例に係る顕微鏡装置２００の構成を例示した模式図である。顕微鏡装置２００は、顕微鏡本体の顕微鏡フレーム１７に超音波吸収部材１８が設けられている点が、実施例１に係る顕微鏡装置１００と異なっている。超音波吸収部材１８は、例えば、ゴムなどの弾性部材であり、超音波振動を十分に減衰させる部材であればよい。また、検出対象となる周波数の振動のみを十分に減衰させる部材であってもよい。
【００３８】
ステージ１１と対物レンズ１２が顕微鏡フレーム１７を介して物理的につながっている場合には、対物レンズ１２がステージ１１又は標本Ｓと接触していない場合でも、超音波発生器１５で発生した振動Ｖが顕微鏡フレーム１７を介して超音波検出器１６に伝播してしまう可能性がある。
【００３９】
顕微鏡装置２００によれば、超音波吸収部材１８が、顕微鏡フレーム１７に設けられているため、非接触状態での振動Ｖの伝播を抑制することができるため、誤検知の発生を抑制することができる。また、顕微鏡装置２００によっても、顕微鏡装置１００と同様に、対物レンズ１２と任意の対象物との接触を素早く確実に検知することができる。
【実施例３】
【００４０】
図５は、本実施例に係る顕微鏡装置３００の構成を例示した模式図である。顕微鏡装置３００は、超音波発生器１５がステージ１１に取り付けられ、超音波検出器１６が対物レンズ１２に取り付けられている点が、実施例１に係る顕微鏡装置１００と異なっている。
【００４１】
顕微鏡装置３００でも、対物レンズ１２が接触状態にあるか非接触状態にあるかによって超音波検出器１６での検出結果に大きな違いが生じる点は、顕微鏡装置１００と同様である。従って、顕微鏡装置３００によっても、顕微鏡装置１００と同様に、対物レンズ１２と任意の対象物との接触を素早く確実に検知することができる。
【実施例４】
【００４２】
図６は、本実施例に係る顕微鏡装置４００の構成を例示した模式図である。顕微鏡装置４００は、超音波発生器１５を有しない点、及び、Ｚ駆動機構１３の代わりに超音波モータ１９を有するＺ駆動機構１３ａを有する点が、実施例１に係る顕微鏡装置１００と異なっている。
【００４３】
超音波モータ１９は、超音波振動を利用して駆動力を発生させるモータである。Ｚ駆動機構１３ａは、超音波モータ１９で発生した駆動力により対物レンズ１２を対物レンズ１２の光軸方向に移動させる。
【００４４】
顕微鏡装置４００では、超音波モータ１９は超音波発生器であり、顕微鏡装置１００の超音波発生器１５と同様に機能する。このため、顕微鏡装置４００によれば、対物レンズ１２の接触検知のための専用の超音波発生器を設けることなく、Ｚ駆動機構１３が作動中に生じた対物レンズ１２と任意の対象物との接触を素早く確実に検知することができる。
【実施例５】
【００４５】
図７は、本実施例に係る顕微鏡装置５００の構成を例示した模式図である。顕微鏡装置５００は、超音波発生器１５を有しない点、及び、モータ１４の代わりに超音波モータ１４ａを有する点が、実施例３に係る顕微鏡装置３００と異なっている。
【００４６】
顕微鏡装置５００では、超音波モータ１４ａは超音波発生器であり、顕微鏡装置３００の超音波発生器１５と同様に機能する。このため、顕微鏡装置５００によれば、対物レンズ１２の接触検知のための専用の超音波発生器を設けることなく、ステージ１１が作動中に生じた対物レンズ１２と任意の対象物との接触を素早く確実に検知することができる。
【００４７】
なお、実施例４に係る顕微鏡装置４００と実施例５に係る顕微鏡装置５００を組み合わせてもよい。例えば、Ｚ駆動機構１３の代わりに図６に示すＺ駆動機構１３ａを備え、ステージ１１と対物レンズ１２のそれぞれに超音波検出器１６を取り付けるように、顕微鏡装置５００を変形してもよい。超音波モータ１９で発生した振動をステージ１１に取り付けられた超音波検出器１６で検出し、超音波モータ１４ａで発生した振動を対物レンズ１２に取り付けられた超音波検出器１６で検出することで、対物レンズ１２の接触を検知してもよい。
【実施例６】
【００４８】
図８Ａ及び図８Ｂは、本実施例に係る顕微鏡装置６００の構成を例示した模式図である。図８Ａは、対物レンズ１２と標本Ｓが接触していない様子を、図８Ｂは、対物レンズ１２と標本Ｓが接触している様子を示している。
【００４９】
顕微鏡装置６００は、超音波発生器１５と超音波検出器１６がともに対物レンズ１２に取り付けられている点が、実施例１に係る顕微鏡装置１００と異なっている。また、超音波発生器１５は、振動Ｖを所定のタイミングで発生させるように構成され、超音波検出器１６は、その所定のタイミングから所定の時間ずれたタイミングで振動Ｖを検出するように構成されている。具体的には、超音波発生器１５は、パルス信号が入力されたタイミングで振動Ｖを発生させ、超音波検出器１６は、超音波発生器１５で発生した振動Ｖが対物レンズ１２の端部（図８Ａ及び図８Ｂでは、先端）で反射して超音波検出器１６まで伝播するタイミングで振動Ｖを検出する。
【００５０】
図８Ａに示す非接触状態では、対物レンズ１２の端部が空気に面している。この場合、対物レンズ１２の端部と空気との境界面における密度差（及び音響インピーダンス差）が大きいため、振動Ｖが境界面で反射するときの反射率が高く、超音波検出器１６で検出される振動Ｖの強度も強い。一方、図８Ｂに示す接触状態では、対物レンズ１２の端部が空気よりも高い密度を有する標本Ｓに接触しているため、対物レンズ１２の端部と標本Ｓとの境界面における密度差は、非接触状態での境界面における密度差よりも小さくなる。このため、振動Ｖが境界面で反射するときの反射率が非接触状態に比べて低くなり、超音波検出器１６で検出される振動Ｖの強度も弱くなる。
【００５１】
このように、顕微鏡装置６００でも、対物レンズ１２が接触状態にあるか非接触状態にあるかによって超音波検出器１６での検出結果に大きな違いが生じる。このため、顕微鏡装置６００でも、顕微鏡装置１００と同様に、この検出結果の違いを利用して演算装置３０で対物レンズ１２の接触を検知することができる。従って、顕微鏡装置６００によっても、顕微鏡装置１００と同様に、対物レンズ１２と任意の対象物との接触を素早く確実に検知することができる。
【００５２】
接触検知の具体的な方法は、特に限定されない。演算装置３０は、例えば、超音波検出器１６で検出した振動Ｖの強度が所定の閾値を下回っている場合に、対物レンズ１２が接触していると判定し、対物レンズ１２の接触を検知してもよい。また、演算装置３０は、超音波検出器１６で検出した所定の周波数の振動の強度が所定の閾値を下回っている場合に、対物レンズ１２が接触していると判定し、対物レンズ１２の接触を検知してもよい。また、演算装置３０は、振動Ｖの強度の変化が所定の閾値を下回っている場合に、対物レンズ１２の接触を検知してもよい。
【００５３】
なお、図８Ａ及び図８Ｂでは、対物レンズ１２に超音波発生器１５及び超音波検出器１６を取り付けた顕微鏡装置６００を例示した例示したが、ステージ１１に超音波発生器１５及び超音波検出器１６を取り付けてもよい。図９には、ステージ１１に超音波発生器１５及び超音波検出器１６を取り付けた顕微鏡装置６０１が例示されている。顕微鏡装置６０１によっても、対物レンズ１２がステージ１１又は標本Ｓとの接触を素早く確実に検知することができる。この場合、対物レンズを切り替える度に、超音波発生器１５と超音波検出器１６を付け直す必要がない。
【００５４】
また、超音波発生器１５は対物レンズに振動が伝播するように取り付けられればよく、超音波検出器１６は対物レンズを介して伝播した振動が検出できるように取り付けられればよい。このため、これらの条件を満たす限り、超音波発生器１５及び超音波検出器１６は対物レンズを装着するレボルバに取り付けてもよい。レボルバに取り付けられる場合も、対物レンズの切り替え時に、超音波発生器１５及び超音波検出器１６を付け直す必要がない。
【実施例７】
【００５５】
図１０は、本実施例に係る顕微鏡装置７００の構成を例示した模式図である。顕微鏡装置７００は、超音波発生器１５及び超音波検出器１６の代わりに超音波装置１０を備える点が、実施例６に係る顕微鏡装置６００と異なっている。
【００５６】
超音波装置１０は、超音波領域の振動Ｖを発生させる振動発生器であり、対物レンズ１２を介して伝播した振動Ｖを検出する振動検出器である。超音波装置１０は、振動Ｖを所定のタイミングで発生させるように構成され、その所定のタイミングから所定の時間ずれたタイミングで振動Ｖを検出するように構成されている。即ち、顕微鏡装置７００では、振動発生器である超音波装置１０が振動検出器を兼ねている。
【００５７】
顕微鏡装置７００でも、対物レンズ１２が接触状態にあるか非接触状態にあるかによって対物レンズ１２の端部での振動Ｖの反射率が変化し、超音波装置１０での検出結果に大きな違いが生じる点は、顕微鏡装置６００と同様である。従って、顕微鏡装置７００によっても、対物レンズ１２と任意の対象物との接触を素早く確実に検知することができる。また、顕微鏡装置７００によれば、単一の装置（超音波装置１０）で振動の発生と検出が行われるため、部品点数を抑えることができる。
【実施例８】
【００５８】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、本実施例に係る顕微鏡装置８００の構成を例示した模式図である。図１１Ａは、対物レンズ１２と標本Ｓが接触していない様子を、図１１Ｂは、対物レンズ１２と標本Ｓが接触している様子を示している。
【００５９】
顕微鏡装置８００は、対物レンズ１２が、最も標本側のレンズ（以降、先玉と記す）よりも標本側に突出した共振部材１２ａを備える点が、実施例１に係る顕微鏡装置１００と異なっている。共振部材１２ａは、超音波発生器１５で発生した振動Ｖにより共振する部材であり、標本Ｓと接触したときに標本Ｓを傷つけないような軟性部材である。顕微鏡装置８００では、共振部材１２ａが標本Ｓに接触することで、超音波発生器１５で発生した振動Ｖが共振部材１２ａを介して超音波検出器１６に伝播する。
【００６０】
顕微鏡装置８００は、対物レンズ１２が接触状態にあるか非接触状態にあるかによって超音波検出器１６での検出結果に大きな違いが生じる点は、顕微鏡装置１００と同様であるが、対物レンズ１２の先玉が標本Ｓと接触する前に共振部材１２ａが標本Ｓと接触する点が、顕微鏡装置１００とは異なっている。従って、顕微鏡装置８００によれば、対物レンズ１２と任意の対象物との接触を素早く確実に検知することが可能であり、さらに、先玉と標本Ｓとの直接的な接触も回避することができる。このため、対物レンズ１２の接触による光学性能の劣化を防止することができる。
【００６１】
上述した実施例は、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例に限定されるものではない。顕微鏡装置は、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲を逸脱することなく、さまざまな変形、変更が可能である。この明細書で説明される個別の実施例の文脈におけるいくつかの特徴を組み合わせて単一の実施例としてもよい。
【００６２】
例えば、実施例１から実施例７に係る顕微鏡装置に、共振部材１２ａを設けてもよい。また、顕微鏡本体が倒立顕微鏡である例を示したが、顕微鏡本体は正立顕微鏡であってもよい。また、演算装置３０が接触検知装置として機能する例を示したが、センサ制御装置２１が接触検知装置として機能しても良い。また、超音波振動を検出して接触を検知する例を示したが、対物レンズ１２内を伝播する限り、振動は超音波振動に限られず、より低い周波数の振動であってもよい。また、検出対象は振動に限られない。接触状態と非接触状態で検出結果が変化する信号であればよく、例えば、電気信号であってもよい。
【００６３】
また、本明細書では記載を省略したが、照明光学系に含まれるコンデンサレンズ等がステージや標本Ｓと接触してしまう場合は、顕微鏡装置は、コンデンサレンズ等についても、対物レンズと同様の接触検知機能を備えてもよい。その場合、対物レンズの代わりにコンデンサレンズ等の光学系を介して伝播した振動を検出する振動検出器と、振動検出器で検出した結果に基づいて、コンデンサレンズ等の光学系の接触を検知する接触検知装置と、を備えるものとしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０          超音波装置
１１          ステージ
１２          対物レンズ
１２ａ        共振部材
１３,１３ａ  Ｚ駆動機構
１４          モータ
１４ａ,１９  超音波モータ
１５          超音波発生器
１６          超音波検出器
１７          顕微鏡フレーム
１８          超音波吸収部材
２０          制御装置
２１          センサ制御装置
２２          駆動制御装置
３０          演算装置
４０          表示装置
５０          スピーカ
６０          キーボード
７０          マウス
８０          ステージ操作部
９０          Ｚ駆動機構操作部
１００,２００,３００,４００,５００,６００,６０１,７００,８００    顕微鏡装置
Ｓ            標本
Ｖ            振動
ＩＭ          浸液
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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