(57)【要約】  【課題】対物レンズがステージに干渉するのを防止でき、かつ、小型化が可能な倒立型の光学顕微鏡を提供することを目的とする。  【解決手段】対物レンズ２１をレンズ保持部４１で保持し、このレンズ保持部４１を可動保持部により光軸Ａを中心に回転可能に保持する。可動保持部は、固定保持部４３により回転軸Ｂを中心に回転可能に保持される。レンズ保持部４１は、歯車５１，５２により可動保持部の回転に伴って回転し、その回転に伴ってカム機構６１，６２により光軸Ａ方向にスライドする。これにより、対物レンズ２１の切替時に、可動保持部の回転に伴って対物レンズ２１を光軸Ａ方向にスライドさせ、ステージから退避させることができるので、対物レンズ２１がステージに干渉するのを防止できるとともに、装置の小型化が可能である。【選択図】          図１０
2008164642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置する透明板と、
上記透明板を載置するステージと、
上記ステージの上方から上記透明板上の試料に光を照射する光源と、
上記ステージの下方に配置された対物レンズとを備え、
上記光源からの光が上記ステージに形成された開口を通して、上記対物レンズに入射する倒立型の光学顕微鏡において、
上記対物レンズを保持するレンズ保持部と、
上記対物レンズの光軸回りに上記レンズ保持部を回転可能に保持する可動保持部と、
上記可動保持部を上記ステージに平行な面内で移動可能に保持する固定保持部と、
上記レンズ保持部に設けられた第１の歯車と、
上記第１の歯車に係合するように上記固定保持部に設けられた第２の歯車と、
上記可動保持部に設けられたガイドピンと、
上記レンズ保持部に設けられ、上記ガイドピンに係合するガイド溝とを備え、
上記可動保持部が移動すると上記第１の歯車が回転し、この回転に伴い、上記レンズ保持部に設けられた上記ガイド溝が上記ガイドピンに沿って案内されることで、上記レンズ保持部が上記対物レンズの光軸方向にスライドすることを特徴とする光学顕微鏡。
【請求項２】
試料を載置する透明板と、
上記透明板を載置するステージと、
上記ステージの上方から上記透明板上の試料に光を照射する光源と、
上記ステージの下方に配置された対物レンズとを備え、
上記光源からの光が上記ステージに形成された開口を通して、上記対物レンズに入射する倒立型の光学顕微鏡において、
上記対物レンズを保持するレンズ保持部と、
上記対物レンズの光軸回りに上記レンズ保持部を回転可能に保持する可動保持部と、
上記可動保持部を上記ステージに平行な面内で移動可能に保持する固定保持部と、
上記レンズ保持部に設けられた第１の歯車と、
上記第１の歯車に係合するように上記固定保持部に設けられた第２の歯車と、
上記可動保持部に設けられたガイド溝と、
上記レンズ保持部に設けられ、上記ガイド溝に係合するガイドピンとを備え、
上記可動保持部が移動すると上記第１の歯車が回転し、この回転に伴い、上記レンズ保持部に設けられた上記ガイドピンが上記ガイド溝に沿って案内されることで、上記レンズ保持部が上記対物レンズの光軸方向にスライドすることを特徴とする光学顕微鏡。
【請求項３】
上記第１及び第２の歯車のうち少なくとも一方の歯車における上記レンズ保持部のスライド方向の幅が、上記可動保持部の移動に伴う上記レンズ保持部のスライド量以上に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学顕微鏡。
【請求項４】
上記可動保持部には、当該可動保持部を移動させる際に把持するための把持部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学顕微鏡。
【請求項５】
上記対物レンズは、それぞれ異なる倍率で像を拡大させる第１対物レンズ及び第２対物レンズを含み、
上記可動保持部の移動に伴って、上記第１対物レンズ又は上記第２対物レンズが上記透明板上の試料に対向するように切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の光学顕微鏡。
【請求項６】
上記第１対物レンズは、上記第２対物レンズよりも高倍率で像を拡大させ、
上記レンズ保持部は、上記第１対物レンズを保持し、上記第２対物レンズを保持しないことを特徴とする請求項５に記載の光学顕微鏡。
【請求項７】
上記可動保持部を付勢する付勢手段を備え、
上記付勢手段による付勢方向が、上記可動保持部の移動に伴って、上記第１対物レンズが上記透明板上の試料に対向する第１の位置へ上記可動保持部を付勢する方向と、上記第２対物レンズが上記透明板上の試料に対向する第２の位置へ上記可動保持部を付勢する方向とに切り替わることを特徴とする請求項５に記載の光学顕微鏡。
【請求項８】
上記第１の位置及び上記第２の位置でそれぞれ上記可動保持部を係止する係止手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載の光学顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学顕微鏡に係り、さらに詳しくは、ステージ上に載置された透明板上の試料に対して上方から光を照射し、試料からの光をステージの下方に配置された対物レンズで結像して観察を行う倒立型の光学顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な倒立型の光学顕微鏡には、それぞれ異なる倍率で像を拡大させる複数の対物レンズを取り付けることができるようなっている。これらの対物レンズは、回転軸を中心に回転可能な対物レンズ切替装置に取り付けられ、この対物レンズ切替装置を回転させることにより、いずれかの対物レンズを試料に対向させることができるようになっている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図１４は、従来の光学顕微鏡における対物レンズ切替装置の一構成例を示した要部断面図である。この図１４に示すように、倒立型の光学顕微鏡では、透明板１１２を載置するステージ１１３に開口１１３Ａが形成されており、透明板１１２上の試料１００に上方から照射された光が、ステージ１１３の開口１１３Ａを通して対物レンズ１２１に入射するようになっている。ここで、透明板１１２上の試料１００に焦点を合わせるために適切な透明板１１２と対物レンズ１２１との作動距離（ワーキング・ディスタンス）は、対物レンズ１２１の倍率によって異なっている。より具体的には、高倍率の対物レンズ１２１ほど、より微小な対象物を識別できるように分解能を高く設定する必要があり、分解能を高くするためには開口数（ＮＡ）と呼ばれる値を大きくする必要がある。この開口数の値は、作動距離と反比例するため、高倍率の対物レンズ１２１ほど作動距離が小さくなるように透明板１１２に接近させて配置しなければならない。
【０００４】
このような理由から、複数の対物レンズ１２１Ａ，１２１Ｂのうち倍率が比較的低い対物レンズ１２１Ｂは、ステージ１１３の開口１１３Ａ内に挿入しなくても透明板１１２上の試料１００に焦点を合わせることができるが、倍率が比較的高い対物レンズ１２１Ａは、開口１１３Ａ内に挿入して透明板１１２に接近させなければ、透明板１１２上の試料１００に焦点を合わせることができない場合がある。したがって、対物レンズ切替装置の回転軸が鉛直方向に延びている場合には、対物レンズ１２１Ａ，１２１Ｂの切替時に、開口１１３Ａ内に位置している高倍率の対物レンズ１２１Ａが開口１１３Ａの周縁部に干渉してしまうといった問題がある。
【０００５】
そこで、特許文献１に開示されているような従来の倒立型の光学顕微鏡では、図１４に示すように、鉛直方向に対して傾斜した回転軸Ｂ１を中心に回転可能な対物レンズ切替装置として、いわゆるレボルバ１２２が採用されている。このようなレボルバ１２２を採用することにより、レボルバ１２２の回転に伴って、試料１００に対向している対物レンズ１２１Ａをステージ１１３から遠ざけるようにして他の対物レンズ１２１Ｂに切り替えることができるため、ステージ１１３の開口１１３Ａの周縁部に対物レンズ１２１Ａが干渉するのを防止できる。なお、対物レンズ１２１Ａ，１２１Ｂの光軸Ａ１は、試料１００に対向した状態で試料１００からの光の光軸方向、すなわち鉛直方向に合わせる必要があるため、レボルバ１２２を採用した光学顕微鏡では、一般的にレボルバ１２２の回転軸Ｂ１及び対物レンズ１２１Ａ，１２１Ｂの光軸Ａ１は互いに交差する方向に延びている。
【特許文献１】特開平６−１６７６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図１４に示した従来の光学顕微鏡のように、回転軸Ｂ１を鉛直方向に対して傾斜させたレボルバ１２２を採用する場合には、レボルバ１２２及びそれに取り付けられる対物レンズ１２１Ａ，１２１Ｂを配置するためのスペースが広くなり、装置が大型化してしまうといった問題がある。すなわち、装置を小型化するためには、複数の対物レンズ１２１Ａ，１２１Ｂをできるだけ接近させた状態で対物レンズ切替装置に取り付けることができるような構成が好ましいにもかかわらず、レボルバ１２２を採用した場合には、レボルバ１２２の回転軸Ｂ１と各対物レンズ１２１Ａ，１２１Ｂの光軸Ａ１が所定の角度で交差しており、各対物レンズ１２１Ａ，１２１Ｂの光軸Ａ１を平行に保持することができないため、各対物レンズ１２１Ａ，１２１Ｂを接近させて取り付けることが困難である。
【０００７】
図１５は、図１４の従来の対物レンズ切替装置から考えられる他の構成例を示した要部断面図である。上記のような問題を解決するためには、図１５に示すように、対物レンズ切替装置の回転軸Ｂ２及び当該対物レンズ切替装置に取り付けられる各対物レンズ１２１Ａ，１２１Ｂの光軸Ａ２が、鉛直方向に延びるような配置として、各対物レンズ１２１Ａ，１２１Ｂの光軸Ａ２を平行に保持することが好ましい。このような構成によれば、図１４に示したレボルバ１２２の場合と比較して、各対物レンズ１２１Ａ，１２１Ｂを接近させた状態で取り付けることができるので、対物レンズ切替装置及びそれに取り付けられる対物レンズ１２１Ａ，１２１Ｂを配置するためのスペースを狭くして、装置を小型化することができる。
【０００８】
しかしながら、図１５に示すような構成を採用した場合には、対物レンズ１２１Ａ，１２１Ｂの切替時に、開口１１３Ａ内に位置している高倍率の対物レンズ１２１Ａが開口１１３Ａの周縁部に干渉してしまうといった問題を解決することができない。すなわち、装置が大型化するという図１４に示すような構成によって生じる課題と、対物レンズ１２１Ａがステージ１１３に干渉するという図１５に示すような構成によって生じる課題とを、一度に解決できるような構成を採用することは困難であった。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、対物レンズがステージに干渉するのを防止でき、かつ、小型化が可能な倒立型の光学顕微鏡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】
【００１０】
第１の本発明による光学顕微鏡は、試料を載置する透明板と、上記透明板を載置するステージと、上記ステージの上方から上記透明板上の試料に光を照射する光源と、上記ステージの下方に配置された対物レンズとを備え、上記光源からの光が上記ステージに形成された開口を通して、上記対物レンズに入射する倒立型の光学顕微鏡において、上記対物レンズを保持するレンズ保持部と、上記対物レンズの光軸回りに上記レンズ保持部を回転可能に保持する可動保持部と、上記可動保持部を上記ステージに平行な面内で移動可能に保持する固定保持部と、上記レンズ保持部に設けられた第１の歯車と、上記第１の歯車に係合するように上記固定保持部に設けられた第２の歯車と、上記可動保持部に設けられたガイドピンと、上記レンズ保持部に設けられ、上記ガイドピンに係合するガイド溝とを備え、上記可動保持部が移動すると上記第１の歯車が回転し、この回転に伴い、上記レンズ保持部に設けられた上記ガイド溝が上記ガイドピンに沿って案内されることで、上記レンズ保持部が上記対物レンズの光軸方向にスライドするように構成される。
【００１１】
このような構成によれば、固定保持部に対して可動保持部を移動させることにより第１の歯車を回転させ、その回転に伴ってレンズ保持部に設けられたガイド溝を可動保持部に設けられたガイドピンに沿って案内させることで、レンズ保持部を対物レンズの光軸方向にスライドさせることができる。これにより、可動保持部の移動に伴って対物レンズを光軸方向にスライドさせ、ステージから退避させることができるので、対物レンズがステージに干渉するのを防止できる。特に、このような構成を倒立型の光学顕微鏡に採用することにより、透明板上の試料に対向した状態でステージの開口内に位置している対物レンズを、可動保持部の移動に伴って光軸方向にスライドさせ、ステージから退避させることができるので、当該対物レンズが開口の周縁部に干渉するのを防止できる。
【００１２】
また、可動保持部をステージに対して傾斜させなくても、可動保持部の移動に伴って対物レンズがステージに干渉するのを防止できるので、可動保持部をステージに対して傾斜させたレボルバ方式と比べて装置の小型化が可能である。また、第１の歯車と第２の歯車を係合させるとともに、ガイドピンとガイド溝を係合させただけの簡単な構成で、可動保持部の移動に伴ってレンズ保持部を対物レンズの光軸方向にスライドさせることができる。可動保持部の方がレンズ保持部よりも強度が高い場合には、本発明のように、上記ガイドピンを可動保持部に設け、上記ガイド溝をレンズ保持部に設けることが好ましい。
【００１３】
第２の本発明による光学顕微鏡は、試料を載置する透明板と、上記透明板を載置するステージと、上記ステージの上方から上記透明板上の試料に光を照射する光源と、上記ステージの下方に配置された対物レンズとを備え、上記光源からの光が上記ステージに形成された開口を通して、上記対物レンズに入射する倒立型の光学顕微鏡において、上記対物レンズを保持するレンズ保持部と、上記対物レンズの光軸回りに上記レンズ保持部を回転可能に保持する可動保持部と、上記可動保持部を上記ステージに平行な面内で移動可能に保持する固定保持部と、上記レンズ保持部に設けられた第１の歯車と、上記第１の歯車に係合するように上記固定保持部に設けられた第２の歯車と、上記可動保持部に設けられたガイド溝と、上記レンズ保持部に設けられ、上記ガイド溝に係合するガイドピンとを備え、上記可動保持部が移動すると上記第１の歯車が回転し、この回転に伴い、上記レンズ保持部に設けられた上記ガイドピンが上記ガイド溝に沿って案内されることで、上記レンズ保持部が上記対物レンズの光軸方向にスライドするように構成される。
【００１４】
このような構成によれば、固定保持部に対して可動保持部を移動させることにより第１の歯車を回転させ、その回転に伴ってレンズ保持部に設けられたガイドピンを可動保持部に設けられたガイド溝に沿って案内させることで、レンズ保持部を対物レンズの光軸方向にスライドさせることができる。これにより、可動保持部の移動に伴って対物レンズを光軸方向にスライドさせ、ステージから退避させることができるので、対物レンズがステージに干渉するのを防止できる。特に、このような構成を倒立型の光学顕微鏡に採用することにより、透明板上の試料に対向した状態でステージの開口内に位置している対物レンズを、可動保持部の移動に伴って光軸方向にスライドさせ、ステージから退避させることができるので、当該対物レンズが開口の周縁部に干渉するのを防止できる。
【００１５】
また、可動保持部をステージに対して傾斜させなくても、可動保持部の移動に伴って対物レンズがステージに干渉するのを防止できるので、可動保持部をステージに対して傾斜させたレボルバ方式と比べて装置の小型化が可能である。また、第１の歯車と第２の歯車を係合させるとともに、ガイドピンとガイド溝を係合させただけの簡単な構成で、可動保持部の移動に伴ってレンズ保持部を対物レンズの光軸方向にスライドさせることができる。レンズ保持部の方が可動保持部よりも強度が高い場合には、本発明のように、上記ガイドピンをレンズ保持部に設け、上記ガイド溝を可動保持部に設けることが好ましい。
【００１６】
第３の本発明による光学顕微鏡は、上記構成に加えて、上記第１及び第２の歯車のうち少なくとも一方の歯車における上記レンズ保持部のスライド方向の幅が、上記可動保持部の移動に伴う上記レンズ保持部のスライド量以上に設定されて構成される。
【００１７】
このような構成によれば、第１及び第２の歯車のうち少なくとも一方の歯車におけるレンズ保持部のスライド方向の幅が、可動保持部の移動に伴うレンズ保持部のスライド量以上に設定されているので、レンズ保持部が回転に伴ってスライドしたときに、第１及び第２の歯車の係合状態が外れるのを防止できる。
【００１８】
第４の本発明による光学顕微鏡は、上記構成に加えて、上記可動保持部には、当該可動保持部を移動させる際に把持するための把持部が形成されて構成される。このような構成によれば、把持部を把持して可動保持部を移動させることができるので、可動保持部を手動で容易に移動させることができる。
【００１９】
第５の本発明による光学顕微鏡は、上記構成に加えて、上記対物レンズが、それぞれ異なる倍率で像を拡大させる第１対物レンズ及び第２対物レンズを含み、上記可動保持部の移動に伴って、上記第１対物レンズ又は上記第２対物レンズが上記透明板上の試料に対向するように切り替えられるように構成される。
【００２０】
このような構成によれば、可動保持部を移動させることにより透明板上の試料に対向する対物レンズを第１対物レンズ又は第２対物レンズに切り替えることができるとともに、この切替時に、可動保持部の移動に伴ってレンズ保持部に保持されている対物レンズを光軸方向にスライドさせることができる。したがって、対物レンズの切替時に、レンズ保持部に保持されている対物レンズをステージから退避させることができるので、当該対物レンズがステージに干渉するのを防止できる。また、レボルバの回転軸と各対物レンズの光軸が所定の角度で交差しており、各対物レンズの光軸を平行に保持することができないレボルバ方式の場合と比べて、第１対物レンズ及び第２対物レンズの光軸が平行となるように保持することができるので、各対物レンズをより接近又は接触させて配置することが可能になる。したがって、より効果的に装置を小型化することができる。
【００２１】
第６の本発明による光学顕微鏡は、上記構成に加えて、上記第１対物レンズが、上記第２対物レンズよりも高倍率で像を拡大させ、上記レンズ保持部が、上記第１対物レンズを保持し、上記第２対物レンズを保持しないように構成される。
【００２２】
このような構成によれば、対物レンズの切替時に、可動保持部の移動に伴って第１対物レンズを光軸方向にスライドさせることができる。第２対物レンズよりも高倍率の第１対物レンズは、第２対物レンズよりも透明板上の試料に接近した状態で使用されるため、対物レンズの切替時に、第２対物レンズよりもステージの開口の周縁部に干渉しやすい。しかし、上記構成によれば、対物レンズの切替時に第１対物レンズをステージから退避させることができるので、第１対物レンズがステージに干渉するのを良好に防止できる。
【００２３】
第７の本発明による光学顕微鏡は、上記構成に加えて、上記可動保持部を付勢する付勢手段を備え、上記付勢手段による付勢方向が、上記可動保持部の移動に伴って、上記第１対物レンズが上記透明板上の試料に対向する第１の位置へ上記可動保持部を付勢する方向と、上記第２対物レンズが上記透明板上の試料に対向する第２の位置へ上記可動保持部を付勢する方向とに切り替わるように構成される。
【００２４】
このような構成によれば、可動保持部を移動させて対物レンズを切り替える際に、付勢手段により、第１対物レンズ又は第２対物レンズが透明板上の試料に対向するように付勢することができる。これにより、対物レンズの切替時に、選択した対物レンズを透明板上の試料に対向するように調整する作業が容易になる。
【００２５】
第８の本発明による光学顕微鏡は、上記構成に加えて、上記第１の位置及び上記第２の位置でそれぞれ上記可動保持部を係止する係止手段を備えて構成される。このような構成によれば、第１対物レンズが透明板上の試料に対向する第１の位置及び第２対物レンズが透明板上の試料に対向する第２の位置で、それぞれ可動保持部を係止することができるので、対物レンズの切替時に、選択した対物レンズを透明板上の試料に対向するように調整する作業がさらに容易になる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、可動保持部の移動に伴って対物レンズを光軸方向にスライドさせ、ステージから退避させることができるので、対物レンズがステージに干渉するのを防止できるとともに、装置の小型化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態による光学顕微鏡１の斜視図である。以下では、図１における左手前側を前方、右奥側を後方として説明することとする。この光学顕微鏡１は、樹脂製の筐体２内に多数の光学部品が収容されて形成されている。筐体２は、ほぼ直方体形状に形成されており、その前面側の一部が前後方向にスライド可能な開閉部３を形成している。図１には、開閉部３が閉じられた状態の光学顕微鏡１が示されている。この状態から開閉部３を前方へスライドさせることにより、筐体２内を開放し、生体細胞や細菌などの試料を筐体２内にセットしたり、光学部品の調整及び交換を行ったりすることができる。
【００２８】
この光学顕微鏡１では、いわゆる明視野観察、位相差観察及び蛍光観察を行うことができる。明視野観察は、染色された試料に光を照射し、その透過光をＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラへ入射させることにより行われる。一方、位相差観察は、試料において回折する回折光及び回折せずに直進する直接光の位相を異ならせることにより、無色透明な試料を可視化して観察する。したがって、位相差観察では、明視野観察のように試料を染色する必要がなく、試料の損傷を抑えることができる。また、蛍光観察は、特定波長の励起光を試料に照射することにより蛍光させ、その光をＣＣＤカメラへ入射させることにより行われる。
【００２９】
筐体２の前側上部には、左右方向にスライド可能なプレート４が配置されており、このプレート４をユーザがスライドさせることにより、筐体２内の光学部品の配置が、明視野観察を行うための配置と位相差観察を行うための配置とで切り替わるようになっている。筐体２の側面には、筐体２の内部と外部を蓮通する通気口６が形成されている。
【００３０】
図２は、この光学顕微鏡１の設置態様について説明するための概略図である。この光学顕微鏡１には、ケーブルを介してパーソナルコンピュータ６が接続され、当該パーソナルコンピュータ６に接続されたモニタ７にＣＣＤカメラで撮影した試料の画像を表示させることができる。また、パーソナルコンピュータ６に接続されているキーボード８やマウス９などの入力装置を操作することにより、観察を行う際の光学顕微鏡１の動作設定を行うことができる。
【００３１】
図２では、パーソナルコンピュータ６を介して光学顕微鏡１にモニタ７が接続された構成が示されているが、このような構成に限らず、他の装置を介して光学顕微鏡１にモニタが接続された構成であってもよいし、光学顕微鏡１にモニタを直接接続することができるような構成であってもよい。
【００３２】
図３は、筐体２を取り外した状態の光学顕微鏡１の概略断面図であって、前後方向に沿って切断した断面が示されている。図４は、筐体２を取り外した状態の光学顕微鏡１の斜視図であって、一部の光学部品を省略して示している。この光学顕微鏡１に備えられた各種部品は、基台１０により保持され、この基台１０の外側が筐体２で覆われることにより、図１に示したような外観が形成されている。基台１０の後端部には複数のファン１１が取り付けられており、これらのファン１１を回転駆動させることにより、筐体２に形成されている通気口５を介して筐体２内に外気を循環させ、筐体２内の部品を冷却することができる。
【００３３】
この光学顕微鏡１を用いて観察する試料は、プレパラートやシャーレなどの透明板１２上に載置され、その透明板１２が筐体２内に備えられたステージ１３上に載置される。ステージ１３の上面は水平面となっており、当該上面に対して平行方向（以下、「ＸＹ方向」と呼ぶ。）にステージ１３を移動させることができるようになっている。ステージ１３上の透明板１２の上面は、試料を載置するための試料面１２１を形成しており、当該試料面１２１がステージ１３により水平に保持される。
【００３４】
明視野観察又は位相差観察を行う際には、試料面１２１上に試料を配置し、光源としてのハロゲンランプ１４から試料面１２１上の試料に向けて光を照射する。ハロゲンランプ１４と試料面１２１との間には、集光レンズ１５、開口絞り機構１６、位相差絞り機構１７、反射ミラー１８及びコンデンサレンズ１９が、この順序でハロゲンランプ１４からの光路Ｌ上に配置されている。これらの光学部品は、試料に光を照射し、その透過光を用いて明視野観察や位相差観察を行うための透過照明ユニット２０を構成している。
【００３５】
ハロゲンランプ１４から前方に向かって照射された光は、集光レンズ１５により集光され、開口絞り機構１６を通過する。開口絞り機構１６には、照射光が通過する円形の開口部が形成されており、当該開口部の径を変化させることにより、試料に照射される光を絞ることができるようになっている。位相差絞り機構１７には、上述したプレート４が備えられており、このプレート４には試料への照射光を通過させるためのスリットが形成されている。位相差観察時には、プレート４を開口絞り機構１６に対向させることにより、当該プレート４に形成されているスリットが光路Ｌ上に配置され、開口絞り機構１６の開口部を通過した光が当該スリットを通過する。一方、明視野観察時には、プレート４がスライドされることにより光路Ｌ上から退避され、開口絞り機構１６に対向しない状態とされる。
【００３６】
これらの光学部品を通過した照射光は、反射ミラー１８により９０°反射されて下方に向かい、コンデンサレンズ１９に入射する。コンデンサレンズ１９は、照射光の光路Ｌ上に並ぶ複数のレンズからなる。試料面１２１の下方には対物レンズ２１が配置されており、コンデンサレンズ１９を通過した照射光は、試料面１２１上の試料に照射され、試料を透過した光が対物レンズ２１に入射する。
【００３７】
対物レンズ２１は、ステージ１３の下方、すなわち透明板１２に対して透過照明ユニット２０とは反対側に配置されている。ステージ１３には、円形の開口１３１が形成されており、この開口１３１の上方に対向するように透明板１２がステージ１３上に載置される。したがって、透過照明ユニット２０からの照射光は、試料が載置された透明板１２を通過した後、ステージ１３の開口１３１を通って対物レンズ２１に入射するようになっている。
【００３８】
この光学顕微鏡１には、それぞれ異なる倍率で像を拡大させる複数の対物レンズ２１を取り付けることができるようになっており、いずれかの対物レンズ２１を試料面１２１上の試料に対向させることができる。各対物レンズ２１は、筒体内にレンズが保持されることにより形成され、筒体が対物レンズ切替装置２２に対して着脱可能に構成されている。対物レンズ切替装置２２は、保持している複数の対物レンズ２１を同一の円弧上で移動させることができ、ユーザは、対物レンズ切替装置２２を操作することにより、試料からの透過光の光路Ｌ上にいずれかの対物レンズ２１を配置させるように切り替えることができる。なお、図３及び図４では、複数の対物レンズ２１のうちの１つだけが図示されている。また、図４では、対物レンズ切替装置２２を省略して示している。
【００３９】
対物レンズ２１を通過した試料からの透過光は、ダイクロイックミラー２３１、吸収フィルタ２３２及び励起フィルタ２３３を一体的に保持するフィルタカセット２３に入射する。ダイクロイックミラー２３１は、試料からの透過光の光路Ｌに対して９０°傾斜した状態で配置されており、試料からの透過光のうち特定波長域の透過光だけが、ダイクロイックミラー２３１及び吸収フィルタ２３２を透過して結像レンズ２４に入射する。
【００４０】
この光学顕微鏡１には複数種類のフィルタカセット２３が備えられており、フィルタ切替機構２５によって光路Ｌ上に配置するフィルタカセット２３を切り替えることができるようになっている。結像レンズ２４に入射した透過光は、当該結像レンズ２４により集光された後、反射ミラー２６で９０°反射されて後方へ向かい、撮像系２７の各種光学部品を通過してＣＣＤカメラ２８に入射する。
【００４１】
このような構成により、明視野観察や位相差観察を行う際には、透過照明ユニット２０から試料へ照射した光の透過光をＣＣＤカメラ２８に入射させて観察を行うことができる。一方、蛍光観察を行う際には、試料面１２１よりも下方に配置されている落射照明ユニット３０から試料へ光を照射し、蛍光した試料からの光をＣＣＤカメラ２８に入射させて観察を行うことができるようになっている。
【００４２】
落射照明ユニット３０には、水銀ランプ３１が備えられており、この水銀ランプ３１から前方に向かって照射された光が、各種光学部品を通過してフィルタカセット２３に入射する。落射照明ユニット３０からフィルタカセット２３に入射した光は、励起フィルタ２３３を通過することにより励起された後、ダイクロイックミラー２３１により９０°反射されて上方へ向かい、対物レンズ２１を通って試料面１２１上の試料に照射される。
【００４３】
これにより、特定波長域に励起された光が照射されることによって試料が蛍光し、その光が対物レンズ２１を通ってフィルタカセット２３に再び入射する。フィルタカセット２３に入射した試料からの光は、上述の明視野観察や位相差観察の場合と同様に、ダイクロイックミラー２３１及び吸収フィルタ２３２を透過して結像レンズ２４に入射し、結像レンズ２４により集光された透過光が、反射ミラー２６で反射してＣＣＤカメラ２８に入射する。
【００４４】
図５は、対物レンズ切替装置２２の近傍の構成を示した正面図である。対物レンズ切替装置２２は、対物レンズ２１を保持するレンズ保持部４１と、レンズ保持部４１を回転可能に保持する可動保持部４２と、可動保持部４２を回転可能に保持する固定保持部４３とを備えている。固定保持部４３は、支持部４４によってＸＹ方向に垂直なＺ方向にスライド可能に支持されており、ステッピングモータ４５を駆動させることにより、固定保持部４３をＺ方向にスライドさせ、対物レンズ２１のＺ方向の位置を微調整することができる。
【００４５】
この例では、第１対物レンズ２１１及び第２対物レンズ２１２からなる２つの対物レンズ２１を可動保持部４２で保持することができるようになっている。第１対物レンズ２１１は、レンズ保持部４１を介して可動保持部４２に保持され、第２対物レンズ２１２は、可動保持部４２に直接取り付けられている。第１対物レンズ２１１及び第２対物レンズ２１２は、それらの光軸ＡがＺ方向、すなわち試料面１２１に対して直交方向に延びるように可動保持部４２に保持される。
【００４６】
レンズ保持部４１は、筒体により形成され、その内側に第１対物レンズ２１１を挿通した状態で保持することができる。可動保持部４２には、レンズ保持部４１を収容するための円筒部４２１が形成されており、この円筒部４２１内にレンズ保持部４１が挿入されることにより、レンズ保持部４１が円筒部４２１内で第１対物レンズ２１１の光軸Ａを中心に回転可能に保持されている。また、可動保持部４２は、固定保持部４３により、上記光軸Ａに対して平行方向に延びる回転軸Ｂを中心に回転可能に保持されている。したがって、固定保持部４３に対して回転軸Ｂを中心に可動保持部４２を回転させることにより、試料面１２１に平行な面内で可動保持部４２及び対物レンズ２１をそれぞれ移動させることができる。
【００４７】
第１対物レンズ２１１及び第２対物レンズ２１２の各光軸Ａは、各対物レンズ２１１，２１２が可動保持部４２に保持された状態で、回転軸Ｂを中心とする同一の円弧上に位置している。これにより、回転軸Ｂを中心に可動保持部４２を回転させたときには、各対物レンズ２１１，２１２の光軸Ａが同一の円弧上で移動し、いずれかの対物レンズが試料面１２１上の試料に対向するように切り替えられる。可動保持部４２の円筒部４２１の外周面には、可動保持部４２を回転させる際に把持するための把持部４６が、回転軸Ｂに対して直交方向に突出するように形成されている。したがって、ユーザは、把持部４６を把持して回転軸Ｂを中心とする回転力を付与することにより、可動保持部４２を回転させることができるので、可動保持部４２を手動で容易に回転させることができる。
【００４８】
第１対物レンズ２１１は、第２対物レンズ２１２よりも倍率が高く、光軸Ａ方向の長さが第２対物レンズ２１２よりも長く設計されている。対物レンズ切替装置２２に保持された第１対物レンズ２１１は、その上端が対物レンズ切替装置２２に保持された第２対物レンズ２１２よりも上方に位置しており、試料面１２１上の試料に対向した状態では、その上端部がステージ１３の開口１３１内に位置している。一方、第２対物レンズ２１２の上端は、ステージ１３よりも下方に位置している。このように、第２対物レンズ２１２よりも倍率が高い第１対物レンズ２１１は、第２対物レンズ２１２よりも試料に接近して対向するように配置される。
【００４９】
図６及び図７は、対物レンズ切替装置２２の斜視図であり、図６は第１対物レンズ２１１を試料面１２１上の試料に対向させた状態、図７は第２対物レンズ２１２を試料面１２１上の試料に対向させた状態を示している。図８及び図９は、対物レンズ切替装置２２の平面図であり、図８は第１対物レンズ２１１を試料面１２１上の試料に対向させた状態、図９は第２対物レンズ２１２を試料面１２１上の試料に対向させた状態を示している。以下では、第１対物レンズ２１１が試料面１２１上の試料に対向する可動保持部４２の位置を第１の位置、第２対物レンズ２１２が試料面１２１上の試料に対向する可動保持部４２の位置を第２の位置として説明することとする。
【００５０】
レンズ保持部４１の上端部は、可動保持部４２の円筒部４２１から上方に突出しており、当該上端部の外周に沿って円弧状に歯車５１が形成されている。この歯車５１には、固定保持部４３に歯車取付部５０を介して取り付けられた歯車５２が噛み合っており、回転軸Ｂを中心に可動保持部４２を回転させると、固定保持部４３側に固定されている歯車５２に対して噛み合っている歯車５１が回転力を受け、レンズ保持部４１が光軸Ａを中心に回転するようになっている。このとき、レンズ保持部４１は、図８に示した平面視において反時計回りに回転する。ここで、互いに係合する１対の歯車５１，５２は、可動保持部４２の回転に伴ってレンズ保持部４１を回転させるギア機構を構成している。なお、図８及び図９では、歯車取付部５０を省略して示している。
【００５１】
可動保持部４２及び固定保持部４３は、付勢手段の一例であるばね５３を介して連結されている。より具体的には、可動保持部４２及び固定保持部４３には、それぞれＺ方向に延びる取付軸５４が形成されており、これらの取付軸５４にばね５３の各端部が取り付けられることにより、各取付軸５４に対して対向する取付軸５４側に付勢力が作用している。可動保持部４２側の取付軸５４は、可動保持部４２の回転に伴って、回転軸Ｂを中心とする円弧上を移動する。
【００５２】
このとき、２つの取付軸５４を結ぶ線、すなわちばね５３の中心線は、可動保持部４２が第１の位置にあるときと第２の位置にあるときとで、可動保持部４２の回転軸Ｂに対して反対側に位置する。つまり、図８に示した第１の位置では、ばね５３の中心線が回転軸Ｂの後方に位置しているのに対して、図９に示した第２の位置では、ばね５３の中心線が回転軸Ｂの前方に位置している。
【００５３】
このような構成により、ばね５３の中心線が回転軸Ｂ上に位置する状態を境界として、可動保持部４２に作用する付勢力の方向が反対方向に切り替わるようになっている。すなわち、ばね５３の中心線が回転軸Ｂに対して後方にあるときには、図８に示した第１の位置に向かって可動保持部４２が付勢され、ばね５３の中心線が回転軸Ｂに対して前方にあるときには、図９に示した第２の位置に向かって可動保持部４２が付勢されるようになっている。
【００５４】
したがって、可動保持部４２を回転させて対物レンズ２１を切り替える際に、ばね５３により、第１対物レンズ２１１又は第２対物レンズ２１２が試料面１２１上の試料に対向するように付勢することができる。これにより、対物レンズ２１の切替時に、選択した対物レンズ２１を試料面１２１上の試料に対向するように調整する作業が容易になる。なお、この例では、平面視において、第１の位置と第２の位置の間に可動保持部４２がある状態で、ばね５３の中心線上に１対の歯車５１，５２が形成されている。また、ばね５３の中心線が回転軸Ｂ上にあるときに、その中心線上に歯車５１，５２の中央部が位置している。
【００５５】
可動保持部４２には、回転軸Ｂに対して直交方向に突出する２つの係止用突部４２２，４２３が形成されている。一方の係止用突部４２２は、可動保持部４２が第１の位置にあるときに固定保持部４３に接近した状態で対向する。これに対して、他方の係止用突部４２３は、可動保持部４２が第２の位置にあるときに固定保持部４３に接近した状態で対向する。
【００５６】
一方の係止用突部４２２には、第１の位置において固定保持部４３と対向する位置に磁石５５が取り付けられている。固定保持部４３には、第１の位置において磁石５５と対向する位置に金属部５６が形成されており、係止用突部４２２が固定保持部４３に対して所定の距離範囲内まで接近すると、磁力により磁石５５が金属部５６側へ引き寄せられ、当該係止用突部４２２が固定保持部４３に係止されるようになっている。
【００５７】
他方の係止用突部４２３には、第２の位置において固定保持部４３と対向する位置に金属部５７が形成されている。固定保持部４３には、第２の位置において金属部５７と対向する位置に磁石５８が取り付けられており、係止用突部４２３が固定保持部４３に対して所定の距離範囲内まで接近すると、磁力により金属部５７が磁石５８側へ引き寄せられ、当該係止用突部４２３が固定保持部４３に係止されるようになっている。
【００５８】
このように、可動保持部４２及び固定保持部４３にそれぞれ備えられた磁石５５，５８及び金属部５６，５７は、第１の位置及び第２の位置でそれぞれ可動保持部４２を係止する係止手段を構成している。したがって、第１対物レンズ２１１が試料面１２１上の試料に対向する第１の位置及び第２対物レンズ２１２が試料面１２１上の試料に対向する第２の位置で、それぞれ可動保持部４２を係止することができるので、対物レンズ２１の切替時に、選択した対物レンズ２１を試料面１２１上の試料に対向するように調整する作業がさらに容易になる。
【００５９】
図１０〜図１２は、可動保持部４２を省略して示した対物レンズ切替装置２２の斜視図であり、図１０は可動保持部４２が第１の位置にある状態、図１１は可動保持部４２が第１の位置と第２の位置の間にある状態、図１２は可動保持部４２が第２の位置にある状態を示している。図１０〜図１２に示すように、可動保持部４２の円筒部４２１内に位置するレンズ保持部４１の外周面にはガイド溝６２が形成されており、このガイド溝６２内に、可動保持部４２に固定されたガイドピン６１がスライド可能に係合している。これらの互いに係合するガイドピン６１及びガイド溝６２は、可動保持部４２に対するレンズ保持部４１の回転に伴って当該レンズ保持部４１を対物レンズ２１の光軸Ａ方向にスライドさせるカム機構を構成している。
【００６０】
図１３は、レンズ保持部４１に形成されているガイド溝６２の形状を平面的に示した図である。この図１３に示すように、レンズ保持部４１に形成されているガイド溝６２は、レンズ保持部４１の外周面において周方向に延びる２つの水平部６２１，６２２と、これらの水平部６２１，６２２を連結する傾斜部６２３とからなる。２つの水平部６２１，６２２は、対物レンズ２１の光軸Ａ方向において異なる位置にあり、試料面１２１に対して遠い側にある第１水平部６２１と、試料面１２１に対して近い側にある第２水平部６２２とからなる。傾斜部６２３は、周方向に対して所定の角度θで傾斜する方向に向かって直線状に延びている。
【００６１】
可動保持部４２が第１の位置にあるときには、図１０に示すように、レンズ保持部４１に形成されているガイド溝６２の第１水平部６２１の端部にガイドピン６１が当接した状態となる。この状態から可動保持部４２が第２の位置側へ回転されると、１対の歯車５１，５２を介して固定保持部４３に連結されたレンズ保持部４１が可動保持部４２に対して回転し、図１１に示すように、第１水平部６２１から傾斜部６２３へとガイドピン６１がスライドする。そして、可動保持部４２が第２の位置まで回転されると、図１２に示すように、レンズ保持部４１に形成されているガイド溝６２の第２水平部６２２の端部にガイドピン６１が当接した状態となる。なお、ガイドピン６１がガイド溝６２内を円滑にスライドできるようにするためには、上記角度θは４５°以下であることが好ましい。
【００６２】
図５において説明した通り、第２対物レンズ２１２よりも倍率の高い第１対物レンズ２１１は、試料面１２１上の試料に対して接近して対向するように配置され、その上端部がステージ１３の開口１３１内に位置した状態で使用される。そのため、可動保持部４２を回転させたときに、図５に示した状態から第１対物レンズ２１１が光軸Ａ方向にスライドしない場合には、第１対物レンズ２１１の上端部が開口１３１の周縁部に干渉してしまう。
【００６３】
しかし、上記のようなギア機構及びカム機構を用いることにより、可動保持部４２の回転に伴ってレンズ保持部４１を回転させ、そのレンズ保持部４１の回転に伴ってレンズ保持部４１に設けられたガイド溝６２を可動保持部４２に設けられたガイドピン６１に沿って案内させることで、レンズ保持部４１を対物レンズ２１の光軸Ａ方向にスライドさせることができる。これにより、対物レンズ２１の切替時に、可動保持部４２の回転に伴って第１対物レンズ２１１を光軸Ａ方向にスライドさせ、ステージ１３から退避させることができるので、第１対物レンズ２１１がステージ１３に干渉するのを防止できる。
【００６４】
また、レボルバ方式のように可動保持部４２をステージ１３に対して傾斜させなくても、可動保持部４２の回転に伴って第１対物レンズ２１１がステージ１３に干渉するのを防止できる。これにより、レボルバの回転軸と各対物レンズの光軸が所定の角度で交差しており、各対物レンズの光軸を平行に保持することができないレボルバ方式と比べて、複数の対物レンズ２１１，２１２の光軸Ａが平行となるように保持することができるので、各対物レンズ２１１，２１２をより接近又は接触させて配置することが可能になる。したがって、装置をより小型化することができる。
【００６５】
特に、本実施の形態では、ガイドピン６１をガイド溝６２に対してスライド可能に係合させただけの簡単な構成で、可動保持部４２の回転に伴ってレンズ保持部４１を対物レンズ２１の光軸Ａ方向にスライドさせることができる。本実施の形態では、レンズ保持部４１が可動保持部４２と比べて薄い肉厚で形成され、可動保持部４２の方がレンズ保持部４１よりも強度が高い。そのため、上記ガイドピン６１を可動保持部４２に形成し、上記ガイド溝６２をレンズ保持部４１に形成することにより、より強度の高いカム機構を構成することができる。
【００６６】
図１３に示すように、レンズ保持部４１に形成されているガイド溝６２の第１水平部６２１と第２水平部６２２の高低差Ｈは、ガイド溝６２内をスライドするガイドピン６１が対物レンズ２１の光軸Ａ方向にスライド可能な範囲を規定している。すなわち、ガイドピン６１が第１水平部６２１内にある状態と第２水平部６２２内にある状態との間で、高低差Ｈの分だけガイドピン６１に対してレンズ保持部４１が対物レンズ２１の光軸Ａ方向にスライド可能となっている。本実施の形態では、固定保持部４３側に形成されている歯車５２における上下方向の幅Ｗ（図５参照）が、上記高低差Ｈ以上に設定されている。これにより、当該歯車５２におけるレンズ保持部４１のスライド方向の幅Ｗが、可動保持部４２の回転に伴うレンズ保持部４１のスライド量以上に設定されるので、レンズ保持部４１が回転に伴ってスライドしたときに、１対の歯車５１，５２の係合状態が外れるのを防止できる。
【００６７】
上記実施の形態では、対物レンズ切替装置２２に２つの対物レンズ２１を取り付けることができるような構成について説明したが、このような構成に限らず、対物レンズ切替装置２２に対して対物レンズ２１を１つだけ取り付けることができ、その対物レンズ２１がレンズ保持部４１に保持されるような構成であってもよい。また、対物レンズ切替装置２２に対して対物レンズ２１を３つ以上取り付けることができ、そのうちの少なくとも１つの対物レンズ２１がレンズ保持部４１に保持されるような構成であってもよい。
【００６８】
また、上記実施の形態では、可動保持部４２が固定保持部４３に対して回転軸Ｂを中心に回転可能な構成について説明したが、このような構成に限らず、可動保持部４２が一直線上でスライド可能な構成であってもよいし、その他の回転以外の態様で可動保持部４２が固定保持部４３に対して移動可能に保持された構成であってもよい。ただし、上記実施の形態のように、可動保持部４２が固定保持部４３に対して回転可能な構成とすれば、より狭いスペース内で対物レンズ２１を切り替えることができるので、装置をより小型化できる。
【００６９】
上記実施の形態では、カム機構の一例として、可動保持部４２に形成されたガイドピン６１がレンズ保持部４１に形成されたガイド溝６２にスライド可能に係合した構成について説明した。しかし、このような構成に限らず、レンズ保持部４１にガイドピン６１が形成され、そのガイドピン６１が可動保持部４２に形成されたガイド溝６２に係合するような構成であってもよい。この場合、可動保持部４２の回転に伴ってレンズ保持部４１を回転させ、そのレンズ保持部４１の回転に伴ってレンズ保持部４１に設けられたガイドピン６１を可動保持部４２に設けられたガイド溝６２に沿って案内させることで、レンズ保持部４１を対物レンズ２１の光軸Ａ方向にスライドさせることができる。
【００７０】
また、上記実施の形態では、明視野観察、位相差観察及び蛍光観察を行うことができる光学顕微鏡１の構成について説明したが、このような構成に限らず、本発明は、明視野観察、位相差観察及び蛍光観察のいずれかを用いて光学的に観察を行うことができるような各種の光学顕微鏡に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態による光学顕微鏡の斜視図である。
【図２】この光学顕微鏡の設置態様について説明するための概略図である。
【図３】筐体を取り外した状態の光学顕微鏡の概略断面図であって、前後方向に沿って切断した断面が示されている。
【図４】筐体を取り外した状態の光学顕微鏡の斜視図であって、一部の光学部品を省略して示している。
【図５】対物レンズ切替装置の近傍の構成を示した正面図である。
【図６】対物レンズ切替装置の斜視図であり、第１対物レンズを試料面上の試料に対向させた状態を示している。
【図７】対物レンズ切替装置の斜視図であり、第２対物レンズを試料面上の試料に対向させた状態を示している。
【図８】対物レンズ切替装置の平面図であり、第１対物レンズを試料面上の試料に対向させた状態を示している。
【図９】対物レンズ切替装置の平面図であり、第２対物レンズを試料面上の試料に対向させた状態を示している。
【図１０】可動保持部を省略して示した対物レンズ切替装置の斜視図であり、可動保持部が第１の位置にある状態を示している。
【図１１】可動保持部を省略して示した対物レンズ切替装置の斜視図であり、可動保持部が第１の位置と第２の位置の間にある状態を示している。
【図１２】可動保持部を省略して示した対物レンズ切替装置の斜視図であり、可動保持部が第２の位置にある状態を示している。
【図１３】レンズ保持部に形成されているガイド溝の形状を平面的に示した図である。
【図１４】従来の光学顕微鏡における対物レンズ切替装置の一構成例を示した要部断面図である。
【図１５】図１４の従来の対物レンズ切替装置から考えられる他の構成例を示した要部断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  光学顕微鏡
１２  透明板
１２１  試料面
１３  ステージ
１３１  開口
１４  ハロゲンランプ
２１  対物レンズ
２１１  第１対物レンズ
２１２  第２対物レンズ
２２  対物レンズ切替装置
４１  レンズ保持部
４２  可動保持部
４３  固定保持部
４６  把持部
５１，５２  歯車
５３  ばね
５５，５８  磁石
５６，５７  金属部
６１  ガイドピン
６２  ガイド溝
【図１】
2008164642.tif 000003
【図２】
2008164642.tif 000004
【図３】
2008164642.tif 000005
【図４】
2008164642.tif 000006
【図５】
2008164642.tif 000007
【図６】
2008164642.tif 000008
【図７】
2008164642.tif 000009
【図８】
2008164642.tif 000010
【図９】
2008164642.tif 000011
【図１０】
2008164642.tif 000012
【図１１】
2008164642.tif 000013
【図１２】
2008164642.tif 000014
【図１３】
2008164642.tif 000015
【図１４】
2008164642.tif 000016
【図１５】
2008164642.tif 000017