(57)【要約】【課題】簡易な構成により、視野中心に試料の観察部位を位置合わせする際の作業性を向上する。【解決手段】  顕微鏡装置は、試料を拡大観察する観察光学系７０と、試料を観察光学系７０の視野内に位置させる際の指標となるスポット光、または観察光学系７０の視野内を照明するための照明光を照射する照明装置８０と、を備える。照明装置８０は、ＬＥＤ３６とレンズ部４０との距離を変化させることにより、スポット光と照明光とを切り替える。【選択図】図２
2008256805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を拡大観察する観察光学系と、
前記試料を前記観察光学系の視野内に位置させる際の指標となるスポット光を出射するスポット光出射手段と、
前記観察光学系の視野内を照明するための照明光を出射する照明光出射手段と、
を備えることを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
前記スポット光出射手段は、前記観察光学系の視野中心部に向けて前記スポット光を出射することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
前記スポット光出射手段と前記照明光出射手段は、共通の光源と、前記光源からの光を前記スポット光と前記照明光のいずれかに変換する変換手段と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
前記変換手段は、前記光源からの光を集光するレンズと、前記光源と前記レンズとの距離を変化させて前記スポット光と前記照明光とを切り替える切替機構と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡装置。
【請求項５】
前記変換手段は、前記光源からの光を集光して前記スポット光に変換するレンズと、前記光源からの光を拡散して前記照明光に変換する拡散手段と、前記光源に対して前記レンズと前記拡散手段とを切り替える切替機構と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡装置。
【請求項６】
顕微鏡に取り付けて用いる顕微鏡用照明装置であって、
試料を顕微鏡の視野内に位置させる際の指標となるスポット光を出射するスポット光出射手段と、
顕微鏡の視野内を照明するための照明光を出射する照明光出射手段と、
を備えることを特徴とする顕微鏡用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を拡大観察するための顕微鏡装置および顕微鏡に取り付けて用いる顕微鏡用照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、顕微鏡装置において、試料の観察部位を視野中心に位置合わせする際には、まず目視によりおよそ視野中心と思われる位置に試料を置き、次に顕微鏡を通して観察される画像を見ながら、所望の観察部位が視野中心に位置するように試料を移動させる。
【０００３】
上述のような位置合わせ方法では、最初に試料を置いた状態で観察部位が視野内に位置していない場合には、顕微鏡により観察される画像が試料のどの部位を観察しているか容易に把握できず、所望の観察部位を視野中心に位置合わせするのに手間がかかり作業性が悪い。そこで、観察部位の位置合わせを自動的に行うことをできる顕微鏡の測定部位位置合わせ装置が提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−３３８７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された顕微鏡の測定部位位置合わせ装置は、自動化を行うために装置構成が大型になる。
【０００５】
本発明はこうした状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成により、視野中心に試料の観察部位を位置合わせする際の作業性を向上する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の顕微鏡装置は、試料を拡大観察する観察光学系と、試料を観察光学系の視野内に位置させる際の指標となるスポット光を出射するスポット光出射手段と、観察光学系の視野内を照明するための照明光を出射する照明光出射手段と、を備える。スポット光出射手段は、観察光学系の視野中心部に向けてスポット光を出射してもよい。
【０００７】
この態様によると、観察光学系の視野内を照明するための照明光とは別に、試料を観察光学系の視野内に位置させる際の指標となるスポット光を出射することができる。これにより、ユーザが顕微鏡の視野内に試料の観察部位を位置合わせする際の作業性が向上する。スポット光を出射する手段を設けるだけでよいので、比較的簡易な装置構成とすることができる。
【０００８】
スポット光出射手段と照明光出射手段は、共通の光源と、光源からの光をスポット光と照明光のいずれかに変換する変換手段と、を備えてもよい。変換手段は、光源からの光を集光するレンズと、光源とレンズとの距離を変化させてスポット光と照明光とを切り替える切替機構と、を備えてもよい。また、変換手段は、光源からの光を集光してスポット光に変換するレンズと、光源からの光を拡散して照明光に変換する拡散手段と、光源に対してレンズと拡散手段とを切り替える切替機構と、を備えてもよい。
【０００９】
これらの場合、スポット光と照明光の光源を共通とすることができるので、装置の小型化および低コスト化を実現できる。
【００１０】
本発明の別の態様は、顕微鏡用照明装置である。この顕微鏡用照明装置は、顕微鏡に取り付けて用いる顕微鏡用照明装置であって、試料を顕微鏡の視野内に位置させる際の指標となるスポット光を出射するスポット光出射手段と、顕微鏡の視野内を照明するための照明光を出射する照明光出射手段と、を備える。
【００１１】
この態様によると、顕微鏡の視野内を照明するための照明光とは別に、試料を顕微鏡の視野内に位置させる際の指標となるスポット光を出射することができる。これにより、ユーザが顕微鏡の視野内に試料の観察部位を位置合わせする際の作業性が向上する。スポット光を出射する手段を設けるだけでよいので、比較的簡易な装置構成とすることができる。
【００１２】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡易な装置構成により、顕微鏡の視野中心に試料の観察部位を位置合わせする際の作業性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る顕微鏡装置１００の構成を示す図である。顕微鏡装置１００は、試料を拡大観察する観察光学系を有するヘッド部２０と、ヘッド部２０を支持するヘッド支持部１３と、を備える。ヘッド部２０は、観察光学系を覆うハウジング２４と、蓋部２６と、を備える。ヘッド部２０の構造は、図２で詳述する。
【００１５】
ヘッド支持部１３は、鏡台１０と、ステージ１１と、支柱１２と、支持アーム１４と、焦準機構２２と、を備える。鏡台１０は、顕微鏡装置１００の土台となる部品である。鏡台１０の形状は、特に限定されないが、ヘッド部２０を安定的に支持できるよう形状および質量を設定する。
【００１６】
鏡台１０には、観察対象である試料を載せるためのステージ１１が設けられる。また、鏡台１０の一端部には、支柱１２が立設される。支柱１２の上部には、ステージ１１上にヘッド部２０を支持するための支持アーム１４が設けられる。支持アーム１４の先端部には、ヘッド部２０をステージ１１に対して上下に移動させるための焦準機構２２が設けられる。焦準機構２２に取り付けられた粗動ねじ１６および微動ねじ１８を調整することにより、ヘッド部２０をステージ１１に対して上下させ、ヘッド部２０の観察光学系の焦点を合わせることができる。
【００１７】
図２は、ヘッド部２０の構成を示す図である。図２では、ヘッド部２０の構成を示すために、ハウジング２４を外し、蓋部２６の側面の一部を切り取った様子を示している。
【００１８】
本実施の形態に係るヘッド部２０は、試料を拡大観察するための観察光学系７０を有すると共に、観察光学系７０の視野内を照明するための照明光と、試料を観察光学系７０の視野内に位置させる際の指標となるスポット光とのいずれかを切り替えて出射可能な照明装置８０を有する。ユーザは、試料をステージ１１上に載せる際にスポット光を出射させ、このスポット光を目印とすることにより、試料の観察部位を視野中心に位置させることが容易となる。
【００１９】
本実施の形態に係るヘッド部２０の観察光学系７０は、鏡筒３２と、ホルダ３０と、ＣＣＤ基板２８と、を備える。鏡筒３２は、その上部に接眼レンズを、下部に対物レンズを有しており、ホルダ３０に装入されている。ホルダ３０の上部には、ＣＣＤ素子が設けられたＣＣＤ基板２８が取り付けられる。以上のように構成された観察光学系７０は、ハウジング２４により、焦準機構２２に対して固定される。
【００２０】
観察光学系７０において、試料からの光は、鏡筒３２の内部のレンズ群を介してＣＣＤ素子に入射され、電気信号に変換される。ＣＣＤ素子にて変換された電気信号は、図示しないディスプレイ装置に送られ、ディスプレイ装置に観察光学系の視野の画像が表示される。
【００２１】
ヘッド部２０の照明装置８０は、支持基板３１と、ピン４２と、ばね４４と、ＬＥＤ基板３４と、ＬＥＤ３６と、回転リング５４と、レンズ基板３８と、を備える。本実施の形態では、レンズ基板３８に形成されたレンズ部４０に対して、ＬＥＤ３６を上下に移動できるようになっている。これにより、共通の光源であるＬＥＤ３６からの光を、スポット光と照明光のいずれかに変換して出射することができる。
【００２２】
支持基板３１は、中央に孔部を有した円盤状の基板である。ＬＥＤ基板３４は、支持基板３１と略同一の大きさの、中央部に孔部を有した円盤状の基板である。支持基板３１とＬＥＤ基板３４は、基板中心に対して９０度間隔で設けられた４本のピン４２を介して、それぞれの基板中心を一致させた状態で連結される。以下、支持基板３１とＬＥＤ基板３４の基板中心を結んだ線を、照明装置軸と呼ぶ。ピン４２の上端部４２ａは、支持基板３１の上面側に突出自在となっており、支持基板３１とＬＥＤ基板３４との距離を変えられるようになっている。それぞれのピン４２には、ばね４４が周設されており、ＬＥＤ基板３４は、ばね４４により下方への付勢力を受けている。
【００２３】
ＬＥＤ基板３４には、支持基板３１と反対側の方向に向けて、ＬＥＤ３６が設けられる。ＬＥＤ３６は、２個が一組となっており、基板の中心に対して９０度間隔で４組のＬＥＤ３６が設けられる。さらに、ＬＥＤ基板３４の周縁部には、基板中心に対して９０度間隔で４つのカム溝５８が設けられる。
【００２４】
ＬＥＤ基板３４の下方には、照明装置軸周りに回転自在な回転リング５４が設けられる。回転リング５４は、回転リング５４を回転させる際につまむレバー５６と、回転リング５４の上面５４ａから突出するカムリブ５２と、を有する。回転リング５４には、リング中心に対して９０度間隔で、４つのカムリブ５２が設けられる。カムリブ５２は、ＬＥＤ基板３４のカム溝５８と係合するように形成される。カムリブ５２の一端部は、カムリブ５２の上面５２ａから回転リング５４の上面５４ａに亘ってなだらかに傾斜して形成されている。
【００２５】
ＬＥＤ基板３４のカム溝５８と、回転リング５４のカムリブ５２とにより、カム機構が構成される。カムリブ５２がカム溝５８に係合した状態から回転リング５４を図面左方向に回転させたとき、ＬＥＤ基板３４の下面がカムリブ５２の上面５２ａによって案内されて、ＬＥＤ基板３４およびＬＥＤ３６は、ばね４４による付勢力に抗して上方に移動する。
【００２６】
カムリブ５２がカム溝５８に係合していない状態から再び回転リング５４を図面左方向に回転させ、カムリブ５２がカム溝５８と係合すると、ＬＥＤ基板３４およびＬＥＤ３６は、ばね４４による付勢力により下方に移動する。このように、回転リング５４を回転させることにより、ＬＥＤ３６を上下に移動させることができる。
【００２７】
回転リング５４の下方には、レンズ基板３８が設けられる。レンズ基板３８には、環状のレンズ部４０が設けられる。本実施の形態では、レンズ部４０に対してＬＥＤ３６を上下に移動させることにより、照明光とスポット光とを切り替える。この切替については、図３において詳述する。
【００２８】
観察光学系７０と照明装置８０は、支持基板３１、ＬＥＤ基板３４の孔部に観察光学系７０のホルダ３０、鏡筒３２が挿入された状態で、ハウジング２４と蓋部２６に収容されることにより互いに固定される。このとき、照明装置８０の照明装置軸が、観察光学系７０の光軸と一致するように設けることが好ましい。
【００２９】
図３（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態における照明光とスポット光の切替を説明するための図である。図３（ａ）は、照明光を出射しているときの様子を示す。図３（ｂ）は、スポット光を出射しているときの様子を示す。
【００３０】
レンズ部４０の理論焦点距離をｆと、ＬＥＤ３６からレンズ部４０までの距離をＳ１と、レンズ部４０から合焦位置６２まで距離をＳ２としたときに、一般に以下の近軸公式が成り立つ。
【数１】
2008256805.tif 000003
（１）式をＳ２について解くと、以下の（２）式が得られる。
【数２】
2008256805.tif 000004
（２）式から分かるように、距離Ｓ１が大きくなると、距離Ｓ２が小さくなる。一方、距離Ｓ１が小さくなると、距離Ｓ２が大きくなる。従って、距離Ｓ１を変化させることにより、距離Ｓ２を変化させることができる。本実施の形態では、このような関係を利用して、照明光とスポット光とを切り替えている。
【００３１】
本実施の形態では、ＬＥＤ３６が下方に移動した図３（ｂ）の状態のとき、ＬＥＤ３６からの光の合焦位置６２がステージ１１上の視野Ｖ内となるように、レンズ部４０を形成する。この場合、視野Ｖ内にスポット光が出射されるので、試料を配置する際の指標とすることができる。スポット光は、視野Ｖの中心部に向けて出射されることが好ましい。
【００３２】
試料を観察する場合には、図３（ａ）に示すようにＬＥＤ３６を上方に移動させる。この場合、距離Ｓ１が大きくなることにより距離Ｓ２が小さくなり、合焦位置６２が上方に移動するので、ステージ１１上の視野Ｖ内を広く照明する照明光が出射される。ＬＥＤ基板３４に設けられた複数のＬＥＤ３６により、視野Ｖ内が均一の明るさで照明されることが好ましい。
【００３３】
以上説明した顕微鏡装置１００によれば、ユーザは、試料を観察光学系７０の視野内に位置させる際に、ＬＥＤ３６をレンズ部４０に対して上方に移動させることにより、ステージ１１上にスポット光を照射することができる。このスポット光を目印として試料を配置することができるので、視野中心に試料の観察部位を位置合わせする際の作業性が向上する。スポット光を出射する機構を設けるだけでよいので、比較的簡易な装置構成とすることができる。
【００３４】
また、本実施の形態の顕微鏡装置１００によれば、共通の光源であるＬＥＤ３６からの光をスポット光または照明光に変換する構成としているので、スポット光と照明光とで別々の光源を準備する必要がない。従って、装置の小型化および低コスト化を実現できる。
【００３５】
図４は、ヘッド部の変形例を示す図である。図４においては、図２と同一または対応する構成要素には同様の符号を付すと共に、重複する説明は適宜省略する。図４に示すヘッド部１２０は、観察光学系７０と照明装置１８０とを備える。図４に示すヘッド部１２０は、ＬＥＤ３６に対するレンズの種類を切り替えることにより、スポット光と照明光とを切り替える点が、図２のヘッド部２０と異なる。
【００３６】
ヘッド部１２０のレンズ基板１３８は、円盤状の基板であり、照明装置軸を中心に回転可能に設けられる。レンズ基板１３８の側面には、レンズ基板１３８を回転させる際につまむレバー１５６が形成される。さらに、レンズ基板１３８には、基板中心に対して９０度間隔で、ＬＥＤ３６からの光を集光するレンズ部１４０が設けられる。さらに、レンズ基板１３８は、２つのレンズ部１４０間の部位１４２が、ＬＥＤ３６からの光が透過するよう透明に形成される。このレンズ部１４０間の部位１４２を、拡散部１４２と呼ぶ。本実施の形態では、拡散部１４２が、ＬＥＤ３６からの光を拡散して照明光に変換する拡散手段として機能する。
【００３７】
図５（ａ）、（ｂ）は、変形例における照明光とスポット光の切替を説明するための図である。図５（ａ）は、照明光を出射しているときの様子を示す。図５（ｂ）は、スポット光を出射しているときの様子を示す。
【００３８】
図５（ａ）のように照明光を出射するとき、レンズ基板１３８の下方に拡散部１４２を位置させる。この場合、ＬＥＤ３６からの光は、集光されずにＬＥＤ３６から放射されたときの放射角度で拡散する。従って、ステージ１１上の視野Ｖ内を広く照明する照明光が出射される。ＬＥＤ基板３４に設けられた複数のＬＥＤ３６により、視野Ｖ内が均一の明るさで照明されることが好ましい。
【００３９】
図５（ｂ）のようにスポット光を出射するとき、レンズ基板１３８を回転させてＬＥＤ３６の下方にレンズ部１４０を位置させる。本実施の形態では、ＬＥＤ３６からの光の合焦位置６２がステージ１１上の視野Ｖ内となるように、レンズ部１４０を形成する。この場合、視野Ｖ内にスポット光が出射されるので、試料を配置する際の指標とすることができる。スポット光は、視野Ｖの中心部に向けて出射されることが好ましい。
【００４０】
以上説明したヘッド部１２０を備えた顕微鏡装置によっても、ユーザは、試料を観察光学系の視野内に位置させる際の作業性を向上できる。また、共通の光源であるＬＥＤ３６からの光をスポット光または照明光に変換する構成としているので、装置の小型化および低コスト化を実現できる。
【００４１】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、その各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能である。また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４２】
上述の実施の形態では、スポット光と照明光の光源を共用する構成としたが、それぞれ別々の光源を有する構成としてもよい。この場合は、スポット光と照明光の切替機構が不要となる。
【００４３】
また、図４のヘッド部１２０では、拡散部１４２を単なる透明部材で形成したが、ＬＥＤ３６の光を視野内に好適に拡散させるための拡散レンズを形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態に係る顕微鏡装置の構成を示す図である。
【図２】ヘッド部の構成を示す図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態における照明光とスポット光の切替を説明するための図である。
【図４】ヘッド部の変形例を示す図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、変形例における照明光とスポット光の切替を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  鏡台、  １１  ステージ、  １３  ヘッド支持部、  ２０、１２０  ヘッド部、  ２２  焦準機構、  ２４  ハウジング、  ２６  蓋部、  ２８  ＣＣＤ基板、  ３２  鏡筒、  ３４  ＬＥＤ基板、  ３６  ＬＥＤ、  ３８、１３８  レンズ基板、  ４０、１４０  レンズ部、  ４２  ピン、  ４４  ばね、  ５２  カムリブ、  ５４  回転リング、  ５８  カム溝、  ６２  合焦位置、  ７０  観察光学系、  ８０、１８０  照明装置、  １００  顕微鏡装置、  １４２  拡散部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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