(57)【要約】【課題】小型で、対物レンズの切換えに関係なく、常に良好な共焦点観察を行うことができる共焦点顕微鏡を提供できる。【解決手段】光源１０１からの照明光を対物レンズ２を介して試料５に集光させ、試料５からの反射光の光路に対して対物レンズ２の倍率を持つ第１の像１１６と、この第１の像１１６の２倍の倍率を持つ第２の像１１７を形成する結像光学系１００を設け、対物レンズ２の倍率に対応させて第１の像１１６あるいは第２の像１１７のそれぞれの位置に複数の光透過部を有する回転ディスク１０８を移動させる。【選択図】　　図２
2004013102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料からの光を集光する対物レンズと、
前記対物レンズの倍率を変更する対物レンズ倍率変更手段と、
前記対物レンズを介して入射される前記試料からの光を複数の位置で互いに異なる倍率の中間像として結像させる結像光学系と、
前記試料を照明する照明光を発する光源と、
前記結像光学系および前記対物レンズを介して前記試料を照明するために前記結像光学系に前記照明光を導入する光分岐手段と、
複数の光透過部を有し前記対物レンズの倍率に対応して前記結像光学系の複数の中間像のうちのいずれか一つの位置に選択的に配置される回転ディスクと
を具備したことを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項２】
前記結像光学系は、前記対物レンズの倍率を持つ第１の中間像と該第１の中間像の２倍の倍率を持つ第２の中間像を形成し、
前記回転ディスクは、前記対物レンズの倍率に応じて前記第１の中間像あるいは前記第２の中間像のそれぞれの位置に移動可能な構成とした
ことを特徴とする請求項１記載の共焦点顕微鏡。
【請求項３】
前記結像光学系は、同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の共焦点顕微鏡。
【請求項４】
光源と、
前記光源からの光を所定の光路に導く光路分岐手段と、
光透過部と光遮蔽部を有し、且つ前記光路上に回転可能に配置されたディスクと、
対物レンズと、
前記対物レンズの倍率を変更可能な対物レンズ倍率変更手段と、
前記ディスクの光透過部を透過した光を前記対物レンズを介して試料に集光させるとともに、前記対物レンズを介して入射される前記試料からの光に対し前記対物レンズの倍率を持つ第１の中間像と、該第１の中間像の２倍の倍率を持つ第２の中間像を形成する第１の結像光学系と、
前記ディスクの光透過部を透過した光を前記対物レンズを介して試料に集光させるとともに、前記対物レンズを介して入射される前記試料からの光に対し前記対物レンズの倍率の２倍の倍率を持つ第３の中間像と、前記第２の中間像位置に前記第３の中間像と同じ倍率を持つ第４の中間像を形成する第２の結像光学系と、
前記対物レンズの倍率に対応させて前記第１または第２の結像光学系を選択する選択手段と、を具備し、
前記ディスクは、前記第１の結像光学系の第１の中間像および前記第２の結像光学系の第３の中間像の位置に共通に配置され、該ディスクに投影された前記試料からの光のうち前記ディスクの光透過部を透過した部分を試料像として取得可能にしたことを特徴とする共焦点顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転ディスクを用いた共焦点顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、共焦点顕微鏡として、リアルタイムで高い解像度の観察画像を得ることが可能なディスク回転型共焦点顕微鏡が実用化されている。
【０００３】
このようなディスク回転型共焦点顕微鏡は、通常の顕微鏡光路中に、ピンホール等の光透過部を設けた回転ディスクを配置するとともに、この回転ディスクを回転させるようにしたもので、試料のピントのずれた面の画像を除去し、ピントのあった面の画像のみを抽出することにより、非常に高いコントラストを持つ共焦点画像を得ることができる。
【０００４】
ところで、ディスク回転型共焦点顕微鏡に用いられる回転ディスクには、例えば、周知のＮｉｐｋｏｗディスクで代表されるピンホールが螺旋状に配置されたものが多く用いられているが、高いコントラスト（いわゆるセクショニング効果）を引出し、かつ回転ディスクを通ることによる光量損失を最小限にするには、下式で示されるディスク面でのエアリディスク直径よりもピンホール直径を若干小さくすればよいことが知られている。
【０００５】
φ＿Ａｉｒｙ＝１．２２×λ×Ｍ／ＮＡ
ここで、λは観察に使用する光の波長、ＮＡは対物レンズの物体側の開口数を示す。
【０００６】
これにより、例えば、λ＝５５０ｎｍにおいて、倍率１００倍、ＮＡ０．８の対物レンズを使用した場合、ディスク面上でのエアリディスク直径は、
φ＿Ａｉｒｙ＝１．２２×０．５５×１００／０．８＝８３．９（μｍ）
となる。
【０００７】
これは、Ｎｉｐｋｏｗディスクに限らず、
例えば、特願２０００−０６０５７８号明細書（国際公開番号ＷＯ０１／６７１５５号公報）に紹介されているディスク面上に光を透過するラインと光を透過しないラインが交互に配置されているラインパターンディスクについても同様であり、光の透過するラインの幅Ｗが、ディスク面でのエアリディスク直径の約０．４〜０．８倍であることが最もよいとされている。
【０００８】
ここで、分かりやすいように上式を整理して光の通過するライン幅の定義を式に表すと、
Ｗ＝ｋ×λ×Ｍ／ＮＡ
となり、ｋ（係数）が０．５〜１程度のときに最適なライン幅Ｗとなる。
【０００９】
このことから、使用する対物レンズの倍率を変更した場合、Ｍ（物体に対するディスク面上の像の倍率、つまり、試料のディスク上への投影倍率）、ＮＡ（対物レンズの物体側の開口数）が共に変わるのでディスク面でのエアリディスク直径が変化し、例えば、１０倍程度の低倍の対物レンズを使用する場合と１００倍もの高倍の対物レンズを使用する場合では、最適なライン幅Ｗが大きく変わってしまい、像の明るさ、セクショニング効果などの劣化を招くことになる。
【００１０】
そこで、従来、例えば、図４に示すように、大きな幅の光を透過するライン（または直径の大きいピンホール）をもつ範囲４０１ａと、小さな幅の光を透過するライン（または直径の小さいピンホール）をもつ範囲４０１ｂの２種類の範囲を同心円上に配置したディスク４０１を用意し、このようなディスク４０１を光軸と垂直に平行移動させることで、光の透過する範囲を切換え、対物レンズの倍率の変更に対応させるようにしている。
【００１１】
また、特開平９−２３０２４５号公報に開示されるように、回転ディスクの前後に変倍光学系を配置し、対物レンズの交換と同時に変倍光学系を用いて変倍を行うことにより、回転ディスクの交換が不要で、且つセクショニング効果を劣化させない方法も考えられている。つまり、かかる特開平９−２３０２４５号公報では、中間変倍光学系によって試料のディスク上への投影倍率（Ｍ）を変化させてエアリディスク直径を変えることにより、１つの幅のライン（１つの直径のピンホール）で複数の対物レンズの使用に対応し、その後、結像変倍光学系によって中問変倍光学系による倍率の変化を相殺し、対物レンズの倍率に対応した倍率、つまり、変更した対物レンズの倍率の比と観察像の倍率の比が等しくなるような画像を取得できるようになっている。この場合、中間変倍光学系は具体的には、複数枚の倍率の異なる結像レンズを配置した変倍ターレットや、変倍ズーム機構が用いられている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図４に示すように直径の大きいピンホール（大きな幅の光を透過するライン）をもつ範囲４０１ａと、直径の小さいピンホール（小さな幅の光を透過するライン）をもつ範囲４０１ｂの２種類の範囲を有するディスク４０１を用意し、対物レンズの倍率の変更に対応させて光の透過する範囲を切換えるものは、ディスク４０１の半径方向に複数の範囲４０１ａ、４０１ｂが配置されるためディスクの直径が非常に大きなものとなり、さらに、このようなディスク４０１を移動させるために大きなスペースも必要になることから、顕微鏡本体を含めたシステム全体が大型化するという問題があった。
【００１３】
また、特開平９−２３０２４５号公報のものは、中間変倍光学系に変倍ズーム機構や変倍ターレット機構を用いているが、これらはいずれも構造が複雑であり、しかも、接眼レンズを通して観察者が目視で試料観察を行うような場合、試料像の倍率が対物レンズの倍率に対応していることが非常に重要で、このため中間変倍光学系に変倍ズーム機構や変倍ターレット機構を用いて中間変倍光学系と連動させて中間変倍光学系による倍率の変化を相殺しているが、このための複雑な操作機構も必要になるという問題があった。
【００１４】
さらに、通常の共焦点顕微鏡は、顕微鏡本体と観察鏡筒の中間部に配置される共焦点観察ユニットに、特開平９−２３０２４５号公報に開示される変倍ズーム機構や変倍ターレット機構が収納されているが、これら変倍ズーム機構や変倍ターレット機構は、いずれも構造が複雑でスペースを取るため、共焦点観察ユニットが大型となって、共焦点顕微鏡全体の高さ方向の寸法も大きなり、この結果、観察者のアイポイントが上がってしまい、顕微鏡として使用しづらくなるという問題も生じる。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、小型で、対物レンズの切換えに関係なく、常に良好な共焦点観察を行うことができる共焦点顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、試料からの光を集光する対物レンズと、前記対物レンズの倍率を変更する対物レンズ倍率変更手段と、前記対物レンズを介して入射される前記試料からの光を複数の位置で互いに異なる倍率の中間像として結像させる結像光学系と、前記試料を照明する照明光を発する光源と、前記結像光学系および前記対物レンズを介して前記試料を照明するために前記結像光学系に前記照明光を導入する光分岐手段と、複数の光透過部を有し前記対物レンズの倍率に対応して前記結像光学系の複数の中間像のうちのいずれか一つの位置に選択的に配置される回転ディスクとを具備したことを特徴としている。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記結像光学系は、前記対物レンズの倍率を持つ第１の中間像と該第１の中間像の２倍の倍率を持つ第２の中間像を形成し、前記回転ディスクは、前記対物レンズの倍率に応じて前記第１の中間像あるいは前記第２の中間像のそれぞれの位置に移動可能な構成としたことを特徴としている。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記結像光学系は、同一平面上に配置されていることを特徴としている。
【００１９】
請求項４記載の発明は、光源と、前記光源からの照明光を試料に集光させる対物レンズと、前記対物レンズの倍率を変更可能な対物レンズ倍率変更手段と、前記対物レンズを介して入射される前記試料からの反射光に対し前記対物レンズの倍率を持つ第１の中間像と、該第１の中間像の２倍の倍率を持つ第２の中間像を形成する結像光学系と、前記対物レンズを介して入射される前記試料からの反射光に対し前記対物レンズの倍率の２倍の倍率を持つ第３の中間像と、前記第２の中間像位置に前記第３の中間像と同じ倍率を持つ第４の中間像を形成する分岐光学系と、前記結像光学系の第１の中間像および前記分岐光学系の第３の中間像のそれぞれの位置に共通に配置される複数の光透過部を有する回転ディスクと、前記対物レンズの倍率に対応させて前記結像光学系または前記分岐光学系を選択する光路選択手段とを具備したことを特徴としている。
【００２０】
この結果、本発明によれば、対物レンズの倍率に対応させて回転ディスクを中間像位置に選択的に配置するだけの簡単な構成で、いかなる倍率の対物レンズに対しても像の明るさ、セクショニング効果の劣化を招くことがなく、常に良好な共焦点像を得ることができる。
【００２１】
また、本発明によれば、結像光学系は、同一平面上に配置され、高さ方向のスペースを取らないので、このような結像光学系を組み込んだ共焦点観察ユニットの厚み寸法を最小限に抑え、小型化を図ることができ、これにより観察者のアイポイントの上昇を抑えることも可能になって、顕微鏡として、使用し易い状況を確保できる。
【００２２】
さらに、本発明によれば、対物レンズの倍率に対応させて結像光学系または分岐光学系を選択するといった簡単な構成で、いかなる対物レンズに対しても像の明るさ、セクショニング効果の劣化を招くことがなく、常に良好な共焦点像を得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明が適用される共焦点顕微鏡の概略構成を示している。
【００２５】
図において、１は顕微鏡本体で、この顕微鏡本体１は、ベース部１ａに対し直立した胴部１ｂを有し、この胴部１ｂの先端には、ベース部１ａと平行に配置された対物アーム１ｃを有している。
【００２６】
対物アーム１ｃの先端部には、倍率の異なる対物レンズ２を複数保持した対物レンズ倍率変更手段としてのレボルバ３が設けられ、このレボルバ３により所望倍率の対物レンズ２が光軸上に切換え可能になっている。
【００２７】
光軸上の対物レンズ２に対向するベース部１ａには、ステージ４が設けられている。このステージ４には、試料５が載置されている。
【００２８】
対物アーム１ｃ上には、光源１０１を有する共焦点観察ユニット７が設けられ、この共焦点観察ユニット７上には、接眼レンズ９を有する観察鏡筒８が設けられている。
【００２９】
図２は、共焦点観察ユニット７の概略構成を示している。
【００３０】
この場合、光源１０１から出射した照明光は、コレクタレンズ１０２を通して平行光となり、ミラー１０３で９０°右側に偏向され光分岐手段としてのビームスプリッタ１０４に入射する。ビームスプリッタ１０４に入射した照明光は、さらに９０°右側に偏向され結像光学系１００に入射する。
【００３１】
結像光学系１００に入射した照明光は、さらにミラー１０５で９０°左側に偏向され、二次結像レンズ１０６を通り、ミラー１０７で９０°左側に偏向され、回転ディスク１０８に入射する。
【００３２】
この場合、回転ディスク１０８は、複数の光透過部を有するもので、例えば、３５μｍ幅の光を透過するラインを持つ明暗比１：２０程度のラインパターンが複数設けられており、モータ１０９により回転するようになっている。
【００３３】
回転ディスク１０８を透過した照明光は、ミラー１１０で９０°左側に偏向され、一次結像レンズ１１１を通ってプリズム１１２に入射する。プリズム１１２に入射した照明光は、９０°下側に偏向され、レボルバ３を通って対物レンズ２に入射し、対物レンズ２により試料５上に集光する。
【００３４】
一方、試料５を反射した光は、対物レンズ２に戻り、レボルバ３を通ってプリズム１１２に入射する。プリズム１１２に入射した光は、９０°横に偏向され、一次結像レンズ１１１に戻される。
【００３５】
一次結像レンズ１１１に入射した光は、ミラー１１０により９０°右側に偏向され、回転ディスク上に対物レンズ２の倍率を持つ第１の中間像として第１の像１１６を形成する。また、第１の像１１６から出射した光はミラー１０７により９０°右側に偏向され、二次結像レンズ１０６に入射する。二次結像レンズ１０６に入射した光は、ミラー１０５で９０°右側に偏向され、第１の像１１６の２倍の倍率を持つ第２の中間像として第２の像１１７を形成する。
【００３６】
第２の像１１７から出射した光は、ビームスプリッタ１０４を直進し、ミラー１１８で９０°右側に偏向され、プリズム１１２に入射する。プリズム１１２に入射した光は、９０°上方に偏向され、三次結像レンズ１１９により第２の像１１７と等倍の第３の像１２０を形成する。この第３の像１２０から出射した光は、接眼レンズ９に入射され、観察者により目視観察される。
【００３７】
この場合、回転ディスク１０８とモータ１０９は、図示しないガイドなどの移動手段と、クリックなどの位置決め手段により第１の像１１６と第２の像１１７のいずれかの位置（第２の像１１７での位置は破線で示している。）に移動、位置決めできるようになっている。
【００３８】
次に、このように構成した第１の実施の形態の動作を説明する。
【００３９】
この場合、例えば１００倍程度の、高倍率の対物レンズ２を使用して共焦点観察を行うには、レボルバ３を操作して、１００倍の対物レンズ２を光軸上に切換えると同時に、図示しない移動手段および位置決め手段により回転ディスク１０８を第１の像１１６に位置させるようにする。また、例えば１０倍程度の、低倍率の対物レンズ２を使用して共焦点観察を行うには、レボルバ３を操作して、１０倍の対物レンズ２を光軸上に切換えると同時に、図示しない移動手段および位置決め手段により回転ディスク１０８を図示矢印方向Ａに沿って第２の像１１７まで位置させるようにする。
【００４０】
そして、これらの設定を行った後、光源１０１より照明光を発生させる。すると、光源１０１から出射した照明光は、上述したようにコレクタレンズ１０２、ミラー１０３、ビームスプリッタ１０４、ミラー１０５、二次結像レンズ１０６、ミラー１０７、ミラー１１０、一次結像レンズ１１１、プリズム１１２、レボルバ３、対物レンズ２を通って試料を照射し、試料５を反射した光が対物レンズ２、レボルバ３、プリズム１１２、一次結像レンズ１１１、ミラー１１０を通って第１の像１１６を形成し、さらにミラー１０７、二次結像レンズ１０６、ミラー１０５を通って第２の像１１７を形成し、ビームスプリッタ１０４、ミラー１１８、プリズム１１２、三次結像レンズ１１９を通って第３の像１２０を形成し、この第３の像１２０から出射した光が、接眼レンズ９に入射し、観察者により目視観察される。
【００４１】
この場合、上述したように、回転ディスク１０８の光を透過するラインの幅Ｗが３５μｍであるとすると、ある対物レンズ２に対するライン幅Ｗにおけるセクショニング効果と明るさの可否を示す係数ｋは、
ｋ＝Ｗ・ＮＡ／λＭ
で求められる。
【００４２】
これにより、第１の像１１６に回転ディスク１０８を位置させたときの回転ディスク１０８上での倍率Ｍは、対物レンズ２の倍率に等しいので、光源１０１の照明光の波長を５５０ｎｍと仮定すると、各倍率の対物レンズ２ごとのそれぞれの係数ｋは、以下のようになる。
【００４３】
2004013102.tif 000003
また、第２の像１１７に回転ディスク１０８を位置させたときの回転ディスク１０８上での倍率Ｍは、対物レンズ２の倍率の２倍になるので、各倍率の対物レンズ２ごとのそれぞれの係数ｋは、以下のようになる。
【００４４】
2004013102.tif 000004
この結果、第１の像１１６に回転ディスク１０８を位置させた場合、５０×、１００×の高倍率の対物レンズ２を使用したときは、ｋが最適な０．５〜１の間に入っており、これにより像の十分な明るさと良好なセクショニング効果が得られる。しかし、５×、１０×、２０×の低倍率の対物レンズ２を使用したときは、ｋが１以上となり、良好なセクショニング効果が得られない。
【００４５】
一方、第２の像１１７に回転ディスク１０８を位置させた場合では、５×、１０×、２０×の低倍率の対物レンズ２を使用したときは、ｋが最適な０．５〜１の間に入っており、これにより像の十分な明るさと良好なセクショニング効果が得られるが、５０×、１００×の高倍率の対物レンズ２を使用したときは、ｋが０．５以下となり、良好なセクショニング効果が得られない。
【００４６】
従って、このようにすれば、５０×、１００×の高倍率の対物レンズ２を使用する場合は、回転ディスク１０８を第１の像１１６に位置させ、５×、１０×、２０×の低倍率の対物レンズ２を使用する場合は、図示しない移動手段および位置決め手段により回転ディスク１０８を第２の像１１７に位置させるようにすることにより、回転ディスク１０８として光を透過するライン幅Ｗが３５μｍのスリットパターンのものを対物レンズ２の倍率に関係なく共用しても、観察者は、良好な共焦点像を観察することができる。このことは、従来のように直径の大きなディスクを使用し、それを切換えたり、変倍ターレットや、ズーム機構などを用いるものと比べ、回転ディスク１０８とモータ１０９を移動させるだけの図示しない移動手段および位置決め手段を用いるだけの簡単な機構で、かつスペースを取らない構成により、いかなる倍率の対物レンズ２に対しても像の明るさ、セクショニング効果の劣化を招くことがなく、常に良好な共焦点像を得ることができる。
【００４７】
また、回転ディスク１０８を第１の像１１６、第２の像１１７のどちらに位置させても、対物レンズ２、接眼レンズ９の倍率を抜いた中間倍率が変わらないので、従来の結像光学系の倍率調整といった複雑な機構を必要とせずに、一般に用いられる顕微鏡と同様に、対物レンズの呼称倍率に対応した観察像の倍率を得ることができる。
【００４８】
さらに、結像光学系１００は、同一平面上に配置され、高さ方向のスペースを取らないので、このような結像光学系１００を組み込んだ共焦点観察ユニット７の厚み寸法（図１に示すＴ）を最小限に抑え、小型化を図ることができる。これにより観察者のアイポイントの上昇を抑えることもできるので、顕微鏡として、使用し易い状況を確保できる。
【００４９】
なお、上述した第１の実施の形態では、回転ディスク１０８とモータ１０９を第１の像１１６と第２の像１１７の間で移動させるようにしているが、回転ディスク１０８とモータ１０９を固定し、二次結像レンズ１０６と一次結像レンズ１１１について、それぞれ倍率の異なるものを複数枚用意するとともに、これらを例えばターレットやスライダ機構などに設置し、このようなターレットやスライダ機構を中間倍率が変わらないように連動させる構成としてもよい。この場合、ターレットに代えて、２組のズーム変倍機構を持たせるような構成にしてもよい。
【００５０】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００５１】
この場合、共焦点顕微鏡については、図１と同様なので、同図を援用するものとする。
【００５２】
図３は、このような共焦点顕微鏡に適用される共焦点観察ユニット７の概略構成を示すものである。
【００５３】
この場合、光源２０１から出射した照明光はコレクタレンズ２０２を通して平行光となり、ミラー２０３で９０°右側に偏向されビームスプリッタ２０４に入射する。ビームスプリッタ２０４に入射した照明光は、９０°右側に偏向され結像光学系２００に入射する。
【００５４】
結像光学系２００に入射した照明光は、光路選択手段としての光学結合部材２０５に入射する。
【００５５】
ここで、結像光学系２００を選択した場合、光学結合部材２０５は、横向き（２０５ａの状態）になり、この状態の光学結合部材２０５ａに入射した照明光は、９０°左側に偏向され、結像光学系二次結像レンズ２０６を通り回転ディスク２０７に入射する。
【００５６】
この場合の回転ディスク２０７は、第１の実施の形態で述べたのと全く同様なもので、モータ２０８により回転するようになっている。
【００５７】
回転ディスク２０７を通過した照明光は、結像光学系一次結像レンズ２０９を通って光路選択手段としての光学分岐部材２１０に入射する。この場合、光学分岐部材２１０は、光学結合部材２０５が横向き（２０５ａの状態）の場合、同様に横向き（２１０ａの状態）になっており、この状態の光学分岐部材２１０ａに入射した照明光は、９０°左側に偏向され、ミラー２１５に入射する。
【００５８】
一方、分岐光学系３００を選択した場合、光学結合部材２０５は、縦向き（２０５ｂの状態）になり、この状態の光学結合部材２０５ｂに入射した照明光は、９０°上方に偏向され、ミラー２１１で９０°横方向に偏向され、分岐光学系二次結像レンズ２１２を通り回転ディスク２０７に入射する。
【００５９】
回転ディスク２０７を通過した照明光は、分岐光学系一次結像レンズ２１３を通ってミラー２１４で９０°偏向され、光学分岐部材２１０に入射する。この場合、光学分岐部材２１０は、光学結合部材２０５が縦向き（２０５ｂの状態）の場合、同様に縦向き（２１０ｂの状態）になっており、この状態の光学分岐部材２１０ｂに入射した照明光は、９０°偏向され、ミラー２１５に入射する。
【００６０】
これら光学結合部材２０５および光学分岐部材２１０は、図示しない軸、ベアリング、クリックを用いて図示矢印方向Ｂ、Ｃに連動して回転可能するとともに、その状態を保持可能にする機構を有し、光学結合部材２０５は、２０５ａもしくは２０５ｂの状態で、光学分岐部材２１０は、２１０ａもしくは２１０ｂの状態でそれぞれ停止できるようになっている。また、これら光学結合部材２０５および光学分岐部材２１０は、連動させることで、光学結合部材２０５が２０５ａの状態のときは、光学分岐部材２１０が、２１０ａの状態に、光学結合部材２０５が２０５ｂの状態のときは、光学分岐部材２１０が２１０ｂの状態になるようにしている。
【００６１】
ミラー２１５に入射した照明光は、９０°左側に偏向されプリズム２１６に入射する。プリズム２１６に入射した照明光は、９０°下側に偏向され、レボルバ３を通って対物レンズ２に入射し、対物レンズ２により試料５上に集光する。
【００６２】
一方、試料５を反射した光は、対物レンズ２に戻り、レボルバ３を通ってプリズム２１６に入射する。プリズム２１６に入射した光は、９０°横に偏向され、ミラー２１５を通って光学分岐部材２１０に入射する。
【００６３】
ここで、光学分岐部材２１０により結像光学系２００を選択した場合、光学分岐部材２１０は、横向き（２１０ａの状態）になり、この状態の光学分岐部材２１０ａに入射した光は、９０°右側に偏向され、結像光学系一次結像レンズ２０９により回転ディスク２０７上に対物レンズ２の倍率を持つ第１の中間像として第１の像２２０を形成する。
【００６４】
第１の像２２０から出射した光は、結像光学系二次結像レンズ２０６を通り光学結合部材２０５に入射する。この場合、光学結合部材２０５は、光学分岐部材２１０が横向き（２１０ａの状態）の場合、同様に横向き（２０５ａの状態）になっており、この状態の光学結合部材２０５ａに入射した照明光は、９０°右側に偏向され、第１の像２２０の２倍の倍率を持つ第２の中間像として第２の像２２２を形成する。
【００６５】
一方、光学分岐部材２１０により光が分岐光学系３００を選択した場合、光学分岐部材２１０は、縦向き（２１０ｂの状態）になり、この状態の光学分岐部材２１０ｂに入射した光は、９０°上方に偏向され、ミラー２１４で９０°偏向され、分岐光学系一次結像レンズ２１３により回転ディスク２０７上に対物レンズ２の倍率の２倍の倍率を持っ第３の中間像として第３の像２２１を形成する。
【００６６】
第３の像２２１から出射した光は、分岐光学系二次結像レンズ２１２を通り、ミラー２１１で９０°偏向され、光学結合部材２０５に入射する。この場合、光学結合部材２０５は、光学分岐部材２１０が縦向き（２１０ｂの状態）の場合は、同様に縦向き（２０５ｂの状態）になっており、この状態の光学結合部材２０５ｂに入射した照明光は、９０°偏向され、第２の像２２２と同じ位置に、第３の像２２１と同じ倍率の第４の中間像（結像光学系２００を通って第２の像２２２として形成されたものと同じ倍率の像）を形成する。
【００６７】
これら結像光学系２００または分岐光学系３００を通って形成される第２の像２２２より出射した光は、ビームスプリッタ２０４を直進し、ミラー２２３で９０°右側に偏向され、プリズム２１６に入射する。プリズム２１６に入射した光は、９０°上方に偏向され、観察結像レンズ２２４により第２の像２２２と等倍の第４の像２２５を形成する。この第４の像２２５から出射した光は、接眼レンズ９に入射され、観察者により目視観察される。
【００６８】
次に、このように構成した第２の実施の形態の動作を説明する。
【００６９】
まず、例えば１００倍程度の、高倍率の対物レンズ２を使用して共焦点観察を行う場合は、光学結合部材２０５および光学分岐部材２１０を図示しない回転、停止機構により駆動して、それぞれ２０５ａ、２１０ａの状態にして光が結像光学系２００を通るようにする。
【００７０】
そして、これらの設定を行った後、光源１０１より照明光を発生させる。すると、光源１０１から出射した照明光は、上述したようにコレクタレンズ２０２、ミラー２０３を通ってビームスプリッタ２０４に入射し、ビームスプリッタ２０４で９０°偏向されて、結像光学系２００に入り、光学結合部材２０５、結像光学系二次結像レンズ２０６、回転ディスク２０７、結像光学系一次結像レンズ２０９、光学分岐部材２１０、ミラー２１５、プリズム２１６、レボルバ３、対物レンズ２を通って試料５を照射し、試料５を反射した光が対物レンズ２、レボルバ３、プリズム２１６、ミラー２１５、光学分岐部材２１０、結像光学系一次結像レンズ２０９を通って第１の像２２０を形成し、さらに結像光学系二次結像レンズ２０６、光学結合部材２０５を通って第２の像２２２を形成し、ビームスプリッタ２０４、ミラー２２３、プリズム２１６、観察結像レンズ２２４を通って第４の像２２５を形成し、この第４の像２２５から出射した光が、接眼レンズ９に入射し、観察者により目視観察される。
【００７１】
一方、例えば１０倍程度の、低倍率の対物レンズ２を使用して共焦点観察を行う場合は、光学結合部材２０５および光学分岐部材２１０を図示しない回転、停止機構により駆動して、それぞれ２０５ｂ、２１０ｂの状態にして光が分岐光学系３００を通るようにする。
【００７２】
そして、これらの設定を行った後、光源１０１より照明光を発生させる。すると、光源１０１から出射した照明光は、上述したようにコレクタレンズ２０２、ミラー２０３を通ってビームスプリッタ２０４に入射し、ビームスプリッタ２０４で９０°偏向されて、分岐光学系３００に入って、光学結合部材２０５、ミラー２１１、分岐光学系二次結像レンズ２１２、回転ディスク２０７、分岐光学系一次結像レンズ２１３、ミラー２１４、光学分岐部材２１０、ミラー２１５、プリズム２１６、レボルバ３、対物レンズ２を通って試料５を照射し、試料５を反射した光が対物レンズ２、レボルバ３、プリズム２１６、ミラー２１５、光学分岐部材２１０、ミラー２１４、分岐光学系一次結像レンズ２１３を通って第３の像２２１を形成し、さらに分岐光学系二次結像レンズ２１２、ミラー２１１、光学結合部材２０５を通って第２の像２２２の位置で像を形成し、ビームスプリッタ２０４、ミラー２２３、プリズム２１６、観察結像レンズ２２４を通って第４の像２２５を形成し、この第４の像２２５から出射した光が、接眼レンズ９に入射し、観察者により目視観察される。
【００７３】
従って、このようにすれば、５０×、１００×の高倍率の対物レンズ２を使用して共焦点観察を行う場合は、光学結合部材２０５および光学分岐部材２１０を、それぞれ２０５ａ、２１０ａの状態にして結像光学系２００を選択し、一方、５×、１０×、２０×の低倍率の対物レンズ２を使用して共焦点観察を行う場合は、光学結合部材２０５および光学分岐部材２１０を、それぞれ２０５ｂ、２１０ｂの状態にして分岐光学系３００を選択して、回転ディスク２０７上での像の倍率Ｍを、結像光学系２００の場合は対物レンズ２の倍率に等しく、分岐光学系３００の場合は対物レンズ２の２倍になるようにしたので、回転ディスク２０７として光を透過するライン幅Ｗが３５μｍのスリットパターンのものを対物レンズ２の倍率に関係なく共用しても、像の明るさ、セクショニング効果の劣化を招くことがなく、観察者は、常に良好な共焦点像を観察することができる。
【００７４】
また、回転ディスク２０７は、結像光学系２００および分岐光学系３００に対して共通に設けられ、回転ディスク２０７を動かすことなく光学結合部材２０５と光学分岐部材２１０を連動させて結像光学系２００またはび分岐光学系３００を選択するだけなので、構成が簡単で、しかも簡単な操作によって、どのような倍率の対物レンズ２に対しても常に良好な共焦点像を得ることができる。
【００７５】
さらに、照明光が結像光学系２００を通った場合でも、分岐光学系３００を通った場合でも、対物レンズ２、接眼レンズ９を抜いた中問倍率が変わらないので、従来の結像光学系の倍率調整といった複雑な機構を必要とせずに、一般に用いられる顕微鏡と同様に、対物レンズの呼称倍率に対応した観察像の倍率を得ることができる。
【００７６】
さらにまた、共焦点観察ユニット７内において、結像光学系２００および分岐光学系３００を観察者側から見て後方に位置させることで、図１に示す共焦点観察ユニット７の観察鏡筒８が載る部分の厚み寸法を最小限に抑えることができるので、観察者のアイポイントの上昇を抑えることができるので、顕微鏡として、使用し易い状況を確保できる。
【００７７】
なお、上述した第２の実施の形態において、対物レンズ２として無限遠系の対物レンズを使用し、第２の像２２２よりも像側に光線を平行にするアフォーカルレンズをさらに配置する構成とし、さらにプリズム２１６を挿脱可能にして対物レンズ２からそのまま接眼レンズ９ヘ照明光を上げるか、上述した実施の形態のように周回させるかを選択できる構成を付加してもよい。
【００７８】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【００７９】
例えば、上述した実施の形態では、回転ディスクとして、ラインパターンの設置されているディスクを使用したが、例えば、Ｎｉｐｋｏｗディスクのようなピンホールが螺旋状に配置されているディスクを用いてもよい。また、上述した実施の形態では、接眼レンズ９を介して観察者が目視観察するようにしているが、ＣＣＤカメラなどの撮像手段を用いて観察するようにしてもよい。さらに、上述した実施の形態では、光源からの照明光を試料に照射させるためにビームスプリッタを設置したが、例えば、偏光ビームスプリッタを設置し、この偏光ビームスプリッタよりも標本側の光路上に、例えばλ／４波長板を設置するような構成であってもよい。
【００８０】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００８１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、小型で、対物レンズの切換えに関係なく、常に良好な共焦点観察を行うことができる共焦点顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１および第２の実施の形態の共焦点顕微鏡の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態に適用される共焦点観察ユニットの概略構成を示す図。
【図３】第２の実施の形態に適用される共焦点観察ユニットの概略構成を示す図。
【図４】従来の共焦点顕微鏡に用いられるディスクの概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…顕微鏡本体
１ａ…ベース部
１ｂ…胴部
１ｃ…対物アーム
２…対物レンズ
３…レボルバ
４…ステージ
５…試料
７…共焦点観察ユニット
８…観察鏡筒
９…接眼レンズ
１００…結像光学系
１０１…光源
１０２…コレクタレンズ
１０３…ミラー
１０４…ビームスプリッタ
１０５…ミラー
１０６…二次結像レンズ
１０７…ミラー
１０８…回転ディスク
１０９…モータ
１１０…ミラー
１１１…一次結像レンズ
１１２…プリズム
１１６…第１の像
１１７…第２の像
１１８…ミラー
１１９…三次結像レンズ
１２０…第３の像
２００…結像光学系
３００…分岐光学系
２０１…光源
２０２…コレクタレンズ
２０３…ミラー
２０４…ビームスプリッタ
２０５、２０５ａ、２０５ｂ…光学結合部材
２０６…結像光学系二次結像レンズ
２０７…回転ディスク
２０８…モータ
２０９…結像光学系一次結像レンズ
２１０、２１０ａ、２１０ｂ…光学分岐部材
２１１…ミラー
２１２…分岐光学系二次結像レンズ
２１３…分岐光学系一次結像レンズ
２１４…ミラー
２１５…ミラー
２１６…プリズム
２２０…第１の像
２２１…第３の像
２２２…第２の像
２２３…ミラー
２２４…観察結像レンズ
２２５…第４の像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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