(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に浸された標本を観察する顕微鏡に適用される顕微鏡用液浸対物レンズにおいて、
複数のレンズからなる対物レンズ本体と、
この対物レンズ本体を収容した内筒と、
この内筒を中空部に沿って収容する外筒と、
前記外筒の前記標本側の先端に対向させて窓部を有するカバーを配置し、このカバーと前記対物レンズ本体との間に前記標本の浸される液体と同じ屈折率を有する液体を充填し、
前記窓部の前記標本に対する相対位置を固定したまま、前記対物レンズ本体を光軸方向で移動可能にしたことを特徴とする顕微鏡用液浸対物レンズ。
【請求項２】
液体に浸された標本を観察する顕微鏡に適用される顕微鏡用液浸対物レンズにおいて、
複数のレンズからなる対物レンズ本体と、
この対物レンズ本体を収容した内筒と、
この内筒を中空部に沿って収容する外筒と、
この外筒の内部に設けられ、前記外筒に対して前記内筒を前記対物レンズ本体の光軸方向で移動させる駆動手段と、
前記外筒に設けられるとともに、前記対物レンズの光路を遮らない位置に窓部を有するカバーと、
このカバーの窓部と前記対物レンズ本体の間に充填され、且つ前記標本の浸される液体と同じ屈折率を有する液体と
を具備し、
前記窓部の前記標本に対する相対位置を固定したまま、前記駆動手段により前記対物レンズ本体を光軸方向に移動可能にしたことを特徴とする顕微鏡用液浸対物レンズ。
【請求項３】
前記カバーは、前記外筒に対して着脱可能であることを特徴とする請求項２記載の顕微鏡用液浸対物レンズ。
【請求項４】
さらに、前記外筒と前記内筒との間に変形可能な保持部材を備え、前記液体は、前記窓部を有する前記カバーと前記対物レンズ本体と前記保持部材の間に充填されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の顕微鏡用液浸対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体中の標本観察に用いられる顕微鏡用液浸対物レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、顕微鏡により液体中の標本を観察しようとした場合、浸液層にある程度の厚みがあると、標本が浸液中のどの位置に存在するかによって、対物レンズと標本との間に存在する浸液の厚みが様々に変化することが知られている。
【０００３】
このため、このような標本観察に、通常の対物レンズを使用すると、標本が浸液中のどの深さに位置するかによって、対物レンズの球面収差が変化してしまい、全ての標本について良好な観察像を得るのが困難となる。
【０００４】
そこで、従来では、液体中の標本を観察する場合には、標本を液体で満した容器中に収容するとともに、容器中の液体に対物レンズの先端を直接浸して観察を行なうような方法がとられている。
【０００５】
一方、顕微鏡やレーザ走査型顕微鏡により３次元的な構造を有する標本を観察する場合、対物レンズまたは標本を載置するステージを光軸方向に移動させながらピント調整や３次元的なレーザ走査などが行なわれている。
【０００６】
しかしながら、このような顕微鏡やレーザ走査型顕微鏡において、上述したように対物レンズの先端を容器中の液体に直接浸した状態で、対物レンズを移動させるようにすると、対物レンズの動きに起因して振動が発生し、この振動が液体を伝わって標本に達することがある。この場合、液体中に浸して観察される標本は、液体中を移動しやすかったり、非常に柔らかいものが多いことから、振動による影響を標本は、受けやすかった。特に、電気生理学やパッチクランプなどのマイクロマニピュレーションを行なう標本の場合は、対物レンズからの振動の影響を受けやすく、精度の高い標本観察ができなくなるという問題があった。
【０００７】
そこで、従来、特開平７−３３３５１１号公報に開示されるように観察部を対物レンズに対して移動可能に支持し、観察部の位置を変化させることで標本上の焦点面の位置を移動できるようにしたものや、特開平６−３９２２０号公報、特開平１０−３９２２２号公報に開示されるように、液体で満され密封された特殊容器内に標本を収容し、この特殊容器を特殊容器内の液体と屈折率の等しい液体を収容した液体中に収容するとともに、このような特殊容器と対物レンズとの間に、特殊容器内の液体と屈折率の等しい液体を滞留させたり、このような液体を変形可能な特殊容器に収容したものを介在させるようにすることが考えられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平７−３３３５１１号公報のものは、対物レンズの倍率をＭとすると、標本面の移動量に対して観察部ではＭ２倍の移動量が必要になることから、実際には、観察部を１０ｍｍも移動させることになり、その分、観察部の移動機構が大型し、新たな振動の発生源になってしまうという問題があり、また、特開平６−３９２２０号公報、特開平１０−３９２２２号公報のものは、標本を収容する特殊容器の構造が限定されるため、観察できる標本が制限されてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、観察標本の制限を受けることなく精度の高い標本観察を実現でき、しかも、適用顕微鏡の大型化を招くことのない顕微鏡用液浸対物レンズを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、液体に浸された標本を観察する顕微鏡に適用される顕微鏡用液浸対物レンズにおいて、複数のレンズからなる対物レンズ本体と、この対物レンズ本体を収容した内筒と、この内筒を中空部に沿って収容する外筒と、前記外筒の前記標本側の先端に対向させて窓部を有するカバーを配置し、このカバーと前記対物レンズ本体との間に前記標本の浸される液体と同じ屈折率を有する液体を充填し、前記窓部の前記標本に対する相対位置を固定したまま、前記対物レンズ本体を光軸方向で移動可能にしたことを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の発明は、液体に浸された標本を観察する顕微鏡に適用される顕微鏡用液浸対物レンズにおいて、
複数のレンズからなる対物レンズ本体と、この対物レンズ本体を収容した内筒と、この内筒を中空部に沿って収容する外筒と、この外筒の内部に設けられ、前記外筒に対して前記内筒を前記対物レンズ本体の光軸方向で移動させる駆動手段と、前記外筒に設けられるとともに、前記対物レンズの光路を遮らない位置に窓部を有するカバーと、このカバーの窓部と前記対物レンズ本体との間に充填され、前記標本の浸される液体と同じ屈折率を有する液体とを具備し、前記窓部の前記標本に対する相対位置を固定したまま、前記駆動手段により前記対物レンズ本体を光軸方向に移動可能にしたことを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記カバーは、前記外筒に対して着脱可能であることを特徴としている。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、さらに、前記外筒と前記内筒との間に変形可能な保持部材を備え、前記液体は、前記窓部を有する前記カバーと前記対物レンズ本体と前記保持部材の間に充填されていることを特徴としている。
【００１３】
この結果、請求項１または２記載の本発明によれば、標本に対する相対位置を固定した窓部により、対物レンズ本体と標本が浸される液体とを分離することにより、対物レンズ本体の移動に伴う振動が標本に伝わるのをなくし、また、対物レンズと標本の間が常に液体で満されているので、対物レンズの移動による球面収差の変化の発生を防止できる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、窓部と対物レンズ本体との間に充填される液体を標本の浸される液体の種類に応じて変更できる。
【００１５】
【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。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明が適用される顕微鏡用液浸対物レンズの概略構成を示している。図において、１は内筒で、この内筒１の中空部には、５枚のレンズ２〜６を光軸方向に沿って配置し対物レンズ本体１００を構成している。この場合、これらレンズ２〜６は、それぞれリング状の保持部材７〜１１により各別に内筒１の内周面に沿って保持されるとともに、固定枠１２により一括して固定されている。
【００１７】
一方、１３は外筒で、この外筒１３は、基端部側の開口端に固定部１５を嵌合している。この固定部１５は、図示しない顕微鏡本体に取付けるためのものである。そして、このような外筒１３の中空部に所定の隙間１４を介して内筒１を挿装している。この場合、内筒１は、駆動体１６を介して外筒１３の固定部１５に固定されている。駆動体１６は、対物レンズ本体１００を有する内筒１全体を光軸方向に移動させるもので、ここでは、対物レンズ本体１００の光路を遮らないような中空部を有するもの、例えばチューブ型の圧電素子、ボイスコイル、リニアモータなどが用いられる。この場合、対物レンズ本体１００の光路を遮らないような中空部を有し、且つ内筒１を光軸方向に移動させるものであれば、これら以外の駆動源を用いてもよい。
【００１８】
外筒１３の先端部には、内筒１先端部との間に、変形可能な保持部材１７を介在させている。この保持部材１７は、外筒１３の中空部における内筒１の光軸方向の妨げないとともに、後述する液体１９が外部に漏れ出すのを阻止するもので、ここでは、シリコンゴムやＯリングが用いられている。この場合、内筒１の光軸方向の移動を保障するとともに、液漏れを防止できるものであれば、これら以外のものを用いてもよい。
【００１９】
外筒１３の先端部側の開口端に先端カバー１８をねじ込みなどにより着脱可能に設けている。この先端カバー１８は、対物レンズ本体１００の光路、つまり、対物レンズ本体１００の先端に位置されるレンズ２の光路を遮らない位置に光学ガラスや光学プラスチックなどの平行平板を有する窓部１８１を設けている。そして、先端カバー１８の窓部１８１内側のレンズ２との間に液体１９を充填している。この液体１９は、後述する標本２０が浸される液体２２と同じ屈折率を有するもので、この液体１９中に、常に、窓部１８１とレンズ２の間が浸される状態になっている。
【００２０】
そして、このように構成した符号２００で示す液浸対物レンズを用いて標本２０を観察するには、標本２０を浸した液体２２の入った容器２１の液体２２中に先端カバー１８の窓部１８１を浸すようにする。
【００２１】
次に、以上のように構成した実施の形態の作用を説明する。
【００２２】
まず、図示しない顕微鏡本体に、外筒１３の基端部側に設けられた固定部１５を取付ける。そして、標本２０を浸した容器２１の液体２２中に先端カバー１８の窓部１８１を浸すように配置するとともに、窓部１８１の標本２０に対する相対位置を固定する。
【００２３】
この状態から、駆動体１６を付勢して内筒１全体を光軸方向で移動させるとともに、標本２０面に対し対物レンズ本体１００を移動させ、対物レンズ本体１００の焦点面を標本２０上で変化させながら、液体２２中に浸された標本２０の観察が行なわれる。
【００２４】
この場合、先端カバー１８の窓部１８１内側とレンズ２との間には、標本２０の浸された液体２２と同じ屈折率を有する液体１９が充填され、しかも、標本２０を浸した容器２１の液体２２中に先端カバー１８の窓部１８１が浸されるとともに、窓部１８１の標本２０に対する相対位置が固定されているので、対物レンズ本体１００を動かしても、このときの対物レンズ本体１００は、常に、窓部１８１により容器２１内の液体２２と分離されることになり、この移動に伴う振動が液体２２を介し標本２０に伝わることがなくなる。また、対物レンズ１００と標本２０の間が常に液体２２で満されているので、対物レンズ１００の移動による球面収差の変化の発生を防止できる。これにより、常に良好な観察像が得られるとともに、非常に柔らかく、しかも移動しやすい液体２２中の標本２０であっても振動による悪影響を与えることなく、精度の高い標本観察を行なうことができる。
【００２５】
また、従来の観察部を対物レンズに対して移動可能に支持し、対物レンズの倍率Ｍに対し、観察部でＭ２倍の移動量が必要になるものと比べ、対物レンズ本体１００での移動量は、極めて微小にできるので、かかる液浸対物レンズを適用した顕微鏡の大型化を確実に防止できる。
【００２６】
さらに、従来の密封された特殊容器を用いるものと比べ、標本２０を収容する容器２１が制限を受けることがないので、特殊容器に収容するのが難しい標本には適用できないなど観察できる標本が制限されるような不都合を解消できる。
【００２７】
また、先端カバー１８は、外筒１３に対して着脱可能にしているので、先端カバー１８内部の液体１９は、標本２０の浸される液体２２の種類に応じて変更することができる。また、外筒１３先端部と内筒１との間には、保持部材１７が介在され、先端カバー１８の窓部１８１内側のレンズ２との間の液体１９が外筒１３内部上方に進入するのを阻止しているので、液体２２の交換も、簡単な洗浄を行なう程度で、前に使用していた液体２２を完全に取り除くことができる。
【００２８】
なお、上述した実施の形態では、窓部１８１の平行平板の屈折率については言及しなかったが、この平行平板の屈折率を、液体２２の屈折率と同じにしておいたほうが、さらに望ましい。また、上述した構成の液浸対物レンズ２００は、図２に示すようにスライドガラス２３上に載置された標本２０についても、スライドガラス２３上で標本２０を浸すように置かれた液体２２の表面張力を利用し、液体２２中に先端カバー１８の窓部１８１を浸すようにして使用することもできる。
【００２９】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態の概略構成を示すもので、第１の実施の形態で述べた液浸対物レンズを光学顕微鏡に適用し、このような光学顕微鏡により、パッチクランプなどのマイクロマニピュレーションを行なう例を示している。
なお、図３は、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００３０】
この場合、図示しない顕微鏡本体に、図１で述べた液浸対物レンズ２００の外筒１３の基端部側に設けられた固定部１５を取付け、液体２２の入った容器２１中の標本２０および、この標本２０を操作するマイクロマニピュレータ３１先端を観察するようにしている。
【００３１】
従って、このようにしても、第１の実施の形態で述べたように、駆動体１６を付勢して、内筒１全体を光軸方向に移動し、標本２０に対し対物レンズ本体１００を移動させても、対物レンズ本体１００は、先端カバー１８の窓部１８１により容器２１内の液体２２と分離されているため、移動による振動が液体２２を介し標本２０に伝わることがなくなり、また、対物レンズ１００と標本２０の間が常に液体２２で満されているので、対物レンズ１００の移動による球面収差の変化の発生を防止でき、常に良好な観察像が得られ、電気的生理学やパッチクランプなどのマイクロマニピュレーションを容易に精度よく行なうことができる。
【００３２】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態の概略構成を示すもので、第１の実施の形態で述べた液浸対物レンズをレーザ走査型顕微鏡に適用した例を示している。なお、図４も、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００３３】
この場合、レーザ光源４０からのレーザ光４９は、ビームエクスパンダ４１によりビーム径を広げられ、ビームスプリッタ４２を透過した後、第１のガルバノミラー４３および第２のガルバノミラー４４で反射され、図１で述べた液浸対物レンズ２００を介して液体２２の入った容器中２１の標本２０上に照射される。
また、標本２０からの光、例えば蛍光、反射光あるいは散乱光は、液浸対物レンズ２００、第２のガルバノミラー４４および第１のガルバノミラー４３を通ってビームスプリッタ４２で反射され、共焦点光学系４５を通過してフォトマルチプライヤーチューブ４６により検出される。この場合、第１のガルバノミラー４３、第２のガルバノミラー４４によるレーザ光のｘ、ｙ方向および液浸対物レンズ２００の対物レンズ本体１００のｚ方向の移動は、コントローラ４７により制御され、標本２０上でのレーザ光が３次元的に走査され、また、フォトマルチプライヤーチューブ４６からの検出信号は、コントローラ４７によりレーザ光の走査信号と同期して記録され画像が処理された後、モニター４８に観察像として表示される。
【００３４】
従って、このようにすれば、液浸対物レンズ２００の対物レンズ本体１００は、レーザ光４９が平行光として入射されると、対物レンズ本体１００の焦点位置にレーザ光４９を集光するようになるが、この場合も、駆動体１６を付勢し内筒１全体を光軸方向に移動させることで、対物レンズ本体１００を動かしても、対物レンズ本体１００は、先端カバー１８の窓部１８１により容器２１内の液体２２と分離されているため、このときの振動が液体２２を介し標本２０に伝わることがなくなり、また、対物レンズ１００と標本２０の間が常に液体２２で満されているので、対物レンズ１００の移動による球面収差の変化の発生を防止でき、常に良好な観察像が得られる。これにより、非常に柔らかく、しかも移動しやすい液体２２中の標本２０であっても振動による悪影響を与えることなく、精度の高い標本観察を行なうことができる。
【００３５】
本発明は、上記実施の形態に記載されているものに限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であり、例えば、内筒１を光軸方向で駆動する駆動体１６も中空状のものでなくてもよく、また、内筒１が外筒１３に対して光軸方向で駆動可能であれば、どのような形状であってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、観察標本の制限を受けることなく精度の高い標本観察を実現でき、しかも、適用顕微鏡の大型化を招くことのない顕微鏡用液浸対物レンズを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態の変形例を説明するための図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図４】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…内筒
２〜６…レンズ
７〜１１…保持部材
１２…固定枠
１３…外筒
１４…隙間
１５…固定部
１６…駆動体
１７…保持部材
１８…先端カバー
１８１…窓部
１９…液体
２０…標本
２１…容器
２２…液体
２３…スライドガラス
３１…マイクロマニピュレータ
４０…レーザ光源
４１…ビームエクスパンダ
４２…ビームスプリッタ
４３…第１のガルバノミラー
４４…第２のガルバノミラー
４５…共焦点光学系
４６…フォトマルチプライヤーチューブ
４７…コントローラ
４８…モニター
４９…レーザ光
１００…対物レンズ本体
２００…液浸対物レンズ
【図１】
0004504479.tif 000002
【図２】
0004504479.tif 000003
【図３】
0004504479.tif 000004
【図４】
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