(57)【要約】【課題】フォーカス検出光学系と標本観察光学系とに温度変化が生じる場合にも、正確にフォーカス検出を行うことができ、標本のフォーカス状態を確実に維持できること。【解決手段】顕微鏡１００は、観察光学系が有する対物レンズ３を共用したフォーカス検出手段として、フォーカス検出ユニット２１、ダイクロイックミラー３９および対物レンズ３を用いて構成されるフォーカス検出光学系を備えるとともに、加熱装置２２と、焦準機構２３と、制御部２４とを備え、制御部２４が有する温度制御部２４ａは、加熱装置２２が有するカーボンヒータを加熱させ、結像レンズ４，３６の各温度を各々所定の目標温度に一致させる制御を行っている。【選択図】        図２
2007286518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本の観察を行う観察手段内の一部光学系を共用し、該観察手段のフォーカス位置に対して前記標本の位置を検出するフォーカス検出手段を備え、該フォーカス検出手段の検出結果をもとに前記標本のフォーカス状態を維持するフォーカス維持装置において、
前記観察手段内の前記一部光学系を除いた部分観察光学系と、前記フォーカス検出手段内の前記一部光学系を除いた部分検出光学系との少なくとも一方の光学系に温度変化を生じさせる温度可変手段と、
前記温度可変手段に温度変化を生じさせ、前記部分観察光学系および前記部分検出光学系の各温度を所定の関係に維持する制御を行う温度制御手段と、
を備えたことを特徴とするフォーカス維持装置。
【請求項２】
前記温度可変手段は、前記部分観察光学系に配された観察結像レンズと、前記部分検出光学系に配された検出結像レンズとの少なくとも一方の結像レンズに温度変化を生じさせることを特徴とする請求項１に記載のフォーカス維持装置。
【請求項３】
前記温度可変手段は、前記部分観察光学系に配された観察光学素子群と、前記部分検出光学系に配された検出光学素子群との少なくとも一方の光学素子群に温度変化を生じさせることを特徴とする請求項１に記載のフォーカス維持装置。
【請求項４】
前記温度制御手段は、前記温度可変手段に温度変化を生じさせ、前記部分観察光学系および前記部分検出光学系の各温度を各々所定の目標温度に一致させる制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のフォーカス維持装置。
【請求項５】
前記部分観察光学系および前記部分検出光学系の各温度を検出する温度検出手段と、
前記部分観察光学系または前記部分検出光学系の一方の温度に対し、前記部分観察光学系または前記部分検出光学系の他方の温度の目標温度を記憶した記憶テーブルと、
を備え、
前記温度制御手段は、前記温度検出手段が検出した前記一方の温度をもとに前記記憶手段から前記目標温度を取得し、前記温度可変手段に温度変化を生じさせ、前記他方の温度を前記目標温度に一致させる制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のフォーカス維持装置。
【請求項６】
前記部分観察光学系および前記部分検出光学系の各温度を検出する温度検出手段と、
前記部分観察光学系または前記部分検出光学系の一方の温度をもとに、前記部分観察光学系または前記部分検出光学系の他方の温度の目標温度を演算する演算式を記憶した記憶手段と、
を備え、
前記温度制御手段は、前記温度検出手段が検出した前記一方の温度をもとに前記演算式から前記目標温度を算出し、前記温度可変手段に温度変化を生じさせ、前記他方の温度を前記目標温度に一致させる制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のフォーカス維持装置。
【請求項７】
前記部分観察光学系および前記部分検出光学系の周囲温度を検出する周囲温度検出手段を備え、
前記温度制御手段は、前記周囲温度に応じて、前記部分観察光学系および前記部分検出光学系の少なくとも一方の光学系の目標温度を設定する制御を行うことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載のフォーカス維持装置。
【請求項８】
前記温度可変手段は、前記部分観察光学系および前記部分検出光学系の少なくとも一方の光学系に対して着脱自在に設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のフォーカス維持装置。
【請求項９】
前記温度可変手段は、供給電力に応じて加熱を行う加熱手段または供給電力に応じて冷却を行う冷却手段であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のフォーカス維持装置。
【請求項１０】
標本の観察を行う観察手段と、
請求項１〜９のいずれか一つに記載のフォーカス維持装置と、
を備えたことを特徴とする顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標本の観察を行う観察手段内の一部光学系を共用したフォーカス検出手段による検出結果をもとに、標本のフォーカス状態を維持するフォーカス維持装置および顕微鏡に関し、特に、標本の長時間観察を行う場合のフォーカス状態の維持に適用して好適なフォーカス維持装置および顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、顕微鏡によって標本の長時間観察を行う場合に、周囲環境温度等の変化によるフォーカスドリフトを補正する技術として、例えば特許文献１に記載のフォーカス維持装置がある。図１５は、そのフォーカス維持装置を搭載した顕微鏡の概要構成を示す図である。この図は、顕微鏡の正面から見た観察光軸沿いの概要構成を示している。
【０００３】
図１５に示す顕微鏡は、カバーガラス１０２上に載置された標本１０１を観察する観察光学系の一つとして、対物レンズ１０３、結像レンズ１０４、光路切換プリズム１０５および撮像装置１０６を備える。また、観察光学系のフォーカス位置に対して標本１０１の位置検出を行うフォーカス検出ユニット１０７と、焦準機構としてのガイド１０８と、各部の動作を制御する制御部１０９とを備える。
【０００４】
観察光学系では、対物レンズ１０３は、標本１０１からの観察光を集光する。結像レンズ１０４は、ダイクロイックミラー１１０，１１１および吸収フィルタ１１２を介して対物レンズ１０３からの観察光を集光し、光路切換プリズム１０５を介して撮像装置１０６の撮像面１０６ａ上に標本１０１の観察像を結像させる。
【０００５】
フォーカス検出ユニット１０７は、内部に保持する図示しない光源からレーザ光を射出し、ミラー１１３、結像レンズ１１４、ダイクロイックミラー１１０および対物レンズ１０３を順に介してカバーガラス１０２の上面、つまりカバーガラス１０２と標本１０１との境界面に収束させる。また、この境界面で反射されたレーザ光を、再び対物レンズ１０３、ダイクロイックミラー１１０、結像レンズ１１４およびミラー１１３を順に介し、内部に保持する図示しない２分割フォトダイオード上に収束させる。そして、この収束させたレーザ光のスポット像をもとに、境界面の位置、つまり標本１０１の位置を検出する。
【０００６】
制御部１０９は、フォーカス検出ユニット１０７の検出結果をもとに、図示しない駆動機構によってガイド１０８を上下動させることで、ガイド１０８に取り付けられたレボルバ１１５を昇降移動させ、対物レンズ１０３の焦準駆動を行う。これによって、観察光学系に対する標本１０１の焦点合わせが行われるとともに、合焦された標本１０１のフォーカス状態が維持される。
【０００７】
このように、特許文献１にかかるフォーカス維持装置では、フォーカス検出ユニット１０７によって対物レンズ１０３を介したＴＴＬ（Through The Lens）方式のフォーカス検出を行うため、対物レンズ１０３が温度変化することで光学的なフォーカスドリフトが発生しても、フォーカス検出に誤差が生じず、標本１０１のフォーカス状態は維持される。また、この顕微鏡では、フォーカス検出にかかる光学系（フォーカス検出光学系）と標本観察にかかる光学系（標本観察光学系）とが同一部材で構成されているため、両光学系が一様に温度変化することで光学的なフォーカスドリフトが発生する場合にも、フォーカス検出に誤差が生じず、標本１０１のフォーカス状態は維持される。
【０００８】
一方、顕微鏡のフォーカスドリフトを補正する他の技術として、特許文献２に記載のフォーカス安定装置がある。このフォーカス安定装置では、ランプや電源などから発せられる熱によって顕微鏡が変形した場合に生じる像ボケをあらかじめ実験に基づいて記録しておく。標本観察時には、その実験データと顕微鏡の使用条件とから像ボケを算出し、算出した像ボケを打ち消すように焦準機構を制御することで、標本に対するフォーカスを安定させるようにしている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１０７３０２号公報
【特許文献２】特開２００３−２１７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載のフォーカス維持装置では、一般に、周囲環境温度等の変化によってフォーカス検出光学系と標本観察光学系との間に温度差が発生するため、対物レンズなどを含む一部の共通光学系を除いて、各光学系に異なる熱変形が生じる。これによって、フォーカス検出光学系と標本観察光学系とには異なるフォーカスドリフトが発生し、フォーカス検出誤差が生じるとともに、標本が誤った位置に維持される場合があるという問題があった。
【００１１】
一方、特許文献２に記載のフォーカス安定装置では、実験データと顕微鏡の使用条件とをもとに像ボケを算出するようにしているが、ここで用いる使用条件は、ランプに印加する電圧、ランプの点灯時間、顕微鏡内の代表点の測定温度など、熱変形に対する間接的なパラメータばかりであるため、像ボケを厳密に算出することが困難であり、所望のフォーカス位置に標本を安定させることができない場合があるという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、周囲環境温度等の変化によってフォーカス検出光学系と標本観察光学系とに異なる温度変化が生じる場合であっても、正確にフォーカス検出を行うことができ、標本のフォーカス状態を確実に維持することができるフォーカス維持装置および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】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかるフォーカス維持装置は、標本の観察を行う観察手段内の一部光学系を共用し、該観察手段のフォーカス位置に対して前記標本の位置を検出するフォーカス検出手段を備え、該フォーカス検出手段の検出結果をもとに前記標本のフォーカス状態を維持するフォーカス維持装置において、前記観察手段内の前記一部光学系を除いた部分観察光学系と、前記フォーカス検出手段内の前記一部光学系を除いた部分検出光学系との少なくとも一方の光学系に温度変化を生じさせる温度可変手段と、前記温度可変手段に温度変化を生じさせ、前記部分観察光学系および前記部分検出光学系の各温度を所定の関係に維持する制御を行う温度制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２にかかるフォーカス維持装置は、上記の発明において、前記温度可変手段は、前記部分観察光学系に配された観察結像レンズと、前記部分検出光学系に配された検出結像レンズとの少なくとも一方の結像レンズに温度変化を生じさせることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３にかかるフォーカス維持装置は、上記の発明において、前記温度可変手段は、前記部分観察光学系に配された観察光学素子群と、前記部分検出光学系に配された検出光学素子群との少なくとも一方の光学素子群に温度変化を生じさせることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４にかかるフォーカス維持装置は、上記の発明において、前記温度制御手段は、前記温度可変手段に温度変化を生じさせ、前記部分観察光学系および前記部分検出光学系の各温度を各々所定の目標温度に一致させる制御を行うことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５にかかるフォーカス維持装置は、上記の発明において、前記部分観察光学系および前記部分検出光学系の各温度を検出する温度検出手段と、前記部分観察光学系または前記部分検出光学系の一方の温度に対し、前記部分観察光学系または前記部分検出光学系の他方の温度の目標温度を記憶した記憶テーブルと、を備え、前記温度制御手段は、前記温度検出手段が検出した前記一方の温度をもとに前記記憶手段から前記目標温度を取得し、前記温度可変手段に温度変化を生じさせ、前記他方の温度を前記目標温度に一致させる制御を行うことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項６にかかるフォーカス維持装置は、上記の発明において、前記部分観察光学系および前記部分検出光学系の各温度を検出する温度検出手段と、前記部分観察光学系または前記部分検出光学系の一方の温度をもとに、前記部分観察光学系または前記部分検出光学系の他方の温度の目標温度を演算する演算式を記憶した記憶手段と、を備え、前記温度制御手段は、前記温度検出手段が検出した前記一方の温度をもとに前記演算式から前記目標温度を算出し、前記温度可変手段に温度変化を生じさせ、前記他方の温度を前記目標温度に一致させる制御を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項７にかかるフォーカス維持装置は、上記の発明において、前記部分観察光学系および前記部分検出光学系の周囲温度を検出する周囲温度検出手段を備え、前記温度制御手段は、前記周囲温度に応じて、前記部分観察光学系および前記部分検出光学系の少なくとも一方の光学系の目標温度を設定する制御を行うことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項８にかかるフォーカス維持装置は、上記の発明において、前記温度可変手段は、前記部分観察光学系および前記部分検出光学系の少なくとも一方の光学系に対して着脱自在に設けられることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項９にかかるフォーカス維持装置は、上記の発明において、前記温度可変手段は、供給電力に応じて加熱を行う加熱手段または供給電力に応じて冷却を行う冷却手段であることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１０にかかる顕微鏡は、標本の観察を行う観察手段と、上記のいずれか一つに記載のフォーカス維持装置と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡によれば、周囲環境温度等の変化によって、フォーカス検出光学系と標本観察光学系とが一様に温度変化する場合でも、各光学系に異なる温度変化が生じる場合であっても、正確にフォーカス検出を行うことができ、標本のフォーカス状態を確実に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらに、参照する図面には、本発明にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡に対して便宜的に設定したＸＹ座標系を適宜付して示している。
【００２５】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡について説明する。図１および図２は、本実施の形態１にかかるフォーカス維持装置と、このフォーカス維持装置を搭載した顕微鏡１００の要部構成を示す図である。図１は、顕微鏡１００の左側面（Ｘ軸負側）から見た構成を示し、図２は、顕微鏡１００の正面（Ｙ軸負側）から見た光軸ＯＡ沿いの構成を示している。
【００２６】
図１および図２に示すように、顕微鏡１００は、カバーガラス２上に載置された標本１を観察する観察光学系として、撮像観察系および目視観察系を備える。撮像観察系は、標本１の下部に、対物レンズ３、結像レンズ４、光路切換プリズム５、および撮像装置６を用いて構成されている。目視観察系は、対物レンズ３および結像レンズ４を共用し、さらにミラー７、リレーレンズ８Ａ〜８Ｃおよび接眼レンズ９を用いて構成されている。撮像観察系と目視観察系とによる観察の切り換えは、図示しない挿脱機構によって光軸ＯＡ上に光路切換プリズム５を挿脱することで行われる。
【００２７】
また、顕微鏡１００は、標本１を照明する照明光学系として、可視光による透過照明を行う透過照明系と、蛍光による落射照明を行う落射蛍光照明系とを備える。透過照明系は、標本１の上部に、ハロゲンランプ等の光源１１、コレクタレンズ１２、リレーレンズ１３、ミラー１４およびコンデンサレンズ１５を用いて構成されている。一方、落射蛍光照明系は、標本１の下部に、水銀ランプ等の光源１６、コレクタレンズ１７、リレーレンズ１８および蛍光フィルタカセット１９を用いて構成されている。蛍光フィルタカセット１９は、内部に励起フィルタ１９Ａ、ダイクロイックミラー１９Ｂおよび吸収フィルタ１９Ｃを有し、このうちダイクロイックミラー１９Ｂおよび吸収フィルタ１９Ｃは、対物レンズ３と結像レンズ４との間で光軸ＯＡ上に配置されている。なお、蛍光フィルタカセット１９は、光学特性が異なる他の蛍光フィルタカセットと交換自在に設けられる。
【００２８】
さらに、顕微鏡１００は、フォーカス維持装置の構成要素として、フォーカス検出ユニット２１、加熱装置２２および焦準機構２３を備えるとともに、各部の処理および動作を制御する制御部２４を備える。フォーカス検出ユニット２１は、図３−１および図３−２に示すように、筐体３０の内部に、レーザ光源としてのレーザダイオード（ＬＤ）３１、絞り３２、遮光板３３Ａ，３３Ｂ、ビームスプリッタ３４、ミラー３５Ａ，３５Ｂ、結像レンズ３６および２分割フォトダイオード３７を備える。筐体３０は、図２に示すように、顕微鏡本体１０の左側面（Ｘ軸負側の側面）に設けられた固定ガイド３８に取り付けられている。
【００２９】
フォーカス検出ユニット２１は、対物レンズ３と結像レンズ４との間で光軸ＯＡ上に設けられるダイクロイックミラー３９によって、観察光学系に対して光学的に接続される。これによって、フォーカス検出ユニット２１、ダイクロイックミラー３９および対物レンズ３は、フォーカス検出手段としてのフォーカス検出光学系を形成する。ここで、対物レンズ３は、フォーカス検出光学系と観察光学系との共通光学系である。また、フォーカス検出光学系のうち対物レンズ３を除く光学系は、部分検出光学系として観察光学系とは独立した光学系であり、観察光学系のうち対物レンズ３を除く光学系は、部分観察光学系としてフォーカス検出光学系とは独立した光学系である。
【００３０】
なお、ダイクロイックミラー３９は、固定ガイド３８に係合された可動ガイド４０に保持されており、可動ガイド４０に突設された操作レバー４０ａのスライド操作に応じて可動ガイド４０が固定ガイド３８に沿ってＹ軸方向に移動されることで、光軸ＯＡ上に挿脱自在に設けられる。なお、可動ガイド４０には、ダイクロイックミラー３９の直下部にＩＲカットフィルタ４１が設けられており、ダイクロイックミラー３９とともに光軸ＯＡ上に挿脱配置される。
【００３１】
加熱装置２２は、加熱駆動部２５およびプローブ２６，２７を用いて構成されている。プローブ２６，２７は、それぞれ先端部にヒータを備え、加熱駆動部２５は、各ヒータに電気的に接続されている。プローブ２６，２７の各ヒータは、それぞれ観察光学系の結像レンズ４と、フォーカス検出ユニット２１の結像レンズ３６とに対して配設されており、加熱駆動部２５からの供給電力に応じて、各々対応する結像レンズ４，３６を加熱する。なお、加熱装置２２の詳細は、別途後述する。
【００３２】
焦準機構２３は、モータ２３Ａ，ガイド２３Ｂおよびハンドル２３Ｃを用いて構成されている。ガイド２３Ｂは、顕微鏡本体１０の内部で、図示しないラック、ピニオン等を用いてモータ２３Ａに係合されている。また、ガイド２３Ｂの上部には、対物レンズ３を保持したレボルバ２８が搭載されている。ガイド２３Ｂは、モータ２３Ａの駆動に応じて上下動し、レボルバ２８を介して対物レンズ３を昇降移動させることで、標本１に対する対物レンズ３の焦点合わせを行う。また、ガイド２３Ｂは、顕微鏡本体１０の側面部に突設されたハンドル２３Ｃに対しても、図示しない伝達機構を介して連動可能に係合されており、ハンドル２３Ｃの回転駆動に応じて上下動することで、対物レンズ３を昇降移動させることができる。なお、レボルバ２８は、対物レンズ３を含む複数の対物レンズを保持することができ、保持した対物レンズを光軸ＯＡ上に交換自在に配設することができる。
【００３３】
制御部２４は、フォーカス検出ユニット２１、加熱装置２２、焦準機構２３および撮像装置６等の各部に電気的に接続されており、この各部の処理および動作を制御する。特に、制御部２４は、加熱装置２２が備えるプローブ２６，２７の先端部に設けられたヒータに温度変化を生じさせ、その先端部が配設された結像レンズ４，３６の各温度を所定の関係に維持する制御を行う温度制御部２４ａを備える。なお、この制御の詳細は、別途後述する。
【００３４】
以上のように構成された顕微鏡１００では、標本１は、透過照明系または落射蛍光照明系によって照明される。透過照明系は、光源１１が発した光をコンデンサレンズ１５から照射し、落射蛍光照明系は、光源１６が発し、蛍光フィルタカセット１９が抽出した光を対物レンズ３から照射することで、それぞれ標本１を照明する。これらの照明に応じて標本１の各点から発せられる観察光は、対物レンズ３によって集光され、平行光束として射出される。
【００３５】
結像レンズ４は、対物レンズ３が射出した観察光を結像させる。光路切換プリズム５が光軸ＯＡ上に配置されている場合、結像レンズ４は、撮像観察系として、撮像装置６の撮像面６ａ上に標本１の観察像を結像させる。一方、光路切換プリズム５が光軸ＯＡ上に配置されていない場合には、結像レンズ４は、目視観察系として、ミラー７を介して中間像面ＩＭ１上に標本１の中間像を結像させる。リレーレンズ８Ａ〜８Ｃは、中間像からの観察光を集光し、観察像面ＩＭ２上に標本１の観察像を結像させる。この観察像は、接眼レンズ９を介して検鏡者等に目視観察される。
【００３６】
フォーカス検出ユニット２１は、平行光束としてのレーザ光を射出し、ダイクロイックミラー３９および対物レンズ３を介して、対物レンズ３の焦平面上にスポット像を形成する。そして、カバーガラス２と標本１との境界面２ａで反射されたレーザ光を、対物レンズ３およびダイクロイックミラー３９を介して受光し、内部に保持する２分割フォトダイオード３７上に結像させ、スポット像を検出する。制御部２４は、２分割フォトダイオード３７によって検出されたスポット像をもとに、境界面２ａが対物レンズ３の焦平面と一致しているか否か、すなわち標本１が観察光学系のフォーカス位置にあるか否かを検知する。
【００３７】
具体的には、図３−２に示すように、レーザダイオード３１が発したレーザ光は、絞り３２によって所定の光束径に制限され、遮光板３３Ａによって光軸ＯＢ１を境界にＸ軸負側（図上左側）が遮光されることで、光軸ＯＢ１に対してＸ軸正側に偏心した半円状の光束断面を有する計測光ＬＢ１に変換される。計測光ＬＢ１は、ビームスプリッタ３４を透過し、ミラー３５Ａで反射された後、結像レンズ３６によってコリメートされ、光軸ＯＢ２に沿ってフォーカス検出ユニット２１から射出される。
【００３８】
射出された計測光ＬＢ１は、ダイクロイックミラー３９によって対物レンズ３に向けて反射される。このとき、計測光ＬＢ１は、光軸ＯＢ２が光軸ＯＡに対して光学的に同軸に接続されているため、光軸ＯＡに対して偏心状態を維持したまま対物レンズ３に入射する。入射した計測光ＬＢ１は、対物レンズ３によってその焦平面上に結像され、境界面２ａで反射された後、検出光ＬＢ２として、再び対物レンズ３に入射する。
【００３９】
ここで、境界面２ａと対物レンズ３の焦平面とが一致している場合、検出光ＬＢ２は、対物レンズ３によってコリメートされる。そして、光軸ＯＡに対して計測光ＬＢ１と対称に、かつ逆向きに射出された後、ダイクロイックミラー３９で反射され、フォーカス検出ユニット２１に入射する。フォーカス検出ユニット２１では、検出光ＬＢ２は、結像レンズ３６によって、ミラー３５Ａ、ビームスプリッタ３４、遮光板３３Ｂおよびミラー３５Ｂを介し、２分割フォトダイオード３７の受光面３７ａ上に結像される。このとき、検出光ＬＢ２は、受光面３７ａがあらかじめ結像レンズ３６の焦平面に一致するように配置され、対物レンズ３の焦平面と共役にされているため、受光面３７ａ上に極小のスポット像を形成する。なお、遮光板３３Ｂは、検出光ＬＢ２以外のフレア光等を遮光し、不要なスポット像が形成されないように設けられている。
【００４０】
これに対して、境界面２ａと対物レンズ３の焦平面とが離隔している場合には、検出光ＬＢ２は、対物レンズ３によってコリメートされず、収束光束または発散光束として射出される。この場合、検出光ＬＢ２は、ダイクロイックミラー３９を介してフォーカス検出ユニット２１に入射された後、受光面３７ａ上に収束されることで、境界面２ａと対物レンズ３の焦平面との離隔距離に応じた大きさの、半円状のスポット像を形成する。そのスポット像の位置は、対物レンズ３の焦平面に対する境界面２ａの離隔方向に応じて、Ｘ軸方向（図３−２の左右方向）にシフトする。すなわち、スポット像位置は、境界面２ａが対物レンズ３から遠ざかる方向に離隔した場合、受光面３７ａへの入射光軸ＯＢ’に対してＸ軸負側（図３−２の左側）にシフトし、境界面２ａが対物レンズ３に近づく方向に離隔した場合、入射光軸ＯＢ’に対してＸ軸正側（図３−２の右側）にシフトする。
【００４１】
制御部２４は、このような受光面３７ａ上のスポット像の状態を、２分割フォトダイオード３７からの出力に基づいて検出し、その検出結果をもとに、境界面２ａが対物レンズ３の焦平面と一致しているか否か、すなわち標本１が観察光学系のフォーカス位置にあるか否かを判断する。そして、制御部２４は、標本１がフォーカス位置にない場合、焦平面に対する標本１の離隔方向を検知し、その検知結果をもとに、焦準機構２３を駆動して対物レンズ３の焦平面を境界面２ａに一致させる制御、つまり標本１をフォーカス面に一致させる制御を行う。また、標本１がフォーカス位置にある場合には、焦準機構２３の状態を維持するように制御を行う。これによって、本実施の形態１にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡１００では、標本１のフォーカス状態を自動的に維持することができる。
【００４２】
つぎに、加熱装置２２の構成と、加熱装置２２を用いた温度制御とについて説明する。図４は、プローブ２６の先端部と、この先端部が配設された結像レンズ４の保持構成とを示す図である。また、図５は、プローブ２７の先端部と、この先端部が配設された結像レンズ３６の保持構成を示す図である。
【００４３】
図４に示すように、プローブ２６は、ケーブル２６ａ、コネクタ２６ｂ、導線２６ｃ、２６ｄおよびカーボンヒータ２６ｅを用いて構成されている。コネクタ２６ｂは、顕微鏡本体１０の左側（図４の左側）の側壁に貫設されており、その外側（図４の左側）には、ケーブル２６ａの一端が接続され、内側（図４の右側）には、導線２６ｃ，２６ｄの各一端が接続されている。さらに、ケーブル２６ａの他端は、加熱駆動部２５に接続され、導線２６ｃ，２６ｄの各他端は、それぞれカーボンヒータ２６ｅの両端に接続されている。これによって、カーボンヒータ２６ｅは、ケーブル２６ａ、コネクタ２６ｂおよび導線２６ｃ，２６ｄを介し、加熱駆動部２５に電気的に接続されている。また、カーボンヒータ２６ｅは、結像レンズ４を内部に保持した保持部材４４の外周部に周設されている。結像レンズ４は、筒状の保持部材４４の内部に挿嵌され、押さえ環４４ａによって固定されている。保持部材４４は、図示しない固定部材により顕微鏡本体１０の内部に固定されている。なお、ケーブル２６ａは、コネクタ２６ｂに対して着脱自在に接続される。
【００４４】
一方、図５に示すように、プローブ２７は、ケーブル２７ａ、コネクタ２７ｂ、導線２７ｃ、２７ｄおよびカーボンヒータ２７ｅを用いて構成されている。コネクタ２７ｂは、筐体先端部３０ａの下面に貫設されており、その外側（図５の下側）には、ケーブル２７ａの一端が接続され、内側（図５の上側）には、導線２７ｃ，２７ｄの各一端が接続されている。さらに、ケーブル２７ａの他端は、加熱駆動部２５に接続され、導線２７ｃ，２７ｄの各他端は、それぞれカーボンヒータ２７ｅの両端に接続されている。これによって、カーボンヒータ２７ｅは、ケーブル２７ａ、コネクタ２７ｂおよび導線２７ｃ，２７ｄを介し、加熱駆動部２５に電気的に接続されている。また、カーボンヒータ２７ｅは、結像レンズ３６を内部に保持した保持部材４６の外周部に周設されている。結像レンズ３６は、筒状の保持部材４６の内部に挿嵌され、押さえ環４６ａによって固定されている。保持部材４６は、筐体先端部３０ａの内部に固定されている。なお、ケーブル２７ａは、コネクタ２７ｂに対して着脱自在に接続される。
【００４５】
このように構成された加熱装置２２では、加熱駆動部２５は、温度制御部２４ａによる制御に基づいて、カーボンヒータ２６ｅ，２７ｅにそれぞれ所定の電力を供給し、それぞれ所定温度に加熱する。これによって、加熱駆動部２５は、保持部材４４，４６を各々所定温度に加熱することができ、保持部材４４，４６を介して結像レンズ４，３６を各々所定の目標温度に加熱して維持させることができる。各目標温度は、顕微鏡１００の周囲環境温度や、結像レンズ４，３６および保持部材４４，４６の材質および形状等に応じてあらかじめ設定される。具体的には、各目標温度は、周囲環境温度の標準値および変動値等に比して十分高い温度に設定され、例えば周囲環境温度が２０±０．５℃である場合、３０℃程度に設定される。また、結像レンズ４，３６の温度をこの目標温度に一致させるためのカーボンヒータ２６ｅ，２７ｅへの供給電力もあらかじめ定められている。
【００４６】
このように目標温度を設定し、結像レンズ４，３６の各温度をそれぞれ所定の目標温度に一致させて維持させておくことで、本実施の形態１にかかるフォーカス維持装置では、周囲環境温度等の変化によって観察光学系とフォーカス検出光学系とに温度変化が生じたとしても、フォーカス検出誤差の影響を小さくすることができ、正確にフォーカス検出を行うことができるとともに、標本１のフォーカス状態を確実に維持することができる。
【００４７】
すなわち、周囲環境温度等の変化によって観察光学系とフォーカス検出光学系とに温度変化が生じた場合として、特に、観察光学系のうち対物レンズ３を除く部分観察光学系と、フォーカス検出光学系のうち対物レンズ３を除く部分検出光学系との少なくとも一方の光学系に温度変化が生じた場合には、結像レンズ４，３６の焦点距離が変動するなどの影響により、あらかじめ調整してあった観察光学系のフォーカス面とフォーカス検出光学系の受光面３７ａとの共役関係が崩れてしまう。このため、制御部２４がフォーカス検出ユニット２１の検出結果をもとに判断するフォーカス位置と、観察光学系の実際のフォーカス位置とが乖離し、制御部２４によって焦準駆動される対物レンズ３は、標本１とは異なる位置に対して焦点合わせを行うこととなる。これによって、フォーカス検出誤差が生じ、標本１のフォーカス状態を正確に維持することができなくなる。
【００４８】
これに対して、本実施の形態１にかかるフォーカス維持装置では、部分観察光学系と部分検出光学系との中で最も温度変化による影響が大きい結像レンズ４，３６の温度を、各々所定の目標温度、具体的には周囲環境温度に比して高い温度に一致させて維持させるため、周囲環境温度の変動の影響を相対的に小さくすることができる。例えば上記のように、周囲環境温度が２０±０．５℃である場合に目標温度を３０℃に設定することで、周囲環境温度変化の影響を、概ね１／４０（＝０．５／２０）から１／６０（＝０．５／３０）に低減することができる。これによって、フォーカス検出誤差を低減し、標本１のフォーカス状態を確実に維持することができる。
【００４９】
なお、結像レンズ４，３６に対する各目標温度は、必ずしも等しくする必要はなく、結像レンズ４，３６および保持部材４４，４６等の材質および形状などに応じて、個々に決定されるものである。また、各目標温度は、例えば顕微鏡１００の周囲環境温度などの使用条件の変化に応じて適宜変更できるようにしてもよい。この場合、例えば加熱駆動部２５が備える図示しない入力部を介して目標温度を設定変更できるようにすることができる。あるいは、制御部２４を介して設定変更を行うようにしてもよい。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態１にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡１００は、観察光学系が有する対物レンズ３を共用したフォーカス検出手段として、フォーカス検出ユニット２１、ダイクロイックミラー３９および対物レンズ３を用いて構成されるフォーカス検出光学系を備えるとともに、加熱装置２２と、焦準機構２３と、制御部２４とを備え、制御部２４が有する温度制御部２４ａは、加熱装置２２が有するカーボンヒータ２６ｅ，２７ｅを加熱させ、結像レンズ４，３６の各温度を各々所定の目標温度に一致させる制御を行っている。このため、周囲環境温度等の変化によって、フォーカス検出光学系と観察光学系とが一様に温度変化する場合でも、各光学系に異なる温度変化が生じる場合であっても、正確にフォーカス検出を行うことができ、標本１のフォーカス状態を確実に維持することができる。
【００５１】
また、本実施の形態１にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡１００では、特許文献１にかかるフォーカス維持装置のように、フォーカス検出光学系と観察光学系とを同一部材で構成する必要がないため、各光学系の構成の自由度、特に観察光学系に対するフォーカス検出光学系の構成の自由度を拡張させることができる。
【００５２】
（変形例）
つぎに、本実施の形態１にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡の変形例について説明する。図６は、本変形例にかかるフォーカス維持装置と、このフォーカス維持装置を搭載した顕微鏡２００との要部構成を示す図である。この図に示すように、顕微鏡２００は、顕微鏡１００の構成をもとに、加熱装置２２および顕微鏡本体１０に替えて、加熱装置１２２および顕微鏡本体１０’を備える。また、加熱装置１２２は、加熱装置２２の構成をもとに、プローブ２６，２７に替えてプローブ１２６，１２７を備える。
【００５３】
プローブ１２６は、ケーブル１２６ａおよびヒータ部１２６ｂを用いて構成されている。ヒータ部１２６ｂは、ケーブル１２６ａを介して加熱駆動部２５に電気的に接続された図示しないカーボンヒータを内部に有し、結像レンズ４の保持部材４４に対して着脱自在に取り付けられている。また、ヒータ部１２６ｂは、ケーブル１２６ａと着脱自在に接続されている。ヒータ部１２６ｂが有するカーボンヒータは、カーボンヒータ２６ｅと同様に、加熱駆動部２５からの供給電力に応じて加熱される。また、ケーブル１２６ａは、顕微鏡本体１０’の左側面（図６上左側の側面）に設けられた蓋部１０ａ’に貫設されており、この蓋部１０ａ’を介して顕微鏡本体１０’に着脱自在に取り付けられている。
【００５４】
プローブ１２７は、ケーブル１２７ａおよびヒータ部１２７ｂを用いて構成されている。ヒータ部１２７ｂは、ケーブル１２７ａを介して加熱駆動部２５に電気的に接続された図示しないカーボンヒータを内部に有し、結像レンズ３６の近傍で、フォーカス検出ユニット２１の筐体先端部３０ａに着脱自在に取り付けられている。ヒータ部１２７ｂが有するカーボンヒータは、カーボンヒータ２７ｅと同様に、加熱駆動部２５からの供給電力に応じて加熱される。また、フォーカス検出ユニット２１は、ヒータ部１２７ｂとともに、固定ガイド３８に対して、そのガイド端（Ｙ軸方向の端部）から着脱自在に取り付けられている。
【００５５】
以上のような構成によって、本変形例にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡２００では、プローブ１２６，１２７は、それぞれ結像レンズ４，３６に対して着脱自在に配設することができる。すなわち、結像レンズ４，３６に対して後付けすることが可能であるとともに、適宜取り付けおよび取り外しを行うことができる。このため、加熱装置１２２を常備する必要がなく、例えば周囲環境温度の変動が大きい場合にのみ装着して用いることができる。また、例えば周囲環境温度の変動が小さく、加熱装置２２を用いる必要がない場合には、加熱装置２２を取り外すことで制御部２４の処理負荷を軽減することができる。さらに、加熱装置２２を複数のフォーカス維持装置および顕微鏡２００に対して汎用的に用いることが可能となるため、複数の顕微鏡を用いる顕微鏡システムなどでは、そのシステム構成を簡素化することができるとともに、システムに要するコストを抑制することができる。なお、プローブ１２６，１２７は、結像レンズ４，３６を加熱する処理において、プローブ２６，２７と同等に機能するとともに、同様の効果を奏するものである。
【００５６】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡について説明する。上述した実施の形態１では、結像レンズ４，３６の各温度を各々所定の目標温度に一致させるようにしていたが、本実施の形態２では、結像レンズ４，３６の一方の検出温度に応じて他方の目標温度を設定するようにしている。
【００５７】
図７は、本実施の形態２にかかるフォーカス維持装置と、このフォーカス維持装置を搭載した顕微鏡３００との要部構成を示す図である。この図に示すように、顕微鏡３００は、顕微鏡１００の構成をもとに、加熱装置２２および制御部２４に替えて、加熱装置５２および制御部５４を備えるとともに、記憶部５３をさらに備える。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して示している。
【００５８】
加熱装置５２は、加熱装置２２と同様に、加熱駆動部５５およびプローブ５６，５７を用いて構成されている。プローブ５６は、図８に示すように、プローブ２６の構成に加え、温度センサ５６ｆ，５６ｇを用いて構成されている。温度センサ５６ｆ，５６ｇは、例えば熱伝対が用いられ、ケーブル２６ａおよびコネクタ２６ｂを介して加熱駆動部５５に電気的に接続されている。温度センサ５６ｆ，５６ｇの各先端の計測部５６ｆａ，５６ｇａは、それぞれ保持部材４４の外周部の左右端（図８の左右端）に着設されている。これによって、加熱駆動部５５は、カーボンヒータ２６ｅによって加熱した結像レンズ４の温度を、保持部材４４を介し、計測部５６ｆａ，５６ｇａが配設された２ヶ所で検出することができる。なお、結像レンズ４の温度の計測点は、２ヶ所に限定する必要はなく、１ヶ所でも３ヶ所以上であってもよい。
【００５９】
一方、プローブ５７は、図９に示すように、プローブ２７の構成に加え、温度センサ５７ｆ，５７ｇを用いて構成されている。温度センサ５７ｆ，５７ｇは、例えば熱伝対が用いられ、ケーブル２７ａおよびコネクタ２７ｂを介して加熱駆動部５５に電気的に接続されている。温度センサ５７ｆ，５７ｇの各先端の計測部５７ｆａ，５７ｇａは、それぞれ保持部材４６の外周部の上下端（図９の上下端）に着設されている。これによって、加熱駆動部５５は、カーボンヒータ２７ｅによって加熱した結像レンズ３６の温度を、保持部材４６を介し、計測部５７ｆａ，５７ｇａが配設された２ヶ所で検出することができる。なお、結像レンズ３６の温度の計測点は、２ヶ所に限定する必要はなく、１ヶ所でも３ヶ所以上であってもよい。
【００６０】
記憶部５３は、結像レンズ４の温度変化による観察光学系のフォーカスドリフトと、結像レンズ３６の温度変化によるフォーカス検出光学系のフォーカスドリフトとが一致する場合の結像レンズ４，３６の各温度、つまり両光学系のフォーカスドリフトが相殺され、フォーカス検出ユニット２１によるフォーカス検出誤差が所定範囲内に維持されるような結像レンズ４，３６の各温度を対応付けて記憶している。具体的には、記憶部５３は、結像レンズ４，３６の各温度の対応関係を、例えば結像レンズ４の温度に対して結像レンズ３６の温度の目標温度を対応付けた記憶テーブルとして記憶している。このような温度の対応関係は、実験による実測結果、シミュレーション結果等をもとにあらかじめ取得され、記録される。
【００６１】
制御部５４は、温度制御部５４ａを備える。温度制御部５４ａは、カーボンヒータ２６ｅに所定の電力を供給し、結像レンズ４を所定の目標温度に温めて維持するように、加熱駆動部５５を制御する。また、制御部５４は、温度センサ５６ｆ，５６ｇによって結像レンズ４の温度を検出し、この検出温度を温度制御部５４ａに出力するように、加熱駆動部５５の制御を行う。さらに、温度制御部５４ａは、加熱駆動部５５が検出した結像レンズ４の温度に対応する結像レンズ３６の目標温度を記憶部５３から取得し、結像レンズ３６の温度を、この取得した目標温度に一致させるように、加熱駆動部５５に結像レンズ３６を加熱させる制御を行う。これによって、加熱駆動部５５は、温度センサ５７ｆ，５７ｇを用いて結像レンズ３６の温度を検出し、この検出した温度が温度制御部５４ａから取得した目標温度と一致するように、カーボンヒータ２７ｅに電力を供給して結像レンズ３６を加熱する。
【００６２】
このように本実施の形態２にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡３００では、結像レンズ３６の温度を、結像レンズ４の検出温度に応じた目標温度に一致させて維持させることで、周囲環境温度等に変化が生じたとしても、観察光学系とフォーカス検出光学系とに常に等しいフォーカスドリフトを生じさせ、両光学系のフォーカスドリフトを相殺させることができ、フォーカス検出ユニット２１によるフォーカス検出誤差を所定範囲内に維持させることができる。このため、周囲環境温度等の変化によらず、正確にフォーカス検出を行うことができるとともに、標本１のフォーカス状態を確実に維持することができる。
【００６３】
なお、ここでは、温度制御部５４ａは、結像レンズ４の検出温度に対応する結像レンズ３６の目標温度を取得するとともに、結像レンズ３６の温度を、この目標温度に一致させるように加熱駆動部５５を制御するものとして説明したが、これとは逆に、結像レンズ３６の検出温度に対応する結像レンズ４の目標温度を記憶部５３から取得し、結像レンズ４の温度を、この目標温度に一致させるように加熱駆動部５５を制御することもできる。
【００６４】
また、ここでは、記憶部５３が結像レンズ４，３６の各温度の対応関係を記憶テーブルとして記憶し、温度制御部５４ａは、結像レンズ４，３６の一方の検出温度をもとに他方の目標温度を取得するものとして説明したが、記憶テーブルに限定する必要はない。例えば、記憶部５３は、結像レンズ４，３６の一方の検出温度をもとに他方の目標温度を演算する演算式をあらかじめ記憶し、温度制御部５４ａは、この演算式を用いて、結像レンズ４，３６の一方の検出温度から他方の目標温度を算出し、算出した目標温度をもとに加熱駆動部５５の制御を行うようにしてもよい。なお、この演算式も、実験による実測結果、シミュレーション結果等をもとにあらかじめ取得され、記録されるものである。
【００６５】
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡について説明する。上述した実施の形態２では、結像レンズ４，３６の一方の温度を所定の目標温度に維持させた上で、その温度に応じて他方の目標温度を設定するようにしていたが、本実施の形態３では、結像レンズ４，３６の一方の温度を周囲環境温度になじませたまま、その検出温度に応じて他方の目標温度を設定するようにしている。
【００６６】
図１０は、本実施の形態３にかかるフォーカス維持装置と、このフォーカス維持装置を搭載した顕微鏡４００との要部構成を示す図である。この図に示すように、顕微鏡４００は、顕微鏡３００の構成をもとに、フォーカス検出ユニット２１、加熱装置５２および制御部５４に替えて、フォーカス検出ユニット６１、加熱装置６２および制御部６４を備える。その他の構成は、実施の形態２と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して示している。
【００６７】
加熱装置６２は、加熱装置５２と同様に、加熱駆動部６５およびプローブ６６，６７を用いて構成されている。プローブ６６は、図１１に示すように、プローブ５６の構成から導線２６ｃ，２６ｄおよびカーボンヒータ２６ｅを取り除いた構成を有する。つまり、プローブ６６は、ケーブル２６ａ、コネクタ２６ｂを介して加熱駆動部６５に電気的に接続された温度センサ５６ｆ，５６ｇを有し、各温度センサの計測部５６ｆａ，５６ｇａは、それぞれ保持部材４４の外周部の左右端（図１１の左右端）に着設されている。これによって加熱駆動部６５は、保持部材４４を介して結像レンズ４の温度を、計測部５６ｆａ，５６ｇａが配設された２ヶ所で検出することができる。
【００６８】
一方、プローブ６７は、図１２に示すように、ケーブル６７ａ、ヒータ部６７ｂ、導線６７ｃ，６７ｄおよびカーボンヒータ６７ｅを用いて構成されている。ヒータ部６７ｂは、ケーブル６７ａ内に挿通された導線６７ｃ，６７ｄを介して加熱駆動部６５に電気的に接続されたカーボンヒータ６７ｅを内部に有し、フォーカス検出ユニット６１の筐体６０に対し、その筐体先端部６０ａの外周部に周設されている。カーボンヒータ６７ｅは、カーボンヒータ２６ｅと同様に、加熱駆動部６５からの供給電力に応じて加熱され、筐体先端部６０ａを介して、その内部に固定された結像レンズ３６を加熱することができる。
【００６９】
なお、結像レンズ３６は、筐体先端部６０ａの内部に挿嵌され、押さえ環６０ｂによって固定されている。また、筐体先端部６０ａは、固定ガイド３８に嵌設され、ヒータ部６７ｂと固定ガイド３８との接合部には、ヒータ部６７ｂの熱が固定ガイド３８に伝達されないように断熱部材６７ｆが設けられている。なお、フォーカス検出ユニット６１は、筐体先端部６０ａにおける結像レンズ４の保持構成を除き、フォーカス検出ユニット２１と同等の構成および機能を有している。
【００７０】
制御部６４は、温度制御部６４ａを備える。温度制御部６４ａは、温度センサ５６ｆ，５６ｇによって結像レンズ４の温度を検出するとともに、この検出温度を温度制御部６４ａに出力するように、加熱駆動部６５を制御する。また、温度制御部６４ａは、加熱駆動部６５が検出した結像レンズ４の温度に対応する結像レンズ３６の目標温度を記憶部５３から取得し、結像レンズ３６の温度を、この取得した目標温度に一致させるように、加熱駆動部６５に結像レンズ３６を加熱させる制御を行う。これによって、加熱駆動部６５は、目標温度に応じた電力をカーボンヒータ６７ｅに供給し、結像レンズ３６を加熱する。
【００７１】
このように本実施の形態３にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡４００では、結像レンズ３６の温度を、結像レンズ４の検出温度に応じた目標温度に一致させて維持させることで、周囲環境温度等に変化が生じたとしても、観察光学系とフォーカス検出光学系とに常に等しいフォーカスドリフトを生じさせ、両光学系のフォーカスドリフトを相殺させることができ、フォーカス検出ユニット６１によるフォーカス検出誤差を所定範囲内に維持させることができる。このため、周囲環境温度等の変化によらず、正確にフォーカス検出を行うことができるとともに、標本１のフォーカス状態を確実に維持することができる。
【００７２】
また、本実施の形態３にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡４００では、結像レンズ３６に対してのみヒータ部６７ｂを設けて加熱を行うようにしているため、実施の形態２にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡３００に比して、フォーカス維持にかかる構成を簡素化することができ、装置コストを削減することができるとともに、温度制御部６４ａにかかる制御負荷を低減することができる。
【００７３】
なお、ここでは、記憶部５３が結像レンズ４の検出温度に応じた結像レンズ３６の目標温度を記憶し、加熱駆動部６５がその目標温度に応じた電力をカーボンヒータ６７ｅに供給するものとして説明したが、記憶部５３は、結像レンズ４の検出温度に対してカーボンヒータ６７ｅへの供給電力を記憶するようにしてもよく、これにともなって、温度制御部６４ａは、結像レンズ４の検出温度に応じた供給電力を加熱駆動部６５に指示する制御を行うものであってもよい。
【００７４】
また、記憶部５３は、結像レンズ４の検出温度をもとに結像レンズ３６に対する目標温度または供給電力を演算する演算式をあらかじめ記憶し、温度制御部６４ａは、この演算式を用いて、結像レンズ４の検出温度から結像レンズ３６に対する目標温度または供給電力を算出し、算出した目標温度または供給電力をもとに加熱駆動部６５の制御を行うようにしてもよい。なお、この演算式は、実験による実測結果、シミュレーション結果等をもとにあらかじめ取得され、記録されるものである。
【００７５】
さらに、ここでは、結像レンズ４に温度センサ５６ｆ，５６ｇを設け、結像レンズ３６にカーボンヒータ６７ｅを設けるものとしたが、これとは逆に、結像レンズ３６に温度センサを設け、結像レンズ３６にカーボンヒータを設ける構成とすることもできる。この場合、温度制御部６４ａは、結像レンズ３６の検出温度に対応する結像レンズ４の目標温度を記憶部５３から取得し、結像レンズ４の温度を、この目標温度に一致させるように加熱駆動部６５を制御するとよい。
【００７６】
また、ここでは、カーボンヒータ６７ｅを設けた結像レンズ３６に対し、目標温度に応じてあらかじめ定められた電力を供給することで、その結像レンズ３６の温度を目標温度に一致させるようにしていたが、カーボンヒータ６７ｅとともに温度センサを設け、この温度センサによる検出温度が目標温度と一致するようにカーボンヒータ６７ｅに電力を供給するようにしてもよい。これによって、より正確に結像レンズ３６の温度を目標温度に一致させることができる。
【００７７】
（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡について説明する。上述した実施の形態１〜３では、結像レンズ４，３６の温度制御を行うようにしていたが、本実施の形態４では、結像レンズ４，３６に限らず、他の光学素子を含んだ光学素子群の温度制御を行うようにしている。
【００７８】
図１３は、本実施の形態４にかかるフォーカス維持装置と、このフォーカス維持装置を搭載した顕微鏡５００との要部構成を示す図である。この図に示すように、顕微鏡５００は、顕微鏡１００の構成をもとに、加熱装置２２および制御部２４に替えて、加熱装置７２および制御部７４を備える。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して示している。
【００７９】
加熱装置７２は、加熱装置２２と同様に、加熱駆動部７５およびプローブ７６，７７を用いて構成されている。プローブ７６は、プローブ２６の構成をもとに、カーボンヒータ２６ｅに替えて、ヒータ部７６ｅを備える。このヒータ部７６ｅは、ケーブル２６ａ、コネクタ２６ｂおよび導線２６ｃ，２６ｄを介して加熱駆動部７５に電気的に接続された図示しないカーボンヒータを内部に有し、結像レンズ４の保持部材４４と光路切換プリズム５の保持部材４５とに対して一体に周設されている。ヒータ部７６ｅが有するカーボンヒータは、カーボンヒータ２６ｅと同様に、加熱駆動部７５からの供給電力に応じて加熱され、保持部材４４，４５を介して結像レンズ４および光路切換プリズム５を一体に等しく加熱する。
【００８０】
一方、プローブ７７は、ケーブル７７ａおよびヒータ部７７ｂを用いて構成されている。ヒータ部７７ｂは、ケーブル７７ａを介して加熱駆動部７５に電気的に接続された図示しないカーボンヒータを内部に有し、フォーカス検出ユニット２１の筐体先端部３０ａに周設されている。ヒータ部７７ｂが有するカーボンヒータは、カーボンヒータ２７ｅと同様に、加熱駆動部７５かの供給電力に応じて加熱され、筐体先端部３０ａを介して結像レンズ３６を加熱する。
【００８１】
制御部７４は、温度制御部７４ａを備える。温度制御部７４ａは、温度制御部２４ａと同様に、ヒータ部７６ｅ，７７ｂが有する各カーボンヒータに各々所定の電力を供給して加熱するとともに、結像レンズ４および光路切換プリズム５と、結像レンズ３６とをそれぞれ所定の目標温度に温めて維持させるように加熱駆動部７５を制御する。各目標温度は、実施の形態１と同様に、顕微鏡５００の周囲環境温度や、結像レンズ４，３６、保持部材４４，４５および筐体先端部３０ａの材質および形状等に応じてあらかじめ設定される。また、結像レンズ４，３６および光路切換プリズム５の温度を、この目標温度に一致させるためのカーボンヒータへの供給電力も、あらかじめ決められている。
【００８２】
以上のようにして、本実施の形態４にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡５００では、部分観察光学系内で最も温度変化による影響が大きい結像レンズ４に限らず、光路切換プリズム５など、部分観察光学系内の他の光学素子を含めた光学素子群の温度を、所定の目標温度に一致させるようにしているため、部分観察光学系内で結像レンズ４のみ加熱する場合に比して、より正確にフォーカス検出を行うことができるとともに、標本１のフォーカス状態を一層確実に維持することができる。
【００８３】
なお、ここでは、光学素子群として、部分観察光学系内の結像レンズ４および光路切換プリズム５に対して一体に加熱するものとしたが、この構成に限定されるものではなく、例えば部分観察光学系内のすべての光学素子を含む光学素子群を一体に加熱してもよく、あるいは温度変化による影響が比較的大きい任意の複数の光学素子を含む光学素子群を一体もしくは個別に加熱してもよい。同様に、部分検出光学系内の任意の複数の光学素子を含む光学素子群を一体もしくは個別に加熱してもよい。これによって、さらに正確にフォーカス検出を行うことができるとともに、標本１のフォーカス状態をより一層確実に維持することができる。
【００８４】
また、ここでは、実施の形態１と同様に、各光学素子群を各々所定の目標温度に一致させるように加熱していたが、実施の形態２，３と同様に、一方の光学素子群の検出温度に応じて他方の光学素子群の目標温度を適宜設定し、その目標温度に一致させるように加熱することもできる。
【００８５】
（実施の形態５）
つぎに、本発明の実施の形態５にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡について説明する。上述した実施の形態１〜４では、結像レンズ４，３６等の部分観察光学系および部分検出光学系の各温度を、あらかじめ設定した目標温度に一致させるようにしていたが、本実施の形態５では、周囲環境温度等に応じて各目標温度を適宜設定するようにしている。
【００８６】
図１４は、本実施の形態５にかかるフォーカス維持装置と、このフォーカス維持装置を搭載した顕微鏡６００との要部構成を示す図である。この図に示すように、顕微鏡６００は、顕微鏡１００の構成をもとに、加熱装置２２および制御部２４に替えて、加熱装置８２および制御部８４を備える。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して示している。
【００８７】
加熱装置８２は、加熱駆動部８５、プローブ２６，２７および環境温度センサ８８を用いて構成されている。加熱駆動部８５は、加熱駆動部２５と同様に、プローブ２６，２７に電力を供給して結像レンズ４，３６の加熱を行うとともに、環境温度センサ８８によって、観察光学系およびフォーカス検出光学系の周囲環境温度を検出する。環境温度センサ８８は、例えば熱伝対が用いられ、その計測部８８ａは、顕微鏡本体１０の左側面部（図１４の左側面部）近傍で、結像レンズ４，３６から略等距離に配設される。
【００８８】
制御部８４は、温度制御部８４ａを備える。温度制御部８４ａは、環境温度センサ８８によって周囲環境温度を検出するとともに、検出した周囲環境温度を温度制御部８４ａに出力するように、加熱駆動部８５を制御する。また、温度制御部８４ａは、加熱駆動部８５が検出した周囲環境温度をもとに、結像レンズ４，３６の目標温度を設定する。具体的には、例えば検出された周囲環境温度よりも２℃高い温度を各目標温度として設定する。つまり、検出された周囲環境温度が２０℃の場合、結像レンズ４，３６の各目標温度を２２℃とする。その後、温度制御部８４ａは、結像レンズ４，３６の温度を、この設定した目標温度に一致させるように、加熱駆動部８５に結像レンズ４，３６を加熱させる制御を行う。これによって、加熱駆動部８５は、目標温度に応じた電力をカーボンヒータ２６ｅ，２７ｅに各々供給し、結像レンズ４，３６を加熱する。
【００８９】
このように本実施の形態５にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡６００では、周囲環境温度を適宜検出し、検出した周囲環境温度に応じて結像レンズ４，３６の目標温度を設定するとともに、結像レンズ４，３６の温度を、この設定した目標温度に一致させて維持させることで、周囲環境温度に対して必要以上に結像レンズ４，３６を加熱することがなくなるため、無用な電力消費を削減することができるとともに、周囲環境温度等の温度変化によらず、正確にフォーカス検出を行うことができ、標本１のフォーカス状態を確実に維持することができる。
【００９０】
なお、目標温度の設定は、例えば検出された周囲環境温度に対して２℃高くするなどのように、周囲環境温度に対するオフセット温度を必ずしも固定する必要はなく、検出された周囲環境温度の標準値および変動値等に応じてオフセット温度を変化させるようにしてもよい。具体的には、例えば検出された周囲環境温度が２０±０．５℃の場合、目標温度を２２℃に設定し、周囲環境温度が２１±１℃の場合、目標温度を２４℃に設定するなど行ってもよい。
【００９１】
また、ここでは、周囲環境温度を検出する環境温度センサを、結像レンズ４，３６に対して共通に１つ備えるものとして説明したが、結像レンズ４，３６に対して個別に専用の環境温度センサを備えてもよく、共通あるいは個別に複数備えてもよい。
【００９２】
以上、本発明を実施する最良の形態を実施の形態１〜５として説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。
【００９３】
例えば、上述した実施の形態１〜５では、カーボンヒータを有する加熱装置を備え、結像レンズ４，３６等、部分観察光学系と部分検出光学系との一部または全部をそれぞれ目標温度まで加熱するものとしたが、加熱に限定する必要はなく、ペルチエ素子等を用いた冷却装置を備え、部分観察光学系と部分検出光学系とを、それぞれ周囲環境温度よりも低い目標温度まで冷却してもよい。これによって、例えば周囲環境温度が比較的高温の場合、部分観察光学系と部分検出光学系とを加熱する必要がなく、常温に近い温度に維持させることができ、結像レンズ等の熱変形を抑制することができる。
【００９４】
また、加熱および冷却が可能な温度可変装置を備え、部分観察光学系と部分検出光学系とを適宜加熱または冷却することで、各光学系を任意の目標温度に一致させることもできる。このようにすることで、例えば過加熱または過冷却した場合、迅速に温度補正を行うが可能であるとともに、部分観察光学系および部分検出光学系の温度をより厳密に目標温度に一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡の構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡の構成を示す正面図である。
【図３−１】フォーカス検出ユニットの内部構成を示す正面図である。
【図３−２】フォーカス検出ユニットの内部構成を示す平面図である。
【図４】図２に示した観察光学系の結像レンズに配設されたプローブの構成を示す図である。
【図５】図２に示したフォーカス検出光学系の結像レンズに配設されたプローブの構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１の変形例にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡の構成を示す正面図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡の構成を示す正面図である。
【図８】図７に示した観察光学系の結像レンズに配設されたプローブの構成を示す図である。
【図９】図７に示したフォーカス検出光学系の結像レンズに配設されたプローブの構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡の構成を示す正面図である。
【図１１】図１０に示した観察光学系の結像レンズに配設されたプローブの構成を示す図である。
【図１２】図１０に示したフォーカス検出光学系の結像レンズに配設されたプローブの構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態４にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡の構成を示す正面図である。
【図１４】本発明の実施の形態５にかかるフォーカス維持装置および顕微鏡の構成を示す正面図である。
【図１５】従来技術にかかるフォーカス維持装置を備えた顕微鏡の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１    標本
２    カバーガラス
２ａ    境界面
３    対物レンズ
４    結像レンズ
５    光路切換プリズム
６    撮像装置
６ａ    撮像面
７    ミラー
８Ａ〜８Ｃ    リレーレンズ
９    接眼レンズ
１０，１０’    顕微鏡本体
１０ａ’    蓋部
１１，１６    光源
１２，１７    コレクタレンズ
１３，１８    リレーレンズ
１４    ミラー
１５    コンデンサレンズ
１９    蛍光フィルタカセット
１９Ａ    励起フィルタ
１９Ｂ    ダイクロイックミラー
１９Ｃ    吸収フィルタ
２１，６１    フォーカス検出ユニット
２２，５２，６２，７２，８２，１２２    加熱装置
２３    焦準機構
２３Ａ    モータ
２３Ｂ    ガイド
２３Ｃ    ハンドル
２４，５４，６４，７４，８４    制御部
２４ａ，５４ａ，６４ａ，８４ａ    温度制御部
２５，５５，６５，７５，８５    加熱駆動部
２６，２７，５６，５７，６６，６７，７６，７７，１２６，１２７    プローブ
２６ａ，２７ａ，６７ａ，７７ａ，１２６ａ，１２７ａ    ケーブル
２６ｂ，２７ｂ    コネクタ
２６ｃ，２６ｄ，２７ｃ，２７ｄ，６７ｃ，６７ｄ    導線
２６ｅ，２７ｅ，６７ｅ    カーボンヒータ
２８    レボルバ
３０，６０    筐体
３０ａ，６０ａ    筐体先端部
３１    レーザダイオード
３２    絞り
３３Ａ，３３Ｂ    遮光板
３４    ビームスプリッタ
３５Ａ，３５Ｂ    ミラー
３６    結像レンズ
３７    ２分割フォトダイオード
３７ａ    受光面
３８    固定ガイド
３９    ダイクロイックミラー
４０    可動ガイド
４０ａ    操作レバー
４１    ＩＲカットフィルタ
４４〜４６    保持部材
４４ａ，４６ａ，６０ｂ    押さえ環
５３    記憶部
５６ｆ，５６ｇ，５７ｆ，５７ｇ    温度センサ
５６ｆａ，５６ｇａ，５７ｆａ，５７ｇａ    計測部
６７ｂ，７６ｅ，７７ｂ，１２７ｂ    ヒータ部
６７ｆ    断熱部材
８８    環境温度センサ
８８ａ    計測部
１００，２００，３００，４００，５００，６００    顕微鏡
ＩＭ１    中間像面
ＩＭ２    観察像面
ＬＢ１    計測光
ＬＢ２    検出光
ＯＡ，ＯＢ１，ＯＢ２    光軸
ＯＢ’    入射光軸
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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