(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察の対象となる標本の像を結像させるための観察光学系に、前記標本からの観察光を導く対物レンズと、
光ファイバと、前記光ファイバの一端側に前記標本からの観察光を集光するヘッド部とを有し、前記標本からの前記観察光を前記対物レンズに導くイメージガイドと、
前記対物レンズに着脱可能であって、前記対物レンズと前記イメージガイドの他端とを接続するアダプタと
を備え、
前記アダプタには、前記アダプタを前記対物レンズに固定するための対物レンズ固定手段が設けられている
ことを特徴とする観察装置。
【請求項２】
前記アダプタは、前記イメージガイドに着脱可能であり、
前記アダプタには、前記イメージガイドを固定するためのイメージガイド固定手段が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
【請求項３】
前記対物レンズから前記観察光学系を介して入射した前記観察光を撮像する撮像手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項２に記載の観察装置。
【請求項４】
前記イメージガイドが固定された前記イメージガイド固定手段を、前記対物レンズの光軸と垂直な方向に移動させる移動手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項２に記載の観察装置。
【請求項５】
前記イメージガイド固定手段は、前記対物レンズに対して前記光軸と平行な方向に移動可能とされる
ことを特徴とする請求項４に記載の観察装置。
【請求項６】
前記ヘッド部は、前記イメージガイドに着脱可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
【請求項７】
光ファイバからなり、観察の対象となる標本からの観察光を観察装置に設けられた対物レンズに導くイメージガイドと、前記イメージガイドからの前記観察光を、前記標本の像を結像させるための観察光学系に導く前記対物レンズとを接続するアダプタであって、
自分自身を前記対物レンズに固定するための対物レンズ固定手段を備え、前記対物レンズに着脱可能である
ことを特徴とするアダプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は観察装置およびアダプタに関し、特に、より簡単に標本を観察できるようにした観察装置およびアダプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イメージガイドを利用して、共焦点（コンフォーカル）方式により標本を蛍光観察する観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。そのような観察装置では、観察装置の本体に固定されているイメージガイドの標本側の端に、レンズが設けられた光学ヘッドが固定されており、観察装置はイメージガイドを介して標本に励起光を照射する。そして、観察装置は、励起光を照射することにより標本から発現した蛍光を、光学ヘッドにより集光してイメージガイドに入射させ、イメージガイドの本体側の端から出射した蛍光を撮像して標本の画像を得る。
【０００３】
また、このような観察装置の他、イメージガイドを利用して標本を観察する装置として、標本に照明光を照射し、標本において反射した照明光を、イメージガイドを介して受光する内視鏡が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５３２８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した技術では、励起光を照射するための照明光学系と、蛍光を撮像して標本を観察するための観察光学系とがユニット化されて観察装置の本体に内蔵されているため、標本に合わせて照明光学系や観察光学系を選択することができなかった。
【０００６】
すなわち、観察装置の本体には、予め定められた光源やレンズが設けられているので、観察の対象となる標本や、その観察条件に応じて励起光の波長やレンズの倍率を変更したり、蛍光の明るさに応じて照明光学系のレンズなどを変えたりすることができなかった。したがって、観察の対象となる標本によっては、その標本を観察装置で観察することが困難であった。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より簡単かつ確実に標本を観察することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の観察装置は、観察の対象となる標本の像を結像させるための観察光学系に、前記標本からの観察光を導く対物レンズと、光ファイバと、前記光ファイバの一端側に前記標本からの観察光を集光するヘッド部とを有し、前記標本からの前記観察光を前記対物レンズに導くイメージガイドと、前記対物レンズに着脱可能であって、前記対物レンズと前記イメージガイドの他端とを接続するアダプタとを備え、前記アダプタには、前記アダプタを前記対物レンズに固定するための対物レンズ固定手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のアダプタは、光ファイバからなり、観察の対象となる標本からの観察光を観察装置に設けられた対物レンズに導くイメージガイドと、前記イメージガイドからの前記観察光を、前記標本の像を結像させるための観察光学系に導く前記対物レンズとを接続するアダプタであって、自分自身を前記対物レンズに固定するための対物レンズ固定手段を備え、前記対物レンズに着脱可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、対物レンズとイメージガイドとを、対物レンズに着脱可能なアダプタにより接続するようにしたので、より簡単かつ確実に標本を観察することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明を適用した実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明を適用した顕微鏡の一実施の形態の構成例を示す図である。
【００１３】
顕微鏡１１は、スタンド１２上に配置された、観察の対象となる標本１３に励起光を照射し、励起光の照射により標本１３から発現した蛍光を、標本１３を蛍光観察するための観察光として図示せぬカメラや接眼レンズに入射させる。
【００１４】
顕微鏡１１には、落射照明装置２１、対物レンズ２２−１、対物レンズ２２−２、レボルバ２３、アダプタ２４、およびイメージガイド２５が設けられている。落射照明装置２１は、顕微鏡１１に着脱自在とされており、標本１３から蛍光を発現させるための励起光を射出する。
【００１５】
また、レボルバ２３には、互いに倍率の異なる複数の対物レンズ２２−１および対物レンズ２２−２が固定されるようになされており、レボルバ２３は、所定の軸を中心として回動することにより、励起光および観察光の光路上に１つの対物レンズを配置する。したがって、ユーザは、所望の対物レンズが光路上に配置されるようにレボルバ２３を回動させることで、標本１３の観察条件に合った倍率の対物レンズを選択することができる。
【００１６】
対物レンズ２２−１および対物レンズ２２−２は、励起光および観察光の光路上に配置されたとき、落射照明装置２１から射出された励起光を集光してイメージガイド２５に入射させたり、イメージガイド２５を介して標本１３から入射した観察光を、図示せぬ観察光学系を介して、カメラや接眼レンズに入射させたりする。
【００１７】
なお、以下、対物レンズ２２−１および対物レンズ２２−２を個々に区別する必要のない場合、単に対物レンズ２２と称する。また、図１では、レボルバ２３に２つの対物レンズ２２が固定される例について説明したが、レボルバ２３に固定される対物レンズ２２の数はいくつであってもよい。
【００１８】
さらに、対物レンズ２２には、アダプタ２４を介してイメージガイド２５が接続される。すなわち、アダプタ２４は、対物レンズ２２およびイメージガイド２５の端に着脱可能となっており、対物レンズ２２に固定されるとともに、イメージガイド２５の端を固定することにより、対物レンズ２２とイメージガイド２５とを接続する。
【００１９】
イメージガイド２５は励起光や観察光を伝送する複数の光ファイバからなり、イメージガイド２５の標本１３に向けられる側の端（以下、標本１３側の端とも称する）には、イメージガイド２５に着脱可能なヘッド部２６が設けられている。
【００２０】
ヘッド部２６は、標本１３の観察対象となる部分に向けられて、スタンド１２に設けられている保持部２７に固定される。保持部２７には、図示せぬ稼動部が設けられており、稼動部が稼動することにより、ヘッド部２６を移動させ、ヘッド部２６が標本１３に当接する位置を調節することができる。
【００２１】
例えば稼動部には、１つの関節で保持部２７に固定されているヘッド部２６の角度を任意の角度に調整できる機構、保持部２７を構成する棒状のアームの長手方向にヘッド部２６を移動可能なスライド機構、ねじによりヘッド部２６を一方向に回動可能な角度調整機構などが設けられている。特に、１つの関節でヘッド部２６の角度を調整できる機構は、ユニバーサルジョイントと呼ばれている。
【００２２】
また、標本１３は、例えばマウス、ラット、ウサギなどの生体とされ、その生体の観察の対象となる部位周辺の皮膚が開かれて、ヘッド部２６が観察する部位に向けられて固定される。すなわち、ユーザは、保持部２７の稼動部を操作して、保持部２７に固定されたヘッド部２６が標本１３の所望する位置に向くように移動させる。
【００２３】
ユーザが標本１３を蛍光観察する場合、落射照明装置２１は励起光を射出して、射出した励起光を図示せぬ照明光学系を介して対物レンズ２２に入射させる。対物レンズ２２は、照明光学系から入射した励起光をイメージガイド２５に入射させ、イメージガイド２５は、対物レンズ２２から入射した励起光をヘッド部２６に設けられているレンズにより集光して、励起光を標本１３に照射する。
【００２４】
すると、励起光を照射された標本１３は蛍光を発現するので、ヘッド部２６に設けられたレンズは観察光としての蛍光を集光してイメージガイド２５に入射させる。イメージガイド２５は、入射した蛍光（観察光）を対物レンズ２２に入射させ、対物レンズ２２は、イメージガイド２５から入射した観察光を、標本１３の像を結像させるための図示せぬ観察光学系を介してカメラに入射させる。そして、カメラは観察光学系から入射した観察光を撮像して、これにより得られた画像を図示せぬモニタに供給して表示させる。ユーザはモニタに表示された画像を見て、標本１３を観察する。
【００２５】
なお、観察光を撮像するカメラは、予め顕微鏡１１に設けられていてもよいし、顕微鏡１１に対して着脱可能であってもよい。
【００２６】
顕微鏡１１の本体自体は、一般的な顕微鏡を利用することができるので、ユーザは、標本１３や蛍光の明るさなどに合わせて、落射照明装置２１や照明光学系、観察光学系、カメラなどを任意のものに変更することができる。また、アダプタ２４は対物レンズ２２に着脱自在であるので、ユーザは所望する倍率等の対物レンズ２２を選択して標本１３の観察に用いることができる。すなわち、顕微鏡１１のセットアップを変更することで、任意の照明条件、観察条件を組み合わせることができる。したがって、任意の標本１３を、その観察条件によらず簡単かつ確実に観察することができる。
【００２７】
例えば、落射照明装置２１として、白色光源を用い、照明光学系にいくつかの波長のうちのいずれかを選択するためのフィルタを設けることにより、異なる波長の励起光を標本１３に照射することができ、励起光の波長の選択の自由度を高くすることができる。また、標本１３の画像を撮像するカメラとして、感度の異なるカメラを選択的に用いることもできる。
【００２８】
なお、顕微鏡１１には、必要に応じて、スポットスキャン方式、スリットスキャン方式、タンデム方式、ディスクスキャン方式などの共焦点（コンフォーカル）方式により、標本１３を観察するためのコンフォーカルユニットが装着されるようにしてもよい。このコンフォーカルユニットは、例えば励起光を射出する光源や、観察光を点検出する撮像部などからなる。
【００２９】
例えば、顕微鏡１１に、スポットスキャン方式で標本１３を観察するコンフォーカルユニットを装着して標本１３の観察を行った場合には、標本１３の１フレーム分の画像を撮像するのに１秒程度の時間が必要となる。これに対して、ディスクスキャン方式、スリットスキャン方式、タンデム方式などで標本１３を観察するコンフォーカルユニットを顕微鏡１１に装着して標本１３を観察すると、より高速に、例えば０．００１秒から０．０３秒程度で標本１３の１フレーム分の画像を得ることができる。
【００３０】
ところで、アダプタ２４は、例えば図２に示すように、対物レンズ２２に固定される固定部５１、イメージガイド２５を固定するためのホルダ５２、およびイメージガイド２５の調芯を行うための調整部５３を有している。
【００３１】
固定部５１の図中、下側の部分には対物レンズ２２が挿入される溝６１が設けられており、また固定部５１の図中、左側には、ねじ穴６２が設けられている。このねじ穴６２には、対物レンズ固定手段としてのセットビス６３がねじ込まれ、セットビス６３により、溝６１に挿入された対物レンズ２２が溝６１内の壁面に押し付けられて、固定部５１が対物レンズ２２に固定される。
【００３２】
また、イメージガイド固定手段としての円筒形状のホルダ５２の側面の図中、下側の部分には、ねじ山が設けられており、さらに、ホルダ５２の中央には、ホルダ５２を縦方向に貫通し、イメージガイド２５が嵌合される溝６４が設けられている。イメージガイド２５は、その顕微鏡１１側の端がホルダ５２の溝６４に嵌合されて、ホルダ５２に固定される。ここで、溝６４は貫通穴となっているため、溝６４に嵌合されたイメージガイド２５の端は、対物レンズ２２に対して対向することになる。
【００３３】
なお、イメージガイド２５が溝６４に嵌合され、さらに接着剤によりイメージガイド２５がホルダ５２に固着されるようにしてもよいし、イメージガイド２５がビスなどによりホルダ５２に固定されるようにしてもよい。
【００３４】
ホルダ５２を固定部５１に対して固定する調整部５３は、図中、下側の円錐形の芯出し調整部６５と、芯出し調整部６５の上側に設けられた円筒形の部分とからなり、調整部５３は、固定部５１の図中、上側に設けられた溝の底の表面上に配置される。また、調整部５３には、その中央に、調整部５３を縦方向に貫通し、ホルダ５２が嵌合される溝６６と、調整部５３の図中、左側に位置するねじ穴６７とが設けられている。
【００３５】
さらに、調整部５３の溝６６の下側の部分には、ホルダ５２に設けられたねじ山と噛み合うねじ溝からなるねじ部６８が設けられている。したがって、ユーザは、ホルダ５２を調整部５３の溝６６に嵌合させ、さらにホルダ５２をねじ部６８にねじ込むことにより、イメージガイド２５の下側の端から対物レンズ２２までの距離を調整することができる。
【００３６】
すなわち、調整部５３が固定部５１上に配置されると、イメージガイド２５の端と対物レンズ２２とが対向し、かつ対物レンズ２２およびイメージガイド２５のそれぞれの光軸が平行となるようになされている。そして、ユーザはホルダ５２を調整部５３（対物レンズ２２）に対して、対物レンズ２２の光軸と平行な方向に移動させることで、イメージガイド２５の端と対物レンズ２２との距離を調整する。このとき、イメージガイド２５の顕微鏡１１側の端と、対物レンズ２２の端との対物レンズ２２の光軸と平行な方向の距離は、ホルダ５２のねじ部６８へのねじ込み量によって定まる。
【００３７】
また、調整部５３では、ねじ穴６７にホルダセットビス６９をねじ込んで、ホルダセットビス６９により、ホルダ５２を溝６６内の側面に押し付けることで、ホルダ５２を調整部５３に固定することができるようになされている。
【００３８】
さらに、固定部５１の表面上に配置された調整部５３は、図３に示すように調整ねじにより対物レンズ２２の光軸と垂直な方向に移動されて調芯が行われる。なお、図３は、図２のアダプタ２４のＡ−Ａ切断面での断面図、すなわちアダプタ２４を対物レンズ２２の光軸と垂直な面で切った断面図を示している。また、実際には、芯出し調整部６５の中央にはねじ穴としてのねじ部６８が設けられているが、図３ではその図示が省略されている。
【００３９】
図３では、固定部５１上の中央部分に設けられた溝内に、芯出し調整部６５（調整部５３）が配置されている。固定部５１には、固定部５１の円形の外周を３分割するように、固定部５１の外周部分から中心方向に向かうねじ穴９１、ねじ穴９２、および溝９３が設けられている。そして、ねじ穴９１およびねじ穴９２には、芯出し調整部６５（調整部５３）に当接し、芯出し調整部６５を押し引きするための調整ねじ９４および調整ねじ９５が通されている。また、溝９３内には、芯出し調整部６５を固定部５１の中心方向、つまり図中、右方向に押す押圧機構部９６が設けられている。
【００４０】
押圧機構部９６は、蓋９７、コイルばね９８、および円筒駒９９から構成され、蓋９７は、溝９３内における固定部５１の外側の端の位置に固定されている。コイルばね９８は、蓋９７と円筒駒９９との間に配置され、その片側の端が蓋９７に支持されて円筒駒９９を、固定部５１の中心方向に押し出すように作用する。また、円筒駒９９は、芯出し調整部６５に当接し、コイルばね９８により押されて、芯出し調整部６５を固定部５１の中心方向に押す。
【００４１】
ユーザは、調整ねじ９４および調整ねじ９５を締めたり緩めたりすることにより、芯出し調整部６５（調整部５３）を対物レンズ２２の光軸と垂直な任意の方向に移動させ、イメージガイド２５の端の中心が対物レンズ２２の光軸上に位置するように調芯する。これにより、標本１３の観察の対象となる部分を、顕微鏡１１やカメラの視野の中心に移動させることができる。
【００４２】
調整ねじ９４、調整ねじ９５、および円筒駒９９の芯出し調整部６５に当接する部分、つまりそれらの先端部分は円錐形状とされているため、調整部５３を滑らかに移動させることができる。また、芯出し調整部６５は、固定部５１側に広がっている円錐形状となっているため、調整部５３は、調整ねじ９４、調整ねじ９５、および円筒駒９９により、固定部５１の表面側に押さえ付けられて固定部５１に固定される。
【００４３】
なお、芯出し調整部６５を滑らかに移動させるために、芯出し調整部６５と固定部５１との接触面や、芯出し調整部６５の側面、つまり調整ねじ９４、調整ねじ９５、および円筒駒９９との接触面に流れ落ちの少ない潤滑油を塗布することが望ましい。
【００４４】
次に、イメージガイド２５と対物レンズ２２との位置の調整精度、および分解能について説明する。
【００４５】
例えば、イメージガイド２５は、束ねられた３万本の光ファイバからなり、それらの光ファイバの直径は２μｍとされる。また、イメージガイド２５の光ファイバが束ねられた部分の直径は１．３５ｍｍとされ、イメージガイド２５そのものの直径は２．５ｍｍとされる。
【００４６】
この場合、１つの光ファイバの直径が２μｍであるので、イメージガイド２５の画像の分解能は２μｍとなる。このようなイメージガイド２５が設けられた顕微鏡１１で標本１３を観察する場合に適した対物レンズ２２は、例えば、倍率が１０倍であり、開口数ＮＡが０．２５である対物レンズとなる。
【００４７】
対物レンズ２２の分解能Ｒおよび焦点深度Ｄは、次式（１）および式（２）により求めることができる。
【００４８】
分解能Ｒ＝λ／（２×ＮＡ）                                    ・・・（１）
【００４９】
焦点深度Ｄ＝λ／（ＮＡ×ＮＡ）                                ・・・（２）
【００５０】
ここで、式（１）および式（２）において、λは基準となる可視光の波長である基準波長を示しており、ＮＡは対物レンズ２２の開口数を示している。したがって、基準波長λ＝０．５５μｍと、開口数ＮＡ＝０．２５を式（１）および式（２）に代入すると、対物レンズ２２の分解能Ｒの値“１．１（＝0.55/(2×0.25)）μｍ”と、焦点深度Ｄの値“９（≒0.55/(0.25×0.25)）μｍ”が求まる。
【００５１】
これに対して、イメージガイド２５の分解能は２μｍであり、この分解能から定まるイメージガイド２５の開口数に相当する値は０．１４となる。したがって、この開口数に相当する値０．１４を式（２）のＮＡに代入すると、イメージガイド２５の焦点深度Ｄの値“０．０３（≒0.55/(0.14×0.14)）ｍｍ”が求まる。
【００５２】
イメージガイド２５の顕微鏡１１側の端と対物レンズ２２との対物レンズ２２の光軸方向の距離の調整の精度は、対物レンズ２２の焦点深度とイメージガイド２５の焦点深度のうちのより大きい方の焦点深度以下であればよい。つまり、光軸方向の距離の調整において、より小さい方の焦点深度以下の精度は要求されない。
【００５３】
したがって、対物レンズ２２の焦点深度は約９μｍであり、イメージガイド２５の焦点深度は約０．０３ｍｍであるので、イメージガイド２５と対物レンズ２２の光軸方向の距離の調整の精度は、より大きいイメージガイド２５の焦点深度０．０３ｍｍ以下であればよい。
【００５４】
そこで、図２のねじ部６８のねじピッチ、すなわちホルダ５２の側面に設けられたねじ山のねじピッチを０．５ｍｍとすれば、ホルダ５２の回転角度が２０度程度である場合に、調整部５３に対するホルダ５２の移動量が約０．０３（≒0.5×20/360）ｍｍとなる。したがって、イメージガイド２５と対物レンズ２２の光軸方向の距離を、調整部５３に対するホルダ５２の移動により充分な精度で調整することができる。
【００５５】
また、イメージガイド２５の端の中心が、対物レンズ２２の光軸上に位置するように、調整部５３を対物レンズ２２の光軸と垂直な方向に移動させる位置調整の精度は、標本１３の観察範囲の１０分の１以下であれば充分であると考えられる。
【００５６】
ここで、標本１３上の観察範囲の長さは、標本１３を肉眼（接眼レンズ）で観察する場合、２．５ｍｍとなり、標本１３を顕微鏡１１に設けられた２／３インチCCD（Charge Coupled Devices）カメラにより撮像して観察する場合、１．１ｍｍとなる。したがって、位置調整には、より小さい２／３インチCCDカメラの観察範囲である１．１ｍｍの１０分の１である０．１１ｍｍ以下の精度が必要となる。そこで、図３の調整ねじ９４および調整ねじ９５のねじピッチを０．５ｍｍとすれば、それらの調整ねじの回転角度が８０度である場合に、調整部５３の移動距離が約０．１１（≒0.5×80/360）ｍｍとなり、充分に調整可能となる。
【００５７】
なお、以上においては、アダプタ２４の溝６１に対物レンズ２２が挿入されると説明したが、例えば図４に示すように、イメージガイド２５と対物レンズ２２とを接続するアダプタ２４が、レボルバ２３と対物レンズ２２との間に配置されるようにしてもよい。なお、図４において、図２における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜、省略する。
【００５８】
図４に示すアダプタ２４の固定部５１の下側の部分には、ねじ部１２１が設けられており、ねじ部１２１が、レボルバ２３のねじ穴にねじ込まれて、固定部５１がレボルバ２３に固定される。このレボルバ２３に設けられたねじ穴は、図２に示した状態において対物レンズ２２に設けられたねじがねじ込まれるねじ穴とされる。
【００５９】
また、固定部５１には、対物レンズ２２が挿入される挿入穴１２２が設けられており、調整部５３が固定部５１の上側の表面上に配置されていない状態において、固定部５１の上側から挿入穴１２２に対物レンズ２２を挿入できるようになされている。さらに、挿入穴１２２の図中、下側には、ねじ穴１２３が設けられている。
【００６０】
固定部５１がレボルバ２３に固定されると、対物レンズ２２が挿入穴１２２に挿入されて、対物レンズ２２の図中、下側に設けられたねじ部１２４が、固定部５１のねじ穴１２３にねじ込まれて、固定部５１が対物レンズ２２に固定される。そして、その後、調整部５３が固定部５１に固定されて、イメージガイド２５がアダプタ２４に固定される。
【００６１】
また、対物レンズ２２がアダプタ２４に設けられた溝に挿入され、さらにアダプタ２４が、レボルバ２３や顕微鏡１１の本体に設けられた接続部に固定されることで、アダプタ２４が対物レンズ２２に対して固定されるようにしてもよい。
【００６２】
さらに、アダプタ２４に複数のイメージガイド２５が固定されるようにしてもよい。例えば、図５の上側に示すように、４つのイメージガイド１５１−１乃至イメージガイド１５１−４を束ねて、それらの端のそれぞれにヘッド部２６を設けると、標本１３の複数の異なる部位を１つのカメラで同時に観察することができる。
【００６３】
そのような場合、図５の下側に示すように、４つのイメージガイド１５１−１乃至イメージガイド１５１−４のそれぞれに入射した観察光が１つの対物レンズ２２に入射する。なお、以下、イメージガイド１５１−１乃至イメージガイド１５１−４のそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単にイメージガイド１５１と称する。
【００６４】
ここで、イメージガイド１５１の外径が２．５ｍｍであるとすると、４つのイメージガイド１５１を束ねた場合、その直径は６ｍｍとなり、被覆を除く光ファイバの束ねられた部分の直径は５ｍｍとなる。したがって、対物レンズ２２の倍率が１０倍であるときには、対物レンズ２２による観察範囲（の直径）は２．５ｍｍとなるので、４つのイメージガイド１５１から出射する観察光の全てを対物レンズ２２に入射させることはできない。
【００６５】
そこで、対物レンズ２２の倍率を４倍とすると観察範囲は６．２５ｍｍとなり、４つのイメージガイド１５１から出射する観察光の全てを対物レンズ２２に入射させ、イメージガイド１５１の標本１３側の端が向けられた標本１３の各部位を観察することができる。
【００６６】
また、図１の対物レンズ２２のそれぞれにアダプタ２４を固定すると、ユーザはレボルバ２３を回動させることで対物レンズ２２を切り換えて、標本１３の異なる部位を観察することができる。すなわち、この場合、各対物レンズ２２にアダプタ２４により接続されたイメージガイド２５の標本１３側の端のそれぞれが、標本１３の異なる部位のそれぞれに向けられて固定される。
【００６７】
さらに、対物レンズ２２のそれぞれにアダプタ２４を固定することで、標本１３の観察条件に応じて、例えば可視光、赤外光、紫外光などの光の各波長帯域に適した波長特性を有する対物レンズ２２に切り換えて標本１３を観察することができる。
【００６８】
次に、図１のイメージガイド２５の標本１３側の端に接続されるヘッド部２６の詳細な構成例について説明する。
【００６９】
ヘッド部２６は、例えば図６に示すように、ヘッド１８１と固定キャップ１８２とからなり、ヘッド１８１には溝１８３、結像レンズ１８４、および固定ねじ部１８５が設けられている。
【００７０】
円筒形のヘッド１８１の中央に設けられた溝１８３には、図中、上側からイメージガイド２５、より詳細にはイメージガイド２５を構成する光ファイバの束の端の部分が挿入されてイメージガイド２５がヘッド１８１に固定される。換言すれば、イメージガイド２５は溝１８３に嵌合される。また、このとき、ヘッド１８１の上側に設けられた溝に環状のＯリング１８６が配置され、イメージガイド２５は、Ｏリング１８６の環に通されて溝１８３に挿入される。
【００７１】
なお、より詳細にはイメージガイド２５は、光ファイバとヘッド部２６とから構成されているが、以下においては、説明を簡単にするため、イメージガイド２５のヘッド部２６に挿入される光ファイバの束を単にイメージガイド２５とも称する。
【００７２】
ヘッド１８１に設けられた溝１８３内の下側には、イメージガイド２５を係止するための係止部が設けられている。つまり、溝１８３の下側の部分の内径は、イメージガイド２５の外径よりも小さくなっており、イメージガイド２５が係止部の位置までしか挿入されないようになされている。したがって、溝１８３の図中、下側に設けられた結像レンズ１８４とイメージガイド２５の標本１３側の端とが一定の距離となるように、イメージガイド２５がヘッド１８１に固定される。ここで、結像レンズ１８４からイメージガイド２５の端までの距離は、結像レンズ１８４の焦点距離により定まる距離とされる。
【００７３】
また、ヘッド１８１の外周の図中、上側の部分には、固定キャップ１８２に設けられたねじ穴と噛み合うねじ山からなる固定ねじ部１８５が設けられており、固定ねじ部１８５に固定キャップ１８２がねじ込まれて固定キャップ１８２がヘッド１８１に固定される。固定キャップ１８２がねじ込まれると、イメージガイド２５はＯリング１８６により締めつけられてヘッド１８１に固定され、また、Ｏリング１８６および固定キャップ１８２により、溝１８３内は密閉される。これにより、ヘッド部２６の外部から溝１８３内に液体が流れ込むことを防止することができる。
【００７４】
結像レンズ１８４は、溝１８３の図中、下側に設けられており、図中、上に突の球面または非球面形状のレンズとされる。また、ヘッド１８１の図中、下側には、標本１３の観察対象となる部位に向けられたり、その部位に当接されたりする先端面１８７が設けられている。ヘッド部２６では、結像レンズ１８４と先端面１８７との間でレンズ効果を有するようになされている。
【００７５】
ここで、結像レンズ１８４は、先端面１８７と標本１３の観察対象の部位との間を水、生理食塩水などの液体で満たす液浸タイプのレンズや、先端面１８７と標本１３の部位との間を液体で満たさずに空気のままとするドライタイプのレンズとされる。また、結像レンズ１８４が設けられる位置は、標本１３と先端面１８７との距離、つまりワーキングディスタンスに応じて定められる。
【００７６】
先端面１８７の形状は、その表面が標本１３の観察中に油等で汚れた場合に、先端面１８７に付着した汚れを拭き取りやすくするため、平面、または緩い曲率の凸面若しくは凹面となっている。例えば、先端面１８７が凸面または凹面である場合、その面の曲率半径は５０ｍｍ以上とされる。
【００７７】
以上のように構成されるヘッド部２６にイメージガイド２５（の光ファイバの部分）が固定され、イメージガイド２５に励起光が入射すると、結像レンズ１８４は、イメージガイド２５の標本１３側の端から入射した励起光を集光して、集光した励起光を結像させる。結像レンズ１８４により集光された励起光は、先端面１８７を介して標本１３の表面または内部に到達し、結像する。
【００７８】
また、励起光が標本１３に照射されると標本１３は蛍光を発現するので、結像レンズ１８４は、先端面１８７を介して標本１３から入射した蛍光（観察光）を集光してイメージガイド２５、より詳細にはイメージガイド２５を構成する光ファイバに入射させる。
【００７９】
顕微鏡１１では、ヘッド部２６はイメージガイド２５に対して着脱自在となっているので、標本１３の観察によりヘッド部２６が汚れたとしても、イメージガイド２５からヘッド部２６を取り外して簡単に洗浄したり、滅菌したりすることができる。また、イメージガイド２５からヘッド部２６を簡単に取り外すことができるため、ヘッド部２６をスローアウェイ方式で交換するようにすれば、イメージガイド２５の面倒な洗浄や滅菌が必要なくなる。これは、特に、ヘッド部２６を常に無菌状態に保つ必要がある場合、例えば顕微鏡１１を用いて人体を観察する場合に有効である。
【００８０】
さらに、ヘッド部２６はイメージガイド２５に対して着脱可能であるため、観察の対象となる標本１３に応じて、倍率やワーキングディスタンスの異なる結像レンズ１８４が設けられたヘッド部２６を選択的に用いることができる。したがって、標本１３の観察条件によって、観察光をイメージガイド２５の光ファイバに入射させることができなくなるようなこともなく、ヘッド部２６を取り替えるだけで標本１３を簡単かつ確実に観察することができる。
【００８１】
さらに、また、ヘッド部２６では、溝１８３にイメージガイド２５の先端を嵌合させるだけで簡単にイメージガイド２５を固定することができるので、外径が０．５ｍｍ乃至３ｍｍという細いヘッド部２６を有する生体標本観察装置を実現することができる。
【００８２】
以上のように、ヘッド部２６をイメージガイド２５に着脱可能とすることで、顕微鏡１１の利便性を向上させることができる。
【００８３】
なお、ヘッド１８１は、例えば光を透過するプラスチック、ガラス、樹脂などを材料として、成型により作成される。特に、プラスチックを成型してヘッド１８１を作成すると、型作成や部品加工を安価で行うことができる。
【００８４】
また、イメージガイド２５にヘッド部２６を固定する場合、イメージガイド２５の先端をヘッド１８１の溝１８３に挿入して接着剤により固定してもよい。さらに、ヘッド１８１に割りを入れ、イメージガイド２５の先端が挿入されたヘッド１８１をねじにより締め付けることによりイメージガイド２５を固定してもよい。
【００８５】
さらに、例えば図７に示すように、ヘッド部２６が標本１３に差し込まれた量をユーザが知ることができるように、ヘッド部２６に突部２１１−１および突部２１１−２を設けるようにしてもよい。
【００８６】
図７に示すヘッド部２６では、ヘッド１８１の外周の部分に、ヘッド１８１の外側に向かう方向に突出した突部２１１−１および突部２１１−２が設けられている。例えば、標本１３としての生体の皮膚を切り開き、生体の体内にある器官などを観察する場合、ヘッド部２６は標本１３としての生体の体内に差し込まれて、ヘッド部２６の端が観察の対象となる器官に向けられる。
【００８７】
この場合、ヘッド１８１が、その先端の部分から突部２１１−１および突部２１１−２の部分まで生体に差し込まれると、ヘッド１８１は、突部２１１−１および突部２１１−２により生体の表面（皮膚）に係止して、それ以上は生体内に挿入されなくなる。このように、ヘッド１８１の外周に突部２１１−１および突部２１１−２を設けることにより、ユーザは、突部２１１−１および突部２１１−２の設けられた位置を目安として、ヘッド１８１がどの程度標本１３に差し込まれたかを簡単に知ることができる。また、ユーザによりヘッド１８１が標本１３に差し込まれ過ぎることを防止することができる。
【００８８】
なお、以下、突部２１１−１および突部２１１−２を個々に区別する必要のない場合、単に突部２１１と称する。また、ヘッド１８１を係止するための突部は、環状とされ、ヘッド１８１の外周を囲むように設けられてもよい。
【００８９】
さらに、図７に示すヘッド１８１には、ヘッド１８１の図中、下側の先端の面に、結像レンズ１８４側に窪んだ溝２１２が設けられている。したがって、結像レンズ１８４、より詳細には結像レンズ１８４と溝２１２の底の面とから構成されるレンズが液浸タイプのレンズである場合、溝２１２に液体を満たすことで、ヘッド１８１の端の面（溝２１２の底の面）と標本１３との間に簡単に液体を満たすことができる。そして、その液体が溝２１２の外部に流れ出すようなこともないので、標本１３をより簡単かつ確実に観察することができる。
【００９０】
また、ヘッド１８１の先端の面に溝２１２を設けると、ヘッド１８１の先端を標本１３に当接させることにより、観察光が入射する溝２１２の底の面から標本１３までの距離を常に一定の距離に保つことができる。したがって、溝２１２の深さを結像レンズ１８４のワーキングディスタンスとしておくことにより、いわゆるピント合わせを行う必要がなくなる。
【００９１】
なお、ヘッド１８１の側面に、ヘッド１８１が標本１３に差し込まれた量を示す目盛、つまりヘッド１８１の先端からヘッド１８１の側面の各部分までの距離を示す目盛が設けられるようにしてもよい。この場合においても、ユーザはヘッド１８１の目盛を見ることで、ヘッド１８１がどれだけ標本１３に差し込まれたかを正確に知ることができる。また、ヘッド１８１に目盛や突部２１１を設ける場合、ヘッド１８１を樹脂成型することで、ヘッド１８１に簡単に目盛や突部２１１を設けることができる。
【００９２】
さらに、図８に示すように、ヘッドと結像レンズとが別々に作成され、結像レンズがヘッドに取り付けられるようにしてもよい。図８では、ヘッド部２６は、固定キャップ１８２、レンズ分離型ヘッド２４１、およびレンズ部２４２から構成され、レンズ分離型ヘッド２４１には、イメージガイド２５の先端が挿入されて固定される。
【００９３】
また、レンズ分離型ヘッド２４１には、ヘッド１８１における場合と同様に、Ｏリング１８６が配置され、固定キャップ１８２がねじ込まれて固定される。さらに、レンズ分離型ヘッド２４１の図中、下側には、下側に突出しており、結像レンズ１８４が設けられたレンズ部２４２を嵌合するための嵌合部２４３が設けられている。この嵌合部２４３の外径は、レンズ分離型ヘッド２４１の外径よりも小さくなっており、レンズ部２４２に設けられた溝の部分が嵌合部２４３に嵌め込まれる。
【００９４】
このようにしてレンズ部２４２がレンズ分離型ヘッド２４１に嵌合されると、レンズ分離型ヘッド２４１とレンズ部２４２との間の隙間に、防水効果のあるシリコン系接着剤などが満たされてレンズ分離型ヘッド２４１とレンズ部２４２とが接着される。これにより、ヘッド部２６の外側からレンズ部２４２の内部に液体が流れ込むことを防止することができる。
【００９５】
また、レンズ部２４２に設けられた、レンズ部２４２をレンズ分離型ヘッド２４１に嵌合するための溝の下側には、結像レンズ１８４が設けられており、この結像レンズ１８４とレンズ部２４２の下側の端面との間でレンズ効果を有するようになされている。レンズ部２４２では、レンズ部２４２の上側に設けられた溝が嵌合部２４３に嵌め込まれるようになされているので、その溝の内径はイメージガイド２５の外径よりも大きくなる。したがって、図６に示したヘッド部２６における場合よりも、レンズ部２４２の溝の下側に設けられた結像レンズ１８４の有効径を大きくすることができ、標本１３の画像を形成する性能をより高くすることができる。
【００９６】
さらに、接着剤を用いずにレンズ部２４２がレンズ分離型ヘッド２４１に固定されるようにしてもよい。そのような場合、例えばレンズ部２４２を樹脂により成型する。そして、レンズ部２４２の柔軟性が利用されて、いわゆるスナップフィットと呼ばれる機構によりレンズ部２４２が嵌合部２４３に嵌め込まれ、さらにレンズ部２４２が嵌合部２４３に密着するように外側から押さえ付けられてレンズ分離型ヘッド２４１に固定される。
【００９７】
接着剤を用いずにレンズ部２４２をレンズ分離型ヘッド２４１に固定することで、標本１３の観察条件に応じて、倍率やワーキングディスタンスの異なる結像レンズ１８４を有するレンズ部２４２を選択し、レンズ分離型ヘッド２４１に取り付けることができる。
【００９８】
さらに、図９Ａに示すように、イメージガイド２５を構成する光ファイバの光軸と垂直な方向からの観察光をイメージガイド２５に入射させるようにしてもよい。なお、図９Ａにおいて点線は観察光の光路を示しており、図９Ａではヘッド２７１に固定される固定キャップ１８２等は、その図示が省略されている。
【００９９】
ヘッド部２６の円筒形のヘッド２７１の図中、下側には、励起光を標本１３に照射するとともに、標本１３からの観察光を取り込むための入射窓２７２が設けられている。また、ヘッド２７１の結像レンズ１８４と入射窓２７２との間には、励起光および観察光を反射する反射面２７３が設けられている。
【０１００】
入射窓２７２は、その表面がイメージガイド２５の光ファイバの光軸と平行な平面とされており、反射面２７３は光ファイバの光軸および入射窓２７２に対して４５度の角度をなすように設けられている。
【０１０１】
したがって、イメージガイド２５から反射面２７３に入射した励起光は、反射面２７３において図中、右方向、つまり光ファイバの光軸と垂直な方向に反射され、さらに入射窓２７２を介して標本１３に入射する。
【０１０２】
また、図中、右側から入射窓２７２に入射した標本１３からの観察光は、入射窓２７２を透過して反射面２７３に入射し、反射面２７３において図中、上側に反射されて結像レンズ１８４に入射する。そして、結像レンズ１８４は反射面２７３から入射した観察光を集光して、観察光をイメージガイド２５の端、つまり光ファイバの端の位置に結像させ、イメージガイド２５に入射させる。
【０１０３】
反射面２７３は、ヘッド２７１の素材、例えば樹脂やガラスのままで反射面の機能を果たす。なお、反射面２７３にコーティングを施すことにより、反射面２７３の屈折率と、反射面２７３に接するヘッド２７１外部の空気などの屈折率との差によらず、反射面２７３における光の反射率を一定の大きさに保つことができる。
【０１０４】
このように、ヘッド２７１に、イメージガイド２５の端面と垂直な入射窓２７２を設け、さらに励起光や観察光を反射する反射面２７３を設けることで、イメージガイド２５の光軸と垂直な方向にある標本１３の部位を簡単に観察することができる。
【０１０５】
なお、ヘッド２７１に設けられる入射窓の形状は平面に限らず、例えば、図９Ｂに示すように、ヘッド２７１の外側に突となる凸面状とされてもよいし、図９Ｃに示すように、ヘッド２７１の内側に突となる凹面状とされてもよい。なお、図９Ｂおよび図９Ｃにおいて、図９Ａにおける場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
【０１０６】
図９Ｂでは、ヘッド２７１の図中、右側に、右方向に突の凸面状の入射窓２９１が設けられている。入射窓２９１はレンズとして機能し、標本１３から入射した観察光を集光して反射面２７３に入射させる。また、図９Ｃでは、ヘッド２７１の図中、右側に、左方向に突の凹面状の入射窓３１１が設けられている。入射窓３１１はレンズとして機能し、標本１３から入射した観察光を集光して反射面２７３に入射させる。
【０１０７】
なお、レンズとしてのこれらの入射窓２９１および入射窓３１１の倍率などは、イメージガイド２５の端に対向する結像レンズ１８４の倍率や焦点距離などが考慮されて定められる。また、入射窓２９１および入射窓３１１は、結像レンズ１８４などにおいて生じる収差を補正するようなレンズとされる。
【０１０８】
さらに、例えば図１０に示すように、ヘッド２７１において、入射窓が、イメージガイド２５を構成する光ファイバの光軸に対して９０度より小さい所定の角度をなすように設けられるようにしてもよい。なお、図１０において、点線は観察光および励起光の光路（ヘッド２７１の光軸）を示している。
【０１０９】
図１０では、ヘッド２７１の外周の右側に、入射窓３４１が設けられており、入射窓３４１の中心を通る法線と、イメージガイド２５、つまりイメージガイド２５を構成する光ファイバの光軸とがなす角は、９０度よりも小さい角度θとされている。
【０１１０】
また、入射窓３４１の表面は球面状とされており、入射窓３４１はレンズとして機能する。標本１３の観察時において、ヘッド２７１は、入射窓３４１が観察の対象となる標本１３の部位を向くように配置され、入射窓３４１は標本１３から入射した観察光を集光して反射面２７３に入射させる。
【０１１１】
反射面２７３は入射窓３４１から入射した観察光を反射して結像レンズ１８４に入射させ、結像レンズ１８４は、反射面２７３から入射した観察光を集光して、イメージガイド２５の端に結像させ、観察光をイメージガイド２５に入射させる。
【０１１２】
なお、反射面２７３は、角度θの大きさに応じて、入射窓３４１からの観察光が結像レンズ１８４に入射するように、イメージガイド２５の光軸に対して所定の角度をなすように配置されている。また、入射窓３４１のなす角度θは、９０度よりも大きい角度とされるようにしてもよい。
【０１１３】
このように、イメージガイド２５の光軸に対して所定の角度をなすように、入射窓３４１や入射窓２７２を設けることで、イメージガイド２５の光ファイバの光軸に平行な方向とは異なる方向からヘッド部２６に入射した観察光をイメージガイド２５に入射させることができる。これにより、任意の方向から標本１３を観察することができる。
【０１１４】
また、例えば、図１１に示すように、ヘッド部２６のヘッドの先端にレンズを設けることで、標本１３上のより広い範囲を観察できるようにしてもよい。なお、図１１においては、ヘッド３６１に固定される固定キャップ１８２等は、その図示が省略されている。
【０１１５】
図１１では、ヘッド部２６のヘッド３６１内に設けられた溝にイメージガイド２５の端が挿入されて固定され、その溝の図中、下側に結像レンズ３７１が設けられている。また、標本１３に向けられるヘッド３６１の図中、下側の端には先端レンズ３７２が設けられている。
【０１１６】
結像レンズ３７１および先端レンズ３７２は、標本１３側に突の形状となっており、結像レンズ３７１および先端レンズ３７２からなる光学系は、魚眼レンズ（広角レンズ）として機能する。例えば、結像レンズ３７１の表面は凹面とされている。また、先端レンズ３７２の表面は、曲率の小さい凸面とされ、先端レンズ３７２は、図中の矢印に示すように、より広い範囲からの観察光を、結像レンズ３７１を介してイメージガイド２５に入射させることができるようになされている。
【０１１７】
先端レンズ３７２は、標本１３からの観察光を集光して結像レンズ３７１に入射させ、結像レンズ３７１は、先端レンズ３７２から入射した観察光を集光してイメージガイド２５の端に結像させ、観察光をイメージガイド２５に入射させる。このように、結像レンズ３７１と先端レンズ３７２とを組み合わせて、魚眼レンズを構成することにより、標本１３のより広い範囲を観察することができる。
【０１１８】
また、例えば図１２に示すように、ヘッド部２６のヘッド４０１の端に円錐形状の円錐形反射面４１１を設けることにより、標本１３のヘッド４０１の外周に位置する部分を観察できるようにしてもよい。なお、図１２において点線は観察光の光路を示しており、図１２では、ヘッド４０１に固定される固定キャップ１８２等は、その図示が省略されている。
【０１１９】
図１２では、円筒形のヘッド４０１内に設けられた溝にイメージガイド２５の端が挿入されて固定され、その溝の図中、下側に結像レンズ１８４が設けられている。また、ヘッド４０１の図中、下側の端には円錐形状の円錐形反射面４１１が設けられており、円錐形反射面４１１には、反射率を高めるためのコーティングが施されている。
【０１２０】
ヘッド４０１においては、ヘッド４０１の外周の部分（側面）が入射窓とされ、入射窓に対して、標本１３のヘッド４０１の外周に近接する部分からヘッド４０１の内側に向かって観察光が入射する。すなわち、観察光はヘッド４０１の外周から内側に向かってヘッド４０１の側面に入射し、さらに、その側面を透過して円錐形反射面４１１に入射する。したがって、円錐形反射面４１１には、ヘッド４０１の外周の３６０度の各方向から観察光が入射することになる。
【０１２１】
円錐形反射面４１１は、ヘッド４０１の外周から入射した観察光を図中、上側に反射して、観察光を結像レンズ１８４に入射させる。結像レンズ１８４は、円錐形反射面４１１から入射した観察光を集光してイメージガイド２５の端に結像させ、観察光をイメージガイド２５に入射させる。
【０１２２】
このように、ヘッド４０１の端に円錐形状の円錐形反射面４１１を設けることで、標本１３の円筒形のヘッド４０１の外周に接する部分を観察することができる。すなわち、標本１３のより広い範囲を一度に観察することができる。
【０１２３】
なお、以上においては、イメージガイド２５を介して標本１３に励起光を照射すると説明したが、イメージガイド２５を介さずに他の方向から標本１３に励起光を照射し、標本１３からの観察光を、イメージガイド２５を介して対物レンズ２２に入射させてもよい。
【０１２４】
また、標本１３を顕微鏡１１により蛍光観察すると説明したが、顕微鏡１１を用いて標本１３を明視野観察するようにしてもよい。そのような場合、例えば標本１３の照明用の光源から射出された照明光が対物レンズ２２およびイメージガイド２５を介して標本１３に照射され、標本１３において反射された照明光が観察光となって、イメージガイド２５に入射する。そして、イメージガイド２５に入射した観察光は、対物レンズ２２を介して図示せぬカメラや接眼レンズに入射して、ユーザにより標本１３の像が観察される。
【０１２５】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明を適用した顕微鏡の一実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】アダプタの構成例を示す図である。
【図３】アダプタの調芯機構について説明する図である。
【図４】アダプタの他の構成例を示す図である。
【図５】複数のイメージガイドを用いる例について説明する図である。
【図６】ヘッド部の構成例を示す図である。
【図７】ヘッド部の他の構成例を示す図である。
【図８】ヘッド部の他の構成例を示す図である。
【図９】ヘッド部の他の構成例を示す図である。
【図１０】ヘッド部の他の構成例を示す図である。
【図１１】ヘッド部の他の構成例を示す図である。
【図１２】ヘッド部の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１１  顕微鏡，  １３  標本，  ２２−１，２２−２，２２  対物レンズ，  ２４  アダプタ，  ２５  イメージガイド，  ２６  ヘッド部，  ５１  固定部，  ５２  ホルダ，  ５３  調整部，  ６３  セットビス，  ９４  調整ねじ，  ９５  調整ねじ，  １８１  ヘッド，  １８４  結像レンズ，  ２１１−１，２１１−２，２１１  突部，  ２１２  溝，  ２４１  レンズ分離型ヘッド，  ２４２  レンズ部，  ２７１  ヘッド，  ２７２  入射窓，  ２７３  反射面，  ２９１  入射窓，  ３１１  入射窓，  ３４１  入射窓，  ３６１  ヘッド，  ３７１  結像レンズ，  ３７２  先端レンズ，  ４０１  ヘッド，  ４１１  円錐形反射面
【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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【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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