(57)【要約】【課題】より高解像度で試料を観察できるようにする。【解決手段】実体顕微鏡には、試料を観察するための２つのズーム光学系が設けられており、それらのズーム光学系の光軸３５−１と光軸３５−２とは平行になるようになされている。また、回転部３３は、対物レンズ３１を保持しており、回転軸６１を中心に固定部３２に対して回動する。回転軸６１は、光軸３５−１と光軸３５−２との中間の位置Ｐ１１、および光軸３５−２から等距離となる位置に設けられている。立体視観察時において、対物レンズ３１は、その光軸が位置Ｐ１１に位置するように移動され、垂直視観察時において、対物レンズ３１は、その光軸が光軸３５−２と一致するように移動される。本発明は、実体顕微鏡に適用することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズと、
前記対物レンズを保持する対物レンズ移動手段と
を備え、
前記対物レンズ移動手段は、観察対象の試料を観察する互いに平行な左右の第１の光学系および第２の光学系の各光軸に平行であり、かつ前記対物レンズの面上において、前記各光軸の中間位置と、前記第１の光学系の光軸とから等距離に位置する回転軸を中心として、前記対物レンズの光軸が前記中間位置に位置するか、または前記第１の光学系の光軸と一致するように、前記対物レンズを回動させることを特徴とする光路切換装置。
【請求項２】
前記対物レンズの光軸が前記中間位置に位置するように、前記対物レンズの位置を決める第１の位置決め手段と、
前記対物レンズの光軸が前記第１の光学系の光軸と一致するように、前記対物レンズの位置を決める第２の位置決め手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光路切換装置。
【請求項３】
前記対物レンズ移動手段は、複数の前記対物レンズを保持し、それらの対物レンズを回動させる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光路切換装置。
【請求項４】
前記対物レンズ移動手段は、複数の前記対物レンズを保持し、それらの対物レンズを回動させ、
複数の前記対物レンズのそれぞれは、前記対物レンズ移動手段により回動されたとき、前記対物レンズの光軸が前記中間位置に位置するか、または前記第１の光学系の光軸と一致するように、前記対物レンズ移動手段に保持されている
ことを特徴とする請求項２に記載の光路切換装置。
【請求項５】
前記第１の位置決め手段および前記第２の位置決め手段は、前記複数の対物レンズごとにそれぞれ設けられている
ことを特徴とする請求項２または請求項４の何れか一項に記載の光路切換装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の光路切換装置を備えることを特徴とする実体顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光路切換装置および実体顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対物レンズの位置を移動させて、観察対象の試料を立体視観察したり、垂直視観察したりすることのできる実体顕微鏡が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そのような実体顕微鏡には、図５に示すように対物レンズ２０１、光学系２０２−１、光学系２０２−２、接眼レンズ２０３−１、および接眼レンズ２０３−２が設けられている。
【０００４】
光学系２０２−１および光学系２０２−２は、実体顕微鏡の本体２０４の内部に設けられており、それらの光学系の光軸２０５−１および光軸２０５−２は、互いに平行となるようになされている。また、本体２０４の図中、下側には、固定部２０６が固定されており、さらに固定部２０６の下面には、対物レンズ２０１を保持するとともに、所定の軸を中心として回動する回転部２０７が設けられている。
【０００５】
対物レンズ２０１は、その光軸２０８が、光軸２０５−１および光軸２０５−２と平行となるように回転部２０７に固定されており、通常、対物レンズ２０１は、光軸２０８が光軸２０５−１と光軸２０５−２との中間に位置するようになされている。
【０００６】
そのような状態において、観察対象の試料２０９からの観察光は、対物レンズ２０１に入射し、対物レンズ２０１において、図中、右側に設けられた光学系２０２−１に入射する光と、左側に設けられた光学系２０２−２に入射する光とに分けられる。そして、光学系２０２−１に入射した観察光は、一方の結像レンズ（不図示）により結像され、光学系２０２−２に入射した観察光は、他方の結像レンズ（不図示）により結像される。これにより、観察者は、接眼レンズ２０３−１および接眼レンズ２０３−２で試料２０９を立体視観察することができる。
【０００７】
また、回転部２０７は、回転軸に支持されており、回転軸を中心として回動することで、対物レンズ２０１を移動させる。
【０００８】
回転部２０７には、左右一対の対物レンズが設けられている。これらの対物レンズは、一方の対物レンズの光軸、回転軸、および他方の対物レンズの光軸が同一直線上に位置するように回転部２０７に保持されている。また、回転軸は、光軸２０５−１と光軸２０５−２とから等距離となる位置に設けられている（特許文献１図３参照）。
【０００９】
回転部２０７の下側の端には、一方の対物レンズの位置決めを行うための２つのクリック用溝が設けられており、また固定部２０６の下側の端には、クリック用ボールが取り付けられている。そして、これらのクリック用溝およびクリック用ボールによりクリック機構が構成されている。
【００１０】
すなわち、回転部２０７が回転軸を軸として固定部２０６に対して回動し、２つのクリック用溝の何れかの溝に、クリック用ボールが嵌入されると、回転部２０７が固定される。
【００１１】
特許文献１の図３では、クリック用ボールがクリック用溝に嵌入されており、この状態においては、対物レンズ２０１の光軸２０８が光軸２０５−１および光軸２０５−２の中間に位置している。
【００１２】
この状態から回転部２０７が回動されて、クリック用ボールがクリック用溝に嵌入された場合、特許文献１の図４に示すように、対物レンズ２０１の光軸２０８が光軸２０５−１に近接した位置となるように、回転部２０７が固定される。
【００１３】
この場合、試料２０９から対物レンズ２０１に入射した観察光は、光学系２０２−１に入射する。そして、光学系２０２−１に入射した観察光は、一方の結像レンズ（不図示）により結像される。これにより、観察者は接眼レンズ２０３−１で試料２０９を垂直視観察することができる。
【００１４】
【特許文献１】特許第３８３３７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、上述した実体顕微鏡においては、回転部２０７の回転軸が光軸２０５−１と光軸２０５−２とから等距離となる位置に設けられているため、対物レンズ２０１の光軸２０８を、光学系２０２−１の光軸２０５−１に正確に一致させることができなかった。
【００１６】
そのため、試料２０９を垂直視観察する場合、観察光の光路において収差が生じ、観察対象の試料２０９の解像度が低下してしまうという問題があった。
【００１７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、観察対象の試料をより高解像度で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】
【００１８】
本発明の光路切換装置は、対物レンズと、前記対物レンズを保持する対物レンズ移動手段とを備え、前記対物レンズ移動手段は、観察対象の試料を観察する互いに平行な左右の第１の光学系および第２の光学系の各光軸に平行であり、かつ前記対物レンズの面上において、前記各光軸の中間位置と、前記第１の光学系の光軸とから等距離に位置する回転軸を中心として、前記対物レンズの光軸が前記中間位置に位置するか、または前記第１の光学系の光軸と一致するように、前記対物レンズを回動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、より高解像度で試料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】
【００２０】
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。
【００２１】
図１は、本発明を適用した実体顕微鏡の一実施の形態の構成例を示す図である。
【００２２】
実体顕微鏡１１は、観察対象の試料１２を立体視観察したり、垂直視観察したりすることのできる顕微鏡であり、ステージ２１、光路切換部２２、ズーム本体２３、および鏡筒部２４から構成される。
【００２３】
ステージ２１には試料１２が載置され、試料１２からの観察光は、光路切換部２２およびズーム本体２３を介して鏡筒部２４に入射する。そして、観察者は、鏡筒部２４により結像された観察光の像を見ることで試料１２を観察する。
【００２４】
光路切換部２２には、対物レンズ３１、固定部３２、および回転部３３が設けられており、光路切換部２２は、試料１２を立体視観察するか、垂直視観察するかによって試料１２からの観察光の光路を切り換える。
【００２５】
対物レンズ３１は、試料１２から入射した観察光を集光して、ズーム本体２３内の光学系に入射させる。また、固定部３２は、ズーム本体２３の下面に固定されており、固定部３２の図中、下側には、図示せぬ回転軸により支持された回転部３３が設けられている。
【００２６】
回転部３３は１枚の対物レンズ３１を保持しており、回転部３３が回転軸を軸とし対物レンズ３１の光軸に対して垂直な面で回転（回動）すると、対物レンズ３１も回転部３３とともに回動するので、その結果、対物レンズ３１を通る観察光の光路が変更される。なお、より詳細には、固定部３２には、対物レンズ３１からの観察光を通過させてズーム本体２３の内部に導く貫通穴が設けられている。
【００２７】
光路切換部２２の図中、上側に設けられたズーム本体２３内部には、観察光の像を必要に応じて拡大または縮小するズーム光学系３４−１およびズーム光学系３４−２が、左右に並べられて設けられている。これらのズーム光学系３４−１およびズーム光学系３４−２は、複数のレンズから構成され、対物レンズ３１から入射した観察光を集光して鏡筒部２４に導く。また、ズーム光学系３４−１およびズーム光学系３４−２のそれぞれの光軸３５−１および光軸３５−２は、互いに平行であり、かつ対物レンズ３１の光軸と平行となるようになされている。
【００２８】
特に、対物レンズ３１の光軸が、光軸３５−１と光軸３５−２との中間に位置している場合には、対物レンズ３１に入射した観察光は、対物レンズ３１内の軸３６−１および軸３６−２を通ってズーム光学系３４−１およびズーム光学系３４−２に入射する。このとき、軸３６−１および軸３６−２は、光軸３５−１および光軸３５−２と一致している。つまり、軸３６−１と光軸３５−１とは同一直線上に位置しており、軸３６−２と光軸３５−２とも同一直線上に位置している。
【００２９】
なお、以下、ズーム光学系３４−１およびズーム光学系３４−２を個々に区別する必要のない場合、単にズーム光学系３４と称し、光軸３５−１および光軸３５−２を個々に区別する必要のない場合、単に光軸３５と称する。
【００３０】
ズーム本体２３の上側に設けられた鏡筒部２４は、結像レンズ３７−１、結像レンズ３７−２、接眼レンズ３８−１、および接眼レンズ３８−２を有している。結像レンズ３７−１および結像レンズ３７−２は、ズーム光学系３４−１およびズーム光学系３４−２から入射した観察光を集光し、観察光を図示せぬ正立光学系を介して接眼レンズ３８−１および接眼レンズ３８−２に入射させる。
【００３１】
また、結像レンズ３７−１および結像レンズ３７−２は、ズーム光学系３４−１およびズーム光学系３４−２から入射した観察光を集光する。撮像手段により試料１２を撮影する場合は、一方、例えば垂直視を行う、軸３６−２、光軸３５−２、結像レンズ３７−２を通る観察光を撮影するように、接眼レンズ３８−２に撮像手段を設置する。
【００３２】
結像レンズ３７−１および結像レンズ３７−２で観察光を集光して結像させる。したがって、観察者は、接眼レンズ３８−１および接眼レンズ３８−２で試料１２を観察することができる。なお、以下、結像レンズ３７−１および結像レンズ３７−２を個々に区別する必要のない場合、単に結像レンズ３７と称し、接眼レンズ３８−１および接眼レンズ３８−２を個々に区別する必要のない場合、単に接眼レンズ３８と称する。
【００３３】
ところで、光路切換部２２では、対物レンズ３１が回動されることにより、観察光の光路が変更される。例えば、図２に示すように回転部３３は、回転軸６１に支持されており、回転軸６１を中心として回動することで、対物レンズ３１を移動させる。なお、図２は、光路切換部２２を図１中、下から上方向に見た図を示している。また、図２において図１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。
【００３４】
図２では、回転軸６１は、ズーム光学系３４の光軸３５と平行となるように、かつその中心が、対物レンズ３１の面上におけるズーム光学系３４の光軸３５−１と光軸３５−２の位置との中間の位置Ｐ１１とした場合、このＰ１１と光軸３５−２から等距離となる位置に設けられている。すなわち、対物レンズ３１の面上において、回転軸６１と光軸３５−２および位置Ｐ１１とで二等辺三角形を形成する配置である。また、Ｐ１１は、対物レンズ３１の面上において、回転軸６１と光軸３５−２を結ぶ仮想の直線上に設けるものではない。
【００３５】
また、回転部３３を対物レンズ３１の正面方向から見たとき、回転部３３の対物レンズ３１が固定されている端とは反対側の端には、対物レンズ３１の位置決めを行うためのクリック用溝６２−１およびクリック用溝６２−２が設けられている。さらに、固定部３２の図中、下側の端には、板ばね６３が固定されており、板ばね６３の先端には、クリック用ボール６４が転動自在に保持されている。そして、これらのクリック用溝６２−１、クリック用溝６２−２、板ばね６３、およびクリック用ボール６４によりクリック機構が構成されている。
【００３６】
すなわち、回転部３３が回転軸６１を中心として固定部３２に対して回動し、クリック用溝６２−１またはクリック用溝６２−２の何れかの溝に、クリック用ボール６４が嵌入されると、その溝にクリック用ボール６４が引掛かり回転部３３が固定される。このようにして回転部３３が固定されることで、対物レンズ３１の位置決めが行われる。本発明では、少なくとも回転部３３と回転軸６１を有する部材を対物レンズ移動手段と称する。
【００３７】
例えば、図２では、クリック用ボール６４がクリック用溝６２−１に嵌入されており、この状態においては、対物レンズ３１の光軸がズーム光学系３４の光軸３５の中間の位置Ｐ１１に位置するように、回転部３３が固定される。この場合、対物レンズ３１の光軸は、光軸３５と平行となる。
【００３８】
対物レンズ３１の光軸が光軸３５−１および光軸３５−２の中央に位置するように、対物レンズ３１が固定されると、試料１２から対物レンズ３１に入射した観察光は、ズーム光学系３４−１に入射する光とズーム光学系３４−２に入射する光、つまり軸３６−１を中心とする光束と、軸３６−２を中心とする光束とに分かれる。
【００３９】
そして、ズーム光学系３４−１に入射した観察光は、ズーム光学系３４−１において集光されて結像レンズ３７−１を介して接眼レンズ３８−１に入射する。また、ズーム光学系３４−２に入射した観察光は、ズーム光学系３４−２において集光されて結像レンズ３７−２を介して接眼レンズ３８−２に入射する。これにより、観察者は、接眼レンズ３８−１および接眼レンズ３８−２で試料１２を立体視観察することができる。
【００４０】
立体視観察は、１つの物体を複数の異なる視点から広い視野で観察する観察方法であり、物体が立体的に見えるため、観察者は、試料１２の大きさや奥行きを的確に把握することができる。図１では、ズーム光学系３４−１およびズーム光学系３４−２が、試料１２を立体視観察するための１対の双子光学系とされている。
【００４１】
一方で、図３に示すように、回転部３３が回動されて、クリック用ボール６４がクリック用溝６２−２に嵌入された場合、対物レンズ３１の光軸がズーム光学系３４−２の光軸３５−２と一致するように、回転部３３が固定される。この場合、対物レンズ３１の光軸と光軸３５−２とは、同一直線上に位置することになる。
【００４２】
対物レンズ３１の光軸が光軸３５−２と一致するように対物レンズ３１が固定されると、試料１２から対物レンズ３１に入射した観察光は、ズーム光学系３４−２に入射する。そして、ズーム光学系３４−２に入射した観察光は、ズーム光学系３４−２において集光されて結像レンズ３７−２を介して接眼レンズ３８−２に入射する。これにより、観察者は、接眼レンズ３８−２から試料１２を垂直視観察することができる。
【００４３】
垂直視観察は、観察対象の物体を観察するための光学系の光軸がほぼ垂直となるようにし、真上から物体を観察する観察方法であり、光軸がほぼ垂直となるため、収差の発生を抑制することができる。例えば、立体視観察では、ズーム光学系３４に入射する観察光が、対物レンズ３１の中心よりも外側を通るのに対し、垂直視観察では、観察光は、対物レンズ３１の中心を通ってズーム光学系３４−２に入射するため、収差が生じにくい。
【００４４】
したがって、垂直視観察では、立体視観察と比べて、より高い解像度で物体を観察することができる。つまり、観察者は、試料１２の細部まで観察することができる。
【００４５】
特に、実体顕微鏡１１では、対物レンズ３１の光軸を光軸３５−２と一致させることができるので、より収差の発生を抑制し、より高解像度で試料１２を観察することができる。
【００４６】
以上のように、実体顕微鏡１１においては、対物レンズ３１が対物レンズ３１上におけるズーム光学系３４の光軸３５の中間の位置Ｐ１１と、光軸３５−２とから等しい距離の位置に設けられた回転軸６１を軸として回動する。したがって、対物レンズ３１の光軸を、位置Ｐ１１、および光軸３５−２上の位置の何れの位置にも移動させることができるので、観察光の光路における収差の影響を低減させることができ、試料１２を立体視観察する場合にも、垂直視観察する場合にも、より高解像度で試料１２を観察することができる。
【００４７】
また、クリック機構により対物レンズ３１の位置決めがなされるので、観察者は、簡単な操作で対物レンズ３１を適切な位置に固定させることができる。したがって、観察者は、必要に応じて回転部３３を回動させるという簡単な操作で、試料１２を立体視観察したり、垂直視観察したりすることができる。
【００４８】
なお、以上においては、回転部３３に１つの対物レンズ３１が固定されると説明したが、回転部に複数の対物レンズが固定されるようにしてもよい。そのような場合、例えば、図４に示すように、固定部３２に隣接して設けられた回転部９１には、複数の対物レンズ３１および対物レンズ９２が固定される。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。
【００４９】
図４では、回転部９１は、回転軸６１に支持されており、回転軸６１を中心として回動することで、対物レンズ３１および対物レンズ９２を移動させる。回転軸６１は、その中心が、対物レンズ３１の面上におけるズーム光学系３４の光軸３５−１と光軸３５−２の位置との中間の位置Ｐ１１とした場合、光軸３５−２から等距離となる位置に設けられている。このように本実施の形態における回転軸６１は、対物レンズ３１と９２を切り替える機能と、何れか１つの対物レンズを対象にした場合は、その対物レンズを異なる光軸間で切り替える機能を兼ね備えるものである。
【００５０】
また、対物レンズ９２は、例えば対物レンズ３１とは倍率の異なる対物レンズとされ、対物レンズ９２は、その光軸が、対物レンズ３１，９２を正面方向から見たとき回転軸６１に関して対物レンズ３１の光軸と対称な位置となるように回転部９１に固定されている。つまり、対物レンズ３１の光軸、対物レンズ９２の光軸、および回転軸６１の中心は、同一直線上に位置し、かつ対物レンズ３１の光軸と、対物レンズ９２の光軸とは、回転軸６１の中心から等しい距離の位置にある。
【００５１】
さらに、回転部９１には、対物レンズ３１の位置決めを行うためのクリック用溝６２−１およびクリック用溝６２−２の他に、対物レンズ９２の位置決めを行うためのクリック用溝９３−１およびクリック用溝９３−２が設けられている。
【００５２】
例えば、回転部９１が回動されて、クリック用ボール６４がクリック用溝９３−１に嵌入された場合、対物レンズ９２の光軸がズーム光学系３４−２の光軸３５−２と一致するように、回転部９１が固定される。この場合、対物レンズ９２の光軸と光軸３５−２とは、同一直線上に位置することになり、観察者は、接眼レンズ３８−２で試料１２を垂直視観察することができる。
【００５３】
また、例えば、回転部９１が回動されて、クリック用ボール６４がクリック用溝９３−２に嵌入された場合、対物レンズ９２の光軸がズーム光学系３４の光軸３５の中間の位置Ｐ１１に位置するように、回転部９１が固定される。この場合、対物レンズ９２の光軸は、光軸３５と平行となり、観察者は、接眼レンズ３８−１および接眼レンズ３８−２で試料１２を立体視観察することができる。
【００５４】
このように、回転部９１には複数の対物レンズが固定されており、回転部９１は、それらの対物レンズのうちの何れかを観察光の光路上に配置するレボルバとしても機能する。したがって、より適した倍率の対物レンズを用いて試料１２を観察することができる。
【００５５】
なお、図４では、回転部９１に２つの対物レンズが固定される例について説明したが、２以上の対物レンズが固定されるようにしてもよい。そのような場合、回転部９１には、それらの対物レンズの位置決めを行うための複数のクリック用溝が設けられる。
【００５６】
また、回転部３３または回転部９１が電動により駆動され、回動するようにしてもよい。例えば、回転部３３または回転部９１を電動で駆動する駆動装置が、回転部に保持された対物レンズを移動させるべき位置を記憶している場合には、回転部に対物レンズの位置決めのためのクリック用溝が設けられていなくてもよい。
【００５７】
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】
【００５８】
【図１】本発明を適用した実体顕微鏡の一実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】立体視観察時における対物レンズの位置を示す図である。
【図３】垂直視観察時における対物レンズの位置を示す図である。
【図４】回転部の他の構成例を示す図である。
【図５】従来の実体顕微鏡の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１１  実体顕微鏡，  １２  試料，  ２２  光路切換部，  ３１  対物レンズ，  ３２  固定部，  ３３  回転部，  ３４−１，３４−２，３４  ズーム光学系，  ３５−１，３５−２  光軸，  ３８−１，３８−２  接眼レンズ，  ６１  回転軸，  ６２−１，６２−２  クリック用溝，  ６４  クリック用ボール，  ９１  回転部，  ９２  対物レンズ，  ９３−１，９３−２  クリック用溝
【図１】
2009181087.tif 000003
【図２】
2009181087.tif 000004
【図３】
2009181087.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009181087.tif 000007