JP2002169101A

JP2002169101A - 顕微鏡

Info

Publication number: JP2002169101A
Application number: JP2001242632A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Shimada; 征和島田; Yoshihiro Shimada; 佳弘島田; Hisao Kitagawa; 久雄北川
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2002-06-14
Anticipated expiration: 2021-08-09
Also published as: JP4933706B2; US20020036823A1; US6563634B2

Abstract

(57)【要約】【課題】対物レンズ内の収差補正を行っても焦点が保た
れる顕微鏡を提供する。【解決手段】顕微鏡はカバーガラス又は透過性を有する
標本保持部材、例えばシャーレの厚さ誤差を補正する収
差補正レンズを有する収差補正機能付対物レンズ１０６
と、対物レンズ１０６内の収差補正レンズの光軸方向の
移動に応じた補正量を検出する検出手段１０７と、標本
と対物レンズ１０６との間隔を変化させる焦準手段１０
１と、検出手段１０７で検出された補正量から対物レン
ズ１０６の焦点ずれ量を求める演算手段１０８と、演算
手段１０８で演算された焦点ずれ量をもとに焦準手段１
０１を駆動させる駆動手段１０５とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カバーガラスの厚
さ誤差、あるいは標本を収容する透過性の容器、例えば
シャーレ等の容器の底厚誤差に起因する収差の補正機能
を有する対物レンズを備えた顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、生物学の分野では、従来の細胞の
形態観察から細胞間の情報伝達機構を調べることに主眼
が移りつつある。それに伴い、顕微鏡及び対物レンズの
高性能化に対するニーズも拡大している。

【０００３】一般に、顕微鏡用対物レンズは、カバーガ
ラス等の平行平面板の厚さが一定であることを前提とし
て設計されている。そのため、カバーガラス等の厚さが
設計基準値より大きく変化する場合、その結像性能は劣
化する。この傾向は、開口数の大きい高性能な対物レン
ズほど顕著になる。

【０００４】また倒立型顕微鏡の観察でよく用いられて
いるシャーレ等の容器の底厚誤差も、対物レンズの結像
性能を劣化させる原因となる。

【０００５】そこで、特開平５−１１９２６３号公報、
特開平８−１１４７４７号公報に開示されているよう
に、カバーガラスの厚さやシャーレ等の容器底厚の変化
に応じて対物レンズ内のレンズ間隔を変化させ、収差変
動を補正するいわゆる補正環付対物レンズが知られてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開平５−１１９２６
３号公報、特開平８−１１４７４７号公報では、対物レ
ンズ内の収差補正レンズ群を光軸に沿って移動させるこ
とにより、カバーガラスの厚さ誤差に起因して発生する
収差を補正している。

【０００７】顕微鏡観察においてカバーガラスの厚さ誤
差の収差補正を行う場合、標本にピントを合わせた後解
像が向上するように、対物レンズの補正環を回し収差補
正を行う。しかし、この収差補正を行うことによりピン
トがずれてしまうため、再度ピント合わせをしなければ
ならず、手間がかかるという問題がある。

【０００８】本発明の目的は、対物レンズ内の収差補正
を行っても焦点が保たれる顕微鏡を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の顕微鏡は以下の如く構成され
ている。

【００１０】（１）本発明の顕微鏡は、カバーガラス又
は透過性を有する標本保持部材の厚さ誤差を補正する収
差補正レンズを備えた収差補正機能付対物レンズと、前
記収差補正機能付対物レンズ内の収差補正レンズの光軸
方向の移動に応じた補正量を検出する検出手段と、前記
標本と前記対物レンズとの間隔を変化させる焦準手段
と、前記検出手段で検出された補正量から前記対物レン
ズの焦点ずれ量を求める演算手段と、前記演算手段で求
めた焦点ずれ量に基づいて前記焦準手段を駆動させる駆
動手段と、を具備したことを特徴としている。

【００１１】（２）本発明の顕微鏡は、カバーガラス又
は透過性を有する標本保持部材の厚さ誤差を補正する収
差補正レンズを備えた収差補正機能付対物レンズと、前
記収差補正レンズにより補正量を調整するために前記収
差補正機能付対物レンズ内の収差補正レンズを光軸方向
に移動させる移動手段と、前記標本と前記対物レンズと
の間隔を変化させる焦準手段と、前記移動手段による前
記収差補正レンズの移動に応じた補正量から前記対物レ
ンズの焦点ずれ量を求める演算手段と、前記演算手段で
求めた焦点ずれ量に基づいて前記焦準手段を駆動させる
駆動手段と、を具備したことを特徴としている。

【００１２】（３）本発明の顕微鏡は、カバーガラスで
覆われているか、又は透過性を有する標本保持部材で保
持されているかの少なくとも一方をされている標本を載
置するステージと、このカバーガラス又は透過性を有す
る標本保持部材の厚さ誤差を補正する収差補正レンズを
有しており、前記ステージに対峙している収差補正機能
付対物レンズと、前記ステージと前記収差補正機能付対
物レンズとの間隔を変化させる焦準手段と、前記収差補
正機能付対物レンズを通過した前記標本からの光を通過
させ、前記標本の観察像を結像させる観察光学系と、前
記観察像のピントが合うよう、前記焦準手段を制御する
処理手段と、を備えていることを特徴としている。

【００１３】（４）本発明の顕微鏡では、前記収差補正
機能付対物レンズの収差補正レンズを光軸方向に移動さ
せる移動手段と、受光面を有しており、受光面に入射し
た光を検出する光検出手段と、前記収差補正機能付対物
レンズを通過した前記標本からの光を前記光検出手段の
前記受光面に導く検出光学系と、をさらに備えており、
前記処理手段は、前記光検出手段により検出される光か
ら前記受光面での前記標本の像のコントラストを取得
し、このコントラストに基づいて、前記移動手段と前記
焦準手段とを制御し、前記観察像のピントを合わせ、か
つ観察像の収差の補正を行うことを特徴としている。

【００１４】（５）本発明の顕微鏡では、前記顕微鏡
は、収差補正機能付対物レンズと収差補正機能の無い対
物レンズとを少なくとも２つ保持し、これら対物レンズ
のいずれか１つを観察光路の光軸位置に選択的に位置決
めできる対物レンズ選択手段をさらに備えていることを
特徴としている。

【００１５】上記手段を講じた結果、それぞれ以下のよ
うな作用を奏する。

【００１６】（１）本発明の顕微鏡によれば、カバーガ
ラスの厚さの誤差、または標本を収容する透過性の容
器、例えばシャーレ等の容器の底厚誤差を補正する際、
収差補正レンズの移動量に相関する焦点（光軸方向）の
ずれ量を換算し、その換算値分、焦準手段により対物レ
ンズを光軸方向に移動させるため、対物レンズは焦点が
合う位置に移動する。これにより、対物レンズ内で収差
補正を行ってもピントが合っている。

【００１７】（２）本発明の顕微鏡によれば、カバーガ
ラスの厚さの誤差、または標本を収容する透過性の容
器、例えばシャーレ等の容器の底厚誤差を補正する際、
収差補正レンズを移動させる手段による移動量に相関す
る焦点（光軸方向）のずれ量を換算し、その換算値分、
焦準手段により対物レンズを光軸方向に移動させるた
め、対物レンズは焦点が合う位置に移動する。これによ
り、対物レンズ内で収差補正を行っても焦点が保たれ
る。

【００１８】（３）カバーガラスの厚さの誤差、または
標本を収容する透過性の容器、例えばシャーレ等の容器
の底厚誤差を補正するために収差補正レンズを移動させ
ると、ピントのずれが生じる。本発明の顕微鏡は、観察
像のピントが合うよう、焦準手段を制御する処理手段を
備えているので、収差補正レンズの移動により生じたピ
ントのずれは修正される。このピントのずれの修正と収
差補正レンズの移動とを利用すれば、最適なピント位置
を見つけ、かつカバーガラス厚さの誤差により発生する
収差をも補正した観察状態にセッティングできる。

【００１９】（４）収差補正レンズの移動により生じた
ピントのずれはステージと対物レンズとの間隔を所定量
（デフォーカス量）変化させると修正される。本発明の
顕微鏡の前記処理手段は、受光面での標本の像のコント
ラストを取得する。処理手段はこのコントラストに基づ
いて、例えばデフォーカス量を算出する。処理手段はこ
のデフォーカス量に基づいて移動手段と焦準手段を制御
する。この結果、最適なピント位置を見つけ、かつカバ
ーガラス厚さの誤差により発生する収差をも補正した観
察状態にセッティングできる。

【００２０】（５）本発明の顕微鏡は対物レンズ選択手
段を備えている。収差補正機能無対物レンズがステージ
に対峙しているときは、観察像の収差は補正されず、ピ
ントが合わせられる。収差補正機能付対物レンズがステ
ージに対峙しているときは、観察像の収差が補正され、
ピントが合わせられる。

【００２１】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は、本
発明の第１の実施の形態に係る正立型顕微鏡の構成を示
す図である。電動焦準部１０１により光軸方向に移動す
るステージ１０２上には、カバーガラス付きの標本１０
３が載置されている。電動焦準部１０１は鏡体１０４に
取付けられ、ドライバ１０５により駆動を制御される。

【００２２】また、鏡体１０４には補正環付き対物レン
ズ１０６が取付けられている。この補正環付き対物レン
ズ１０６に備えられた補正環１０６Ａの回転量を検出す
るために、ディスク１０７Ａとセンサ１０７Ｂで構成さ
れるエンコーダ１０７が設けられている。ディスク１０
７Ａは補正環１０６Ａに、センサ１０７Ｂは鏡体１０４
に取付けられている。

【００２３】演算回路１０８は、観察者が（手動で）補
正環１０６Ａを回転させて収差補正を行うと、エンコー
ダ１０７から補正環１０６Ａの回転量に応じた信号を受
け、この信号の示す補正環１０６Ａの回転量から補正環
付き対物レンズ１０６のピント（焦点）ずれ量を演算
し、ドライバ１０５へ信号を送る。この際、演算回路１
０８は、メモリ１０９に入力部１１０より予め記憶され
ている補正環１０６Ａの回転量と対物レンズ１０６のピ
ントずれ量との相関関係に基づいて、ピントずれ量を演
算する。そして、演算回路１０８からドライバ１０５を
介して送られるピントずれ量を示す信号をもとに電動焦
準部１０１が駆動することで、ステージ１０２が光軸方
向に移動する。

【００２４】図２は、本第１の実施の形態によるピント
合わせ手順を示す図である。図２（ａ）に示すように、
観察者がステージ１０２を操作して、標本１０３にピン
ト合わせを行った後、図２（ｂ）に示すように、標本１
０３のカバーガラス厚さ誤差による収差補正のため観察
者が（手動で）補正環１０６Ａを回すと、その回転量に
相関して、演算回路１０８はエンコーダ１０７より回転
量に応じた信号を受け、図２（ｃ）に示すように、演算
回路１０８はメモリ１０９からの補正環１０６Ａの回転
量と対物レンズ１０６のピントずれ量との相関関係を基
にピントずれ量を演算し、演算したピントずれ量に応じ
たステージ１０２の駆動制御をドライバ１０５を介して
電動焦準部１０１に行なわせ、ステージ１０２をピント
が合う方向に駆動させる。よって、収差補正後のピント
合わせ作業が不要となる。

【００２５】（第２の実施の形態）図３は、本発明の第
２の実施の形態に係る倒立型顕微鏡の構成を示す図であ
る。電動焦準部２０１により光軸方向に移動する対物レ
ンズ取付け部２０２には、補正環付き対物レンズ２０３
が取付けられている。電動焦準部２０１は鏡体２０４に
取付けられ、ドライバ２０５により駆動が制御される。
鏡体２０４のステージ２０６上には、透過性を有する標
本保持部材であるシャーレに入れられた標本２０７が載
置されている。

【００２６】また、補正環付き対物レンズ２０３に備え
られた補正環２０３Ａの回転量を検出するために、ディ
スク２０８Ａとセンサ２０８Ｂで構成されるエンコーダ
２０８が設けられている。ディスク２０８Ａは補正環２
０３Ａに、センサ２０８Ｂは鏡体２０４に取付けられて
いる。

【００２７】演算回路２０９は、観察者が手動で補正環
２０３Ａを回転させて収差補正を行うと、エンコーダ２
０８から補正環２０３Ａの回転量に応じた信号を受け、
この信号の示す補正環２０３Ａの回転量から補正環付き
対物レンズ２０３のピントずれ量を演算し、ドライバ２
０５へ信号を送る。この際、演算回路２０９は、メモリ
２１０に予め入力部２１１より記憶されている補正環２
０３Ａの回転量と対物レンズ２０３のピントずれ量との
相関関係に基づいて、ピントずれ量を演算する。そし
て、演算回路２０９からドライバ２０５を介して送られ
るピントずれ量を示す信号をもとに電動焦準部２０１が
駆動することで、補正環付き対物レンズ２０３が光軸方
向に移動する。

【００２８】したがって本第２の実施の形態では、観察
者が標本２０７にピント合わせを行った後、標本２０７
のカバーガラス厚さ誤差による収差補正のため観察者が
手動で補正環２０３Ａを回すと、その回転量に相関して
エンコーダ２０７より回転量に応じた信号を演算回路２
０９は受け、信号を受けた演算回路２０９は、ドライバ
２０５を介して電動焦準部２０１を制御して、補正環付
き対物レンズ２０３をピントが合う方向に駆動するの
で、収差補正後のピント合わせ作業が不要となる。

【００２９】（第３の実施の形態）図４は、本発明の第
３の実施の形態に係る正立型顕微鏡の構成を示す図であ
る。電動焦準部３０１により光軸方向に移動するステー
ジ３０２上には、カバーガラス付き標本３０３が載置さ
れている。電動焦準部３０１は鏡体３０４に取付けら
れ、ＦＯドライバ３０５により駆動を制御される。

【００３０】また、鏡体３０４には補正環付き対物レン
ズ３０６が取付けられている。この補正環付き対物レン
ズ３０６に備えられた補正環（不図示）にはプーリ３０
７が取付けられており、補正環を回転させるためのステ
ッピングモータ（移動手段）３０８の軸にはプーリ３０
９が取付けられている。ステッピングモータ３０８は鏡
体３０４に取付けられており、ＳＭドライバ３１０によ
り駆動を制御される。プーリ３０７とプーリ３０９には
ベルト３１１が掛けられており、観察者は演算回路３１
２に接続される操作部３１５より補正環を回転させるた
めの指示をＳＭドライバ３１０を介してステッピングモ
ータ３０８へ与えると、ステッピングモータ３０８の回
転力はプーリ３０７，３０９を介して補正環に伝達し補
正環を回転させる。

【００３１】演算回路３１２は、補正環付き対物レンズ
３０６の収差補正を行うための操作部３１５からの信号
を受け、この信号に基づいてステッピングモータ３０８
の回転による補正環付き対物レンズ３０６のピントずれ
量を演算し、ＦＯドライバ３０５へ信号を送る。この
際、演算回路３１２は、メモリ３１３に入力部３１４よ
り予め記憶されている補正環の回転量と対物レンズ３０
６のピントずれ量との相関関係に基づいて、ピントずれ
量を演算する。そして、ＦＯドライバ３０５から送られ
るピントずれ量を示す信号をもとに電動焦準部３０１が
駆動することで、補正環付き対物レンズ３０６が光軸方
向に移動する。

【００３２】したがって本第３の実施の形態では、標本
３０３にピント合わせを行った後、標本３０３のカバー
ガラス厚さ誤差補正のため収差補正を行うと、同時にそ
の調整量に相関して補正環付き対物レンズ３０６のピン
トが合うので、収差補正後のピント合わせ作業が不要と
なる。

【００３３】なお、補正環を回転させる手段はステッピ
ングモータとベルトに限らず、補正環を電動駆動でき、
かつ駆動量が認識できるもの、例えば回転ギヤ又はラッ
クアンドピニオン機構のように、同様の効果が得られる
ものであれば何を用いてもよい。また、本第３の実施の
形態の構成を倒立型顕微鏡の鏡体に用いても同様の結果
が得られる。

【００３４】本発明は上記実施の形態のみに限定され
ず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。
例えば、電動焦準部の代わりに圧電素子等を用いてもよ
い。

【００３５】（第４の実施の形態）図５は、本発明の第
４の実施の形態に係わる正立型顕微鏡の構成を示す図で
ある。観察される標本５０３はステージ５０２の上に載
置されている。標本５０３はカバーガラス５０３Ａで覆
われている。なお、標本５０３はカバーガラス５０３Ａ
で覆われている代わりに、透過性を有する標本保持部
材、例えばシャーレで保持されていてもよい。また、カ
バーガラス５０３Ａと透過性を有する標本保持部材とが
両方用いられていてもよい。

【００３６】ステージ５０２に対峙して収差補正機能付
対物レンズ５０６が設けられている。収差補正機能付対
物レンズ５０６はカバーガラス５０３Ａの厚さ誤差を補
正する機構を有している。透過性の容器が用いられてい
る場合はこれの厚さ誤差を補正する。カバーガラス５０
３Ａと透過性の容器との両方が用いられている場合は両
方の厚さ誤差を補正する。対物レンズ５０６の内部には
収差補正レンズが設けられている。対物レンズ５０６に
設けられている補正環５０６Ａを回転させると収差補正
レンズが光軸に沿って移動し、カバーガラス５０３Ａの
厚さ誤差を補正する。

【００３７】ステージ５０２には、ステージ５０２と対
物レンズ５０６との間隔を変化させるよう、ステージ５
０２を上下方向に駆動する電動焦準部５０１が設けられ
ている。電動焦準部５０１は焦準手段として用いられて
いる。なお、電動焦準部５０１はステージ５０２ではな
く、対物レンズ５０６を駆動してもよいし、ステージ５
０２と対物レンズ５０６との両方を駆動してもよい。

【００３８】顕微鏡には対物レンズ５０６の収差補正レ
ンズを移動させるステッピングモータ５０９が設けられ
ている。ステッピングモータ５０９は移動手段として用
いられている。第３の実施の形態と同様に、対物レンズ
５０６の補正環５０６Ａは、プーリとベルト（図示せ
ず）を介してステッピングモータ５０９により回転され
る。なお、移動手段として同様の効果が得られるもので
あれば何を用いてもよい。

【００３９】顕微鏡の光学系にはステージ５０２上の標
本５０３を照明する落射検鏡のための落射用光源５３０
と透過検鏡のための透過用光源５３１とが配置されてい
る。落射用光源５３０の落射照明光は、観察光軸５０６
Ｂ上に配置したハーフミラー５３０Ａで標本５０３側へ
反射される。この間、落射照明光は２枚のレンズ５３０
Ｂ，５３０Ｃを通過する。観察光軸５０６Ｂは対物レン
ズ５０６から延び、後述する観察光学系５３３に至る光
軸である。反射された落射照明光は対物レンズ５０６を
通って標本５０３に入射する。

【００４０】一方、透過用光源５３１の透過照明光は、
ステージ５０２の下方に設置したミラー５３１Ａで標本
５０３側へ反射され、ステージ５０２に設けられた光路
用開口部５０２Ａを通って標本５０３を下から照明す
る。この透過照明光の光路上には２枚のレンズ５３１
Ｂ，５３１Ｃが配置されている。

【００４１】これらいずれかの光源５３０，５３１によ
り得られる標本５０３からの光は、対物レンズ５０６、
ハーフミラー５３０Ａ及び結像レンズ５３２を通過し
て、光路分岐部材５３３Ａに入射する。入射した光は分
岐され、一部が接眼レンズ５３３Ｂに、他の一部が後述
する検出光学系５３４に導かれる。光路分岐部材５３３
Ａと接眼レンズ５３３Ｂとは観察光学系５３３を形成す
る。観察光学系５３３は、対物レンズ５０６を通過した
標本５０３からの光を通過させ、観察するための、標本
５０３の観察像を結像させる。

【００４２】検出光学系５３４は、検出光学系５３４に
入射した光を偏向するミラー５３４Ａと、この偏向され
た光を分割する分割プリズム５３４Ｂとを有している。
分割プリズム５３４Ｂに対峙して、ＣＣＤセンサ５３５
が設けられている。ＣＣＤセンサ５３５は光検出手段と
して用いられている。ＣＣＤセンサ５３５は２つの受光
面５３５Ａ，５３５Ｂを有しており、これらの受光面５
３５Ａ，５３５Ｂに入射した光を検出する。分割プリズ
ム５３４Ｂにより分割された光は２つの光路に沿って進
み、これらの光路はＣＣＤセンサ５３５の２つの受光面
５３５Ａ，５３５Ｂにそれぞれ入射する。このように、
検出光学系５３４は、対物レンズ５０６を通過した標本
５０３からの光をＣＣＤセンサ５３５の受光面５３５
Ａ，５３５Ｂに導く。

【００４３】分割プリズム５３４Ｂは、分割プリズム５
３４Ｂ内での反射回数を利用して結像レンズ５３２から
２つの受光面５３５Ａ，５３５Ｂに至る２つの光路長を
異ならしている。この時のＣＣＤセンサ５３５の受光面
５３５Ａ，５３５Ｂは、結像レンズ５３２と検出光学系
５３４とにより構成される結像光学系の予定結像面に対
する前後の光学的に共役な位置(前側共役面と後側共役
面)に一致させている。これにより、ＣＣＤセンサ５３
５の受光面５３５Ａ，５３５Ｂには、予定結像面から共
役な２つの位置に標本５０３の像(前ピン像、後ピン像)
が投影されることになる。

【００４４】図６はステージ５０２の上下方向（Ｚ方
向）の位置に対する前ピン像及び後ピン像のコントラス
トのグラフである。これら２つの像のコントラストは、
標本５０３が合焦点に位置されたときに等しくなる。２
つのコントラストの差分から標本５０３の合焦度を示す
デフォーカス量（合焦点からのステージ５０２の変位）
がＣＣＤセンサ５３５に接続されている演算回路５１２
により算出される。そのデフォーカス信号はＣＰＵ５１
２Ａに入力される。ＣＰＵ５１２Ａは、演算回路５１２
からデフォーカス信号が与えられると、標本５０３を合
焦点へ移動させるためのステージ５０２の移動量および
移動方向の信号を算出する。そして、この信号に基づい
てステージ駆動回路５０５を介して電動焦準部５０１に
よりステージ５０２を上下方向に駆動する。演算回路５
１２、ＣＰＵ５１２Ａ及びステージ駆動回路５０５は処
理手段５４０に含まれている。このように、処理手段５
４０は、観察光学系５３３により結像させられる観察像
のピントが合うよう、電動焦準部５０１を制御する（光
軸方向合焦調整）。

【００４５】ＣＰＵ５１２Ａは、ＣＰＵ５１２Ａとステ
ッピングモータ５０９との間に介在している補正環駆動
回路５１０に信号を出力し、ステッピングモータ５０９
により補正環５０６Ａを回転させることができる。補正
環駆動回路５１０は処理手段５４０に含まれている。補
正環５０６Ａには補正環５０６Ａの回転位置を検出する
センサ５０６Ｃが設けられている。センサ５０６Ｃとし
ては第１の実施の形態で説明したエンコーダ１０７を用
いてもよい。

【００４６】対物レンズ５０６の補正環５０６Ａによる
カバーガラス５０３Ａの厚さ誤差を補正する方法を述べ
る。図７は補正方法のフローチャートである。まず、ス
テージ５０２に標本５０３とカバーガラス５０３Ａをセ
ットする（Ｓ１）。

【００４７】次に、ＣＰＵ５１２Ａはステッピングモー
タ５０９により補正環５０６Ａを初期位置に回転させる
（Ｓ２）。

【００４８】補正環５０６Ａが初期位置に達した後、上
述した光軸方向合焦調整が行われる（Ｓ３）。

【００４９】次に、ＣＰＵ５１２Ａはステッピングモー
タ５０９により補正環５０６Ａを所定量だけ回転させる
（補正環調節（Ｓ４））。補正環５０６Ａが回転する
と、対物レンズ５０６内の収差補正レンズが移動し、光
軸方向の焦点ずれが発生する。

【００５０】次に、光軸方向合焦調整が再び行われる
（Ｓ５）。これにより、（Ｓ４）で発生した焦点ずれが
補正される。

【００５１】以後、補正環調節と光軸方向合焦調整とが
繰り返される（Ｓ６，Ｓ７…）。図８は観察光学系５３
３により得られる観察像のコントラストのグラフであ
る。横軸は図６のものと同一である。曲線「ステージ上
下」は補正環５０６Ａを初期位置から回転させずにステ
ージ５０２を上下方向に駆動させると得られるコントラ
ストの曲線であり、曲線「ステージ上下＋補正環調節」
は上述したように補正環調節と光軸方向合焦調整とが繰
り返された後に、ステージ５０２を上下方向に駆動させ
ると得られるコントラストの曲線である。

【００５２】双方の曲線ともにコントラストのピーク値
に対応するステージＺ方向位置が合焦点である。補正環
調節と光軸方向合焦調整とが繰り返されると、ステップ
が進むに応じて曲線「ステージ上下＋補正環調節」の形
が変化し、コントラストのピーク値も変化する。コント
ラストのピーク値が最大になったときに補正環の回転と
ステージの上下方向の駆動が止まる（Ｓ８）。

【００５３】このように、処理手段５４０は、ＣＣＤセ
ンサ５３５により検出される光から受光面５３５Ａ，５
３５Ｂでの標本５０３の像のコントラストを取得し、こ
のコントラストに基づいて、電動焦準部５０１とステッ
ピングモータ５０９とを制御する。この結果、観察像の
ピントが合い、かつ観察像の収差が補正される。

【００５４】本第４の実施の形態では正立型顕微鏡の例
を示したが、シャーレ等の容器を使用する倒立型顕微鏡
でも同様の効果を得ることができる。

【００５５】図７に示されているフローチャートには様
々な変形や修正が許される。例えば、本第４の実施の形
態では（Ｓ７）以降まで補正環調節と光軸方向合焦調整
とを繰り返しているが、（Ｓ３）乃至（Ｓ７）のいずれ
かのステップで補正環の回転とステージの上下方向の駆
動を止めてもよい。また、（Ｓ１）と（Ｓ２）の間に光
軸方向合焦調整を行ってもよい。

【００５６】ステージＺ方向位置ｚと補正環５０６Ａの
回転位置θとは、（Ｓ３）が終了したときの位置（初期
位置）から（Ｓ８）のときの位置（終位置）まで変化す
る。本第４の実施の形態では、補正環調節と光軸方向合
焦調整とが繰り返され、ｚとθは交互に変化する。しか
しながらｚとθの変化のさせ方はこれに限定されない。
例えば、ｚとθを同時に変化させてもよい。変化させて
いる間、ＣＣＤセンサ５３５を用いて取得されるコント
ラストから算出されるデフォーカス信号がＣＰＵ５１２
Ａに入力される。初期位置から終位置への近づき方は限
定されない。

【００５７】本第４の実施の形態では、光軸方向合焦調
整の際にＣＰＵ５１２Ａは演算回路５１２で算出される
デフォーカス信号に基づいて電動焦準部５０１を制御す
るが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１の実
施の形態のメモリ１０９と同様のメモリをＣＰＵ５１２
Ａに設けてもよい。この場合、ＣＰＵ５１２Ａはデフォ
ーカス信号に基づいて制御する前に、第１の実施の形態
と同様に電動焦準部５０１を制御する。

【００５８】補正環調節（Ｓ４、Ｓ６…）の際、補正環
５０６Ａは所定量だけ回転される。この回転量はＣＰＵ
５１２Ａに回転量を入力するための入力部を設け、観察
者により適宜入力されてもよい。観察者は接眼レンズ５
３３Ｂを覗きながら、入力部を操作して収差補正を行う
ことができる。

【００５９】（第５の実施の形態）本第５の実施の形態
の構成の大部分は、基本的に第４の実施の形態の構成の
大部分と同じである。なお、本第５の実施の形態におい
て、第４の実施の形態の図５を参照して説明した構成部
材と実質的に同一の構成部材は、第４の実施の形態の対
応する構成部材を指示していた参照符号と同じ参照符号
を付して詳細な説明を省略する。本第５の実施の形態の
構成が第４の実施の形態の構成と異なる点は、補正環駆
動回路５１０とステッピングモータ５０９が設けられて
いないことである。

【００６０】カバーガラス５０３Ａの厚さ誤差を補正す
る方法を述べる。まず、ステージ５０２に標本５０３と
カバーガラス５０３Ａをセットする。次に、観察者は接
眼レンズ５３３Ｂを覗きながら、補正環５０６Ａを回転
させる。回転させている間、処理手段５４０は、観察光
学系５３３により結像させられる観察像のピントが合う
よう、電動焦準部５０１を制御する。この結果、収差が
補正されピントが合わせられる。

【００６１】以上詳述した如く構成されている本発明の
第５の実施の形態に従った顕微鏡においては、補正環駆
動回路５１０とステッピングモータ５０９とが省かれて
いるので、比較的安価な顕微鏡を達成できる。

【００６２】（第６の実施の形態）図９は、本発明の第
６の実施の形態に係わる正立型顕微鏡の構成を示す図で
ある。本第６の実施の形態の構成の大部分は、基本的に
第４の実施の形態の構成の大部分と同じである。なお、
本第６の実施の形態において、第４の実施の形態の図５
を参照して説明した構成部材と実質的に同一の構成部材
は、第４の実施の形態の対応する構成部材を指示してい
た参照符号と同じ参照符号を付して詳細な説明を省略す
る。本第６の実施の形態の構成が第４の実施の形態の構
成と異なる点は、収差補正機能の無い収差補正機能無対
物レンズ６０６も備えていることである。

【００６３】本第６の実施の形態の顕微鏡は、収差補正
機能無対物レンズ６０６又は収差補正機能付対物レンズ
５０６とのいずれか１つを観察光路の光軸位置に選択的
に位置決めできる対物レンズ選択手段をさらに備えてい
る。観察光路の光軸位置とは観察光軸５０６Ｂ上であ
り、かつステージ５０２に対峙する位置である。

【００６４】本第６の実施の形態では対物レンズ選択手
段としてリボルバ６５０を用いている。リボルバ６５０
には対物レンズ６０６と対物レンズ５０６が取付けられ
ており、対物レンズ５０６，６０６のいずれか一方、例
えば対物レンズ５０６を観察光軸５０６Ｂ上に位置決め
することができる。リボルバ６５０を回転させると対物
レンズ５０６を観察光軸５０６Ｂから遠ざけ、対物レン
ズ５０６の代わりに対物レンズ６０６を観察光軸５０６
Ｂ上に位置決めすることができる。

【００６５】リボルバ６５０にはリボルバ６５０を回転
させるリボルバ駆動部６５１と、対物レンズ駆動回路６
５２とを介して外部コントローラ６５３が接続されてい
る。観察者は外部コントローラ６５３を操作することに
より、リボルバ６５０を回転させて対物レンズ５０６，
６０６のいずれか一方を観察光軸５０６Ｂ上に位置決め
することができる。

【００６６】ＣＰＵ５１２Ａには、対物レンズ５０６，
６０６のいずれか一方が観察光軸５０６Ｂ上に位置して
いるか否かを判断し、対物レンズが観察光軸５０６Ｂ上
に位置しているときに対物レンズ５０６，６０６のどち
らが位置しているかを判別するための信号を出力するセ
ンサ６５４が接続されている。

【００６７】処理手段５４０はセンサ６５４からの信号
を判断して、これら２つの場合に対応して電動焦準部５
０１とステッピングモータ５０９を制御する。即ち、収
差補正機能無対物レンズ６０６が観察光軸５０６Ｂ上に
位置しているときには、収差は補正されず、ピントが合
わせられる。収差補正機能付対物レンズ５０６が観察光
軸５０６Ｂ上に位置しているときには、第４の実施の形
態と同様に収差が補正されピントが合わせられる。

【００６８】このような構成により、収差を補正する機
能を持たない収差補正機能無対物レンズ６０６が観察光
軸５０６Ｂ上に位置された場合は補正環調節のステップ
を省くことができる。また、第４及び第５の実施の形態
と同様の効果が得られる。

【００６９】本第６の実施の形態では対物レンズ選択手
段としてリボルバ６５０を用いているが、本発明はこれ
に限定されない。例えば、ステージ５０２に対峙させて
対物レンズを着脱可能に保持するホルダを設け、対物レ
ンズ５０６，６０６のいずれか一方、例えば対物レンズ
５０６を取付けてもよい。対物レンズ５０６を取り外
し、対物レンズ６０６を取付ければ、対物レンズ５０６
の代わりに対物レンズ６０６をステージ５０２に対峙さ
せることができる。

【００７０】また、本第６の実施の形態では対物レンズ
が２つ用いられているが、３つ以上の対物レンズを用い
てもよい。

【００７１】本発明は上記実施の形態のみに限定され
ず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。
例えば、電動焦準部の代わりに圧電素子等を用いてもよ
い。

【００７２】なお、上述した実施の形態では、透過性を
有する標本保持部材としてシャーレ等の容器を例に挙げ
たが、これらに限られるものではなく、例えば一般に用
いられているスライドガラスであってもよく、本発明を
倒立型顕微鏡に適用し、標本を保持したスライドガラス
に対して下方から標本を観察する場合に好適に用いるこ
とができるものと考えられる。

【００７３】

【発明の効果】本発明によれば、対物レンズ内の収差補
正を行っても焦点が保たれる顕微鏡を提供できる。これ
により、収差補正機能付対物レンズによりカバーガラス
の厚さ誤差または標本を収容する透過性の容器、例えば
シャーレの底厚誤差を補正しても焦点が保たれるので、
補正後のピント合わせ作業を省略できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る正立型顕微鏡
の構成を示す図。

【図２】本発明の第１の実施の形態によるピント合わせ
手順を示す図。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る倒立型顕微鏡
の構成を示す図。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係る正立型顕微鏡
の構成を示す図。

【図５】本発明の第４の実施の形態に係わる正立型顕微
鏡の構成を示す図。

【図６】本発明の第４の実施の形態において、ステージ
の上下方向（Ｚ方向）の位置に対する前ピン像及び後ピ
ン像のコントラストのグラフ。

【図７】本発明の第４の実施の形態による補正方法のフ
ローチャート。

【図８】本発明の第４の実施の形態において、ステージ
の上下方向（Ｚ方向）の位置に対する観察像のコントラ
ストのグラフ。

【図９】本発明の第６の実施の形態に係わる正立型顕微
鏡の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０１…電動焦準部１０２…ステージ１０３…標本１０４…鏡体１０５…ドライバ１０６…補正環付き対物レンズ１０６Ａ…補正環１０７…エンコーダ１０７Ａ…ディスク１０７Ｂ…センサ１０８…演算回路１０９…メモリ１１０…入力部２０１…電動焦準部２０２…対物レンズ取付け部２０３…対物レンズ２０３Ａ…補正環２０４…鏡体２０５…ドライバ２０６…ステージ２０７…標本２０８Ａ…ディスク２０８Ｂ…センサ２０９…演算回路２１０…メモリ２１１…入力部３０１…電動焦準部３０２…ステージ３０３…カバーガラス付き標本３０４…鏡体３０５…ＦＯドライバ３０６…補正環付き対物レンズ３０７…プーリ３０８…ステッピングモータ３０９…プーリ３１０…ＳＭドライバ３１１…ベルト３１２…演算回路３１３…メモリ３１４…入力部３１５…操作部５０１…電動焦準部（焦準手段）５０２…ステージ５０３…標本５０３Ａ…カバーガラス５０５…ステージ駆動回路５０６…収差補正機能付対物レンズ５０６Ａ…補正環５０６Ｃ…センサ５０９…ステッピングモータ（移動手段）５１０…補正環駆動回路５１２…演算回路５１２Ａ…ＣＰＵ５３３…観察光学系５３３Ａ…光路分岐部材５３３Ｂ…接眼レンズ５３４…検出光学系５３４Ａ…ミラー５３４Ｂ…分割プリズム５３５…ＣＣＤセンサ（光検出手段）５３５Ａ，５３５Ｂ…受光面５４０…処理手段６０６…収差補正機能無対物レンズ６５０…リボルバ（対物レンズ選択手段）６５１…リボルバ駆動部６５２…対物レンズ駆動回路６５３…外部コントローラ６５４…センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北川久雄東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内Ｆターム(参考） 2H051 AA11 BA53 CD12 2H052 AB08 AC05 AD03 AD09 AD31 AE06 2H087 KA09 NA01 RA42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カバーガラス又は透過性を有する標本保持
部材の厚さ誤差を補正する収差補正レンズを備えた収差
補正機能付対物レンズと、前記収差補正機能付対物レンズ内の収差補正レンズの光
軸方向の移動に応じた補正量を検出する検出手段と、前記標本と前記対物レンズとの間隔を変化させる焦準手
段と、前記検出手段で検出された補正量から前記対物レンズの
焦点ずれ量を求める演算手段と、前記演算手段で求めた焦点ずれ量に基づいて前記焦準手
段を駆動させる駆動手段と、を具備したことを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】カバーガラス又は透過性を有する標本保持
部材の厚さ誤差を補正する収差補正レンズを備えた収差
補正機能付対物レンズと、前記収差補正レンズにより補正量を調整するために前記
収差補正機能付対物レンズ内の収差補正レンズを光軸方
向に移動させる移動手段と、前記標本と前記対物レンズとの間隔を変化させる焦準手
段と、前記移動手段による前記収差補正レンズの移動に応じた
補正量から前記対物レンズの焦点ずれ量を求める演算手
段と、前記演算手段で求めた焦点ずれ量に基づいて前記焦準手
段を駆動させる駆動手段と、を具備したことを特徴とする顕微鏡。
【請求項３】カバーガラスで覆われているか、又は透過
性を有する標本保持部材で保持されているかの少なくと
も一方をされている標本を載置するステージと、このカバーガラス又は透過性を有する標本保持部材の厚
さ誤差を補正する収差補正レンズを有しており、前記ス
テージに対峙している収差補正機能付対物レンズと、前記ステージと前記収差補正機能付対物レンズとの間隔
を変化させる焦準手段と、前記収差補正機能付対物レンズを通過した前記標本から
の光を通過させ、前記標本の観察像を結像させる観察光
学系と、前記観察像のピントが合うよう、前記焦準手段を制御す
る処理手段と、を備えていることを特徴とする顕微鏡。
【請求項４】前記収差補正機能付対物レンズの収差補正
レンズを光軸方向に移動させる移動手段と、受光面を有しており、受光面に入射した光を検出する光
検出手段と、前記収差補正機能付対物レンズを通過した前記標本から
の光を前記光検出手段の前記受光面に導く検出光学系
と、をさらに備えており、前記処理手段は、前記光検出手段により検出される光から前記受光面での
前記標本の像のコントラストを取得し、このコントラス
トに基づいて、前記移動手段と前記焦準手段とを制御
し、前記観察像のピントを合わせ、かつ観察像の収差の
補正を行うことを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡。
【請求項５】前記顕微鏡は、収差補正機能付対物レンズと収差補正機能の無い対物レ
ンズとを少なくとも２つ保持し、これら対物レンズのい
ずれか１つを観察光路の光軸位置に選択的に位置決めで
きる対物レンズ選択手段をさらに備えていることを特徴
とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の顕微鏡。