JP2007057907A - 顕微鏡観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 対物レンズの先端に、その光軸に交差する方向に外力が作用した場合に、その外力を効果的に逃がして対物レンズや試料の健全性を維持する。
【解決手段】 装置本体２と、該装置本体２に固定されるベース部材３と、対物レンズユニット４を装着する対物レンズ装着部材５と、該対物レンズ装着部材５をベース部材３に対して対物レンズユニット４の光軸に交差する方向に移動可能に支持する支持機構６とを備える顕微鏡観察装置１を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は顕微鏡観察装置に関するものである。

従来、顕微鏡観察装置としては、例えば、特許文献１に示される構造のものが知られている。
この顕微鏡観察装置は、スプリング緩衝機構を有する対物レンズを備えている。スプリング緩衝機構は、対物レンズの先端が外力によって押圧されたときに、外力に倣って対物レンズの先端を光軸に沿う方向に変位させる機構である。このスプリング緩衝機構を採用することにより、作動距離（WD:Working Distance）が短い対物レンズを用いて、スライドガラス上に配置されカバーガラスによって覆われた試料を観察する場合に、誤ってカバーガラスに対物レンズの先端が接触してしまっても、カバーガラスや試料に損傷を与えることを回避できる利点がある。
特開平１１−１６７０６６号公報

ところで、例えば、マウスのような実験動物等の生体の体内を生きたまま(in vivo)観察する場合には、対物レンズの先端を生体内に挿入する必要がある。この場合に、生体内の観察部位に対して対物レンズの光軸を垂直に向ける必要があり、対物レンズの姿勢を種々の方向に設定して、実験動物等の生体内を種々の角度から観察可能とすることが望まれている。

しかしながら、対物レンズを標本あるいは標本を搭載するステージに対して傾斜させる場合に、対物レンズを光軸方向のみに沿って移動させる場合には、多くの場合、対物レンズの先端面に光軸方向に沿う外力が加わるため、上記スプリング緩衝機構を機能させることができるが、対物レンズを光軸に交差する方向に移動させる場合には、対物レンズの先端に外力が作用しても、スプリング緩衝機構が機能しないことが考えられる。また、対物レンズを光軸方向のみに沿って移動させる場合においても、標本を搭載するステージに対して対物レンズが傾斜している場合には、対物レンズの先端がステージに衝突したときに、傾斜角度によっては、スプリング緩衝機構が良好に機能しない不都合がある。

これらの場合には、対物レンズに過大な外力が作用することとなって、対物レンズやステージが破損したり、標本に損傷を与えたりする不都合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、対物レンズの先端に、その光軸に交差する方向に外力が作用した場合に、その外力を効果的に逃がして対物レンズや試料の健全性を維持することができる顕微鏡観察装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、装置本体と、該装置本体に固定されるベース部材と、対物レンズユニットを装着する対物レンズ装着部材と、該対物レンズ装着部材を前記ベース部材に対して対物レンズユニットの光軸に交差する方向に移動可能に支持する支持機構とを備える顕微鏡観察装置を提供する。

本発明によれば、対物レンズユニットの先端に光軸に交差する方向に外力が作用すると、該対物レンズユニットを装着している対物レンズ装着部材に外力が伝達される。対物レンズ装着部材は支持機構によりベース部材に支持されているので、対物レンズ装着部材に外力が作用すると、支持機構の作動により、対物レンズ装着部材をベース部材に対して対物レンズユニットの光軸に交差する方向に移動させる。これにより、特に、対物レンズユニットを傾斜させて移動させる場合等に、対物レンズユニットの先端に過大な外力が作用することが未然に防止され、対物レンズユニットや標本の損傷を未然に防止することができる。

上記発明においては、前記支持機構が、前記ベース部材または前記対物レンズ装着部材のいずれか一方に設けられた球面と、前記ベース部材または対物レンズ装着部材のいずれか他方に設けられ、前記球面と相補的な形状を有する内球面と、これら球面と内球面とを密着状態に維持する付勢部材とを備えることが好ましい。
このようにすることで、付勢部材の作動により球面と内球面とを密着させた状態にベース部材と対物レンズ装着部材とを配置することができる。これにより、対物レンズの先端を高精度に位置決めすることができる。また、球面に沿って内球面を変位させることで、ベース部材に対して対物レンズ装着部材をあらゆる方向に変位させることができる。したがって、対物レンズユニットの先端に作用するあらゆる方向の外力を逃がして、対物レンズユニットあるいは標本の保護を図ることができる。

また、上記発明においては、前記ベース部材または対物レンズ装着部材のいずれか一方に、前記球面または前記内球面から半径方向に穿孔されたガイド穴と、該ガイド穴内に出没可能に収容されたボールと、該ボールを穴の開口部から突出する方向に付勢するバネとからなるボールプランジャが備えられ、前記ベース部材または対物レンズ装着部材のいずれか他方に、ベース部材の中心軸と対物レンズ装着部材の中心軸とが一致したときに、前記ボールプランジャのボールを係合させる凹部が設けられていることが好ましい。

このようにすることで、ベース部材の中心軸と対物レンズ装着部材の中心軸とが一致したときに、ボールプランジャのボールが凹部に係合させられるので、対物レンズユニットの光軸を精度よく位置決めした状態に維持することができる。一方、対物レンズユニットの先端に光軸に交差する方向の外力が作用した場合に、外力の大きさが所定値以上になると、ボールプランジャのボールと凹部との係合が外れ、ベース部材に対して対物レンズ装着部材が変位させられる。したがって、過大な外力が対物レンズユニットに作用することを防止できるとともに、小さい外力が作用しただけでは対物レンズユニットが変位しないように安定して支持することができる。

また、上記発明においては、前記支持機構が、前記ベース部材に設けられた円筒面と、前記対物レンズ装着部材に設けられ、前記ベース部材の円筒面と相補的な形状を有する円筒内面と、これら円筒面と円筒内面とを密着状態に維持する付勢部材とを備えることとしてもよい。
このようにすることで、付勢部材の作動により円筒面と円筒内面とを密着させた状態にベース部材と対物レンズ装着部材とを配置することができる。これにより、対物レンズの先端を高精度に位置決めすることができる。また、円筒面の周方向に沿って円筒内面を変位させることで、ベース部材に対して対物レンズ装着部材を一方向に変位させることができる。

また、上記発明においては、前記円筒面および円筒内面が、装置本体の姿勢を変更する回転軸に平行な中心軸線を有することが好ましい。
装置本体が回転軸回りに回転させられることで姿勢を変更させられると、それによって対物レンズユニットの先端に光軸に交差する方向の外力が作用し易くなる。このように構成することで、装置本体の姿勢を変更する回転軸に平行な中心軸線回りにベース部材に対して対物レンズ装着部材を変位させ、装置本体の姿勢変更により対物レンズユニットの先端に作用する外力を効果的に逃がすことができる。

また、上記発明においては、前記円筒面または円筒内面のいずれか一方に、半径方向に穿孔されたガイド穴と、該ガイド穴内に出没可能に収容されたボールと、該ボールを穴の開口部から突出する方向に付勢するバネとからなるボールプランジャが備えられ、前記円筒面または円筒内面の他方に、ベース部材の中心軸と対物レンズ装着部材の中心軸とが一致したときに、前記ボールプランジャのボールを係合させる凹部が設けられていることが好ましい。

このようにすることで、ベース部材の中心軸と対物レンズ装着部材の中心軸とが一致したときに、ボールプランジャのボールが凹部に係合させられるので、対物レンズユニットの光軸を精度よく位置決めした状態に維持することができる。一方、対物レンズユニットの先端に光軸に交差する方向の外力が作用した場合に、外力の大きさが所定値以上になると、ボールプランジャのボールと凹部との係合が外れ、ベース部材に対して対物レンズ装着部材が変位させられる。したがって、過大な外力が対物レンズユニットに作用することを防止できるとともに、小さい外力が作用しただけでは対物レンズユニットが変位しないように安定して支持することができる。

上記発明においては、前記付勢部材がスプリングからなり、対物レンズユニットの光軸を挟んで、ベース部材に対する対物レンズ装着部材の移動方向の両側に配置されていることが好ましい。
このようにすることで、ベース部材に対して対物レンズ装着部材が変位することによって、対物レンズユニットの光軸に対して一側に配置されている付勢部材の変位量が増加すると他側に配されている付勢部材の変位量が減少する。その結果、対物レンズユニットの光軸を挟んで両側に配されている付勢部材による付勢力に不均衡が生じ、対物レンズユニットが、ベース部材の中心軸と対物レンズ装着部材の中心軸とを一致させる位置に向かって復元するように付勢される。これにより、外力が除去された後には、自動的にベース部材の中心軸と対物レンズ装着部材の中心軸とが一致する位置に対物レンズユニットを戻すことができる。

また、上記発明においては、前記支持機構が、前記ベース部材と前記対物レンズ装着部材とを連結し、対物レンズ装着部材に、対物レンズの光軸に交差する方向に所定以上の外力が加わったときに湾曲する可撓性部材を備えることとしてもよい。
このようにすることで、所定以上の外力が作用すると可撓性部材を湾曲させて外力を逃がすことにより、対物レンズに過大な外力が作用しないように保護することができる。

また、上記発明においては、前記ベース部材と前記対物レンズ装着部材との間の変位を検出するセンサを備えることとしてもよい。
このようにすることで、目視では確認できないような変位が発生していても、センサによりこれを感知することで、対物レンズユニットが変位したままの状態で観察が行われることを防止して、無駄を省くことができる。

本発明によれば、対物レンズの先端に、その光軸に交差する方向に外力が作用した場合に、その外力を効果的に逃がして対物レンズや試料の健全性を維持することができることができるという効果を奏する。

以下、本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡観察装置１について、図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態に係る顕微鏡観察装置１は、マウス等の実験動物のような生体を試料Ａとして、その内部を観察するのに適した装置である。

本実施形態に係る顕微鏡観察装置１は、図１に示されるように、装置本体２と、該装置本体２に固定されたベース部材３と、該ベース部材３に接触配置され、対物レンズユニット４を着脱可能に装着する対物レンズ装着部材５と、ベース部材３に対して対物レンズ装着部材５を支持する支持機構６とを備えている。

装置本体２は、本体ケース７と、該本体ケース７に固定されたコリメートユニット８と、該コリメートユニット８によって平行光にされた光を２次元的に走査する光走査部９とを備えている。

コリメートユニット８には、図示しない光源からの光を導く光ファイバ１０の先端がコネクタ１１によって固定されている。コネクタ１１はコリメートユニット８に、光軸に対して若干傾斜して斜めに固定されている。これにより、光ファイバ１０の出射端面１０ａを、長さ方向に対して斜めに形成し、該出射端面１０ａにおける光ファイバ１０内の反射光が、光源側に設けられている光検出器（図示略）に戻ることを防止するように構成されている。光ファイバ１０の出射端面１０ａから出射された光は、コリメートユニット８のレンズ８Ａを通過することによって集光され、平行光に変換されるようになっている。

光走査部９は、例えば、直交する２つの軸線回りにそれぞれ揺動可能に支持された２枚のガルバノミラー（図示略）を近接配置してなる、いわゆる近接ガルバノミラーにより構成されている。各ガルバノミラーは、ケーブル１２を介して外部の図示しない制御装置から送られてきた制御信号によって、図示しないアクチュエータにより、所定の速さで往復揺動させられるようになっている。これにより、平行光は２次元的に走査されるようになっている。

前記ベース部材３は、略円筒状に形成されるとともに本体ケース７に固定するためのフランジ３ａを備えている。また、ベース部材３は、前記光走査部９により走査された光を集光して中間像を結像させる複数のレンズ１３Ａからなる瞳投影レンズユニット１３を備えている。ベース部材３の一端には、前記対物レンズ装着部材５に接触する球面１４が備えられている。

前記対物レンズ装着部材５は、前記ベース部材３に接触配置される第１の円筒部１５と、該第１の円筒部１５の外側に軸線方向に沿って移動可能に嵌合される第２の円筒部１６とを備えている。
第１の円筒部１５は、前記ベース部材３の球面１４と相補的な形状を有する内球面１７を有している。

前記支持機構６は、前記ベース部材３に設けられた球面１４と、前記第１の円筒部１５に設けられた内球面１７と、ベース部材３と第１の円筒部１５とに掛け渡されるように配置される複数のコイルスプリング１８からなる付勢部材とを備えている。コイルスプリング１８は、例えば、ベース部材３の周囲に周方向に等間隔をあけて３カ所に設けられている。図中符号１９はコイルスプリング１８を取り付けるシャフト、符号２０はコイルスプリング１８を覆うカバーである。また、符号２６は、ベース部材３に対して第１の円筒部１５が所定角度回転したときに突き当たるストッパである。

また、相互に接触する球面１４と内球面１７との間には、ベース部材３の中心軸と第１の円筒部１５の中心軸とが一致した位置で係合する複数のボールプランジャ２１と凹部２２とからなるクリック機構２３が設けられている。
ボールプランジャ２１は、図２に示されるように、球面１４から半径方向の延びるガイド穴２１ａ内に、移動可能に収容されたボール２１ｂと、該ボール２１ｂを半径方向外方に付勢するスプリング２１ｃとから構成されている。ボールプランジャ２１のボール２１ｂはスプリング２１ｃによってガイド穴２１ａから突出する方向に付勢されており、内球面１７の凹部２２に係合することで、スプリング２１ｃによる付勢力に応じた係合力で、ベース部材３に対して第１の円筒部１５を係止することができるようになっている。

また、第１の円筒部１５には、前記瞳投影レンズユニット１３により中間像を結像した光を集光して平行光にする結像レンズ２４Ａを有する結像レンズユニット２４が備えられている。
前記第２の円筒部１６の一端には、半径方向外方に延びる鍔部１６ａが設けられている。また第２の円筒部１６の他端には、対物レンズユニット４を固定するネジ部１６ｂが設けられている。

前記第１の円筒部１５には、前記対物レンズ装着部材５の鍔部１６ａに係合するホルダ２５が固定されている。また、第１の円筒部１５の外面には、半径方向に沿ってネジ孔２７が形成されている。また、第２の円筒部１６の前記ネジ孔２７に対応する位置には、軸線方向に沿って所定の長さにわたって延びる長孔２８が形成されている。前記ネジ孔２７には前記長孔２８を介してボルト２９が締結されている。長孔２８はボルト２９の頭部の直径より若干大きな幅寸法を有している。したがって、長孔２８内においてボルト２９の頭部が軸線方向に相対移動可能にされるとともに、長孔２８とボルト２９との周方向に沿う相対移動が禁止されている。これにより、回り止め機構３０が構成されている。

図１中、符号３１は、ボルト２９の頭部および長孔２８を覆うカバー部材である。カバー部材３１は、例えば、ゴム製であり、対物レンズユニット４の着脱時に把持することにより、対物レンズユニット４を取り付ける対物レンズ装着部材５を滑らないように保持可能として着脱を容易にするようになっている。また、カバー部材３１は、第２の円筒部１６に設けられた長孔２８全体を被覆して、長孔２８内に塵埃が入り込むことを防止している。さらに、長孔２８やボルト２９を覆うことで外観を見栄えよくしている。

前記第１の円筒部１５の外面および第２の円筒部１６の内面には、全周にわたって、相互に軸線方向に対向配置される段部１５ａ，１６ｃが形成されている。これらの段部１５ａ，１６ｃの間には、前記コイルスプリング３２が挟まれている。コイルスプリング３２は、段部１５ａ，１６ｃ間の距離が最も広がった状態においても、ある程度圧縮された状態とされ、段部１５ａ，１６ｃ間の距離を広げる方向に常に付勢している。

すなわち、対物レンズ装着部材５は、図２に示されるように、コイルスプリング３２の弾発力によって、その先端に向かう方向に付勢され、後端に設けた鍔部１６ａがホルダ２５に突き当たることによって、光軸Ｃに沿って先端に向かう方向へのそれ以上の変位を規制され、かつ、その位置に精度よく位置決めされるようになっている。また、対物レンズユニット４の先端４ａが、試料Ａその他の物体に当接して光軸Ｃ方向に押圧され、その押圧力がコイルスプリング３２の弾発力を上回ると、対物レンズユニット４を装着している第２の円筒部１６が第１の円筒部１５に対して相対的に、光軸Ｃに沿って後端側に押し戻されるように移動させられるようになっている。

この場合において、第２の円筒部１６の第１の円筒部１５に対する光軸Ｃ方向に沿う相対変位は、結像レンズユニット２４から出射された略平行光の位置Ｂにおいて光路長を変化させるように行われるようになっている。

また、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１においては、第２の円筒部１６を半径方向に貫通して雌ネジ３３が形成され、第１の円筒部１５には、対物レンズ装着部材５が最前端に配置されているときに前記雌ネジ３３に一致する位置に凹部３４が形成されている。そして、雌ネジ３３と凹部３４とが一致した状態で、外部から固定部材（図示略）を雌ネジ３３に締結し、その先端を前記凹部３４内に配置することができるようになっている。固定部材は、先端に前記雌ネジ３３に締結される雄ネジと、該雄ネジを締結するために把持するつまみ部とを有し、チェーン等によって本体ケース７に取り付けられていればよい。

固定部材の雄ネジを第２の円筒部１６の雌ネジ３３に締結し、固定部材の先端を第１の円筒部１５の凹部３４内に配置することによって、対物レンズユニット４の装置本体２に対する相対変位が係止されるようになっている。すなわち、対物レンズユニット４が、コイルスプリング３２を圧縮するのに十分な押圧力によって押圧されても、固定部材の先端を凹部３４の内面に光軸Ｃ方向に係合させて、対物レンズユニット４の装置本体２に対する相対変位が禁止されるようになっている。なお、貫通孔を第２の円筒部１６に設け、第１の円筒部１５に形成した雌ネジに固定部材の雄ネジを締結することにしてもよい。

このように構成された本実施形態に係る顕微鏡観察装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡観察装置１を使用するには、まず、装置本体２を支持する図示しないアームを動作させて装置本体２を任意の位置および姿勢に設定する。そして、実験動物のような生体からなる試料Ａを切開して、その開口部に対物レンズユニット４の先端４ａを挿入していく。
なお、試料Ａを切開する場合に限られず、耳のような薄い皮膚を切開することなく外部から観察する場合にも本実施形態に係る顕微鏡観察装置１を適用することとしてもよい。

所望の位置において装置本体２を固定し、図示しない光源から、例えば、レーザ光のような励起光を供給し、光走査部９を作動させる。光源から発せられた励起光は、光ファイバ１０を伝播した後、コネクタ１１を介して装置本体２内に導かれる。装置本体２にはコリメートユニット８が固定されているので、光ファイバ１０の出射端面１０ａから本体ケース７内に出射された励起光はコリメートユニット８のレンズ８Ａを通過することによって平行光に変換される。

平行光に変換された励起光は光走査部９に入射される。光走査部９は近接ガルバノミラーを往復揺動させることにより、励起光を９０°（図１中、水平に入射された励起光を鉛直方向に）偏向し、かつ、２次元的に走査する。走査された励起光は瞳投影レンズユニット１３を通過させられることにより中間像を結像し、その後、結像レンズユニット２４を通過することによって平行光に変換される。そして、結像レンズユニット２４から出射された平行光は対物レンズユニット４に入射され、その先端４ａの前方の所定の作動距離をあけた焦点位置に再結像させられる。

試料Ａに励起光が入射されると、試料Ａ内部に存在する蛍光物質が励起されて蛍光が発せられる。発生した蛍光は、対物レンズユニット４の先端４ａから対物レンズユニット４内に戻り、結像レンズユニット２４、瞳投影レンズユニット１３，光走査部９およびコリメートユニット８を介して光ファイバ１０に入射され、光源側に戻る。光源側において、蛍光は、図示しないダイクロイックミラーによって励起光から分離され図示しない光検出器、例えば、光電子増倍管（ＰＭＴ）によって検出される。そして、検出された蛍光は画像化されてモニタに表示されることになる。

光ファイバ１０が、シングルモードファイバのように十分に細いコア径を有している場合には、光ファイバ１０の先端が対物レンズユニット４の先端４ａの結像位置と共役な位置関係となって共焦点光学系が構成される。したがって、対物レンズユニット４の先端４ａの結像位置近傍において発生した蛍光のみが光ファイバ１０内に入射されることになり、解像度の高い画像を得ることができる。また、光ファイバ１０がそれよりも太いコア径を有する場合には、解像度は低くなるが、明るく、奥行きのある画像を得ることができる。

そして、得られた画像を見ながら、所望の観察位置を探すために装置本体２および対物レンズユニット４をその光軸Ｃ方向に移動させると、励起光の結像位置が光軸Ｃ方向に移動する結果、深さ方向の観察位置を変化させることができる。
この場合に、対物レンズユニット４の先端４ａが試料Ａの内部において、比較的固い組織等の何らかの物体に当接すると、対物レンズユニット４の先端４ａに外力が加わることになる。

まず、対物レンズユニット４の先端４ａに光軸Ｃ方向に沿う外力が作用した場合について説明する。
対物レンズユニット４の先端４ａに光軸Ｃ方向に沿って作用する外力が、コイルスプリング３２の弾発力を上回ると、コイルスプリング３２が圧縮される方向に変形させられて、対物レンズユニット４および第２の円筒部１６が装置本体２に対して光軸Ｃ方向に相対的に変位させられる。したがって、対物レンズユニット４の先端４ａに過大な押圧力が加わることが防止され、対物レンズユニット４および相手方の試料Ａの損傷を防止することができる。

この場合において、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１によれば、上述したコイルスプリング３２を含む緩衝機構が対物レンズユニット４の先端４ａ近傍に設けられているのではなく、装置本体２側に設けられているので、対物レンズユニット４の先端４ａ近傍の構造を簡素化して、細径化することが可能となる。したがって、生体等の試料Ａの内部を観察する際に、対物レンズユニット４の先端４ａを挿入するために切開する範囲を必要最小限に止めることができる。

その結果、試料Ａにかかる負担を低減し、試料Ａの健全性を長期にわたって維持することができる。すなわち、対物レンズユニット４の先端４ａを生体等の試料Ａに挿入した状態で、長期間にわたり、生体を生きたままの状態で観察し続けることが可能となる。

また、対物レンズユニット４に緩衝機構を設けない本実施形態に係る顕微鏡観察装置１によれば、倍率や、先端形状の異なる対物レンズユニット４を対物レンズ装着部材５に交換して取り付ける場合に、対物レンズユニット４毎に緩衝機構を設ける必要がないので、装置全体のコストを低減することができるという利点もある。さらに、緩衝機構における可動部を対物レンズユニット４に設けないので、対物レンズユニット４の防水構造を容易に構築することができ、体液等の液体を含む試料Ａの内部にまで対物レンズユニット４の先端４ａを挿入して行う観察に適した顕微鏡観察装置１を提供することができる。

また、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１によれば、対物レンズユニット４が装置本体２に対して変位する際に、結像レンズユニット２４から出射された平行光の位置Ｂにおいて光路長が変化させられる。したがって、対物レンズユニット４が光軸Ｃ方向に変位しても、その結像関係が変化しない。

すなわち、対物レンズユニット４の先端４ａを試料Ａに押し付けた状態で、その押圧力によって対物レンズユニット４が光軸Ｃ方向に押し戻されても、モニタに表示されている画像の焦点がずれることがない。したがって、装置本体２に対する対物レンズユニット４の相対変位量を十分に確保しておくことにより、対物レンズユニット４を装置本体２に対して相対変位させながら同一箇所の観察を行うことが可能となる。

例えば、試料Ａが、マウス等の生体である場合には、生体を生きたまま観察しようとすると、心臓の拍動、血管の脈動、呼吸動等によって試料Ａの表面が変動する。この場合に、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１を用いることによって、対物レンズユニット４の先端４ａを試料Ａに押し付けて、対物レンズユニット４を装置本体２方向に少し押し戻した位置で観察を行う。

これにより、試料Ａを対物レンズユニット４の押圧力によって押さえるとともに、それ以上の力で脈動等する場合には、対物レンズユニット４を脈動等に合わせて変位させながら観察することができる。この場合に、対物レンズユニット４が変位しても結像関係が変化しないので、ピントのあった鮮明な画像を表示し続けることができる。

また、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１においては、結像レンズユニット２４から出力される平行光の位置Ｂにおいて、対物レンズユニット４を着脱することとしているので、着脱される対物レンズユニット４は無限遠光学系となる。したがって、対物レンズ装着部材５のネジ部１６ｂを通常の顕微鏡に用いられるネジ部の規格に設定しておくことにより、通常の顕微鏡の対物レンズユニットを着脱することもできる。

さらに、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１によれば、第１の円筒部１５に固定したボルト２９の頭を第２の円筒部１６に形成した長孔２８の内部に配置して、対物レンズユニット４の装置本体２に対する周方向の回転を防止しているので、結像レンズユニット２４に対して対物レンズユニット４が相対回転してしまうことによって装置全体の光学特性が変動することを防止できる。また、対物レンズ装着部材５に設けられたネジ部１６ｂに対して対物レンズユニット４を着脱する際に、対物レンズ装着部材５が回り止めされているので、着脱作業の作業性がよいという利点がある。

また、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１においては、固定部材を第２の円筒部１６に設けた雌ネジ３３に締結することにより、対物レンズユニット４を装置本体２に対して光軸Ｃ方向に相対変位しないように固定することができる。
このようにすることで、対物レンズユニット４が大きな押圧力によって押圧されても装置本体２に対して相対変位しないので、緩衝機構は作動しない。しかしながら、緩衝機構を作動させないことが好ましい用途には都合がよい。

例えば、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１を硬性内視鏡のように使用する場合である。対物レンズユニット４の先端４ａが当接している相手が硬いものではなく、無理に押しても対物レンズユニット４を損傷するおそれがない場合に、あえて対物レンズユニット４をさらに前進させたい場合には、緩衝機構が作動しない方が便利である。
また、対物レンズ装着部材５に対して対物レンズユニット４を着脱する場合には、緩衝機構の作動を停止して、対物レンズ装着部材５を固定しておいた方が締結作業の作業性がよい。

次に、対物レンズユニット４の先端４ａに、光軸Ｃに対して傾斜した方向に外力が作用した場合について説明する。
対物レンズユニット４の先端４ａに光軸Ｃに対して傾斜した方向に作用する外力Ｆが、クリック機構２３のボールプランジャ２１による係合力を上回ると、図３および図４に示されるように、ボールプランジャ２１のボール２１ｂがスプリング２１ｃを圧縮してガイド穴２１ａ内に後退し、ボール２１ｂと凹部２２との係合状態が解除されるので、ベース部材３に対して、対物レンズユニット４が対物レンズ装着部材５とともに回転移動させられる。

したがって、対物レンズユニット４の先端４ａが外力Ｆとは逆方向に逃げることで、先端４ａに過大な押圧力が加わることが防止され、対物レンズユニット４および相手方の試料Ａの損傷を防止することができる。このとき、ベース部材３にはストッパ２６が設けられているので、第１の円筒部１５がストッパ２６に突き当たることにより、ベース部材３に対する第１の円筒部１５の所定以上の回転が禁止される。したがって、対物レンズユニット４の先端４ａに過大な押圧力が作用することを防止しながら、対物レンズユニット４を取り付けた対物レンズ装着部材５がベース部材３から外れてしまわないように保持することができる。

この場合において、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１によれば、ベース部材３と第１の円筒部１５とは球面１４と内球面１７とを密接に接触させているので、光軸Ｃ方向の寸法を精度よく確保することができる。したがって、クリック機構２３が解除されることで、ベース部材３の中心軸と第１の円筒部１５の中心軸とが一旦ずれても、中心軸が一致する位置に復元したときに、光軸Ｃ方向の寸法を精度よく再現することができる。

また、本実施形態によれば、コイルスプリング１８がベース部材３の周囲に周方向に等間隔をあけて複数配置されているので、ベース部材３に対して第１の円筒部１５が回転すると、いくつかのコイルスプリング１８が伸びる一方、他のいくつかのコイルスプリング１８が縮むことになる。その結果、伸びたコイルスプリング１８には縮む方向に、縮んだコイルスプリング１８には伸びる方向にそれぞれ力が発生する。

したがって、対物レンズユニット４の先端４ａに作用する外力Ｆが取り除かれたときには、上記コイルスプリング１８のアンバランスにより発生している力により発生するモーメントＭを復元力として、ベース部材３の中心軸と第１の円筒部１５の中心軸とが一致する方向に戻される。そして、両者の中心軸が一致すると、ボールプランジャ２１のボール２１ｂが凹部２２に一致する結果、両者が係合されて、その位置でベース部材３に対して対物レンズユニット４が固定されることになる。すなわち、ベース部材３の中心軸に対物レンズユニット４の中心軸が一致する位置に戻されて固定されるので、次の観察を容易に行うことができる。

また、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１によれば、支持機構６が球面１４および内球面１７を備えているので、対物レンズユニット４の先端４ａに、光軸Ｃに交差するいかなる方向の外力Ｆが作用しても、その外力Ｆから逃げる方向に対物レンズユニット４を回転させることができ、対物レンズユニット４およびこれに接触する試料Ａその他の損傷を回避することができる。

なお、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１においては、ベース部材３の周囲に複数のコイルスプリング１８を配置したが、これに代えて、図５に示されるように、単一のコイルスプリング１８′をベース部材３の周囲を取り囲むように配置してもよい。

また、球面１４をベース部材３に設け、内球面１７を第１の円筒部１５に設けたが、これに代えて、球面１４を第１の円筒部１５に設け、内球面１７をベース部材３に設けてもよい。また、ボールプランジャ２１を球面１４に設け、凹部を内球面１７に設けたが、逆にしてもよい。

また、上記実施形態においては、支持機構６が、相互に密着させられる球面１４と内球面１７とを備えるものを例示したが、これに代えて、相互に密着させられる円筒面と円筒内面とを備えることとしてもよい。このようにすることで、ベース部材３に対する第１の円筒部１５の回転方向は１方向に制限されるが、試料Ａあるいはステージに対する顕微鏡観察装置１の傾斜方向が規定されている場合には、その傾斜方向に回転方向を合わせることで、上記と同様に、対物レンズユニット４の先端４ａにおける過大な押圧力の発生を効果的に防止することができる。円筒面と円筒内面との交換、およびボールプランジャと凹部との交換は球面１４、内球面１７の場合と同様に可能である。

また、円筒面と円筒内面との密着による支持機構に代えて、図６に示されるように、軸４０によりベース部材３に対し第１の円筒部１５を揺動可能に支持する支持機構６′を採用してもよい。この場合には、上述したように、装置本体２が姿勢を変更するための回転軸に平行に軸４０を配置しておくことが好ましい。また、軸４０から半径方向に離れた位置に、例えば、ボールプランジャおよび凹部等からなるクリック機構４１を配置しておくこととしてもよい。

また、球面１４と内球面１７、円筒面と円筒内面とを密着させる支持機構６に代えて、図７および図８に示されるように、ベース部材３と第１の円筒部１５とを比較的硬質なジャバラ４２等の可撓性部材により連結することにより構成した支持機構６″を採用してもよい。このようにすることで、対物レンズユニット４の先端４ａに外力が作用すると、ジャバラ４２を湾曲させることで、外力を逃がし、対物レンズユニット４の先端４ａに過大な押圧力が作用しないようにすることができる。

なお、図７および図８に示す例では、ベース部材３にスライド可能な矯正筒４３を設けている。第１の円筒部１５の中心軸とベース部材３の中心軸とを一致させる際には、矯正筒４３を図７に示すようにして、ジャバラ４２の外面を取り囲む位置に配置し、それによって、ジャバラ４２の湾曲を矯正して直線状に整形する。一方、ジャバラ４２を湾曲可能とするときには、図８に示されるように、矯正筒４３をベース部材３側に退避させる。これにより、対物レンズユニット４の先端４ａにかかる外力によって、ジャバラ４２が容易に湾曲して対物レンズユニット４および試料Ａを保護するようになっている。図中符号４は、矯正筒４３をベース部材３に固定しておくための押しネジである。

また、図９に示されるように、ベース部材３と第１の円筒部１５との間に、両者間の相対的な回転変位を検出するセンサ４５を設けておくこととしてもよい。センサ４５はベース部材３に対する第１の円筒部１５の揺動方向に複数設けておけばよい。
このようにすることで、ベース部材３と第１の円筒部１５との間に、目視では確認できないような相対変位が発生していても、センサ４５によりこれを感知することで、対物レンズユニット４が変位したままの状態で観察が行われることを防止して、無駄を省くことができるという利点がある。センサ４５は例えば近接センサでよい。なお、近接センサに代えてマイクロスイッチを採用し、検出信号に基づいて、対物レンズ４と試料Ａとの接触を報知することとしてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡観察装置を示す縦断面図である。 図１の顕微鏡観察装置の支持機構部分を示す部分的な拡大断面図である。 図１の顕微鏡観察装置の対物レンズユニットの先端に外力が作用した場合を示す縦断面図である。 図３の顕微鏡観察装置の支持機構部分を示す部分的な拡大断面図である。 図１の顕微鏡観察装置の第１の変形例を示す部分的な拡大断面図である。 図１の顕微鏡観察装置の第２の変形例を示す正面図である。 図１の顕微鏡観察装置の第３の変形例を示す部分的な拡大断面図である。 図７の顕微鏡観察装置において支持機構の作動状態を示す部分的な拡大断面図である。 図１の顕微鏡観察装置の第４の変形例を示す正面図である。

符号の説明

Ｃ 光軸
１ 顕微鏡観察装置
２ 装置本体
３ ベース部材
４ 対物レンズユニット
５ 対物レンズ装着部材
６，６′，６″ 支持機構
１４ 球面
１７ 内球面
１８，１８′ コイルスプリング（付勢部材）
２１ ボールプランジャ
２１ａ ガイド穴
２１ｂ ボール
２１ｃ スプリング（バネ）
２２ 凹部
４２ ジャバラ（可撓性部材）
４５ センサ

Claims (9)

1. 装置本体と、
   該装置本体に固定されるベース部材と、
   対物レンズユニットを装着する対物レンズ装着部材と、
   該対物レンズ装着部材を前記ベース部材に対して対物レンズユニットの光軸に交差する方向に移動可能に支持する支持機構とを備える顕微鏡観察装置。
2. 前記支持機構が、前記ベース部材または前記対物レンズ装着部材のいずれか一方に設けられた球面と、前記ベース部材または前記対物レンズ装着部材のいずれか他方に設けられ、前記球面と相補的な形状を有する内球面と、これら球面と内球面とを密着状態に維持する付勢部材とを備える請求項１に記載の顕微鏡観察装置。
3. 前記ベース部材または前記対物レンズ装着部材のいずれか一方に、前記球面または前記内球面から半径方向に穿孔されたガイド穴と、該ガイド穴内に出没可能に収容されたボールと、該ボールを穴の開口部から突出する方向に付勢するバネとからなるボールプランジャが備えられ、
   前記ベース部材または前記対物レンズ装着部材のいずれか他方に、ベース部材の中心軸と対物レンズ装着部材の中心軸とが一致したときに、前記ボールプランジャのボールを係合させる凹部が設けられている請求項２に記載の顕微鏡観察装置。
4. 前記支持機構が、前記ベース部材または前記対物レンズ装着部材のいずれか一方に設けられた円筒面と、前記ベース部材または前記対物レンズ装着部材のいずれか他方に設けられ、前記円筒面と相補的な形状を有する円筒内面と、これら円筒面と円筒内面とを密着状態に維持する付勢部材とを備える請求項１に記載の顕微鏡観察装置。
5. 前記円筒面および円筒内面が、装置本体の姿勢を変更する回転軸に平行な中心軸線を有する請求項３に記載の顕微鏡観察装置。
6. 前記ベース部材または前記対物レンズ装着部材のいずれか一方に、前記円筒面または前記円筒内面から半径方向に穿孔されたガイド穴と、該ガイド穴内に出没可能に収容されたボールと、該ボールを穴の開口部から突出する方向に付勢するバネとからなるボールプランジャが備えられ、
   前記ベース部材または前記対物レンズ装着部材のいずれか他方に、ベース部材の中心軸と対物レンズ装着部材の中心軸とが一致したときに、前記ボールプランジャのボールを係合させる凹部が設けられている請求項４または請求項５に記載の顕微鏡観察装置。
7. 前記付勢部材がスプリングからなり、対物レンズユニットの光軸を挟んで、ベース部材に対する対物レンズ装着部材の移動方向の両側に配置されている請求項２から請求項６のいずれかに記載の顕微鏡観察装置。
8. 前記支持機構が、前記ベース部材と前記対物レンズ装着部材とを連結し、対物レンズ装着部材に、対物レンズの光軸に交差する方向に所定以上の外力が加わったときに湾曲する可撓性部材を備える請求項１に記載の顕微鏡観察装置。
9. 前記ベース部材と前記対物レンズ装着部材との間の変位を検出するセンサを備える請求項１から請求項８のいずれかに記載の顕微鏡観察装置。

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