JP3396070B2 - 顕微鏡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動で光軸上に配置す
べき対物レンズを交換できると共に電動焦準機構を備え
た顕微鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、微細な試料を拡大観察したり、観
察像を写真やビデオ画像として記録することのできる顕
微鏡は、生物分野の研究を初め工業分野の検査工程まで
幅広く利用されている。

【０００３】この種の顕微鏡は、通常は拡大倍率の異な
る複数の対物レンズを回転式のレボルバーに取り付け、
上記レボルバーを電動又は手動にて回転して、観察光路
系内に挿入されるべき対物レンズを切換えることによっ
て観察倍率の変更は行っている。

【０００４】ところで、この種の従来の顕微鏡では、対
物レンズ切換の際に対物レンズと標本のスライドガラス
又は検査ウエハ等が干渉し、標本等が破損する事故が起
こり易かった。特に、高倍対物レンズ等は動作距離（以
下、「ＷＤ」と呼ぶ）が短いために、このような事故が
起きる可能性が高い。例えば、病理検査等において、特
に手術中の迅速な診断を要するような場面でこのような
事故が起きた場合、サンプル破損により的確な検査を行
えず、人命に関わる重大な事故につながり兼ねない。

【０００５】またＩＣウエハの検査工程等においては、
対物レンズと試料との衝突による破損は生産の歩留まり
を悪くする要因となり、生産量の低下を招く恐れがあ
る。これに対して、例えば、顕微鏡の焦準部を電動化
し、観察試料の交換時に試料ステージの退避スイッチを
操作することにより試料ステージを退避させるととも
に、再度退避スイッチを操作することで試料ステージを
元の位置に復帰させるようにした顕微鏡装置がある（特
開昭５９−１７２６１９）。

【０００６】また、対物レンズの交換時に自動的に対物
レンズの同焦補正動作を行うようにした顕微鏡装置が開
発されている（特開平３−１５０１５）。この顕微鏡装
置によれば、交換後の対物レンズの焦点合わせに要する
時間を短縮できると共に操作性を改善できる利点があ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た２つの顕微鏡装置の前者は観察試料の交換作業の容易
化、後者は対物レンズ交換時の同焦ずれの補正を目的と
したもであり、対物レンズ交換時の観察試料と対物レン
ズとの干渉の問題については言及されていない。一方、
医療分野等では、近年の医療技術の進歩により、手術内
容の難度も増し、より迅速に正確な診断が要求されるよ
うになり、顕微鏡操作の高速化が要求されている。

【０００８】また、ＩＣウエハの検査工程等では、試料
ステージ退避量が必要以上に大きいと、焦準部の機械的
磨耗が進むことから、半導体製造工程などで最も気を付
けなければならない、埃が発生する要因となる。特に、
クリームルーム内では埃の発生は厳禁であることから、
この様な用途に供するためには焦準部の機械的磨耗を低
減させる必要がある。

【０００９】さらに、ＩＣウエハの検査工程では、通常
の使用だけであっても顕微鏡の磨耗が激しい上に、必要
以上の焦準部の酷使は顕微鏡そのものの寿命を短縮す
る。本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもの
で、対物レンズ交換時におけるサンプルの保護を図るこ
とができると共に、対物レンズの高速交換動作を実現で
き、かつ機械的磨耗が少なくコンタミを抑えることがで
き顕微鏡寿命を延ばすことのできる顕微鏡装置を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下のような手段を講じた。

【００１１】請求項１に対応する顕微鏡装置は、複数の
対物レンズを保持し観察光路内に挿入すべき対物レンズ
を切換える対物切換機構と、前記観察光路内に挿入され
た対物レンズに対向する位置に設けられ観察試料を載置
するための試料ステージと、前記試料ステージ及び前記
対物切換機構の少なくとも一方を光軸方向へ移動する電
動焦準機構とを有する顕微鏡装置において、前記各対物
レンズ毎に前記試料ステージ又は前記対物切換機構の退
避量データが記憶された記憶手段と、前記対物切換機構
に対して対物レンズの切り換えを指示するための交換対
物指示手段と、前記対物切換機構及び前記電動焦準機構
を駆動制御する制御手段と、前記交換対物指示手段から
対物レンズの切り換えを指示されたときに、少なくとも
切り換え先の対物レンズの前記退避量データに基づいて
前記電動焦準機構の退避距離を決定する退避量決定手段
とを備え、前記制御手段は、前記対物切換機構の切換動
作の開始前に前記退避量決定手段で決定された退避距離
だけ前記観察試料と前記対物レンズとの間隔を離す方向
に前記電動焦準機構を駆動して、前記対物切換機構の切
換動作を行ない、当該切換動作の完了後に前記電動焦準
機構を再び駆動して元の位置まで復帰させるように制御
する構成とした。

【００１２】請求項２に対応する顕微鏡装置は、上記構
成において、前記記憶手段は、前記退避量データとして
各対物レンズの動作距離または焦点深度の少なくとも一
方を記憶した。

【００１３】請求項３に対応する顕微鏡装置は、上記構
成において、前記退避量決定手段は、切り換え先と切り
換え前の各対物レンズを含む切り換え過程で通過する全
ての対物レンズの中で、動作距離または焦点深度が最も
大きな対物レンズの前記退避量データに基づいて前記退
避距離を決定するようにした。

【００１４】

【作用】本発明は、以上のような手段を講じたことによ
り、次のような作用を奏する。

【００１５】請求項１に対応する顕微鏡装置では、交換
対物指示手段から対物レンズの交換が指示されると、退
避量決定手段により記憶手段の記憶内容を参照して試料
ステージ又は対物切換機構の退避距離が決定される。そ
して制御手段により電動焦準機構が駆動されて試料ステ
ージ又は対物切換機構が上記決定した退避距離だけ退避
せしめられ、その後対物レンズの交換動作が行なわれ
る。また、対物レンズの交換後には、試料ステージ又は
対物切換機構が元の位置まで復帰される。従って、交換
先の対物レンズ毎に試料ステージ又は対物切換機構の退
避量が適当な距離へ変化することができ、焦準部の不必
要な駆動が削減され、対物交換に要する時間も短縮され
るものとなる。

【００１６】請求項２に対応する顕微鏡装置では、対物
レンズの動作距離または焦点深度の少なくとも一方に基
づいて定めた退避距離に基づいて、試料ステージまたは
対物切換機構の退避距離が決定される。

【００１７】請求項３に対応する顕微鏡装置では、対物
レンズの交換過程で観察光路を通過するすべての対物レ
ンズ（切り換え先と切り換え前の各対物レンズを含む）
の退避量データに基づいて前記退避距離を決定するの
で、観察試料を確実に保護できるととともに退避量が過
大になることもなく、最適な退避距離が決定される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は本発明の一実施例に係る顕微鏡装置の全体構成を示
しており、図２は該顕微鏡の光学系の構成を示してい
る。

【００１９】本実施例の顕微鏡装置における光学系は、
例えばハロゲンランプからなる透過照明用光源１からの
光をコレクタレンズ２で集光して透過用フィルターユニ
ット３へ入射する。

【００２０】透過用フィルターユニット３は透過照明用
光源１の色温度を変えずに明るさの調光を行う複数枚の
ＮＤフィルターと、色補正を行うための複数枚の補正フ
ィルターとからなり、任意のフィルターを照明光学系の
光路中に選択的に挿脱可能になっている。

【００２１】上記透過用フィルターユニット３を透過し
た照明光を、透過視野絞り４，透過開口絞り５，コンデ
ンサ光学素子ユニット６，コンデンサトップレンズユニ
ット７を介して試料ステージ８の下方からステージ上の
観察試料Ｓを照明する。

【００２２】なお、コンデンサ光学素子ユニット６は光
路中に選択的に挿入される複数のユニット６ａ〜６ｃか
らなり、コンデンサトップレンズユニット７は光路中に
選択的に挿入される複数のユニット７ａ，７ｂからな
る。また、試料ステージ８は観察試料Ｓを光軸と直交す
る平面内で２次元移動できると共に、ピント合わせのた
め光軸方向へ移動可能になっている。

【００２３】試料ステージ上方には複数のユニットから
なる複数の対物レンズ９ａ〜９ｃがレボルバ１０に保持
されている。レボルバ１０はその回転により観察光路内
の光軸上に挿入すべき対物レンズを交換可能に構成され
ている。レボルバ１０は、例えば顕微鏡のアーム先端部
に回転自在に取付けられており、そのアーム先端部の観
察光路上にキューブユニット１１が配設されている。キ
ューブユニット１１は、各種検鏡法により選択的に挿入
される複数のユニット１１ａ〜１１ｃからなる。キュー
ブユニット１１を透過した光をビームスプリッター１２
で２方向に分岐し、一方の光をビームスプリッター１３
を介して接眼レンズ１４へ導いている。なお、ビームス
プリッタ１２，１３は光路に対して挿脱可能になってい
る。

【００２４】また、水銀ランプ等からなる落射照明用光
源１５からの光を、落射用フィルターユニット１６，落
射シャッター１７，落射視野絞り１８，落射開口絞り１
９を介して、キューブユニット１１の光路中に挿入され
ているユニットに入射し、観察試料Ｓ側へ反射させて落
射照明する。

【００２５】なお、落射用フィルターユニット１６は落
射照明用光源１５の色温度を変えずに明るさの調光を行
う複数枚のＮＤフィルターと、色補正を行うための複数
枚の補正フィルターとから構成される。

【００２６】一方、観察光路上に挿入されたビームスプ
リッター１２で分岐された他方の光を写真撮影用光路へ
導いている。写真撮影用光路に対してビームスプリッタ
ー２０が挿脱自在に設けられており、光路中に挿入した
ビームスプリッター２０で分岐した一方の光を、結像レ
ンズを介してピント検知用受光素子２１へ入射してい
る。このピント検知用受光素子２１はピント検知用の光
量を測光するためのものである。

【００２７】また、写真撮影用光路のビームスプリッタ
ー２０で分岐した他方の光を、写真撮影用倍率を任意に
調整するズームレンズ２２を介して該光路中に挿入され
たビームスプリッター２３に入射する。このビームスプ
リッター２３は光路に対して挿脱自在になっており、光
路内に挿入したビームスプリッター２３で反射させた光
を、さらに別のビームスプリッター２４に入射して２方
向へ分岐している。ビームスプリッター２４も光路に対
して挿脱自在になっている。光路内に挿入したビームス
プリッター２４で反射した光は写真用受光素子２５に入
射している。写真用受光素子２５は写真撮影の露出時間
を測光するための素子である。そしてビームスプリッタ
ー２４を光路から脱した状態で、ビームスプリッター２
３で反射させた光を写真撮影用シャッター２６を介して
写真撮影用のフィルムを収納したカメラ２７に入射して
いる。

【００２８】次に、本実施例の顕微鏡装置における制御
系の構成について説明する。装置全体の動作を管理して
いるメインコントロール部３０に対して専用シリアルバ
ス３１を介して写真撮影コントロール部３２，ＡＦコン
トロール部３３，フレームコントロール部３４，透過フ
ィルターコントロール部３５，透過視野絞りコントロー
ル部３６，コンデンサコントロール部３７，落射視野絞
りコントロール部３８，落射フィルターコントロール部
３９をそれぞれ接続している。

【００２９】写真撮影コントロール部３２は、ビームス
プリッター１２，２０，２４を光路中に挿脱するための
駆動及び制御と、ズームレンズ２２の駆動及び制御と、
写真用受光素子２５の測光値から写真撮影時間を算出す
るための演算処理と、写真撮影用シャッターの開閉駆動
制御と、カメラ２７のフィルム巻き上げ及び巻き戻し制
御とを行う。

【００３０】ＡＦコントロール部３３は、ピント検知用
受光素子２１からのデータで所定の合焦演算を行い、そ
の演算結果に応じて試料ステージ８を駆動することによ
り自動合焦検出を行う。

【００３１】フレームコントロール部３４は、透過照明
用光源１，落射照明用光源１５，レボルバー１０，キュ
ーブユニット１１，落射シャッター１７を駆動制御する
ものである。

【００３２】透過フィルターコントロール部３５は透過
用フィルターユニット３の駆動及び制御を行い、透過視
野絞りコントロール部３６は透過用視野絞り４の駆動及
び制御を行う。また、コンデンサコントロール部３７は
コンデンサ光学素子ユニット６，コンデンサトップレン
ズユニット７，透過用開口絞り５の駆動及び制御を行
う。落射視野絞りコントロール部３８は落射視野絞り１
８，落射開口絞り１９の駆動及び制御を行う。また、落
射フィルターコントロール部３９は落射用フィルタユニ
ット１６の駆動及び制御を行う。

【００３３】上記各コントロール部３２〜３９は、それ
ぞれ図３に示す回路構成を備えている。すなわち、各コ
ントロール部は、ＣＰＵ回路４１と、このＣＰＵ回路４
１からの指令で制御対象の光学ユニットを駆動する駆動
回路４２と、制御対象の光学ユニットの位置を検出して
ＣＰＵ回路４１へ知らせる位置検知回路４３と、ＣＰＵ
回路４１と専用シリアルバス３１とを接続する専用シリ
アル通信Ｉ／Ｆ回路４４と、その他の図示しない周辺回
路とを内蔵する。上記ＣＰＵ回路４１は、ＣＰＵ４５が
ＲＯＭ４６，ＲＡＭ４７にＣＰＵバス４８を介して接続
され、ＲＯＭ４６に各々の制御内容を記述したプログラ
ムが記憶され、ＲＡＭ４７に制御演算用のデータが格納
されている。そして各コントロール部３２〜３９に専用
シリアルバス３１を介してメインコントロール部３０か
ら制御指示が送り込まれ、ＣＰＵ４５がＲＯＭ４６のプ
ログラムに従って動作することにより各々受け持ちの光
学ユニット等の制御が行われる。

【００３４】図４はメインコントロール部３０の構成を
示す図である。同図に示すメインコントロール部３０
は、上記各コントロール部と同様のＣＰＵ回路４１と、
顕微鏡の各種設定状態を記憶するための不揮発性メモリ
５０と、各種操作スイッチを設けたＳＷ入力部５１と、
各種情報を表示するための表示部５２と、専用シリアル
バス３１をコントロールするための専用シリアルバス駆
動回路５３とを備えている。

【００３５】表示部５２は、プラズマディスプレイ又は
ＬＣＤ等の表示部材から構成されており、ＣＰＵ４５よ
り送られてくる表示内容を表示する。表示部５２に表示
される各種画面はＲＯＭ４６に予め記憶されている。Ｓ
Ｗ入力部５１は透明シートからなるスイッチで構成さ
れ、図５に示すように表示部５２の上面に貼り合わされ
ている。ＳＷ入力部５１上の任意の位置を押下すると、
その位置がＣＰＵ４５に認識されるようになっている。
本実施例では、例えば図６に示すような画面を表示す
る。２０１〜２０３は区画されたスイッチエリアを示す
表示である。例えばスイッチエリア２０３を指等で押下
すれば、その押下位置データとその押下位置の表示デー
タとからＣＰＵ４５が何のスイッチが押されたかを認識
して、そのスイッチに対応した制御が行われるようにし
ている。

【００３６】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。通常、光学顕微鏡には４〜７本
程度の対物レンズが取付けられるが、各対物レンズのＷ
Ｄ（合焦位置での試料ステージ８から対物レンズまでの
距離）は、対物レンズの倍率や対物レンズの種類によっ
て異なる。図７は、対物倍率（又は種類）の異なる複数
の対物レンズ９ａ，９ｂ，９ｃ…と、各対物レンズのＷ
Ｄ９ａ′，９ｂ′，９ｃ′…との関係を示している。こ
れら各対物レンズのＷＤは、対物レンズの設計上決定す
る固有値である。

【００３７】本実施例は、図１０に示す如く複数の対物
レンズ９ａ，９ｂ，９ｃ…とそれら各対物レンズのＷＤ
９ａ′，９ｂ′，９ｃ′…とを対応させたテーブルデー
タを作成し、そのテーブルデータをメインコントロール
部３０におけるＣＰＵ回路４１のＲＯＭ４６にプログラ
ムと共に格納する。

【００３８】次に、レボルバ１０のどの対物取付け穴に
何の種類（倍率）の対物レンズが取付けられているかを
ＣＰＵ４５に認識させる。そのために、まず顕微鏡操作
の前段階として初期設定を行う。

【００３９】初期設定は表示部５２に図８に示す画面を
表示することから始める。この画面において初期設定動
作を開始するためのスイッチINITIAL を押すことによ
り、ＣＰＵ４５がＳＷ入力部５１の押下げ位置データと
表示部５２の表示データとからスイッチINITIAL が押さ
れたことを認識する。

【００４０】スイッチINITIAL が押されると、ＣＰＵ４
５は表示部５２の画面を図９に示す画面へ変更する。図
９に示す画面上にはレボルバー１０に設けられた対物取
付け穴の各位置を指定するＳＷ表示領域５４が表示され
る。ＳＷ表示領域５４はスイッチREVO１〜REVO７からな
り７つの対物取付け穴を指定可能になっている。ＳＷ表
示領域５４のスイッチ数は現在装着されているレボルバ
ー１０の対物取付け穴の数に対応させている。

【００４１】また、図９に示す画面上には、レボルバー
１０のどの対物取付け穴に何の対物レンズが取付けられ
ているかを表す一覧表５５と、初期設定動作を中止する
ためのスイッチCANCELと、初期設定動作を終了するため
のスイッチEND とが表示される。

【００４２】図９の画面上において、ＳＷ表示領域５４
のスイッチREVO１を押下げれば、レボルバー１０の対物
取付け穴の第１位置に装着される対物レンズの設定操作
へ移行する。すなわち、スイッチREVO１が押されると、
ＣＰＵ４５が表示部５２の画面を図９の画面から図１１
の画面へと変更し、使用対物レンズの一覧表５６を表示
させる。

【００４３】それと同時に、ＣＰＵ４５が専用シリアル
バス駆動回路５３を駆動して専用シリアルバス３１を介
してフレームコントロール部３４にレボルバー１０の回
転指示を与える。この回転指示を受けたフレームコント
ロール部３４が駆動回路４２を駆動してレボルバー１０
の対物取付け穴１番を光軸位置に挿入する。その結果、
スイッチREVO１で指示された対物レンズが観察光路上に
挿入される。

【００４４】なお、この場合は初期設定であり試料の観
察は行わない為、試料ステージ８はメインコントロール
部３０からの指示によりＡＦコントロール部３３が最下
限まで下降させている。

【００４５】操作者は、レボルバ１０の回転が終了して
から、現在光路中に挿入されている対物レンズを確認
し、その対物レンズを表示部５２の一覧表５６から捜し
て指定する。対物レンズの指定は、図示しない操作ツマ
ミを回すことにより対物一覧表５６の指示表示部５７を
上下（図示Ａ，Ｂ方向）へ移動させて指定する。

【００４６】対物レンズの指定が終了してスイッチENTE
R が押されたならば、対物一覧表５６において指示表示
部５７で指示されている対物レンズのＷＤを、ＲＯＭ４
６に格納している図１０のテーブルデータから読出し、
図１２に示す別のテーブルデータを更新する。この図１
２に示すテーブルデータは、レボルバー１０の対物取付
け穴の各位置に対応してＷＤを記憶しておくテーブルで
ある。このテーブルデータは不揮発性メモリ５０に記憶
されている。

【００４７】以上の操作をＳＷ表示領域５４のスイッチ
REVO１〜REVO7 まで繰り返すことにより、初期設定が終
了する。ここで、不揮発性メモリ５０のテーブルデータ
に設定したデータは電源遮断後も保持されることから、
レボルバー１０に装着されている対物レンズが変わらな
い限り再設定の必要はない。

【００４８】操作者は、初期設定が終了したならば、図
９の画面においてスイッチEND を押す。スイッチEND が
押されたならば、再び図８に示す画面を表示部５２に表
示させて、実際の観察を可能な状態になる。

【００４９】次は実際の観察操作について説明する。図
２に示すように観察光路中に対物レンズ９ｂが挿入され
ているものとする。対物レンズ９ｂのＷＤは図７に示す
ように９ｂ′であり、試料ステージ９ｂはＷＤ９ｂ′の
間を自由に上下動できる。

【００５０】例えば、図１３に示すように、試料ステー
ジ８が合焦点Ｐよりも対物レンズ側（Ｐ′）にあるとす
る。この場合に、対物レンズ９ｂから対物レンズ９ａへ
交換するのは問題ない。しかし、対物レンズ９ｂから対
物レンズ９ｃへ交換する場合に、試料ステージ８の位置
をそのままにしていたのでは、対物レンズ９ｃが試料ス
テージ８（観察試料Ｓ）に衝突する。

【００５１】そこで、本実施例では、観察光路上に挿入
する対物レンズを交換すべく図８に示す画面を使ってス
イッチOB１〜スイッチOB７のいずれかが押された場合、
現在のレボルバー１０で観察光路上に挿入されている対
物取付け穴位置と、交換指定先の対物レンズの対物取付
け穴を認識し、その変換過程で通過する対物レンズのＷ
Ｄデータを図１２のテーブルデータより参照する。この
参照したＷＤデータの中で最も大きいＷＤに対応した距
離だけ試料ステージ８を下降させる。例えば、図１２に
おける対物取付け穴位置１番から対物取付け穴位置３番
へ移動する場合であれば、交換過程で通過する対物レン
ズは交換先及び交換前の対物レンズを含めれば３本（対
物取付け穴１，２，３）となる。この３本の対物レンズ
の中で一番大きいＷＤを持つ対物レンズは対物取付け穴
２番に取付けられる対物レンズである。よって、対物取
付け穴２番に対応したＷＤ（１００）だけ試料ステージ
８を降下させる。そして試料ステージ８をＷＤ（１０
０）だけ降下させた後に、レボルバー１０を回転させて
対物レンズの交換を行い、対物交換終了後に試料ステー
ジ８を元の位置へ戻す。これにより対物レンズ交換動作
を終了する。

【００５２】なお、図１３において、対物レンズ９ｂか
ら対物レンズ９ｃへ交換する場合、対物交換後に試料ス
テージ８を元の位置に戻すと試料ステージ８と対物レン
ズ９ｃとが干渉する。しかし、通常は、ＷＤの短い対物
レンズは、図１４に示すように対物レンズの先端に図示
矢印Ａ方向の押圧力を受けると内側へ縮むような機構が
備えられている。従って、対物レンズ９ｃの先端で観察
試料Ｓとが衝突しても試料Ｓを破損することがない。

【００５３】また、メインコントロール部３０は、フレ
ームコントロール部３４に対して対物交換指示を出し、
対物レンズ９を交換している間に他のコントロール部が
不用意に動作することを防止するために、フレームコン
トロール部３４を除く、コントロール部３２，３３，３
５〜３９に動作禁止指令を出している。

【００５４】一方、対物レンズの交換前後の試料ステー
ジ８の移動時には、ＡＦコントロール部３３にのみ動作
指令が送られ、不用意にレボルバー１０が動作しないよ
うにフレームコントロール部３４には動作禁止指示が出
されている。

【００５５】さらに、フレームコントロール部３４は、
現在観察光路中の対物取付け穴の位置を認識している
が、対物取付け穴の位置認識手段としては公知の検知手
段を用いている。例えば特願平２−６５３９９号に記載
の方式を用いることができる。

【００５６】このように本実施例によれば、レボルバー
１０に取付けられた各対物レンズのＷＤを各対物取付け
穴に対応させて記憶し、対物レンズの交換指示を受ける
と交換過程に存在する対物レンズのＷＤのうち最大のＷ
Ｄだけ試料ステージ８を退避し、かつ対物交換終了後に
試料ステージ８を元の位置へ戻すようにしたので、対物
レンズの交換に伴う試料ステージ８の移動量を必要最小
限に抑えることができ、対物レンズ交換動作時間を短縮
できると共に試料の破損も防止することができる。ま
た、焦準部の不必要な駆動がなくなり、焦準部の機械的
磨耗を抑制でき、装置の寿命を延ばすことができる。さ
らに、焦準部の駆動が減ることから埃の発生を低減する
こともできる。

【００５７】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。本実施例の顕微鏡装置は、ハードウエアの構成は前
述した第１実施例と同様である。本実施例は対物レンズ
毎に持つステージ退避量を対物レンズの焦点深度に依存
させた構成となっている。ここで、焦点深度とは人間の
目でピントがあっていると感じられる上限位置から下限
位置までの距離であり、本来のピント位置，即ちジャス
ピン位置はその中間点に位置していることになる。

【００５８】上記一実施例においては、図１２に示した
通り、ステージ退避量をレボルバー１０の対物取付け穴
位置別の対物レンズのＷＤとしていた。この方式によれ
ば試料ステージ８がどの位置にあっても試料の保護が可
能であり、かつ従来方式よりも高速化が図れた。しか
し、実際には顕微鏡操作中はピント位置近くにステージ
位置があることが多い。特に、対物レンズを切替えなが
ら観察している場合は、ほとんどピント位置にあると仮
定してもよい。

【００５９】その点に着目して、本実施例では、図１０
に示すテーブルに代えて、図１５に示すテーブルデータ
を利用して試料ステージ８のステージ退避動作を行わせ
るものである。図１５に示すテーブルデータは、使用可
能な対物レンズとそれら各対物レンズの焦点深度とを対
応させて記憶している。この図１５に示すテーブルデー
タはメインコントロール部３０のＲＯＭ４６に記憶して
おく。また、第１実施例と同様にして行われる初期設定
において、不揮発性メモリ５０に図１６に示す如きテー
ブルデータを作成する。

【００６０】対物レンズのピント位置が合焦位置にあっ
ている場合、試料ステージ８は図１７に示す各対物レン
ズ毎に焦点深度９ａ′′，９ｂ′′，９ｃ′′…Ｎ′′
のいずれかの範囲にあることになる。例えば、光路中に
対物レンズ９ｂが挿入されているとし、試料ステージ８
が対物レンズ９ｂの焦点深度ぎりぎりの位置Ｐ′′にあ
る場合を考える。このような状態から対物レンズ９ａへ
交換する場合は、第１実施例と同様に問題ない。しか
し、対物レンズ９ｃへ変換する場合は、試料ステージ８
と対物レンズ９ｃとが対物交換中に衝突する。

【００６１】本実施例では、現在光路中に挿入されてい
る対物取付け穴位置と交換指定先の対物レンズの対物取
付け穴位置とを認識し、その交換過程で通過する各対物
レンズの焦点深度のうち最大のものを求め、その最大の
焦点深度に合わせてステージ退避量を決定する。ステー
ジ退避量は次のようにして決定する。

【００６２】ステージ退避動作で、少なくとも焦点深度
の中間位置（ピント位置）まで試料ステージ８を降下さ
せれば、試料ステージ８と対物レンズとの衝突を回避さ
せることができる。よって、以下の式（１）によりステ
ージ退避量を求める。

【００６３】 ステージ退避量＝焦点深度／２ …（１） 例えば、図１７に示す対物レンズ９ｂから対物レンズ９
ｃへの対物交換であれば、両者の焦点深度の関係は９
ｂ′′＞９ｃ′′であるから、交換過程での焦点深度の
最大値は９ｂ′′となる。よって、ステージ退避量は９
ｂ′′／２ということになる。このようにして算出され
る距離だけステージ退避を行うことで、最悪焦点深度の
上限位置（Ｐ′′）に試料ステージが位置していた場合
でも対物交換中の試料ステージと対物レンズとの衝突を
回避できる。

【００６４】このように本実施例によれば、対物レンズ
交換時のステージ退避量を変換過程にある対物レンズの
焦点深度に依存させたことにより、第１実施例よりもス
テージ退避量を少なく抑えることができ、実際の使用上
で問題ないレベルで試料の保護が行える。

【００６５】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。本実施例の顕微鏡装置は、ハードウエアの構成は前
述した第１実施例と同様である。本実施例は、レボルバ
ー１０に取付けられる対物レンズのＷＤと焦点深度の双
方を利用してステージ退避量を決定する例である。

【００６６】メインコントロール部３０のＲＯＭ４６
に、図１０に示す構成のテーブルデータと、図１５に示
す構成のテーブルデータとをそれぞれ格納する。そして
初期設定において、ＣＰＵ４５が不揮発性メモリ５０に
図１２及び図１６に示すようなテーブルデータをそれぞ
れ構築する。

【００６７】次に、観察操作において、表示部５２に表
示している図８の画面に対しスイッチOB１〜OB７を使っ
て交換先対物レンズが指定される。ＣＰＵ４５はＳＷ入
力部５１の押下げ位置と表示部５２の表示データとから
対物レンズの交換を指示するスイッチOBが押されたこと
を認識する。

【００６８】スイッチOBが押されると現在光路中に挿入
されている対物レンズが合焦位置にあるかどうか確認す
べく、専用シリアルバス３１を使用してＡＦコントロー
ル部３３に問い合わせる。

【００６９】ＡＦコントロール部３３にはピント検知用
受光素子２１からのデータにより周知のコントラスト
法、又は瞳分割法、或いは光路差方式等のオートフォー
カス機構が設けられており、現在の試料ステージ８の位
置を常に把握しているようになっている。ＡＦコントロ
ール部３３は、専用シリアルバス３１からのメインコン
トロール部３０からの問い合わせに対して試料ステージ
８の位置が合焦位置にあるか否かの応答をメインコント
ロール部３０へ返す。

【００７０】メインコントロール部３０のＣＰＵ４５
は、ＡＦコントロール部３３からの応答により、試料ス
テージ８が合焦位置にある場合には焦点深度に依存した
図１６のテーブルデータを参照して対物交換時のステー
ジ退避量を（１）式に基づいて決定する。また、試料ス
テージ８が合焦位置にない場合にはＷＤに依存した図１
２のテーブルデータを参照して対物交換時のステージ退
避量を決定する。ステージ退避量の決定の方法について
は、後者の場合は前述した第１実施例と同様であり、前
者の場合は第２実施例と同様である。

【００７１】以上のようにしてステージ退避量を決定し
たならば、それ以降の処理は前記第１実施例又は第２実
施例と同様である。このように本実施例によれば、試料
ステージ８が合焦位置にない場合には安全性を考慮して
ＷＤに依存したテーブルデータを参照してステージ退避
量を求め、試料ステージ８が合焦位置にある場合には高
速化を優先して焦点深度に依存したテーブルデータを参
照してステージ退避量を求めるようにしたので、第１実
施例と同様の試料の安全性と第２実施例と同様の高速性
を同時に実現できる。

【００７２】次に、本発明の第４実施例について説明す
る。本実施例の顕微鏡装置は、ハードウエアの構成は前
述した第１実施例と同様である。本実施例は、ステージ
退避量の決定処理において、新たな制御機能を付加した
例である。

【００７３】上記各実施例では、試料の安全性を考慮し
て、対物交換時に交換過程にある全ての対物レンズのう
ち最も大きいＷＤ又は焦点深度によりステージ退避量を
決定している。例えば、図１３に示すところの対物レン
ズ９ｃが光路中に挿入されている状態で、他の対物レン
ズ９ａを指定するスイッチOB（図８の画面において）が
押されたとする。この場合にはＷＤ９ｂ′又は９ｂ′′
／２がステージ退避量となる。

【００７４】ところが、実際には焦点深度の浅い対物レ
ンズから焦点深度の深い対物レンズへ交換した場合、又
はＷＤの小さい対物レンズからＷＤの大きい対物レンズ
へ交換した場合には、試料ステージ８を退避動作させな
くても試料を破損する恐れはない。

【００７５】そこで、本実施例ではＣＰＵ４５がこのよ
うな組み合わせを検出した場合には、ＡＦコントロール
部３３へのステージ駆動指示は行わず、フレームコント
ロール部３４へのレボルバー１０の回転指示のみを出力
する。

【００７６】但し、次の場合には前述の各実施例と同様
に動作させる。例えば、図１７に示す関係において、対
物レンズ９ａから対物レンズ９ｃを通過して対物レンズ
９ｂに至る変換動作の場合、現在光路中に挿入されてい
るのが対物レンズ９ａで交換先が対物レンズ９ｂである
ので、上記論理によればステージ退避動作は不要という
ことになる。しかし、対物レンズ９ｃを通過する時に試
料ステージ８（試料）と衝突する可能性が高い。従っ
て、このような不具合が発生する組み合わせの場合に
は、前述したいずれかの実施例に従いステージ退避動作
をとるようにする。

【００７７】このように本実施例によれば、ステージ退
避動作が実質的に不要な場合にはステージ退避動作を行
わないようにしたので、不必要な焦準部の駆動を削減で
き、焦準部の機械的寿命を延ばすことができると共に、
埃の発生を抑えることもできる。

【００７８】なお、上記各実施例では焦準機構としてス
テージ移動型のものを用いているが、レボルバ上下機構
のものに適用することもできる。また、入力手段及び表
示手段として透明のタッチパネルを利用しているが、そ
の他のものを用いることもできる。本発明は上記実施例
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲内で種々変形実施可能である。

【００７９】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、対
物レンズを交換する場合に焦準部の退避動作における不
必要な駆動を無くすことができ、機械的磨耗が減少して
寿命を延ばすことができると共に埃の発生も抑えること
ができ、さらに操作性，安全性を改善できる顕微鏡装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る顕微鏡装置の全体構
成図である。

【図２】第１実施例の顕微鏡装置における光学系の構成
図である。

【図３】第１実施例の顕微鏡装置における各コントロー
ル部に共通の機能ブロック図である。

【図４】第１実施例の顕微鏡装置におけるメインコント
ロール部の機能ブロック図である。

【図５】ＳＷ入力部と表示部の構成図である。

【図６】ＳＷ入力部と表示部の平面図である。

【図７】各種対物レンズとＷＤとの関係図である。

【図８】所定設定及び対物レンズ指定のスイッチが現わ
れた表示部の平面図である。

【図９】初期設定画面が現われた表示部の平面図であ
る。

【図１０】対物レンズとＷＤとのテーブルデータを示す
図である。

【図１１】初期設定対物レンズを指定するための画面が
現われた表示部の平面図である。

【図１２】レボルバーの対物取付け穴位置と各対物取付
け穴位置に取り付けられた対物レンズのＷＤとのテーブ
ルデータを示す図である。

【図１３】各々ＷＤが異なる対物レンズの交換動作を説
明するための図である。

【図１４】ＷＤの短い対物レンズの緩衝機構を示す図で
ある。

【図１５】対物レンズと焦点深度とのテーブルデータを
示す図である。

【図１６】レボルバーの対物取付け穴位置と各対物取付
け穴位置に取り付けられた対物レンズの焦点深度とのテ
ーブルデータを示す図である。

【図１７】各々焦点深度が異なる対物レンズの交換動作
を説明するための図である。

【符号の説明】

８…試料ステージ、９…対物レンズ、１０…レボルバ
ー、３０…メインコントロール部、３３…ＡＦコントロ
ール部、３４…フレームコントロール部、４２…駆動回
路、４５…ＣＰＵ，４６…ＲＯＭ，４７…ＲＡＭ，５１
…ＳＷ入力部、５２…表示部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 達喜 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 (56)参考文献 特開 平４−93908（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−172612（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−15015（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−177508（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 21/00 G02B 21/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の対物レンズを保持し観察光路内に
   挿入すべき対物レンズを切換える対物切換機構と、前記
   観察光路内に挿入された対物レンズに対向する位置に設
   けられ観察試料を載置するための試料ステージと、前記
   試料ステージ及び前記対物切換機構の少なくとも一方を
   光軸方向へ移動する電動焦準機構とを有する顕微鏡装置
   において、 前記各対物レンズ毎に前記試料ステージ又は前記対物切
   換機構の退避量データが記憶された記憶手段と、 前記対物切換機構に対して対物レンズの切り換えを指示
   するための交換対物指示手段と、前記対物切換機構及び前記電動焦準機構を駆動制御する
   制御手段と、 前記交換対物指示手段から対物レンズの切り換えを指示
   されたときに、少なくとも切り換え先の対物レンズの前
   記退避量データに基づいて前記電動焦準機構の退避距離
   を決定する退避量決定手段とを備え、前記制御手段は、前記対物切換機構の切換動作の開始前
   に 前記退避量決定手段で決定された退避距離だけ前記観
   察試料と前記対物レンズとの間隔を離す方向に前記電動
   焦準機構を駆動して、前記対物切換機構の切換動作を行
   ない、当該切換動作の完了後に前記電動焦準機構を再び
   駆動して元の位置まで復帰させるように制御することを
   特徴とする顕微鏡装置。
2. 【請求項２】 前記記憶手段は、前記退避量データとし
   て各対物レンズの動作距離または焦点深度の少なくとも
   一方を記憶したことを特徴とする請求項１記載の顕微鏡
   装置。
3. 【請求項３】 前記退避量決定手段は、切り換え先と切
   り換え前の各対物レンズを含む切り換え過程で通過する
   全ての対物レンズの中で、動作距離または焦点深度が最
   も大きな対物レンズの前記退避量データに基づいて前記
   退避距離を決定することを特徴とする請求項２記載の顕
   微鏡装置。