JP5136835B2 - 顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は、顕微鏡に関し、特に、視認性、操作性、作業性が向上した顕微鏡に関する。

従来、倒立顕微鏡の結像光学系には、対物レンズが配置される結像光軸（以下、対物光軸と称する）と鏡筒側の結像光軸（以下、鏡筒光軸と称する）が存在する。これらの対物光軸と結像光軸とは、鏡機（以下、適宜本体部と称する）の中心上であって、接眼レンズの配置側を前側とすると、前後に並列配置されることが多い（例えば特許文献１参照）。
特開平２００３−７５７２６号公報

しかしながら、上述した従来の倒立顕微鏡の結像光学系の配置によれば、対物光軸は必然的に鏡筒光軸の後方に配置されることになる。即ち、対物レンズは、鏡筒支柱の背面かつステージの下側に配置されることになる。

このような従来の倒立顕微鏡では、ユーザの視認性、操作性、作業性が良いとは言い難かった。例えば、現在如何なる対物レンズが装着されているのかについて目視することが困難であった。即ち、対物レンズの視認性が悪かった。また例えば、倍率交換時のレボルバの操作、即ち、対物レンズの切替え操作が困難であった。また例えば、試料の交換や位置の変更などの作業性が悪かった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、倒立顕微鏡の視認性、操作性、作業性の向上を図ることができるようにするものである。

本発明の顕微鏡は、照明光を観察対象に導光する照明光学系と、前記観察対象からの光を集光し、接眼光学系に導く結像光学系と、前記結像光学系の光路を伝搬した光を観察者に導く接眼光学系とを有した顕微鏡において、前記照明光学系は、光源から照射される前記照明光を偏向することで形成される経路であって、上方から見たときに、前記接眼光学系から前記観察者への前記観察対象からの光の射出方向を縦方向とした場合、横方向に向かう光路と、前記光源から縦方向に向かう光路とを含み、前記結像光学系は、前記観察対象からの光を集光する対物レンズと、前記対物レンズで集光された光を偏向する偏向部材とを有し、更に、前記結像光学系は、前記対物レンズの光軸を含み、前記対物レンズの光軸と平行な方向に形成された第１光路と、前記第１光路を伝搬した光を前記偏向部材で偏向することで形成され、前記第１光路とは異なる方向に形成された第２光路とを少なくとも含み、上方から見たときに、前記接眼光学系から前記観察者への前記観察対象からの光の射出方向とは、略直交する方向に前記第２光路が形成されていることを特徴とする。

以上のごとく、本発明によれば、結像光学系に複数の偏向部材を設け、接眼光学系から射出される観察対象からの光の射出方向に対して、凡そ直交する方向に結像光学系の光路を形成することで、ユーザの視認性、操作性、作業性が従来に比較して向上する。例えば、対物レンズの視認性の向上、対物レンズの切替えの操作性の向上、試料の交換や位置の変更などの作業性の向上が図られる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１乃至図３は、本発明を適用した顕微鏡の一実施の形態の構成を表している。

図１は、本実施の形態の倒立顕微鏡１１の正面図、図２は同上面図、図３は図１の右方向から見たときの側面図である。また、図中点線で描画された部材は、本体部２１内に配置された各部材であり、その部材の概略の配置位置を示している。

倒立顕微鏡１１の本体部２１の右上方には、レボルバ２５が回転自在に配置されている。このレボルバ２５にはいくつかの対物レンズが着脱自在とされており、ユーザは必要に応じてレボルバ２５を回転し、装着された対物レンズのうち所望の１つの対物レンズを予め定められた所定の位置に配置することで、使用する対物レンズを選択することができる。図１や図３には、対物レンズ２３が１個だけ装着されている状態が示されている。

レボルバ２５の上方であって、本体部２１に対して水平に、観察対象が載置されるステージ１５が配設されている。ステージ１５は、本体部２１の右側に設けられた取り付け座面９１によって固定される。

本体部２１の右側面には焦準ハンドル４１が、左側面には焦準ハンドル４２が、それぞれ回転自在に取り付けられている。焦準ハンドル４２には、粗動用ノブと微動用ノブとが同軸で取り付けられている。ユーザは、焦準ハンドル４１を回転調整することで、対物レンズ２３が装着されたレボルバ２５を観察対象に対して粗動で近づけたり、遠ざけたりするので、対物レンズ２３によるフォーカス状態を粗調整することができる。ユーザは、焦準ハンドル４２を回転調整することで、レボルバ２５を観察対象に対して粗動又は微動で近づけたり遠ざけたりするので、フォーカスを粗調整および微調整することができる。

本体部２１の左手前上方には、接眼鏡筒２９が配置されている。接眼鏡筒２９には、接眼レンズ２７が装着されている。ユーザ、即ち観察者は、接眼レンズ２７を介して観察対象の画像を観察することができる。

なお、接眼光学系を形成する接眼レンズ２７からの射出光軸は、図２で示すように、図中下向きに射出される。以下、図２における接眼レンズ２７からの射出光軸の方向を、縦方向と称する。即ち、接眼光学系から観察者への観察対象からの光の射出方向を、図２の紙面に射影した方向が、図２における縦方向である。

本体部２１の背面の左後方には、即ち、接眼鏡筒２９の反対側には、落射照明用のランプハウス４３が配置されている。図２に示されるように、ランプハウス４３内には、照明用の光源としてのフィラメント４７と、コレクタレンズ５７が収容されている。

図４は、本体部２１の内部の光学系の構成を表している。

この光学系には、フィラメント４７による照明光を、観察対象２１０に導光する照明光学系２０１が設けられている。また、この光学系には、照明光により照明された観察対象２１０の像面を、検鏡側、即ち、接眼レンズ２７（図１等）に導光する結像光学系２０２が設けられている。

照明光学系２０１において、コレクタレンズ５７は、フィラメント４７からの発散光をほぼ平行光に変換する。リレー光学系９２，９３は、フィラメント４７の像である光源像を開口絞り４９ａの位置に形成する。偏向光学素子９４は、この光源像とリレー光学系９３の間に配置され、フィラメント４７からほぼ水平にユーザの方向（図２における縦方向）に向かう光路P１１の光束を、図４における右方向（図２における横方向）に偏向し、光路P１２の光束とする。

開口絞りユニット４９（図１）の開口絞り４９ａは、光路P１２内の、コレクタレンズ５７およびリレー光学系９２，９３によるフィラメント４７の像が形成される位置に配置される。視野絞りユニット５１（図１）の視野絞り５１ａは、光路P１２内の開口絞り４９ａの近傍に配置される。フィールドレンズ群９５は、視野絞り５１ａの像を観察対象２１０の観察面上に投影するために、光路P１２内の、その前側焦点面が視野絞り５１ａに重なるように配置される。

光束分割部材としてのハーフミラー６５は、光路P１２の光束、即ちフィールドレンズ群９５からの照明用の光束を、垂直上方向（図１における上方向）に偏向する。垂直上方向に偏向された光束は、対物レンズ２３に向かう光路P１３を伝搬する。これにより、照明用の光路P１３の光軸が対物レンズ２３による結像用の光路P１４の光軸と一致される。光路P１３に偏向された光束は、対物レンズ２３の瞳の位置でフィラメント４７の像を結び、対物レンズ２３により略平行光となって、例えば金属などよりなる観察対象２１０を照明する。

結像光学系２０２において、観察対象２１０で反射された反射光としての光束は、対物レンズ２３により集光され、観察対象２１０の各点で反射された光束がそれぞれ平行光束となって、垂直下方向を指向する対物レンズ２３の直近の光路P１３の光束となる。この光束はハーフミラー６５を透過することで照明用の光束と分離される。すなわちハーフミラー６５と対物レンズ２３は、照明光学系２０１と結像光学系２０２の両方の機能を有しており、光路P１３は照明光学系２０１と結像光学系２０２の共通光路となる。換言すると、対物レンズ２３は、照明光学系２０１の一部であり、観察対象２１０の下側に配置されている。

偏向光学素子９７は、観察対象２１０を載置するステージ１５(図１等)に対してほぼ垂直な光路P１３及びP１４を伝搬した光束を、図１と図４における左方向（図２における横方向）に偏向する。そして、左方向に偏向された光束は、光路P１５を伝搬する。光路P１５は、接眼レンズ２７（図１等）がある接眼光学系が配置されている方向に光路P１５中を伝搬する光束が近づくように設定されている。また、光路P１５内で観察対象２１０の中間象２１０Ｉが形成されるように第２対物レンズ９６が構成されており、この光路P１５中で、観察対象２１０と一緒に見たいスケールなどが記された焦点板１０３が着脱できるようにしている。即ち、倒立顕微鏡１１は、光路P１５中の観察対象２１０の中間像２１０Iが形成される位置に焦点板１０３を配置可能とする構成を有している。

光路P１５の光束は、リレーレンズ９８を介して偏向光学素子９９に入射され、偏向光学素子９９により垂直上方向（図１における上方向）に偏向される。そして、このようにして偏向された光束は、光路P１６を伝搬する。即ち、光路P１６は、図１と図４に示されるように、光路P１３および光路P１４に対してほぼ平行にかつ左側に形成されている。

リレーレンズ９８とリレーレンズ１００は、接眼レンズ２７（図１等）がある接眼光学系へ１次像を導くために結像光をリレーする。偏向光学素子９９からの光束は、光路P１５内に配置されたリレーレンズ９８とともにリレー光学系を構成する光路P１６内に配置されたリレーレンズ１００を透過し、光路P１６内の結像レンズ１０１に入射する。結像レンズ１０１より射出された光束は、偏向光学素子１０２によってユーザの目２２２の方向（図２における縦方向）に偏向され、光路P１７を伝搬する。即ち、光路P１７は、図２における横方向に形成されている光路P１５に対して、ほぼ直交するように設定されている。光路P１７を伝搬した光束は、図示せぬ光線分割光学素子等により２つの光路に分割され、接眼レンズ２７（図１等）に入射される。従って、ユーザはその眼２２２により接眼レンズ２７を介して観察対象２１０の拡大された画像を観察することができる。

なお、各種偏向光学素子は、ミラーで構成されているように図４では図示されているが、ミラーで構成する必要は特にない。例えば、偏向光学素子１０２は、その他、俯視プリズムやダハプリズム等で構成してもよい。

このように、倒立顕微鏡１１では、光路P１５と光路P１７とが、上方から見たときに、互いにほぼ直交するように、各光路が設定されている。

これにより、ユーザの目に対して右側に、対物レンズ２３、レボルバ２５、観察対象２１０などが位置するようになる。よって、倒立顕微鏡１１を使用するユーザは、上体を動かしたりすることなく、各部材の操作が可能となり、また直接目視による確認が可能となる。

具体的には例えば、対物レンズ２３の視認性の向上が図られる。また、対物レンズ２３の切替えの操作性の向上、即ち、倍率切り替えのためのレボルバ２５へのアクセス性の向上が図られる。また、観察対象２１０の交換や位置の変更などの作業性の向上が図られる。また、焦点板１０３の着脱が容易となる。また、光路中への光学部材の着脱が本体部２１の前面でできるので、観察時から交換時に移る際に、上体の動きを必要としない。それゆえ、作業性の向上が図られる。

更に、光路P１５のように、一旦、接眼光学系の射出光軸に対して、横方向に向かう光路を結像光学系中に形成することで、結像光学系の光路を長くすることができる。それ故、焦点距離がある程度必要となる場合であっても、十分対応できる長さを確保できる。

また、光路P１５に中間像２１０Ｉを形成するようにしたので、焦点板１０３の光路中への挿板を装置前面で行える。これにより、結像光学系に関する操作性が大幅に向上する。

なお、対物レンズ２３等はユーザの目に対して右側だけでなく、左側に配置したものであっても、本発明を適用することにより同等の視認性、操作性、作業性が得られる。

換言すると、光路P１３および光路P１４にほぼ平行な対物レンズ２３の光軸（対物光軸）は、鏡筒光軸である光路P１６の光軸に対して、右側に並列配列されている。しかしながら、対物レンズ２３の光軸は、鏡筒光軸に対して左側に並列配列されてもよい。

また、結像光学系２０２の光路P１５は、照明光学系２０１の光路の一部である光路P１２と、ほぼ平行に配置されている。これにより、図１の開口絞りユニット４９や視野絞りユニット５１、さらには特殊観察時における図示せぬ各種フィルタ類（偏光板、減光フィルタ、蛍光フィルタ等）等の各種光学素子を、本体部２１の前面側に配置することができるようになる。その結果、照明系についても操作性が向上する。

さらに、結像光学系２０２の光路P１５と、照明光学系２０１の光路P１２とについては、図２の上面（上方）から垂直下方向に見たとき、即ち、光路P１５と光路P１２との垂直方向となる所定方向から見たとき、その光軸は同じ1本の直線上に重なり合うように設定されている。

これにより、対物レンズ２３の光軸方向から見て、一方向だけ光路のスペースを取ればよいことになる。その結果、ステージ１５の周辺の省スペース化、即ち、図２における本体部２１の横方向の小型化を図ることができる。

なお、上述した視認性、操作性、作業性の改善の効果、および、本体部２１の横方向の小型化を図る効果を奏するための光学系の配置は、図１乃至図４の例に限定されず、次のような配置であれば足りる。即ち、照明光学系の光路の一部と、結像光学系の光路のうちの、上方から見たときに、接眼光学系から観察対象への観察対象からの光の射出方向とは、略直交する方向に形成される光路（以下第２光路と称する）とが平行で、かつ、照明光学系の光路の一部と第２光路とのそれぞれに対して垂直方向となる所定方向から見たときに、照明光学系の光路の一部と第２光路の少なくとも一部が重なりあうように、照明光学系の光路が設定されている構成であれば、上述の効果を奏することが可能になる。

また、本実施の形態では以下に示す２点の構成を採用している。

第１の点は、光路P１３が、結像光学系２０２と照明光学系２０１との共通光路となっている点である。この第１の点については、更に、照明領域と観察領域をと同一にした倒立顕微鏡を構成する際に必須の要件である。

また、第２の点は、照明光学系２０１の光路P１１が、偏向光学素子９４によって直交方向の光路P１２に偏向されている点である。

この第２の点については、フィラメント４７の中間像を形成した上で、対物レンズ２３の瞳位置にフィラメント４７の像を再結像する必要があるため、フィラメント４７から対物レンズ２３までの光路の長さがある程度必要である。これを同一方向で全ての長さを満足するように光路を設定してしまうと倒立顕微鏡の寸法が大きくなり、設置場所が限定されてしまう。しかしながら、照明光路についても途中で偏向光学素子を配置して、光路を折り曲げることで、装置の寸法を小さくすることができる。

例えば、光路P１１は、図２における縦方向に形成されている。よって、仮に偏向光学素子９４を配置せずに、縦方向で全ての長さを満足するように光路を設定してしまうと、倒立顕微鏡の縦方向の寸法が大きくなってしまう。

そこで、本実施の形態では、偏向光学素子９４を配置して、照明光学系２０１の光路を図２における横方向に折り曲げることで、即ち、光路P１１と直交方向の光路P１２を形成させることで、倒立顕微鏡１１の縦方向の寸法を小さくしている。

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。

本発明の顕微鏡の一実施の形態の構成を示す正面図である。 本発明の顕微鏡の一実施の形態の構成を示す上面図である。 本発明の顕微鏡の一実施の形態の構成を示す側面図である。 本発明の顕微鏡の一実施の形態の照明光学系と結像光学系の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１１ 顕微鏡、 ２１ 本体部、 ２３ 対物レンズ， ２７ 接眼レンズ， ２９ 接眼鏡筒， ６５ ハーフミラー， ９４，９７，９９，１０２ 偏向光学素子， １０３ 焦点板， ２０１ 照明光学系， ２０２ 結像光学系， P１１乃至P１７ 光路

Claims (4)

1. 照明光を観察対象に導光する照明光学系と、
   前記観察対象からの光を集光し、接眼光学系に導く結像光学系と、
   前記結像光学系の光路を伝搬した光を観察者に導く接眼光学系とを有した顕微鏡において、
   前記照明光学系は、光源から照射される前記照明光を偏向することで形成される経路であって、上方から見たときに、前記接眼光学系から前記観察者への前記観察対象からの光の射出方向を縦方向とした場合、横方向に向かう光路と、前記光源から縦方向に向かう光路とを含み、
   前記結像光学系は、前記観察対象からの光を集光する対物レンズと、前記対物レンズで集光された光を偏向する偏向部材とを有し、
   更に、前記結像光学系は、前記対物レンズの光軸を含み、前記対物レンズの光軸と平行な方向に形成された第１光路と、
   前記第１光路を伝搬した光を前記偏向部材で偏向することで形成され、前記第１光路とは異なる方向に形成された第２光路とを少なくとも含み、
   上方から見たときに、前記接眼光学系から前記観察者への前記観察対象からの光の射出方向とは、略直交する方向に前記第２光路が形成されている
   ことを特徴とする顕微鏡
2. 前記照明光学系の光路のうち、前記横方向に向かう光路と前記結像光学系の第２光路とが平行で、かつ、前記照明光学系の横方向に向かう光路と前記第２光路とのそれぞれに対して垂直方向となる所定方向から見たときに、前記照明光学系の横方向に向かう光路と前記第２光路の少なくとも一部が重なりあうように、前記照明光学系の光路が設定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記結像光学系の前記第１光路のうち前記観察対象側の光路の一部と、前記照明光学系の光路のうち前記観察対象側の光路の一部が、共通であり、
   かつ前記対物レンズは、前記照明光学系の一部であり、
   更に、前記対物レンズは、前記観察対象の下側に配置されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡。
4. 前記結像光学系は、前記第２光路中で前記観察対象の像を形成し、
   かつ前記第２光路中の前記観察対象の像が形成される位置に焦点板を配置可能とした
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡。

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