JPH1068888A - 顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】標本の保護をより一層確実に行なえる顕微鏡装
置を提供すること。 【解決手段】各対物レンズ毎の焦点深度及び作動距離の
少なくとも一方と対物レンズの作動距離の変動幅とを記
憶する対物レンズデータ記憶手段（４６）と、観察光路
内へ挿入すべき対物レンズを装置本体に対して指示する
ための交換対物レンズ指示手段（４５）と、交換対物レ
ンズ指示手段（４５）から交換先の対物レンズが指示さ
れた場合、対物レンズデータ記憶手段（４６）の記憶内
容を参照して、試料ステージまたは対物レンズ切換え機
構の退避距離を決定する退避量決定手段（４５）と、試
料ステージまたは対物レンズ切換え機構を退避量決定手
段（４５）において決定した退避距離分退避させるよ
う、電動焦準機構を駆動する退避手段（４２）と、退避
手段（４２）により退避させた試料ステージまたは対物
レンズ切換え機構を元の位置まで復帰させる復帰手段
（４２）と、を具備。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光軸上に配置すべ
き対物レンズを直接指定できるとともに、電動で試料ま
たは対物レンズを光軸方向へ移動可能な電動焦準機構を
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
微鏡装置は、生物分野の研究を初め工業分野の検査工程
に至るまで、幅広く利用されている。これらの顕微鏡装
置においては、通常、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付けており、このレボルバ
ーを電動または手動にて回転させ、観察光路内に挿入さ
れるべき対物レンズを切り換えることにより、観察倍率
の変更を行なっている。

【０００３】しかしこの種の顕微鏡装置では、対物レン
ズ切換えの際、対物レンズとスライドガラスまたは検査
ウエハとが接触し、標本が破損する等の事故が起こるお
それがある。特に、高倍率の対物レンズ等は作動距離
（以下、ＷＤ：ｗｏｒｋｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅと称
す）が短いために、このような事故の起こる可能性が高
い。

【０００４】以上のような事故を回避するため、最近で
は対物レンズと標本との衝突を防止した種々の顕微鏡装
置が開発されている。例えば特公平５−１６５６５号公
報には、顕微鏡の焦準部を電動化し、対物レンズ交換時
に試料ステージを退避させた後、元の位置に戻すといっ
た一連の動作を自動化した顕微鏡装置が開示されてい
る。

【０００５】また特開平３−１５０１５号公報には、対
物レンズ交換時に自動的に同焦補正動作を行なうように
した顕微鏡装置が開示されている。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
短縮できるとともに、操作性を改善できるという利点が
ある。

【０００６】しかし、上記した二つの顕微鏡装置では、
対物レンズ交換時におけるステージの退避量が交換を要
する対物レンズに拘らず固定量であるため、対物レンズ
交換の度に本来必要とされる退避量以上の固定量分降下
させており、対物レンズの交換に余分な時間をかけてい
る。この問題は、最近の医療分野等、より迅速な診断が
要求される現状に伴う顕微鏡操作の高速化の妨げにな
る。また、ＩＣウエハの検査工程等においては、試料ス
テージの退避量が必要以上に大きいと、準焦部の摩耗に
より埃が発生したり、あるいは顕微鏡そのものの寿命が
短縮することになる。

【０００７】これらの問題を回避するために特開平７−
１６８１０１号公報には、各対物レンズの作動距離や焦
点深度に応じて予め設定されたステージ退避量を基にス
テージの退避を行なうことで、対物レンズ交換の高速化
を図る顕微鏡装置が開示されている。この顕微鏡装置で
は、顕微鏡の光学系において合焦状態にある場合、装着
されている他の対物レンズに切り換える際、各対物レン
ズの焦点深度の中から最大のものを選択する。そして、
その焦点深度に相当する距離だけステージを退避させる
ことで、標本との接触を回避し、しかも必要以上のステ
ージの退避を行なわず、対物レンズ切換えの高速化を図
っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、対物レンズ
の中には、取り付け精度や温度等の環境によりＷＤの変
動するものがある。このような対物レンズを使用する場
合、ステージ退避量を単に焦点深度の最大値から決定し
ても、同焦位置がずれているために、設定されているス
テージ退避量では充分なステージの退避が行なわれず、
対物レンズ切換えの際、標本と対物レンズとが接触する
おそれがある。

【０００９】例えば、ＷＤが温度により大きく変化する
ような対物レンズにおいて、合焦状態からＷＤの短い対
物レンズに交換する際、ＷＤの温度による変化分の影響
で焦点深度分のステージ退避量では不充分になってしま
う。顕微鏡に装着する対物レンズの種類を広げようとす
ればこのような可能性が発生し、上述した通り、標本と
対物レンズが接触するおそれがある。

【００１０】本発明の目的は、対物レンズ交換時におけ
る標本の保護と切換え動作の高速化を図るとともに、作
動距離が変動するような対物レンズに対しても、その影
響を考慮して対物レンズの切換えを行なうことで、標本
の保護をより一層確実に行なえる顕微鏡装置を提供する
ことにある。

【００１１】

【問題点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、本発明の顕微鏡装置は以下の如く構
成されている。 （１）本発明の顕微鏡装置は、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り換える対物
レンズ切換え機構と、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た試料ステージと、前
記試料ステージ及び前記対物レンズ切換え機構の少なく
とも一方を光軸方向へ移動せしめる電動焦準機構とを備
える顕微鏡装置において、前記各対物レンズ毎の焦点深
度及び作動距離の少なくとも一方と、前記対物レンズの
作動距離の変動幅とを記憶する対物レンズデータ記憶手
段と、前記観察光路内へ挿入すべき対物レンズを装置本
体に対して指示するための交換対物レンズ指示手段と、
この交換対物レンズ指示手段から交換先の対物レンズが
指示された場合、前記対物レンズデータ記憶手段の記憶
内容を参照して、前記試料ステージまたは前記対物レン
ズ切換え機構の退避距離を決定する退避量決定手段と、
前記試料ステージまたは前記対物レンズ切換え機構を前
記退避量決定手段において決定した退避距離分退避させ
るよう、前記電動焦準機構を駆動する退避手段と、この
退避手段により退避させた前記試料ステージまたは前記
対物レンズ切換え機構を元の位置まで復帰させる復帰手
段と、から構成されている。 （２）本発明の顕微鏡装置は上記（１）に記載の装置で
あって、かつ前記対物レンズデータ記憶手段は、前記観
察光路内に挿入された対物レンズの作動距離が変動する
場合、前記対物レンズの作動距離の変動幅を記憶するよ
う構成されている。 （３）本発明の顕微鏡装置は上記（１）に記載の装置で
あって、かつ前記対物レンズデータ記憶手段は、前記観
察光路内に挿入された対物レンズの作動距離が周囲温度
に応じて変動する場合、前記周囲温度と前記対物レンズ
の作動距離との相関を記憶するよう構成されている。

【００１２】上記手段を講じた結果、それぞれ次のよう
な作用が生じる。 （１）本発明の顕微鏡装置によれば、前記交換対物レン
ズ指示手段から交換先の対物レンズが指示されると、前
記退避量決定手段により前記対物レンズデータ記憶手段
の記憶内容を参照して試料ステージまたは対物レンズ切
換え機構の退避距離が決定される。そして、前記退避手
段により電動焦準機構が駆動されて、試料ステージまた
は対物レンズ切換え機構の少なくとも一方が決定された
退避距離だけ移動せしめられる。また対物レンズの交換
後には、前記復帰手段により試料ステージまたは対物レ
ンズ切換え機構が元の位置まで復帰される。したがっ
て、対物レンズ毎に試料ステージおよび対物レンズ切換
え機構の少なくとも一方の退避量を必要最小限の距離に
変化させることができ、焦準部の不必要な駆動が削減さ
れ、対物レンズ交換に要する時間も短縮される。 （２）本発明の顕微鏡装置によれば、前記観察光路内に
挿入された対物レンズの作動距離が変動する場合、前記
対物レンズの作動距離の変動幅を記憶するので、前記観
察光路内に挿入された対物レンズの作動距離が取り付け
精度や温度等の環境により変動する場合、その対物レン
ズの焦点深度と作動距離の変動の両方を考慮して退避量
が決定される。 （３）本発明の顕微鏡装置によれば、前記観察光路内に
挿入された対物レンズの作動距離が周囲温度に応じて変
動する場合、前記周囲温度と前記対物レンズの作動距離
との相関を記憶するので、前記観察光路内に挿入された
対物レンズの作動距離が周囲温度により変動する場合、
その対物レンズの焦点深度と、前記周囲温度と前記作動
距離との関係から算出した作動距離補正幅を考慮して退
避量が決定される。

【００１３】

【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
態に係る顕微鏡装置の全体構成を示す図であり、図２は
この顕微鏡装置の光学系の構成を示す図である。

【００１４】この顕微鏡装置における光学系は、ハロゲ
ンランプ等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に入
射する。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なう複数枚の
ＮＤフィルターと、色補正を行な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。

【００１５】透過用フィルターユニット３を透過した照
明光は、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８上の観
察試料Ｓを照明する。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６
ａ〜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，７
ｂからなる。また、試料ステージ８は観察試料Ｓを光軸
ｏ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。

【００１６】試料ステージ８の上方には、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ｏ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り付けられており、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。

【００１７】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で二方向に分岐し、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に導いている。
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。

【００１８】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。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
なう複数枚のＮＤフィルターと、色補正を行なうための
複数枚の補正フィルターとから構成される。

【００１９】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。

【００２０】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に入射して二方
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。

【００２１】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
２３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。

【００２２】次に、本第１の実施の形態の顕微鏡装置に
おける制御系の構成について説明する。顕微鏡装置全体
の動作を管理しているメインコントロール部３０は、専
用シリアルバス３１を介して写真撮影コントロール部３
２、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３
７、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。

【００２３】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２６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
し制御とを行なう。

【００２４】ＡＦコントロール部３３は、ピント検知用
受光素子２１から入力したデータで所定の合焦演算を行
ない、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、自動合焦点検出を行なう。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１
５、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。

【００２５】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ない、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
及び制御を行なう。また、コンデンサコントロール部３
７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
行なう。落射視野絞りコントロール部３８は、落射視野
絞り１８、落射開口絞り１９の駆動及び制御を行なう。
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なう。

【００２６】図３は、上記各コントロール部３２〜３９
の回路構成を示す図である。図３に示すように各コント
ロール部３２〜３９は、ＣＰＵ回路４１と、このＣＰＵ
回路４１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へ知らせる位置検出回路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
周辺回路とを内蔵している。

【００２７】上記ＣＰＵ回路４１では、ＣＰＵ４５がＲ
ＯＭ４６、ＲＡＭ４７にＣＰＵバス４８を介して接続さ
れ、かつＲＯＭ４６に各々の制御内容を記述したプログ
ラムが記憶され、さらに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にメインコントロール部３０から専用シリアルバス
３１を介して制御指示が送り込まれ、ＣＰＵ４５がＲＯ
Ｍ４６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なわれる。

【００２８】図４は、上記メインコントロール部３０の
構成を示す図である。図４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に備えられたものと同様
のＣＰＵ回路４１と、顕微鏡装置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。
表示部５２は、プラズマディスプレイまたはＬＣＤ等の
表示部材から構成されており、ＣＰＵ４５から送られて
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。

【００２９】図５は、ＳＷ入力部５１と表示部５２の構
成を示す図である。ＳＷ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にて認識され
るようになっている。

【００３０】図６は、ＳＷ入力部５１と表示部５２を示
す図である。本第１の実施の形態では、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ｆ等で押下すれば、その押下位置のデータ
とその押下位置の表示データとを基に何のスイッチが押
されたかをＣＰＵ４５が認識して、ＣＰＵ４５によりそ
のスイッチに対応した制御が行なわれる。

【００３１】次に、以上のように構成された本第１の実
施の形態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り付けられるが、各対
物レンズのＷＤ（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）、及び焦点深度は各対物レンズの倍
率や種類により異なる。

【００３２】図７の（ａ）は、対物倍率（または種類）
の異なる複数の対物レンズ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ…
と、これら複数の対物レンズの各ＷＤ９ａ’，９ｂ’，
９ｃ’，９ｄ’…との関係を示している。これら各対物
レンズのＷＤは、その対物レンズの設計上で決定される
固定値である。また、ここで対物レンズ９ｄは、取り付
け精度や対物レンズ自体のメカ精度、温度等の環境によ
り、そのＷＤが９ｄ’１〜９ｄ’２の範囲で変動する特
性を有しているものとする。

【００３３】図７の（ｂ）は、対物倍率（または種類）
の異なる複数の対物レンズ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ…
と、各対物レンズの焦点深度９ａ”，９ｂ”，９ｃ”，
９ｄ”…との関係を示している。これら各対物レンズの
焦点深度もＷＤと同様に、対物レンズの設計上で決定さ
れる固定値である。

【００３４】図８は、対物レンズ種類、焦点深度および
最大ＷＤ変動幅の関係を示す図である。本第１の実施の
形態では、図８に示す如く複数の対物レンズ９ａ，９
ｂ，９ｃ，９ｄ…（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…）と、それら各対
物レンズの焦点深度９ａ”，９ｂ”，９ｃ”，９ｄ”…
とを対比させる。さらに、ＷＤの変動する対物レンズに
ついてはその変動幅を入力し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。

【００３５】次に、レボルバ１０のどの対物取り付け穴
に何の種類（倍率）の対物レンズが取り付けられている
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なう。

【００３６】図９および図１０は、表示部５２に表示さ
れる画面を示す図である。初期設定は表示部５２に図９
に示す如き画面を表示することから始める。この画面に
おいて、操作者が初期設定動作を開始するためのスイッ
チＩＮＩＴＩＡＬ９１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ＩＮＩＴＩＡＬ９１が押されたこ
とを認識する。

【００３７】スイッチＩＮＩＴＩＡＬ９１が押される
と、ＣＰＵ４５は表示部５２の画面を図１０に示す画面
へ変更する。図１０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Ｒ
ＥＶＯ１〜ＲＥＶＯ７からなり、七つの対物取り付け穴
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の対物取り付け
穴の数に対応させている。

【００３８】また、図１０に示す画面上には、レボルバ
ー１０のどの対物取り付け穴に何の対物レンズが取り付
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ＣＡＮＣＥＬ９２と、初期設定動
作を終了するためのスイッチＥＮＤ９３とが表示され
る。

【００３９】図１０に示す画面上において、ＳＷ表示領
域５４のスイッチＲＥＶＯ１を押下げれば、レボルバー
１０の対物取り付け穴の第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ＲＥＶＯ
１が押されると、ＣＰＵ４５が表示部５２の画面を図１
０に示す画面から図１１に示す画面へと変更し、使用対
物レンズの一覧表５６を表示させる。

【００４０】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、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
転指令を与える。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
の対物取り付け穴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。

【００４１】なお、この場合は初期設定であり試料の観
察は行なわないため、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。

【００４２】操作者は、レボルバー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。

【００４３】対物レンズの指定が終了してスイッチＥＮ
ＴＥＲ９４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焦点深度
及びＷＤの変動幅を、ＲＯＭ４６に格納している図８に
示す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１２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、焦点深度及び最大ＷＤ変動幅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。

【００４４】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。

【００４５】操作者は、初期設定が終了したならば、図
１０の画面においてスイッチＥＮＤ９３を押す。スイッ
チＥＮＤ９３が押されたならば再び図９に示す画面を表
示部５２に表示させて、実際の観察が可能な状態にな
る。

【００４６】図１３および図１４は、本第１の実施の形
態に係る顕微鏡装置による観察操作を説明するための図
である。次に、実際の観察操作について説明する。図１
３に示すように、観察光路中に対物レンズ９ｄが挿入さ
れており、焦点深度９ｄ”内の最上位置Ｆにステージが
ある、すなわち光学系が合焦状態にあるとする。この状
態から対物レンズ９ａに切り換える場合、対物レンズ９
ｄの焦点深度９ｄ”の１／２分の距離だけステージを退
避させた後、対物レンズ９ａに切り換えれば、切り換え
時に標本と対物レンズが接触することはない。

【００４７】しかし対物レンズ９ｄのＷＤが、取り付け
精度や対物レンズ自体のメカ精度、温度等により変動
し、図１４に示すように同焦位置がＰからＰ’へシフト
し、Ｆ’の位置にステージがある（この場合も光学系は
合焦状態にある）場合、対物レンズ９ｄの焦点深度９
ｄ”だけのステージ退避量では不充分であり、対物レン
ズ９ａに切り換えとき、標本と対物レンズが接触する。

【００４８】そこで本第１の実施の形態では、ＷＤの変
動する対物レンズに対しては、焦点深度にＷＤの変動幅
（９ｄ’−９ｄ’１）を加算した距離をステージ退避量
とすることで、このような対物レンズから他の対物レン
ズに切り換える際の標本と対物レンズとの接触を回避す
る。

【００４９】したがって、観察光路上に挿入する対物レ
ンズを交換するべく図９に示す画面を使ってスイッチＯ
Ｂ１〜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り付け穴
位置を認識し、これに対応する対物レンズの焦点深度及
びＷＤ変動幅を図１２に示すテーブルデータより参照
し、このデータに応じた距離だけステージを下降させ
る。

【００５０】例えば、図１２におけるレボルバ位置
“１”からレボルバ位置３へ移動する場合であれば、図
８に示すレボルバー位置“１”に取り付けられた対物レ
ンズ“Ａ”に対応した焦点深度の１／２（１０ｕｍ）
に、ＷＤ変動幅（３０ｕｍ）を加算した距離、すなわち
４０μｍだけ試料ステージ８を下降させた後に、レボル
バー１０を回転させて対物レンズの交換を行ない、対物
レンズ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。

【００５１】なお、図１３および図１４において、対物
レンズ９ｄから対物レンズ９ａへ交換する場合、対物レ
ンズ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９ａが干渉する。しかし通常
は、ＷＤの短い対物レンズは、図１５に示すように対物
レンズの先端に図中矢印Ａ方向の押圧力を受けると、内
側へ縮む様な機構が備えられている。したがって、対物
レンズ９ａの先端と観察試料Ｓとが衝突しても観察試料
Ｓを破損させることがない。

【００５２】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に対して対物レンズ交換指示を出
力し、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３２，３
３，３５〜３９に動作禁止指令を出力している。

【００５３】一方、対物レンズ９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のみに動
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には動作禁止指令
が出されている。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レンズ取り付け穴の位置を認
識しているが、対物レンズ取り付け穴の認識手段として
は公知の検出手段を用いている。例えば特願平２−６５
３９９号公報に記載の方法を用いることができる。

【００５４】このように本第１の実施の形態によれば、
レボルバー１０に取付けられた各対物レンズの焦点深
度、及び取付け精度や対物レンズ自体のメカ精度、温度
等によるＷＤの変動がある対物レンズについてはその変
動幅を、各対物レンズ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、現在の対物レンズの焦
点深度およびＷＤ変動幅に応じた距離だけ試料ステージ
８を退避させ、対物レンズ交換終了後に再び試料ステー
ジ８を元の位置に戻すようにしたため、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、対物レンズ交換時間の短縮が可能である。

【００５５】さらに、取り付け精度や対物レンズ自体の
メカ精度、温度等の検鏡により同焦位置が変動してしま
うような対物レンズに対しても、その変動幅を考慮して
試料ステージ８の退避量を決定するため、より幅広い対
物レンズの種類に対して対物レンズ交換に伴う試料破損
等の事故を回避することができる。また、焦準部の不必
要な駆動をなくすことで機械的摩耗を抑制できるため、
埃の発生の軽減や、顕微鏡装置そのものの寿命を延ばす
こともできる。

【００５６】（第２の実施の形態）図１６は、本発明の
第２の実施の形態に係る顕微鏡装置の全体構成を示す図
である。図１６に示すように、本第２の実施の形態の顕
微鏡装置のハードウェア構成は上記第１の実施の形態に
て図１に示した構成とほぼ同様であり、対物レンズ９の
付近に温度検出部４０を付加した構成になっている。図
１６において図１と同一な部分には同一符号を付してあ
る。また、光学系の構成は上記第１の実施の形態にて図
２に示した構成と同一である。

【００５７】本第２の実施の形態の特徴は、温度により
ＷＤの変化する対物レンズに対して、ＷＤと周囲温度と
の関係を明らかにしたテーブルデータを予め作成し、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
ることである。

【００５８】図１７の（ａ）は、対物レンズの種類、焦
点深度およびＷＤ変動の有無の関係を示す図であり、図
１７の（ｂ）は、対物レンズの種類と周辺温度との関係
を示す図である。本第２の実施の形態では、上記第１の
実施の形態における図８に示したテーブルデータの代わ
りに、図１７の（ａ），（ｂ）に示す様なテーブルデー
タを作成する。

【００５９】すなわち、複数の対物レンズ９ａ，９ｂ，
９ｃ，９ｄ…とそれらに対応する各焦点深度９ａ”，９
ｂ”，９ｃ”，９ｄ”…とを対比させたテーブルデータ
（図１７の（ａ）に示す）と、ＷＤの変動する対物レン
ズについては温度をパラメータにしたＷＤのテーブルデ
ータ（図１７の（ｂ）に示す）を作成し、これら二つの
テーブルデータをメインコントロール部３０におけるＣ
ＰＵ回路４１のＲＯＭ４６にプログラムとともに格納す
る。

【００６０】初期設定については上記第１の実施の形態
と同様であり、操作者が各々のレボルバ位置に指定した
対物レンズの焦点深度を、ＲＯＭ４６に格納してある図
１７の（ａ）に示すテーブルデータから読み出し、図１
７の（ｃ）に示す別のテーブルデータを更新する。

【００６１】次に、実際の観察操作について説明する。
観察光路上に挿入する対物レンズを交換するべく、図９
に示す画面を使って操作者によりスイッチＯＢ１〜ＯＢ
７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り付け穴位置を認識
し、これに対応する対物レンズの焦点深度を図１７の
（ｃ）に示すテーブルデータより参照する。ここで現在
の対物レンズが、温度によるＷＤの変動をもつものであ
れば、温度検出部４０において検出した対物レンズ周辺
の温度を基に、図１７の（ｂ）に示すテーブルデータを
参照して最適なＷＤの補正幅を選択し、焦点深度の１／
２に前記補正幅を加算した値を試料ステージ８の退避距
離とする。

【００６２】例えば対物レンズ周辺の温度が２５℃で、
図１７の（ｃ）におけるレボルバー位置“４”からレボ
ルバー位置“５”へ移動する場合であれば、レボルバー
位置“４”に対応した焦点深度の１／２（１０ｕｍ）
に、図１７の（ｂ）における対物レンズ“Ａ”の補正幅
（１０ｕｍ）を加算した距離、すなわち２０μｍだけ試
料ステージ８を降下させた後に、レボルバー１０を回転
させて対物レンズの交換を行ない、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。

【００６３】上記第１の実施の形態と同様、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
て対物レンズ交換指示を出し、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３２，３３，３５〜３９に動作禁止指令
を出している。

【００６４】一方、対物レンズ９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のみに動
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には動作禁止指令指
示が出されている。

【００６５】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レンズ取り付け穴の位置を認識して
いるが、対物レンズ取り付け穴の認識手段としては公知
の検出手段を用いている。例えば特願平２−６５３９９
号公報に記載の方法を用いることができる。

【００６６】また本第２の実施の形態では、図１７の
（ｂ）に示した温度に対するＷＤの補正幅は、１０度毎
のデータとしたが、これをさらに細分化すればより適正
なＷＤ補正幅を得ることができる。また、温度をパラメ
ータとした関数として格納しておけば、さらに効率的な
補正が可能である。さらに温度だけでなく、対物レンズ
自体のメカ精度や、取り付け精度等に起因するＷＤの変
動幅も、オフセットとして図１７の（ｂ）に示した温度
に対するＷＤの補正幅の値に加算すれば、より正確な補
正が可能となる。

【００６７】このように本第２の実施の形態によれば、
レボルバー１０に取り付けられた各対物レンズの焦点深
度、及び対物レンズ自体のメカ精度や、取り付け精度、
温度によるＷＤの変動がある対物レンズについては、温
度に対するＷＤの補正幅（温度に対応して選択）、およ
びその他の要因による補正幅（固定値）を、各対物レン
ズ取り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、現在の対物レンズの焦点深度およびＷＤ
変動幅に応じた距離だけ試料ステージ８を退避させ、対
物レンズ交換終了後に再び試料ステージ８を元の位置に
戻すようにしたため、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おさえることができ、対
物レンズ交換時間の短縮が可能である。

【００６８】さらに、温度等の検鏡により同焦位置が変
動してしまうような対物レンズに対しては、温度を検出
し、それに対応するＷＤ補正幅を選択するため、本発明
における上記第１の実施の形態よりも適性且つ最小限の
退避量とすることができ、さらなる対物レンズ交換時間
の短縮が可能である。また上記第１の実施の形態と同
様、焦準部の不必要な駆動をなくすことで機械的摩耗を
抑制できるため、埃の発生の軽減や、顕微鏡装置そのも
のの寿命を延ばすこともできる。

【００６９】なお、本発明は上記各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時変形して実施で
きる。例えば、上記第１，第２の実施の形態では、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
ルバー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使用
しているが、その他の入力手段にしても同等の効果を得
ることができる。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、対物レンズを交換する
場合に、焦準部の退避動作を必要最小限の距離にしたた
め、切り換え動作の高速化を図ることができる。また、
焦準部の不必要な駆動をなくすことができ、機械的磨耗
が減少して顕微鏡装置の寿命を延ばすことができるとと
もに、埃の発生も抑えることができ、さらに操作性、安
全性を改善した顕微鏡装置を提供できる。

【００７１】なおかつ、対物レンズ自体のメカ精度や、
取り付け精度、温度変化等により作動距離が変動し、同
焦位置がばらつくような対物レンズに対しても、その特
性を考慮した対物レンズ交換動作を行なうため、より幅
広い種類の対物レンズに対して標本の保護を確実に行な
え、検鏡者の自由度、標本への適応性を向上させること
が可能な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の実施の形態に係る顕微鏡装置の
全体構成を示す図。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る顕微鏡装置の
光学系の構成を示す図。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る顕微鏡装置に
おける各コントロール部の回路構成を示す図。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る顕微鏡装置に
おけるメインコントロール部の構成を示す図。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る顕微鏡装置に
おけるＳＷ入力部と表示部の構成を示す図。

【図６】本発明の第１の実施の形態に係る顕微鏡装置に
おけるＳＷ入力部と表示部を示す図。

【図７】本発明の第１の実施の形態に係る図であり、
（ａ）は、対物倍率の異なる複数の対物レンズと、これ
ら複数の対物レンズの各ＷＤとの関係を示す図、（ｂ）
は対物倍率の異なる複数の対物レンズと、各対物レンズ
の焦点深度との関係を示す図。

【図８】本発明の第１の実施の形態に係る、対物レンズ
種類、焦点深度および最大ＷＤ変動幅の関係を示す図。

【図９】本発明の第１の実施の形態に係る表示部に表示
される画面を示す図。

【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る表示部に表
示される画面を示す図。

【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る表示部に表
示される画面を示す図。

【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る、レボルバ
位置、焦点深度および最大ＷＤ変動幅の関係を示す図。

【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る、顕微鏡装
置による観察操作を説明するための図。

【図１４】本発明の第１の実施の形態に係る、顕微鏡装
置による観察操作を説明するための図。

【図１５】本発明の第１の実施の形態に係る、ＷＤの短
い対物レンズに備えられた機構を示す図。

【図１６】本発明の第２の実施の形態に係る、顕微鏡装
置の全体構成を示す図。

【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る図であり、
（ａ）は対物レンズの種類、焦点深度およびＷＤ変動の
有無の関係を示す図、（ｂ）は対物レンズの種類と周辺
温度との関係を示す図、（ｃ）はテーブルデータを示す
図。

【符号の説明】

１…透過照明用光源 ２…コレクタレンズ ３…透過用フィルターユニット ４…透過視野絞り ５…透過開口絞り ６…コンデンサ光学素子ユニット ６ａ〜６ｃ…ユニット ７…コンデンサトップレンズユニット ７ａ，７ｂ…ユニット ８…試料ステージ ９ａ〜９ｃ…対物レンズ １０…レボルバ １１…キューブユニット １１ａ〜１１ｃ…ユニット １２…ビームスプリッター １３…ビームスプリッター １４…接眼レンズ １５…落射照明用光源 １６…落射用フィルターユニット １７…落射シャッター １８…落射視野絞り １９…落射開口絞り ２０…ビームスプリッター ２１…ピント検知用受光素子 ２２…ズームレンズ ２３…ビームスプリッター ２４…ビームスプリッター ２５…写真用受光素子 ２６…写真撮影用シャッター ２７…カメラ ３０…メインコントロール部 ３１…専用シリアルバス ３２…写真撮影コントロール部 ３３…ＡＦコントロール部 ３４…フレームコントロール部 ３５…透過フィルターコントロール部 ３６…透過視野絞りコントロール部 ３７…コンデンサコントロール部 ３８…落射視野絞りコントロール部 ３９…落射フィルターコントロール部 ４０…温度検出部 ４１…ＣＰＵ回路 ４２…駆動回路 ４３…位置検出回路 ４４…専用シリアル通信Ｉ／Ｆ回路 ４５…ＣＰＵ ４６…ＲＯＭ ４７…ＲＡＭ ４８…ＣＰＵバス ５０…不揮発性メモリ ５１…ＳＷ入力部 ５２…表示部 ５３…専用シリアルバス駆動回路 ５４…ＳＷ表示領域 ５５…一覧表 ９１…スイッチＩＮＩＴＩＡＬ ９２…スイッチＣＡＮＣＥＬ ９３…スイッチＥＮＤ ９４…スイッチＥＮＴＥＲ

Claims (3)

【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り換える対物レンズ切換え機構
   と、前記観察光路内に挿入された対物レンズに対向する
   位置に設けられた試料ステージと、前記試料ステージ及
   び前記対物レンズ切換え機構の少なくとも一方を光軸方
   向へ移動せしめる電動焦準機構とを備える顕微鏡装置に
   おいて、 前記各対物レンズ毎の焦点深度及び作動距離の少なくと
   も一方と、前記対物レンズの作動距離の変動幅とを記憶
   する対物レンズデータ記憶手段と、 前記観察光路内へ挿入すべき対物レンズを装置本体に対
   して指示するための交換対物レンズ指示手段と、 この交換対物レンズ指示手段から交換先の対物レンズが
   指示された場合、前記対物レンズデータ記憶手段の記憶
   内容を参照して、前記試料ステージまたは前記対物レン
   ズ切換え機構の退避距離を決定する退避量決定手段と、 前記試料ステージまたは前記対物レンズ切換え機構を前
   記退避量決定手段において決定した退避距離分退避させ
   るよう、前記電動焦準機構を駆動する退避手段と、 この退避手段により退避させた前記試料ステージまたは
   前記対物レンズ切換え機構を元の位置まで復帰させる復
   帰手段と、 を具備したことを特徴とする顕微鏡装置。
2. 【請求項２】前記対物レンズデータ記憶手段は、前記観
   察光路内に挿入された対物レンズの作動距離が変動する
   場合、前記対物レンズの作動距離の変動幅を記憶するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
3. 【請求項３】前記対物レンズデータ記憶手段は、前記観
   察光路内に挿入された対物レンズの作動距離が周囲温度
   に応じて変動する場合、前記周囲温度と前記対物レンズ
   の作動距離との相関を記憶することを特徴とする請求項
   １に記載の顕微鏡装置。