顕微鏡観察装置
【課題】 対物レンズを小径化して、低侵襲で生体等の試料内部を観察することができ、しかも、それを低コストで実現する。
【解決手段】 対物レンズユニット１５を着脱可能に装着する対物レンズ装着部３と、対物レンズ装着部３を光軸方向に沿って移動可能に支持する装置本体２と、装置本体２と対物レンズ装着部３との間に配置され、装置本体２に対して対物レンズ装着部３を対物レンズユニット１４の先端方向に向けて付勢する付勢手段４とを備える顕微鏡観察装置１を提供する。
【解決手段】 対物レンズユニット１５を着脱可能に装着する対物レンズ装着部３と、対物レンズ装着部３を光軸方向に沿って移動可能に支持する装置本体２と、装置本体２と対物レンズ装着部３との間に配置され、装置本体２に対して対物レンズ装着部３を対物レンズユニット１４の先端方向に向けて付勢する付勢手段４とを備える顕微鏡観察装置１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、顕微鏡観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【特許文献１】特開平１１−１６７０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示された顕微鏡観察装置においては、対物レンズの外枠内に設けられた光学系の少なくとも一部が外枠に対して光軸方向に移動可能な内部光学系となっている。このため、内部光学系を先端方向に付勢するスプリング緩衝機構を設けると、外枠を含めた対物レンズ全体の外径寸法が大きくなってしまう。
【０００４】
特許文献１においては、そもそも試料の外部に対物レンズを配置し、あるいは対物レンズの先端面のみを試料に接触させて観察する方式のものであるため、対物レンズ全体の外径寸法が大型化しても不都合はない。しかしながら、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の体内に挿入する必要がある。このような場合に、対物レンズの外径寸法が大きくなると、生体を大きく切開しなければならず、生体に与える負荷が過大となって、生きたままの観察を長期に安定して行うことが困難になるという不都合が生ずる。
【０００５】
また、特許文献１に示されるように、対物レンズにスプリング緩衝機構を備える方式であると、倍率の異なる対物レンズを切り替えて使用する場合には、全ての対物レンズにそれぞれスプリング緩衝機構を備えることが必要となり、コストが高く付くという不都合もある。
さらに、対物レンズにスプリング緩衝機構を備える場合には、可動部を防水構造とする必要があり、構造が複雑になって、さらに大径化および高コスト化するという不都合が考えられる。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、対物レンズを小径化して、低侵襲で生体等の試料内部を観察することができ、しかも、それを低コストで実現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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、対物レンズユニットを着脱可能に装着する対物レンズ装着部と、該対物レンズ装着部を光軸方向に沿って移動可能に支持する装置本体と、該装置本体と前記対物レンズ装着部との間に配置され、装置本体に対して対物レンズ装着部を対物レンズユニットの先端方向に向けて付勢する付勢手段とを備える顕微鏡観察装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、対物レンズユニットを対物レンズ装着部に装着して試料の観察を行う際に、対物レンズユニットの先端が試料に当接し、試料側から受ける外力が付勢手段の付勢力を超えると、対物レンズユニットが対物レンズ装着部ごと装置本体方向に押し戻されることになる。これにより、対物レンズユニットおよび試料に過大な押圧力がかかることが防止され、対物レンズユニットまたは試料の損傷が回避されることになる。
【０００９】
この場合において、本発明においては、対物レンズユニットではなく、対物レンズユニットを取り付ける対物レンズ装着部と装置本体とが相対変位するように設けられているので、対物レンズユニット自体はその外径寸法を可能な限り小さくすることができる。したがって、生体等の試料の内部を観察する際に、切開する範囲を必要最小限に止めて、試料にかかる負担を低減し、試料の健全性を長期にわたって維持することが可能となる。
【００１０】
また、対物レンズユニット毎にスプリング緩衝機構を設けていた従来の方法と比較すると、全ての対物レンズユニットに対する緩衝機構を共通化することができ、装置のコストを低減することができる。さらに、緩衝機構における可動部を対物レンズユニットに設けないので、対物レンズユニットの防水構造を容易に構築することができ、生体等の内部にまで対物レンズユニットの先端を挿入する生きたままの観察の用途に適した顕微鏡観察装置を提供することができる。
【００１１】
上記発明においては、前記装置本体に、前記対物レンズ装着部において、光源からの光を平行光にする結像レンズを備えることが好ましい。
このようにすることで、光源からの光が結像レンズによって平行光にされた位置において対物レンズユニットを装置本体に着脱することができる。したがって、無限遠の光学系を有する通常の対物レンズユニットを取り付けることも可能となる。また、光束が平行光となる領域において対物レンズユニットと装置本体の結像レンズとの光軸に沿う距離を変化させるので、結像関係に影響を与えることがないという利点がある。すなわち、対物レンズユニットが試料の内部において試料と当接することにより装置本体に対して光軸方向に相対的に変位させられても、焦点が合致したままの鮮明な画像を取得し続けることができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記装置本体と前記対物レンズ装着部との周方向に沿う相対回転を係止する回り止め機構を備えることとしてもよい。
回り止め機構の作動により、装置本体と対物レンズユニットとの周方向に沿う相対回転が係止されるので、光学部材の相対回転によって装置全体の光学特性が変動することが防止される。また、対物レンズ装着部の着脱機構がネジである場合には、対物レンズ装着部と装置本体との相対回転を係止することにより、対物レンズユニットを対物レンズ装着部に締結する際の作業性を向上することができる。
【００１３】
さらに、上記発明においては、前記装置本体または対物レンズ装着部のいずれかに一方に着脱可能に固定される固定部材を備え、該固定部材が、前記装置本体または対物レンズ装着部のいずれかに一方に固定されたときに、装置本体または対物レンズ装着部の他方に当接して、装置本体に対する対物レンズ装着部の光軸方向に沿う相対変位を係止することが好ましい。
【００１４】
固定部材を装置本体または対物レンズ装着部に固定することにより、装置本体に対して対物レンズ装着部が光軸方向に変位しないように固定されるので、対物レンズ装着部に対する対物レンズユニットの装着作業を容易にすることができる。また、対物レンズユニットの先端に試料からの比較的大きな外力が加わっても、それに抗して対物レンズユニットをさらに挿入し続けたい用途、例えば、内視鏡的な用途に使用することも可能となる。
【００１５】
さらに、上記発明においては、前記装置本体に対する前記対物レンズ装着部の光軸方向に沿う相対変位が生じたことを検出するセンサを備えることが好ましい。
対物レンズ装着部に装着されている対物レンズユニットの先端が、試料の内部に挿入されていて外部から目視できない状態においても、センサが装置本体に対するレンズ装着部の光軸方向に沿う相対変位を検出することにより、対物レンズユニットの先端が試料等に押し付けられている状態であることを確認することができる。
【００１６】
また、上記発明においては、前記センサが、所定値以上の相対変位が生じたことを検出することとしてもよい。
このようにすることで、対物レンズ装着部に装着した対物レンズユニットの先端が試料によって押圧されても、所定の相対変位量の範囲においては検出されることなく、相対変位が許容される。したがって、付勢手段の付勢力により、対物レンズユニットの先端によって試料を押圧状態としたまま、試料の観察を行うことができる。例えば、試料が脈動する場合には、その脈動に対物レンズユニットを追従させて、ブレのない鮮明な画像による観察を行うことが可能となる。そして、装置本体と対物レンズ装着部との間に所定値以上の相対変位が生じたときに、それを検出することにより、対物レンズユニットや試料に損傷を生じないように保護することができる。
【００１７】
また、上記発明においては、前記装置本体が、光軸に沿って配置される第１の円筒部を備え、前記対物レンズ装着部が、前記第１の円筒部に、光軸方向に移動可能に嵌合される第２の円筒部を備え、これら第１の円筒部と第２の円筒部の内、内側に配される円筒部に設けられ、これら円筒部に光軸方向に沿う相対変位が生じたときに外側に配される円筒部の下から露出する相対変位表示を備えることとしてもよい。
【００１８】
このようにすることで、対物レンズ装着部に装着された対物レンズユニットの先端が試料によって押圧されたときに、装置本体と対物レンズ装着部との間に光軸方向に沿う相対変位が生ずると、第１の円筒部と第２の円筒部の内、内側に配される円筒部に設けられた相対変位表示が外側に配される円筒部の下から露出する。これにより、外部に対して相対変位を表示することが可能となる。すなわち、顕微鏡観察装置の操作者は、露出した相対変位表示を確認することにより、対物レンズユニットの先端が試料に当接して押し戻されていることを認識でき、これを考慮してその後の操作を行うことで、対物レンズユニットや試料の破損を防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、対物レンズユニットを装着する対物レンズ装着部と装置本体との間に付勢手段を設けることにより、緩衝機構を構成しているので、対物レンズユニット自体はその外径寸法を可能な限り小さくすることができる。したがって、生体等の試料の内部を観察する際に、切開する範囲を必要最小限に止めて、試料にかかる負担を低減し、試料の健全性を長期にわたって維持しつつ観察することができるという効果を奏する。
【００２０】
また、対物レンズユニット毎にスプリング緩衝機構を設けていた従来の方法と比較すると、全ての対物レンズユニットに対する緩衝機構を共通化することができ、装置のコストを低減することができる。さらに、緩衝機構における可動部を対物レンズユニットに設けないので、対物レンズユニットの防水構造を容易に構築することができ、生体等の内部にまで対物レンズユニットの先端を挿入する生きたままの観察の用途に適した顕微鏡観察装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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８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として、その内部を観察するのに適した装置である。
【００２２】
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に光軸Ｃ方向に移動可能に備えられた対物レンズ装着部３、装置本体２と対物レンズ装着部３との間に配置された付勢手段４とを備えている。
装置本体２は、本体ケース５と、該本体ケース５に固定されたコリメートユニット６と、該コリメートユニット６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７と、該光走査部７により走査された光を集光して中間像を結像させる瞳投影レンズユニット８と、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ユニット９とを備えている。
【００２３】
コリメートユニット６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６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６のレンズ６Ａ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。
【００２４】
光走査部７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。
【００２５】
瞳投影レンズユニット８のレンズ８ａを支持する枠体８ｂは、結像レンズユニット９のレンズ９ａを支持する枠体９ｂに固定され、結像レンズユニット９の枠体９ｂは、前記本体ケース５に固定されている。結像レンズユニット９の枠体９ｂは、略円筒状の固定側円筒部１３を備えている。
【００２６】
前記対物レンズ装着部３は、前記固定側円筒部１３の外側に軸線方向に沿って移動可能に嵌合される可動側円筒部１４を備えている。可動側円筒部１４の一端には、半径方向外方に延びる鍔部１４ａが設けられている。また可動側円筒部１４の他端には、対物レンズユニット１５を固定するネジ部１６が設けられている。
【００２７】
前記結像レンズユニット９の枠体９ｂには、前記対物レンズ装着部３の鍔部１４ａに係合するホルダ１７が固定されている。また、固定側円筒部１３の外面には、半径方向に沿ってネジ孔１８が形成されている。また、可動側円筒部１４の前記ネジ孔１８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１９が形成されている。前記ネジ孔１８には前記長孔１９を介してボルト２０が締結されている。長孔１９はボルト２０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、図５に示されるように、長孔１９内においてボルト２０の頭部が軸線方向に（実線と鎖線との間で矢印に示されるように）相対移動可能にされるとともに、長孔１９とボルト２０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２１が構成されている。
【００２８】
図１中、符号２２は、ボルト２０の頭部および長孔１９を覆うカバー部材である。カバー部材２２は、例えば、ゴム製であり、対物レンズユニット１５の着脱時に把持することにより、対物レンズユニット１５を取り付ける対物レンズ装着部３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２２は、可動側円筒部１４に設けられた長孔１９全体を被覆して、長孔１９内に塵埃が入り込むことを防止している。さらに、長孔１９やボルト２０を覆うことで外観を見栄えよくしている。
【００２９】
前記固定側円筒部１３の外面および可動側円筒部１４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１３ａ，１４ｂが形成されている。これらの段部１３ａ，１４ｂの間には、前記付勢手段４を構成するコイルスプリング（以下、コイルスプリング４という。）が挟まれている。コイルスプリング４は、段部１３ａ，１４ｂ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１３ａ，１４ｂ間の距離を広げる方向に常に付勢している。
【００３０】
すなわち、対物レンズ装着部３は、図２に示されるように、コイルスプリング４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１４ａがホルダ１７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１５の先端１５ａ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４の弾発力を上回ると、対物レンズ装着部３が、結像レンズユニット９の枠体９ｂ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。
【００３１】
この場合において、対物レンズ装着部３の結像レンズユニット９の枠体９ｂ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９から出射された平行光の位置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。
【００３２】
また、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１は、図６に示されるように、可動側円筒部１４を半径方向に貫通して雌ネジ２３が形成され、固定側円筒部１３には、対物レンズ装着部３が最前端に配置されているときに前記雌ネジ２３に一致する位置に凹部２４が形成されている。そして、雌ネジ２３と凹部２４とが一致した状態で、外部から固定部材２５を雌ネジ２３に締結し、その先端を前記凹部２４内に配置することができるようになっている。固定部材２５は、図６に示されるように、先端に前記雌ネジ２３に締結される雄ネジ２５ａと、該雄ネジ２５ａを締結するために把持するつまみ部２５ｂとを有し、チェーン２６等によって本体ケース５に取り付けられている。
【００３３】
図６に示されるように、固定部材２５の雄ネジ２５ａを可動側円筒部１４の雌ネジ２３に締結し、固定部材２５の先端を固定側円筒部１３の凹部２５内に配置することによって、対物レンズユニット１５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１５が、コイルスプリング４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２５の先端を凹部２４の内面に光軸Ｃ方向に係合させて、対物レンズユニット１５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、貫通孔を可動側円筒部１４に設け、固定側円筒部１３に形成した雌ネジ２３に固定部材２５の雄ネジ２５ａを締結することにしてもよい。
【００３４】
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１４の先端１５ａを挿入していく。そして、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7を作動させる。
【００３５】
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６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５内に出射された励起光はコリメートユニット６のレンズ６ａを通過することによって平行光に変換される。
【００３６】
平行光に変換された励起光は光走査部７に入射される。光走査部７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８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９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９から出射された平行光は対物レンズユニット１５に入射され、その先端１５ａ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。
【００３７】
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１５の先端１５ａから対物レンズユニット１５内に戻り、結像レンズユニット９、瞳投影レンズユニット８，光走査部７およびコリメートユニット６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。
【００３８】
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１５の先端１５ａ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１５の先端１５ａ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。
【００３９】
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１５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１５の先端１５ａ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１５の先端１５ａに押圧力が加わることになる。
【００４０】
そして、その押圧力が、コイルスプリング４の弾発力を上回ると、図３および図４に示されるように、コイルスプリング４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１５よび対物レンズ装着部３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１５の先端１５ａ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１５および相手方の試料Ａの損傷を防止することができる。
【００４１】
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４を含む緩衝機構が対物レンズユニット１５の先端１５ａ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１５の先端１５ａ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１５の先端１５ａ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。
【００４２】
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１５の先端１５ａ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。
【００４３】
また、対物レンズユニット１５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１５を対物レンズ装着部３に交換して取り付ける場合に、対物レンズユニット１５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１５に設けないので、対物レンズユニット１５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１５の先端１５ａ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。
【００４４】
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１５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９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１５が光軸Ｃ方向に変位しても、その結像関係が変化しない。
【００４５】
すなわち、対物レンズユニット１５の先端１５ａ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１５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１５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１５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。
【００４６】
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１５の先端１５ａを試料Ａに押し付けて、対物レンズユニット１５を装置本体２方向に少し押し戻した位置で観察を行う。
【００４７】
これにより、試料Ａを対物レンズユニット１５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１５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１５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。
【００４８】
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９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１５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１５は無限遠光学系となる。したがって、対物レンズ装着部３のネジ部１６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、図８に示されるように、通常の顕微鏡の対物レンズユニット１５Ａを着脱することもできる。
【００４９】
さらに、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１によれば、図５に示されるように、固定側円筒部１３に固定したボルト２０の頭を可動側円筒部１４に形成した長孔１９の内部に配置して、対物レンズ装着部３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９に対して対物レンズユニット１５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３に設けられたネジ部１６に対して対物レンズユニット１５を着脱する際に、対物レンズ装着部３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。
【００５０】
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２５の雄ネジ２５ａを可動側円筒部１４に設けた雌ネジ２３に締結することにより、対物レンズユニット１５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１５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。
【００５１】
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１５の先端１５ａ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１５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１５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、図７および図８に示されるように、対物レンズ装着部３に対して対物レンズユニット１５，１５Ａを着脱する場合、特に、対物レンズユニット１５，１５Ａを締結する場合には、緩衝機構の作動を停止して、対物レンズ装着部３を固定しておいた方が締結作業の作業性がよい。
【００５２】
なお、本発明においては、図９に示されるように、結像レンズユニット９の枠体９ｂに固定したホルダ１７と、可動側円筒部１４の鍔部１４ａとの当接位置に、マイクロスイッチ２７を配置してもよい。図９に示す例では、マイクロスイッチ２７は、ホルダ１７と鍔部１４ａとが当接した状態でＯＮ状態であり、対物レンズユニット１５が押し戻されてホルダ１７と鍔部１４ａとの係合が外れるとＯＦＦ状態となるように設定されている。
【００５３】
このように構成することによって、対物レンズユニット１５の先端１５ａに何らかの押圧力が作用して、コイルスプリング４が圧縮されると、可動側円筒部１４の鍔部１４ａとホルダ１７との係合が外れるのでマイクロスイッチ２７がＯＮ状態からＯＦＦ状態に変化し、それによって、対物レンズユニット１５の先端１５ａが何らかの押圧状態であることを検出することができる。マイクロスイッチ２７の出力は、例えば、モニタ表示、ランプの点灯あるいは消灯、あるいは音声による報知を発生させることにすればよい。
【００５４】
また、マイクロスイッチ２７のストロークを大きくして、装置本体２に対して対物レンズユニット１５を所定距離だけ変位させた後にこれを検出することにしてもよい。また、リニアスケールのように対物レンズユニット１５の位置を常に検出することにして、変位が所定距離以上になったときに、モニタ表示等を行うことにしてもよい。このようにすることで、対物レンズユニット１５の装置本体２に対する相対変位をある程度許容し、上述したような脈動を押さえつつ行う観察を可能とすることができる。
【００５５】
また、図１０に示されるように、結像レンズユニット９の枠体９ｂに固定したホルダ（第１の円筒部）１７に、半径方向に貫通する表示窓２８を設けるとともに、前記可動側円筒部（第２の円筒部）１４の鍔部１４ａの外面に、赤色や蛍光色等の目立つ色で着色した相対変位表示２９を設けることにしてもよい。
図１０に示される状態においては、鍔部１４ａがホルダ１７に係合しているので、対物レンズユニット１５の先端１５ａには押圧力が作用しておらず、相対変位表示２９は、表示窓２８から見えないように隠れている。これに対して、対物レンズユニット１５の先端１５ａに押圧力が作用して、コイルスプリング４が圧縮されると、鍔部１４ａの外面に設けられた相対変位表示２９が表示窓２８から露出して、外部から目視できるようになる。
【００５６】
したがって、対物レンズユニット１５の先端１５ａが、試料の内部に完全に埋まって見えない状態においても、この表示窓２８内に相対変位表示２９が現れているか否かを確認することにより、対物レンズユニット１５の先端１５ａが押圧状態であるか否かを知ることができる。なお、表示窓２８と相対変位表示２９とは、ホルダ１７と可動側円筒部１４との位置関係により、いずれか外側に配される円筒部に表示窓２８を、内側に配される円筒部に相対変位表示２９を設けることにすればよい。また、可動側円筒部１４に表示窓２８を設け、固定側円筒部１３に相対変位表示２９を設けることにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一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２】図１の顕微鏡観察装置の部分的な拡大図である。
【図３】図１の顕微鏡観察装置の対物レンズユニット１５が押圧されている状態を示す縦断面図である。
【図４】図３の状態の顕微鏡観察装置の部分的な拡大図である。
【図５】図１の顕微鏡観察装置の回り止め機構を示す正面図である。
【図６】図１の顕微鏡観察装置の固定部材を説明する部分的な拡大図である。
【図７】図１の顕微鏡観察装置に細径の対物レンズユニットを取り付ける状態を説明する縦断面図である。
【図８】図１の顕微鏡観察装置に通常の顕微鏡の対物レンズユニットを取り付ける状態を説明する縦断面図である。
【図９】本発明に係る顕微鏡観察装置の変形例を示す部分的な拡大縦断面図である。
【図１０】本発明に係る顕微鏡観察装置の他の変形例を示す部分的な拡大立て断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
Ｃ 光軸
１ 顕微鏡観察装置
２ 装置本体
３ 対物レンズ装着部
４ コイルスプリング（付勢手段）
９ 結像レンズユニット（結像レンズ）
１４ 可動側円筒部（第２の円筒部）
１５ 対物レンズユニット
１７ ホルダ（第１の円筒部）
１９ 長孔（回り止め機構）
２０ ボルト（回り止め機構）
２１ 回り止め機構
２５ 固定部材
２７ マイクロスイッチ（センサ）
２９ 相対変位表示
【技術分野】
【０００１】
この発明は、顕微鏡観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【特許文献１】特開平１１−１６７０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示された顕微鏡観察装置においては、対物レンズの外枠内に設けられた光学系の少なくとも一部が外枠に対して光軸方向に移動可能な内部光学系となっている。このため、内部光学系を先端方向に付勢するスプリング緩衝機構を設けると、外枠を含めた対物レンズ全体の外径寸法が大きくなってしまう。
【０００４】
特許文献１においては、そもそも試料の外部に対物レンズを配置し、あるいは対物レンズの先端面のみを試料に接触させて観察する方式のものであるため、対物レンズ全体の外径寸法が大型化しても不都合はない。しかしながら、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の体内に挿入する必要がある。このような場合に、対物レンズの外径寸法が大きくなると、生体を大きく切開しなければならず、生体に与える負荷が過大となって、生きたままの観察を長期に安定して行うことが困難になるという不都合が生ずる。
【０００５】
また、特許文献１に示されるように、対物レンズにスプリング緩衝機構を備える方式であると、倍率の異なる対物レンズを切り替えて使用する場合には、全ての対物レンズにそれぞれスプリング緩衝機構を備えることが必要となり、コストが高く付くという不都合もある。
さらに、対物レンズにスプリング緩衝機構を備える場合には、可動部を防水構造とする必要があり、構造が複雑になって、さらに大径化および高コスト化するという不都合が考えられる。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、対物レンズを小径化して、低侵襲で生体等の試料内部を観察することができ、しかも、それを低コストで実現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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、対物レンズユニットを着脱可能に装着する対物レンズ装着部と、該対物レンズ装着部を光軸方向に沿って移動可能に支持する装置本体と、該装置本体と前記対物レンズ装着部との間に配置され、装置本体に対して対物レンズ装着部を対物レンズユニットの先端方向に向けて付勢する付勢手段とを備える顕微鏡観察装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、対物レンズユニットを対物レンズ装着部に装着して試料の観察を行う際に、対物レンズユニットの先端が試料に当接し、試料側から受ける外力が付勢手段の付勢力を超えると、対物レンズユニットが対物レンズ装着部ごと装置本体方向に押し戻されることになる。これにより、対物レンズユニットおよび試料に過大な押圧力がかかることが防止され、対物レンズユニットまたは試料の損傷が回避されることになる。
【０００９】
この場合において、本発明においては、対物レンズユニットではなく、対物レンズユニットを取り付ける対物レンズ装着部と装置本体とが相対変位するように設けられているので、対物レンズユニット自体はその外径寸法を可能な限り小さくすることができる。したがって、生体等の試料の内部を観察する際に、切開する範囲を必要最小限に止めて、試料にかかる負担を低減し、試料の健全性を長期にわたって維持することが可能となる。
【００１０】
また、対物レンズユニット毎にスプリング緩衝機構を設けていた従来の方法と比較すると、全ての対物レンズユニットに対する緩衝機構を共通化することができ、装置のコストを低減することができる。さらに、緩衝機構における可動部を対物レンズユニットに設けないので、対物レンズユニットの防水構造を容易に構築することができ、生体等の内部にまで対物レンズユニットの先端を挿入する生きたままの観察の用途に適した顕微鏡観察装置を提供することができる。
【００１１】
上記発明においては、前記装置本体に、前記対物レンズ装着部において、光源からの光を平行光にする結像レンズを備えることが好ましい。
このようにすることで、光源からの光が結像レンズによって平行光にされた位置において対物レンズユニットを装置本体に着脱することができる。したがって、無限遠の光学系を有する通常の対物レンズユニットを取り付けることも可能となる。また、光束が平行光となる領域において対物レンズユニットと装置本体の結像レンズとの光軸に沿う距離を変化させるので、結像関係に影響を与えることがないという利点がある。すなわち、対物レンズユニットが試料の内部において試料と当接することにより装置本体に対して光軸方向に相対的に変位させられても、焦点が合致したままの鮮明な画像を取得し続けることができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記装置本体と前記対物レンズ装着部との周方向に沿う相対回転を係止する回り止め機構を備えることとしてもよい。
回り止め機構の作動により、装置本体と対物レンズユニットとの周方向に沿う相対回転が係止されるので、光学部材の相対回転によって装置全体の光学特性が変動することが防止される。また、対物レンズ装着部の着脱機構がネジである場合には、対物レンズ装着部と装置本体との相対回転を係止することにより、対物レンズユニットを対物レンズ装着部に締結する際の作業性を向上することができる。
【００１３】
さらに、上記発明においては、前記装置本体または対物レンズ装着部のいずれかに一方に着脱可能に固定される固定部材を備え、該固定部材が、前記装置本体または対物レンズ装着部のいずれかに一方に固定されたときに、装置本体または対物レンズ装着部の他方に当接して、装置本体に対する対物レンズ装着部の光軸方向に沿う相対変位を係止することが好ましい。
【００１４】
固定部材を装置本体または対物レンズ装着部に固定することにより、装置本体に対して対物レンズ装着部が光軸方向に変位しないように固定されるので、対物レンズ装着部に対する対物レンズユニットの装着作業を容易にすることができる。また、対物レンズユニットの先端に試料からの比較的大きな外力が加わっても、それに抗して対物レンズユニットをさらに挿入し続けたい用途、例えば、内視鏡的な用途に使用することも可能となる。
【００１５】
さらに、上記発明においては、前記装置本体に対する前記対物レンズ装着部の光軸方向に沿う相対変位が生じたことを検出するセンサを備えることが好ましい。
対物レンズ装着部に装着されている対物レンズユニットの先端が、試料の内部に挿入されていて外部から目視できない状態においても、センサが装置本体に対するレンズ装着部の光軸方向に沿う相対変位を検出することにより、対物レンズユニットの先端が試料等に押し付けられている状態であることを確認することができる。
【００１６】
また、上記発明においては、前記センサが、所定値以上の相対変位が生じたことを検出することとしてもよい。
このようにすることで、対物レンズ装着部に装着した対物レンズユニットの先端が試料によって押圧されても、所定の相対変位量の範囲においては検出されることなく、相対変位が許容される。したがって、付勢手段の付勢力により、対物レンズユニットの先端によって試料を押圧状態としたまま、試料の観察を行うことができる。例えば、試料が脈動する場合には、その脈動に対物レンズユニットを追従させて、ブレのない鮮明な画像による観察を行うことが可能となる。そして、装置本体と対物レンズ装着部との間に所定値以上の相対変位が生じたときに、それを検出することにより、対物レンズユニットや試料に損傷を生じないように保護することができる。
【００１７】
また、上記発明においては、前記装置本体が、光軸に沿って配置される第１の円筒部を備え、前記対物レンズ装着部が、前記第１の円筒部に、光軸方向に移動可能に嵌合される第２の円筒部を備え、これら第１の円筒部と第２の円筒部の内、内側に配される円筒部に設けられ、これら円筒部に光軸方向に沿う相対変位が生じたときに外側に配される円筒部の下から露出する相対変位表示を備えることとしてもよい。
【００１８】
このようにすることで、対物レンズ装着部に装着された対物レンズユニットの先端が試料によって押圧されたときに、装置本体と対物レンズ装着部との間に光軸方向に沿う相対変位が生ずると、第１の円筒部と第２の円筒部の内、内側に配される円筒部に設けられた相対変位表示が外側に配される円筒部の下から露出する。これにより、外部に対して相対変位を表示することが可能となる。すなわち、顕微鏡観察装置の操作者は、露出した相対変位表示を確認することにより、対物レンズユニットの先端が試料に当接して押し戻されていることを認識でき、これを考慮してその後の操作を行うことで、対物レンズユニットや試料の破損を防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、対物レンズユニットを装着する対物レンズ装着部と装置本体との間に付勢手段を設けることにより、緩衝機構を構成しているので、対物レンズユニット自体はその外径寸法を可能な限り小さくすることができる。したがって、生体等の試料の内部を観察する際に、切開する範囲を必要最小限に止めて、試料にかかる負担を低減し、試料の健全性を長期にわたって維持しつつ観察することができるという効果を奏する。
【００２０】
また、対物レンズユニット毎にスプリング緩衝機構を設けていた従来の方法と比較すると、全ての対物レンズユニットに対する緩衝機構を共通化することができ、装置のコストを低減することができる。さらに、緩衝機構における可動部を対物レンズユニットに設けないので、対物レンズユニットの防水構造を容易に構築することができ、生体等の内部にまで対物レンズユニットの先端を挿入する生きたままの観察の用途に適した顕微鏡観察装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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８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として、その内部を観察するのに適した装置である。
【００２２】
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に光軸Ｃ方向に移動可能に備えられた対物レンズ装着部３、装置本体２と対物レンズ装着部３との間に配置された付勢手段４とを備えている。
装置本体２は、本体ケース５と、該本体ケース５に固定されたコリメートユニット６と、該コリメートユニット６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７と、該光走査部７により走査された光を集光して中間像を結像させる瞳投影レンズユニット８と、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ユニット９とを備えている。
【００２３】
コリメートユニット６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６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６のレンズ６Ａ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。
【００２４】
光走査部７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。
【００２５】
瞳投影レンズユニット８のレンズ８ａを支持する枠体８ｂは、結像レンズユニット９のレンズ９ａを支持する枠体９ｂに固定され、結像レンズユニット９の枠体９ｂは、前記本体ケース５に固定されている。結像レンズユニット９の枠体９ｂは、略円筒状の固定側円筒部１３を備えている。
【００２６】
前記対物レンズ装着部３は、前記固定側円筒部１３の外側に軸線方向に沿って移動可能に嵌合される可動側円筒部１４を備えている。可動側円筒部１４の一端には、半径方向外方に延びる鍔部１４ａが設けられている。また可動側円筒部１４の他端には、対物レンズユニット１５を固定するネジ部１６が設けられている。
【００２７】
前記結像レンズユニット９の枠体９ｂには、前記対物レンズ装着部３の鍔部１４ａに係合するホルダ１７が固定されている。また、固定側円筒部１３の外面には、半径方向に沿ってネジ孔１８が形成されている。また、可動側円筒部１４の前記ネジ孔１８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１９が形成されている。前記ネジ孔１８には前記長孔１９を介してボルト２０が締結されている。長孔１９はボルト２０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、図５に示されるように、長孔１９内においてボルト２０の頭部が軸線方向に（実線と鎖線との間で矢印に示されるように）相対移動可能にされるとともに、長孔１９とボルト２０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２１が構成されている。
【００２８】
図１中、符号２２は、ボルト２０の頭部および長孔１９を覆うカバー部材である。カバー部材２２は、例えば、ゴム製であり、対物レンズユニット１５の着脱時に把持することにより、対物レンズユニット１５を取り付ける対物レンズ装着部３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２２は、可動側円筒部１４に設けられた長孔１９全体を被覆して、長孔１９内に塵埃が入り込むことを防止している。さらに、長孔１９やボルト２０を覆うことで外観を見栄えよくしている。
【００２９】
前記固定側円筒部１３の外面および可動側円筒部１４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１３ａ，１４ｂが形成されている。これらの段部１３ａ，１４ｂの間には、前記付勢手段４を構成するコイルスプリング（以下、コイルスプリング４という。）が挟まれている。コイルスプリング４は、段部１３ａ，１４ｂ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１３ａ，１４ｂ間の距離を広げる方向に常に付勢している。
【００３０】
すなわち、対物レンズ装着部３は、図２に示されるように、コイルスプリング４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１４ａがホルダ１７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１５の先端１５ａ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４の弾発力を上回ると、対物レンズ装着部３が、結像レンズユニット９の枠体９ｂ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。
【００３１】
この場合において、対物レンズ装着部３の結像レンズユニット９の枠体９ｂ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９から出射された平行光の位置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。
【００３２】
また、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１は、図６に示されるように、可動側円筒部１４を半径方向に貫通して雌ネジ２３が形成され、固定側円筒部１３には、対物レンズ装着部３が最前端に配置されているときに前記雌ネジ２３に一致する位置に凹部２４が形成されている。そして、雌ネジ２３と凹部２４とが一致した状態で、外部から固定部材２５を雌ネジ２３に締結し、その先端を前記凹部２４内に配置することができるようになっている。固定部材２５は、図６に示されるように、先端に前記雌ネジ２３に締結される雄ネジ２５ａと、該雄ネジ２５ａを締結するために把持するつまみ部２５ｂとを有し、チェーン２６等によって本体ケース５に取り付けられている。
【００３３】
図６に示されるように、固定部材２５の雄ネジ２５ａを可動側円筒部１４の雌ネジ２３に締結し、固定部材２５の先端を固定側円筒部１３の凹部２５内に配置することによって、対物レンズユニット１５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１５が、コイルスプリング４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２５の先端を凹部２４の内面に光軸Ｃ方向に係合させて、対物レンズユニット１５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、貫通孔を可動側円筒部１４に設け、固定側円筒部１３に形成した雌ネジ２３に固定部材２５の雄ネジ２５ａを締結することにしてもよい。
【００３４】
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１４の先端１５ａを挿入していく。そして、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7を作動させる。
【００３５】
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６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５内に出射された励起光はコリメートユニット６のレンズ６ａを通過することによって平行光に変換される。
【００３６】
平行光に変換された励起光は光走査部７に入射される。光走査部７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８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９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９から出射された平行光は対物レンズユニット１５に入射され、その先端１５ａ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。
【００３７】
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１５の先端１５ａから対物レンズユニット１５内に戻り、結像レンズユニット９、瞳投影レンズユニット８，光走査部７およびコリメートユニット６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。
【００３８】
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１５の先端１５ａ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１５の先端１５ａ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。
【００３９】
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１５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１５の先端１５ａ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１５の先端１５ａに押圧力が加わることになる。
【００４０】
そして、その押圧力が、コイルスプリング４の弾発力を上回ると、図３および図４に示されるように、コイルスプリング４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１５よび対物レンズ装着部３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１５の先端１５ａ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１５および相手方の試料Ａの損傷を防止することができる。
【００４１】
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４を含む緩衝機構が対物レンズユニット１５の先端１５ａ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１５の先端１５ａ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１５の先端１５ａ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。
【００４２】
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１５の先端１５ａ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。
【００４３】
また、対物レンズユニット１５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１５を対物レンズ装着部３に交換して取り付ける場合に、対物レンズユニット１５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１５に設けないので、対物レンズユニット１５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１５の先端１５ａ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。
【００４４】
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１５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９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１５が光軸Ｃ方向に変位しても、その結像関係が変化しない。
【００４５】
すなわち、対物レンズユニット１５の先端１５ａ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１５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１５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１５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。
【００４６】
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１５の先端１５ａを試料Ａに押し付けて、対物レンズユニット１５を装置本体２方向に少し押し戻した位置で観察を行う。
【００４７】
これにより、試料Ａを対物レンズユニット１５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１５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１５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。
【００４８】
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９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１５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１５は無限遠光学系となる。したがって、対物レンズ装着部３のネジ部１６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、図８に示されるように、通常の顕微鏡の対物レンズユニット１５Ａを着脱することもできる。
【００４９】
さらに、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１によれば、図５に示されるように、固定側円筒部１３に固定したボルト２０の頭を可動側円筒部１４に形成した長孔１９の内部に配置して、対物レンズ装着部３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９に対して対物レンズユニット１５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３に設けられたネジ部１６に対して対物レンズユニット１５を着脱する際に、対物レンズ装着部３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。
【００５０】
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２５の雄ネジ２５ａを可動側円筒部１４に設けた雌ネジ２３に締結することにより、対物レンズユニット１５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１５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。
【００５１】
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１５の先端１５ａ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１５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１５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、図７および図８に示されるように、対物レンズ装着部３に対して対物レンズユニット１５，１５Ａを着脱する場合、特に、対物レンズユニット１５，１５Ａを締結する場合には、緩衝機構の作動を停止して、対物レンズ装着部３を固定しておいた方が締結作業の作業性がよい。
【００５２】
なお、本発明においては、図９に示されるように、結像レンズユニット９の枠体９ｂに固定したホルダ１７と、可動側円筒部１４の鍔部１４ａとの当接位置に、マイクロスイッチ２７を配置してもよい。図９に示す例では、マイクロスイッチ２７は、ホルダ１７と鍔部１４ａとが当接した状態でＯＮ状態であり、対物レンズユニット１５が押し戻されてホルダ１７と鍔部１４ａとの係合が外れるとＯＦＦ状態となるように設定されている。
【００５３】
このように構成することによって、対物レンズユニット１５の先端１５ａに何らかの押圧力が作用して、コイルスプリング４が圧縮されると、可動側円筒部１４の鍔部１４ａとホルダ１７との係合が外れるのでマイクロスイッチ２７がＯＮ状態からＯＦＦ状態に変化し、それによって、対物レンズユニット１５の先端１５ａが何らかの押圧状態であることを検出することができる。マイクロスイッチ２７の出力は、例えば、モニタ表示、ランプの点灯あるいは消灯、あるいは音声による報知を発生させることにすればよい。
【００５４】
また、マイクロスイッチ２７のストロークを大きくして、装置本体２に対して対物レンズユニット１５を所定距離だけ変位させた後にこれを検出することにしてもよい。また、リニアスケールのように対物レンズユニット１５の位置を常に検出することにして、変位が所定距離以上になったときに、モニタ表示等を行うことにしてもよい。このようにすることで、対物レンズユニット１５の装置本体２に対する相対変位をある程度許容し、上述したような脈動を押さえつつ行う観察を可能とすることができる。
【００５５】
また、図１０に示されるように、結像レンズユニット９の枠体９ｂに固定したホルダ（第１の円筒部）１７に、半径方向に貫通する表示窓２８を設けるとともに、前記可動側円筒部（第２の円筒部）１４の鍔部１４ａの外面に、赤色や蛍光色等の目立つ色で着色した相対変位表示２９を設けることにしてもよい。
図１０に示される状態においては、鍔部１４ａがホルダ１７に係合しているので、対物レンズユニット１５の先端１５ａには押圧力が作用しておらず、相対変位表示２９は、表示窓２８から見えないように隠れている。これに対して、対物レンズユニット１５の先端１５ａに押圧力が作用して、コイルスプリング４が圧縮されると、鍔部１４ａの外面に設けられた相対変位表示２９が表示窓２８から露出して、外部から目視できるようになる。
【００５６】
したがって、対物レンズユニット１５の先端１５ａが、試料の内部に完全に埋まって見えない状態においても、この表示窓２８内に相対変位表示２９が現れているか否かを確認することにより、対物レンズユニット１５の先端１５ａが押圧状態であるか否かを知ることができる。なお、表示窓２８と相対変位表示２９とは、ホルダ１７と可動側円筒部１４との位置関係により、いずれか外側に配される円筒部に表示窓２８を、内側に配される円筒部に相対変位表示２９を設けることにすればよい。また、可動側円筒部１４に表示窓２８を設け、固定側円筒部１３に相対変位表示２９を設けることにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一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２】図１の顕微鏡観察装置の部分的な拡大図である。
【図３】図１の顕微鏡観察装置の対物レンズユニット１５が押圧されている状態を示す縦断面図である。
【図４】図３の状態の顕微鏡観察装置の部分的な拡大図である。
【図５】図１の顕微鏡観察装置の回り止め機構を示す正面図である。
【図６】図１の顕微鏡観察装置の固定部材を説明する部分的な拡大図である。
【図７】図１の顕微鏡観察装置に細径の対物レンズユニットを取り付ける状態を説明する縦断面図である。
【図８】図１の顕微鏡観察装置に通常の顕微鏡の対物レンズユニットを取り付ける状態を説明する縦断面図である。
【図９】本発明に係る顕微鏡観察装置の変形例を示す部分的な拡大縦断面図である。
【図１０】本発明に係る顕微鏡観察装置の他の変形例を示す部分的な拡大立て断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
Ｃ 光軸
１ 顕微鏡観察装置
２ 装置本体
３ 対物レンズ装着部
４ コイルスプリング（付勢手段）
９ 結像レンズユニット（結像レンズ）
１４ 可動側円筒部（第２の円筒部）
１５ 対物レンズユニット
１７ ホルダ（第１の円筒部）
１９ 長孔（回り止め機構）
２０ ボルト（回り止め機構）
２１ 回り止め機構
２５ 固定部材
２７ マイクロスイッチ（センサ）
２９ 相対変位表示
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズユニットを着脱可能に装着する対物レンズ装着部と、
該対物レンズ装着部を光軸方向に沿って移動可能に支持する装置本体と、
該装置本体と前記対物レンズ装着部との間に配置され、装置本体に対して対物レンズ装着部を対物レンズユニットの先端方向に向けて付勢する付勢手段とを備える顕微鏡観察装置。
【請求項２】
前記装置本体に、前記対物レンズ装着部において、光源からの光を平行光にする結像レンズを備える請求項１に記載の顕微鏡観察装置。
【請求項３】
前記装置本体と前記対物レンズ装着部との周方向に沿う相対回転を係止する回り止め機構を備える請求項１または請求項２に記載の顕微鏡観察装置。
【請求項４】
前記装置本体または対物レンズ装着部のいずれかに一方に着脱可能に固定される固定部材を備え、
該固定部材が、前記装置本体または対物レンズ装着部のいずれかに一方に固定されたときに、装置本体または対物レンズ装着部の他方に当接して、装置本体に対する対物レンズ装着部の光軸方向に沿う相対変位を係止する請求項１から請求項３のいずれかに記載の顕微鏡観察装置。
【請求項５】
前記装置本体に対する前記対物レンズ装着部の光軸方向に沿う相対変位が生じたことを検出するセンサを備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の顕微鏡観察装置。
【請求項６】
前記センサが、所定値以上の相対変位が生じたことを検出する請求項５に記載の顕微鏡観察装置。
【請求項７】
前記装置本体が、光軸に沿って配置される第１の円筒部を備え、
前記対物レンズ装着部が、前記第１の円筒部に、光軸方向に移動可能に嵌合される第２の円筒部を備え、
これら第１の円筒部と第２の円筒部の内、内側に配される円筒部に設けられ、これら円筒部に光軸方向に沿う相対変位が生じたときに外側に配される円筒部の下から露出する相対変位表示を備える請求項１から請求項６のいずれかに記載の顕微鏡観察装置。
【請求項１】
対物レンズユニットを着脱可能に装着する対物レンズ装着部と、
該対物レンズ装着部を光軸方向に沿って移動可能に支持する装置本体と、
該装置本体と前記対物レンズ装着部との間に配置され、装置本体に対して対物レンズ装着部を対物レンズユニットの先端方向に向けて付勢する付勢手段とを備える顕微鏡観察装置。
【請求項２】
前記装置本体に、前記対物レンズ装着部において、光源からの光を平行光にする結像レンズを備える請求項１に記載の顕微鏡観察装置。
【請求項３】
前記装置本体と前記対物レンズ装着部との周方向に沿う相対回転を係止する回り止め機構を備える請求項１または請求項２に記載の顕微鏡観察装置。
【請求項４】
前記装置本体または対物レンズ装着部のいずれかに一方に着脱可能に固定される固定部材を備え、
該固定部材が、前記装置本体または対物レンズ装着部のいずれかに一方に固定されたときに、装置本体または対物レンズ装着部の他方に当接して、装置本体に対する対物レンズ装着部の光軸方向に沿う相対変位を係止する請求項１から請求項３のいずれかに記載の顕微鏡観察装置。
【請求項５】
前記装置本体に対する前記対物レンズ装着部の光軸方向に沿う相対変位が生じたことを検出するセンサを備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の顕微鏡観察装置。
【請求項６】
前記センサが、所定値以上の相対変位が生じたことを検出する請求項５に記載の顕微鏡観察装置。
【請求項７】
前記装置本体が、光軸に沿って配置される第１の円筒部を備え、
前記対物レンズ装着部が、前記第１の円筒部に、光軸方向に移動可能に嵌合される第２の円筒部を備え、
これら第１の円筒部と第２の円筒部の内、内側に配される円筒部に設けられ、これら円筒部に光軸方向に沿う相対変位が生じたときに外側に配される円筒部の下から露出する相対変位表示を備える請求項１から請求項６のいずれかに記載の顕微鏡観察装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１３９２１０（Ｐ２００６−１３９２１０Ａ）
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３３０９５５（Ｐ２００４−３３０９５５）
【出願日】平成１６年１１月１５日（２００４．１１．１５）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１５日（２００４．１１．１５）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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