(57)【要約】【課題】  動的な挙動を示す生体から鮮明な画像を得る。【解決手段】  試料Ａに近接配置される対物ユニット３を備える顕微鏡観察装置４と、試料Ａに密着させられて、対物ユニット３の光軸３ａ方向に沿う試料Ａの観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザ５と、該スタビライザ５の動作範囲を対物ユニット３の焦点深度の範囲内に制限する動作制限手段６とを備える顕微鏡観察システム１を提供する。【選択図】      図１
2006194981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に近接配置される対物ユニットを備える顕微鏡観察装置と、
試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、
該スタビライザの動作範囲を前記対物ユニットの焦点深度の範囲内に制限する動作制限手段とを備える顕微鏡観察システム。
【請求項２】
試料に近接配置される対物ユニットを備える顕微鏡観察装置と、
試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、
該スタビライザの変位量を検出する変位量検出手段と、
該変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出される観察範囲の位置が、前記対物ユニットの合焦範囲内に配されているときに前記顕微鏡観察装置に撮像させる制御装置とを備える顕微鏡観察システム。
【請求項３】
試料に近接配置される対物ユニットを備える顕微鏡観察装置と、
試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、
該スタビライザの変位量を検出する変位量検出手段と、
該変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出される観察範囲の位置が、前記対物ユニットの合焦範囲内に配されているときに顕微鏡観察装置により撮像された画像を選択する画像選択手段とを備える顕微鏡観察システム。
【請求項４】
試料に近接配置される対物ユニットを備える顕微鏡観察装置と、
試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、
該スタビライザの変位量を検出する変位量検出手段と、
該変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出される観察範囲の位置に基づいて、前記対物ユニットの焦点位置を調節する焦点位置制御装置とを備える顕微鏡観察システム。
【請求項５】
前記スタビライザが、試料に吸着する吸着面を備える吸着パッドと、該吸着パッドを前記吸着面に略直交する平面内において回転させるスイングアームとを備え、
該スイングアームの回転中心が、前記吸着面とほぼ同一の平面内に配置されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の顕微鏡観察システム。
【請求項６】
前記スイングアームが、前記吸着パッドの吸着面とは逆方向に凸に湾曲している請求項５に記載の顕微鏡観察システム。
【請求項７】
試料に近接配置される対物ユニットを備える顕微鏡観察装置と、
試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に直交する方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、
該スタビライザの変位量を検出する変位量検出手段と、
該変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出される観察範囲の位置に基づいて、光軸方向に直交する方向に沿う観察位置を調節する観察位置制御装置とを備える顕微鏡観察システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、顕微鏡観察システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、生物学の研究においては、光学顕微鏡を用いて蛍光プローブによるイオン濃度、膜電位などの可視化が行われるようになっており、例えば、標本として実験動物の一個体を用い、生きたままその臓器等を観察するいわゆるin-vivo観察が行われるようになっている。in-vivo観察においては、観察対象が拍動、呼吸動などの動きをもつので観察位置のズレや焦点のボケが生じやすい。
このような観察位置のズレや焦点ボケを解消する方法としては、撮像手段を備えた顕微鏡全体を観察対象の動きに合わせて追従させる装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−２２２７５４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の装置では、撮像手段を備え、大きな重量を有する顕微鏡全体を駆動する必要があるので、高速で動作させることができないという問題がある。例えば、心臓を観察する場合には、ラットの心拍数は約３５０回／分、マウスの心拍数は約６２０回／分であり、これらの心拍数に特許文献１の装置を追従させることは極めて困難である。
【０００４】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、動的な挙動を示す、特に短い周期で動く生体から鮮明な画像を得ることのできる顕微鏡画像撮影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】
【０００５】
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、試料に近接配置される対物ユニットを備える顕微鏡観察装置と、試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、該スタビライザの動作範囲を前記観察範囲の位置が前記対物ユニットの焦点深度の範囲内に配されるように制限する動作制限手段とを備える顕微鏡観察システムを提供する。
【０００６】
本発明によれば、スタビライザを試料に密着させることにより、試料の観察範囲の光軸方向に沿う動き以外の動きが拘束される。光軸に交差する方向に試料の観察範囲が変位すると、画像がブレてしまうことが考えられるが、本発明によれば、試料の観察範囲がスタビライザによって光軸方向に沿う方向にのみ動くことが許容される。したがって、顕微鏡観察装置により取得される画像にブレを生じることがない。
また、動作制限手段の作動により、スタビライザの動作範囲が制限され、観察範囲の位置が対物ユニットの焦点深度の範囲内に配されるので、顕微鏡観察装置により取得される画像を、常にピントの合った状態に保持することができる。
【０００７】
また、本発明は、試料に近接配置される対物ユニットを備える顕微鏡観察装置と、試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、該スタビライザの動作方向に沿う変位を減衰させる減衰手段と、該スタビライザの変位量を検出する変位量検出手段と、該変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出される観察範囲の位置が、前記対物ユニットの合焦範囲内に配されているときに前記顕微鏡観察装置に撮像させる制御装置とを備える顕微鏡観察システムを提供する。
【０００８】
本発明によれば、スタビライザを試料に密着させることにより、試料の観察範囲の光軸方向に沿う動き以外の動きが拘束される。これにより、顕微鏡観察装置により取得される画像に生ずるブレを抑えることができる。そして、変位量検出手段の作動により、スタビライザの変位量が検出される。スタビライザは試料に密着して試料とともに変位するのでスタビライザの変位量から試料の観察範囲の位置を容易に算出することができる。制御装置の作動により、算出された試料の観察範囲の位置が対物ユニットの合焦範囲に配されているときに顕微鏡観察装置による撮像が行われるので、常にピントが合った状態の画像が取得されることになる。
【０００９】
また、本発明は、試料に近接配置される対物ユニットを備える顕微鏡観察装置と、試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、該スタビライザの変位量を検出する変位量検出手段と、該変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出される観察範囲の位置が、前記対物ユニットの合焦範囲内に配されているときに顕微鏡観察装置により撮像された画像を選択する画像選択手段とを備える顕微鏡観察システムを提供する。
【００１０】
この発明によれば、スタビライザを試料に密着させることにより、試料の観察範囲の光軸方向に沿う動き以外の動きが拘束される。顕微鏡観察装置は、試料の動作の如何に関わらず、試料の観察範囲の画像を撮像し続けるが、変位量検出手段の作動により検出された変位量に基づいて観察範囲の位置が常に算出され、画像選択手段は、算出された観察範囲の位置が対物ユニットの合焦範囲に配されているときに撮像された画像を選択するので、選択された画像は常にピントが合った状態の画像となる。
【００１１】
また、本発明は、試料に近接配置される対物ユニットを備える顕微鏡観察装置と、試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、該スタビライザの変位量を検出する変位量検出手段と、該変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出される観察範囲の位置に基づいて、前記対物ユニットの焦点位置を調節する焦点位置制御装置とを備える顕微鏡観察システムを提供する。
【００１２】
本発明によれば、スタビライザを試料に密着させることにより、試料が対物ユニットの光軸に直交する方向に変位することが抑制され、画像におけるブレが低減される。そして、変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出された観察範囲の位置により、焦点位置制御装置が対物ユニットの焦点位置を調節するので、常にピントが合った状態の画像を取得することが可能となる。
【００１３】
上記発明においては、前記スタビライザが、試料に吸着する吸着面を備える吸着パッドと、該吸着パッドを前記吸着面に略直交する平面内において回転させるスイングアームとを備え、該スイングアームの回転中心が、前記吸着面とほぼ同一の平面内に配置されていることとしてもよい。
スイングアームを回転させることにより、吸着パッドが吸着面に略直交する平面内において変位させられる。吸着パッドの回転平面を対物ユニットの光軸を含む平面と一致させておくことにより、吸着パッドを光軸に沿う方向に変位させることができる。この場合に、スイングアームの回転中心が吸着面とほぼ同一の平面内に配置されているので、スイングアームの長さに対してその変位幅を十分に小さく設定しておけば、吸着面を対物ユニットの光軸に沿ってほぼ直線的に変位させることができる。したがって、吸着面に吸着した試料に対して、対物ユニットの光軸方向の変位のみを許容し、他の方向への変位を拘束して、ブレのない画像を得ることが可能となる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記スイングアームが、前記吸着パッドの吸着面とは逆方向に凸に湾曲していることが好ましい。
試料が、実験小動物等の内臓のように、表皮の内部に配置されている場合、表皮を切開してスタビライザを表皮内に挿入し、内臓に吸着パッドを吸着させることとなる。この場合に、スイングアームが吸着パッドの吸着面とは逆方向に凸に湾曲しているので、吸着パッドを内臓に吸着させた状態で、スイングアームを表皮の切開部から突出させるように配置することができる。したがって、スイングアームの表皮との干渉を低減して、試料の光軸方向に沿う変位を許容することができる。
【００１５】
また、本発明は、試料に近接配置される対物ユニットを備える顕微鏡観察装置と、試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に直交する方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、該スタビライザの変位量を検出する変位量検出手段と、該変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出される観察範囲の位置に基づいて、光軸方向に直交する方向に沿う観察位置を調節する観察位置制御装置とを備える顕微鏡観察システムを提供する。
【００１６】
本発明によれば、スタビライザを試料に密着させることにより、試料の観察範囲の光軸方向に直交する方向に沿う動き以外の動きが拘束される。これにより、顕微鏡観察装置により取得される画像に生ずるピントのずれを抑えることができる。そして、変位量検出手段の作動により、スタビライザの変位量が検出され、観察位置制御装置の作動により、これに基づいて算出された試料の観察範囲の位置に基づいて、対物ユニットの観察位置が光軸に直交する方向に調節されることになる。その結果、試料の観察範囲が移動した分だけ観察位置を移動させることにより、ブレを抑えた画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、機械的な可動部分はスタビライザのみか、あるいはスタビライザと一部の光学要素だけなので、試料の動きの周期が短くても容易にその動きに追従し鮮明な画像を得ることができる。また、試料に密着させたスタビライザによって試料の動作を一方向に許容しつつ他方向に抑えた状態で顕微鏡観察を行うので、観察中における試料にかかる負担を低減することができる。したがって、試料を生きたまま観察する場合に、完全に拘束した状態で観察するよりも、より自然な状態に近い状態で観察することが可能となる。また、許容した動作方向に対しては、対物ユニットの焦点位置を調節することにより、ブレを抑えて、ピントの合った鮮明な画像を得ることができる。また、静止している状態を選んで観察するのではなく、動的な挙動中も観察を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡観察システムについて、図１〜図３を参照して説明する。
本実施形態に係る顕微鏡観察システム１は、図１に示されるように、実験小動物等を始めとする哺乳類の細胞、筋肉等の生体組織、あるいは、心臓、肝臓等の各種臓器等の試料Ａを載置するステージ２と、該ステージ２上に配置され、ステージ２上の試料Ａに対向配置させられ、所定の深さの焦点深度を有する対物ユニット３を備える顕微鏡観察装置４と、顕微鏡観察装置４の近傍に配置されたスタビライザ５と、該スタビライザ５の動作範囲を制限する動作制限手段６とを備えている。
【００１９】
前記ステージ２は、調整ダイヤル７を備え、該調整ダイヤル７を操作することにより、水平２方向、例えば、Ｘ，Ｙ方向に試料を移動させることができるようになっている。
前記顕微鏡観察装置４は、ベース８から鉛直方向に延びる支柱９に、昇降機構１０により上下動可能に取り付けられている。対物ユニット３を鉛直下方に向けて配置することにより、ステージ２上の試料Ａを観察することができる。また、昇降機構１０を作動させることにより対物ユニット３を試料Ａに対して近接・離間させ、ピントを調節することができるようになっている。
【００２０】
前記スタビライザ５は、同じくベース８から鉛直方向に延びる支柱１１に、昇降機構１２により上下動可能に取り付けられている。スタビライザ５は、さらに、昇降機構１２に取り付けられ、水平な軸線１３ａ回りに、すなわち、鉛直面内において揺動可能に支持されたスイングアーム１３と、該スイングアーム１３の先端に配置される吸着パッド１４と、スイングアーム１３に接続されたチューブ１５を介して空気を吸引する吸引ポンプ１６とを備えている。吸着パッド１４は、図２に示されるように、吸着面１４ａを鉛直下方に向けて配される円環状に形成されている。吸着パッド１４は、前記対物ユニット３の観察範囲Ｂ（図中鎖線）よりも大きな中央孔１４ｃを備えており、吸着パッド１４が前記観察範囲Ｂに入ることを防止するようになっている。
【００２１】
スイングアーム１３および吸着パッド１４は中空構造になっている。吸着パッド１４の下側の吸着面１４ａには、図３に示されるように、複数の吸引穴１４ｂが設けられている。吸引ポンプ１６が作動させられると、吸引穴１４ｂから吸い込まれた空気が吸着パッド１４、スイングアーム１３およびチューブ１５を介して吸引されるようになっている。すなわち、吸着面１４ａの全ての吸引穴１４ｂを塞ぐように、吸着パッド１４を試料Ａに接触させた状態で吸引ポンプ１６を作動させることにより、吸着パッド１４、スイングアーム１３およびチューブ１５内が大気圧よりも低い低圧状態となり、吸着パッド１４の吸着面１４ａに試料Ａが吸着状態に維持されるようになっている。
【００２２】
また、スタビライザ５のスイングアーム１３は、図２に示されるように、吸着パッド１４から回転中心１３ａに向かって、一旦鉛直上方に凸に湾曲する形態に形成されている。
また、スイングアーム１３の回転中心１３ａは、吸着パッド１４の吸着面１４ａを延長した平面内に配置されている。そして、吸着パッド１４の吸着面１４ａは、対物ユニット３の光軸３ａにほぼ直交して配置されるようになっている。本実施形態においては、対物ユニット３の光軸３ａは、略鉛直方向に沿って配置され、吸着パッド１４の吸着面１４ａは、略水平方向に沿って配置されるようになっている。したがって、スイングアーム１３の揺動により、吸着パッド１４の吸着面１４ａは、略鉛直方向、すなわち、対物ユニット３の光軸３ａ方向に沿って略直線的に変位するようになっている。
【００２３】
また、前記動作制限手段６は、図１に示されるように、前記昇降機構１２に設けられ、前記スイングアーム１３の後端に上下方向から当接するように配置されたストッパ１７，１８を備えている。ストッパ１７，１８は、上下方向に間隔を空けて配置されている。ストッパ１７，１８は、スイングアーム１３の上限位置および下限位置を設定するようになっており、これらの上限位置および下限位置は、吸着パッド１４の吸着面１４ａが常に対物ユニット３の焦点深度の範囲内に配されるように設定されている。
図１中、符号１９は、スイングアーム１３をバランスさせるためのバランススプリングである。
【００２４】
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡観察システム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システム１を用いて、実験小動物等の試料Ａを観察するには、まず、図２に示されるように、実験小動物等の外皮Ｃを切開して、臓器等の試料Ａを露出させた上で、昇降機構１２を作動させてスタビライザ５を下降させ、スタビライザ５の吸着パッド１４の吸着面１４ａを試料Ａの表面に密着させる。次いで、吸引ポンプ１６を作動させ、チューブ１５およびスイングアーム１３内の空気を吸引し、吸引穴１４ｂによって試料Ａを吸着させる。そして、この状態で、昇降機構１０の作動により顕微鏡観察装置４の対物ユニット３を吸着パッド１４の中央孔１４ｃ内に配置された観察範囲Ｂに近接させて焦点合わせを行い、顕微鏡観察装置４により観察を行う。
【００２５】
本実施形態に係る顕微鏡観察システム１によれば、スタビライザ５に吸着された試料Ａの観察範囲Ｂの動的挙動がスタビライザ５によって抑制される。すなわち、スタビライザ５は、吸着面１４ａを試料Ａに密着させて試料Ａと一体的に変位させられるが、水平な軸線１３ａ回りにのみ揺動可能に支持されているので、対物ユニット３の光軸３ａ方向（Ｚ方向）に沿う試料Ａの変位のみを許容し、他の方向（Ｘ，Ｙ方向）への変位を拘束する。したがって、試料Ａが対物ユニット３の光軸３ａに対して交差する方向に変位することが防止され、画像のブレを抑制することができる。
【００２６】
この場合において、機械的な可動部分はスイングアーム１３のみであるから、スイングアーム１３をプラスチックのように軽い材料で構成することにより、試料Ａにかかる負担を軽減すると同時に、試料Ａの動きの周期が短い場合でも、容易にその動きに追従し、鮮明な画像を得ることができる。
【００２７】
また、本実施形態に係る顕微鏡観察システム１によれば、スタビライザ５の吸着パッド１４が、対物ユニット３の観察範囲Ｂよりも若干大きな中央孔１４ｃを有するので、吸着パッド１４が対物ユニット３の視野範囲に入ることを防止して、十分な観察範囲Ｂを確保することができる。また、観察範囲Ｂに十分に近接した位置において試料Ａの変動を抑制するので、画像のブレを効果的に防止することができる。
【００２８】
また、本実施形態に係る顕微鏡観察システム１によれば、動作制限手段６の作動により、スイングアーム１３の動作範囲が制限され、それによって、吸着パッド１４と一体的に動作する試料Ａの観察範囲Ｂの位置が対物ユニット３の焦点深度の範囲内に制限される。したがって、顕微鏡観察装置４により取得される画像は、常にピントの合った鮮明な画像となる。
【００２９】
また、本実施形態に係る顕微鏡観察システム１においては、スイングアーム１３が上に凸に湾曲しているので、スイングアーム１３の回転中心１３ａを吸着面１４ａと同一の平面内に配置しながら、スイングアーム１３が切開した外皮Ｃに干渉することなく内部の試料Ａに吸着するように配置することができる。
【００３０】
このように、本実施形態に係る顕微鏡観察システム１によれば、試料Ａの動作を完全に拘束するのではなく、対物ユニット３の光軸３ａ方向に沿う変位のみを許容するので、完全に拘束する場合と比較して、生きたままの試料Ａをより自然な状態で観察することができるという利点がある。
【００３１】
なお、本実施形態においては、吸着パッド１４として円環状のものを例に挙げて説明したが、これに代えて、Ｕ字状等任意の形状のものを採用してもよい。
また、ストッパ１７，１８に代えて、スイングアーム１３を水平状態にバランスさせるバランススプリング１９の位置に、スイングアーム１３の水平位置からの変位量に応じて変位を抑制する方向に力をかけるスプリングのような他の動作制限手段（図示略）を設けることにしてもよい。このようにすることで、試料Ａの動作の振幅を低減して、スイングアーム１３をストッパ１７，１８に当接させない範囲で揺動させることができる。ストッパ１７，１８に当接することにより急激な負荷が試料Ａに加わることを防止できる。
【００３２】
さらに、本実施形態に係る顕微鏡観察システム１によれば、試料Ａの動的挙動を抑制するスタビライザ５を顕微鏡観察装置４の対物ユニット３とは別体に設けたので、スタビライザ５を試料Ａに接触配置させる準備作業と、顕微鏡観察装置４による観察作業とを別々に分けて行うことができる。したがって、準備作業において顕微鏡観察装置４が邪魔にならずに、種々の処置を行うことができる。
【００３３】
なお、本発明に係る顕微鏡観察システム１は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下の構成を採用することができる。
すなわち、上記実施形態においては、スタビライザ５の先端部５ｂに吸引穴１４ｂを設けて、試料Ａを吸着固定し、試料Ａに対する負担を軽減することとしたが、これに代えて、試料Ａの動的挙動の変動分が比較的小さい場合には、吸引穴１４ｂを設けることなく、押し付け圧力のみで試料Ａの動的挙動を抑制することにしてもよい。
【００３４】
また、対物ユニット３の光軸３ａを鉛直方向に配した場合について説明したが、これに代えて、任意の方向に沿って光軸３ａを配置することにしてもよい。この場合、スイングアームの回転中心１３ａを含む吸着パッド１４の吸着面を光軸３ａに対して直交する方向に配置することが好ましい。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡観察システム２０について、図４および図５を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る顕微鏡観察システム１と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。
【００３６】
本実施形態に係る顕微鏡観察システム２０は、図４に示されるように、第１の実施形態に係る顕微鏡観察システム１のストッパ１７，１８に代えて、スタビライザ５の後端の変位量を検出する変位量センサ２１と、該変位量センサ２１に基づいて吸着パッド１４の吸着面１４ａが対物ユニット３の焦点深度の範囲に入っているか否かを示す合焦信号を発生する合焦信号発生部（合焦信号発生手段）２２と、顕微鏡観察装置４に備えられたＣＣＤカメラ２３から送られてくる画像から、合焦信号が発生されている間の画像を選択する画像選択部（画像選択手段）２４と、選択された画像を記憶するフレームメモリ２５とを備えている。
【００３７】
前記変位量センサ２１は、例えば、光学式等、非接触式の距離センサであることが好ましい。
合焦信号発生部２２は、例えば、図５に示されるように、変位量センサ２１が出力する変位量信号Ｅｄが、合焦範囲Ｅｄ１〜Ｅｄ２の範囲内に配されている場合に合焦信号Ｅｉｎを発生し、その範囲外になったときに合焦信号Ｅｉｎの発生を停止するようになっている。
【００３８】
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡観察システム２０によれば、第１の実施形態に係る顕微鏡観察システム１と同様に、スタビライザ５によって対物ユニット３の光軸３ａ方向に沿う試料Ａの動作のみを許容し、他の方向の動作を拘束するので、画像のブレを防止することができる。また、試料Ａの動作を拘束するスタビライザ５を利用して試料Ａの変位量Ｅｄを検出するので、光線の反射率が低い試料やコントラストが小さい試料のような通常の光学的手段では変位量検出が困難な場合においても、安定した検出を行うことができる。
【００３９】
また、画像選択部２４の作動により、顕微鏡観察装置４のＣＣＤカメラ２３において連続的に撮像された動画、あるいは、所定時間間隔を空けて撮像された静止画から、観察範囲Ｂが対物ユニット３の合焦範囲内に配されている間の画像のみが選択されてフレームメモリ２５に記憶される。したがって、後にフレームメモリ２５から読み出して観察される画像からはピントのずれた画像が排除され、鮮明な画像で観察することができるという効果がある。
【００４０】
なお、本実施形態においては、顕微鏡観察装置４のＣＣＤカメラに２３よって連続的にあるいは所定時間間隔を空けて所定時間にわたり撮像された画像の中から、試料Ａが対物ユニット３の合焦範囲に配されている画像を選択することとしたが、これに代えて、合焦信号発生部２２からの合焦信号Ｅｉｎを受けている時間帯のみＣＣＤカメラ２３による撮像動作を行わせることにしてもよい。
【００４１】
また、画像選択部２４により選択された画像のみをフレームメモリ２５に記憶しておくこととしたが、これに代えて、全ての画像と合焦信号Ｅｉｎとを対応づけて記憶しておくことにしてもよい。これにより、後に合焦信号Ｅｉｎを手がかりとしてピントの合った画像を選択することもできるし、若干ピントのずれた重要な画像をも、後に漏れなく観察できるという利点がある。
【００４２】
次に、本発明の第３の実施形態に係る顕微鏡観察システム３０について、図６を参照して説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第２の実施形態に係る顕微鏡観察システム２０と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
本実施形態に係る顕微鏡観察システム３０は、図６に示されるように、顕微鏡観察装置４内に対物ユニット３の焦点位置を光軸３ａ方向に調節するフォーカスサーボ機構３１を備えている。フォーカスサーボ機構３１は、変位量センサ２１からの変位量信号Ｅｄに基づいてサーボ機構３２を作動させる制御部３３を備えている。サーボ機構３２は、例えば、レンズを光軸３ａ方向に移動させる直線移動機構である。
【００４４】
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡観察システム３０によれば、第１、第２の実施形態に係る顕微鏡観察システム１，２０と同様に、スタビライザ５によって、対物ユニット３の光軸３ａ方向に沿う試料Ａの変位のみを許容し、他の方向への変位を拘束しつつ観察でき、画像のブレを抑制できるという効果がある。また、試料Ａの動作を拘束するスタビライザ５を利用して試料Ａの変位量Ｅｉｎを検出するので、内臓等の体液により光る試料Ａの表面を直接検出する場合と比較して、より安定した検出を行うことができる。
【００４５】
また、フォーカスサーボ機構３１により光軸３ａ方向に沿う焦点位置を調節するので、より広い範囲にわたる試料Ａの変位を許容しつつ、ピントの合った状態での観察を行うことができる。したがって、試料Ａの拘束をさらに最小限に抑制することができ、試料Ａにかかる負担を低減することができる。
【００４６】
次に、本発明の第４の実施形態に係る顕微鏡観察システム４０について、図７および図８を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第３の実施形態に係る顕微鏡観察システム３０と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
本実施形態に係る顕微鏡観察システム４０は、図７に示されるように、スタビライザ４１が鉛直軸線４２回りに揺動可能に支持されている点、変位量センサ４３がスタビライザ４１の後端の水平方向変位を検出する点、および、サーボ機構４４が、対物ユニット３の光軸３ａに直交する方向に沿う観察位置を調節する点において第３の実施形態に係る顕微鏡観察システム３０と相違している。
【００４８】
スタビライザ４１が鉛直軸線４２回りに揺動可能に支持されることにより、試料ＡはＹ方向およびＺ方向に拘束され、Ｘ方向のみに変位できるように支持されている。なお、スタビライザ４１を鉛直面内において回転させる必要がない本実施形態においては、スイングアーム４５の形状は、外皮Ｃとの干渉を避けるために、吸着面１４ａに対して逆方向に延びていさえすればよい。
【００４９】
サーボ機構４４は、図８に示されるように、瞳リレーレンズ４６と結像レンズ４７との間に配置されたガルバノミラー４８と、該ガルバノミラー４８を駆動するモータ４９とから構成されている。モータ４９には制御部５０が接続されている。制御部５０は、変位量センサ４３により検出されたスイングアーム４５の後端のＸ方向に沿う変位量Ｅｉｎに基づいて、吸着パッド１４のＸ方向に沿う変位量を算出し、その分だけ像の位置を同じＸ方向に移動させるガルバノミラー４８の回転角度指令Ｅｏｕｔを出力するようになっている。
【００５０】
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡観察システム４０の作用について説明する。
本実施形態に係る顕微鏡観察システム４０によれば、スタビライザ４１によって、対物ユニット３の光軸３ａ方向に直交するＸ方向に沿う試料Ａの変位のみを許容し、他の方向への変位を拘束しつつ観察できる。したがって、試料Ａを対物ユニット３の焦点深度の範囲内に常に配置することができ、ピントの合った画像を得ることができる。
【００５１】
また、Ｘ方向の動作については、以下の通りに、図８に示す例を用いて、観察範囲の中心位置に配される像について説明する。実線で示されているように試料Ａの略中心位置に配される像から発せられた光が、対物レンズ３ａによって平行光に変換された後、瞳リレーレンズ４６によって中間像を結像しながら連携されて平行光に戻され、ガルバノミラー４８によって反射されて、結像レンズ４７によってＣＣＤカメラ２３の略中心位置に結像されている。
【００５２】
この状態から、鎖線で示すように試料Ａが変位した場合には、制御部５０の作動によってモータ４９が駆動される。これにより、ガルバノミラー４８を鎖線で示すように揺動させることによって、ガルバノミラー４８からＣＣＤカメラ２３までの光路はそのままで、ガルバノミラー４８から試料Ａまでの光路を鎖線で示すようにずらすことができる。したがって、像の位置の変位量を試料の変位量Ｅｉｎに一致させるようにガルバノミラー４８を揺動させることにより、試料Ａの変位にかかわらず、ほぼ静止した状態の画像を得ることができる。すなわち、Ｘ方向に沿う試料Ａの変位に一致させるように観察範囲をＸ方向に変位させることにより、画像がＸ方向にブレることを防止することができる。
【００５３】
このように、本実施形態に係る顕微鏡観察システム４０によっても、常に合焦状態で、しかも、ブレの低減された鮮明な画像を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡観察システムを示す全体構成図である。
【図２】図１の顕微鏡観察システムにおける対物ユニットとスタビライザとの関係を示す斜視図である。
【図３】図２のスタビライザの吸着パッドの吸着面を示す底面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡観察システムを示す全体構成図である。
【図５】図４の顕微鏡観察システムのスタビライザの変位に基づく合焦信号の一例を示すグラフである。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る顕微鏡観察システムを示す全体構成図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る顕微鏡観察システムを示す全体構成図である。
【図８】図７の観察位置制御装置の作用を説明する図である。
【符号の説明】
【００５５】
Ａ  試料
Ｂ  観察範囲
１，２０，３０，４０  顕微鏡観察システム
３  対物ユニット
４  顕微鏡観察装置
５，４１  スタビライザ
６  動作制限手段
１３，４５  スイングアーム
１４ａ  吸着面
１４  吸着パッド
２１，４３  変位量センサ（変位量検出手段）
２４  画像選択部（画像選択手段）
３１  フォーカスサーボ機構（焦点位置制御装置）
４４  サーボ機構（観察位置制御装置）
【図１】
2006194981.tif 000003
【図２】
2006194981.tif 000004
【図３】
2006194981.tif 000005
【図４】
2006194981.tif 000006
【図５】
2006194981.tif 000007
【図６】
2006194981.tif 000008
【図７】
2006194981.tif 000009
【図８】
2006194981.tif 000010