(57)【要約】【課題】観察対象を容易に観察することができる、顕微撮影装置を用いた観察方法を提供すること。【解決手段】実施形態に係る顕微撮影装置を用いた観察方法は、光を集光するマイクロレンズおよび前記マイクロレンズにより集光される前記光を受光する受光部、を含む画素が所定の間隔で複数個配列された固体撮像装置と、この固体撮像装置上に設けられた載置部と、を有する顕微撮影装置の前記載置部に観察対象を配置し、前記載置部に配置された前記観察対象を前記固体撮像装置によって撮影することを特徴とする方法である。【選択図】図１
2018042283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を集光するマイクロレンズおよび前記マイクロレンズにより集光される前記光を受光する受光部、を含む画素が所定の間隔で複数個配列された固体撮像装置と、この固体撮像装置上に設けられた載置部と、を有する顕微撮影装置の前記載置部に観察対象を配置し、
前記載置部に配置された前記観察対象を前記固体撮像装置によって撮影する
ことを特徴とする顕微撮影装置を用いた観察方法。
【請求項２】
前記画素の間隔をＰ、前記マイクロレンズの視野角をθ、としたとき、前記観察対象を、前記マイクロレンズからの距離がＰ／（２×ｔａｎθ）以内となるように、前記載置部に配置する事を特徴とする請求項１に記載の顕微撮影装置を用いた観察方法。
【請求項３】
前記固体撮像装置が撮影することにより得られる画像信号に基づいて前記観察対象の画像を表示することを特徴とする請求項１または２に記載の顕微撮影装置を用いた観察方法。
【請求項４】
前記顕微撮影装置の前記載置部の表面上に絶縁シートを配置し、
前記観察対象は、前記絶縁シート上に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の顕微撮影装置を用いた観察方法。
【請求項５】
前記固体撮像装置の前記画素の間隔をＰ、前記マイクロレンズの視野角をθ、としたとき、前記顕微撮影装置の前記載置部の表面上に、表面から厚さ方向にＰ／（２×ｔａｎθ）より短い範囲内において延在する複数の凹部を有する検査容器を有し、
前記観察対象は、各々の前記凹部内に配置されることにより、前記載置部上に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の顕微撮影装置を用いた観察方法。
【請求項６】
前記固体撮像装置の前記画素の間隔をＰ、前記マイクロレンズの視野角をθ、としたとき、前記顕微撮影装置の前記載置部の表面上に、この表面が内部に露出し、かつ径がＰ／（２×ｔａｎθ）より小さい通路と、前記通路の入口に設けられた、前記観察対象を透過させるフィルタと、を有し、
前記観察対象は、前記フィルタを介して前記通路に流されることにより、前記載置部上に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の顕微撮影装置を用いた観察方法。
【請求項７】
前記固体撮像装置の前記画素の間隔をＰ、前記マイクロレンズの視野角をθ、としたとき、前記顕微撮影装置の前記載置部の表面上に、この表面が内部に露出し、かつ径がＰ／（２×ｔａｎθ）より小さい流路、を有し、
前記観察対象は、前記流路に流されることにより、前記載置部上に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の顕微撮影装置を用いた観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、顕微撮影装置を用いた観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光学顕微鏡を用いて観察対象を観察する場合、以下のように行われる。まず、載置部に観察対象を載置する。続いて、観察対象を照明し、観察対象からの光を、対物レンズ、接眼レンズ、およびその他のレンズを含む観察光学系によって集光し、これらの光学レンズ系をそれぞれ調整することにより所望の位置に所望の倍率で結像させる。このように結像した像を、接眼レンズから観察することにより、観察対象を観察することができる。
【０００３】
このように、光学顕微鏡を用いた観察方法においては、観察対象を観察するまでに、観察対象からの光を所望の位置に所望の倍率で結像させるために、光学レンズ系を個々に調節する必要である。さらに、光学顕微鏡の視野は一定であるため、観察対象を拡大するほど、観察対象の一部分のみしか一度に観察することができず、観察対象の全体を観察するには、例えば観察対象を移動させる等のように、観察対象上を走査する必要である。
【０００４】
このように、一般に、光学顕微鏡を用いて観察対象を観察するには、煩雑な操作が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１１８１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実施形態は、観察対象を容易に観察することができる、顕微撮影装置を用いた観察方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係る顕微撮影装置を用いた観察方法は、光を集光するマイクロレンズおよび前記マイクロレンズにより集光される前記光を受光する受光部、を含む画素が所定の間隔で複数個配列された固体撮像装置と、この固体撮像装置上に設けられた載置部と、を有する顕微撮影装置の前記載置部に観察対象を配置し、前記載置部に配置された前記観察対象を前記固体撮像装置によって撮影することを特徴とする方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る顕微撮影装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す顕微撮影装置の一部を拡大して示す図である。
【図３】図１に示す顕微撮影装置を用いた観察システムを模式的に示す電気ブロック図である。
【図４】顕微撮影装置の載置部上に観察対象が配置された様子を示す上面図である。
【図５】実施例１に係る顕微撮影装置を用いた観察方法を説明するための図である。
【図６】実施例２に係る顕微撮影装置を用いた観察方法を説明するための図である。
【図７】実施例３に係る顕微撮影装置を用いた観察方法を説明するための図である。
【図８】実施例４に係る顕微撮影装置を用いた観察方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、実施形態に係る顕微撮影装置を用いた観察方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る顕微撮影装置を示す断面図である。図１に示す顕微撮影装置１０は、固体撮像装置１１と、撮影対象を配置することができる載置部１２と、を具備する。
【００１１】
固体撮像装置１１は、光を集光するマイクロレンズ１３、およびマイクロレンズ１３により集光される光を受光する受光部、を含む画素１４が、所定の間隔で複数個配列されることにより構成されるセンサ部を有するものである。以下に、この固体撮像装置１１について具体的に説明する。
【００１２】
図１に示す固体撮像装置１１において、例えばシリコン等からなる半導体基板１５には、複数の不純物層である複数のフォトダイオード層１６が、配列形成されている。本実施形態においては、例えばフォトダイオード層１６が受光部となるが、受光部は、入射される光を受光して光電変換することができればよく、必ずしもフォトダイオード層１６である必要はない。
【００１３】
また、複数のフォトダイオード層１６が設けられた半導体基板１５の表面上には、中間層１７が設けられており、中間層１７の表面上には、複数のマイクロレンズ１３が、配列された複数のフォトダイオード層１６の位置に対応して、配列形成されている。
【００１４】
なお、中間層１７は、例えばカラーフィルタ層等のような波長選択層、中間層の表面上を平坦にするための平坦化層等である。
【００１５】
このような固体撮像装置１１は、フォトダイオード層１６と、このフォトダイオード層１６に光を集光するためのマイクロレンズ１３と、を含む画素１４を複数個有している。固体撮像装置１１において、複数の画素１４を所定の間隔で配列することによりセンサ部が構成されている。
【００１６】
この固体撮像装置１１の表面上のうち、少なくともセンサ部上には、撮影対象を配置することができる載置部１２が設けられている。載置部１２は、例えばガラス等のような、所定の波長帯域の光（例えば可視光）を透過させる透光性を有しかつ固体撮像装置１１のマイクロレンズ１３と屈折率が異なる樹脂によって構成されるものである。載置部１２の形状は、板状のものであっても良いし、マイクロレンズ１３の上に埋め込まれる液状あるいは固体状ものであってもよい。
【００１７】
このような載置部１２は、複数のマイクロレンズ１３上に、複数のマイクロレンズ１３に接触するように配置されており、所定の厚さを有するものである。なお、載置部１２の厚さについては後述する。
【００１８】
このような顕微撮影装置１０は、光源１８下に配置された状態で載置部１２に観察対象を配置し、具体的には、光源１８下に配置された状態で載置部１２の表面上あるいは内部に観察対象を配置し、このように配置された観察対象を固体撮像装置１１において撮影することにより、観察対象を観察することができるものである。なお、光源１８は、例えば顕微撮影装置１０が配置される部屋の蛍光灯等であってもよいし、観察対象をより詳細に撮影するために設けられた撮影専用の光源であってもよい。
【００１９】
図２は、以上に説明した顕微撮影装置１０の一部を拡大して示す図である。以下に、図２を参照して、上述の顕微撮影装置１０について、より詳細に説明する。この顕微撮影装置１０は、マイクロレンズ１３の頂点から所定の距離Ｌ以内に配置される観察対象を撮影することができるものである。ここで、所定の距離Ｌとは、固体撮像装置１１のマイクロレンズ１３の視野角θおよび固体撮像装置１１に配列される画素１４の間隔Ｐにより決定される距離である。以下に、所定の距離Ｌについて説明する。
【００２０】
顕微撮影装置１０によって観察対象を撮影することができる条件は、図２に示すように、観察対象の撮影面の距離をＳ、画素１４の間隔をＰとして、以下のように表現される。
【００２１】
２×Ｓ≦Ｐ・・・（式１）
撮影面の距離Ｓが上記式１を満足しない場合、観察対象からの光は、本来受光される画素１４において受光される他、当該画素１４に隣接する他の画素１４においても受光されてしまうこととなり、顕微撮影装置１０は観察対象を、いわゆるピンボケした状態で撮影してしまう。
【００２２】
ここで、観察対象の撮影面の距離Ｓは、マイクロレンズ１３の視野角をθ、マイクロレンズ１３の頂点から観察対象までの距離をＬとして、以下のように表現される。
【００２３】
ｔａｎθ＝Ｓ／Ｌ・・・（式２）
以上の式１および式２より、マイクロレンズ１３の頂点から観察対象までの距離Ｌは、以下のように表現される。
【００２４】
Ｌ≦Ｐ／（２×ｔａｎθ）・・・（式３）
式３より、本実施形態に係る顕微撮影装置１０は、マイクロレンズ１３の頂点からの距離Ｌが、Ｐ／（２×ｔａｎθ）以内に配置される観察対象を撮影することができるものである。
【００２５】
例えば、画素１４の間隔Ｐ＝１．７６μｍ（Ｓ＝０．８８μｍ）、θ＝１０ｄｅｇである場合、Ｌ≦５μｍとなるため、顕微撮影装置１０は、マイクロレンズ１３の頂点からの距離Ｌが５μｍ以内に配置された観察対象を撮影することができる。同様に、画素１４の間隔Ｐ＝３．５２μｍ（Ｓ＝１．７６μｍ）、θ＝１０ｄｅｇである場合、Ｌ≦１０μｍとなるため、顕微撮影装置１０は、マイクロレンズ１３の頂点からの距離Ｌが１０μｍ以内に配置された観察対象を撮影することができ、画素１４の間隔Ｐ＝１７．６４μｍ（Ｓ＝８．８２μｍ）、θ＝１０ｄｅｇである場合、Ｌ≦５０μｍとなるため、顕微撮影装置１０は、マイクロレンズ１３の頂点からの距離Ｌが５０μｍ以内に配置された観察対象を撮影することができる。
【００２６】
なお、以上に説明したように、本実施形態に係る顕微撮影装置１０は、マイクロレンズ１３の頂点からの距離Ｌが、Ｐ／（２×ｔａｎθ）以内に配置される観察対象を撮影することができるものである。従って、載置部１２の表面上で観察する場合の厚さは、少なくともＰ／（２×ｔａｎθ）以内である必要がある。また、載置部１２の内部に観察対象がある場合は、マイクロレンズ１３の頂点からの距離Ｌが、Ｐ／（２×ｔａｎθ）以内に配置される観察対象を撮影することができるものである。
【００２７】
図３は、以上に説明した顕微撮影装置１０を用いた観察システムを模式的に示す電気ブロック図である。図３に示す観察システムは、顕微撮影装置１０、信号処理回路であるロジック回路部１９、および表示部２０、によって構成される。
【００２８】
ロジック回路部１９は、顕微撮影装置１０により得られた電圧信号（ｒａｗ  ｄａｔａ）に対して色補正（ホワイトバランス、カラーマトリクス）、ノイズ補正（ノイズリダクション、傷補正）、画質補正（エッジ強調、ガンマ補正）等の所定の信号処理を施し、信号処理された電圧信号を画像信号として出力する。本実施形態においては、顕微撮影装置１０に、像を結像するためのレンズや拡大縮小を目的とするレンズ等の光学レンズ系を含まないため、ロジック回路部１９には、このようなレンズ収差の補正やシェーディング補正するための補正回路は含まれていない。
【００２９】
このようなロジック回路部１９は、例えば画素１４が配列された領域であるセンサ部の周囲の半導体基板１５に設けることによって固体撮像装置１１に内蔵させてもよいし、固体撮像装置１１とは別基板に設けられた、固体撮像装置１１とは別部品あってもよい。
【００３０】
次に、表示部２０は、例えばディスプレイ装置であり、ロジック回路部１９から出力される画像信号に基づいて観察対象の画像を形成し、表示する。表示部２０は、顕微撮影装置１０の載置部１２に配置された観察対象の全体を一度に表示することができる。
【００３１】
このような観察システムは、表示部２０に、顕微撮影装置１０の載置部１２に配置された観察対象の全体を一度に表示することができるため、このようなシステムを用いることにより、観察対象の全体を同時にリアルタイムで観察することができる。
【００３２】
続いて、以上に説明した顕微撮影装置１０を用いた観察方法について説明する。まず、所望の光源１８下に配置された顕微撮影装置１０の載置部１２の表面上に、図４に示すように観察対象２１を配置する。本実施例においては、例えば画素１４の間隔Ｐが１μｍ、マイクロレンズ１３の視野角θが１０ｄｅｇ、固体撮像装置１１のセンサ部２２内に１０００個×１０００個の画素１４が形成された１０Ｍセンサを有する顕微撮影装置１０の載置部１２の表面上に、１０００μｍの観察対象２１を載置する。なお、図４においては、センサ部２２内に配置される画素１４の数については省略している。また、図４に示すセンサ部２２は、この周囲に設けられたワイヤー２３により、例えばロジック回路部１９が設けられた基板２４に電気的に接続されている。
【００３３】
なお、上記の顕微撮影装置１０の場合、マイクロレンズ１３の頂点からの距離Ｌが２．８４μｍ（＝１／（２×ｔａｎ１０））以内に配置された観察対象２１を撮影することができるものであり、載置部１２の厚さは、２．８４μｍとなっている。
【００３４】
このような載置部１２の表面上に観察対象２１が載置されると、観察対象２１は、マイクロレンズ１３の頂点からの距離Ｌが所定の距離Ｐ／（２×ｔａｎθ）以内となるように配置されるため、顕微撮影装置１０は、観察対象２１を撮影することができる。固体撮像装置１１は、載置された観察対象２１を撮影し、ロジック回路部１９は、撮影により得られた電圧信号（ｒａｗ  ｄａｔｅ）に対して所望の信号処理を施す。この後、ロジック回路部１９は、信号処理された電圧信号を画像信号として出力する。
【００３５】
最後に、表示部２０は、ロジック回路部１９から出力される画像信号に基づいて観察対象２１の画像を形成し、表示する。
【００３６】
なお、本実施例における顕微撮影装置１０およびこの装置を用いた観察システムにおいて、表示される観察対象２１の倍率Ｍは、観察対象２１のサイズと画素１４の間隔ＰによってＭ＝観察対象２１のサイズ／画素１４の間隔Ｐ、で決定され、上述のように観察対象２１のサイズが１０００μｍ、画素１４の間隔Ｐが１μｍのとき、表示される観察対象２１の倍率Ｍは、１０００となる。
【００３７】
以上に説明した顕微撮影装置１０を用いた観察方法によれば、従来の光学顕微鏡を用いた観察対象の観察方法のように、光学レンズ系の調整、および観察対象上の走査、といった煩雑な操作を必要とせず、顕微撮影装置１０の載置部１２に観察対象２１を配置するだけで、観察対象の全体を一度に容易に観察することができる。
【００３８】
以上に説明した顕微撮影装置１０を用いた観察方法は、様々な分野において適用することができる。以下に、その適用例について説明する。
【００３９】
＜実施例１＞
図５は、実施例１に係る顕微撮影装置を用いた観察方法を説明するための図である。図５に示す観察方法においては、本実施形態に係る顕微撮影装置１０を用いた観察方法をバイオ分野に適用している。図５に示すように、顕微撮影装置１０およびこれを用いた観察システムによれば、顕微撮影装置１０の載置部１２上に癌細胞１０１を含む液体１０２を滴下することにより、癌細胞１０１を観察することができる。以下に、この方法について説明する。
【００４０】
まず、例えば画素１４の間隔Ｐが１μｍ、マイクロレンズ１３の視野角θが１０ｄｅｇ、固体撮像装置１１のセンサ部２２内に１０００個×１０００個の画素１４が形成された１０Ｍセンサを有する顕微撮影装置１０を、所望の光源１８下に配置し、顕微撮影装置１０の載置部１２の表面上に、図５に示すように、絶縁シート１０３を配置する。この絶縁シート１０３は、後に載置部１２の表面上に滴下される液体１０２が、センサ部２２上の載置部１２の周囲に設けられた複数本のワイヤー２３（図４）をショートさせることを抑制するためのものである。
【００４１】
なお、この顕微撮影装置１０の場合、マイクロレンズ１３の頂点からの距離Ｌが２．８４μｍ以内に配置された観察対象を撮影することができるものであり、載置部１２の厚さは、用いられる絶縁シート１０３の厚さを考慮して、２．８４μｍより薄くなっている。
【００４２】
次に、観察対象である癌細胞１０１を含む液体１０２を、例えばスポイト等の滴下装置１０４を用いて載置部１２上に滴下することにより癌細胞１０１を含む液体１０２を絶縁シート１０３を介して載置部１２上に載置する。
【００４３】
次に、載置部１２に癌細胞１０１を含む液体１０２が載置されると、固体撮像装置１１は、載置された癌細胞１０１を含む液体１０２を撮影し、ロジック回路部１９（図３）は、撮影により得られた電圧信号（ｒａｗ  ｄａｔｅ）に対して所望の信号処理を施す。この後、信号処理された電圧信号を画像信号として出力する。
【００４４】
最後に、表示部２０（図３）は、ロジック回路部１９（図３）から出力される画像信号に基づいて癌細胞１０１を含む液体１０２の画像を形成し、図５に示すように表示する。
【００４５】
このようにして、癌細胞１０１を観察することができる。
【００４６】
＜実施例２＞
図６は、実施例２に係る顕微撮影装置を用いた観察方法を説明するための図である。図６に示す観察方法においても、本実施形態に係る顕微撮影装置１０を用いた観察方法をバイオ分野に適用している。図６に示すように、顕微撮影装置１０およびこれを用いた観察システムにおいては、予め載置部１２の表面上に検出対象である抗体に反応する薬品を配置する一方で、光源としてＵＶ（紫外線）光源２０１を用い、抗体と薬品とが反応することによる蛍光発光を観察することにより、抗体の有無を観察することができる。以下に、この方法について説明する。
【００４７】
まず、例えば画素１４の間隔Ｐが１μｍ、マイクロレンズ１３の視野角θが１０ｄｅｇ、固体撮像装置１１のセンサ部２２内に１０００個×１０００個の画素１４が形成された１０Ｍセンサを有する顕微撮影装置１０を、ＵＶ光源２０１下に配置する。また、顕微撮影装置１０の載置部１２の表面上に、図６に示すように、複数の凹部２０２を有する検査容器２０３を配置する。検査容器２０３の凹部２０２の数はセンサ部２２の上方に１０個×１０個程度であり、各凹部２０２内には、検出対象となる抗体と反応し、ＵＶ光の照射によって蛍光発光する薬品を予め塗布しておく。
【００４８】
なお、この顕微撮影装置１０の場合、マイクロレンズ１３の頂点からの距離Ｌが２．８４μｍ以内に配置された観察対象を撮影することができるものである。従って、載置部１２の厚さおよび検査容器２０３の厚さの合計が、２．８４μｍ以内となるように設けられている。したがって、検査容器２０３の各凹部２０２は、検査容器２０３の表面から厚さ方向にＰ／（２×ｔａｎθ）より短い範囲内において延在している。
【００４９】
次に、観察対象である抗体を含む液体２０４を、例えばスポイト等の滴下装置２０５を用いて検査容器２０３の各凹部２０２内に滴下することにより、抗体を含む液体２０４を載置部１２上に載置する。
【００５０】
次に、載置部１２に抗体を含む液体２０４が載置されると、液体２０４に抗体が含まれている場合にはその抗体と凹部２０２内に塗布された薬品とが反応する一方で、上方からＵＶ光が照射されているため、凹部２０２内は蛍光発光２０６する。固体撮像装置１１は、この蛍光発光２０６を撮影し、ロジック回路部１９（図３）は、撮影により得られた電圧信号（ｒａｗ  ｄａｔｅ）に対して所望の信号処理を施す。この後、信号処理された電圧信号を画像信号として出力する。
【００５１】
最後に、表示部２０（図３）は、ロジック回路部１９（図３）から出力される画像信号に基づいて蛍光発光２０６の画像を形成し、図６に示すように表示する。
【００５２】
このようにして、抗体の有無を観察することができる。
【００５３】
＜実施例３＞
図７は、実施例３に係る顕微撮影装置を用いた観察方法を説明するための図である。図７に示す観察方法においては、本実施形態に係る顕微撮影装置１０を用いた観察方法を環境分野に適用している。図７に示すように、顕微撮影装置１０およびこれを用いた観察システムによれば、予めいわゆるＰＭ２．５等の微小粒子状物質３０１を通すことができる通路３０２、およびこの通路３０２の入口および出口に微小粒子状物質３０１を透過させるフィルタ３０３を顕微撮影装置１０の載置部１２上に設け、通路３０２内を微小粒子状物質３０１を通過させることにより、微小粒子状物質３０１を観察することができる。以下に、この方法について説明する。
【００５４】
まず、例えば画素１４の間隔Ｐが１μｍ、マイクロレンズ１３の視野角θが１０ｄｅｇ、固体撮像装置１１のセンサ部２２内に１０００個×１０００個の画素１４が形成された１０Ｍセンサを有する顕微撮影装置１０の載置部１２の表面上に、図７に示すように、微小粒子状物質３０１を通す通路３０２を、通路３０２内に顕微撮影装置１０の載置部１２の表面が露出するように配置し、この通路３０２の入口および出口に、微小粒子状物質３０１を透過させるフィルタ３０３、を設ける。そして、このような顕微撮影装置１０を、所望の光源１８下に配置する。
【００５５】
なお、この顕微撮影装置１０の場合、マイクロレンズ１３の頂点からの距離Ｌが２．８４μｍ以内に配置された観察対象を撮影することができるものである。従って、載置部１２の厚さおよび通路３０２の径ＲＡの合計が、２．８４μｍ以内となるように設けられている。したがって、通路３０２の径ＲＡはＰ／（２×ｔａｎθ）より小さくなっている。
【００５６】
次に、微小粒子状物質３０１を含む気体３０４を通路３０２内に、フィルタ３０３を介して流すことにより、微小粒子状物質３０１を載置部１２上に載置する。
【００５７】
次に、固体撮像装置１１に載置部１２上の観測領域３０５を撮影させ続けると、載置部１２上に微小粒子状物質３０１が到着した場合、固体撮像装置１１は、微小粒子状物質３０１を撮影し、ロジック回路部１９（図３）は、撮影により得られた電圧信号（ｒａｗ  ｄａｔｅ）に対して所望の信号処理を施す。この後、信号処理された電圧信号を画像信号として出力する。
【００５８】
最後に、表示部２０（図３）は、ロジック回路部１９（図３）から出力される画像信号に基づいて微小粒子状物質３０１の画像を形成し、図７に示すように表示する。
【００５９】
このようにして、微小粒子状物質３０１を観察することができる。
【００６０】
＜実施例４＞
図８は、実施例４に係る顕微撮影装置を用いた観察方法を説明するための図である。図８に示す観察方法においても、本実施形態に係る顕微撮影装置１０を用いた観察方法を環境分野に適用している。図８に示すように、顕微撮影装置１０およびこれを用いた観察システムによれば、予め微生物、藻等の汚染物質４０１を含む水４０２を流す流路４０３を顕微撮影装置１０の載置部１２上に設け、流路４０３内を汚染物質４０１を含む水４０２を通過させることにより、汚染物質４０１を観察することができる。以下に、この方法について説明する。
【００６１】
まず、例えば画素１４の間隔Ｐが１μｍ、マイクロレンズ１３の視野角θが１０ｄｅｇ、固体撮像装置１１のセンサ部２２内に１０００個×１０００個の画素１４が形成された１０Ｍセンサを有する顕微撮影装置１０の載置部１２の表面上に、図８に示すように、汚染物質４０１を含む水４０２を流す流路４０３を、流路４０３内に顕微撮影装置１０の載置部１２の表面が露出するように配置する。そして、このような顕微撮影装置１０を、所望の光源１８下に配置する。
【００６２】
なお、この顕微撮影装置１０の場合、マイクロレンズ１３の頂点からの距離Ｌが２．８４μｍ以内に配置された観察対象を撮影することができるものである。従って、載置部１２の厚さおよび流路４０３の径ＲＬの合計が、２．８４μｍ以内となるように設けられている。したがって、流路４０３の径ＲＬはＰ／（２×ｔａｎθ）より小さくなっている。
【００６３】
次に、汚染物質４０１を含む水４０２を流路４０３内に流すことにより、汚染物質４０１を載置部１２上に載置する。
【００６４】
次に、固体撮像装置１１に載置部１２上の観測領域４０４を撮影させ続けると、載置部１２上に汚染物質４０１が到着した場合、固体撮像装置１１は、載置された汚染物質４０１を撮影し、ロジック回路部１９（図３）は、撮影により得られた電圧信号（ｒａｗ  ｄａｔｅ）に対して所望の信号処理を施す。この後、信号処理された電圧信号を画像信号として出力する。
【００６５】
最後に、表示部２０（図３）は、ロジック回路部１９（図３）から出力される画像信号に基づいて汚染物質４０１の画像を形成し、図８に示すように表示する。
【００６６】
このようにして、汚染物質４０１を観察することができる。
【００６７】
以上に、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００６８】
例えば、上記実施形態および各実施例において、固体撮像装置１１は、表面照射型であってもよいし、裏面照射型であってもよく、限定されない。
【００６９】
また、上記実施例においては、本実施形態に係る顕微撮影装置を用いた観察方法を、バイオ分野および環境分野において適用した例を示したが、適用分野についても限定されず、例えば０．２ｎｍより大きい観察対象（光学顕微鏡で観察することができる大きさの観察対象）を観察したい場合に、本実施形態を適用することができる。固体撮像装置の画素間隔、マイクロレンズ設計、および光源等を適宜改良することにより、０．２ｎｍより小さい観察対象（電子顕微鏡で観察することができる大きさの観察対象）を観察することもでき、そのような極めて微小な観察対象を観察する場合にも、本実施形態を適用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０・・・顕微撮影装置
１１・・・固体撮像装置
１２・・・載置部
１３・・・マイクロレンズ
１４・・・画素
１５・・・半導体基板
１６・・・フォトダイオード層
１７・・・中間層
１８・・・光源
１９・・・ロジック回路部
２０・・・表示部
２１・・・観察対象
２２・・・センサ部
２３・・・ワイヤー
２４・・・基板
１０１・・・癌細胞
１０２・・・液体
１０３・・・絶縁シート
１０４・・・滴下装置
２０１・・・ＵＶ光源
２０２・・・凹部
２０３・・・検査容器
２０４・・・液体
２０５・・・滴下装置
２０６・・・蛍光発光
３０１・・・微小粒子状物質
３０２・・・通路
３０３・・・フィルタ
３０４・・・気体
３０５・・・観測領域
４０１・・・汚染物質
４０２・・・水
４０３・・・流路
４０４・・・観測領域
【図１】
2018042283.tif 000003
【図２】
2018042283.tif 000004
【図３】
2018042283.tif 000005
【図４】
2018042283.tif 000006
【図５】
2018042283.tif 000007
【図６】
2018042283.tif 000008
【図７】
2018042283.tif 000009
【図８】
2018042283.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月14日(2017.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
実施形態に係る顕微撮影装置を用いた観察方法は、光を集光する非結像レンズ系、および前記非結像レンズ系により集光される前記光を受光する受光部、を含む画素が所定の間隔で複数個配列された固体撮像装置と、この固体撮像装置上に設けられた載置部と、を有する顕微撮影装置の前記載置部に観察対象を配置し、前記非結像レンズ系の結像操作をすることなく、前記載置部に配置された前記画素の視野角の範囲内にある前記観察対象を前記固体撮像装置によって撮影することを特徴とする方法である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を集光する非結像レンズ系、および前記非結像レンズ系により集光される前記光を受光する受光部、を含む画素が所定の間隔で複数個配列された固体撮像装置と、この固体撮像装置上に設けられた載置部と、を有する顕微撮影装置の前記載置部に観察対象を配置し、
前記非結像レンズ系の結像操作をすることなく、
前記載置部に配置された前記画素の視野角の範囲内にある前記観察対象を前記固体撮像装置によって撮影する
ことを特徴とする顕微撮影装置を用いた観察方法。
【請求項２】
前記画素の間隔をＰ、前記画素の視野角をθ、としたとき、前記観察対象を、前記画素からの距離がＰ／（２×ｔａｎθ）以内となるように、前記載置部に配置する事を特徴とする請求項１に記載の顕微撮影装置を用いた観察方法。
【請求項３】
前記固体撮像装置が撮影することにより得られる画像信号に基づいて前記観察対象の画像を表示することを特徴とする請求項１または２に記載の顕微撮影装置を用いた観察方法。
【請求項４】
前記顕微撮影装置の前記載置部の表面上に絶縁シートを配置し、
前記観察対象は、前記絶縁シート上に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の顕微撮影装置を用いた観察方法。
【請求項５】
前記固体撮像装置の前記画素の間隔をＰ、前記画素の視野角をθ、としたとき、前記顕微撮影装置の前記載置部の表面上に、表面から厚さ方向にＰ／（２×ｔａｎθ）より短い範囲内において延在する複数の凹部を有する検査容器を有し、
前記観察対象は、各々の前記凹部内に配置されることにより、前記載置部上に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の顕微撮影装置を用いた観察方法。
【請求項６】
前記固体撮像装置の前記画素の間隔をＰ、前記画素の視野角をθ、としたとき、前記顕微撮影装置の前記載置部の表面上に、この表面が内部に露出し、かつ径がＰ／（２×ｔａｎθ）より小さい通路と、前記通路の入口に設けられた、前記観察対象を透過させるフィルタと、を有し、
前記観察対象は、前記フィルタを介して前記通路に流されることにより、前記載置部上に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の顕微撮影装置を用いた観察方法。
【請求項７】
前記固体撮像装置の前記画素の間隔をＰ、前記画素の視野角をθ、としたとき、前記顕微撮影装置の前記載置部の表面上に、この表面が内部に露出し、かつ径がＰ／（２×ｔａｎθ）より小さい流路、を有し、
前記観察対象は、前記流路に流されることにより、前記載置部上に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の顕微撮影装置を用いた観察方法。
【請求項８】
前記顕微撮影装置は焦点調整機構を具備しない請求項1乃至７のいずれかに記載の観察方法。
【請求項９】
前記非結像レンズ系は像を拡大縮小するためのレンズ系を含まない請求項1乃至８のいずれかに記載の観察方法。
【請求項１０】
前記顕微撮影装置は前記非結像レンズ系の調整機構、前記観察対象上の走査機構、前記載置部の調整機構の少なくともいずれかを具備しない請求項1乃至９のいずれかに記載の観察方法。
【請求項１１】
前記顕微撮影装置はさらにロジック回路を含み、前記ロジック回路はレンズ収差補正、またはシエーディング補正の回路を含まない請求項1乃至１０のいずれかに記載の観察方法。
【請求項１２】
前記顕微撮影装置はさらに前記非結像レンズ系と前記受光部との間に中間層を有する請求項１乃至１１のいずれかに記載の観察方法。
【請求項１３】
前記中間層は波長選択層である請求項１２に記載の観察方法。
【請求項１４】
前記中間層は単一層である請求項１２又は１３に記載の観察方法。