(57)【要約】【課題】対象物を高い精度で分類可能であり、無染色解析可能な顕微鏡装置を提供する。【解決手段】対象物に光を照射する光源と、対象物の像を一次像面に結像する結像手段と、撮影により、像からの光束が分散されて入射し、該入射した光束に基づく信号を取得する検出器と、撮影位置を所定の方向に移動する移動手段とを備えた撮像手段と、撮影のタイミングを制御する制御手段と、移動手段を制御する制御手段と、信号に基づいて撮影位置における１次元の空間情報と高分解波長情報とを有する第１データを作成するとともに、各撮影位置における第１データから２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する第２データを作成する手段と、第２データから波長ごとの分光画像を作成する手段と、分光画像の各画素における分光放射輝度、分光輝度および分光反射率または分光透過率を取得する手段と、分光画像を所定の解析手法により解析処理する手段とを有するようにした。【選択図】        図１
2015166763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に光を照射する光源と、
対物レンズを介して入射した光束により前記対象物の像を一次像面に結像する結像光学手段と、
撮影により、レンズを介して入射した前記像からの光束が、分散光学素子により所定の方向と直交する方向に分散されて入射し、該入射した光束に基づく信号を取得する２次元撮像検出器と、前記２次元撮像検出器により撮影される撮影位置を前記所定の方向に移動する移動手段とを備えた撮像手段と、
前記２次元撮像検出器の撮影のタイミングを制御する第１の制御手段と、
前記移動手段の移動を制御する第２の制御手段と、
前記信号に基づいて、撮影位置における１次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する２次元分光データを作成するとともに、各撮影位置における２次元分光データから２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する３次元分光データを作成する分光データ作成手段と、
前記３次元分光データから波長ごとの分光画像を作成する画像作成手段と、
前記分光画像の各画素における分光放射輝度、分光輝度および分光反射率または分光透過率を取得する取得手段と、
前記分光画像を所定の解析手法により解析処理する解析処理手段と
を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
対象物に光を照射する光源と、対物レンズを介して入射した光束により対象物の像を一次像面に結像する結像光学手段を備えた顕微鏡部と、
撮影により、レンズを介して入射した前記像からの光束が、分散光学素子により所定の方向と直交する方向に分散されて入射し、該入射した光束に基づく信号を取得する２次元撮像検出器と、前記２次元撮像検出器により撮影される撮影位置を前記所定の方向に移動する移動手段とを備え、前記顕微鏡部に着脱自在に配設される撮像手段と、
前記２次元撮像検出器の撮影のタイミングを制御する第１の制御手段と、
前記移動手段の移動を制御する第２の制御手段と、
前記信号に基づいて、撮影位置における１次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する２次元分光データを作成するとともに、各撮影位置における２次元分光データから２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する３次元分光データを作成する分光データ作成手段と、
前記３次元分光データから波長ごとの分光画像を作成する画像作成手段と、
前記分光画像の各画素における分光放射輝度、分光輝度および分光反射率または分光透過率を取得する取得手段と、
前記分光画像を所定の解析手法により解析処理する解析処理手段と
を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれか１項に記載の顕微鏡装置において、
前記撮像手段においては、前記２次元撮像検出器は、前記レンズおよび前記分散光学素子を含む光学素子とともに着脱可能な構成であり、前記２次元撮像検出器および前記光学素子を交換することにより、撮影可能な波長域、波長分解能および空間画素数を変更することができる
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項４】
請求項１または２のいずれか１項に記載の顕微鏡装置を用いて、前記対象物を無染色で解析する解析方法。
【請求項５】
請求項１または２のいずれか１項に記載の顕微鏡装置において、
前記移動手段は、前記レンズより後段の構成が載置された移動部材である
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項６】
対象物に光を照射する光源と、
対物レンズを介して入射した光束により前記対象物の像を一次像面に結像する結像光学手段と、
撮影により、レンズを介して入射した前記像からの光束が、分散光学素子により所定の方向と直交する方向に分散されて入射し、該入射した光束に基づく信号を取得する２次元撮像検出器を備えた撮像手段と、
前記２次元撮像検出器の撮影のタイミングを制御する制御手段と、
前記信号に基づいて、撮影位置における１次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する２次元分光データを作成するとともに、各撮影位置における２次元分光データから２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する３次元分光データを作成する分光データ作成手段と、
前記３次元分光データから波長ごとの分光画像を作成する画像作成手段と、
前記分光画像の各画素における分光放射輝度、分光輝度および分光反射率または分光透過率を取得する取得手段と、
前記分光画像を所定の解析手法により解析処理する解析処理手段と
を有し、
前記撮像手段は、前記対象物との位置関係を前記所定の方向において変更することにより、撮影位置を前記所定の方向に移動しながら前記像の撮影を行う
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項７】
対象物に光を照射する光源と、対物レンズを介して入射した光束により対象物の像を一次像面に結像する結像光学手段を備えた顕微鏡部と、
撮影により、レンズを介して入射した前記像からの光束が、分散光学素子により所定の方向と直交する方向に分散されて入射し、該入射した光束に基づく信号を取得する２次元撮像検出器を備え、前記顕微鏡部に着脱自在に配設される撮像手段と、
前記２次元撮像検出器の撮影のタイミングを制御する制御手段と、
前記信号に基づいて、撮影位置における１次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する２次元分光データを作成するとともに、各撮影位置における２次元分光データから２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する３次元分光データを作成する分光データ作成手段と、
前記３次元分光データから波長ごとの分光画像を作成する画像作成手段と、
前記分光画像の各画素における分光放射輝度、分光輝度および分光反射率または分光透過率を取得する取得手段と、
前記分光画像を所定の解析手法により解析処理する解析処理手段と
を有し、
前記撮像手段は、前記対象物との位置関係を前記所定の方向において変更することにより、撮影位置を前記所定の方向に移動しながら前記像の撮影を行う
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡装置および解析方法に関し、さらに詳細には、観察対象物の分光情報を取得することが可能な顕微鏡装置および当該顕微鏡装置を用いた解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、対象物の観察を行う顕微鏡装置としては、例えば、可視光およびその近傍の波長域の光を利用して対象物を拡大し、対象物の細部や微細な対象物を人が視認することができるようにしたものが知られている。
【０００３】
こうした顕微鏡装置では、光源から観察対象となる対象物（以下、「観察対象となる対象物」を、単に「対象物」と称する。）に光を照射して得られる対象物からの透過光、反射光または放射光（以下、「対象物からの透過光、反射光または放射光」を、「対象物からの光束」と適宜に称する。）を直接目視して対象物の観察を行ったり、対象物からの光束を撮像装置で撮影した画像を目視して対象物の観察を行い、対象物における明暗や色づきに基づいて、対象物の分類や判別などの処理（以下、「分類や判別などの処理」を、単に「分類処理」と適宜に称する。）を行っている。
【０００４】
しかしながら、対象物の分類処理の際の根拠は、直接目視する場合および画像を目視する場合のいずれの場合でも、色情報（分光情報）としては、モノクロまたはＲＧＢの３要素の合成情報しか得られない。このため、近似した色情報においてはその分類処理が難しく、分類処理の精度には限界があることが問題点として指摘されていた。
【０００５】
また、顕微鏡装置は、色情報の乏しい対象物（例えば、生細胞、組織切片、結晶など）の観察においては、対象物の構造や性質の分類処理を行うために、通常、対象物に対し染色などの処理を行う必要がある。
【０００６】
しかしながら、こうした染色などの処理を行うと、対象物（例えば、生細胞、組織切片、結晶など）の状態劣化や性質変化をきたすため、対象物の現実に即した生の状態（例えば、生物活性を保った生きた状態の細胞や生きた細胞により構築される組織など）を経時的に観察することが不可能であることが問題点として指摘されていた。
【０００７】
なお、本願出願人が特許出願のときに知っている先行技術は、文献公知発明に係る発明ではないため、本願明細書に記載すべき先行技術文献情報はない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、対象物の広範囲領域において高波長分解分光情報を取得して、対象物を高い精度で分類および判別することが可能な顕微鏡装置を提供しようとするものである。
【０００９】
また、本発明の目的とするところは、対象物（例えば、生細胞、組織切片、結晶など）を状態劣化や性質変化をきたすことなく経時的に観察することが可能な顕微鏡装置を提供しようとするものである。
【００１０】
また、本発明の目的とするところは、対象物を無染色で解析する解析方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明による顕微鏡装置は、対象物に光を照射する光源と、対物レンズを介して入射した光束により上記対象物の像を一次像面に結像する結像光学手段と、撮影により、レンズを介して入射した上記像からの光束が、分散光学素子により所定の方向と直交する方向に分散されて入射し、該入射した光束に基づく信号を取得する２次元撮像検出器と、上記２次元撮像検出器により撮影される撮影位置を上記所定の方向に移動する移動手段とを備えた撮像手段と、上記２次元撮像検出器の撮影のタイミングを制御する第１の制御手段と、上記移動手段の移動を制御する第２の制御手段と、上記信号に基づいて、撮影位置における１次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する２次元分光データを作成するとともに、各撮影位置における２次元分光データから２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する３次元分光データを作成する分光データ作成手段と、上記３次元分光データから波長ごとの分光画像を作成する画像作成手段と、上記分光画像の各画素における分光放射輝度、分光輝度および分光反射率または分光透過率を取得する取得手段と、上記分光画像を所定の解析手法により解析処理する解析処理手段とを有するようにしたものである。
【００１２】
なお、この１次元の波長情報は、人間の視覚可能な可視光線を含む、紫外から赤外領域（例えば、２００ｎｍ〜１３μｍ）の波長域を、０．１ｎｍ〜１００ｎｍの波長分解能で、数十〜数百バンドに分光する高波長分解分光情報（ハイパースペクトルデータ）とした。
【００１３】
また、本発明による顕微鏡装置は、対象物に光を照射する光源と、対物レンズを介して入射した光束により対象物の像を一次像面に結像する結像光学手段を備えた顕微鏡部と、撮影により、レンズを介して入射した上記像からの光束が、分散光学素子により所定の方向と直交する方向に分散されて入射し、該入射した光束に基づく信号を取得する２次元撮像検出器と、上記２次元撮像検出器により撮影される撮影位置を上記所定の方向に移動する移動手段とを備え、上記顕微鏡部に着脱自在に配設される撮像手段と、上記２次元撮像検出器の撮影のタイミングを制御する第１の制御手段と、上記移動手段の移動を制御する第２の制御手段と、上記信号に基づいて、撮影位置における１次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する２次元分光データを作成するとともに、各撮影位置における２次元分光データから２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する３次元分光データを作成する分光データ作成手段と、上記３次元分光データから波長ごとの分光画像を作成する画像作成手段と、上記分光画像の各画素における分光放射輝度、分光輝度および分光反射率または分光透過率を取得する取得手段と、上記分光画像を所定の解析手法により解析処理する解析処理手段とを有するようにしたものである。
【００１４】
また、本発明による顕微鏡装置は、上記した顕微鏡装置において、上記撮像手段においては、上記２次元撮像検出器は、上記レンズおよび上記分散光学素子を含む光学素子とともに着脱可能な構成であり、上記２次元撮像検出器および上記光学素子を交換することにより、撮影可能な波長域、波長分解能および空間画素数を変更することができるようにしたものである。
【００１５】
また、本発明による解析方法は、上記した顕微鏡装置を用いて、上記対象物を無染色で解析するようにしたものである。
【００１６】
また、本発明による顕微鏡装置は、上記した顕微鏡装置において、上記移動手段は、上記レンズより後段の構成が載置された移動部材であるようにしたものである。
【００１７】
また、本発明による顕微鏡装置は、対象物に光を照射する光源と、対物レンズを介して入射した光束により上記対象物の像を一次像面に結像する結像光学手段と、撮影により、レンズを介して入射した上記像からの光束が、分散光学素子により所定の方向と直交する方向に分散されて入射し、該入射した光束に基づく信号を取得する２次元撮像検出器を備えた撮像手段と、上記２次元撮像検出器の撮影のタイミングを制御する制御手段と、上記信号に基づいて、撮影位置における１次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する２次元分光データを作成するとともに、各撮影位置における２次元分光データから２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する３次元分光データを作成する分光データ作成手段と、上記３次元分光データから波長ごとの分光画像を作成する画像作成手段と、上記分光画像の各画素における分光放射輝度、分光輝度および分光反射率または分光透過率を取得する取得手段と、上記分光画像を所定の解析手法により解析処理する解析処理手段とを有し、上記撮像手段は、上記対象物との位置関係を上記所定の方向において変更することにより、撮影位置を上記所定の方向に移動しながら上記像の撮影を行うようにしたものである。
【００１８】
また、本発明により顕微鏡装置は、対象物に光を照射する光源と、対物レンズを介して入射した光束により対象物の像を一次像面に結像する結像光学手段を備えた顕微鏡部と、撮影により、レンズを介して入射した上記像からの光束が、分散光学素子により所定の方向と直交する方向に分散されて入射し、該入射した光束に基づく信号を取得する２次元撮像検出器を備え、上記顕微鏡部に着脱自在に配設される撮像手段と、上記２次元撮像検出器の撮影のタイミングを制御する制御手段と、上記信号に基づいて、撮影位置における１次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する２次元分光データを作成するとともに、各撮影位置における２次元分光データから２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する３次元分光データを作成する分光データ作成手段と、上記３次元分光データから波長ごとの分光画像を作成する画像作成手段と、上記分光画像の各画素における分光放射輝度、分光輝度および分光反射率または分光透過率を取得する取得手段と、上記分光画像を所定の解析手法により解析処理する解析処理手段とを有し、上記撮像手段は、上記対象物との位置関係を上記所定の方向において変更することにより、撮影位置を上記所定の方向に移動しながら上記像の撮影を行うようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、以上説明したように構成されているので、従来技術では分類処理が不可能であったような対象物を高い精度で分類および判別することができるという優れた効果を奏する。
【００２０】
また、本発明は、以上説明したように構成されているので、生細胞、組織切片、結晶などの対象物を状態劣化や性質変化を来すことなく経時的に観察することができるという優れた効果を奏する。
【００２１】
また、本発明は、以上説明したように構成されているので、対象物を無染色で解析できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１（ａ）は、本発明による顕微鏡装置の概略構成説明図であり、また、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ矢視図である。
【図２】図２は、本発明による顕微鏡装置の制御部のブロック構成説明図である。
【図３】図３は、顕微鏡装置における撮影処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図４は、顕微鏡装置における解析処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】図５は、校正処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図６（ａ）は、本発明による顕微鏡装置により撮影した線虫のＲＧＢ画像であり、また、図６（ｂ）は、本発明による顕微鏡装置により取得した撮影画像の透過スペクトルであり、また、図６（ｃ）は、本発明による顕微鏡装置により取得したスペクトル解析画像である。
【図７】図７（ａ）は、本発明による顕微鏡装置により撮影した藻体のＲＧＢ画像であり、また、図７（ｂ）は、本発明による顕微鏡装置により取得した撮影画像の透過スペクトルであり、また、図７（ｃ）は、本発明による顕微鏡装置により取得したスペクトル解析画像である。
【図８】図８は、本発明による顕微鏡装置における撮像部の変形例の概略構成説明図である。
【図９】図９は、本発明による顕微鏡装置における撮像部の変形例の概略構成説明図である。
【図１０】図１０は、本発明による顕微鏡装置における撮像部の変形例の概略構成説明図である。
【図１１】図１１（ａ）は、初期状態で配置された一対の色消しプリズムの説明図であり、また、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＢ矢視図であり、また、図１１（ｃ）は、平行平面板として機能する状態の一対の色消しプリズムの説明図であり、また、図１１（ｄ）は、図１１（ｃ）のＣ矢視図である。
【図１２】図１２（ａ）（ｂ）は、本発明による顕微鏡装置の変形例を示す概略構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による顕微鏡装置および解析方法の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【００２４】
図１には、（ａ）には、本発明による顕微鏡装置の概略構成説明図が示されており、また、図１（ｂ）には、図１（ａ）のＡ矢視図が示されており、また、図２には、制御部のブロック構成説明図が示されている。
【００２５】
この図１に示す顕微鏡装置１０は、対物レンズ（図示せず。）を介して入射された略平行光束の径を変倍して再度略平行光束として出射する変倍光学系（図示せず。）を備え、対象物２００からの光束を変倍光学系（図示せず。）を介して一次像面に結像する結像光学部１２と、結像光学部１２により一次像面に結像された像２１０を含む当該一次像面の所定の領域の撮影を行う撮影部１４と、撮影部１４による撮影を制御するとともに結像光学部１２における変倍光学系（図示せず。）を制御して一次像面に結像する像の倍率を調整する制御部１６とを有して構成されている。
【００２６】
なお、この顕微鏡装置１０においては、対象物２００を透過する光を照射する透過型および対象物２００に反射させる光を照射する落射型の光源部１８が設けられており、光源１８−１としては、ハロゲンランプ、キセノンランプ、水銀ランプ、ＬＥＤランプ、レーザーなどが用いられる。なお、図１では、透過型の光源部を用いた場合について記載されている。
【００２７】
より詳細には、撮像部１４は、一次像面に結像された像２１０からの光束を入射する対物レンズ２２と、ＸＹＺ直交座標系におけるＹ軸方向に移動する精密直動ステージ２４と、対物レンズ２２の像面においてＺ軸方向に延設されたスリット開口部２６ａが位置するように配設されたスリット板２６と、スリット開口部２６ａを通過した光束を平行光とするコリメートレンズ２８と、コリメートレンズ２８からの平行光を、Ｙ軸方向に分散する分散光学素子３０と、分散光学素子３０から出射された光束を結像する結像レンズ３２と、結像レンズ３２の像面上に検出部３４ａが位置するように配設された２次元撮像検出部３４とを有して構成されている。
【００２８】
精密直動ステージ２４においては、スリット板２６、コリメートレンズ２８、分散光学素子３０、結像レンズ３２および２次元撮像検出部３４が固定的に配設されている。
【００２９】
このため、スリット板２６、コリメートレンズ２８、分散光学素子３０、結像レンズ３２および２次元撮像検出部３４は、精密直動ステージ２４のＹ軸方向への移動にともなって、一体的にＹ軸方向へ移動することとなる。
【００３０】
なお、こうした精密直動ステージ２４は、従来より公知の技術を用いることができるため、その詳細な説明は省略することとする。
【００３１】
スリット板２６は、対物レンズ２２からの光束が、Ｚ軸方向に延設されたスリット開口部２６ａを通過するように配設される。
【００３２】
また、分散光学素子３０は、例えば、回折格子、プリズムあるいはグリズムを用いることができる。なお、グリズムとは、透過型回折格子とプリズムとを組み合わせた直視回折格子である。
【００３３】
そして、回折格子、プリズムあるいはグリズムは、スリット開口部２６ａの延長方向であるＺ軸方向に対して垂直なＹ軸方向に、入射した光束を分散するように配設される。
【００３４】
なお、対物レンズ２２、スリット板２６、コリメートレンズ２８、分散光学素子３０および結像レンズ３２は、適宜交換することが可能な構成となっている。
【００３５】
２次元撮像検出器３４は、Ｚ軸およびＹ軸と平行（つまり、一次像面と平行、ＹＺ平面と平行である。）に検出部３４ａが配置されるエリアセンサである。
【００３６】
また、この２次元撮像検出器３４は、空間画素数が１画素〜２９００万画素とし、取得可能な波長域は２００ｎｍ〜１３μｍとし、波長分解能は０．１ｎｍ〜１００ｎｍとし、観察する目的や対象物の種類に応じて変更することが可能となっている。
【００３７】
即ち、撮像部１４において、波長域、波長分解能、空間画素数などが異なる２次元撮像検出器３４に交換するとともに、対物レンズ２２、スリット板２６、コリメートレンズ２８、分散光学素子３０および結像レンズ３２を適宜交換することにより、撮像部１４において撮影可能な波長域、波長分解能、空間画素数などを変更することができる。
【００３８】
このため、顕微鏡装置１０においては、取得される分光画像における波長域、波長分解能、空間画素数を変更することができるようになる。
【００３９】
また、制御部１６は、精密直動ステージ２４および２次元撮像素子３４に接続されており、例えば、マイクロコンピューターや汎用のパーソナルコンピューターにより構成される。さらに、制御部１６は、結像光学部１２に接続され、変倍光学系（図示せず。）の制御を行うとともに、光源部１８に接続され、光源のＯＮ／ＯＦＦなどの制御を行う。
【００４０】
そして、制御部１６は、２次元撮像検出器３４において電気信号を取得するタイミング（つまり、撮影するタイミングである。）を制御する撮影制御部４０と、精密直動ステージ２４のＹ軸方向における移動方向、移動量および移動のタイミングを制御する移動制御部４２と、２次元撮像検出器３４からの電気信号に基づいて分光データを作成する分光データ作成部４４と、分光データ作成部４４で作成された分光データに基づいて、分光画像を作成する画像作成部４６と、対象物２００の撮影により取得した各波長ごとの分光画像を処理する画像処理部４８と、画像処理部４８において処理された分光画像の解析処理を行う解析処理部５６とを有して構成されている。
【００４１】
より詳細には、撮影制御部４０は、移動制御部４２から精密直動ステージ２４が移動との情報が出力されると、２次元撮像検出器３４における撮影（つまり、２次元撮像検出器において電気信号を取得することである。）を行い、撮影を行ったとの情報を移動制御部４２に出力する。
【００４２】
また、撮影制御部４０は、像２１０を含む所定の撮影領域における撮影位置が撮影終了位置となるまで精密直動ステージ２４を移動したか否かを判断し、移動制御部４２から撮影終了位置まで移動したとの情報が出力されると、撮影を行った後に撮影処理を終了する。
【００４３】
移動制御部４２は、精密直動ステージ２４を像２１０のＹ軸方向における一方の端部２１０ｃから他方の端部２１０ｄが含まれる所定の撮像領域内をＹ軸方向に、スリット開口部２６ａのスリット幅に応じた所定の間隔で順次移動させる。これにより、所定の撮影領域における撮影位置をＹ軸方向に移動されることとなる。
【００４４】
より詳細には、移動制御部４２は、作業者により撮影開始が指示されると、２次元撮像検出器３４の撮影位置が撮影開始位置となるよう精密直動ステージ２４を移動し、精密直動ステージ２４を移動したとの情報を撮影制御部４０に出力する。
【００４５】
そして、移動制御部４２は、撮影制御部４０から撮影を行ったとの情報が出力されると、精密直動ステージ２４を、スリット開口部２６ａのスリット幅に応じた所定の間隔で移動させ、精密直動ステージ２４を移動したとの情報を撮影制御部４０に出力する。
【００４６】
また、移動制御部４２は、２次元撮像検出器３４の撮影位置が撮影終了位置となるまで精密直動ステージ２４を移動すると、撮影終了位置まで移動したとの情報を撮影制御部４０に出力する。
【００４７】
また、分光データ作成部４４は、２次元撮像検出器３４から出力された電気信号に基づいて、１次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する２次元分光データを作成し、作成した２次元分光データは、制御部１６内に設けられた記憶部５０に出力されて記憶される。
【００４８】
また、分光データ作成部４４は、各撮影位置の撮影が終了すると、記憶部５０に記憶された２次元分光データを用いて、２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する３次元分光データを作成し、作成した３次元分光データは記憶部５０に出力されて記憶される。
【００４９】
画像作成部４６は、分光データ作成部４４において作成した３次元分光データに基づいて、各波長ごとの分光画像を作成する。
【００５０】
この画像作成部４６においては、２００ｎｍ〜１３μｍ内の所定の波長範囲の波長域、０．１ｎｍ〜１００ｎｍ内の所定の波長分解能で、数百バンドに分光された３次元分光データに基づいて、各バンド（各波長）ごとの分光画像を取得する。
【００５１】
画像処理部４８は、対象物２００の撮影により取得した各波長ごとの分光画像に対して暗時ノイズ補正処理、画素間感度偏差補正処理、輝度校正処理および光源補正処理を行う校正処理部５２と、輝度校正処理の際に算出された分光放射輝度（Ｗ／ｓｒ・ｍ２・ｎｍ）から分光輝度（ｃｄ／ｍ２・ｎｍ）を算出するとともに、後述する感度補正係数や輝度校正係数や分光反射率または分光透過率などを算出する算出部５４とを備えている。
【００５２】
より詳細には、校正処理部５２は、２次元撮像検出器３４において、暗電流に起因するノイズを除去する暗時ノイズ補正（ダーク補正）処理を行う。また、２次元撮像検出器３４の画素ごとの感度偏差を補正するために、暗時ノイズ補正処理がなされた分光画像に対して感度補正係数を用いて画素間感度偏差補正処理を行う。さらに、画素間感度偏差補正処理がなされた分光画像に対して輝度校正係数を用いて輝度校正処理を行う。さらにまた、暗時ノイズ補正処理された分光画像内の、空間内の光源光の照明ムラを補正するとともに、対象物２００の分光反射率または分光透過率を取得する光源補正処理を行う。
【００５３】
ここで、暗時ノイズ補正処理時に用いる暗時ノイズ補正データは、対象物２００の観察を行う前、つまり、対象物２００の撮影前に、撮影領域に対象物２００を載置せず、光遮断状態で撮影を行って取得された３次元分光データに基づいて作成された各波長ごとの分光画像データである。なお、このとき撮影の処理手順は、後述する撮影処理と同様である。
【００５４】
また、感度補正係数は、対象物２００の観察を行う前、つまり、対象物２００の撮影前に、撮影領域に対象物２００を載置せず、積分球などにより放射輝度の空間分布が均一化された光源光（以下、「均一標準光源」と称する。）を撮影して取得された３次元分光データである。なお、このとき撮影の処理手順は、後述する撮影処理と同様である。
【００５５】
即ち、感度補正係数は、均一標準光源撮影データの各波長ごとの分光画像において、指定画素（単一画素でも複数画素の平均でも可）の出力値を基準値として、基準値を各画素の出力値で除算して、各画素ごとの補正係数を算出し、各波長ごとの分光画像の各画素に補正計数値を持つ３次元分光データとして作成される。なお、こうした感度補正係数の算出は、算出部５４においてなされ、記憶部５０に出力されて記憶される。
【００５６】
さらに、輝度校正係数は、対象物２００の観察を行う前、つまり、対象物２００の撮影前に、撮影領域に対象物２００を載置せず、分光放射輝度の値づけられている光源光（以下、「分光放射輝度標準光源」と称する。）を撮影して取得した３次元分光データに基づいて作成された１次元データである。なお、このとき撮影の処理手順は、後述する撮影処理と同様である。
【００５７】
即ち、輝度校正係数は各波長に対応する１次元データであり、分光放射輝度標準光源の波長ごとに値づけられた分光放射輝度値を、分光放射輝度標準光源を撮影して得られる各波長ごとの分光画像における指定画素（単一画素でも複数画素の平均でも可）の出力値で除算して、各波長ごとの変換係数を持った輝度校正係数を作成する。なお、こうした輝度校正係数の算出は、算出部５４においてなされ、記憶部５０に出力されて記憶される。
【００５８】
また、光源データは、対象物２００の観察を行う前、つまり、対象物２００の撮影前に、撮影領域に対象物２００を載置せず、光源光を標準白色板などの反射基準に照射して得られる反射光を撮影して取得された３次元分光データとして作成される。なお、このとき撮影の処理手順は、後述する撮影処理と同様である。
【００５９】
さらに、各波長ごとの分光画像における各画素の分光反射率または分光透過率Ｒ（λ）は、次式で表される。
Ｒ（λ）＝Ｃ（λ）／Ｅ（λ）
Ｒ（λ）：分光画像の各画素ごとの分光反射率または分光透過率
Ｃ（λ）：対象物２００の撮影により取得した各波長ごとの分光画像の各画素の出力値
Ｅ（λ）：光源データの各波長ごとの分光画像のＣ（λ）に対応する画素の出力値
【００６０】
なお、こうした光源データおよび分光反射率または分光透過率の算出は、算出部５４においてなされ、記憶部５０に出力されて記憶される。
【００６１】
算出部５４は、校正処理部５２において処理された各波長ごとの分光画像における分光放射輝度Ｌｅ（λ）（Ｗ／ｓｒ・ｍ２・ｎｍ）から分光輝度Ｌ（λ）（ｃｄ／ｍ２・ｎｍ）を算出する。
【００６２】
具体的には、次式により算出される。
Ｌ（λ）＝Ｋｍ×Ｌｅ（λ）×Ｖ（λ）
Ｌ（λ）  ：分光画像の各画素ごとの分光輝度（ｃｄ／ｍ２・ｎｍ）
Ｌｅ（λ）：分光画像の各画素ごとの分光放射輝度（Ｗ／ｓｒ・ｍ２・ｎｍ）
Ｖ（λ）  ：ＣＩＥ標準分光視感効率
Ｋｍ      ：最大視感効果度（６８３ｌｍ・Ｗ−１）
【００６３】
なお、こうした分光放射輝度から分光輝度を算出する手法については、従来より公知の技術（例えば、日本色彩学会（編）、”新編色彩科学ハンドブック（第３版）”、東京大学出版会、ｐｐ．５１−５３、２０１１．）を用いるため、その詳細な説明は省略することとする。
【００６４】
また、例えば、スペクトル解析に使用するデータは、一般に、分光放射輝度か分光反射率（または分光透過率）で、分光輝度はカラー関係などの特定の場面でしか使用しないため、分光放射輝度から分光輝度への算出の処理は、作業者の指示があったときに実行される。
【００６５】
解析処理部５６は、画像処理部４８において処理された対象物２００の撮影により取得した各波長ごとの分光画像の各画素における、分光放射輝度、分光輝度、分光反射率または分光透過率などを用いて、設定されたデータ解析の手法に基づいて、解析処理を行う。
【００６６】
なお、この解析処理部５６においては、各種の解析手法を用いることができ、例えば、スペクトルデータ解析手法では、Ｋ−平均法、ＩＳＯＤＡＴＡ法、スペクトル角マッパー（Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ａｎｇｌｅ  Ｍａｐｐｅｒ）、サポートベクターマシン（Ｓｕｐｐｏｒｔ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｍａｃｈｉｎｅ）、サポートベクター回帰法（Ｓｕｐｐｏｒｔ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）、相互相関マッチング法（Ｃｒｏｓｓ−Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）、線形アンミキシング法（Ｌｉｎｅａｒ  Ｕｎｍｉｘｉｎｇ）、主成分分析（Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  Ａｎａｌｙｓｉｓ：ＰＣＡ）、最小ノイズ分率変換（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｎｏｉｓｅ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ：ＭＮＦ）、整合フィルタ法（Ｍａｔｃｈｅｄ  Ｆｉｌｔｅｒ）、制限エネルギー最小法（Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ）、正射サブスペース投影法決定境界（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ  Ｂｏｕｎｄａｒｙ）、特徴抽出バッタチャヤ距離法（Ｂ−Ｄｉｓｔａｎｃｅ）、クラスター分析判別分析（Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｎｔ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）、線形重回帰分析（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ：ＭＬＲ）、主成分回帰分析（Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ：ＰＣＲ）、古典的最小二乗法（Ｃｌａｓｓｉｃａｌ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅ）、ＰＬＳ回帰分析（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ  Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ：ＰＬＳＲ）、フーリエ変換回帰分析正規化植生指数（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｅｘ：ＮＤＶＩ）、正規化分光反射指数（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｉｎｄｅｘ：ＮＤＳＩ）、正規化土壌指数（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｏｉｌ  Ｉｎｄｅｘ：ＮＤＳＩ）、正規化水指数（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｗａｔｅｒ  Ｉｎｄｅｘ：ＮＤＷＩ）、含水比推定指標解析（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｏｉｌ  Ｍｏｉｓｔｕｒｅ  Ｉｎｄｅｘ：ＮＤＳＭＩ）、Ｐｉｘｅｌ  Ｐｕｒｉｔｙ  Ｉｎｄｅｘ（ＰＰＩ）処理、等面積正規化（Ｅｑｕａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ）、バンド・マッピング法（Ｂａｎｄ  Ｍａｐｐｉｎｇ）、ＳＭＡＣＣ端成分抽出方法ＳＦＦ分類（Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｆｅａｔｕｒｅ  Ｆｉｔｔｉｎｇ）、ディシジョンツリー法（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ  Ｔｒｅｅ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ）、最短距離分類法（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ）、最尤分類法（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ）、Ｆｉｓｈｅｒ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ、マルチレベルスライス法（Ｍｕｌｔｉ−ｌｅｖｅｌ  Ｓｌｉｃｅ  （Ｐａｒａｌｌｅｌｅｐｉｐｅｄ）  Ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ）、ユークリッド最短距離法（ＭＥＤ）、シャイプディファレンス法（ＳＤ）、距離・相関法（ＤＣ）、標準正規変量変換（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｎｏｒｍａｌ  Ｖａｒｉａｔｅ：ＳＮＶ）などを用いることができる。
【００６７】
以上の構成において、本発明による顕微鏡装置１０により対象物２００の観察を行う場合には、まず、２次元撮像検出器３４により像２１０のＺ軸方向における一方の端部２１０ａと他方の端部２１０ｂとが撮影可能な状態で、作業者により撮影開始の指示がなされる。
【００６８】
作業者により撮影開始の指示がなされると、制御部１６において撮影処理が開始される。
【００６９】
ここで、図３のフローチャートには、本発明による顕微鏡装置１０における撮影処理の詳細な処理内容が示されており、この撮影処理においては、まず、２次元撮像検出器３４による撮影位置が撮影開始位置と一致するように精密直動ステージ２４を移動する（ステップＳ３０２）。
【００７０】
この撮影開始位置は、予め設定されており、例えば、像２１０を含む所定の撮影領域におけるＹ軸方向の一方の端部とする。
【００７１】
つまり、このステップＳ３０２の処理においては、移動制御部４２において、２次元撮像検出器３４により撮影位置が撮影開始位置と一致する位置まで精密直動ステージ２４を移動するとともに、精密直動ステージ２４が移動したとの情報を撮影制御部４０に出力する。
【００７２】
次に、撮影制御部４０が、２次元撮像検出器３４において撮影を行う処理を実行する（ステップＳ３０４）。
【００７３】
即ち、このステップＳ３０４の処理においては、撮影制御部４０において、２次元撮像検出器３４における撮影（電気信号の取得）を行うとともに、移動制御部４２に撮影を行ったとの情報を出力する。
【００７４】
具体的には、撮影により、例えば、像２１０のＹ軸方向における他方の端部２１０ｄからの光束が２次元撮像検出器３４に入射すると、２次元撮像検出器３４では、入射した光の光強度分布を電気信号に変換し、この電気信号を分光データ作成部４４に出力する。
【００７５】
その後、分光データ作成部４４において、２次元撮像検出器３４から出力された電気信号に基づいて、１次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する２次元分光データを作成する。なお、作成された２次元分光データは、記憶部５０に出力されて記憶される。
【００７６】
そして、２次元撮像検出器３４による撮影がなされると、移動制御部４２は、精密直動ステージ２４を所定の間隔で移動する（ステップＳ３０６）。
【００７７】
つまり、このステップＳ３０６の処理においては、移動制御部４２の処理により、精密直動ステージ２４を所定の間隔で移動するとともに、精密直動ステージ２４が移動したとの情報を撮影制御部４０に出力する。
【００７８】
なお、このとき、２次元撮像検出器３４の撮影位置が撮影終了位置となるまで精密直動ステージ２４を移動した場合には、移動制御部４２から撮影終了位置まで移動したとの情報を出力されることとなる。
【００７９】
その後、撮影制御部４０において、２次元撮像検出器３４の撮影位置が撮影終了位置となるまで精密直動ステージ２４が移動したか否かを判断する（ステップＳ３０８）。
【００８０】
なお、この撮影終了位置は、予め設定されており、例えば、所定の撮影領域におけるＹ軸方向の他方の端部とする。
【００８１】
即ち、このステップＳ３０８の判断処理においては、撮影制御部４０において、移動制御部４２から撮影終了位置まで移動したとの情報が出力されたか否かの判断を行うものである。
【００８２】
つまり、ステップＳ３０８の判断処理においては、移動制御部４２から撮影終了位置まで移動したとの情報が出力されなかった場合には、撮影制御部４０において２次元撮像検出器３４の撮影位置が撮影終了位置となるまで精密直動ステージ２４が移動していないと判断される。一方、移動制御部４２から撮影終了位置まで移動したとの情報が出力された場合には、撮影制御部４０において２次元撮像検出器３４の撮影位置が撮影終了位置となるまで精密直動ステージ２４が移動したと判断される。
【００８３】
ステップＳ３０８の判断処理において、２次元撮像検出器３４の撮影位置が撮影終了位置となるまで撮影直動ステージ２４が移動していないと判断されると、ステップＳ３０４の処理に戻り、ステップＳ３０４の処理以降の処理を行う。
【００８４】
一方、ステップＳ３０８の判断処理において、２次元撮像検出器３４の撮影位置が撮影終了位置となるまで撮影直動ステージ２４が移動したと判断されると、撮影終了位置において、２次元撮像検出器３４により撮影（電気信号の取得）を行って（ステップＳ３１０）、この撮影処理を終了する。
【００８５】
撮影処理が終了すると、次に、解析処理が開始される。
【００８６】
ここで、図４のフローチャートには、本発明による顕微鏡装置１０における解析処理の詳細な処理内容が示されており、この解析処理においては、まず、分光データ作成部４４において、各撮影位置において取得した１次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する２次元分光データを統合して、所定の撮影領域における情報を示す２次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する３次元分光データを作成する（ステップＳ４０２）。
【００８７】
次に、画像作成部４６において、作成した３次元分光データにおける各波長ごとの分光画像を作成し（ステップＳ４０４）、作成した各波長ごとの分光画像の校正処理を行う（ステップＳ４０６）。
【００８８】
ここで、図５には、校正処理の詳細な処理内容が示されたフローチャートが示されており、この校正処理においては、まず、暗時ノイズ補正処理を行う（ステップＳ５０２）。
【００８９】
即ち、このステップＳ５０２の処理においては、予め作成して記憶部５０にされている暗時ノイズ補正データを用いて暗時ノイズ補正処理を行う。
【００９０】
具体的には、校正処理部５２において、ステップＳ４０４の処理で作成した対象物２００の撮影により取得した各波長ごとの分光画像の各画素における出力値に対し、対応する波長の暗時ノイズ補正データにおける対応する画素の出力値を減算するものである。
【００９１】
次に、こうして暗時ノイズ補正処理された各波長ごとの分光画像に対して、画素間感度偏差補正処理を行う（ステップＳ５０４）。
【００９２】
即ち、このステップＳ５０４の処理においては、校正処理部５２において、暗時ノイズ補正処理された各波長ごとの分光画像の各画素に対して、予め作成して記憶部５０に記憶されている感度補正係数を乗算する。
【００９３】
その後、画素間感度偏差補正処理された各波長ごとの分光画像に対して、輝度校正処理を行う（ステップＳ５０６）。
【００９４】
即ち、このステップＳ５０６の処理においては、校正処理部４２において、画素間感度偏差補正処理された各波長ごとの分光画像の画素出力値に対して、予め作成して記憶部５０に記憶されている輝度校正係数を乗算する。なお、この輝度校正係数を乗算して得られたものは、各波長ごとの分光画像の各画素における分光放射輝度を示すものとなる。
【００９５】
そして、算出部５４において、取得した各波長ごとの分光画像の各画素における分光放射輝度から、各波長ごとの分光画像の各画素における分光輝度を算出し（ステップＳ５０８）、解析処理のステップＳ４０８の処理に進む。
【００９６】
なお、分光輝度は、上記したように特定の場合のみで用いられるため、例えば、作業者から分光輝度を算出する指示がない場合には、このステップＳ５０８の処理は省略されるようにしてもよい。
【００９７】
このステップＳ４０８の処理においては、光源補正処理（ステップＳ４０８）を行うものであり、校正処理部５２において、ステップＳ５０２の処理で取得した暗時ノイズ補正処理された各波長ごとの分光画像の各画素における出力値に対し、光源データの対応する波長の分光画像における対応する画素の出力値を除算して、光源補正処理を行って、対象物２００の各波長ごとの分光画像における各画素ごとの分光反射率または分光透過率を取得する。
【００９８】
次に、対象物２００の撮影により取得した各波長ごとの分光画像における分光放射輝度および分光輝度と、分光反射率または分光透過率とを用いて、解析処理部５６において、例えば、ユーザーにより設定された所定の解析手法により解析処理された解析画像を表示部（図示せず。）に表示し（ステップＳ４１２）、解析処理を終了する。
【００９９】
そして、作業者は、この表示部（図示せず。）に表示された解析画像データを参照して対象物の分類または判別を行うこととなる。
【０１００】
ここで、本発明による顕微鏡装置１０を用いて、対象物２００として線虫および藻類を観察した観察結果について説明する。
【０１０１】
まず、線虫については、大腸菌（ＯＰ５０）を培養したＮＧＭプレート上で、線虫を２０℃の恒温条件で４日間隔の形態培養を行って成虫となるまで生育した。
【０１０２】
そして、こうして成虫となった線虫を採取し、採取した線虫に麻酔をかけ、生きたまま、無固定、無染色の状態で、プレパラート上へ載置した。
【０１０３】
その後、ハロゲン光光源の透過光を用いて顕微鏡装置１０において、このプレパラート上に載置された線虫の観察を行った。
【０１０４】
この観察結果を図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す。
【０１０５】
なお、解析処理における解析法としては、スペクトルデータを教師付最尤法で解析し、組織別に分類して映像化した。
【０１０６】
具体的には、図６（ａ）には、顕微鏡装置１０により撮影した線虫のＲＧＢ画像が示されており、また、図６（ｂ）には、顕微鏡装置１０により取得した撮影画像の透過スペクトルが示されており、また、図６（ｃ）には、顕微鏡装置により取得したスペクトル解析画像が示されている。
【０１０７】
図６（ｂ）は、分光透過率Ｒ（λ）を分光画像の各画素ごとに算出し、線虫の臓器別に代表箇所を選択し、各領域（ＲＯＩ）の画素平均の分光透過率を各々グラフで表示したものである。
【０１０８】
また、図６（ｃ）は、図６（ｃ）で選択した各ＲＯＩを教師箇所として各クラスに割り当て、各空間画素の分光情報をもとに各暮クラスへの生起確率（尤度）を下記計算式から求め、最尤法にて各クラスに分類して、無染色で生きたままの線虫の臓器分類を行った。
【数１】
2015166763.tif 000003
【０１０９】
なお、
【数２】
2015166763.tif 000004
は、クラスｃｉ（選択範囲）の尤度であり、また、
【数３】
2015166763.tif 000005
は、クラスｃｉの分散共分散行列式であり、また、
【数４】
2015166763.tif 000006
は、偏差の転置行列であり、また、
【数５】
2015166763.tif 000007
は、クラスｃｉの分散共分散逆行列であり、また、
【数６】
2015166763.tif 000008
は、偏差行列であり、また、ｎは、バンド数である。
【０１１０】
また、藻類については、２種類の藻類の遊走子の発芽体を培養液入りビーカー内で培養し、成長藻体を用いた。
【０１１１】
そして、培養した藻体を採取し、採取した藻体を、無固定、無染色の状態でプレパラート上へ載置し、ハロゲン光光源の透過光を用いて顕微鏡装置１０において、このプレパラート上に載置された藻体の観察を行った。
【０１１２】
この観察結果を図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す。
【０１１３】
なお、解析処理における解析法としては、スペクトルデータに対し特徴点の傾きの解析を行い、藻類と細菌とを分類して映像化した。
【０１１４】
具体的には、図７（ａ）には、顕微鏡装置１０により撮影した藻体のＲＧＢ画像が示されており、また、図７（ｂ）には、顕微鏡装置１０により取得した撮影画像の透過スペクトルが示されており、また、図７（ｃ）には、顕微鏡装置により取得したスペクトル解析画像が示されている。
【０１１５】
図７（ｂ）は、分光透過率Ｒ（λ）を分光画像の各画素ごとに算出し、選択箇所の分光透過率グラフを表示している。
【０１１６】
また、図７（ｃ）は、図７（ｂ）の分光透過グラフから、藻類および細菌の透過スペクトルの差異の現れる特徴波長を推定し、推定波長から下記計算式にて正規化分光反射指数を算出し、閾値別に藻類と細菌の分類解析を行った。
ＮＤＳＩ＝（Ｒ（１）−Ｒ（２）／（Ｒ（１）＋Ｒ（２））
ＮＤＳＩ：正規化分光反射指数
Ｒ（１）、Ｒ（２）：特徴波長の分光透過率
【０１１７】
以上において説明したように、本発明による顕微鏡装置１０は、撮影部１４において、対物レンズ２２の後段に、スリット板２６、コリメートレンズ２８、分散光学素子３０、結像レンズ３２および２次元撮像検出器３４を設けるようにして、Ｚ軸方向に延長した１次元の空間情報と、Ｙ軸方向に延長した１次元の波長情報とを取得するようにした。
【０１１８】
そして、このスリット板２６、コリメートレンズ２８、分散光学素子３０、結像レンズ３２および２次元撮像検出器３４をＹ軸方向に移動自在に配設された精密直動ステージ２４に配置するようにし、Ｙ軸方向で撮影位置を変更するようにした。
【０１１９】
これにより、本発明による顕微鏡装置１０においては、対象物２００を移動させることなく、対象物２００の像２１０が結像する一次像面における当該像２１０を含む所定の撮影領域全てを撮影することが可能となる。
【０１２０】
このため、本発明による顕微鏡装置１０によれば、対象物２００の観察時に、当該対象物２００を移動させるなどの処理を行う必要がなく、例えば、物理的な刺激（例えば、振動など）に敏感な対象物を観察する場合にも、対象物２００に対して物理的な刺激を与えることなく観察することができるものである。
【０１２１】
また、本発明による顕微鏡装置１０は、校正処理などを行って、対象物２００の撮影により取得した各波長ごとの分光画像における各画素の分光放射輝度および分光輝度と、分光反射率または分光透過率とを用いて、所定の解析手法により解析した画像を表示部（図示せず。）に表示するようにした。
【０１２２】
このため、本発明による顕微鏡装置１０においては、異なる器官、異なる細胞あるいは異なる結晶などを高い精度で分類および判別を行うことができるようになる。
【０１２３】
さらに、本発明による顕微鏡装置１０においては、分光画像における分光放射輝度などを用いて解析した解析画像を取得することができるため、細胞などを、染色処理した細胞だけでなく、染色処理しない、つまり、無染色の細胞を観察することができるようになる。
【０１２４】
つまり、本発明による顕微鏡装置１０では、例えば、生細胞を染色することなく観察することができるようになる。
【０１２５】
従って、本発明による顕微鏡装置１０によれば、状態劣化や性質変化をきたすことなく、対象物２００を経時的に観察することができるようになる。
【０１２６】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（７）に示すように変形するようにしてもよい。
【０１２７】
（１）上記した実施の形態においては、スリット板２６、コリメートレンズ２８、分散光学素子３０、結像レンズ３２および２次元撮像検出器３４を、Ｙ軸方向に移動可能な精密直動ステージ２４上に配設するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。
【０１２８】
即ち、直線上を移動制御可能な技術による構成、例えば、流体式（油圧、空圧）、電磁式、超音波式、ピエゾ式などのアクチュエータなどにより、スリット板２６以降の構成を一体的にＹ軸方向に移動するような構成としてもよい。
【０１２９】
（２）上記した実施の形態においては、スリット板２６以降の構成を、Ｙ軸方向に移動可能な精密直動ステージ２４上に配設するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、撮影部１４の構成としては、下記の３つの構成としてもよい。
【０１３０】
（Ｉ）対物レンズ２２を精密直動ステージ上に配設する構成
（ＩＩ）ガルバノミラーを用いる構成
（ＩＩＩ）一対の色消しプリズムを用いる構成
【０１３１】
以下、上記（Ｉ）〜（ＩＩＩ）について説明する。
【０１３２】
（Ｉ）対物レンズ２２を精密直動ステージ上に配設する構成
図８には、本発明による顕微鏡装置における撮像部の変形例の概略構成説明図が示されている。
【０１３３】
この図８に示す撮像部１０４は、像２１０からの光束を入射する対物レンズ１１２と、対物レンズ１１２が配設され、Ｙ軸方向に移動する精密直動ステージ１１４と、対物レンズ１２の像面においてＺ軸方向に延設されたスリット開口部２６ａが位置するように配設されたスリット板２６と、スリット開口部２６ａを通過した光束を平行光とするコリメートレンズ２８と、コリメートレンズ２８からの平行光を、Ｙ軸方向に分散する分散光学素子３０と、分散光学素子３０から出射された光束を結像する結像レンズ３２と、結像レンズ３２の像面上に検出部３４ａが位置するように配設された２次元撮像検出部３４とを有して構成されている。
【０１３４】
なお、スリット板２６、コリメートレンズ２８、分散光学素子３０、結像レンズ３２および２次元撮像検出器３４はそれぞれ固定的に配設されることとなる。
【０１３５】
また、移動制御部４２は、精密直動ステージ１１４を、像２１０のＹ軸方向における一方の端部２１０ｃから他方の端部２１０ｄが含まれる所定の撮影領域内をＹ軸方向に、スリット開口部２６ａのＹ軸方向の幅に応じた所定の間隔で順次移動させる。
【０１３６】
より詳細には、移動制御部４２は、作業者により撮影開始が指示されると、２次元撮像検出器３４の撮影位置が撮影開始位置となるように精密直動ステージ１１４を移動し、精密直動ステージ１１４を移動したとの情報を撮影制御部４０に出力する。
【０１３７】
そして、移動制御部４２は、撮影制御部４０から撮影を行ったとの情報が出力されると、精密直動ステージ１１４を、スリット開口部２６ａのＹ軸方向の幅に応じた所定の間隔で移動させ、精密直動ステージ１１４を移動したとの情報を撮影制御部４０に出力する。
【０１３８】
また、移動制御部４２は、２次元撮像検出器３４の撮影位置が撮影終了位置となるまで精密直動ステージ１１４を移動すると、撮影終了位置まで移動したとの情報を撮影制御部４０に出力する。
【０１３９】
そして、移動制御部４２において精密直動ステージ１１４を移動して撮影位置を移動しながら、撮影制御部４０により撮影を行うとともに、２次元撮像検出器３４からの電気信号に基づいて、分光データ作成部４４において１次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する２次元分光データを作成することとなる。
【０１４０】
（ＩＩ）ガルバノミラーを用いる構成
図９には、本発明による顕微鏡装置における撮像部の変形例の概略構成説明図が示されている。
【０１４１】
この図９に示す撮像部１２４は、像２１０からの光束を入射するＦ−θレンズ１３２と、Ｆ−θレンズ１３２の後段に設けられたガルバノミラー１３４と、ガルバノミラー１３４によって反射された光束を結像する結像レンズ１３６と、結像レンズ１３６の像面においてＺ軸方向に延設されたスリット開口部２６ａが位置するように配設されたスリット板２６と、スリット開口部２６ａを通過した光束を平行光とするコリメートレンズ２８と、コリメートレンズ２８からの平行光を、Ｘ軸方向に分散する分散光学素子３０と、分散光学素子３０から出射された光束を結像する結像レンズ３２と、結像レンズ３２の像面上に検出部３４ａが位置するように配設された２次元撮像検出部３４とを有して構成されている。
【０１４２】
なお、Ｆ−θレンズ１３４、結像レンズ１３６、スリット板２６、コリメートレンズ２８、分散光学素子３０、結像レンズ３２および２次元撮像検出器３４はそれぞれ固定的に配設されることとなる。
【０１４３】
また、ガルバノミラー１３４は、Ｆ−θレンズ１３２により略コリメートされた光を反射面において反射して結像レンズ１３６に入射させるものであり、この反射面は、Ｚ軸周りに回動するように配設されている。
【０１４４】
そして、移動制御部４２において、反射面の回動角度や回動方向が制御される。なお、こうした回動角度や回動方向については、撮影処理前に設定する。
【０１４５】
なお、以下の説明においては、「ガルバノミラー１３４を回動する」とは、「ガルバノミラー１３４における反射面を回動する」ことを意味するものとする。
【０１４６】
即ち、ガルバノミラー１３４は、回動することにより反射面を回転して、Ｆ−θレンズ１３２によりコリメートされた光の反射角度を変更することとなる。
【０１４７】
また、移動制御部４２は、像２１０のＹ軸方向における一方の端部２１０ｃから他方の端部２１０ｄが含まれる所定の撮影領域内をＹ軸方向に撮影位置が移動するように、ガルバノミラー１３４をＺ軸周りにスリット開口部２６ａのＹ軸方向の幅に応じた所定の回動角度で順次回動させる。
【０１４８】
より詳細には、移動制御部４２は、作業者により撮影開始が指示されると、２次元撮像検出器３４の撮影位置が撮影開始位置となるようガルバノミラー１３４を回動し、ガルバノミラー１３４を回動したとの情報を撮影制御部４０に出力する。
【０１４９】
そして、移動制御部４２は、撮影制御部４０から撮影を行ったとの情報が出力されると、ガルバノミラー１３４を、スリット開口部２６ａのＹ軸方向の幅に応じた所定の回動角度で回動させ、ガルバノミラー１３４を回動したとの情報を撮影制御部４０に出力する。
【０１５０】
また、移動制御部４２は、２次元撮像検出器３４の撮影位置が撮影終了位置となるまでガルバノミラー１３４を回動すると、撮影終了位置まで移動したとの情報を撮影制御部４０に出力する。
【０１５１】
そして、移動制御部４２においてガルバノミラー１３４の回動を制御して撮影位置を移動しながら、撮影制御部４０により撮影を行うとともに、２次元撮像検出器３４からの電気信号に基づいて、分光データ作成部４４において１次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する２次元分光データを作成することとなる。
【０１５２】
（ＩＩＩ）一対の色消しプリズムを用いる構成
図１０には、本発明による顕微鏡装置における撮像部の変形例の概略構成説明図が示されている。
【０１５３】
この図１０に示す撮像部１４４は、像２１０からの光束を入射する対物レンズ２２の前段に配設された一対の色消しプリズム１４６と、対物レンズ２２の像面においてＺ軸方向に延設されたスリット開口部２６ａが位置するように配設されたスリット板２６と、スリット開口部２６ａを通過した光束を平行光とするコリメートレンズ２８と、コリメートレンズ２８からの平行光を、Ｙ軸方向に分散する分散光学素子３０と、分散光学素子３０から出射された光束を結像する結像レンズ３２と、結像レンズ３２の像面上に検出部３４ａが位置するように配設された２次元撮像検出部３４とを有して構成されている。
【０１５４】
なお、対物レンズ２２、スリット板２６、コリメートレンズ２８、分散光学素子３０、結像レンズ３２および２次元撮像検出器３４はそれぞれ固定的に配設されることとなる。
【０１５５】
また、一対の色消しプリズム１４６は、色消しプリズム１４６−１、１４６−２により構成され、色消しプリズム１４６−１、１４６−２は、頂角の方向が一致するとともに、Ｘ軸方向に並んで配設される。なお、以下の説明においては、この図１１（ａ）（ｂ）に示す一対の色消しプリズムの状態を「初期状態」と称することとする。
【０１５６】
また、この一対の色消しプリズム１４６は、移動制御部４２の制御により、初期状態から色消しプリズム１４６−１、１４６−２をそれぞれ逆方向に同じ角度で回動される。
【０１５７】
なお、一対の色消しプリズム１４６は、色消しプリズム１４６−１、１４６−２が互いに逆方向に回転して、頂角の方向が逆方向となるとともにＺ軸方向と水平な状態（図１１（ｃ）（ｄ）を参照する。）となるとき、平行平面板として機能する。
【０１５８】
なお、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）における色消しプリズム１４６−１が矢印Ｉ方向に９０°回転し、色消しプリズム１４６−２が矢印ＩＩ方向に９０°回転した状態を示すものである。
【０１５９】
即ち、色消しプリズム１４６−１、１４６−２は、それぞれ一致した中心軸Ｏを中心にして、それぞれ逆方向に回転するようになされており、例えば、色消しプリズム１４６−１が矢印Ｉ方向に回動するとき、色消しプリズム１４６−２は、矢印ＩＩ方向に回動することとなる（図１３（ａ）を参照する。）。なお、このとき、色消しプリズム１４６−１、１４６−２はそれぞれ０°以上１８０°以下の範囲で回転可能となっている。
【０１６０】
こうした構成の一対の色消しプリズム１４６により、一対の色消しプリズム１４６の後段に配設された２次元撮像検出器３４へ入射する光束の位置を変更することが可能となり、２次元撮像検出器３４によって撮影される撮影位置がＹ軸方向で移動されることとなる。
【０１６１】
また、移動制御部４２は、像２１０のＹ軸方向における一方の端部２１０ｃから他方の端部２１０ｄが含まれる所定の撮影領域内をＹ軸方向に撮影位置が移動するように、色消しプリズム１４６−１、１４６−２を、Ｘ軸周りにスリット開口部２６ａのＹ軸方向の幅に応じてそれぞれ所定の回動角度で順次回動させる。
【０１６２】
より詳細には、移動制御部４２は、作業者により撮影開始が指示されると、１次元撮像検出器２３６の撮影位置が撮影開始位置となるように色消しプリズム１４６−１、１４６−２をそれぞれ逆方向に回動し、色消しプリズム１４６−１、１４６−２を回動したとの情報を撮影制御部４０に出力する。
【０１６３】
そして、移動制御部４２は、撮影制御部４０から撮影を行ったとの情報が出力されると、色消しプリズム１４６−１、１４６−２を、スリット開口部２６ａのＹ軸方向の幅に応じてそれぞれ所定の回動角度で回動させ、色消しプリズム１４６−１、１４６−２を回動したとの情報を撮影制御部４０に出力する。
【０１６４】
また、移動制御部４２は、２次元撮像検出器３４の撮影位置が撮影終了位置となるまで色消しプリズム１４６−１、１４６−２を回動すると、撮影終了位置まで移動したとの情報を撮影制御部４０に出力する。
【０１６５】
そして、移動制御部４２において色消しプリズム１４６−１、１４６−２を回動して撮影位置を移動しながら、撮影制御部４０により撮影を行うとともに、２次元撮像検出器３４からの電気信号に基づいて、分光データ作成部４４において１次元の空間情報と１次元の波長情報とを有する２次元分光データを作成することとなる。
【０１６６】
（３）上記した実施の形態においては、対象物２００の撮影により取得した各波長ごとの分光画像を作成した後に、校正処理を行うようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、校正処理における暗時ノイズ補正処理や光源補正処理については、例えば、作業者による指示のあった後に処理を行うようにしてもよい。
【０１６７】
（４）上記した実施の形態においては、結像光学部１２と光源部１８と撮像部１４とにより顕微鏡装置１０を構成するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、本発明による顕微鏡装置としては、一次像面に対象物の像が結像される結像光学部および対象物に光を照射する光源とを有する顕微鏡部、具体的には、従来より公知の光学顕微鏡装置の鏡筒部分に、Ｃマウントなどのアタッチメントを介して着脱自在に配置する構成としてもよい。
【０１６８】
（５）上記した実施の形態においては、顕微鏡装置１０における撮影部１４内に設けられた精密直動ステージ２４により、対物レンズ２２より後段の校正をＹ軸方向に移動させて、撮影位置をＹ軸方向に移動するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、撮影部１４において、対物レンズ２２、スリット板２６、コリメートレンズ２８、分散光学素子３０、結像レンズ３２および２次元撮像検出器３４を固定的に配設し、対象物２００との位置関係をＹ軸方向に移動することにより、撮影位置をＹ軸方向に移動するようにしてもよい。
【０１６９】
即ち、撮影部１４あるいは対象物２００のいずれか一方を固定し、他方のＹ軸方向に移動させることにより、撮影位置をＹ軸方向に移動することとなる。
【０１７０】
具体的には、顕微鏡装置１０を移動させる場合には、例えば、撮影装置１４において、対物レンズ２２、スリット板２６、コリメートレンズ２８、分散光学素子３０、結像レンズ３２および２次元撮像検出器３４を固定的に配設し、固定された対象物２００に対して、撮像部１４とは別体に設けられ、制御部１６とは異なる制御部により制御される移動手段により撮像部１４をＹ軸方向に移動するようにしてもよい（図１２（ａ）を参照する。）なお、この差異には、当該移動手段を制御する制御部と、撮像部１４の制御部１６とは接続され、移動のタイミングや撮影のタイミングが制御されることとなる。
【０１７１】
また、対象物２００を移動させる場合には、撮影装置１４において、対物レンズ２２、スリット板２６、コリメートレンズ２８、分散光学素子３０、結像レンズ３２および２次元撮像検出器３４を固定的に配設するとともに、Ｙ軸方向に移動可能なステージに対象物２００を配置し、固定された撮像部１４に対して、制御部により制御されるステージにより対象物２００をＹ軸方向に移動するようにしてもよい（図１２（ｂ）を参照する。）。なお、この際には、当該移動手段を制御する制御部と、撮像部１４の制御部１６とは接続され、移動のタイミングや撮影のタイミングが制御されることとなる。
【０１７２】
（６）上記した実施の形態においては、対物レンズ２２、スリット板２６、コリメートレンズ２８、分散光学素子３０、結像レンズ３２および２次元撮像検出器３４などのハード構成を交換することにより、波長域、波長分解能、空間画素数を変更するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、撮影ソフトの機能を利用し、外部定義のファイルの読み込み、あるいは、パラメータを作業者が指定することにより、波長域、波長分解能、空間画素数だけでなく、撮影速度、露光時間、ゲインを自由に設定することができるようにしてもよい。
【０１７３】
（７）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（６）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７４】
本発明は、細胞や組織の観察を行う顕微鏡装置として用いて好適である。
【符号の説明】
【０１７５】
１０        顕微鏡装置
１２        結像光学部
１４、１０４、１２４、１４４        撮像部
１６        制御部
２２、１１２        対物レンズ
２４、１１４        精密直動ステージ
２６        スリット板
２８        コリメートレンズ
３０        分散光学素子
３２、１３６        結像レンズ
３４        ２次元撮像検出器
４０        撮影制御部
４２        移動制御部
４４        分光データ作成部
４６        画像作成部
４８        解析部
５０        記憶部
１３２        Ｆ−θレンズ
１３４        ガルバノミラー
１４６        一対の色消しプリズム
１４６−１、１４６−２        色消しプリズム
２００        対象物
２１０        像
【図２】
2015166763.tif 000009
【図３】
2015166763.tif 000010
【図４】
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【図５】
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【図１１】
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【図１】
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【図６】
2015166763.tif 000015
【図７】
2015166763.tif 000016
【図８】
2015166763.tif 000017
【図９】
2015166763.tif 000018
【図１０】
2015166763.tif 000019
【図１２】
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