(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージに設けられたサンプルを透過した収束光であるサンプル透過光を撮像する第１の結像光学系と、
前記第１の結像光学系から分岐された前記サンプル透過光の一部を撮像する第２の結像光学系と、
を備え、
前記第２の結像光学系は、
前記第１の結像光学系から前記サンプル透過光の一部を分岐する、下記式１で表わされる関係を満足する厚みを有する光線分岐素子と、
分岐された前記サンプル透過光の位相差像を撮像する撮像素子と、
当該撮像素子に前記分岐されたサンプル透過光の位相差像を結像させる１又は複数の光学素子と、
前記撮像素子に結像される前記分岐されたサンプル透過光の一部を遮蔽するフィルタとして配設された、前記位相差像となる一組の光束を通過させる一組の貫通孔の設けられた絞りと、
を有し、
前記光線分岐素子は、前記光線分岐素子に起因するゴーストに対する前記位相差像の光量比が前記撮像素子の階調数に基づいて算出される閾値以上となるように、反射防止コーティングが施されており、
前記撮像素子の階調数に基づいて算出される閾値は、前記撮像素子の階調数をＸビットとしたときに、２０ｌｏｇ（２Ｘ／１）で表わされる値である、顕微鏡。
【数１】
0005696396.tif 000005
ここで、上記式１において、
ｔ：光線分岐素子の厚み
ｋ：ゴーストの位相差像からの離隔距離と光線分岐素子の厚みとの間の相関関係を表わす、光学系に固有の比例係数
φａ：サンプル透過光のフィルタ位置での光束径
φｂ：貫通孔の直径
ｄ：一組の貫通孔の中心間距離
である。
【請求項２】
前記第１の結像光学系では、前記光線分岐素子によって反射された前記サンプル透過光が撮像され、
前記第２の結像光学系では、前記光線分岐素子を透過した前記サンプル透過光の位相差像が撮像される、請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記第１の結像光学系では、前記光線分岐素子を透過した前記サンプル透過光が撮像され、
前記第２の結像光学系では、前記光線分岐素子によって反射された前記サンプル透過光の位相差像が撮像される、請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記光線分岐素子における前記サンプル透過光の入射面での透過率Ｔ及び反射率Ｒが、Ｔ＞０．９８８、かつ、Ｒ＜０．０１２という関係を満足する、請求項２に記載の顕微鏡。
【請求項５】
前記光線分岐素子における前記サンプル透過光の入射面での透過率Ｔ及び反射率Ｒが、Ｔ＜０．１１、かつ、Ｒ＞０．８９という関係を満足する、請求項３に記載の顕微鏡。
【請求項６】
ステージに設けられたサンプルを透過した収束光であるサンプル透過光の一部を、下記式１で表わされる関係を満足する厚みを有する光線分岐素子により分岐するステップと、
前記光線分岐素子により分岐された前記サンプル透過光の一部のうち当該光線分岐素子に起因するゴーストを、前記分岐されたサンプル透過光の位相差像を撮像する撮像素子と前記光線分岐素子との間にフィルタとして設けられた、前記位相差像となる一組の光束を通過させる一組の貫通孔の設けられた絞りにて遮蔽するステップと、
を含み、
前記光線分岐素子には、前記光線分岐素子に起因するゴーストに対する前記位相差像の光量比が前記撮像素子の階調数に基づいて算出される閾値以上となるように、反射防止コーティングが施されており、
前記撮像素子の階調数に基づいて算出される閾値は、前記撮像素子の階調数をＸビットとしたときに、２０ｌｏｇ（２Ｘ／１）で表わされる値である、ゴースト除去方法。
【数２】
0005696396.tif 000006
ここで、上記式１において、
ｔ：光線分岐素子の厚み
ｋ：ゴーストの位相差像からの離隔距離と光線分岐素子の厚みとの間の相関関係を表わす、光学系に固有の比例係数
φａ：サンプル透過光のフィルタ位置での光束径
φｂ：貫通孔の直径
ｄ：一組の貫通孔の中心間距離
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡及びゴースト除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対物レンズの切り換えに応じて、コンデンサレンズ、視野絞り、開口絞り、標本ステージの対物レンズ光軸方向駆動機構、フィルタ、光源に対する調光電源等の調整が自動的に行われる電動式顕微鏡が知られている（例えば、以下の特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１３３３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載されているような顕微鏡においてオートフォーカス機能を実現するために、観察対象のデフォーカス位置を取得する位相差光学系を用いたオートフォーカス装置を顕微鏡に付加することが考えられる。かかる場合、サンプルを透過した光を撮像素子に結像させる結像光学系の光軸上に光線分岐素子を設置して、サンプルを透過した光の一部を、上記位相差光学系へと導くこととなる。
【０００５】
本発明者らは、このような位相差光学系を用いたオートフォーカス装置について鋭意検討を行った結果、光線分岐素子によって発生するゴーストが、結像光学系及び位相差光学系で撮像される画像に影響を与えることが判明した。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、位相差光学系を用いたオートフォーカス機能を有する顕微鏡において、光線分岐素子に起因するゴーストを除去することが可能な、顕微鏡及びゴースト除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ステージに設けられたサンプルを透過したサンプル透過光を撮像する第１の結像光学系と、前記第１の結像光学系から分岐された前記サンプル透過光の一部を撮像する第２の結像光学系と、を備え、前記第２の結像光学系は、前記第１の結像光学系から前記サンプル透過光の一部を分岐する、所定の閾値以上の厚みを有する光線分岐素子と、分岐された前記サンプル透過光の位相差像を撮像する撮像素子と、当該撮像素子に前記分岐されたサンプル透過光の位相差像を結像させる１又は複数の光学素子と、前記撮像素子に結像される前記分岐されたサンプル透過光の一部を遮蔽するフィルタと、を有する顕微鏡が提供される。
【０００８】
前記第１の結像光学系では、前記光線分岐素子によって反射された前記サンプル透過光が撮像され、前記第２の結像光学系では、前記光線分岐素子を透過した前記サンプル透過光の位相差像が撮像されてもよい。
【０００９】
前記第１の結像光学系では、前記光線分岐素子を透過した前記サンプル透過光が撮像され、前記第２の結像光学系では、前記光線分岐素子によって反射された前記サンプル透過光の位相差像が撮像されてもよい。
【００１０】
前記フィルタは、前記位相差像となる一組の光束を通過させる一組の貫通孔が設けられた絞りであり、前記光線分岐素子の厚みは、前記貫通孔の直径と、前記一組の貫通孔の中心間距離と、前記サンプル透過光の前記フィルタの位置での光束径とに基づいて算出される特徴量よりも大きい値を有することが好ましい。
【００１１】
前記光線分岐素子の厚みは、以下の式１に基づいて算出される特徴量よりも大きい値を有することが好ましい。
【００１２】
【数１】
0005696396.tif 000002
【００１３】
ここで、上記式１において、
ｔ：光線分岐素子の厚み
ｋ：光学系に固有の定数
φａ：サンプル透過光のフィルタ位置での光束径
φｂ：貫通孔の直径
ｄ：一組の貫通孔の中心間距離
である。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ステージに設けられたサンプルを透過したサンプル透過光の一部を、所定の閾値以上の厚みを有する光線分岐素子により分岐するステップと、前記光線分岐素子により分岐された前記サンプル透過光の一部のうち当該光線分岐素子に起因するゴースト光を、前記分岐されたサンプル透過光の位相差像を撮像する撮像素子と前記光線分岐素子との間に設けられたフィルタにて遮蔽するステップと、を含むゴースト除去方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、位相差光学系を用いたオートフォーカス機能を有する顕微鏡において、光線分岐素子に起因するゴーストを除去することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡の構成を示した説明図である。
【図２】同実施形態に係る統括制御部の構成を示したブロック図である。
【図３】光線分岐素子について説明するための説明図である。
【図４】同実施形態に係るデフォーカス量検出部の一例を示した説明図である。
【図５】光線分岐素子の表面透過率とゴーストのＳＮ比との関係を示したグラフ図である。
【図６】光線分岐素子の厚みとたわみ量との関係を示したグラフ図である。
【図７】同実施形態に係る２眼レンズフィルタの一例を示した説明図である。
【図８】波面収差と光学分岐素子の厚みとの関係を示したグラフ図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るデフォーカス量検出部の一例を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
なお、説明は、以下の順序で行うものとする。
（１）第１の実施形態
（１−１）顕微鏡の構成について
（１−２）光線分岐素子について
（１−３）デフォーカス量検出部の構成について
（２）第２の実施形態
【００１９】
（第１の実施形態）
＜顕微鏡の構成について＞
まず、図１を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る顕微鏡１の構成を示した説明図である。
【００２０】
［全体構成］
本実施形態に係る顕微鏡１は、図１に例示したように、生体サンプルＳＰＬが配設されるプレパラートＰＲＴ全体の像（以下、この像をサムネイル像とも称する。）を撮像するサムネイル像撮像部１０と、生体サンプルＳＰＬが所定倍率で拡大された像（以下、この像を拡大像とも称する。）を撮像する拡大像撮像部２０と、を有する。また、拡大像撮像部２０には、拡大像撮像部２０中に存在する照明視野絞りのデフォーカス（ｄｅｆｏｃｕｓ）量を検出するためのデフォーカス量検出部３０が設けられている。
【００２１】
プレパラートＰＲＴは、血液等の結合組織、上皮組織又はそれらの双方の組織などの組織切片又は塗抹細胞からなる生体サンプルＳＰＬを、所定の固定手法によりスライドガラスに固定したものである。これらの組織切片又は塗抹細胞には、必要に応じて各種の染色が施される。この染色には、ＨＥ（ヘマトキシリン・エオシン）染色、ギムザ染色又はパパニコロウ染色等に代表される一般染色のみならず、ＦＩＳＨ（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ｉｎ−Ｓｉｔｕ  Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ）や酵素抗体法等の蛍光染色が含まれる。
【００２２】
また、プレパラートＰＲＴには、対応する生体サンプルＳＰＬを特定するための付帯情報（例えば、サンプルを採取した人の氏名、採取日時、染色の種類等）が記載されたラベルが貼付されていてもよい。
【００２３】
本実施形態に係る顕微鏡１には、上述のようなプレパラートＰＲＴが載置されるステージ４０が設けられており、更に、ステージ４０を様々な方向に移動させるためのステージ駆動機構４１が設けられている。このステージ駆動機構４１により、ステージ４０を、ステージ面に対して平行となる方向（Ｘ軸−Ｙ軸方向）と、直交する方向（Ｚ軸方向）に自由に移動させることができる。
【００２４】
また、拡大像撮像部２０には、照明視野絞りピント調整部の一例であるコンデンサレンズ駆動機構４２が設けられている。
【００２５】
［サムネイル像撮像部］
サムネイル像撮像部１０は、図１に示したように、光源１１と、対物レンズ１２と、撮像素子１３と、を主に備える。
【００２６】
光源１１は、ステージ４０のプレパラート配置面とは逆の面側に設けられる。光源１１は、一般染色が施された生体サンプルＳＰＬを照明する光（以下、明視野照明光、又は、単に照明光とも称する。）と、特殊染色が施された生体サンプルＳＰＬを照明する光（以下、暗視野照明光とも称する。）とを切り換えて照射可能である。また、光源１１は、明視野照明光又は暗視野照明光のいずれか一方だけを照射可能なものであってもよい。この場合、光源１１として、明視野照明光を照射する光源と、暗視野照明光を照射する光源の２種類の光源が設けられることとなる。
【００２７】
更に、サムネイル像撮像部１０には、プレパラートＰＲＴに貼付されたラベルに記載されている付帯情報を撮像するための光を照射するラベル光源（図示せず。）が別途設けられていてもよい。
【００２８】
所定倍率の対物レンズ１２は、プレパラート配置面におけるサムネイル像撮像部１０の基準位置の法線を光軸ＳＲＡとして、ステージ４０のプレパラート配置面側に配設される。ステージ４０上に配設されたプレパラートＰＲＴを透過した透過光は、この対物レンズ１２によって集光されて、対物レンズ１２の後方（すなわち、照明光の進行方向）に設けられた撮像素子１３に結像する。
【００２９】
撮像素子１３には、ステージ４０のプレパラート配置面に載置されたプレパラートＰＲＴ全体を包括する撮像範囲の光（換言すれば、プレパラートＰＲＴ全体を透過した透過光）が結像する。この撮像素子１３上に結像した像が、プレパラートＰＲＴ全体を撮像した顕微鏡画像であるサムネイル像となる。
【００３０】
［拡大像撮像部］
拡大像撮像部２０は、図１に示したように、光源２１と、コンデンサレンズ２２と、対物レンズ２３と、撮像素子２４と、を主に備える。また、拡大像撮像部２０には、更に、照明視野絞り（図示せず。）が設けられている。
【００３１】
光源２１は、明視野照明光を照射するものであり、ステージ４０のプレパラート配置面とは逆の面側に設けられる。また、光源２１とは異なる位置（例えばプレパラート配置面側）には、暗視野照明光を照射する光源（図示せず。）が設けられる。
【００３２】
コンデンサレンズ２２は、光源２１から照射された明視野照明光や、暗視野照明用の光源から照射された暗視野照明光を集光して、ステージ４０上のプレパラートＰＲＴに導くレンズである。このコンデンサレンズ２２は、プレパラート配置面における拡大像撮像部２０の基準位置の法線を光軸ＥＲＡとして、光源２１とステージ４０との間に配設される。また、コンデンサレンズ駆動機構４２は、このコンデンサレンズ２２を光軸ＥＲＡ方向に沿って駆動することが可能である。コンデンサレンズ２２は、コンデンサレンズ駆動機構４２によって、光軸ＥＲＡ上の位置を変えることができる。
【００３３】
所定倍率の対物レンズ２３は、プレパラート配置面における拡大像撮像部２０の基準位置の法線を光軸ＥＲＡとして、ステージ４０のプレパラート配置面側に配設される。拡大像撮像部２０では、この対物レンズ２３を適宜交換することで、生体サンプルＳＰＬを様々な倍率に拡大して撮像することが可能となる。ステージ４０上に配設されたプレパラートＰＲＴを透過した透過光は、この対物レンズ２３によって集光されて、対物レンズ２３の後方（すなわち、照明光の進行方向）に設けられた撮像素子２４に結像する。
【００３４】
なお、第１の結像光学系の一例である対物レンズ２３と撮像素子２４との間の光軸ＥＲＡ上には、光線分岐素子３１が設けられており、対物レンズ２３を透過した透過光の一部が、後述するデフォーカス量検出部３０へと導かれる。
【００３５】
撮像素子２４には、撮像素子２４の画素サイズ及び対物レンズ２３の倍率に応じて、ステージ４０のプレパラート配置面上における所定の横幅及び縦幅からなる撮像範囲の像が結像される。なお、対物レンズ２３により生体サンプルＳＰＬの一部が拡大されるため、上述の撮像範囲は、撮像素子１３の撮像範囲に比べて十分に狭い範囲となる。
【００３６】
ここで、サムネイル像撮像部１０及び拡大像撮像部２０は、図１に示したように、それぞれの基準位置の法線である光軸ＳＲＡと光軸ＥＲＡとがＹ軸方向に距離Ｄだけ離れるように配置される。この距離Ｄは、撮像素子１３の撮像範囲に拡大像撮像部２０の対物レンズ２３を保持する鏡筒（図示せず）が写りこむことなく、かつ小型化のために近い距離に設定される。
【００３７】
［デフォーカス量検出部］
第２の結像光学系の一例であるデフォーカス量検出部３０は、図１に示したように、光線分岐素子３１と、コンデンサレンズ３２と、２眼レンズフィルタ３３と、２眼レンズ３４と、撮像素子３５と、を主に備える。
【００３８】
光線分岐素子３１は、先に説明したように、拡大像撮像部２０の対物レンズ２３と撮像素子２４との間の光軸ＥＲＡ上に設けられており、対物レンズ２３を透過したサンプル透過光（サンプルを透過した光）の一部を反射させる。換言すれば、光線分岐素子３１によって、対物レンズ２３を透過したサンプル透過光は、撮像素子２４へと向かう透過光と、後述するデフォーカス量検出部３０内のコンデンサレンズ３２へと向かう反射光とに分岐される。
【００３９】
本実施形態では、光線分岐素子３１によって分岐された反射光の進行方向側に、コンデンサレンズ３２が設けられる。このコンデンサレンズ３２は、光線分岐素子３１によって分岐された反射光を集光して、コンデンサレンズ３２の後方（反射光の進行方向側）に設けられた２眼レンズ３４へと導く。
【００４０】
２眼レンズフィルタ３３は、コンデンサレンズ３２と後述する２眼レンズ３４との間に設けられるフィルタであり、デフォーカス量検出部３０内に設けられた撮像素子３５に結像される反射光（サンプル透過光の反射光）の一部を遮蔽する。２眼レンズフィルタ３３を通過した反射光は、２眼レンズフィルタ３３の後方に設けられた２眼レンズ３４へと導かれる。
【００４１】
２眼レンズ３４は、コンデンサレンズ３２から導光された光束を２つの光束へと分割する。分割された光束は、２眼レンズ３４の後方（反射光の進行方向側）に設けられた撮像素子３５の結像面に対して、１組の被写体像を形成する。
【００４２】
撮像素子３５には、２眼レンズ３４を透過した光がそれぞれ結像する。その結果、撮像素子３５の撮像面には、１組の被写体像が形成されることとなる。２眼レンズ３４には、コンデンサレンズ３２を射出した様々な方向の光束が入射するため、形成される１組の被写体像間には、位相差が存在する。以下では、この１組の被写体像を、位相差像と称することとする。本実施形態に係るデフォーカス量検出部３０は、この位相差を利用することで、拡大像撮像部２０中に存在する照明視野絞りのデフォーカス量を検出する。
【００４３】
なお、前述の説明では、デフォーカス量検出部３０内の位相差ＡＦ光学系としてコンデンサレンズ、２眼レンズフィルタ、２眼レンズ及び撮像素子が設けられる構成を示したが、かかる例に限定されるわけではない。かかる位相差ＡＦ光学系は、例えば、コンデンサレンズ及び２眼レンズの代わりにフィールドレンズ及びセパレータレンズを利用したりするなど、同等の機能を実現可能なものであれば、他の光学系であってもよい。
【００４４】
また、サムネイル像撮像部１０、拡大像撮像部２０及びデフォーカス量検出部３０それぞれに設けられる撮像素子は、１次元撮像素子であってもよく、２次元撮像素子であってもよい。
【００４５】
なお、デフォーカス量検出部３０については、以下で改めて詳細に説明する。
【００４６】
［制御部］
本実施形態に係る顕微鏡１には、図１に示したように、顕微鏡の様々な部位を制御するための制御部が接続されている。具体的には、本実施形態に係る顕微鏡１には、光源１１及び光源２１を含む、顕微鏡１が備える各種の光源を制御するための照明制御部５１が接続されており、ステージ駆動機構４１には、ステージ駆動機構４１を制御するステージ駆動制御部５２が接続されている。また、コンデンサレンズ２２には、コンデンサレンズ２２の位置制御を行うコンデンサレンズ駆動制御部５３が接続されている。更に、位相差像を撮像するための撮像素子３５には、位相差像撮像制御部５４が接続されており、サムネイル像を撮像するための撮像素子１３には、サムネイル像撮像制御部５５が接続されている。また、生体サンプルＳＰＬの拡大像を撮像するための撮像素子２４には、拡大像撮像制御部５６が接続されている。これらの制御部は、各種のデータ通信路を介して制御を行う部位に対して接続されている。
【００４７】
また、本実施形態に係る顕微鏡１には、顕微鏡全体の制御を行う制御部（以下、統括制御部５０と称する。）が別途設けられており、上述の各種の制御部に、各種のデータ通信路を介して接続されている。
【００４８】
これらの制御部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ストレージ装置、通信装置及び演算回路等により実現されるものである。
【００４９】
以下では、上記制御部について、その機能を簡単に説明するものとする。
【００５０】
○照明制御部
照明制御部５１は、本実施形態に係る顕微鏡１が備える各種の光源を制御する処理部である。照明制御部５１は、統括制御部５０から生体サンプルＳＰＬの照明方法を示す情報が出力されると、取得した照明方法を示す情報に基づいて、対応する光源の照射制御を行う。
【００５１】
例えば、照明制御部５１が、サムネイル像撮像部１０に設けられた光源１１の制御を行う場合について着目する。かかる場合、照明制御部５１は、照明方法を示す情報を参照して、明視野像を取得すべきモード（以下、明視野モードとも称する。）又は暗視野像を取得すべきモード（以下、暗視野モードとも称する。）のどちらを実行するかを判断する。その後、照明制御部５１は、各モードに応じたパラメータを光源１１に対して設定し、光源１１から、各モードに適した照明光を照射させる。これにより、光源１１から照射された照明光が、ステージ４０の開口部を介して、生体サンプルＳＰＬ全体に照射されることとなる。なお、照明制御部５１が設定するパラメータとしては、例えば、照明光の強度や光源種類の選択等を挙げることができる。
【００５２】
また、照明制御部５１が、拡大像撮像部２０に設けられた光源２１の制御を行う場合について着目する。かかる場合、照明制御部５１は、照明方法を示す情報を参照して、明視野モード又は暗視野モードのどちらを実行するかを判断する。その後、照明制御部５１は、各モードに応じたパラメータを光源２１に対して設定し、光源２１から、各モードに適した照明光を照射させる。これにより、光源２１から照射された照明光が、ステージ４０の開口部を介して、生体サンプルＳＰＬ全体に照射されることとなる。なお、照明制御部５１が設定するパラメータとしては、例えば、照明光の強度や光源種類の選択等を挙げることができる。
【００５３】
なお、明視野モードにおける照射光は、可視光とすることが好ましい。また、暗視野モードにおける照射光は、特殊染色で用いられる蛍光マーカを励起可能な波長を含む光とすることが好ましい。また、暗視野モードでは、蛍光マーカに対する背景部分はカットアウトされることとなる。
【００５４】
○ステージ駆動制御部
ステージ駆動制御部５２は、本実施形態に係る顕微鏡１に設けられたステージを駆動するためのステージ駆動機構４１を制御する処理部である。ステージ駆動制御部５２は、統括制御部５０から生体サンプルＳＰＬの撮像方法を示す情報が出力されると、取得した撮像方法を示す情報に基づいて、ステージ駆動機構４１の制御を行う。
【００５５】
例えば、本実施形態に係る顕微鏡１により、サムネイル像を撮像する場合に着目する。ステージ駆動制御部５２は、統括制御部５０から、生体サンプルＳＰＬのサムネイル像を撮像する旨の情報が出力されると、プレパラートＰＲＴ全体が撮像素子１３の撮像範囲に入るように、ステージ面方向（Ｘ―Ｙ軸方向）にステージ４０を移動させる。また、ステージ駆動制御部５２は、プレパラートＰＲＴ全体に対物レンズ１２の焦点が合うように、ステージ４０をＺ軸方向に移動させる。
【００５６】
また、本実施形態に係る顕微鏡１により、拡大像を撮像する場合について着目する。ステージ駆動制御部５２は、統括制御部５０から、生体サンプルＳＰＬの拡大像を撮像する旨の情報が出力されると、ステージ駆動制御部５２は、ステージ駆動機構４１を駆動制御し、光源１１と対物レンズ１２との間からコンデンサレンズ２２と対物レンズ２３との間に生体サンプルＳＰＬが位置するよう、ステージ面方向にステージ４０を移動させる。
【００５７】
また、ステージ駆動制御部５２は、撮像素子２４に撮像される撮像範囲に生体サンプルの所定の部位が位置するように、ステージ面方向（Ｘ−Ｙ軸方向）にステージ４０を移動させる。
【００５８】
更に、ステージ駆動制御部５２は、ステージ駆動機構４１を駆動制御して、所定の撮影範囲内に位置する生体サンプルＳＰＬの部位が対物レンズ２３の焦点に合うように、ステージ面に直交する方向（Ｚ軸方向、組織切片の奥行方向）にステージ４０を移動させる。
【００５９】
○コンデンサレンズ駆動制御部
コンデンサレンズ駆動制御部５３は、本実施形態に係る顕微鏡１の拡大像撮像部２０に設けられたコンデンサレンズ２２を駆動するためのコンデンサレンズ駆動機構４２を制御する処理部である。コンデンサレンズ駆動制御部５３は、統括制御部５０から、照明視野絞りのデフォーカス量に関する情報が出力されると、取得したデフォーカス量に関する情報に基づいて、コンデンサレンズ駆動機構４２の制御を行う。
【００６０】
後述するように、拡大像撮像部２０内に設けられた照明視野絞りが適切に合焦していない場合には、生成される拡大像のコントラストが低下してしまう。かかるコントラストの低下を防止するために、本実施形態に係る顕微鏡１では、後述する統括制御部５０において、デフォーカス量検出部３０により生成される位相差像に基づく照明視野絞りのデフォーカス量の特定処理が行われる。統括制御部５０は、特定した照明視野絞りのデフォーカス量を表す情報をコンデンサレンズ駆動制御部５３に出力して、照明視野絞りが合焦するようにコンデンサレンズ２２の位置を変更させる。
【００６１】
コンデンサレンズ駆動制御部５３は、コンデンサレンズ駆動機構４２の駆動制御を行って、照明視野絞りが合焦するように、コンデンサレンズ２２の位置（光軸ＥＲＡ上の位置）を修正する。
【００６２】
○位相差像撮像制御部
位相差像撮像制御部５４は、デフォーカス量検出部３０に設けられた撮像素子３５の制御を行う処理部である。位相差像撮像制御部５４は、明視野モード又は暗視野モードに応じたパラメータを、撮像素子３５に設定する。また、位相差像撮像制御部５４は、撮像素子３５から出力される、撮像素子３５の結像面に結像した像に対応する出力信号を取得すると、取得した出力信号を、位相差像に対応する出力信号とする。位相差像撮像制御部５４は、位相差像に対応する出力信号を取得すると、取得した信号に対応するデータを統括制御部５０に出力する。なお、位相差像撮像制御部５４が設定するパラメータとして、例えば、露光の開始タイミング及び終了タイミング（換言すれば、露光時間）等を挙げることができる。
【００６３】
○サムネイル像撮像制御部
サムネイル像撮像制御部５５は、サムネイル像撮像部１０に設けられた撮像素子１３の制御を行う処理部である。サムネイル像撮像制御部５５は、明視野モード又は暗視野モードに応じたパラメータを、撮像素子１３に設定する。また、サムネイル像撮像制御部５５は、撮像素子１３から出力される、撮像素子１３の結像面に結像した像に対応する出力信号を取得すると、取得した出力信号を、サムネイル像に対応する出力信号とする。サムネイル像撮像制御部５５は、サムネイル像に対応する出力信号を取得すると、取得した信号に対応するデータを統括制御部５０に出力する。なお、サムネイル像撮像制御部５５が設定するパラメータとして、例えば、露光の開始タイミング及び終了タイミング等を挙げることができる。
【００６４】
○拡大像撮像制御部
拡大像撮像制御部５６は、拡大像撮像部２０に設けられた撮像素子２４の制御を行う処理部である。拡大像撮像制御部５６は、明視野モード又は暗視野モードに応じたパラメータを、撮像素子２４に設定する。また、拡大像撮像制御部５６は、撮像素子２４から出力される、撮像素子２４の結像面に結像した像に対応する出力信号を取得すると、取得した出力信号を、拡大像に対応する出力信号とする。拡大像撮像制御部５６は、拡大像に対応する出力信号を取得すると、取得した信号に対応するデータを統括制御部５０に出力する。なお、拡大像撮像制御部５６が設定するパラメータとして、例えば、露光の開始タイミング及び終了タイミング等を挙げることができる。
【００６５】
記憶部５７は、本実施形態に係る顕微鏡１が備えるストレージ装置の一例である。記憶部５７には、本実施形態に係る顕微鏡１を制御するための各種設定情報や、各種のデータベースやルックアップテーブル等が格納される。また、記憶部５７には、顕微鏡１におけるサンプルの撮像履歴など、各種の履歴情報が記録されていてもよい。さらに、記憶部５７には、本実施形態に係る顕微鏡１（特に、統括制御部５０）が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、または、各種のデータベースやプログラム等が、適宜記録される。
【００６６】
この記憶部５７は、顕微鏡１が備える各処理部が自由に読み書きを行うことが可能である。
【００６７】
○統括制御部
統括制御部５０は、上述の各種制御部を含む顕微鏡全体の制御を行う処理部である。
統括制御部５０は、顕微鏡１により撮像された位相差像に関するデータを取得し、この位相差像データに基づいて、照明視野絞りのデフォーカス量や、スライドガラスの厚み変化量などを算出することができる。かかるデフォーカス量やスライドガラスの厚み変化量等を利用することで、統括制御部５０は、顕微鏡１の拡大像撮像部２０内に存在する光学系のピント調整を実施し、得られる拡大像のピント精度を更に向上させることができる。
【００６８】
また、統括制御部５０は、顕微鏡１により撮像されたサムネイル像及び拡大像に関する顕微鏡画像データを顕微鏡１から取得して、これらのデータを現像したり、所定のデジタル加工処理を施したりする。その後、統括制御部５０は、サムネイル像及び拡大像からなる顕微鏡画像データを、インターネットや専用回線等のネットワークを介して画像管理サーバにアップロードする。これにより、顕微鏡１によって撮像されたサンプルの顕微鏡画像が、ネットワークに接続されたクライアント機器によって閲覧可能となる。
【００６９】
以下では、図２を参照しながら、本実施形態に係る統括制御部５０の構成について、詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る統括制御部５０の構成を示したブロック図である。
【００７０】
本実施形態に係る統括制御部５０は、例えば図２に示したように、統括駆動制御部５０１と、画像取得部５０３と、画像処理部５０５と、特徴量算出部５０７と、顕微鏡画像出力部５０９と、通信制御部５１１と、を主に備える。
【００７１】
統括駆動制御部５０１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。統括駆動制御部５０１は、顕微鏡１の各部位を制御する制御部（照明制御部５１、ステージ駆動制御部５２、コンデンサレンズ駆動制御部５３、位相差像撮像制御部５４、サムネイル像撮像制御部５５及び拡大像撮像制御部５６）を統括的に制御する駆動制御部である。統括駆動制御部５０１は、顕微鏡１の各部位に対して、各種の情報（例えば各種の設定パラメータ等）を設定したり、顕微鏡１の各部位から各種の情報を取得したりする。統括駆動制御部５０１は、顕微鏡１の各部位から取得した各種の情報を、後述する特徴量算出部５０７等に出力することができる。
【００７２】
画像取得部５０３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。画像取得部５０３は、サムネイル像撮像部１０が撮像したサムネイル像に対応するデータ、拡大像撮像部２０が撮像した拡大像に対応するデータ及びデフォーカス量検出部３０が撮像した位相差像に対応するデータを、各撮像制御部を介して取得する。
【００７３】
画像取得部５０３は、各撮像制御部を介して画像データを取得すると、取得した画像データを、後述する画像処理部２２５に出力する。
【００７４】
なお、画像取得部５０３は、取得したこれらの画像データ（顕微鏡画像データ）を、取得した日時に関する情報等と関連付けて記憶部５７等に格納してもよい。
【００７５】
画像処理部５０５は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。画像処理部５０５は、画像取得部５０３から出力された顕微鏡画像に対して、所定の画像処理を実施する。
【００７６】
具体的には、画像処理部５０５は、画像取得部５０３から出力された位相差像データ、サムネイル像データ及び拡大像データ（より詳細には、これらの像のＲＡＷデータ）を取得すると、これらＲＡＷデータの現像処理を行う。また、画像処理部５０５は、画像データの現像処理とともに、これらの像を構成する複数の画像をつなぎ合わせる処理（スティッチング処理）を実施する。
【００７７】
また、画像処理部５０５は、必要に応じて、得られたデジタル画像データの変換処理（トランスコード）等を実施することも可能である。デジタル画像の変換処理としては、デジタル画像を圧縮してＪＰＥＧ画像等を生成したり、ＪＰＥＧ画像等に圧縮されたデータを、異なる形式の圧縮画像（例えば、ＧＩＦ形式等）に変換したりする処理を挙げることができる。また、デジタル画像の変換処理には、圧縮された画像データを一度解凍した上でエッジ強調などの処理を実施して、再度圧縮する処理や、圧縮画像の圧縮率を変更する処理等も含まれる。
【００７８】
画像処理部５０５は、前述のような画像処理を位相差像データに対して実施した場合、画像処理後の位相差像データを、後述する特徴量算出部５０７に出力する。また、画像処理部５０５は、前述のような画像処理をサムネイル像データ及び拡大像データに実施した場合、これらの画像からなる顕微鏡画像と、当該顕微鏡画像を特徴づける各種のメタデータとを、後述する顕微鏡画像出力部５０９に出力する。
【００７９】
特徴量算出部５０７は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。特徴量算出部５０７は、顕微鏡１により撮像された位相差像に関するデータを取得し、この位相差像データに基づいて、顕微鏡１のステージに載置されたサンプルのデフォーカス量を算出する。また、特徴量算出部５０７は、位相差像データに基づいて、照明視野絞りのデフォーカス量や、スライドガラスの厚み変化量などを算出することも可能である。かかるデフォーカス量やスライドガラスの厚み変化量等を利用することで、統括制御部５０は、顕微鏡１の拡大像撮像部２０内に存在する光学系のピント調整を実施し、得られる拡大像のピント精度を更に向上させることができる。
【００８０】
特徴量算出部５０７により算出された、上述のような各種の特徴量は、統括駆動制御部５０１へと出力される。
【００８１】
顕微鏡画像出力部５０９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。顕微鏡画像出力部５０９は、画像処理部５０５から出力された顕微鏡画像及び当該顕微鏡画像に付随するメタデータ等の各種の情報を、後述する通信制御部５１１を介して画像管理サーバに出力する。これにより、顕微鏡１によって撮像されたサンプルの顕微鏡画像（デジタル顕微鏡画像）が、画像管理サーバによって管理されることとなる。
【００８２】
通信制御部５１１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。通信制御部５１１は、統括制御部５０と、顕微鏡１の外部に設けられた画像管理サーバとの間で、インターネットや専用回線等といったネットワークを介して行われる通信の制御を行う。
【００８３】
以上、本実施形態に係る統括制御部５０の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。
【００８４】
なお、上述のような本実施形態に係る統括制御部やその他の制御部の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。
【００８５】
以上、図１及び図２を参照しながら、本実施形態に係る顕微鏡１の全体的な構成について、詳細に説明した。
【００８６】
＜光線分岐素子について＞
次に、本実施形態に係るデフォーカス量検出部３０について詳細に説明するに先立ち、本発明者らが行った光線分岐素子に関する検討について、図３を参照しながら、その内容を詳細に説明する。図３は、光線分岐素子について説明するための説明図である。
【００８７】
図３に示したように、光線分岐素子に入射した光は、光線分岐素子の表面で反射した反射光Ｒ１と、光線分岐素子の表面と裏面とを透過した透過光Ｔ１Ｔ２とに分岐される。しかしながら、光線分岐素子に入射した光は、光線分岐素子の内部で多重反射し、これらの反射光Ｒ１及び透過光Ｔ１Ｔ２以外にも、ゴースト光と呼ばれる反射光や透過光となる。
【００８８】
例えば、光線分岐素子に入射した光が、光線分岐素子の裏面で反射し、更に、光線分岐素子の表面から抜け出ることで（図３におけるＴ１Ｒ２Ｔ１で表される光線）、反射光Ｒ１のゴースト光となる。同様に、光線分岐素子に入射した光が、光線分岐素子の裏面及び表面で反射し、光線分岐素子の裏面から抜け出ることで（図３におけるＴ１Ｒ２Ｒ１Ｔ２で表される光線）、透過光Ｔ１Ｔ２のゴースト光となる。反射光又は透過光と、これらの光に対応するゴースト光とは、図３に示したように間隔Δだけ離隔しており、このゴースト光によって、画像ぼけ等が生じることとなる。
【００８９】
透過光又は反射光とゴースト光との離隔距離Δは、光線分岐素子の厚みｔに応じて変化するものであり、光線分岐素子の屈折率ｎが一定である場合には、厚みｔが薄くなるほどΔの大きさは小さくなる。そのため、従来、厚みｔを薄くすることで、ゴースト光と透過光又は反射光とをなるべく一致させることが行われている。
【００９０】
また、ゴースト光は、上述のように、光線分岐素子の内部での反射によって生じるものであるため、従来、光線分岐素子にＡＲコーティング等を施すことで、透過側又は反射側でのゴースト光の発生を抑制することが行われている。
【００９１】
ここで、本実施形態に係る顕微鏡１は、図１からも明らかなように、光線分岐素子の透過光及び反射光の双方が、顕微鏡１内における様々な処理に用いられるため、透過側及び反射側の双方でゴースト光の発生を抑制することが必要である。
【００９２】
しかしながら、光線分岐素子にコーティングを施したとしても、透過側及び反射側の双方でゴースト光の発生を抑制することは困難である。また、本発明者らは、光線分岐素子としてペリクルミラーを使用することを検討したが、かかるミラーは、温度特性や、ミラーそのもののたわみによる波面の乱れ等の問題があることが判明した。
【００９３】
そこで、本発明者らは、透過側及び反射側の双方の光束を利用する、位相差オートフォーカス光学系を備えた顕微鏡において、光線分岐素子に起因するゴーストを除去することが可能な方法について、鋭意検討を行った。その結果、以下で説明するような、本実施形態に係る顕微鏡１に想到した。
【００９４】
＜デフォーカス量検出部の構成について＞
以下では、図４〜図７を参照しながら、本実施形態に係るデフォーカス量検出部３０が備える位相差オートフォーカス（ＡＦ）光学系（以下、単に位相差光学系とも称する。）について、詳細に説明する。
【００９５】
本実施形態に係るデフォーカス量検出部３０が備える位相差光学系は、図４に示したように、サンプルＳＰＬを透過した光（サンプル透過光）の一部を分岐する光線分岐素子３１と、光線分岐素子３１により分岐されたサンプル透過光を集光するコンデンサレンズ３２と、２眼レンズフィルタ３３と、２眼レンズ３４と、撮像素子３５と、を備える。
【００９６】
ここで、本実施形態に係る光線分岐素子３１は、サンプルＳＰＬを透過した光（サンプル透過光）を集光するコンデンサレンズ２３と、コンデンサレンズ２３によって集光されたサンプル透過光が結像する撮像素子２４とを含む結像光学系内に設けられる。また、本実施形態に係る光線分岐素子３１は、先に説明したようなゴースト光を除去するために、所定の閾値以上の厚みを有している。
【００９７】
先に説明したように、透過光又は反射光とゴースト光との離隔距離Δは、光線分岐素子の厚みｔに比例する。そこで、本発明者らは、ゴースト光を顕微鏡１において利用される透過光及び反射光と出来る限り離隔させるために、光線分岐素子３１の厚みを従来の光線分岐素子よりも厚くすることに想到した。光線分岐素子３１の厚みを所定の閾値以上の厚みとすることで、光線分岐素子３１において発生するゴースト光は、光線分岐素子３１により反射されたサンプル透過光（表面反射光）から大きく離隔することとなる。その結果、表面反射光から大きく離隔したゴースト光を、後述する２眼レンズフィルタ３３によって遮蔽することが可能となり、撮像素子３５にゴースト光が結像することを防ぐことができる。
【００９８】
ここで、光線分岐素子３１の厚みを大きくすることで、光線分岐素子のたわみ量が変化することとなる。図５は、硝材としてＢＫ７を用いた平板を、端部が自由端固定となるように固定し、そのたわみ量を計測した結果を示したグラフ図である。図５から明らかなように、硝材の厚みが薄くなればなるほど、硝材に生じるたわみ量が急激に増加することがわかる。また、図５は、硝材としてＢＫ７を用いた場合を図示したものであるが、他の硝材であっても、厚みが薄くなるとたわみ量が増加するという挙動は、共通するものである。
【００９９】
かかる硝材を用いて光線分岐素子を製造した場合、光線分岐素子がたわむことによって、光線分岐素子の反射面は、本来の平面反射鏡ではなく曲率反射鏡として機能することとなる。そのため、本実施形態に係る光線分岐素子３１のように、従来とは逆に光線分岐素子の厚みを厚くすることで、ゴースト光の分離が可能となるだけでなく、光線分岐素子のたわみをも防止することが可能となる。ここで、本実施形態に係る光線分岐素子３１では、このようなたわみによる影響を防止するために、光線分岐素子３１の板厚をたわみが無視できるほど厚くすることが好ましい。
【０１００】
なお、光線分岐素子を製造する際に利用する硝材は、硝材の温度特性等を考慮して選択することが好ましい。例えば、熱膨張による光線分岐素子の板厚変化は、硝材の熱膨張係数に比例するため、ＢＫ７等と比較して８％程度の熱膨張係数である合成石英等を使用することで、熱膨張に関する影響を抑制し、板厚変化に起因する影響を更に抑制することが可能となる。
【０１０１】
また、上述のように、光線分岐素子３１により分岐された光線は、デフォーカス量検出部３０（位相差光学系）により焦点情報（デフォーカス情報）を取得するために利用される。そのため、デフォーカスした光線をも検出可能となるように、光線分岐素子３１は、所望のデフォーカス範囲において光線ケラレのない平面サイズを有することが好ましい。
【０１０２】
先だって説明したように、本実施形態に係る顕微鏡１では、位相差光学系内に設けられた２眼レンズフィルタによりゴースト光を遮蔽するため、位相差光学系へ所望の光量が導かれる上で、結像光学系（拡大像撮像部２０）の撮像素子２４で発生するゴースト光の影響が極力小さくなることが好ましい。
【０１０３】
例えば、結像光学系に設けられた撮像素子２４が１２ｂｉｔ階調の撮像素子である場合、この撮像素子２４の対ゴースト光量比ＳＮＲは、２０ｌｏｇ（２１２／１）＝７２．２４ｄＢ以上であることが好ましい。
【０１０４】
また、光線分岐素子の表面反射率及び透過率をそれぞれＲ１及びＴ１とし、裏面反射率及び透過率をそれぞれＲ２及びＴ２とする。この場合、反射側の対ゴースト光量比は、２０ｌｏｇ（Ｒ１／（Ｔ１Ｒ２Ｔ１））と表すことが可能であり、透過側の対ゴースト光量比は、（２０ｌｏｇ（１／（Ｒ１Ｒ２）））と表すことが可能である。
【０１０５】
そこで、例えば裏面にＡＲ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ：反射防止）コーティングを行い、Ｔ２＝０．９８、Ｒ２＝０．０２とした場合におけるゴースト光量比を算出し、図６に示した。図６より、撮像素子２４において、ゴースト光の影響が、撮像素子２４のノイズレベル程度になるためには、図４に示したように、光学分岐素子３１の透過光側に撮像素子２４が設置される場合では、Ｔ１＞０．９８８、及び、Ｒ１＜０．０１２であることが好ましい。
【０１０６】
また、後述する本発明の第２の実施形態のように、光線分岐素子３１の反射光側に撮像素子２４が設置される場合では、Ｔ１＜０．１１、及び、Ｒ１＞０．８９であることが好ましい。
【０１０７】
なお、光線分岐素子３１に施されるコーティングに関しては、顕微鏡１で使用する波長全域、例えば可視域において、上記条件を満足することが好ましい。また、顕微鏡１において、紫外光（ＵＶ）波長域、及び、赤外光（ＩＲ）波長域をも使用する場合には、これらの波長域におけるコーティング性能も上記条件を満たすことが好ましい。
【０１０８】
また、光線分岐素子３１に施されるコーティングに関して、入射する光線の全角度において、上記条件を満たすことが好ましい。例えば、図４に示した本実施形態に係る顕微鏡１のように、光線分岐素子３１が主光線に対して４５度傾いて設置される場合、４５度を中心として軸外光線を含む範囲において、上記条件を満たすことが好ましい。
【０１０９】
更に、光線分岐素子３１において、表面反射光を使用することで、各種の板厚による影響を無視することが可能となる。そのため、反射側に設置された撮像素子２４又は位相差光学系には、表面反射光が導かれることが好ましい。
【０１１０】
続いて、図７を参照して、光線分岐素子３１の厚みについて、２眼レンズフィルタ３３との関係を考慮しながら更に説明する。図７は、本実施形態に係る２眼レンズフィルタ３３の一例を示した説明図である。
【０１１１】
図７に示したように、本実施形態に係る２眼レンズフィルタ３３は、位相差像となる光束（図７における光束Ａ）が通過する貫通孔が一組設けられた絞りである。本実施形態に係る位相差光学系では、光線分岐素子３１の厚みｔを厚くすることで、ゴースト光に対応する光束（図７における光束Ｂ）を、位相差像となる光束（光束Ａ）から離隔させる。ゴースト光に対応する光束を、位相差像となる光束から離隔させて、ゴースト光に対応する光束が貫通孔を通過しないようにすれば、ゴースト光が撮像素子３５に結像することを防止することができる。
【０１１２】
ここで、図７に示したように、２眼レンズフィルタ３３が設けられた位置における光束Ａ及び光束Ｂの光束径をφａと表し、２眼レンズフィルタ３３に設けられた貫通孔の直径（すなわち、絞り径）を、φｂと表し、貫通孔の中心間距離をｄと表すこととする。光束Ａの中心が２眼レンズフィルタ３３の中心となるように光学系が調整されている場合、ゴースト光に対応する光束が貫通孔を通過しないようにするためには、光束Ａと光束Ｂとの離隔距離ｘは、以下の式１０１で表される関係を満たせばよい。また、以下の式１０１に基づいて算出した距離ｘの閾値は、光学系のデフォーカス特性等を考慮して、更に大きな値に修正してもよい。
【０１１３】
【数１】
0005696396.tif 000003
【０１１４】
また、先に説明したように、離隔距離ｘは、光線分岐素子３１の厚みｔに比例し、その比例定数は、光学系に固有のものとなる。従って、光線分岐素子３１の厚みｔは、以下の式１０２で表される関係を満たすように、決定することができる。ここで、以下の式１０２において、係数ｋは、離隔距離ｘと光線分岐素子３１の厚みｔとの間の光学系に固有な比例係数の逆数である。
【０１１５】
【数２】
0005696396.tif 000004
【０１１６】
以上説明したように、本実施形態に係るデフォーカス量検出部３０では、光線分岐素子３１の厚みｔを所定の閾値以上とすることで、光線分岐素子３１にて発生するゴースト光を、顕微鏡１における処理に用いられる反射光から十分に離隔させることが可能となる。このようにして離隔されたゴースト光は、位相差光学系内に設けられた２眼レンズフィルタによって遮蔽されるため、光学系内の撮像素子３５に結像することはない。これにより、本実施形態に係る顕微鏡１では、光線分岐素子３１にて発生するゴースト光を除去することができる。
【０１１７】
また、光線分岐素子３１の透過側に設けられた撮像素子２４では、光線分岐素子３１に施されるコーティング等を調整することにより、ゴースト光による影響を、撮像素子２４のノイズレベル以下に抑制することが可能となる。そのため、光線分岐素子３１の透過側に設けられた撮像素子においても、ゴースト光による影響を除去することが可能となる。
【０１１８】
（第２の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡１は、光線分岐素子３１の反射光側に、位相差光学系を設置し、光線分岐素子３１の透過光側に、拡大像撮像部２０の撮像素子２４を設置するものであった。以下で説明する第２の実施形態に係る顕微鏡１では、光線分岐素子３１の透過光側に位相差光学系を設置し、光線分岐素子３１の反射光側に拡大像撮像部２０の撮像素子２４を設置する。
【０１１９】
本発明の実施形態に係る顕微鏡１では、光線分岐素子３１によって分岐された透過光及び反射光の双方を、顕微鏡１での処理に利用する。光線分岐素子３１で反射された反射光については、表面反射光を用いることで、光線分岐素子３１の板厚による影響を抑制することが可能であるが、光線分岐素子３１を透過した透過光は、光線分岐素子３１の板厚による影響を受けることとなる。
【０１２０】
また、光線分岐素子３１は、サンプルを透過した光線を分岐するために、図１にも示したように、入射光線の法線方向に対して傾きをもって設置されることとなる。そのため、像高により光線ズレ量が変化することとなり、ディストーション、倍率色収差、波面収差等が変化する可能性がある。
【０１２１】
例えば、コンデンサレンズ２３を透過した光線を光線分岐素子３１にて分岐し、拡大像撮像部２０の撮像素子２４、又は、デフォーカス量検出部３０（位相差光学系）で検出する場合を考える。この際、位相差光学系では、２眼レンズ３４で光線を検出することにともない、絞り（２眼レンズフィルタ）で光線をけられることとなるため、入射側の開口数（ＮＡ）が、撮像素子２４で検出する場合と比較して小さくなる。
【０１２２】
図８は、結像系（拡大像撮像部２０）を伝播した光、ならびに、結像系及び位相差光学系を伝播した光における波面収差（ＷＦＥ）の大きさと、光線分岐素子３１の板厚との関係を示したグラフ図である。図８に示したように、入射側の開口数が小さくなることで、位相差光学系では、板厚起因の波面収差の影響が小さくなることがわかる。
【０１２３】
そこで、本実施形態に係る顕微鏡１では、図９に示したように、光線分岐素子３１の透過光側に、デフォーカス量検出部３０（位相差光学系）を設置し、光線分岐素子３１の反射光側に、拡大像撮像部２０（すなわち、結像光学系）を設置する。
【０１２４】
拡大像撮像部２０の有する撮像素子２４は、サンプルの拡大像を精密に撮像するために用いられる撮像素子であるため、収差の影響に敏感である。従って、拡大像撮像部２０の光学系を光線分岐素子３１の反射光側に設け、光線分岐素子３１の表面反射光のみを利用することで、光線分岐素子の厚みに起因する収差の影響を除去することができる。なお、拡大像撮像部２０を設ける際には、光線分岐素子３１のステージ側面でサンプル透過光を反射せることが好ましい。
【０１２５】
また、光線分岐素子３１の透過光側は、ディストーション、倍率色収差、波面収差等といった収差の影響を受ける可能性があるが、位相差光学系を光線分岐素子３１の透過光側に設けることで、図８に示したように、収差による影響を小さくすることが可能となる。
【０１２６】
なお、本実施形態に係る光線分岐素子３１は、表面透過率Ｔ１＜０．１１、及び、表面反射率Ｒ１＞０．８９とする以外は、第１の実施形態に係る光線分岐素子３１と同様のものを利用することが可能である。このような光線分岐素子３１を利用することで、位相差光学系を伝播するゴースト光を、２眼レンズフィルタ３３を用いて除去することが可能となるとともに、撮像素子２４へ結像するゴースト光の光量を、撮像素子２４の処理に影響が無い程度まで抑制することが可能となる。
【０１２７】
また、本実施形態に係るコンデンサレンズ３２、２眼レンズフィルタ３３、２眼レンズ３４及び撮像素子３５は、第１の実施形態に係るコンデンサレンズ３２、２眼レンズフィルタ３３、２眼レンズ３４及び撮像素子３５と同様のものを利用することが可能である。そのため、以下では詳細な説明は省略する。
【０１２８】
以上説明したように、本実施形態に係る顕微鏡１では、光線分岐素子３１の透過光側に位相差光学系を設置し、光線分岐素子３１の反射光側に拡大像撮像部２０の撮像素子２４を設置することで、光線分岐素子に起因するゴーストを除去するとともに、撮像素子２４における各種収差の影響を除去することが可能となる。その結果、撮像素子２４で撮像される顕微鏡画像の精度を更に向上させることが可能となる。
【０１２９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１３０】
１    顕微鏡
１０    サムネイル像撮像部
１１，２１    光源
１２，２３    対物レンズ
１３，２４，３５    撮像素子
２０    拡大像撮像部
２２，３２    コンデンサレンズ
３０    デフォーカス量検出部
３１    光線分岐素子
３３    ２眼レンズフィルタ
３４    ２眼レンズ
４０    ステージ
４１    ステージ移動機構
４２    コンデンサレンズ駆動機構
５０    統括制御部
５１    照明制御部
５２    ステージ駆動制御部
５３    コンデンサレンズ駆動制御部
５４    位相差像撮像制御部
５５    サムネイル像撮像制御部
５６    拡大像撮像制御部
５７    記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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