(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射平面に沿うシート状の励起光を標本に入射させるシート照明光学系と、
前記入射平面に交差する光軸を有する対物レンズを備え、前記シート状の励起光により前記標本から放射される蛍光を前記対物レンズにより集光し、前記標本の蛍光画像を取得する撮像光学系と、
前記標本を前記対物レンズの光軸方向に移動させる駆動部と、
該駆動部による前記標本の前記光軸方向の移動距離、前記シート状の励起光のシート面と前記対物レンズとの間の媒質、および、該媒質の屈折率により、前記シート面と前記撮像光学のフォーカス位置との位置ずれを演算するとともに、前記位置ずれを補正する位置ずれ補正部とを備える蛍光顕微鏡。
【請求項２】
前記位置ずれ補正部が、前記撮像光学系のフォーカス位置を前記シート面に一致させるよう、前記対物レンズの前記光軸方向の位置を調整する請求項１に記載の蛍光顕微鏡。
【請求項３】
前記対物レンズが、電圧の印加により前記撮像光学系のフォーカス位置を変更可能な焦点可変レンズであり、
前記位置ずれ補正部が、前記撮像光学系のフォーカス位置を前記シート面に一致させるよう、前記焦点可変レンズに印加する電圧を制御する請求項１に記載の蛍光顕微鏡。
【請求項４】
前記位置ずれ補正部が、厚さに応じて屈折率が異なる一対の楔形状の楔部材と、前記対物レンズの光軸に交差する方向に前記一対の楔部材を対称的に移動可能な楔部材制御部とを備え、該楔部材制御部が、前記撮像光学系のフォーカス位置を前記シート面に一致させるよう、前記対物レンズにより集光される前記蛍光が各前記楔部材を透過する位置を調整する請求項１に記載の蛍光顕微鏡。
【請求項５】
前記位置ずれ補正部が、前記シート面を前記撮像光学系のフォーカス位置に一致させるよう、該励起光の照明位置を前記光軸方向に調整する請求項１に記載の蛍光顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、標本からの蛍光を検出する検出光学系の光軸に対して直交する入射平面に沿って励起光を標本に入射させるシート照明方式の蛍光顕微鏡が知られている（例えば、特許文献１参照。）。落射照明方式あるいは透過照明方式においては、１点または複数点に集光させた励起光を２次元的に走査することにより２次元的な画像を取得するが、シート照明方式によれば、一度に広い範囲に照明でき、比較的大きな標本の画像の取得に要する時間を短縮することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５２５１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のシート照明方式の蛍光顕微鏡では、標本を検出光学系の光軸方向に移動させながら標本の断層画像を取得して、より大きな標本を観察しようとした場合に、検出光学系から励起光の照明位置までの屈折率分布の変化に伴う検出光学系のフォーカス位置のずれに対応することができない。
【０００５】
すなわち、標本を検出光学系の光軸方向に移動させると、その光軸方向における検出光学系から励起光の照明位置までに介在する屈折率が異なる複数の媒体の光軸方向に沿う各層の厚さの比率が変わることにより、検出光学系のフォーカス位置が変化してしまい、その結果、励起光の照明位置と検出光学系のフォーカス位置とにずれが生じて鮮明な画像が得られないという問題がある。
【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、シート照明方式により、標本における検出光学系の光軸方向に異なる位置を観察する場合に鮮明な画像を取得することができる蛍光顕微鏡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、入射平面に沿うシート状の励起光を標本に入射させるシート照明光学系と、前記入射平面に交差する光軸を有する対物レンズを備え、前記シート状の励起光により前記標本から放射される蛍光を前記対物レンズにより集光し、前記標本の蛍光画像を取得する撮像光学系と、前記標本を前記対物レンズの光軸方向に移動させる駆動部と、該駆動部による前記標本の前記光軸方向の移動距離、前記シート状の励起光のシート面と前記対物レンズとの間の媒質、および、該媒質の屈折率により、前記シート面と前記撮像光学系のフォーカス位置との位置ずれを演算するとともに、前記位置ずれを補正する位置ずれ補正部とを備える蛍光顕微鏡を提供する。
【０００８】
本発明によれば、入射平面に沿うシート状の励起光が標本に入射すると、シート状の励起光の厚さの中に配置される標本内の蛍光物質が励起されて蛍光が発生する。そして、発生した蛍光の内、対物レンズにより集光された蛍光が撮像光学系によって撮影されることにより蛍光画像が取得される。したがって、対物レンズの光軸に交差する方向の広い範囲を１度に照明でき、比較的大きな標本の画像の取得に要する時間を短縮することができる。また、駆動部の作動により、標本を対物レンズの光軸方向に移動させることで、標本における対物レンズの光軸方向に異なる断層画像を取得することができる。
【０００９】
この場合において、標本を対物レンズの光軸方向に移動させると、その光軸方向における対物レンズから励起光の照明位置までに介在する屈折率が異なる複数の媒体の光軸方向に沿う厚さの比率が変わることにより、励起光の照明位置に対する撮像光学系のフォーカス位置が変化する。これに対し、位置ずれ補正部により、励起光の照明位置に対する撮像光学系のフォーカス位置が変化した場合に、励起光の照明位置と撮像光学系のフォーカス位置との位置ずれを補正することで、標本における光軸方向の観察位置を変更しても、鮮明な画像を取得することができる。したがって、対物レンズの光軸方向に異なる位置の鮮明な断層画像を取得してより大きな標本を観察することができる。
【００１０】
上記発明においては、前記位置ずれ補正部が、前記撮像光学系のフォーカス位置を前記シート面に一致させるよう、前記対物レンズの前記光軸方向の位置を調整することとしてもよい。
このように構成することで、励起光の照明位置に対する撮像光学系のフォーカス位置がずれた分だけ対物レンズの位置を光軸方向にずらすだけの簡易な方法で、変更後の観察位置の鮮明な画像を取得することができる。
【００１１】
上記発明においては、前記対物レンズが、電圧の印加により前記撮像光学系のフォーカス位置を変更可能な焦点可変レンズであり、前記位置ずれ補正部が、前記撮像光学系のフォーカス位置を前記シート面に一致させるよう、前記焦点可変レンズに印加する電圧を制御する、こととしてもよい。
このように構成することで、対物レンズ等の光学系を光軸方向に移動させないので、周囲を暗くするために遮光して観察し易い。
【００１２】
上記発明においては、前記位置ずれ補正部が、厚さに応じて屈折率が異なる一対の楔形状の楔部材と、前記対物レンズの光軸に交差する方向に前記一対の楔部材を対称的に移動可能な楔部材制御部とを備え、該楔部材制御部が、前記撮像光学系のフォーカス位置を前記シート面に一致させるよう、前記対物レンズにより集光される前記蛍光が各前記楔部材を透過する位置を調整する、こととしてもよい。
【００１３】
このように構成することで、対物レンズにより集光される光が楔部材を透過する位置における楔部材の厚さに応じて、撮像光学系のフォーカス位置が対物レンズの軸方向に変化するので、楔部材制御部により一対の楔部材の位置を調整するだけで、撮像光学系のフォーカス位置を励起光の照明位置に一致させることができる。
【００１４】
上記発明においては、前記位置ずれ補正部が、前記シート面を前記撮像光学系のフォーカス位置に一致させるよう、該励起光の照明位置を前記光軸方向に調整することとしてもよい。
【００１５】
このように構成することで、励起光の照明位置に対する撮像光学系のフォーカス位置の変化量を加味して標本を対物レンズの光軸方向に移動させれば、励起光の照明位置に対して撮像光学系のフォーカス位置がずれた分だけ励起光の照明位置を光軸方向にずらすだけで、所望の観察位置の鮮明な画像を取得することができる。
【００１６】
本発明の参考例としての参考発明は、入射平面に沿うシート状の励起光を標本に入射させるシート照明光学系と、前記入射平面に交差する光軸を有する対物レンズを備え、該対物レンズにより集光した蛍光を撮影して蛍光画像を取得する撮像光学系と、前記標本を前記対物レンズの光軸方向に移動させる駆動部と、該駆動部による前記標本の前記光軸方向の移動に関わらず、前記対物レンズと前記励起光の照明位置との間に介在する屈折率が異なる複数の媒体の光軸方向に沿う厚さの比率を一定に維持する比率維持部とを備える蛍光顕微鏡を提供する。
【００１７】
本発明によれば、標本を対物レンズの光軸方向に移動させても、比率維持部により光軸方向における対物レンズから励起光の照明位置までに介在する屈折率が異なる複数の媒体の光軸方向に沿う厚さの比率が一定に維持されるので、励起光の照明位置と撮像光学系のフォーカス位置とにずれが生じるのを防ぐことができる。したがって、標本における撮像光学系の光軸方向の観察位置に関わらず、鮮明な画像を取得することができ、対物レンズの光軸方向に異なる位置の鮮明な断層画像を取得してより大きな標本を観察することができる。
【００１８】
上記発明においては、前記標本の屈折率に近似する屈折率を有する媒体中に前記標本を収容可能な容器を備え、前記比率維持部が、前記対物レンズに装着されて該対物レンズから前記光軸方向に一定の空間を形成する前記蛍光を透過可能なキャップであり、前記駆動部が、前記容器内の前記媒体中に前記キャップが挿入されている状態で前記標本を移動させることとしてもよい。
【００１９】
このように構成することで、対物レンズにキャップを装着して、標本を収容した容器内の媒体中にキャップを挿入すると、対物レンズと励起光の照明位置との間に、キャップによる空気（媒体）の層、容器内の媒体の層および標本（媒体）の層が形成される。容器内の媒体と標本との屈折率は近似するので、容器内の媒体にキャップを挿入しながらキャップと共に対物レンズを光軸方向に移動する限り、対物レンズから励起光の照明位置までの空気の層と容器内の媒体および標本の層との厚さの比率が変わることはない。
【００２０】
したがって、標本を容器内の媒体中に収容するとともに対物レンズにキャップを装着し、容器内の媒体中にキャップを挿入して観察するだけの簡易な構成で、対物レンズの光軸方向への標本の移動に伴う励起光の照明位置と撮像光学系のフォーカス位置とのずれを防いで、鮮明な画像取得を実現することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、シート照明方式により、標本における検出光学系の光軸方向に異なる位置を観察する場合に鮮明な画像を取得することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蛍光顕微鏡を示す概略構成図である。
【図２】図１のシート照明光学系および撮像光学系を示す概略構成図である。
【図３】対物レンズの焦点距離と空気の層および水の層の厚さとの関係を示す図である。
【図４】（ａ）は励起光の照明位置と撮像光学系のフォーカス位置とが一致している状態を示す図であり、（ｂ）は標本の移動による励起光の照明位置と撮像光学系のフォーカス位置との位置ずれ状態を示す図である。
【図５】撮像光学系の光軸方向の移動によりフォーカス位置を調整する構成を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態の第１変形例に係る蛍光顕微鏡において、焦点可変対物レンズによりフォーカス位置を調整する構成を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態の第２変形例に係る蛍光顕微鏡において、楔部材によりフォーカス位置を調整する構成を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態の第３変形例に係る蛍光顕微鏡において、励起光の照明位置の調整によりフォーカス位置を調整する構成を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る蛍光顕微鏡の撮像光学系を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る蛍光顕微鏡について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る蛍光顕微鏡１は、図１に示されるように、標本Ｓ（図２参照。）を載置するステージ３と、ステージ３上の標本Ｓに入射平面Ｔに沿うシート状の励起光を入射させるシート照明光学系５と、入射平面Ｔに直交する方向に励起光をシフト可能なシフタ７と、鉛直方向に延びる光軸Ｐを有し標本Ｓの画像（蛍光画像）を取得する撮像光学系９と、これらステージ３、シート照明光学系５、シフタ７および撮像光学系９を制御する制御装置１１と、撮像光学系９により取得された画像を処理する画像処理部１３と、画像処理部１３により処理された画像を表示するモニタ１５とを備えている。
【００２４】
標本Ｓは、図１および図２に示すように、ステージ３に搭載された容器１７に収容されている。容器１７には水（媒体）Ｗが充填されている。容器１７は、シート照明光学系５から入射平面Ｔに沿って入射する励起光を透過可能な材質で形成されている。また、容器１７は鉛直方向の上部が開口している。
ステージ３は、図示しない駆動部により鉛直方向に高さを変えることができるようになっている。これにより、ステージ３に載置されている標本Ｓが撮像光学系９の光軸方向に移動させられるようになっている。
【００２５】
シート照明光学系５は、図２に示すように、励起光を射出する励起光源１９と、励起光源１９から射出された励起光をシート状にするレンズ群２１とを備えている。
レンズ群２１は、例えば、励起光源１９から射出された励起光を略平行光に変換するコリメートレンズ２３と、コリメートレンズ２３により略平行光に変換された励起光を集光してシート状に変換するシリンドリカルレンズ２５とを備えている。
【００２６】
シリンドリカルレンズ２５は、撮像光学系９の光軸Ｐ方向のみにパワーを有している。このシリンドリカルレンズ２５は、励起光を鉛直方向に集光して、水平方向に広がる入射平面Ｔに沿って標本Ｓに入射するシート状に励起光を変換するようになっている。
【００２７】
シフタ７は、平行平板ガラスからなり、シリンドリカルレンズ２５と標本Ｓとの間の励起光の光路内に挿脱可能に設けられている。このシフタ７は、励起光の入射平面Ｔに対して傾斜した状態で光路内に挿入されることにより、シフタ７の傾斜角度に応じた変動幅だけ、励起光を入射平面Ｔに直交する方向に移動させることができるようになっている。すなわち、シフタ７が挿入されていない状態からシフタ７を挿入した状態に切り替えると、励起光が所定の変動幅だけ鉛直方向にシフトするようになっている。
【００２８】
撮像光学系９は、ステージ３に載置された標本Ｓの鉛直上方に標本Ｓに対向して配置されている。この撮像光学系９は、光軸Ｐを有し標本Ｓからの光を集光する対物レンズ２７と、対物レンズ２７により集光された光に含まれる励起光を除去するＢＡフィルタ（バリアフィルタ）２９と、ＢＡフィルタ２９を透過した蛍光を撮影して画像を取得するＣＣＤのような撮像素子３１とを備えている。これら対物レンズ２７、ＢＡフィルタ２９および撮像素子３１は、一体的に鉛直方向に移動させることができるようになっている。
【００２９】
制御装置１１は、図１に示すように、ステージ３、シート照明光学系５および撮像光学系９を制御する顕微鏡制御部（位置ずれ補正部）３３と、シフタ７の挿脱を制御する照明装置制御部３５とを備えている。
【００３０】
顕微鏡制御部３３は、ステージ３の高さを変えて、標本Ｓを対物レンズ２７の光軸方向に移動させるようになっている。また、顕微鏡制御部３３は、ステージ３による対物レンズ２７の光軸方向における標本Ｓの移動に伴い励起光の照明位置と撮像光学系９のフォーカス位置とにずれが生じた場合に、対物レンズ２７の光軸方向の位置を調整して、励起光の照明位置と撮像光学系９のフォーカス位置との位置ずれを補正するようになっている。
【００３１】
具体的には、顕微鏡制御部３３は、対物レンズ２７の光軸方向における標本Ｓの移動に伴い励起光の照明位置に対する撮像光学系９のフォーカス位置がずれた分だけ、撮像光学系９を対物レンズ２７の光軸方向に移動させるようになっている。
【００３２】
励起光の照明位置に対する撮像光学系９のフォーカス位置のずれ量、すなわち、撮像光学系９を光軸方向に移動させる量は、図２に示すように対物レンズ２７と励起光の照明位置との間に介在する媒体である空気、水Ｗおよび標本Ｓの屈折率と、標本Ｓが対物レンズ２７の光軸方向に移動した移動量とに基づいて算出することができる。
【００３３】
ここで、空気の屈折率は１．０であり、水の屈折率は１．３３である。水の層と空気の層においては、対物レンズ２７の焦点位置のずれ量は、水の層の厚さ×（水のＮｄ−１）から求められる。Ｎｄはｄ線と呼ばれる波長５８７．５６ｎｍでの屈折率である。ここでは代表値として５８７．５６ｎｍでの計算例を示すが、実際に使用する波長によって、水や硝子の屈折値は異なるので、目的に応じた波長での屈折率値を用いる必要がある。
【００３４】
すなわち、図３に示されるように、対物レンズ２７の空気中での焦点距離（ＦＬ）が１８ｍｍの場合（図３のＺ１参照。）、その空気中に４ｍｍの厚さの水の層が介在すると対物レンズ２７のフォーカス位置が１．３３ｍｍ延びる（同じくＺ２参照。）。また、介在する水の層が８ｍｍの厚さの場合は対物レンズ２７のフォーカス位置が２．６６ｍｍ延び（同じくＺ３参照。）、水の層が１２ｍｍの厚さの場合は対物レンズ２７のフォーカス位置が３．９９ｍｍ延び（同じくＺ４参照。）、水の層が１６ｍｍの厚さになると対物レンズ２７のフォーカス位置が５．３３ｍｍ延びる（同じくＺ５参照。）。つまり、介在する水の層の厚さ４ｍｍに対しておよそ１．３３ｍｍの割合で対物レンズ２７のフォーカス位置が変化する。
【００３５】
また、本実施形態においては、標本Ｓの屈折率は１．３８であり、標本Ｓの屈折率は水Ｗの屈折率と同視できる場合には、水Ｗの層と標本Ｓの層を１つの層として考えることができる。
よって、撮像光学系９を対物レンズ２７の光軸方向に移動させる量は、対物レンズ２７の光軸方向における標本Ｓの移動量×（水ＷのＮｄ−１）から求めることができる。
【００３６】
このように構成された蛍光顕微鏡１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る蛍光顕微鏡１を用いて標本Ｓを蛍光観察する場合、例えば、標本Ｓにおける撮像光学系９の光軸方向に観察位置を変えながら深さが異なる複数の断層画像を取得して行う。まず、水Ｗ中に標本Ｓを収容した容器１７をステージ３上に載置し、標本Ｓの鉛直上方に対物レンズ２７を対向させて配置する。そして、顕微鏡制御部３３により、励起光源１９および撮像素子３１を作動させ、励起光源１９から入射平面Ｔに沿うシート状の励起光を射出させる。
【００３７】
励起光源１９から射出された励起光は、コリメートレンズ２３によって略平行光に変換された後、シリンドリカルレンズ２５によってシート状に変換され、撮像光学系９の光軸Ｐに直交する水平な入射平面Ｔに沿って容器１７内の標本Ｓに入射する。標本Ｓに励起光が入射することにより、励起光が通過する領域に存在する蛍光物質が励起されて蛍光が発せられる。
【００３８】
標本Ｓにおいて発生した蛍光の内、撮像光学系９の光軸方向に放射された蛍光は、対物レンズ２７により集光されてＢＡフィルタ２９を透過し、撮像素子３１により撮影される。これにより、撮像素子３１において標本Ｓにおける蛍光画像が取得され、その蛍光画像が画像処理部１３を介してモニタ１５に表示される。
【００３９】
このように、水平方向に広がる入射平面Ｔに沿うシート状の励起光を標本Ｓに入射させることで、鉛直方向に沿って配置されている対物レンズ２７の光軸Ｐに交差する方向の広い範囲を一度に照明でき、比較的大きな標本Ｓの画像の取得に要する時間を短縮することができる。
【００４０】
続いて、顕微鏡制御部３３により、駆動部を作動させてステージ３の高さを変え、標本Ｓを対物レンズ２７の光軸方向に移動させて標本Ｓの深さ方向に異なる次の観察位置の断層画像を取得する。
【００４１】
ここで、標本Ｓを対物レンズ２７の光軸方向に移動させると、その光軸方向における対物レンズ２７から励起光の照明位置までに介在する媒体、すなわち空気、水Ｗ、標本Ｓの光軸方向に沿う各層の厚さの比率が変わるため、励起光の照明位置に対する撮像光学系９のフォーカス位置が変化する。
【００４２】
例えば、図４（ａ）に示すように、ステージ３を低い位置に設定して標本Ｓの上部において励起光の照明位置と撮像光学系９のフォーカス位置とを一致させた状態から、図４（ｂ）に示すように、励起光が標本Ｓの下部を照明するようにステージ３を上昇させて標本Ｓを鉛直方向上方に移動させたとする。この場合、対物レンズ２７から励起光の照明位置までの範囲において、屈折率が小さい空気の層の厚さの比率が小さくなり、その分、屈折率が大きい標本Ｓの層の厚さの比率が大きくなる。この結果、励起光の照明位置に対する撮像光学系９のフォーカス位置が対物レンズ２７から離れる方向にずれることになる。
【００４３】
この場合において、顕微鏡制御部３３により、空気、水Ｗ、標本Ｓの屈折率と標本Ｓが対物レンズ２７の光軸方向に移動した移動量とから、励起光の照明位置と撮像光学系９のフォーカス位置との位置ずれ量が算出される。そして、顕微鏡制御部３３により、算出した位置ずれ量の分だけ撮像光学系９が鉛直方向上方に移動させられ、図５に示すように、励起光の照明位置と撮像光学系９のフォーカス位置との位置ずれが補正される。これにより、変更後の観察位置についても鮮明な断層画像を取得することができる。
【００４４】
一方、ステージ３の位置を下げて標本Ｓを鉛直方向下方に移動させたときは、対物レンズ２７から励起光の照明位置までの範囲において、屈折率が小さい空気の層の厚さの比率が大きくなり、その分、屈折率が大きい標本Ｓの層の厚さの比率が小さくなる。この結果、対物レンズ２７のフォーカス位置が空気だけの場合のフォーカス位置に近づき、励起光の照明位置に対する撮像光学系９のフォーカス位置が対物レンズ２７に近づく方向にずれることになる。
【００４５】
この場合は、顕微鏡制御部３３により、算出した励起光の照明位置と撮像光学系９のフォーカス位置との位置ずれ量の分だけ撮像光学系９が鉛直方向下方に移動させられて、励起光の照明位置と撮像光学系９のフォーカス位置との位置ずれが補正される。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に係る蛍光顕微鏡１によれば、対物レンズ２７の光軸方向における標本Ｓの移動に伴い励起光の照明位置に対する撮像光学系９のフォーカス位置が変化した場合に、顕微鏡制御部３３により励起光の照明位置と撮像光学系９のフォーカス位置との位置ずれを補正することで、標本Ｓにおける対物レンズ２７の光軸方向の観察位置を変更しても、鮮明な断層画像を取得することができる。したがって、シート照明方式により、対物レンズ２７の光軸方向に異なる位置の鮮明な断層画像を取得して、より大きな標本Ｓを観察することができる。
【００４７】
本実施形態においては、励起光の照明位置と撮像光学系９のフォーカス位置との位置ずれを補正する場合に、顕微鏡制御部３３が、撮像光学系９全体を光軸方向に移動させることとしたが、対物レンズ２７と撮像素子３１とが分離して移動可能な場合は、対物レンズ２７のみを光軸方向に移動させることとしてもよい。
【００４８】
また、本実施形態においては、容器１７の中に水Ｗを充填させることとしたが、これに代えて、屈折率が既知の溶媒を充填させることとしてもよい。このようにした場合も、溶媒が標本Ｓに浸透して標本Ｓの屈折率が溶媒の屈折率とほぼ同等になるので、標本Ｓの層の屈折率を溶媒の層の屈折率と同視して、撮像光学系９を光軸方向に移動させる量を算出することとすればよい。
【００４９】
また、本実施形態においては、励起光の照明位置に対する撮像光学系９のフォーカス位置の位置ずれ量を算出して撮像光学系９の位置を調整することとした。これに代えて、例えば、対物レンズ２７の光軸方向における標本Ｓの移動に伴い励起光の照明位置に対する撮像光学系９のフォーカス位置が変化した場合に、顕微鏡制御部３３が、移動後の標本Ｓにおける励起光の照明位置に対して自動的に焦点位置合わせを行うオートフォーカス機能を有していることとしてもよい。
【００５０】
この場合、例えば、対物レンズ２７を光軸方向に移動させながら撮像素子３１により取得した各位置での画像のコントラストを画像処理部１３において比較し、コントラストが最大となるように、顕微鏡制御部３３が対物レンズ９の位置を調整することとしてもよい。
このようにすることで、例えば、水Ｗに代えて溶媒を用いた場合に、溶媒の屈折率が分からなくても、励起光の照明位置と撮像光学系９のフォーカス位置との位置ずれを補正することができる。
【００５１】
また、事前に、対物レンズ２７の光軸方向に標本Ｓを移動させながら撮像光学系９のフォーカス位置を励起光の照明位置に合わせてパラメータを登録しておき、対物レンズ２７の光軸方向における標本Ｓの移動に伴い励起光の照明位置に対する撮像光学系９のフォーカス位置が変化した場合に、顕微鏡制御部３３が、そのパラメータに基づいて対物レンズ９の位置を調整することとしてもよい。
本変形例によれば、対物レンズ２７の光軸方向における標本Ｓの位置に応じて、励起光の照明位置とフォーカス位置とが一致する対物レンズ２７の位置が予め分かっているので、励起光の照明位置と撮像光学系９のフォーカス位置との位置ずれをより迅速に補正することができる。
【００５２】
また、本実施形態は以下のように変形することができる。
本実施形態においては、励起光の照明位置と撮像光学系９のフォーカス位置との位置ずれを補正する場合に、対物レンズ２７の位置を調整することとした。第１変形例としては、図６に示すように、対物レンズ２７に代えて、電圧の印加により撮像光学系９のフォーカス位置を変更可能な液晶素子を有する焦点可変レンズ３７を採用することとしてもよい。そして、対物レンズ２７の光軸方向における標本Ｓの移動に伴い励起光の照明位置に対する撮像光学系９のフォーカス位置が変化した場合に、顕微鏡制御部３３が、撮像光学系９のフォーカス位置を励起光の照明位置に一致させるよう、焦点可変レンズ３７に印加する電圧を制御することとしてもよい。
この場合、焦点可変レンズ３７等の光学系を光軸方向に移動させる必要がないので、周囲を暗くするために遮光して観察し易くすることができる。
【００５３】
また、第２変形例としては、図７に示すように、厚さに応じて屈折率が異なるガラス材料からなる一対の楔形状の楔部材３９Ａ，３９Ｂを備え、これら楔部材３９Ａ，３９Ｂを対物レンズ２７と標本Ｓとの間の光路上に進退可能に配置することとしてもよい。そして、対物レンズ２７の光軸方向における標本Ｓの移動に伴い励起光の照明位置に対する撮像光学系９のフォーカス位置が変化した場合に、顕微鏡制御部（楔部材制御部）３３が、対物レンズ２７の光軸に交差する方向にこれら楔部材３９Ａ，３９Ｂを対称的に移動させて、撮像光学系９のフォーカス位置を励起光の照明位置に一致させるよう、対物レンズ２７により集光される蛍光が各楔部材３９Ａ，３９Ｂを透過する位置を調整することとしてもよい。
【００５４】
例えば、一対の楔部材３９Ａ，３９Ｂを厚さが薄い部分どうしを向い合せに配置した場合は、楔部材３９Ａ，３９Ｂを相互に離間させる方向に動かすと、楔部材３９Ａ，３９Ｂの屈折率が小さい位置を光が透過する結果、撮像光学系９のフォーカス位置を対物レンズ２７に近づく方向に移動させることができる。また、楔部材３９Ａ，３９Ｂを相互に近接させる方向に動かすと、楔部材３９Ａ，３９Ｂの屈折率が大きい位置を光が透過する結果、撮像光学系９のフォーカス位置を対物レンズ２７から離れる方向に移動させることができる。
【００５５】
本変形例によれば、対物レンズ２７により集光される蛍光が楔部材３９Ａ，３９Ｂを透過する位置の楔部材３９Ａ，３９Ｂの厚さに応じて、撮像光学系９のフォーカス位置が対物レンズ２７の軸方向に変化するので、一対の楔部材３９Ａ，３９Ｂの位置を調整するだけで、撮像光学系９のフォーカス位置を励起光の照明位置に一致させることができる。
【００５６】
また、第３変形例としては、図８に示すように、対物レンズ２７の光軸方向における標本Ｓの移動に伴い励起光の照明位置に対する撮像光学系９のフォーカス位置が変化した場合に、顕微鏡制御部３３が、励起光の照明位置を撮像光学系９のフォーカス位置に一致させるよう、励起光の照明位置を対物レンズ２７の光軸方向に調整することとしてもよい。
【００５７】
この場合、顕微鏡制御部３３が照明装置制御部３５に指令して、励起光の入射平面Ｔに対してシフタ７を傾斜させて光路に挿入することにより、鉛直方向における励起光の照明位置を調整することとしてもよい。また、シート照明光学系５自体を鉛直方向に移動させて、鉛直方向における励起光の照明位置を調整することとしてもよい。
【００５８】
本変形例によれば、励起光の照明位置に対する撮像光学系９のフォーカス位置の変化量を加味して標本Ｓを対物レンズ２７の光軸方向に移動させれば、励起光の照明位置に対して撮像光学系９のフォーカス位置がずれた分だけ励起光の照明位置を対物レンズ２７の光軸方向にずらすだけで、所望の観察位置の鮮明な画像を取得することができる。
【００５９】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る顕微鏡装置について図９を参照して説明する。
本実施形態に係る蛍光顕微鏡１は、対物レンズ２７に装着するキャップ（比率維持部）４１を備え、対物レンズ２７に装着したキャップ４１を容器１７内の水Ｗに挿入した状態で標本Ｓを観察する点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係る蛍光顕微鏡１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００６０】
キャップ４１は、軸方向の一端が開口する筒状部材であり、軸方向に所定の長さを有している。また、キャップ４１は、軸方向の他端に標本Ｓからの蛍光を透過可能な窓部４１ａを有している。このキャップ４１は、開口を対物レンズ２７に装着して対物レンズ２７の光軸Ｐに沿って配置することにより、対物レンズ２７から光軸方向に密閉された一定の空間を形成することができるようになっている。
【００６１】
このように構成された蛍光顕微鏡１の作用について説明する。
本実施形態に係る蛍光顕微鏡１により標本Ｓを観察する場合は、対物レンズ２７に装着したキャップ４１を容器１７内の水Ｗに挿入した状態で行う。対物レンズ２７にキャップ４１を装着して、標本Ｓが収容されている容器１７の水Ｗの中にキャップ４１を挿入すると、対物レンズ２７と励起光の照明位置との間に、キャップ４１により空気が充満した空気の層と水Ｗおよび標本Ｓの層とが形成される。
【００６２】
容器１７内の水Ｗの屈折率と標本Ｓの屈折率は同視するので、水Ｗにキャップ４１を挿入しながらキャップ４１と共に対物レンズ２７を光軸方向に移動する限り、対物レンズ２７から励起光の照明位置までの空気の層の厚さと水Ｗおよび標本Ｓの層の厚さの比率は変わらない。すなわち、キャップ４１により、対物レンズ２７の光軸方向における標本Ｓの移動に関わらず、対物レンズ２７と励起光の照明位置との間に介在する空気の層と水Ｗおよび標本Ｓの層との光軸方向に沿う厚さの比率を一定に維持することができる。
【００６３】
したがって、本実施形態に係る蛍光顕微鏡１によれば、対物レンズ２７にキャップ４１を装着し、容器１７の水Ｗの中にキャップ４１を挿入して観察するだけの簡易な構成で、対物レンズ２７の光軸方向における標本Ｓの移動に伴う励起光の照明位置と撮像光学系９のフォーカス位置とのずれを防いで、鮮明な画像取得を実現することができる。
【００６４】
本実施形態においては、容器１７の上部が開口していることとしたが、これに代えて、容器１７の上部の開口を閉塞して、水面が波立つのを防ぐ蓋を備えることとしてもよい。この場合、蓋は水面の高さ方向に可動式であることが望ましい。
【００６５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記各実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６６】
１    蛍光顕微鏡
５    シート照明光学系
９    撮像光学系
１７    容器
２７    対物レンズ
３３    顕微鏡制御部（位置ずれ補正部、楔部材制御部）
３９Ａ，３９Ｂ    楔部材
４１    キャップ（比率維持部）
Ｔ    入射平面
Ｐ    光軸
【図１】
0006522361.tif 000002
【図２】
0006522361.tif 000003
【図３】
0006522361.tif 000004
【図４】
0006522361.tif 000005
【図５】
0006522361.tif 000006
【図６】
0006522361.tif 000007
【図７】
0006522361.tif 000008
【図８】
0006522361.tif 000009
【図９】
0006522361.tif 000010