(57)【要約】【課題】  所望の駆動ストロークを得つつも、照明系と対物レンズとに挟まれた空間に配置が可能な薄型のステージを備えた顕微鏡を実現すること【解決手段】  プレパラート１０１を照明する照明系３０１と、プレパラートが載置されるステージ３０１と、照明系３０１によって照明されたプレパラートの像を形成する対物レンズ３０３とを備えた顕微鏡において、ステージ３０１が、対物レンズ３０３に対する位置及び傾きが一定の固定部と、固定部に対する位置及び傾きの少なくとも一方が変更可能な被検物保持部と、固定部に対して被検物保持部を支持する支持部とを備え、支持部と被検物保持部との接続部分及び支持部と固定部との接続部分を被検物保持部の側方に設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物を照明する照明系と、前記被検物が載置されるステージと、前記照明系によって照明された前記被検物の像を形成する対物レンズとを備えた顕微鏡において、
前記ステージは、
前記対物レンズに対する位置及び傾きが一定の固定部と、
該固定部に対する位置及び傾きの少なくとも一方が変更可能な被検物保持部と、
前記固定部に対して前記被検物保持部を支持する支持部とを備え、
該支持部と前記被検物保持部との接続部分及び前記支持部と前記固定部との接続部分が前記被検物保持部の側方に設けられていることを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】
前記支持部は、長手方向に比してそれと直交する方向に相対的に剛性が低く、前記被検物保持部の中心周りに等角度間隔で３箇所に設けられていることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記固定部に対する位置及び傾きの少なくとも一方を変更するため、前記被検物保持部を駆動するアクチュエータと、
該アクチュエータの駆動によって生ずる前記被検物保持部の傾き変化が、前記アクチュエータ側に伝達することを抑制するかわし機構とを有し、
前記アクチュエータと前記被検物保持部とが、前記かわし機構を介して接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記アクチュエータの駆動によって生ずる位置変化を計測するため、ターゲットに光を照射する変位系を有し、前記ターゲットは、前記かわし機構よりも前記アクチュエータ側に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡。
【請求項５】
前記支持部と前記被検物保持部との接続部分及び前記支持部と前記固定部との接続部分に前記かわし機構が設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検物の像を観察するための顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタル顕微鏡を用いて被検物（体内の一部の細胞や組織等の試料）の画像データを取得し、その画像データを用いて、医師が病気を診断する方法が知られている。医師による診断には正確さと速さが求められるために、デジタル顕微鏡によって取得される画像データには、診断を行いやすい画像であることと、取得時間が高速であることとが求められる。
【０００３】
顕微鏡の対物レンズの画角を大きくすれば、一度に取得できる画像範囲が拡大し、画像データを高速に取得することができるが、全画角でフォーカスのあった画像を取得することは難しくなる。これは、被検物が平坦でなく「うねり」を持つため、対物レンズのフォーカス面（ピントが合う面）と観察したい被検物の面とが一致しない場合があるからである。
【０００４】
そこで、被検物のうねりを計測して、対物レンズのフォーカス面に被検物の面が一致するよう、被検物が載置されるステージを駆動し、対物レンズに対する被検物の位置及び傾きの少なくとも一方を変更することが考えられる。
【０００５】
被検物が載置されるステージではないが、特許文献１には、駆動対象物である光学素子を６軸駆動可能なパラレルリンク機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１３１６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、デジタル顕微鏡のステージ周辺は、被検物を照明する照明系と、被検物を介してその反対側に配置された対物レンズとに挟まれた非常に狭い空間である。特許文献１に開示されたようなパラレルリンク機構をデジタル顕微鏡のステージに適用しても、要求される駆動ストロークを達成しつつ、狭い空間に配置することが難しい。
【０００８】
そこで本発明は、所望の駆動ストロークを得つつも、照明系と対物レンズとに挟まれた空間に配置が可能な薄型のステージを備えた顕微鏡を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の例示的な顕微鏡は、被検物を照明する照明系と、被検物が載置されるステージと、照明系によって照明された被検物の像を形成する対物レンズとを備えた顕微鏡であって、
このステージは、対物レンズに対する位置及び傾きが一定の固定部と、その固定部に対する位置及び傾きの少なくとも一方が変更可能な被検物保持部と、固定部に対して被検物保持部を支持する支持部とを備え、支持部と被検物保持部との接続部分及び支持部と固定部との接続部分を被検物保持部の側方に設けられたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、薄型のステージでありながら、被検物を所望のストロークで駆動可能な顕微鏡を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】顕微鏡の要部概略図である。
【図２】実施例１の被検物移動ステージの側面図である。
【図３】実施例１の被検物移動ステージの上面図である。
【図４】実施例２の被検物移動ステージの側面図である。
【図５】実施例３の被検物移動ステージの側面図である。
【図６】実施例４の被検物移動ステージの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。図１は、デジタル顕微鏡の要部概略図である。
【００１３】
図１において、１０１はプレパレートである。プレパラート１０１は、被検物（試料）をスライドグラス上に貼り付け、カバーグラスで封止したものである。３０１は、プレパラート１０１、すなわち被検物が載置されるステージである。３０２は被検物を照明する照明系、３０３は照明系によって照明された被検物の透過光から被検物の像を形成する対物レンズである。３０４は撮像素子、３０５は撮像素子３０４を支える撮像素子支持プレートである。
【００１４】
ステージ３０１は、以下の（１）〜（３）の要求に応えるため駆動機構を備えている。
（１）プレパラート１０１を対物レンズ３０３の下から取り出すため
（２）対物レンズ３０３の画角範囲にプレパラート１０１を移動させるため
（３）対物レンズ３０３の画角全体にできるだけフォーカスを合わせるため
（１），（２）は対物レンズ３０３の光軸（Ｚ軸）に対して垂直な面内（ＸＹ平面内）での移動機構で実現し、（３）は対物レンズ３０３の光軸（Ｚ軸）方向における移動、及び光軸に垂直な２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）周りの回転機構で実現する。１０８は、上記（３）の要求に応えるため、プレパラート１０１を対物レンズ３０３の光軸方向に移動させ、光軸に垂直な２軸周りに回転させる被検物移動ステージである。（１），（２）の要求を実現するための機構は、既知のステージ駆動機構を用いればよいので、本実施形態では詳細な説明を割愛するが、ステージ３０１はこのようなＸＹ平面内での移動機構も備えている。
【００１５】
画角全体にフォーカスを合わせるためのステージの駆動は、対物レンズ３０３のフォーカス面（ピントが合う面）に観察したい被検物の面が一致するように行う。例えば、プレパラート１０１の表面形状やカバーグラスの厚さを実際の撮像の前に測定し、表面形状からカバーグラスの厚み分を引いたところを観察したい被検物の面と推定して、それに対物レンズ３０３のフォーカス面が一致するようにステージ駆動する。観察したい被検物の面を推定する手法としては、基準となる参照面から表面形状を引いて二乗平均平方根（ＲＭＳ）が最小になるような面を観察したい被検物の面としても良い。
【００１６】
あるいは対物レンズ３０３と撮像素子３０４とによって、プレパラート１０１の実際の画像を取得して、その画像に基づいて人や計算機によってプレパラート１０１をフォーカス位置に移動させてもよい。
【００１７】
ここで、分解能の高い画像を得るためには、ＮＡ（開口数）の大きな対物レンズを用いる必要がある。照明系についても対物レンズほどではないが、ある程度大きなＮＡが必要となる。ＮＡの大きな対物レンズ、照明系を極力小型化するためには、被検物との距離をできるだけ小さくする必要がある。本実施形態では、このように顕微鏡固有の事情、すなわち照明系と対物レンズとの間の狭い空間に配置が可能な薄型のステージを、被検物移動ステージ１０８で実現している。
【００１８】
以下の各実施例において、被検物移動ステージ１０８の詳細な説明を行う。
【００１９】
（実施例１）
図２は被検物移動ステージ１０８の側面図、図３は上面図である。
【００２０】
図２，３において、プレパラート１０１は被検物保持部１０２に載置されている。被検物保持部１０２は、被検物保持部１０２の一部である接続部１０３を介して、支持部１０４と接続されている。更に、支持部１０４は、被検物移動ステージベース（以後、単にベースと呼称）１０６の一部である突起部１０５に接続されている。アクチュエータ１０７は、ベース１０６上に設けられており、接続部１０３を介して被検物保持部１０２に対してメカニカルに結合されている。
【００２１】
ベース１０６は、対物レンズ３０３に対する位置及び傾きが一定の固定部である。このベース１０６上に設けられたアクチュエータ１０７で、ベース１０６に対する、ひいては対物レンズ３０３に対する被検物保持部１０２の位置及び傾きの少なくとも一方が変更可能に構成されている。
【００２２】
なお、支持部１０４は、図２，３から分かるように長手方向を持つ梁状の部材であり、長手方向には剛で、長手方向に垂直な方向には（長手方向の剛性に対して相対的に）柔である構造である。すなわち、支持部１０４は長手方向に比してそれと直交する方向に相対的に剛性が低い構造をしている。この支持部１０４は、図２に示すように、被検物保持部１０２の中心周りに等角度間隔で３箇所組み合わせて設けられている。これにより被検物保持部１０２は、光軸方向と、それに垂直な２軸の回転方向の３軸に動きやすく、それ以外の軸（光軸回転方向と光軸と垂直な２軸）には動きにくい構造となる。
【００２３】
支持部１０４は丸材でも、角材でも良い。また、プレパラート１０１を保持するために、電気や空気の吸排気などのラインが必要になる場合は、支持部１０４を空洞にして、そこにラインを通すことで、装置の構成を簡素にすることができる。
【００２４】
本実施例で特徴的な点は、支持部１０４と被検物保持部１０２（その一部である接続部１０３）との接続部分、及び支持部１０４とベース１０６（その一部である突起部１０５）との接続部分が、図２に示すように、被検物保持部１０２の側方に設けられている点である。このように駆動対象物である被検物保持部１０２の側方に駆動機構を展開することで、照明系３０２と対物レンズ３０３との間の狭い空間でも、被検物を所望のストロークで駆動可能な構成を実現できる。また、照明系による照明光、あるいは照明された被検物から透過光を駆動機構が遮断することもない。
【００２５】
（実施例２）
図４は実施例２の被検物移動ステージ１０８の側面図である。
【００２６】
本実施例では、アクチュエータ１０７と被検物保持部１０２の一部である接続部１０３とを、板ばね４２２によるかわし機構を設けて接続すると共に、アクチュエータ１０７の上に位置計測のためのターゲット４２３を配置した例を示している。板ばね４２２によるかわし機構は、アクチュエータ１０７の駆動によって生ずる被検物保持部１０２の傾き変化が、アクチュエータ１０７側に伝達することを抑制する作用を持っている。
【００２７】
アクチュエータによる高精度な位置や姿勢の制御を行うにあたり、駆動対象の現在位置の計測は重要である。例えば、外部からレーザ変位計を用いて駆動対象の現在位置を計測する場合には、レーザ変位計からの光を駆動対象に設けたターゲットに照射し、ターゲットで反射した光をディテクタで受光して位置を算出することになる。この際、ターゲットが傾くと計測誤差となる場合がある。また、そもそも駆動対象を傾けることを目的としている場合であっても、駆動対象そのものにターゲットを配置すると、上述のごとく計測誤差につながる可能性がある。
【００２８】
そこで、本実施例では、駆動対象物である被検物保持部１０２とアクチュエータ１０７との間にかわし機構を設け、アクチュエータ１０７の駆動に対応して一意的に位置が変化し、且つ傾きが変化しにくい箇所にターゲット４２３を配置している。具体的には、アクチュエータ１０７の駆動により光軸方向に移動するＬアングル４２７にターゲット４２３を配置すると共に、Ｌアングル４２７と被検物保持部１０２とは、かわし機構である板ばね４２２を介して接続している。このターゲット４２３の位置を、レーザ変位計４２４で計測する。なお、Ｌアングル４２７を介したアクチュエータ１０７の接続部１０３に対する作用点、板ばね４２２の中心、支持部１０４の中心は光軸方向に沿って同一直線状に存在している。
【００２９】
このように被検物保持部１０２とアクチュエータ１０７との間にかわし機構を設けることにより、被検物保持部１０２が傾くように駆動しても、支持部１０４の中心は移動せず、ターゲット４２３はレーザ変位計４２４に対して平行移動する。この結果、アクチュエータ１０７による駆動量に対応するターゲット４２３の位置変化の正確な計測ができ、その計測値を用いてアクチュエータ１０７の高精度な駆動制御を行うことができる。
【００３０】
なお、顕微鏡においては、対物レンズ３０３に対する駆動機構の位置や姿勢が重要となるため、レーザ変位計４２４は対物レンズ３０３に一体的に設置するのが好ましい。
【００３１】
（実施例３）
図５は実施例３の被検物移動ステージ１０８の側面図である。
【００３２】
本実施例では、接続部１０３と被検物保持部１０２の間に弾性ヒンジ５３２によるかわし機構を設けている。ターゲット５３３は、アクチュエータに直接設けられ、その位置は上部に設けられたレーザ変位計４２４により計測されている。
【００３３】
本実施例の構成においても、被検物保持部１０２が傾くようにアクチュエータ１０７を駆動しても、弾性ヒンジ５３２によるかわし機構によりターゲット５３３が傾くことなない。このため、正確なターゲット５３３の位置計測と、それに基づくアクチュエータ１０７の高精度の駆動制御が可能になる。
【００３４】
（実施例４）
図６は実施例４の被検物移動ステージ１０８の側面図である。
【００３５】
本実施例では、実施例３の構成に加えて、支持部１０４と突起部１０５の間にも弾性ヒンジ６４１によるかわし機構を設けたものである。なお、本実施例における弾性ヒンジ６４１は、支持部１０４の長手方向の軸周りに回転しにくい構造である。
【００３６】
このような弾性ヒンジ６４１を設けることで、アクチュエータ１０７の作用点が支持部１０４の中心と一致していないことに起因する接続部１０３の回転を抑制することができる。このため、更に正確なターゲット５３３の位置計測と、それに基づくアクチュエータ１０７の高精度の駆動制御が可能になる。
【００３７】
（変形例）
以下に実施例１〜４の変形例について、簡単に説明する。
・ベース１０６上に突起部１０５を６箇所設けているが、支持部１０４一つに対して一つの突起部１０５とし、突起部が３箇所でもよい。
・支持部１０４は直線状の部材で無くてもよい。
・アクチュエータ１０７は電動でもよいが、手動でもよい。例えば、手回しのリードスクリューや、手回しのボールねじ、手回しのくさび機構でもよい。
・実施例２〜４ではかわし機構として、板ばねや弾性ヒンジを例としてあげているが、伸縮性のある、リングやロの字型でできた特定方向だけの剛性を他の方向の剛性と変えることのできる機構でもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０１  プレパラート
１０２  被検物保持部
１０４  支持部
１０６  被検物移動ステージベース
１０７  アクチュエータ
１０８  被検物移動ステージ
３０１  移動機構
３０２  照明系
３０３  対物レンズ
３０４  撮像素子
【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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