(57)【要約】【課題】  装置全体の大型化を招くことなく、対物光学系を高精度に温調することができる顕微鏡を提供すること。【解決手段】  被検体１０３を保持する被検体ステージ１０２と、被検体１０３の像を形成する対物光学系１０４と、被検体１０３を撮像する受光部と、被検体ステージ１０２を、被検体１０３を撮像する時の第１の位置とは異なる第２の位置に移動させる駆動部と、を備える顕微鏡であって、被検体ステージ１０２は、気体３０４を噴出するノズル３０１を有しており、ノズル３０１は、被検体ステージ１０２が第２の位置にある時に、ノズル３０１から噴出される気体３０４が対物光学系１０４に向かうように配置されていることを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を保持する被検体ステージと、
前記被検体の像を形成する対物光学系と、
前記被検体を撮像する受光部と、
前記被検体ステージを、前記被検体を撮像する時の第１の位置とは異なる第２の位置に移動させる駆動部と、を備える顕微鏡であって、
前記被検体ステージは、気体を噴出するノズルを有しており、
前記ノズルは、前記被検体ステージが前記第２の位置にある時に、前記ノズルから噴出される気体が前記対物光学系に向かうように配置されている
ことを特徴とする被検体を計測する顕微鏡。
【請求項２】
前記ノズルから噴出される気体を制御する制御部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記制御部は、前記被検体ステージが前記第２の位置にある時にのみ、前記ノズルから気体を噴出させる制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記被検体ステージが保持する被検体を交換する交換部を備えており、
前記交換部は、前記被検体ステージが前記第２の位置にある時に前記被検体を交換することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の顕微鏡。
【請求項５】
前記被検体の撮像条件を取得する計測部を備えており、
前記計測部は、前記被検体ステージが前記第２の位置にある時に前記被検体の撮像条件を取得することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の顕微鏡。
【請求項６】
温度計を備えており、
前記制御部は、前記温度計により取得した温度情報に基づいて、前記ノズルから噴出される気体を制御することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の顕微鏡。
【請求項７】
前記温度計は、前記対物光学系の温度情報を取得することを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡。
【請求項８】
前記ノズルの温度情報を取得する温度計をさらに備えており、
前記制御部は、前記対物光学系および前記ノズルの温度情報に基づいて、前記ノズルから噴出される気体を制御することを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡。
【請求項９】
前記第２の位置は、前記ノズルの噴出口と前記対物光学系とが最も近接する位置であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡に関し、例えば病理診断に用いる顕微鏡に好適である。
【背景技術】
【０００２】
近年、顕微鏡を用いて試料（細胞や組織など）を含む被検体（プレパラート）の画像を取得し、その画像を用いて医師が病理診断を行う方法が知られている。顕微鏡において、被検体を保持する被検体ステージをアクチュエータにより移動可能な構成とし、被検体を交換する位置と撮像する位置との間を往復させることにより、複数の被検体の撮像を順次行うことができる。
【０００３】
ここで、医師が正確な診断を行うためには、高精細でかつ高画質な被検体の画像が求められるため、顕微鏡が備える対物光学系としては開口数（ＮＡ）が大きいものを採用することが望まれる。しかし、ＮＡが大きい対物光学系を用いて撮像を行う場合、被検体と対物光学系との距離を大きくしてしまうと、対物光学系の径を大きくする必要性が生じる。よって、顕微鏡においてＮＡが大きい対物光学系を用いる場合、被検体と対物光学系とを近接させた構成とすることが望まれる。
【０００４】
また、高精細でかつ高画質な被検体の画像を取得するには、顕微鏡における対物光学系の性能を高性能に保つ必要がある。特に、対物光学系の温度が変化すると、対物光学系の光学性能が変化してしまうため、対物光学系の温度を高精度に管理することが求められる。しかし、被検体ステージを移動させるためのアクチュエータが発熱し、被検体ステージの温度が周辺温度に比べて高くなってしまうという問題がある。そのため、被検体と対物光学系とを近接させた構成においては、昇温した被検体ステージからの伝熱によって、対物光学系の光学性能に大きな影響を及ぼすことが懸念される。
【０００５】
そこで、対物光学系の温度調節（温調）を行うことにより、対物光学系の温度を管理する方法が考えられる。特許文献１には、投影レンズを含む露光装置の周りをチャンバで囲み、チャンバ内に温調された気体を供給することによって、装置全体を温調する構成が開示されている。また、特許文献２には、投影レンズを囲むチャンバ内にノズルを設け、そのノズルから投影レンズに対して局所的に気体を射出する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−７５８６号公報
【特許文献２】特開３０１１−２３３５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
顕微鏡においては、前述の通り対物光学系の温調を行う機構が必要となる一方で、設置場所の省スペース化のために、その温調機構を極力小型化して装置全体を小さくすることも求められる。しかしながら、特許文献１に記載の構成では、投影レンズを含む装置全体をチャンバで囲み、その内部に大量の温調気体を供給する必要がある。よって、特許文献１に記載の構成を顕微鏡に対して適用した場合、装置全体を小型化することが困難となる。
【０００８】
また、顕微鏡において、特許文献２に記載の構成のように、ノズルを用いて供給する温調気体の流量を小さくしようとしても、被検体と対物光学系とが近接した構成においては、ノズルを対物光学系近傍に配置することが困難となる。
【０００９】
そこで、本発明の例示的な目的は、装置全体の大型化を招くことなく、対物光学系を高精度に温調することができる顕微鏡を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための、本発明の一側面としての顕微鏡は、被検体を保持する被検体ステージと、前記被検体の像を形成する対物光学系と、前記被検体を撮像する受光部と、前記被検体ステージを、前記被検体を撮像する時の第１の位置とは異なる第２の位置に移動させる駆動部と、を備えており、前記被検体ステージは、気体を噴出するノズルを有しており、前記ノズルは、前記被検体ステージが前記第２の位置にある時に、前記ノズルから噴出される気体が前記対物光学系に向かうように配置されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の更なる目的またはその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る顕微鏡によれば、装置全体の大型化を招くことなく、対物光学系を高精度に温調することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】顕微鏡の要部概略図である。
【図２】検査対象の被検体を交換する手順を示す図である。
【図３】ノズルの配置位置を示す図である。
【図４】対物光学系の温度の経時変化を示す図である。
【図５】温度計の配置位置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
［実施例］
図１は、本発明の実施例に係る顕微鏡１００の概略図である。本実施例に係る顕微鏡１００は、被検体１０３の検査領域を照明する照明系１０１と、被検体１０３を保持する被検体ステージ１０２と、被検体１０３の検査領域の像を形成する対物光学系１０４と、その被検体１０３の検査領域を撮像する受光部１０５と、を備えている。被検体ステージ１０２は、不図示のアクチュエータ（駆動部）を有しており、被検体１０３を保持したまま水平方向（ＸＹ方向）に移動可能な構成をとっている。また、対物光学系１０４を拡大系とすることにより、被検体１０３の拡大画像を取得することができる。また、被検体１０３の高解像度な画像を取得するために、対物光学系１０４のＮＡを大きくし、かつ被検体１０３と対物光学系１０４とが近接した構成をとっている。
【００１６】
図２は、検査対象の被検体を交換する手順を示した図である。顕微鏡１００では、被検体１０３と対物光学系１０４とが近接した構成をとっているため、図２（ａ）に示すように被検体ステージ１０２が撮像位置（第１の位置）にある状態で、被検体１０３を他の被検体２０１と交換することは困難となる。そこで本実施例では、被検体ステージ１０２が図２（ｂ）に示す交換位置に移動してから、撮像し終えた被検体１０３を他の被検体２０１と交換している。なお、ここでの撮像位置とは、被検体１０３の検査領域が対物光学系１０４の物体位置となる時の被検体ステージ１０２の位置である。
【００１７】
具体的には、被検体ステージ１０２が交換位置に移動した後、被検体ステージ１０２から被検体１０３を取り外し、その被検体１０３を被検体ストッカ２０２に移動させる。そして、被検体ストッカ２０２に搭載されている複数の被検体から、次の検査対象の被検体２０１を取り出して、被検体ステージ１０２の上に配置する。このように、被検体ステージ１０２を撮像位置と交換位置との間で移動させることにより、検査対象の被検体の交換をスムーズに行うことができ、複数の被検体を順次撮像することができる。
【００１８】
なお、被検体ステージ１０２又は被検体ストッカ２０２から被検体を取り外す取り外し手段としては、例えば被検体を機械的に挟む機構や、真空チャックなどの圧力を用いた機構などを用いることができる。被検体を取り出す時間を短縮するために、このような取り外し手段を複数設け、被検体ステージ１０２及び被検体ストッカ２０２の夫々から同時に被検体を取り外せるようにしてもよい。また、取り外した被検体を移動する移動手段としては、回転移動機構、上下移動機構、多自由度関節機構、直動移動機構などを用いて構成することができる。これらの、被検体ストッカ２０２、取り外し手段、及び移動手段により、交換部を構成している。
【００１９】
図３は、対物光学系１０４に温調された気体（温調気体）３０４を供給するための機構を示す図である。図３（ａ）は被検体ステージ１０２が撮像位置にあるときを示し、図３（ｂ）は被検体ステージ１０２が撮像位置とは異なる位置（第２の位置）にあるときを示している。
【００２０】
図に示すように、被検体ステージ１０２にはノズル３０１が設けられている。ノズル３０１は、チューブ等を介して温調気体生成装置（不図示）に接続されており、温調気体生成装置において温調気体３０４を噴出することができる。このノズル３０１は、被検体ステージ１０２が移動しても対物光学系１０４と接触しないように配置されている。
【００２１】
ノズル３０１によって温調気体３０４を供給する手順を具体的に説明する。まず、図３（ａ）に示したように、撮像位置において被検体１０３を撮像した後、被検体ステージ１０２を図３（ｂ）に示した第２の位置に移動する。そして、第２の位置において、温調気体生成装置により温調された温調気体３０４を、チューブを通してノズル３０１から噴出することにより、対物光学系１０４の温調を行うことができる。このように、被検体ステージ１０２が第２の位置にある時に、噴出される温調気体３０４が対物光学系１０４に向かうようにノズル３０１を設けている。これにより、被検体１０３と対物光学系１０４とが近接した構成においても、温調気体３０４の流量を少なくでき、かつ装置全体の大型化を招くことなく、対物光学系を高精度に温調することができる。
【００２２】
この時、第２の位置は、ノズル３０１を用いて対物光学系１０４を温調する際に最も温調効率が良好な位置（例えば、ノズル３０１の噴出口と対物光学系１０４とが最も近接する位置）とすることが望ましい。また、第２の位置を前述した交換位置に一致させるように設計することで、被検体１０３を交換している間に対物光学系１０４の温調を行うことができ、装置全体のスループットを向上させることができる。
【００２３】
ここで、制御部３０２を備えることにより、温調気体生成装置が一定の温度に調節された気体を供給するだけでなく、その気体の温度を制御できるようにすることが望ましい。例えば、対物光学系１０４に温度計３０３を設けることで、対物光学系１０４の温度に応じて、制御部３０２により温調気体生成装置が供給する温調気体３０４の温度を調整することができ、対物光学系１０４をより高精度に温調することができる。また、温度計３０３の配置を変更して、周辺温度や被検体ステージ１０２の温度等に応じて温調気体３０４の温度を制御するようにしてもよい。なお、図３において、制御部３０２は外部から温調気体生成装置と電気的に接続されているものとしているが、制御部３０２を温調気体生成装置に内蔵してもよい。
【００２４】
また、ノズル３０１又はチューブのいずれか一方に対して、温調気体３０４の流量を調整することができるバルブ（不図示）を設けてもよい。制御部３０２によってバルブの開閉を制御することにより、被検体ステージ１０２が第２の位置に移動した時にのみ、温調された気体を噴出するように制御することができる。さらに、温調気体生成装置において気体の温度を制御する代わりに、制御部３０２によってバルブを制御することにより、温調気体３０４の噴出量又は噴出時間を調節することで、対物光学系１０４の温調を行なってもよい。
【００２５】
なお、顕微鏡の内部には微小なゴミが多数存在しており、例えば、顕微鏡の組立時に混入したもの、被検体の交換時などの顕微鏡の使用時に混入するもの、又は被検体ステージが顕微鏡内部で移動することにより生じるものなどがある。よって、温調気体３０４を供給する際に、対物光学系１０４や被検体１０３の周辺の気流が激しいと、これらのゴミが舞い上がって対物光学系１０４や被検体１０３に付着してしまい、高精細でかつ高画質な被検体の画像を取得することを妨げてしまう。
【００２６】
しかし、前述の通りノズル３０１を設けたことにより、被検体ステージ１０２が撮像位置から移動したときに、対物光学系１０４に向かって温調気体３０４を噴出することができる。よって、本実施例に係る顕微鏡によれば、対物光学系１０４に噴出する温調気体３０４の流量を少なくすることができ、かつ対物光学系１０４や被検体１０３にゴミが付着することを低減することができるという効果も得ることができる。
【００２７】
次に、対物光学系１０４の温度管理について説明する。図４は、対物光学系１０４の温度の経時変化を示す図であり、横軸は時間、縦軸は対物光学系１０４の温度、塗り潰してある領域は対物光学系１０４が所定の性能を保つために求められる許容温度範囲（Ｔ１〜Ｔ２）を示している。ここでは、被検体ステージ１０２が撮像位置にいるときは対物光学系１０４の温度が上昇し、被検体ステージ１０２が第２の位置に移動したときは、対物光学系１０４の温度が下降するものとしている。なお、グラフは対物光学系１０４の温度履歴の一例である。
【００２８】
図４について具体的に説明する。まず、被検体ステージ１０２が撮像位置に移動した時点での対物光学系１０４の温度をＴｃとする（温度Ｔｃは、許容温度範囲内である必要がある）。そして、時間Ｊ１〜Ｊ２の間に撮像を行った際に、対物光学系１０４の温度が上昇量Ｔｕだけ上昇し、時間Ｊ２〜Ｊ３の間に被検体ステージ１０２が第２の位置に移動して温調を行った際に、対物光学系１０４の温度が下降量Ｔｄだけ下降したとする。なお、上昇量Ｔｕは被検体ステージ１０２が撮像位置に滞在した時間や、被検体ステージ１０２の駆動シーケンスによって変動する。また、下降量Ｔｄはノズル３０１から噴出する温調気体３０４の温度、噴出量又は噴出時間（被検体ステージ１０２が第２の位置に滞在した時間）によって変動する。
【００２９】
ここで、上昇量Ｔｕは、被検体１０３の検査領域や、撮像時の条件等に依存しているため、制御することが難しい。そこで、下降量Ｔｄを制御することで対物光学系１０４の温度を許容温度範囲内に調節する必要がある。よって、温度Ｔｃから上昇量Ｔｕだけ上昇した対物光学系１０４の温度を、温調により下降量Ｔｄだけ下げて許容温度範囲内に収めるためには、Ｔ１＜Ｔｃ＋Ｔｕ−Ｔｄ＜Ｔ２となる必要がある。すなわち、下降量Ｔｄが、Ｔｃ−Ｔ２＋Ｔｕ＜Ｔｄ＜Ｔｃ−Ｔ１＋Ｔｕの条件を満たすようにすればよい。本実施のように、下降量Ｔｄを大きくする際には、温調気体３０４の噴出量を増やしたり、温調気体３０４の温度を下げたり、温調気体３０４の噴出時間を長くすればよい。
【００３０】
下降量Ｔｄを設定する際に、対物光学系１０４の温度が、その性能が最も優れている時の温度（Ｔ１＋Ｔ２）／２となるように、Ｔｄ＝Ｔｃ＋Ｔｕ−（Ｔ１＋Ｔ２）／２として温調してもよい。また、対物光学系１０４の温度は、被検体ステージ１０２が撮像位置にいる間に上昇してしまうため、撮像を開始する直前に対物光学系１０４の温度がＴ１となるように、Ｔｄ＝Ｔｃ＋Ｔｕ−Ｔ１として温調しておいてもよい。
【００３１】
なお、上述したような温調を正確にかつ素早く行うためには、温度計を対物光学系１０４に直接取り付けて、対物光学系１０４の温度を計測することが望ましい。これにより、測定した対物光学系１０４の温度情報に基づいて要求される下降量Ｔｄを求め、その下降量Ｔｄを温調気体３０４の温度、噴出量、噴出時間（又は被検体ステージ１０２が第２の位置に滞在する時間）などにフィードバックすることができる。
【００３２】
また、下降量Ｔｄを正確に見積もるためには、ノズル３０１から噴出される温調気体３０４の温度、噴出量、噴出時間などを測定することが望ましい。その際に、ノズル３０１に対しても温度計を取り付けて、温調気体３０４の温度を直接計測してもよい。これにより、ノズル３０１から噴出される温調気体３０４の温度を制御して、要求される下降量Ｔｄの分だけ対物光学系１０４の温調を行うことができる。
【００３３】
図５は、温度計を設置するべき位置を示した図である。位置５０１は対物光学系１０４の側面（鏡筒部）、位置５０２は対物光学系１０４のレンズ部、位置５０３はノズル３０１、を夫々示している。本実施例に係る顕微鏡１００では、対物光学系１０４は固定されているため、位置５０１及び５０２は変動しない。よって、位置５０１又は５０２に温度計を配置した場合は温度計の位置が変動しないため、温度計に接続された出力用の配線の引き回しが容易になる。
【００３４】
なお、対物光学系１０４に対して温度計を設置する位置は、位置５０１又は５０２のいずれか一方でよいが、対物光学系１０４において温度管理をしたい部分は位置５０２のレンズ部であるため、位置５０２の温度を計測する方が好ましい。しかし、レンズ部に直接温度計を取り付けた場合、被検体１０３の検査領域からの光束を遮光してしまう恐れがある。そのため、温度計を取り付ける位置５０２を、レンズ部において光束を遮光しない部分（例えばレンズ部の端部等）とすることが望ましい。
【００３５】
以上、本実施例に係る顕微鏡１００によれば、被検体１０３と対物光学系１０４とが近接した構成においても、装置全体の大型化を招くことなく、対物光学系を高精度に温調することができる。
【００３６】
［変形例］
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれに限定されないことは言うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【００３７】
例えば、上述した実施例に係る顕微鏡１００において、被検体１０３の撮像動作を行う前に、その被検体１０３のフォーカス位置や撮像範囲などの撮像条件を予め取得することができる計測部を設けてもよい。この計測部を撮像位置とは異なる位置（計測位置）に設置しておき、被検体１０３を保持した被検体ステージ１０２を計測位置に移動することにより、被検体１０３の撮像条件を取得することができる。
【００３８】
この時、計測位置を、上述した交換位置と撮像位置との間に設定することにより、被検体ストッカ２０２から取り出した被検物の計測及び撮像を順次行うことができる。さらに、上述した第２の位置を計測位置に一致させることにより、被検体１０３を計測している間に対物光学系１０４の温調を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０２  被検体ステージ
１０３  被検体
１０４  対物光学系
１０５  受光部
３０１  ノズル
３０４  温調気体
【図１】
2013246191.tif 000003
【図２】
2013246191.tif 000004
【図３】
2013246191.tif 000005
【図４】
2013246191.tif 000006
【図５】
2013246191.tif 000007