JP2006064903A

JP2006064903A - 上下動装置、顕微鏡装置及び多焦点画像取得装置

Info

Publication number: JP2006064903A
Application number: JP2004246218A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Mochizuki; 正裕望月
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】安価な上下動装置、顕微鏡装置及び多焦点画像取得装置を提供する。
【解決手段】第１の板状部材１０に設けた電磁石１２ａ〜１２ｄと第２の板状部材２０に設けた永久磁石２２ａ〜２２ｄとがそれぞれ対向するように、第１の板状部材１０に試料が載置される第２の板状部材２０を重ね合わせ、パーソナルコンピュータからＵＳＢケーブル５０を介してデータとともに供給された電源によって電磁石１２ａ〜１２ｄに通電し、永久磁石２２ａ〜２２ｄと電磁石１２ａ〜１２ｄとの反発力によって第２の板状部材２０を上下方向へ移動させる。
【選択図】図１

Description

この発明は上下動装置、顕微鏡装置及び多焦点画像取得装置に関する。

光学顕微鏡は、焦点深度が浅いために表面が曲がっていたり、凹凸があったりする試料をそのまま写真撮影したのでは被写界深度の深い画像が得られない。

被写界深度の深い画像を得るため、ステージや対物レンズを電動で上下動させることができる上下動装置を光学顕微鏡に後付けし、焦点面をずらしながら複数の撮影をすることが行われる。
特公平５−２７０８４号公報

しかし、この上下動装置はステージや対物レンズを上下動させるものであり、上下動装置を駆動するには大きな電力を供給する必要がある。大きな電力を供給するには専用の外部の電源が必要になるため、上下動装置は高価であるという問題があった。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は安価な上下動装置、顕微鏡装置及び多焦点画像取得装置を提供することである。

前述の課題を解決するため請求項１記載の発明の上下動装置は、試料が載置される第２部材と前記第２部材の下部に設けられ、前記第２部材を上下方向へ移動可能に支持する第１部材とを備え、顕微鏡のステージに着脱可能なホルダと、前記第２部材を上下動させるための上下動手段と、前記上下動手段による前記第２部材の上下方向の移動を制御する制御手段と、前記制御手段に外部から指令及び電力を供給する外部機器と前記制御手段とを接続する接続手段とを備えていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の上下動装置において、前記ホルダに前記試料に光を導くための開口部が設けられていることを特徴とする。

請求項３記載の発明の顕微鏡装置は、請求項１又は２記載の上下動装置を備えていることを特徴とする。

請求項４記載の発明の多焦点画像取得装置は、請求項３記載の顕微鏡装置で取得した複数の焦点位置の光学像を前記外部機器からの指令に基づいて撮影する撮像手段を備えていることを特徴とする。

この発明によれば、安価な上下動装置、顕微鏡装置及び多焦点画像取得装置を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の第１実施形態に係る上下動装置の斜視図である。

上下動装置１は第１の板状部材１０と第２の板状部材２０と上下動手段である電磁石１２ａ〜１２ｄと上下動手段である永久磁石２２ａ〜２２ｄと制御用基板３０と接続用コネクタ４０とを備えている。

第１の板状部材１０と第２の板状部材２０とで請求項１のホルダが構成される。

第１の板状部材１０は矩形であり、その中央には光を透過させるための開口部１１が設けられている。

第１の板状部材１０の四隅にはリング状の電磁石１２ａ〜１２ｄが埋め込まれている。

制御用基板３０は第１の板状部材１０の一辺側に設けられている。

接続用コネクタ４０はＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）コネクタであり、制御用基板３０上に実装されている。この接続用コネクタ４０はＵＳＢケーブル５０の一端のプラグコネクタ５１が接続されるレセプタクルコネクタである。

ＵＳＢケーブル５０の他端には外部機器であるコンピュータＰＣ（図４参照）のレセプタクルコネクタに接続されるプラグコネクタ５２が設けられている。

プラグコネクタ５１は角型であり、プラグコネクタ５２は扁平型である。これは接続の間違いを防止するためである。

第２の板状部材２０は矩形であり、その中央には光を透過させるための開口部２１が設けられている。第２の板状部材２０には例えば微生物（試料）を挟んだプレパラート５が載置される。

第２の板状部材２０の四隅にはリング状の永久磁石２２ａ〜２２ｄが埋め込まれている。永久磁石２２ａ〜２２ｄと電磁石１２ａ〜１２ｄとで請求項１の上下動手段が構成される。

永久磁石２２ａ〜２２ｄと電磁石１２ａ〜１２ｄとは第２の板状部材２０を第１の板状部材１０に重ね合わせたとき、それぞれ対向する。

第２の板状部材２０はビス２３によって第１の板状部材１０に固定されている。ビス２３の頭部と第２の板状部材２０との間にはバネ２４が配置され、バネ２４によって第２の板状部材２０を下方（第１の板状部材１０の方向）へ付勢している。

電磁石１２ａ〜１２ｄに通電したとき、永久磁石２２ａ〜２２ｄと電磁石１２ａ〜１２ｄとの反発力によってバネ２４の下方への付勢力に抗して第２の板状部材２０が上方（Ｚ軸方向）へ移動する。

図２は制御用基板の構成をを示すブロック図である。

制御用基板３０は接続用コネクタ４０と制御部（制御手段）４１とドライバ部４２とを有する。

制御部４１にはＵＳＢインタフェース４４を介して接続用コネクタ４０が接続されるとともに、Ｉ／Ｏインタフェース４５を介してドライバ部４２が接続されている。ドライバ部４２は制御部４１の指示に基づいて電磁石１２ａ〜１２ｄへの通電を行う。電磁石１２ａ〜１２ｄに対する通電量を制御することによって第２の板状部材２０の上下方向への移動量が制御される。

制御部４１、ＵＳＢインタフェース４４及びＩ／Ｏインタフェース４５はワンチップコンピュータ４６で構成される。制御部４１はＣＰＵ４１ａ、ＲＯＭ４１ｂ及びＲＡＭ４１ｃを有する。

接続用コネクタ４０とＵＳＢインタフェース４４とで請求項１記載の接続手段が構成される。

ＵＳＢケーブル５０は電源供給用の２本のワイヤ（図示せず）とデータ伝送用の２本のワイヤ（図示せず）とを備える。接続用コネクタ４０にＵＳＢケーブル５０のプラグコネクタ５１を接続したとき、まず最初に制御部４１に電源（５Ｖ）が供給される。

図３は上下動装置を備える顕微鏡装置のステージを示す斜視図である。

上下動装置１を顕微鏡装置７０（図４参照）のステージ６に載置したとき、ステージ６上に設けられたプレパラート保持機構（いわゆるカニ爪）８で第１の板状部材１０を挟持することによって上下動装置１をステージ６上に固定する。ステージ６はＸＹ移動ノブ７を有し、ＸＹ移動ノブ７を操作することによってステージ６をＸＹ方向へ移動させる。

図４は多焦点画像取得装置の構成を説明する図である。

多焦点画像取得装置６０は顕微鏡装置７０とパーソナルコンピュータ（外部機器）ＰＣとを備える。

顕微鏡装置７０は上下動装置１とデジタルカメラ（撮像手段）７１とを備えている。

上下動装置１はＵＳＢケーブル５０を介して、デジタルカメラ７１はＵＳＢケーブル７２を介してそれぞれパーソナルコンピュータＰＣに接続されている。

パーソナルコンピュータＰＣからＵＳＢケーブル５０を介して制御部４１（図２参照）に電源（５Ｖ）が供給され、制御部４１が起動する。

その後、パーソナルコンピュータＰＣからＵＳＢケーブル５０を介して上下動装置１を動作させるために必要なソフトウエアをＲＡＭ４１ｃに送る。

次に、上下動装置１の第２の板状部材２０に微生物等を挟んだプレパラート５（図１参照）を載置し、プレパラート５に透過照明装置７３から光を照射する。対物レンズ７４、鏡筒７５を通して得られた画像はデジタルカメラ７１の撮像素子（図示せず）に結像する。

制御部４１はパーソナルコンピュータＰＣに指示された所定距離（例えば焦点深度の上限位置と下限位置との間を１０等分して得られた距離）づつ第２の板状部材２０を光軸方向へ移動させ、デジタルカメラ７１で得られた画像をＵＳＢケーブル７２を介してパーソナルコンピュータＰＣへ出力する。

パーソナルコンピュータＰＣではＵＳＢケーブル７２を介して送られてきた複数の焦点面が異なる画像をメモリ（図示せず）に記憶させる。

撮影が終了した後、パーソナルコンピュータＰＣは複数の焦点面の画像を合成し、ディスプレイＰＣＤに被写界深度の深い画像を表示させる。

なお、所定の距離毎に撮影するのではなく、第２の板状部材２０の光軸方向への移動時に画像のコントラストが最大になるときだけ撮影を行うようにしてもよい。画像の取得タイミングは適宜設定可能である。

この実施形態によれば、プレパラート５を上下動させるためにステージ６を動かすのではなく、プレパラート５を載置する第２の板状部材２０だけを上下動させる構成としたので、大きな電力を供給するための専用の外部電源が不要になり（パソコン側からだけの電力供給でよく）、上下動装置、顕微鏡装置及び多焦点画像取得装置を安価に提供することができる。したがって、この上下動装置を手動式の顕微鏡に設置すれば、外部電源を用いることなく試料を電動で上下動させることができる顕微鏡装置が得られる。

また、上下動装置１はステージ６上に載置して使用する構成であるので、種々の顕微鏡装置に適用することができ、上下動装置１の汎用性を高めることができる。

更に、ホルダが第１の板状部材１０と第２の板状部材２０とで構成されているので、顕微鏡装置の有するステージ６を移動させる機能等が上下動装置１によって阻害されず、顕微鏡装置の操作性を損なうことなく多焦点画像の撮影を行うことができる。

図５はこの発明の第２実施形態に係る上下動装置の斜視図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。

この実施形態は上下動手段としてモータ１２１ａ，１２１ｂとリードねじ１２２ａ，１２２ｂとを用いるようにした点で第１実施形態と相違する。

第１の板状部材１１０は矩形であり、その中央には光を透過させるための開口部１１１が設けられている。

リードねじ１２２ａはモータ１２１ａの軸に連結されている。リードねじ１２２ａにはその長手方向の中央部を境にして左側と右側とで方向の異なるおねじがそれぞれ形成されている。各おねじには移動部材１２３ａ，１２３ｂのめねじがそれぞれ螺合している。

リードねじ１２２ａと移動部材１２３ａ，１２３ｂとはねじ対偶の関係にあり、移動部材１２３ａ，１２３ｂはモータ１２１ａの駆動によってリードねじ１２２ａに沿って矢印に示すように移動する。

また、リードねじ１２２ｂはモータ１２１ｂの軸に連結されている。リードねじ１２２ｂには長手方向の中央部を境にして左側と右側とで方向の異なるおねじがそれぞれ形成されている。各おねじには移動部材１２３ｃ，１２３ｄのめねじがそれぞれ螺合している。

リードねじ１２２ｂと移動部材１２３ｃ，１２３ｄとはねじ対偶の関係にあり、移動部材１２３ｃ，１２３ｄはモータ１２１ｂの駆動によってリードねじ１２２ｂに沿って矢印に示すように移動する。

第２の板状部材１２０は矩形であり、その中央には光を透過させるための開口部１２１が設けられている。第２の板状部材１２０には例えば微生物（試料）を挟んだプレパラート５が載置される。第１の板状部材１１０と第２の板状部材１２０とで請求項１のホルダが構成される。

第２の板状部材１２０の下面には傾斜面１２０ａ〜１２０ｄが形成されている。第２の板状部材１２０の長手方向の中央が最も厚く、両サイドに向かうにしたがって次第に薄くなる。したっがって、モータ１２１ａ，１２１ｂに通電したとき、移動部材１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ，１２３ｄが傾斜面１２０ａ〜１２０ｄに沿って移動し、第２の板状部材１２０が上下方向へ移動する。

制御部４１の指示に基づいてモータ１２１ａ，１２１ｂに対する通電量を制御することによって第２の板状部材１２０の上下方向への移動量が制御される。

この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。

図６はこの発明の第３実施形態に係る上下動装置の斜視図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。

この実施形態は上下動手段としてモータ２２１ａ，２２１ｂと回転軸２２２ａ，２２２ｂと偏心カム２２３ａ〜２２３ｄとを用いるようにした点で第１実施形態と相違する。

第１の板状部材２１０は矩形であり、その中央には光を透過させるための開口部１１が設けられている。第１の板状部材２１０と第２の板状部材２２０とで請求項１のホルダが構成される。

回転軸２２２ａはモータ２２１ａの軸に連結されている。回転軸２２２ａには所定の間隔をおいて偏心カム２２３ａと偏心カム２２３ｂとが取り付けられている。

回転軸２２２ｂはモータ２２１ｂの軸に連結されている。回転軸２２２ｂには所定の間隔をおいて偏心カム２２３ｃと偏心カム２２３ｄとが取り付けられている。

モータに通電したとき、回転軸２２２ａ，２２２ｂの回転にしたがって偏心カム２２３ａ〜２２３ｄが回転し、第２の板状部材１２０が上下方向へ移動する。

制御部４１の指示に基づいてモータ２２１ａ，２２１ｂに対する通電量を制御することによって第２の板状部材２２０の上下方向への移動量が制御される。

なお、上記実施形態では上下動装置を顕微鏡装置及び多焦点画像取得装置に適用した場合をそれぞれ一例として挙げたが、上下動装置を適用する装置はこれらに限定されない。また、上下動装置を顕微鏡装置等に設置して使用するのではなく、上下動装置を机上に設置して使用するようにしてもよい。

図１はこの発明の第１実施形態に係る上下動装置の斜視図である。図２は制御用基板の構成をを示すブロック図である。図３は上下動装置を備える顕微鏡装置のステージを示す斜視図である。図４は多焦点画像取得装置の構成を説明する図である。図５はこの発明の第２実施形態に係る上下動装置の斜視図である。図６はこの発明の第３実施形態に係る上下動装置の斜視図である。

符号の説明

１上下動装置
１０，１１０，２１０第１の板状部材
１１，２１，１２１開口部
２０，１２０，２２０第２の板状部材
２２ａ〜２２ｄ永久磁石
１２ａ〜１２ｄ電磁石
４０接続用コネクタ
４４ＵＳＢインタフェース
６０多焦点画像取得装置
７０顕微鏡装置
７１デジタルカメラ（撮像手段）
１２１ａ，１２１ｂ，２２１ａ，２２１ｂモータ
１２２ａ，１２２ｂリードねじ
２２３ａ〜２２３ｄ偏心カム
ＰＣパーソナルコンピュータ（外部制御手段）

Claims

試料が載置される第２部材と前記第２部材の下部に設けられ、前記第２部材を上下方向へ移動可能に支持する第１部材とを備え、顕微鏡のステージに着脱可能なホルダと、
前記第２部材を上下動させるための上下動手段と、
前記上下動手段による前記第２部材の上下方向の移動を制御する制御手段と、
前記制御手段に外部から指令及び電力を供給する外部機器と前記制御手段とを接続する接続手段と
を備えていることを特徴とする上下動装置。
前記ホルダに前記試料に光を導くための開口部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の上下動装置。
請求項１又は２記載の上下動装置を備えていることを特徴とする顕微鏡装置。
請求項３記載の顕微鏡装置で取得した複数の焦点位置の光学像を前記外部機器からの指令に基づいて撮影する撮像手段を備えていることを特徴とする多焦点画像取得装置。