JP2006194981A - Microscopic observation system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、顕微鏡観察システムに関するものである。 The present invention relates to a microscope observation system.
近年、生物学の研究においては、光学顕微鏡を用いて蛍光プローブによるイオン濃度、膜電位などの可視化が行われるようになっており、例えば、標本として実験動物の一個体を用い、生きたままその臓器等を観察するいわゆるin-vivo観察が行われるようになっている。in-vivo観察においては、観察対象が拍動、呼吸動などの動きをもつので観察位置のズレや焦点のボケが生じやすい。
このような観察位置のズレや焦点ボケを解消する方法としては、撮像手段を備えた顕微鏡全体を観察対象の動きに合わせて追従させる装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
As a method for eliminating such observation position deviation and out-of-focus blur, an apparatus is known in which an entire microscope including an imaging unit is made to follow the movement of an observation target (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1の装置では、撮像手段を備え、大きな重量を有する顕微鏡全体を駆動する必要があるので、高速で動作させることができないという問題がある。例えば、心臓を観察する場合には、ラットの心拍数は約350回/分、マウスの心拍数は約620回/分であり、これらの心拍数に特許文献1の装置を追従させることは極めて困難である。 However, the apparatus of Patent Document 1 has a problem that it cannot be operated at high speed because it is necessary to drive an entire microscope having an imaging means and having a large weight. For example, when observing the heart, the heart rate of the rat is about 350 times / minute and the heart rate of the mouse is about 620 times / minute, and it is extremely difficult for the device of Patent Document 1 to follow these heart rates. Have difficulty.
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、動的な挙動を示す、特に短い周期で動く生体から鮮明な画像を得ることのできる顕微鏡画像撮影装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a microscope image capturing apparatus that can obtain a clear image from a living body that exhibits dynamic behavior and moves in a particularly short cycle.
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、試料に近接配置される対物ユニットを備える顕微鏡観察装置と、試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、該スタビライザの動作範囲を前記観察範囲の位置が前記対物ユニットの焦点深度の範囲内に配されるように制限する動作制限手段とを備える顕微鏡観察システムを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention provides a microscope observation apparatus including an objective unit disposed in proximity to a sample, and a sample closely attached to the sample, allowing movement of the observation range of the sample along the optical axis direction of the objective unit, while moving in the other direction. There is provided a microscope observation system comprising a stabilizer for restraining movement, and an operation restriction means for restricting the movement range of the stabilizer so that the position of the observation range is arranged within the range of the focal depth of the objective unit.
本発明によれば、スタビライザを試料に密着させることにより、試料の観察範囲の光軸方向に沿う動き以外の動きが拘束される。光軸に交差する方向に試料の観察範囲が変位すると、画像がブレてしまうことが考えられるが、本発明によれば、試料の観察範囲がスタビライザによって光軸方向に沿う方向にのみ動くことが許容される。したがって、顕微鏡観察装置により取得される画像にブレを生じることがない。
また、動作制限手段の作動により、スタビライザの動作範囲が制限され、観察範囲の位置が対物ユニットの焦点深度の範囲内に配されるので、顕微鏡観察装置により取得される画像を、常にピントの合った状態に保持することができる。
According to the present invention, by attaching the stabilizer to the sample, movement other than the movement along the optical axis direction of the observation range of the sample is restrained. If the observation range of the sample is displaced in the direction intersecting the optical axis, the image may be blurred. However, according to the present invention, the observation range of the sample can be moved only in the direction along the optical axis direction by the stabilizer. Permissible. Therefore, there is no blurring in the image acquired by the microscope observation apparatus.
In addition, since the operation range of the stabilizer is limited by the operation of the operation limiting means, and the position of the observation range is arranged within the range of the focal depth of the objective unit, the image acquired by the microscope observation device is always in focus. It can be kept in the state.
また、本発明は、試料に近接配置される対物ユニットを備える顕微鏡観察装置と、試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、該スタビライザの動作方向に沿う変位を減衰させる減衰手段と、該スタビライザの変位量を検出する変位量検出手段と、該変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出される観察範囲の位置が、前記対物ユニットの合焦範囲内に配されているときに前記顕微鏡観察装置に撮像させる制御装置とを備える顕微鏡観察システムを提供する。 Further, the present invention provides a microscope observation apparatus including an objective unit disposed in proximity to a sample, and the other direction while allowing the movement of the observation range of the sample along the optical axis direction of the objective unit while being in close contact with the sample. A stabilizer for restraining the movement of the stabilizer, an attenuating means for attenuating the displacement along the operation direction of the stabilizer, a displacement amount detecting means for detecting the displacement amount of the stabilizer, and a displacement of the stabilizer detected by the displacement amount detecting means There is provided a microscope observation system including a control device that causes the microscope observation apparatus to pick up an image when the position of the observation range calculated based on the amount is arranged within the focusing range of the objective unit.
本発明によれば、スタビライザを試料に密着させることにより、試料の観察範囲の光軸方向に沿う動き以外の動きが拘束される。これにより、顕微鏡観察装置により取得される画像に生ずるブレを抑えることができる。そして、変位量検出手段の作動により、スタビライザの変位量が検出される。スタビライザは試料に密着して試料とともに変位するのでスタビライザの変位量から試料の観察範囲の位置を容易に算出することができる。制御装置の作動により、算出された試料の観察範囲の位置が対物ユニットの合焦範囲に配されているときに顕微鏡観察装置による撮像が行われるので、常にピントが合った状態の画像が取得されることになる。 According to the present invention, by attaching the stabilizer to the sample, movement other than the movement along the optical axis direction of the observation range of the sample is restrained. Thereby, the blurring which arises in the image acquired by a microscope observation apparatus can be suppressed. And the displacement amount of a stabilizer is detected by the action | operation of a displacement amount detection means. Since the stabilizer is in close contact with the sample and displaced together with the sample, the position of the observation range of the sample can be easily calculated from the amount of displacement of the stabilizer. By the operation of the control device, when the calculated observation range position of the sample is placed in the in-focus range of the objective unit, imaging is performed by the microscope observation device, so that an always focused image is acquired. Will be.
また、本発明は、試料に近接配置される対物ユニットを備える顕微鏡観察装置と、試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、該スタビライザの変位量を検出する変位量検出手段と、該変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出される観察範囲の位置が、前記対物ユニットの合焦範囲内に配されているときに顕微鏡観察装置により撮像された画像を選択する画像選択手段とを備える顕微鏡観察システムを提供する。 Further, the present invention provides a microscope observation apparatus including an objective unit disposed in proximity to a sample, and the other direction while allowing the movement of the observation range of the sample along the optical axis direction of the objective unit while being in close contact with the sample. The position of the observation range calculated based on the displacement amount of the stabilizer detected by the displacement amount detection means, the displacement amount detection means for detecting the displacement amount of the stabilizer, Provided is a microscope observation system comprising image selection means for selecting an image picked up by a microscope observation apparatus when arranged in a focusing range of a unit.
この発明によれば、スタビライザを試料に密着させることにより、試料の観察範囲の光軸方向に沿う動き以外の動きが拘束される。顕微鏡観察装置は、試料の動作の如何に関わらず、試料の観察範囲の画像を撮像し続けるが、変位量検出手段の作動により検出された変位量に基づいて観察範囲の位置が常に算出され、画像選択手段は、算出された観察範囲の位置が対物ユニットの合焦範囲に配されているときに撮像された画像を選択するので、選択された画像は常にピントが合った状態の画像となる。 According to this invention, movements other than the movement along the optical axis direction of the observation range of the sample are restrained by closely attaching the stabilizer to the sample. The microscope observation apparatus continues to capture an image of the observation range of the sample regardless of the operation of the sample, but the position of the observation range is always calculated based on the displacement detected by the operation of the displacement detection means, Since the image selection unit selects an image that is captured when the position of the calculated observation range is located in the focus range of the objective unit, the selected image is always in focus. .
また、本発明は、試料に近接配置される対物ユニットを備える顕微鏡観察装置と、試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、該スタビライザの変位量を検出する変位量検出手段と、該変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出される観察範囲の位置に基づいて、前記対物ユニットの焦点位置を調節する焦点位置制御装置とを備える顕微鏡観察システムを提供する。 Further, the present invention provides a microscope observation apparatus including an objective unit disposed in proximity to a sample, and the other direction while allowing the movement of the observation range of the sample along the optical axis direction of the objective unit while being in close contact with the sample. Based on the position of the observation range calculated based on the amount of displacement of the stabilizer detected by the displacement amount detection means detected by the displacement amount detection means, the displacement amount detection means that detects the amount of displacement of the stabilizer, There is provided a microscope observation system including a focal position control device for adjusting a focal position of the objective unit.
本発明によれば、スタビライザを試料に密着させることにより、試料が対物ユニットの光軸に直交する方向に変位することが抑制され、画像におけるブレが低減される。そして、変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出された観察範囲の位置により、焦点位置制御装置が対物ユニットの焦点位置を調節するので、常にピントが合った状態の画像を取得することが可能となる。 According to the present invention, when the stabilizer is brought into close contact with the sample, the sample is prevented from being displaced in the direction orthogonal to the optical axis of the objective unit, and blurring in the image is reduced. And since the focal position control device adjusts the focal position of the objective unit according to the position of the observation range calculated based on the displacement amount of the stabilizer detected by the displacement amount detection means, an image in a state of focus is always obtained. It can be acquired.
上記発明においては、前記スタビライザが、試料に吸着する吸着面を備える吸着パッドと、該吸着パッドを前記吸着面に略直交する平面内において回転させるスイングアームとを備え、該スイングアームの回転中心が、前記吸着面とほぼ同一の平面内に配置されていることとしてもよい。
スイングアームを回転させることにより、吸着パッドが吸着面に略直交する平面内において変位させられる。吸着パッドの回転平面を対物ユニットの光軸を含む平面と一致させておくことにより、吸着パッドを光軸に沿う方向に変位させることができる。この場合に、スイングアームの回転中心が吸着面とほぼ同一の平面内に配置されているので、スイングアームの長さに対してその変位幅を十分に小さく設定しておけば、吸着面を対物ユニットの光軸に沿ってほぼ直線的に変位させることができる。したがって、吸着面に吸着した試料に対して、対物ユニットの光軸方向の変位のみを許容し、他の方向への変位を拘束して、ブレのない画像を得ることが可能となる。
In the above invention, the stabilizer includes an adsorption pad having an adsorption surface that adsorbs to a sample, and a swing arm that rotates the adsorption pad in a plane substantially perpendicular to the adsorption surface, and the rotation center of the swing arm is It is good also as arrange | positioning in the substantially the same plane as the said adsorption | suction surface.
By rotating the swing arm, the suction pad is displaced in a plane substantially orthogonal to the suction surface. By making the rotation plane of the suction pad coincide with the plane including the optical axis of the objective unit, the suction pad can be displaced in a direction along the optical axis. In this case, since the center of rotation of the swing arm is arranged in the same plane as the suction surface, if the displacement width is set sufficiently small with respect to the length of the swing arm, the suction surface can be It can be displaced almost linearly along the optical axis of the unit. Therefore, only the displacement of the objective unit in the optical axis direction is allowed with respect to the sample adsorbed on the adsorption surface, and the displacement in the other direction can be restricted to obtain a blur-free image.
また、上記発明においては、前記スイングアームが、前記吸着パッドの吸着面とは逆方向に凸に湾曲していることが好ましい。
試料が、実験小動物等の内臓のように、表皮の内部に配置されている場合、表皮を切開してスタビライザを表皮内に挿入し、内臓に吸着パッドを吸着させることとなる。この場合に、スイングアームが吸着パッドの吸着面とは逆方向に凸に湾曲しているので、吸着パッドを内臓に吸着させた状態で、スイングアームを表皮の切開部から突出させるように配置することができる。したがって、スイングアームの表皮との干渉を低減して、試料の光軸方向に沿う変位を許容することができる。
Moreover, in the said invention, it is preferable that the said swing arm is curving convexly in the reverse direction to the suction surface of the said suction pad.
When the sample is arranged inside the epidermis like an internal organ of an experimental small animal or the like, the epidermis is incised and a stabilizer is inserted into the epidermis to adsorb the adsorption pad to the internal organ. In this case, since the swing arm is convexly curved in the direction opposite to the suction surface of the suction pad, the swing arm is disposed so as to protrude from the incision portion of the epidermis with the suction pad being sucked by the internal organs. be able to. Therefore, the interference with the skin of the swing arm can be reduced, and the displacement along the optical axis direction of the sample can be allowed.
また、本発明は、試料に近接配置される対物ユニットを備える顕微鏡観察装置と、試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に直交する方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、該スタビライザの変位量を検出する変位量検出手段と、該変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出される観察範囲の位置に基づいて、光軸方向に直交する方向に沿う観察位置を調節する観察位置制御装置とを備える顕微鏡観察システムを提供する。 In addition, the present invention allows a microscope observation apparatus including an objective unit disposed close to a sample, and movement of an observation range of the sample along a direction orthogonal to the optical axis direction of the objective unit, which is in close contact with the sample. While, a stabilizer that restrains the movement in the other direction, a displacement amount detection means that detects the displacement amount of the stabilizer, and a position of the observation range that is calculated based on the displacement amount of the stabilizer detected by the displacement amount detection means Is provided with an observation position control device that adjusts the observation position along a direction orthogonal to the optical axis direction.
本発明によれば、スタビライザを試料に密着させることにより、試料の観察範囲の光軸方向に直交する方向に沿う動き以外の動きが拘束される。これにより、顕微鏡観察装置により取得される画像に生ずるピントのずれを抑えることができる。そして、変位量検出手段の作動により、スタビライザの変位量が検出され、観察位置制御装置の作動により、これに基づいて算出された試料の観察範囲の位置に基づいて、対物ユニットの観察位置が光軸に直交する方向に調節されることになる。その結果、試料の観察範囲が移動した分だけ観察位置を移動させることにより、ブレを抑えた画像を得ることができる。 According to the present invention, by attaching the stabilizer to the sample, the movement other than the movement along the direction perpendicular to the optical axis direction of the observation range of the sample is restrained. Thereby, the focus shift | offset | difference which arises in the image acquired with a microscope observation apparatus can be suppressed. Then, the displacement amount of the stabilizer is detected by the operation of the displacement amount detection means, and the observation position of the objective unit is detected based on the position of the observation range of the sample calculated based on the operation of the observation position control device. It will be adjusted in the direction perpendicular to the axis. As a result, an image with reduced blurring can be obtained by moving the observation position by the amount that the observation range of the sample has moved.
本発明によれば、機械的な可動部分はスタビライザのみか、あるいはスタビライザと一部の光学要素だけなので、試料の動きの周期が短くても容易にその動きに追従し鮮明な画像を得ることができる。また、試料に密着させたスタビライザによって試料の動作を一方向に許容しつつ他方向に抑えた状態で顕微鏡観察を行うので、観察中における試料にかかる負担を低減することができる。したがって、試料を生きたまま観察する場合に、完全に拘束した状態で観察するよりも、より自然な状態に近い状態で観察することが可能となる。また、許容した動作方向に対しては、対物ユニットの焦点位置を調節することにより、ブレを抑えて、ピントの合った鮮明な画像を得ることができる。また、静止している状態を選んで観察するのではなく、動的な挙動中も観察を行うことができるという効果を奏する。 According to the present invention, since the mechanical movable part is only the stabilizer or only the stabilizer and some optical elements, it is possible to easily follow the movement of the sample and obtain a clear image even if the movement period of the sample is short. it can. Moreover, since the microscope observation is performed in a state where the movement of the sample is allowed in one direction and suppressed in the other direction by the stabilizer closely attached to the sample, the burden on the sample during the observation can be reduced. Therefore, when observing a sample alive, it is possible to observe in a more natural state than when observing in a completely restrained state. In addition, with respect to the permitted operation direction, by adjusting the focal position of the objective unit, it is possible to suppress blurring and obtain a clear and focused image. In addition, there is an effect that observation can be performed during dynamic behavior, instead of selecting and observing a stationary state.
以下、本発明の第1の実施形態に係る顕微鏡観察システムについて、図1〜図3を参照して説明する。
本実施形態に係る顕微鏡観察システム1は、図1に示されるように、実験小動物等を始めとする哺乳類の細胞、筋肉等の生体組織、あるいは、心臓、肝臓等の各種臓器等の試料Aを載置するステージ2と、該ステージ2上に配置され、ステージ2上の試料Aに対向配置させられ、所定の深さの焦点深度を有する対物ユニット3を備える顕微鏡観察装置4と、顕微鏡観察装置4の近傍に配置されたスタビライザ5と、該スタビライザ5の動作範囲を制限する動作制限手段6とを備えている。
Hereinafter, a microscope observation system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the microscope observation system 1 according to the present embodiment is provided with a sample A such as a cell of a mammal such as an experimental small animal, a biological tissue such as a muscle, or various organs such as a heart and a liver. A
前記ステージ2は、調整ダイヤル7を備え、該調整ダイヤル7を操作することにより、水平2方向、例えば、X,Y方向に試料を移動させることができるようになっている。
前記顕微鏡観察装置4は、ベース8から鉛直方向に延びる支柱9に、昇降機構10により上下動可能に取り付けられている。対物ユニット3を鉛直下方に向けて配置することにより、ステージ2上の試料Aを観察することができる。また、昇降機構10を作動させることにより対物ユニット3を試料Aに対して近接・離間させ、ピントを調節することができるようになっている。
The
The
前記スタビライザ5は、同じくベース8から鉛直方向に延びる支柱11に、昇降機構12により上下動可能に取り付けられている。スタビライザ5は、さらに、昇降機構12に取り付けられ、水平な軸線13a回りに、すなわち、鉛直面内において揺動可能に支持されたスイングアーム13と、該スイングアーム13の先端に配置される吸着パッド14と、スイングアーム13に接続されたチューブ15を介して空気を吸引する吸引ポンプ16とを備えている。吸着パッド14は、図2に示されるように、吸着面14aを鉛直下方に向けて配される円環状に形成されている。吸着パッド14は、前記対物ユニット3の観察範囲B(図中鎖線)よりも大きな中央孔14cを備えており、吸着パッド14が前記観察範囲Bに入ることを防止するようになっている。
The
スイングアーム13および吸着パッド14は中空構造になっている。吸着パッド14の下側の吸着面14aには、図3に示されるように、複数の吸引穴14bが設けられている。吸引ポンプ16が作動させられると、吸引穴14bから吸い込まれた空気が吸着パッド14、スイングアーム13およびチューブ15を介して吸引されるようになっている。すなわち、吸着面14aの全ての吸引穴14bを塞ぐように、吸着パッド14を試料Aに接触させた状態で吸引ポンプ16を作動させることにより、吸着パッド14、スイングアーム13およびチューブ15内が大気圧よりも低い低圧状態となり、吸着パッド14の吸着面14aに試料Aが吸着状態に維持されるようになっている。
The
また、スタビライザ5のスイングアーム13は、図2に示されるように、吸着パッド14から回転中心13aに向かって、一旦鉛直上方に凸に湾曲する形態に形成されている。
また、スイングアーム13の回転中心13aは、吸着パッド14の吸着面14aを延長した平面内に配置されている。そして、吸着パッド14の吸着面14aは、対物ユニット3の光軸3aにほぼ直交して配置されるようになっている。本実施形態においては、対物ユニット3の光軸3aは、略鉛直方向に沿って配置され、吸着パッド14の吸着面14aは、略水平方向に沿って配置されるようになっている。したがって、スイングアーム13の揺動により、吸着パッド14の吸着面14aは、略鉛直方向、すなわち、対物ユニット3の光軸3a方向に沿って略直線的に変位するようになっている。
Further, as shown in FIG. 2, the
The
また、前記動作制限手段6は、図1に示されるように、前記昇降機構12に設けられ、前記スイングアーム13の後端に上下方向から当接するように配置されたストッパ17,18を備えている。ストッパ17,18は、上下方向に間隔を空けて配置されている。ストッパ17,18は、スイングアーム13の上限位置および下限位置を設定するようになっており、これらの上限位置および下限位置は、吸着パッド14の吸着面14aが常に対物ユニット3の焦点深度の範囲内に配されるように設定されている。
図1中、符号19は、スイングアーム13をバランスさせるためのバランススプリングである。
Further, as shown in FIG. 1, the
In FIG. 1,
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡観察システム1の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡観察システム1を用いて、実験小動物等の試料Aを観察するには、まず、図2に示されるように、実験小動物等の外皮Cを切開して、臓器等の試料Aを露出させた上で、昇降機構12を作動させてスタビライザ5を下降させ、スタビライザ5の吸着パッド14の吸着面14aを試料Aの表面に密着させる。次いで、吸引ポンプ16を作動させ、チューブ15およびスイングアーム13内の空気を吸引し、吸引穴14bによって試料Aを吸着させる。そして、この状態で、昇降機構10の作動により顕微鏡観察装置4の対物ユニット3を吸着パッド14の中央孔14c内に配置された観察範囲Bに近接させて焦点合わせを行い、顕微鏡観察装置4により観察を行う。
The operation of the microscope observation system 1 according to this embodiment configured as described above will be described below.
In order to observe the sample A such as an experimental small animal using the microscope observation system 1 according to the present embodiment, first, as shown in FIG. After exposing A, the
本実施形態に係る顕微鏡観察システム1によれば、スタビライザ5に吸着された試料Aの観察範囲Bの動的挙動がスタビライザ5によって抑制される。すなわち、スタビライザ5は、吸着面14aを試料Aに密着させて試料Aと一体的に変位させられるが、水平な軸線13a回りにのみ揺動可能に支持されているので、対物ユニット3の光軸3a方向(Z方向)に沿う試料Aの変位のみを許容し、他の方向(X,Y方向)への変位を拘束する。したがって、試料Aが対物ユニット3の光軸3aに対して交差する方向に変位することが防止され、画像のブレを抑制することができる。
According to the microscope observation system 1 according to the present embodiment, the dynamic behavior of the observation range B of the sample A adsorbed on the
この場合において、機械的な可動部分はスイングアーム13のみであるから、スイングアーム13をプラスチックのように軽い材料で構成することにより、試料Aにかかる負担を軽減すると同時に、試料Aの動きの周期が短い場合でも、容易にその動きに追従し、鮮明な画像を得ることができる。
In this case, since the mechanical movable part is only the
また、本実施形態に係る顕微鏡観察システム1によれば、スタビライザ5の吸着パッド14が、対物ユニット3の観察範囲Bよりも若干大きな中央孔14cを有するので、吸着パッド14が対物ユニット3の視野範囲に入ることを防止して、十分な観察範囲Bを確保することができる。また、観察範囲Bに十分に近接した位置において試料Aの変動を抑制するので、画像のブレを効果的に防止することができる。
Further, according to the microscope observation system 1 according to the present embodiment, since the
また、本実施形態に係る顕微鏡観察システム1によれば、動作制限手段6の作動により、スイングアーム13の動作範囲が制限され、それによって、吸着パッド14と一体的に動作する試料Aの観察範囲Bの位置が対物ユニット3の焦点深度の範囲内に制限される。したがって、顕微鏡観察装置4により取得される画像は、常にピントの合った鮮明な画像となる。
Further, according to the microscope observation system 1 according to the present embodiment, the operation range of the
また、本実施形態に係る顕微鏡観察システム1においては、スイングアーム13が上に凸に湾曲しているので、スイングアーム13の回転中心13aを吸着面14aと同一の平面内に配置しながら、スイングアーム13が切開した外皮Cに干渉することなく内部の試料Aに吸着するように配置することができる。
Further, in the microscope observation system 1 according to the present embodiment, since the
このように、本実施形態に係る顕微鏡観察システム1によれば、試料Aの動作を完全に拘束するのではなく、対物ユニット3の光軸3a方向に沿う変位のみを許容するので、完全に拘束する場合と比較して、生きたままの試料Aをより自然な状態で観察することができるという利点がある。
As described above, according to the microscope observation system 1 according to the present embodiment, the operation of the sample A is not completely restricted, but only the displacement of the
なお、本実施形態においては、吸着パッド14として円環状のものを例に挙げて説明したが、これに代えて、U字状等任意の形状のものを採用してもよい。
また、ストッパ17,18に代えて、スイングアーム13を水平状態にバランスさせるバランススプリング19の位置に、スイングアーム13の水平位置からの変位量に応じて変位を抑制する方向に力をかけるスプリングのような他の動作制限手段(図示略)を設けることにしてもよい。このようにすることで、試料Aの動作の振幅を低減して、スイングアーム13をストッパ17,18に当接させない範囲で揺動させることができる。ストッパ17,18に当接することにより急激な負荷が試料Aに加わることを防止できる。
In the present embodiment, the
Further, instead of the
さらに、本実施形態に係る顕微鏡観察システム1によれば、試料Aの動的挙動を抑制するスタビライザ5を顕微鏡観察装置4の対物ユニット3とは別体に設けたので、スタビライザ5を試料Aに接触配置させる準備作業と、顕微鏡観察装置4による観察作業とを別々に分けて行うことができる。したがって、準備作業において顕微鏡観察装置4が邪魔にならずに、種々の処置を行うことができる。
Furthermore, according to the microscope observation system 1 according to the present embodiment, the
なお、本発明に係る顕微鏡観察システム1は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下の構成を採用することができる。
すなわち、上記実施形態においては、スタビライザ5の先端部5bに吸引穴14bを設けて、試料Aを吸着固定し、試料Aに対する負担を軽減することとしたが、これに代えて、試料Aの動的挙動の変動分が比較的小さい場合には、吸引穴14bを設けることなく、押し付け圧力のみで試料Aの動的挙動を抑制することにしてもよい。
In addition, the microscope observation system 1 which concerns on this invention is not limited to the said embodiment, The following structures are employable.
That is, in the above embodiment, the
また、対物ユニット3の光軸3aを鉛直方向に配した場合について説明したが、これに代えて、任意の方向に沿って光軸3aを配置することにしてもよい。この場合、スイングアームの回転中心13aを含む吸着パッド14の吸着面を光軸3aに対して直交する方向に配置することが好ましい。
Moreover, although the case where the
次に、本発明の第2の実施形態に係る顕微鏡観察システム20について、図4および図5を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第1の実施形態に係る顕微鏡観察システム1と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。
Next, a
In the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to portions having the same configuration as the microscope observation system 1 according to the first embodiment described above, and the description thereof is omitted.
本実施形態に係る顕微鏡観察システム20は、図4に示されるように、第1の実施形態に係る顕微鏡観察システム1のストッパ17,18に代えて、スタビライザ5の後端の変位量を検出する変位量センサ21と、該変位量センサ21に基づいて吸着パッド14の吸着面14aが対物ユニット3の焦点深度の範囲に入っているか否かを示す合焦信号を発生する合焦信号発生部(合焦信号発生手段)22と、顕微鏡観察装置4に備えられたCCDカメラ23から送られてくる画像から、合焦信号が発生されている間の画像を選択する画像選択部(画像選択手段)24と、選択された画像を記憶するフレームメモリ25とを備えている。
As shown in FIG. 4, the
前記変位量センサ21は、例えば、光学式等、非接触式の距離センサであることが好ましい。
合焦信号発生部22は、例えば、図5に示されるように、変位量センサ21が出力する変位量信号Edが、合焦範囲Ed1〜Ed2の範囲内に配されている場合に合焦信号Einを発生し、その範囲外になったときに合焦信号Einの発生を停止するようになっている。
The
For example, as illustrated in FIG. 5, the focus
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡観察システム20によれば、第1の実施形態に係る顕微鏡観察システム1と同様に、スタビライザ5によって対物ユニット3の光軸3a方向に沿う試料Aの動作のみを許容し、他の方向の動作を拘束するので、画像のブレを防止することができる。また、試料Aの動作を拘束するスタビライザ5を利用して試料Aの変位量Edを検出するので、光線の反射率が低い試料やコントラストが小さい試料のような通常の光学的手段では変位量検出が困難な場合においても、安定した検出を行うことができる。
According to the
また、画像選択部24の作動により、顕微鏡観察装置4のCCDカメラ23において連続的に撮像された動画、あるいは、所定時間間隔を空けて撮像された静止画から、観察範囲Bが対物ユニット3の合焦範囲内に配されている間の画像のみが選択されてフレームメモリ25に記憶される。したがって、後にフレームメモリ25から読み出して観察される画像からはピントのずれた画像が排除され、鮮明な画像で観察することができるという効果がある。
Further, by the operation of the
なお、本実施形態においては、顕微鏡観察装置4のCCDカメラに23よって連続的にあるいは所定時間間隔を空けて所定時間にわたり撮像された画像の中から、試料Aが対物ユニット3の合焦範囲に配されている画像を選択することとしたが、これに代えて、合焦信号発生部22からの合焦信号Einを受けている時間帯のみCCDカメラ23による撮像動作を行わせることにしてもよい。
In the present embodiment, the sample A is in the in-focus range of the
また、画像選択部24により選択された画像のみをフレームメモリ25に記憶しておくこととしたが、これに代えて、全ての画像と合焦信号Einとを対応づけて記憶しておくことにしてもよい。これにより、後に合焦信号Einを手がかりとしてピントの合った画像を選択することもできるし、若干ピントのずれた重要な画像をも、後に漏れなく観察できるという利点がある。
Further, only the image selected by the
次に、本発明の第3の実施形態に係る顕微鏡観察システム30について、図6を参照して説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第2の実施形態に係る顕微鏡観察システム20と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。
Next, a
In the description of the present embodiment, the same reference numerals are assigned to portions having the same configuration as the
本実施形態に係る顕微鏡観察システム30は、図6に示されるように、顕微鏡観察装置4内に対物ユニット3の焦点位置を光軸3a方向に調節するフォーカスサーボ機構31を備えている。フォーカスサーボ機構31は、変位量センサ21からの変位量信号Edに基づいてサーボ機構32を作動させる制御部33を備えている。サーボ機構32は、例えば、レンズを光軸3a方向に移動させる直線移動機構である。
As shown in FIG. 6, the
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡観察システム30によれば、第1、第2の実施形態に係る顕微鏡観察システム1,20と同様に、スタビライザ5によって、対物ユニット3の光軸3a方向に沿う試料Aの変位のみを許容し、他の方向への変位を拘束しつつ観察でき、画像のブレを抑制できるという効果がある。また、試料Aの動作を拘束するスタビライザ5を利用して試料Aの変位量Einを検出するので、内臓等の体液により光る試料Aの表面を直接検出する場合と比較して、より安定した検出を行うことができる。
According to the
また、フォーカスサーボ機構31により光軸3a方向に沿う焦点位置を調節するので、より広い範囲にわたる試料Aの変位を許容しつつ、ピントの合った状態での観察を行うことができる。したがって、試料Aの拘束をさらに最小限に抑制することができ、試料Aにかかる負担を低減することができる。
In addition, since the focus position along the direction of the
次に、本発明の第4の実施形態に係る顕微鏡観察システム40について、図7および図8を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第3の実施形態に係る顕微鏡観察システム30と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。
Next, a
In the description of the present embodiment, the same reference numerals are assigned to portions having the same configuration as the
本実施形態に係る顕微鏡観察システム40は、図7に示されるように、スタビライザ41が鉛直軸線42回りに揺動可能に支持されている点、変位量センサ43がスタビライザ41の後端の水平方向変位を検出する点、および、サーボ機構44が、対物ユニット3の光軸3aに直交する方向に沿う観察位置を調節する点において第3の実施形態に係る顕微鏡観察システム30と相違している。
In the
スタビライザ41が鉛直軸線42回りに揺動可能に支持されることにより、試料AはY方向およびZ方向に拘束され、X方向のみに変位できるように支持されている。なお、スタビライザ41を鉛直面内において回転させる必要がない本実施形態においては、スイングアーム45の形状は、外皮Cとの干渉を避けるために、吸着面14aに対して逆方向に延びていさえすればよい。
Since the
サーボ機構44は、図8に示されるように、瞳リレーレンズ46と結像レンズ47との間に配置されたガルバノミラー48と、該ガルバノミラー48を駆動するモータ49とから構成されている。モータ49には制御部50が接続されている。制御部50は、変位量センサ43により検出されたスイングアーム45の後端のX方向に沿う変位量Einに基づいて、吸着パッド14のX方向に沿う変位量を算出し、その分だけ像の位置を同じX方向に移動させるガルバノミラー48の回転角度指令Eoutを出力するようになっている。
As shown in FIG. 8, the
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡観察システム40の作用について説明する。
本実施形態に係る顕微鏡観察システム40によれば、スタビライザ41によって、対物ユニット3の光軸3a方向に直交するX方向に沿う試料Aの変位のみを許容し、他の方向への変位を拘束しつつ観察できる。したがって、試料Aを対物ユニット3の焦点深度の範囲内に常に配置することができ、ピントの合った画像を得ることができる。
The operation of the
According to the
また、X方向の動作については、以下の通りに、図8に示す例を用いて、観察範囲の中心位置に配される像について説明する。実線で示されているように試料Aの略中心位置に配される像から発せられた光が、対物レンズ3aによって平行光に変換された後、瞳リレーレンズ46によって中間像を結像しながら連携されて平行光に戻され、ガルバノミラー48によって反射されて、結像レンズ47によってCCDカメラ23の略中心位置に結像されている。
As for the operation in the X direction, an image arranged at the center position of the observation range will be described using the example shown in FIG. 8 as follows. As shown by the solid line, the light emitted from the image arranged at the substantially central position of the sample A is converted into parallel light by the
この状態から、鎖線で示すように試料Aが変位した場合には、制御部50の作動によってモータ49が駆動される。これにより、ガルバノミラー48を鎖線で示すように揺動させることによって、ガルバノミラー48からCCDカメラ23までの光路はそのままで、ガルバノミラー48から試料Aまでの光路を鎖線で示すようにずらすことができる。したがって、像の位置の変位量を試料の変位量Einに一致させるようにガルバノミラー48を揺動させることにより、試料Aの変位にかかわらず、ほぼ静止した状態の画像を得ることができる。すなわち、X方向に沿う試料Aの変位に一致させるように観察範囲をX方向に変位させることにより、画像がX方向にブレることを防止することができる。
From this state, when the sample A is displaced as indicated by a chain line, the
このように、本実施形態に係る顕微鏡観察システム40によっても、常に合焦状態で、しかも、ブレの低減された鮮明な画像を得ることができるという効果がある。
As described above, the
A 試料
B 観察範囲
1,20,30,40 顕微鏡観察システム
3 対物ユニット
4 顕微鏡観察装置
5,41 スタビライザ
6 動作制限手段
13,45 スイングアーム
14a 吸着面
14 吸着パッド
21,43 変位量センサ(変位量検出手段)
24 画像選択部(画像選択手段)
31 フォーカスサーボ機構(焦点位置制御装置)
44 サーボ機構(観察位置制御装置)
A Sample
24 Image selection unit (image selection means)
31 Focus servo mechanism (focal position control device)
44 Servo mechanism (observation position controller)
Claims (7)
試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、
該スタビライザの動作範囲を前記対物ユニットの焦点深度の範囲内に制限する動作制限手段とを備える顕微鏡観察システム。 A microscope observation apparatus including an objective unit arranged close to the sample;
A stabilizer that is brought into close contact with the sample and restricts movement in the other direction while allowing movement of the observation range of the sample along the optical axis direction of the objective unit;
A microscope observation system comprising: an operation restriction unit that restricts an operation range of the stabilizer within a range of a focal depth of the objective unit.
試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、
該スタビライザの変位量を検出する変位量検出手段と、
該変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出される観察範囲の位置が、前記対物ユニットの合焦範囲内に配されているときに前記顕微鏡観察装置に撮像させる制御装置とを備える顕微鏡観察システム。 A microscope observation apparatus including an objective unit arranged close to the sample;
A stabilizer that is brought into close contact with the sample and restricts movement in the other direction while allowing movement of the observation range of the sample along the optical axis direction of the objective unit;
A displacement amount detecting means for detecting a displacement amount of the stabilizer;
A control device that causes the microscope observation device to take an image when the position of the observation range calculated based on the displacement amount of the stabilizer detected by the displacement amount detection means is disposed within the focusing range of the objective unit; A microscope observation system comprising:
試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、
該スタビライザの変位量を検出する変位量検出手段と、
該変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出される観察範囲の位置が、前記対物ユニットの合焦範囲内に配されているときに顕微鏡観察装置により撮像された画像を選択する画像選択手段とを備える顕微鏡観察システム。 A microscope observation apparatus including an objective unit arranged close to the sample;
A stabilizer that is brought into close contact with the sample and restricts movement in the other direction while allowing movement of the observation range of the sample along the optical axis direction of the objective unit;
A displacement amount detecting means for detecting a displacement amount of the stabilizer;
Select the image captured by the microscope observation device when the position of the observation range calculated based on the displacement amount of the stabilizer detected by the displacement amount detection means is located within the focusing range of the objective unit A microscope observation system comprising image selection means for performing the operation.
試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、
該スタビライザの変位量を検出する変位量検出手段と、
該変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出される観察範囲の位置に基づいて、前記対物ユニットの焦点位置を調節する焦点位置制御装置とを備える顕微鏡観察システム。 A microscope observation apparatus including an objective unit arranged close to the sample;
A stabilizer that is brought into close contact with the sample and restricts movement in the other direction while allowing movement of the observation range of the sample along the optical axis direction of the objective unit;
A displacement amount detecting means for detecting a displacement amount of the stabilizer;
A microscope observation system comprising: a focus position control device that adjusts the focus position of the objective unit based on the position of the observation range calculated based on the displacement amount of the stabilizer detected by the displacement amount detection means.
該スイングアームの回転中心が、前記吸着面とほぼ同一の平面内に配置されている請求項1から請求項4のいずれかに記載の顕微鏡観察システム。 The stabilizer includes a suction pad having a suction surface that sucks the sample, and a swing arm that rotates the suction pad in a plane substantially orthogonal to the suction surface,
The microscope observation system according to any one of claims 1 to 4, wherein a rotation center of the swing arm is disposed in a plane substantially the same as the suction surface.
試料に密着させられて、前記対物ユニットの光軸方向に直交する方向に沿う試料の観察範囲の動きを許容しつつ、他方向への動きを拘束するスタビライザと、
該スタビライザの変位量を検出する変位量検出手段と、
該変位量検出手段により検出されたスタビライザの変位量に基づいて算出される観察範囲の位置に基づいて、光軸方向に直交する方向に沿う観察位置を調節する観察位置制御装置とを備える顕微鏡観察システム。 A microscope observation apparatus including an objective unit arranged close to the sample;
A stabilizer that is brought into close contact with the sample and restricts movement in the other direction while allowing movement of the observation range of the sample along a direction orthogonal to the optical axis direction of the objective unit;
A displacement amount detecting means for detecting a displacement amount of the stabilizer;
Microscope observation provided with an observation position control device for adjusting the observation position along the direction orthogonal to the optical axis direction based on the position of the observation range calculated based on the displacement amount of the stabilizer detected by the displacement amount detection means system.
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