JP2010117705A - バーチャルスライド作成システム用顕微鏡 - Google Patents

バーチャルスライド作成システム用顕微鏡 Download PDF

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Abstract

【課題】大量の標本に対して高速にスキャンして迅速に撮像処理でき、且つ、高解像度な画像を得ることが可能なバーチャルスライド作成システム用顕微鏡を提供する。
【解決手段】標本１０のバーチャルスライドを作成するバーチャルスライド作成システムに用いられ、標本１０を保持するステージ１と、標本１０を透過光で照明する透過照明光学系２と、対物レンズ３と、結像レンズ４と、撮像手段５を有するバーチャルスライド作成システム用顕微鏡であって、対物レンズ３は、無限遠に設計され、物体側ＮＡが０．８以上で、ｄ線の焦点距離が８〜２０ｍｍの範囲内にある、乾燥系で構成され、結像レンズ４は、ｄ線の焦点距離が１６０〜２８０ｍｍの範囲内にあり、撮像手段５は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをａμｍとしたとき、次の条件式を満足する。
ａ≦（０．６１×０．５９）／（像側ＮＡ）μｍ
【選択図】図１

Description

本発明は、バーチャルスライド作成システムに用いる顕微鏡に関するものである。
従来、病理専門医等による光学顕微鏡を用いた標本の観察においては、１０倍や２０倍の低倍率の対物レンズを用いて標本の全体像を観察しながらステージ（又はステージ上の標本）を移動させて診断を要する部位を探し、次いで、４０倍の高倍率の対物レンズに切り替えて、その部位を拡大して精細に観察するといった手法がとられている。
しかし、診断を要する部位を観察するために、その都度、ステージ（又はステージ上の標本）を移動させたり、対物レンズを切り替えて観察視野を切り替えたり拡大すると操作が煩雑化する。また、診断を要する部位が標本中に複数箇所散在するような場合、それぞれの部位における標本全体の領域に対する相対的な位置を把握することが難しく、病変の確認に多大な労力を要していた。
また、標本全体の領域に対する各部位の位置を把握するために、病理専門医が光学顕微鏡を用いて標本を複数の細分化された区画に分割して、夫々の区画ごとに拡大した画像を撮像し、それらの画像を貼り合わせようとすると、膨大な手間と時間を要することになり、大量の診断を行うことが出来ない上、診断結果を待つ患者に悪影響を与えかねない。
また、現在、医師不足等が問題となるなかで、病理専門医のいない中小の病院や遠隔地の医療施設等が多く存在する。さらには、特殊領域の病理専門医でなければ診断が難しい特殊・希少病変も存在する。そのような場合には、病理専門医に診断を求めるためにスライドガラス上の標本を輸送しなければならず、診断結果が出るまで日数がかかっていた。
しかるに、近年、スライドガラス上の標本を高精細なデジタル画像として撮像・蓄積しておき、蓄積した標本のデジタル画像をパソコン等の表示装置上において、倍率や観察位置を変えて表示させることによって、擬似的に顕微鏡観察をすることができるようするバーチャルスライド作成システムが提案されている。
バーチャルスライド作成システムは、一般に、照明光学系と撮像手段と標本を保持し且つ所定方向に移動可能なステージを備えた顕微鏡と、それらの動作制御を含む全般の制御を行う制御手段と、撮像手段で撮像したデジタル画像を記憶する記憶手段を有して構成される。制御手段は、スライドガラス上の標本の観察領域を倍率に応じて微小な領域に細分化し、ステージを移動させながらその細分化した領域を順次走査して撮像手段に撮像させ、撮像した個々の領域の全体像の領域に対する位置情報を付加して記憶手段に記憶させる。また、個々の領域に対しては、標本における所定の深度ごとに焦点をあわせた画像を撮像する。このように、バーチャルスライド作成システムでは、標本について３次元の領域の画像を所定の倍率ごとにデジタル画像として撮像・記憶させるようになっている。
バーチャルスライド作成システムで作成されたデジタル画像は、バーチャルスライド表示システムを介して、ネットワーク接続された病理専門医のコンピュータの表示画面に、所望の倍率で所望の観察部位を表示させることができる。
このため、バーチャルスライドシステムによれば、従来の光学顕微鏡を用いた病理診断のような煩雑な操作が不要となる上、病変の確認作業の軽減や時間短縮が可能となる。また、バーチャルスライドがデジタルデータであるため、遠隔地からであっても病理専門医に対して即時に標本のデジタル画像データを伝送することができ、病理医から早期の診断結果を得ることができる。
さらには、標本のデジタル画像が共有できる。このため、複数の病理専門医から同一の標本について同時期に観察・診断を受けることもできる。また、バーチャルスライドを医学生の教材等に用いれば、スライドガラス標本を個々に作成する手間が省けるとともに、教材の均質化を図ることができる。
また、バーチャルスライドを用いれば、患者に対し、標本の画像を表示装置に表示しながら病理診断結果を説明することも可能となる。
従来、バーチャルスライド作成システムに用いる顕微鏡においては、観察光学系に関し、２０倍の乾燥系対物レンズと、４０倍の乾燥系対物レンズを切り替え可能に備え、スキャンスピードを優先させる場合には２０倍の乾燥系対物レンズを用い、解像度を優先させる場合には４０倍の乾燥系対物レンズを用いるものがある。
このような乾燥系の対物レンズを切り替えるタイプのバーチャルスライド作成システム用顕微鏡としては、例えば、次の特許文献１に記載のものがある。
或いは、観察光学系に関し、２０倍の乾燥系対物レンズと、２倍変倍レンズを備え、スキャンスピードを優先させる場合には２０倍の乾燥系対物レンズのみを用い、撮像手段の解像度が足りない場合には２倍変倍レンズと組み合わせて総合倍率を４０倍にして用いるものがある。
このように対物レンズに変倍レンズを組み合わせるタイプのバーチャルスライド作成システム用顕微鏡としては、例えば、次の非特許文献１に記載のものがある。
特表２００１−５１９９４４号公報
Ａｐｅｒｉｏ社、「ScanScope XT System」、［online］、 http://www.aperio.com/PDF docs/quicklinks/XT%20Data.pdf、検索日：2008.10.01
ところで、バーチャルスライドを実現するためには、撮像手段を介して撮像される標本のデジタル画像には、上述したように、所定の倍率ごとに観察領域が細分化され、しかも、所定の深度ごとに焦点があった高精細な画像であることが求められる。そのためには、一つの標本に対し３次元の大量のデジタル画像を撮像し記憶しておくことが必要となる。しかも、病理専門医には不特定多数の患者の標本を診断することが求められる。
このため、バーチャルスライド作成システム用顕微鏡には、スキャンスピードの高速化と、高解像度の性能とを同時に満たすことが要求される。
しかるに、スキャンスピードの高速化を達成するためには、物体側視野が広い光学系と、撮像範囲の広い撮像カメラが必要とされる。
また、高解像度を達成するためには、物体側開口数（物体側ＮＡ）の大きい光学系と、画素サイズが小さく分解能の良い撮像カメラが必要とされる。
なお、物体側ＮＡを大きくする手段として液浸系対物レンズを用いる方法があるが、気泡を抜く作業に時間をロスする、液浸液の清掃に手間がかかる、装置が複雑化する、標本の高速移動により液浸液の均一な条件が保てない等の問題があり、高速化を達成できない。
従って、高速スキャンと高解像度の性能を両立させるためには、バーチャルスライド作成システム用顕微鏡の観察光学系には、物体側視野が広く、物体側ＮＡが大きい乾燥系の光学系、即ち、低倍率〜中倍率で高ＮＡの乾燥系の光学系が望まれる。また、撮像カメラには、撮像範囲が広く、画素サイズが小さく解像度の良いことが望まれる。
しかしながら、従来、乾燥系対物レンズを用いたバーチャルスライド作成システムにおいては、光学系と撮像手段の最適な組合せにより、高速スキャンと高解像度の性能を両立させたものは存在しなかった。
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、大量の標本に対して高速にスキャンして迅速に撮像処理でき、且つ、高解像度な画像を得ることが可能なバーチャルスライド作成システム用顕微鏡を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本第一の発明によるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は、標本のバーチャルスライドを作成するバーチャルスライド作成システムに用いられ、標本を保持するステージと、該標本を透過光で照明する透過照明光学系と、対物レンズと、結像レンズと、撮像手段を有するバーチャルスライド作成システム用顕微鏡であって、前記対物レンズは、無限遠に設計され、物体側ＮＡが０．８以上で、ｄ線の焦点距離が８〜２０ｍｍの範囲内にある、乾燥系で構成され、前記結像レンズは、ｄ線の焦点距離が１６０〜２８０ｍｍの範囲内にあり、前記撮像手段は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをａμｍとしたとき、次の条件式(1)を満足することを特徴としている。
ａ≦（０．６１×０．５９）／（像側ＮＡ）μｍ ・・・(1)
また、本第一の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記結像レンズは、ｄ線の焦点距離が１６０〜２２０ｍｍの範囲内にあるのが好ましい。
また、本第一の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記結像レンズは、ｄ線の焦点距離が１６０〜２００ｍｍの範囲内にあるのが好ましい。
また、本第一の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記撮像手段が、ＣＣＤカメラであるのが好ましい。
また、本第一の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記撮像手段が、ＴＤＩカメラであるのが好ましい。
また、本第一の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記撮像手段が、ラインセンサカメラであるのが好ましい。
また、本第一の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記対物レンズは、物体面から最終レンズ面までの距離が５５〜９５ｍｍの範囲にあるのが好ましい。
また、本第二の発明によるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は、標本のバーチャルスライドを作成するバーチャルスライド作成システムに用いられ、標本を保持するステージと、該標本を透過光で照明する透過照明光学系と、対物レンズと、結像レンズと、撮像手段を有するバーチャルスライド作成システム用顕微鏡であって、前記対物レンズは、無限遠に設計され、物体側ＮＡが０．８以上で、ｄ線の焦点距離が８〜２０ｍｍの範囲内にある、乾燥系で構成され、前記結像レンズは、ｄ線の焦点距離が１６０〜２８０ｍｍの範囲内にあり、さらに、前記結像レンズと組み合わせて使用する変倍光学系を有し、前記撮像手段は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをｂμｍとしたとき、次の条件式(2)を満足することを特徴としている。
ｂ≦（０．６１×０．５９）／（高倍時の像側ＮＡ）μｍ ・・・(2)
また、本第二の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記変倍光学系は、１．５〜４倍の範囲内の所定倍率に、倍率を切り替え可能に構成されているのが好ましい。
また、本第二の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記撮像手段が、ＣＣＤカメラであるのが好ましい。
また、本第二の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記撮像手段が、ＴＤＩカメラであるのが好ましい。
また、本第二の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記撮像手段が、ラインセンサカメラであるのが好ましい。
また、本第二の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記対物レンズは、物体面から最終レンズ面までの距離が５５〜９５ｍｍの範囲にあるのが好ましい。
また、本第三の発明によるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は、標本のバーチャルスライドを作成するバーチャルスライド作成システムに用いられ、標本を保持するステージと、該標本を透過光で照明する透過照明光学系と、結像光学系と、撮像手段を有するバーチャルスライド作成システム用顕微鏡であって、前記結像光学系は、総合倍率が８〜３５倍の範囲内にあり、物体側ＮＡが０．８以上である、乾燥系で構成され、前記撮像手段は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをａμｍとしたとき、次の条件式(1)を満足することを特徴としている。
ａ≦（０．６１×０．５９）／（像側ＮＡ）μｍ ・・・(1)
また、本第三の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記結像光学系は、前記結像光学系は、総合倍率が８〜２７．５倍の範囲内にあるのが好ましい。
また、本第三の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記結像光学系は、総合倍率が８〜２５倍の範囲内にあるのが好ましい。
また、本第三の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記撮像手段が、ＣＣＤカメラであるのが好ましい。
また、本第三の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記撮像手段が、ＴＤＩカメラであるのが好ましい。
また、本第三の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記撮像手段が、ラインセンサカメラであるのが好ましい。
また、本第四の発明によるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は、標本のバーチャルスライドを作成するバーチャルスライド作成システムに用いられ、標本を保持するステージと、該標本を透過光で照明する透過照明光学系と、結像光学系と、撮像手段を有するバーチャルスライド作成システム用顕微鏡であって、前記結像光学系は、総合倍率が８〜３５倍の範囲内にあり、物体側ＮＡが０．８以上である、乾燥系で構成され、さらに、前記結像光学系と組み合わせて使用する変倍光学系を有し、前記撮像手段は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをｂμｍとしたとき、次の条件式(2)を満足することを特徴としている。
ｂ≦（０．６１×０．５９）／（高倍時の像側ＮＡ）μｍ ・・・(2)
また、本第四の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記変倍光学系は、１．５〜４倍の範囲内の所定倍率に、倍率を切り替え可能に構成されているのが好ましい。
また、本第四の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記撮像手段が、ＣＣＤカメラであるのが好ましい。
また、本第四の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記撮像手段が、ＴＤＩカメラであるのが好ましい。
また、本第四の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記撮像手段が、ラインセンサカメラであるのが好ましい。
本発明によれば、大量の標本に対して高速にスキャンして迅速に撮像処理でき、且つ、高解像度な画像を得ることが可能なバーチャルスライド作成システム用顕微鏡が得られる。
本発明の実施例１にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。 本発明の実施例２にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。 本発明の実施例３にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。 本発明の実施例４にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。 本発明の実施例５にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる対物レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 本発明の実施例６にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる対物レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 本発明の実施例７にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる対物レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 本発明の実施例８にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる結像レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 本発明の実施例９にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる結像レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 本発明の実施例１０にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる結像レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 本発明の実施例１１にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる結像レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。 本発明の実施例１２にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。 本発明の実施例１３にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。 本発明の実施例１４にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる結像光学系の構成を示す光軸に沿う断面図である。 本発明の実施例１５にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる結像光学系の構成を示す光軸に沿う断面図である。 本発明の実施例１６にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる結像光学系の構成を示す光軸に沿う断面図である。
実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果を詳細に説明する。
本第一の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は、標本のバーチャルスライドを作成するバーチャルスライド作成システムに用いられ、標本を保持するステージと、該標本を透過光で照明する透過照明光学系と、対物レンズと、結像レンズと、撮像手段を有するバーチャルスライド作成システム用顕微鏡であって、前記対物レンズは、乾燥系で、無限遠に設計され、物体側ＮＡが０．８以上であるとともに、ｄ線の焦点距離が８〜２０ｍｍの範囲内にあり、前記結像レンズは、ｄ線の焦点距離が１６０〜２８０ｍｍの範囲内にある。
このようにすれば、対物レンズと結像レンズとを併せた総合倍率が８〜３５倍となり、物体側視野が広くなる。そして、物体側の広い視野を一度にスキャンできるため、スキャン回数を減らし、スキャンスピードを高速化することができる。
また、対物レンズを乾燥系で構成すると、液浸系で構成する場合とは異なり標本の取り扱いが容易となり、ステージへの標本のロードを速くすることができる。
また、物体側ＮＡを０．８以上とすると、様々な病理標本を診断するのに十分な解像度が得られる。
さらに、対物レンズが１本で済むため、倍率の異なる対物レンズを切り替える構成と比較して、ステージ近傍の視界が遮られずに済む。
なお、透過照明光学系の光源は、ハロゲンランプ、水銀アークランプ、メタルハライドアークランプ、ＬＥＤのいずれでも良い。また、照明光学系は、レンズ、ファイバ、拡散板を配置して構成するとよい。
なお、本第一の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、ｄ線の焦点距離が１６０〜２２０ｍｍの範囲内にあるのが好ましい。このようにすれば、対物レンズと結像レンズとを併せた総合倍率が８〜３２倍となり、広い視野を確保しやすくなる。更に、ｄ線の焦点距離が１６０〜２００ｍｍの範囲内にあるのがより好ましい。このようにすれば、対物レンズと結像レンズとを併せた総合倍率が８〜２５倍となり、広い視野をより一層確保しやすくなる。
また、本第一の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は、前記撮像手段は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをａμｍとしたとき、次の条件式(1)を満足する。
ａ≦（０．６１×０．５９）／（像側ＮＡ）μｍ ・・・(1)
光学系の倍率を低くして視野を広くしても、ＣＣＤエリアカメラの撮像領域の面積が小さいと１回に撮像できる範囲を広くできない、或いは、ラインカメラやＴＤＩカメラの撮像範囲が小さいとスキャンする範囲を広くできない。
しかるに、撮像面の長辺の長さを１２ｍｍ以上にすれば、上述した光学系の構成と併せて、広い視野を撮像することができる。
現在、顕微鏡用カメラとして一般的に使用されている２／３インチカメラは、長辺９ｍｍ、短辺７ｍｍ、対角１１ｍｍである。例えば、画素サイズ６μｍ×６μｍ、画素数２０４８×２０４８、長さ１２．３ｍｍ×１２．３ｍｍ、対角１７．４ｍｍのエリアカメラを用いれば、２倍の面積を撮像でき、スキャン回数を減らすことができる。
また、例えば、画素サイズ６μｍ×６μｍ、画素数４０９６、長さ２４．６ｍｍのラインカメラを用いて標本の領域を走査すれば、スキャンする範囲を広くでき、スキャン回数を減らすことができる。
また、対物レンズのＮＡを０．８以上にして十分な光学分解能が得られるようにしても、撮像カメラの画素サイズが小さくないと像側でエアリーディスクを分解できない。そして、撮像カメラの解像度が良くなければ、光学解像度を活かすことができない。上記条件式(1)は、実用的な分解能を得るために、像側のエアリーディスク径を少なくとも２個以上の画素で分解できるようにすることを意味している。一般に、像側のエアリーディスク径は、（１．２２×０．５９）／（像側ＮＡ）である。ここで、１．２２は係数、０．５９はｄ線の波長（０．５９μｍ）である。
なお、光学系のカットオフ周波数と撮像カメラのナイキスト周波数との関係を考慮すれば、条件式(1)より小さい画素サイズが望ましい。しかし、条件式(1)は、病理標本を対象とした実用的な解像度を規定している。
例えば、総合倍率１０倍、物体側ＮＡ０．８０のときは、像側ＮＡ０．０８０となり、画素サイズａがａ≦４．５μｍを満たすようにすることが必要となる。
また、総合倍率１０倍、物体側ＮＡ０．８５のときは、像側ＮＡ０．０８５となり、画素サイズａがａ≦４．２μｍを満たすようにすることが必要となる。
また、総合倍率１０倍、物体側ＮＡ０．９０のときは、像側ＮＡ０．０９０となり、画素サイズａがａ≦４．０μｍを満たすようにすることが必要となる。
また、総合倍率１０倍、物体側ＮＡ０．９５のときは、像側ＮＡ０．０９５となり、画素サイズａがａ≦３．８μｍを満たすようにすることが必要となる。
また、総合倍率２０倍、物体側ＮＡ０．８０のと0きは、像側ＮＡ０．０４００となり、画素サイズａがａ≦９．０μｍを満たすようにすることが必要となる。
また、総合倍率２０倍、物体側ＮＡ０．８５のときは、像側ＮＡ０．０４２５となり、画素サイズａがａ≦８．５μｍを満たすようにすることが必要となる。
また、総合倍率２０倍、物体側ＮＡ０．９０のときは、像側ＮＡ０．０４５０となり、画素サイズａがａ≦８．０μｍを満たすようにすることが必要となる。
また、総合倍率２０倍、物体側ＮＡ０．９５のときは、像側ＮＡ０．０４７５となり、画素サイズａがａ≦７．６μｍを満たすようにすることが必要となる。
また、総合倍率３０倍、物体側ＮＡ０．８０のと0きは、像側ＮＡ０．０２６７となり、画素サイズａがａ≦１３．５μｍを満たすようにすることが必要となる。
また、総合倍率３０倍、物体側ＮＡ０．８５のときは、像側ＮＡ０．０２８３となり、画素サイズａがａ≦１２．７μｍを満たすようにすることが必要となる。
また、総合倍率３０倍、物体側ＮＡ０．９０のときは、像側ＮＡ０．０３００となり、画素サイズａがａ≦１２．０μｍを満たすようにすることが必要となる。
また、総合倍率３０倍、物体側ＮＡ０．９５のときは、像側ＮＡ０．０３１７となり、画素サイズａがａ≦１１．４μｍを満たすようにすることが必要となる。
しかるに、条件式(1)を満たせば、標本の光学像を実用的な解像度で撮像することができる。
ａ≦（０．６１×０．５９）／（像側ＮＡ）μｍ ・・・(1)
なお、本第一の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる撮像手段は、ＣＣＤエリアカメラ、ＴＤＩカメラ、ラインセンサカメラのいずれでもよい。
また、本第一の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記対物レンズは、物体面から最終レンズ面までの距離が５５〜９５ｍｍの範囲にあるのが好ましい。
５５ｍｍより短ければ、対物レンズ内部での軸外光束のケラレが大きくなり、周辺光量不足を起こす。９５ｍｍより長ければ、対物レンズの重量が大きくなり、顕微鏡システムのメカ構造に不都合を起こす。
また、本第二の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は、標本のバーチャルスライドを作成するバーチャルスライド作成システムに用いられ、標本を保持するステージと、該標本を透過光で照明する透過照明光学系と、対物レンズと、結像レンズと、撮像手段を有するバーチャルスライド作成システム用顕微鏡であって、前記対物レンズは、無限遠に設計され、物体側ＮＡが０．８以上で、ｄ線の焦点距離が８〜２０ｍｍの範囲内にある、乾燥系で構成され、前記結像レンズは、ｄ線の焦点距離が１６０〜２８０ｍｍの範囲内にあり、さらに、前記結像レンズと組み合わせて使用する変倍光学系を有し、前記撮像手段は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをｂμｍとしたとき、次の条件式(2)を満足する。
ｂ≦（０．６１×０．５９）／（高倍時の像側ＮＡ）μｍ ・・・(2)
上述したように、物体側ＮＡの大きい対物レンズと、解像度の良い撮像手段（撮像カメラ）とを用いれば、出力される電子画像は実用的な解像度を持つ。よって、１本の対物レンズから得られる画像だけで、あらゆる病理標本に対応できる。病理専門医などのユーザーは、電子画像における所望の部位を所望の倍率に拡大して表示画面上で観察すれば、診断に適した高精細な画像が得られる。
しかし、解像度の良い撮像カメラは高価であるため、解像度の劣る撮像カメラを使用せざるを得ない場合がある。しかし、解像度の劣る撮像カメラでは光学像を分解することができず、出力される電子画像は実用的な解像度を持つことができない。このような電子画像を表示画面上で拡大していくと、標本像が実用的な解像度を持っていないことがわかる。
このような場合には、観察光学系に変倍光学系を加えて、総合倍率を上げることによって、像側ＮＡを小さくするとよい。
像側ＮＡが小さくなると、上記条件式(2)を満足するようになり、撮像カメラが光学像を分解できるようになる。
なお、本第二の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に備える変倍光学系の構成としては、
・結像レンズ自体を変倍レンズとする構成、
・対物レンズと結像レンズとの間の無限遠光束の光路に変倍レンズを加える構成、
・結像レンズと撮像カメラとの間の結像光束の光路に変倍レンズを加える構成、
などがある。
これらの変倍光学系は、複数の短焦点レンズ（例えば、１倍と２倍）を切り替える構成でも良いし、或いはズーム機能（例えば、１倍から２倍までの倍率を連続的に可変）を持つ構成でも良い。
また、変倍光学系は、１．５〜４倍の範囲内の所定倍率に、倍率を切り替え可能に構成するのが好ましい。
高倍側の倍率は、撮像カメラの撮像面の長辺の長さと画素サイズから最適な倍率を決めると良い。
例えば、画素サイズ１０μｍ×１０μｍ、画素数２０４８、長さ２０．５ｍｍのラインセンサカメラを用いる場合について考える。
その場合に、倍率１０倍、物体側ＮＡ０．９、像側ＮＡ０．０９、視野数２２ｍｍの対物レンズを使用すると、上記条件式(2)の右辺が４．０μｍとなるので、画素サイズ１０μｍでは上記条件式(2)を満足せず、十分な解像度が得られない。そこで、３倍の変倍レンズを加えて、総合倍率を３０倍にして、像側ＮＡ０．０３にすれば、上記条件式(2)の右辺が１２．０μｍとなるので、画素サイズ１０μｍが上記条件式(2)を満足する大きさとなる。
同様に、倍率２０倍、物体側ＮＡ０．９の対物レンズであれば、１．５倍の変倍レンズを加えて、総合倍率を３０倍とすれば、上記条件式(2)を満足する大きさとなる。
変倍光学系を対物レンズと組み合わせた構成とすると、倍率の異なる２種類の対物レンズを切り替えて使用する構成よりも、レンズの製造コストを安くすることができる。上記のように、使用する撮像カメラに最適な視野と解像度を得たい場合の最適な総合倍率が３０倍である場合には、新規に３０倍対物レンズを製造するよりも、例えば、２０倍対物レンズと１．５倍の変倍レンズを用意するほうが、製造コストも製造日程も有利となる。
なお、低倍と高倍の２種類の倍率は、標本ごとに必要とされる解像度に応じて切り替えて使用すればよい。例えば、標本の観察部位によっては、解像度を犠牲にしても広い視野で観察したい場合がある。そのような場合には、変倍レンズを低倍側の倍率に切り替えればよい。これによって撮像カメラの画素サイズｂが上記条件式(2)を満たさないサイズとなるような総合倍率になったとしても、広い視野が確保できる。他方、標本の所定部位を高精細に観察したい場合には、変倍レンズを高倍側の倍率に切り替えて撮像カメラの画素サイズｂが上記条件式(2)を満たすようにすればよい。
なお、本第二の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる撮像手段は、ＣＣＤエリアカメラ、ＴＤＩカメラ、ラインセンサカメラのいずれでもよい。
また、本第二の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、前記対物レンズは、物体面から最終レンズ面までの距離が５５〜９５ｍｍの範囲にあるのが好ましい。
５５ｍｍより短ければ、対物レンズ内部での軸外光束のケラレが大きくなり、周辺光量不足を起こす。９５ｍｍより長ければ、対物レンズの重量が大きくなり、顕微鏡システムのメカ構造に不都合を起こす。
また、本第三の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は、標本のバーチャルスライドを作成するバーチャルスライド作成システムに用いられ、標本を保持するステージと、該標本を透過光で照明する透過照明光学系と、結像光学系と、撮像手段を有するバーチャルスライド作成システム用顕微鏡であって、前記結像光学系は、総合倍率が８〜３５倍の範囲内にあり、物体側ＮＡが０．８以上である、乾燥系で構成されている。
このようにすれば、結像光学系の倍率が８〜３５倍となり、物体側視野が広くなる。そして、物体側の広い視野を一度にスキャンできるため、スキャンスピードを高速化することができる。
また、結像光学系を乾燥系で構成すると、液浸系とは異なり標本の取り扱いが容易となり、ステージへの標本のロードを速くすることができる。
また、物体側ＮＡを０．８以上とすると、様々な病理標本を診断するのに十分な解像度が得られる。
なお、本第三の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においては、結像光学系は、総合倍率が８〜２７．５倍の範囲内にあるのが好ましい。このようにすれば、広い視野を確保しやすくなる。更に、結像光学系は、総合倍率が８〜２５倍の範囲内にあるのが好ましい。このようにすれば、広い視野をより一層確保しやすくなる。
また、本第三の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は、前記撮像手段は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをａμｍとしたとき、次の条件式(1)を満足する。
ａ≦（０．６１×０．５９）／（像側ＮＡ）μｍ ・・・(1)
発明の効果については、本第一の発明の内容と同等であるので、説明は省略する。
なお、本第三の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる撮像手段は、ＣＣＤエリアカメラ、ＴＤＩカメラ、ラインセンサカメラのいずれでもよい。
また、本第四の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は、標本のバーチャルスライドを作成するバーチャルスライド作成システムに用いられ、標本を保持するステージと、該標本を透過光で照明する透過照明光学系と、結像光学系と、撮像手段を有するバーチャルスライド作成システム用顕微鏡であって、前記結像光学系は、総合倍率が８〜３５倍の範囲内にあり、物体側ＮＡが０．８以上である、乾燥系で構成され、さらに、前記結像光学系と組み合わせて使用する変倍光学系を有し、前記撮像手段は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをｂμｍとしたとき、次の条件式(2)を満足する。
ｂ≦（０．６１×０．５９）／（高倍時の像側ＮＡ）μｍ ・・・(2)
発明の効果については、本第二の発明の内容と同等であるので、説明は省略する。
なお、本第四の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に備える変倍光学系の構成としては、結像光学系と撮像カメラとの間の結像光束の光路に、変倍レンズを加える構成が良い。
その構成は、複数の短焦点レンズ（例えば、１倍と２倍）を切り替える構成でも良いし、或いはズーム機能（例えば、１倍から２倍までの倍率を連続的に可変）を持つ構成でも良い。
また、変倍光学系は、１．５〜４倍の範囲内の所定倍率に、倍率を切り替え可能に構成するのが好ましい。
なお、本第四の発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる撮像手段は、ＣＣＤエリアカメラ、ＴＤＩカメラ、ラインセンサカメラのいずれでもよい。
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
実施例１
図１は本発明の実施例１にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。
実施例１のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は、ステージ１と、透過明視野照明光学系２と、対物レンズ３と、結像レンズ４と、撮像カメラ５を有している。図１中、１０は標本である。
ステージ１は、標本１０を保持する。透過明視野照明光学系２は、ステージ１に載置された標本１０を透過光で照明する。
対物レンズ３は、無限遠に設計され、物体側ＮＡが０．８以上で、ｄ線の焦点距離が８〜２０ｍｍの範囲内にある、乾燥系で構成されている。
結像レンズ４は、ｄ線の焦点距離が１６０〜２８０ｍｍの範囲内にある。
撮像カメラ５は、ＣＣＤカメラ、ＴＤＩカメラ、ラインセンサカメラのいずれかのカメラであって、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上あり、画素サイズをａμｍとしたとき、次の条件式(1)を満足するように構成されている。
ａ≦（０．６１×０．５９）／（像側ＮＡ）μｍ ・・・(1)
実施例２
図２は本発明の実施例２にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。
実施例２のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は、ステージ１と、透過明視野照明光学系２と、対物レンズ３と、結像レンズ４’と、撮像カメラ５を有している。図１中、１０は標本である。
結像レンズ４’は、連続的に倍率を変化することが可能に構成されている。例えば、１〜２倍の連続可変機能を有している、或いは、１〜３倍の連続可変機能を有している、或いは、１〜４倍の連続可変機能を有している、などである。
撮像カメラ５は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをｂμｍとしたとき、次の条件式(2)を満足するように構成されている。
ｂ≦（０．６１×０．５９）／（高倍時の像側ＮＡ）μｍ ・・・(2)
その他の構成は、図１のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡と略同じである。
実施例３
図３は本発明の実施例３にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。
実施例３のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は、ステージ１と、透過明視野照明光学系２と、対物レンズ３と、変倍レンズ６と、結像レンズ４と、撮像カメラ５を有している。図１中、１０は標本である。
変倍レンズ６は、対物レンズ３と、結像レンズ４との間の無限遠光束の光路に設けられていて、着脱可能であり、挿入すると、１．５〜４倍の範囲内の所定倍率に、倍率を切り替え可能に構成されている。例えば、挿入しない場合は１倍、挿入した場合は２倍となる、或いは、挿入しない場合は１倍、挿入した場合は３倍となる、或いは、挿入しない場合は１倍、挿入した場合は４倍となる、などである。
撮像カメラ５は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをｂμｍとしたとき、次の条件式(2)を満足するように構成されている。
ｂ≦（０．６１×０．５９）／（高倍時の像側ＮＡ）μｍ ・・・(2)
その他の構成は、図１のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡と略同じである。
実施例４
図４は本発明の実施例４にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。
実施例４のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は、ステージ１と、透過明視野照明光学系２と、対物レンズ３と、結像レンズ４と、変倍レンズ６’と撮像カメラ５を有している。図１中、１０は標本である。
変倍レンズ６’は、結像レンズ４と、撮像カメラ５との間の結像光束の光路に設けられていて、連続的に倍率を変化することが可能に構成されている。例えば、１〜２倍の連続可変機能を有している、或いは、１〜３倍の連続可変機能を有している、或いは、１〜４倍の連続可変機能を有している、などである。
撮像カメラ５は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをｂμｍとしたとき、次の条件式(2)を満足するように構成されている。
ｂ≦（０．６１×０．５９）／（高倍時の像側ＮＡ）μｍ ・・・(2)
その他の構成は、図１のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡と略同じである。
実施例５
図５は本発明の実施例５にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる対物レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
実施例５の対物レンズは、実施例１〜実施例４のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡における対物レンズ３の一構成例であり、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第１レンズＬ１と物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第２レンズＬ２とを接合した接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第３レンズＬ３と、両凸形状の第４レンズＬ４と両凹形状の第５レンズＬ５と両凸形状の第６レンズＬ６とを接合した接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第７レンズＬ７と両凸形状の第８レンズＬ８とを接合した接合レンズと、両凸形状の第９レンズＬ９と両凹形状の第１０レンズＬ１０とを接合した接合レンズと、両凹形状の第１１レンズＬ１１と両凸形状の第１２レンズＬ１２とを接合した接合レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第１３レンズＬ１３と物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第１４レンズＬ１４とを接合した接合レンズとで構成されている。なお、図５中、ＣＧはカバーガラスである。
次に、実施例５の対物レンズを構成する光学部材の数値データを示す。数値データ中、ｓは面番号、ｒは光学部材の曲率半径、ｄは光学部材の面間隔（肉厚又は空気間隔）、ｎｄは光学部材のｄ線での屈折率、νｄは光学部材のｄ線でのアッベ数、ｆOBは対物レンズの焦点距離、ｆTLは結像レンズの焦点距離、ＮＡは対物レンズの入射側開口数である。これらは、以下の各実施例の数値データにおいて共通である。
数値データ１（実施例５）
ｆOB＝１７．９８ｍｍ
物体側ＮＡ：０．９
物体側視野：２．５ｍｍ
対物レンズ全長（物体面から最終レンズ面までの長さ）：８５．０６ｍｍ

＜ｆTL＝１６０ｍｍの結像レンズと組み合わせた場合＞
総合倍率：８．９倍
像側ＮＡ：０．１０１１
必要とされる画素サイズａ：ａ≦３．６μｍ

＜ｆTL＝１８０ｍｍの結像レンズと組み合わせた場合＞
総合倍率：１０倍
像側ＮＡ：０．０８９９
必要とされる画素サイズａ：ａ≦４．０μｍ

＜ｆTL＝２２０ｍｍの結像レンズと組み合わせた場合＞
総合倍率：１２．２倍
像側ＮＡ：０．０７３６
必要とされる画素サイズａ：ａ≦４．９μｍ

＜ｆTL＝２８０ｍｍの結像レンズと組み合わせた場合＞
総合倍率：１５．６倍
像側ＮＡ：０．０５７８
必要とされる画素サイズａ：ａ≦６．２μｍ
Ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物体面 ∞ 0.1700 1.52100 56.02（カバーガラス）
2 ∞ 1.1279
3 -7.0516 5.7708 1.83481 42.71
4 -6.9771 8.1166 1.67790 55.34
5 -10.3743 0.2919
6 -60.6772 4.4545 1.56907 71.30
7 -24.4816 0.9221
8 24.4853 9.1035 1.49700 81.54
9 -25.8669 1.1724 1.61340 44.27
10 24.5253 6.8945 1.43875 94.93
11 -42.3002 0.1237
12 93.3973 1.5162 1.77250 49.60
13 16.3000 11.1972 1.43875 94.93
14 -23.1580 0.1000
15 20.5004 6.0817 1.43875 94.93
16 -75.1969 1.4623 1.61340 44.27
17 17.6631 8.0005
18 -13.4674 2.2529 1.67790 55.34
19 269.0801 6.7506 1.43875 94.93
20 -23.1951 0.4711
21 -49.4408 2.8792 1.51633 64.14
22 -89.4578 6.2002 1.67300 38.15
23 -23.6639
実施例６
図６は本発明の実施例６にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる対物レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
実施例６の対物レンズは、実施例１〜実施例４のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡における対物レンズ３の他の構成例であり、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第１レンズＬ１と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第２レンズＬ２と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第３レンズＬ３と、両凸形状の第４レンズＬ４と両凹形状の第５レンズＬ５と両凸形状の第６レンズＬ６とを接合した接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第７レンズＬ７と物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第８レンズＬ８とを接合した接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第９レンズＬ９と両凸形状の第１０レンズＬ１０とを接合した接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第１１レンズＬ１１と物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第１２レンズＬ１２とを接合した接合レンズと、両凹形状の第１３レンズＬ１３と両凸形状の第１４レンズＬ１４とを接合した接合レンズとで構成されている。なお、図６中、ＣＧはカバーガラスである。
次に、実施例６の対物レンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ２（実施例６）
ｆOB＝８．９９ｍｍ
物体側ＮＡ：０．９
物体側視野：１．５ｍｍ
対物レンズ全長（物体面から最終レンズ面まで）：６５．６７６ｍｍ

＜ｆTL＝１６０ｍｍの結像レンズと組み合わせた場合＞
総合倍率：１７．８倍
像側ＮＡ：０．０５０６
必要とされる画素サイズａ：ａ≦７．１μｍ

＜ｆTL＝１８０ｍｍの結像レンズと組み合わせた場合＞
総合倍率：２０倍
像側ＮＡ：０．０４５０
必要とされる画素サイズａ：ａ≦８．０μｍ

＜ｆTL＝２２０ｍｍの結像レンズと組み合わせた場合＞
総合倍率：２４．５倍
像側ＮＡ：０．０３６８
必要とされる画素サイズａ：ａ≦９．８μｍ

＜ｆTL＝２８０ｍｍの結像レンズと組み合わせた場合＞
総合倍率：３１．１倍
像側ＮＡ：０．０２８９
必要とされる画素サイズａ：ａ≦１２．５μｍ
Ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物体面 ∞ 0.1700 1.52100 56.02（カバーガラス）
2 ∞ 1.0275
3 -5.4934 7.6651 1.88300 40.76
4 -8.4262 0.0447
5 -14.8500 4.0131 1.56907 71.30
6 -9.7426 0.1000
7 -133.0183 2.8626 1.56907 71.30
8 -19.4119 0.1000
9 357.0144 6.1700 1.49700 81.54
10 -12.2819 2.0000 1.63775 42.41
11 35.3625 7.1229 1.43875 94.93
12 -16.7512 0.1000
13 38.3576 1.2435 1.63775 42.41
14 11.7900 5.7901 1.43875 94.93
15 69.0762 1.0000
16 26.1185 2.0000 1.63775 42.41
17 34.8260 4.0205 1.43875 94.93
18 -45.9999 1.0000
19 43.4784 5.0710 1.43875 94.93
20 48.1030 3.6893 1.67300 38.15
21 11.8879 5.0000
22 -9.5671 1.0000 1.61800 63.33
23 101.1055 4.4853 1.72342 37.95
24 -13.0968
実施例７
図７は本発明の実施例７にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる対物レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
実施例７の対物レンズは、実施例１〜実施例４のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡における対物レンズ３のさらに他の構成例であり、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第１レンズＬ１と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第２レンズＬ２と、両凸形状の第３レンズＬ３と両凹形状の第４レンズＬ４と両凸形状の第５レンズＬ５とを接合した接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第６レンズＬ６と両凸形状の第７レンズＬ７とを接合した接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第８レンズＬ８と物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第９レンズＬ９とを接合した接合レンズと、両凹形状の第１０レンズＬ１０と、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第１１レンズＬ１１と物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第１２レンズＬ１２とを接合した接合レンズとで構成されている。なお、図７中、ＣＧはカバーガラスである。
次に、実施例７の対物レンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ３（実施例７）
ｆOB＝８．９９ｍｍ
物体側ＮＡ：０．９５
物体側視野：１．２５ｍｍ
対物レンズ全長（物体面から最終レンズ面まで）：７０．８３０ｍｍ

＜ｆTL＝１６０ｍｍの結像レンズと組み合わせた場合＞
総合倍率：１７．８倍
像側ＮＡ：０．０５３４
必要とされる画素サイズａ：ａ≦６．７μｍ

＜ｆTL＝１８０ｍｍの結像レンズと組み合わせた場合＞
総合倍率：２０倍
像側ＮＡ：０．０４７４
必要とされる画素サイズａ：ａ≦７．６μｍ

＜ｆTL＝２２０ｍｍの結像レンズと組み合わせた場合＞
総合倍率：２４．５倍
像側ＮＡ：０．０３８８
必要とされる画素サイズａ：ａ≦９．３μｍ

＜ｆTL＝２８０ｍｍの結像レンズと組み合わせた場合＞
総合倍率：３１．１倍
像側ＮＡ：０．０３０５
必要とされる画素サイズａ：ａ≦１１．８μｍ
Ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物体面 ∞ 0.1700 1.52100 56.02（カバーガラス）
2 ∞ 1.0010
3 -5.4333 11.3905 1.67790 55.34
4 -8.5877 0.1000
5 -104.8848 4.1424 1.56907 71.30
6 -19.5161 0.1000
7 23.7560 10.4025 1.49700 81.54
8 -19.6992 2.0000 1.63775 42.41
9 25.2233 8.2035 1.43875 94.93
10 -24.9665 0.1266
11 27.7141 1.0715 1.63775 42.41
12 10.8195 11.2828 1.43875 94.93
13 -48.7196 1.0000
14 24.4445 2.0000 1.63775 42.41
15 10.5534 4.5611 1.43875 94.93
16 121.7083 2.0000
17 -72.4490 1.6702 1.51633 64.14
18 17.2984 5.0000
19 -9.0745 1.0053 1.61800 63.33
20 -30.8886 3.6028 1.73800 32.26
21 -11.7872
実施例５〜実施例７の対物レンズは、無限遠設計の対物レンズである。そのため、対物レンズ単独では結像しない。例えば、実施例１、３、４のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡における対物レンズ３として実施例５〜実施例７の対物レンズを用いる場合、例えば、後述する実施例８〜実施例１１のいずれかの結像レンズを組み合わせるとよい。後述する実施例８〜実施例１１の結像レンズは、夫々、ｄ線の焦点距離が１６０ｍｍ、１８０ｍｍ、２２０ｍｍ、２８０ｍｍの結像レンズである。なお、その場合、対物レンズと結像レンズの間の距離は、０〜１５０ｍｍとするのが望ましい。
実施例８
図８は本発明の実施例８にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる結像レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
実施例８の結像レンズは、実施例１、３、４のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡における結像レンズ４の一構成例であり、物体側から順に、両凸形状の第１レンズＬT１と物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第２レンズＬT２とを接合した接合レンズと、両凸形状の第３レンズＬT３と両凹形状の第４レンズＬT４とを接合した接合レンズとで構成されている。
次に、実施例８の結像レンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ４（実施例８）
ｆTL＝１６０ｍｍ

Ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 53.7206 7.5800 1.49700 81.54
2 -59.7624 4.3700 1.72047 34.71
3 -569.3114 9.1600
4 39.1632 7.5600 1.72342 37.95
5 -101.2322 3.9000 1.61340 44.27
6 24.9218 114.6977
像面 ∞
実施例９
図９は本発明の実施例９にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる結像レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
実施例９の結像レンズは、実施例１、３、４のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡における結像レンズ４の他の構成例であり、物体側から順に、両凸形状の第１レンズＬT１と物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第２レンズＬT２とを接合した接合レンズと、両凸形状の第３レンズＬT３と両凹形状の第４レンズＬT４とを接合した接合レンズとで構成されている。
次に、実施例９の結像レンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ５（実施例９）
ｆTL＝１８０ｍｍ

Ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 60.4357 8.5000 1.49700 81.54
2 -67.2328 3.8000 1.72047 34.71
3 -640.4760 10.2859
4 44.0586 8.5000 1.72342 37.95
5 -113.8863 4.4000 1.61340 44.27
6 28.0371 129.5618
像面 ∞
実施例１０
図１０は本発明の実施例１０にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる結像レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
実施例１０の結像レンズは、実施例１、３、４のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡における結像レンズ４のさらに他の構成例であり、物体側から順に、両凸形状の第１レンズＬT１と物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第２レンズＬT２とを接合した接合レンズと、両凸形状の第３レンズＬT３と両凹形状の第４レンズＬT４とを接合した接合レンズとで構成されている。
次に、実施例１０の結像レンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ６（実施例１０）
ｆTL＝２２０ｍｍ

Ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 73.8658 10.3000 1.49700 81.54
2 -82.1734 4.5000 1.72047 34.71
3 -782.8039 12.7000
4 53.8494 10.3900 1.72342 37.95
5 -139.1943 5.3800 1.61340 44.27
6 34.2676 158.3683
像面 ∞
実施例１１
図１１は本発明の実施例１１にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる結像レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
実施例１１の結像レンズは、実施例１、３、４のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡における結像レンズ４のさらに他の構成例であり、物体側から順に、両凸形状の第１レンズＬT１と物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第２レンズＬT２とを接合した接合レンズと、両凸形状の第３レンズＬT３と両凹形状の第４レンズＬT４とを接合した接合レンズとで構成されている。
次に、実施例１１の結像レンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ７（実施例１１）
ｆTL＝２８０ｍｍ

Ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 94.0111 13.3000 1.49700 81.54
2 -104.5844 5.9000 1.72047 34.71
3 -996.2960 16.0000
4 68.5356 13.2200 1.72342 37.95
5 -177.1565 6.8400 1.61340 44.27
6 43.6133 201.4905
像面 ∞
実施例１２
図１２は本発明の実施例１２にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。
実施例１２のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は、ステージ１と、透過明視野照明光学系２と、結像光学系７と、撮像カメラ５を有している。図１２中、１０は標本である。
ステージ１は、標本１０を保持する。透過明視野照明光学系２は、ステージ１に載置された標本１０を透過光で照明する。
結像光学系７は、総合倍率が８〜３５倍の範囲内にあり、物体側ＮＡが０．８以上である、乾燥系で構成されている。
撮像カメラ５は、ＣＣＤカメラ、ＴＤＩカメラ、ラインセンサカメラのいずれかのカメラであって、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上あり、画素サイズをａμｍとしたとき、次の条件式(1)を満足するように構成されている。
ａ≦（０．６１×０．５９）／（像側ＮＡ）μｍ ・・・(1)
実施例１３
図１３は本発明の実施例１３にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡の概略構成を示す説明図である。
実施例１３のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は、ステージ１と、透過明視野照明光学系２と、結像光学系７と、変倍レンズ６と、撮像カメラ５を有している。図１３中、１０は標本である。
変倍レンズ６は、結像光学系７と撮像カメラ５との間の結像光束の光路に設けられていて、連続的に倍率を変化することが可能に構成されている。例えば、１〜２倍の連続可変機能を有している、或いは、１〜３倍の連続可変機能を有している、或いは、１〜４倍の連続可変機能を有している、などである。
撮像カメラ５は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをｂμｍとしたとき、次の条件式(2)を満足するように構成されている。
ｂ≦（０．６１×０．５９）／（高倍時の像側ＮＡ）μｍ ・・・(2)
その他の構成は、図１２のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡と略同じである。
実施例１４
図１４は本発明の実施例１４にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる結像光学系の構成を示す光軸に沿う断面図である。
実施例１４の結像光学系は、実施例１２、１３のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡における結像光学系７の一構成例であり、図５に示した実施例５の対物レンズの光学構成と図９に示した実施例９の結合レンズの光学構成とを組み合わせた構成となっている。
次に、実施例１４の結像光学系を構成する光学部材の数値データを示す。数値データ中、ｆIMは結像光学系の全系焦点距離である。なお、結像光学系を構成する個々の光学部材の数値データは、実施例５の数値データ１と実施例９の数値データ５とを空気間隔２ｍｍをおいて併せたデータと同じであるので省略する。
数値データ８（実施例１４）
ｆIM＝１９．４９ｍｍ
倍率：１０倍
物体側ＮＡ：０．９
物体側視野：２．５ｍｍ
結像光学系全長（物体面から像面まで）：２５２．１１ｍｍ
実施例１５
図１５は本発明の実施例１５にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる結像光学系の構成を示す光軸に沿う断面図である。
実施例１５の結像光学系は、実施例１２、１３のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡における結像光学系７の他の構成例であり、図６に示した実施例６の対物レンズの光学構成と図１０に示した実施例１０の結合レンズの光学構成とを組み合わせた構成となっている。
次に、実施例１５の結像光学系を構成する光学部材の数値データを示す。数値データ中、ｆIMは結像光学系の全系焦点距離である。なお、結像光学系を構成する個々の光学部材の数値データは、実施例６の数値データ２と実施例１０の数値データ６とを空気間隔２ｍｍをおいて併せたデータと同じであるので省略する。
数値データ９（実施例１５）
ｆIM＝８．１５ｍｍ
倍率：２４．５倍
物体側ＮＡ：０．９
物体側視野：１．５ｍｍ
結像光学系全長（物体面から像面まで）：２６９．３１ｍｍ
実施例１６
図１６は本発明の実施例１６にかかるバーチャルスライド作成システム用顕微鏡に用いる結像光学系の構成を示す光軸に沿う断面図である。
実施例１６の結像光学系は、実施例１２、１３のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡における結像光学系７のさらに他の構成例であり、図７に示した実施例７の対物レンズの光学構成と図１１に示した実施例１１の結合レンズの光学構成とを組み合わせた構成となっている。
次に、実施例１６の結像光学系を構成する光学部材の数値データを示す。数値データ中、ｆIMは結像光学系の全系焦点距離である。なお、結像光学系を構成する個々の光学部材の数値データは、実施例７の数値データ３と実施例１１の数値データ７とを空気間隔２ｍｍをおいて併せたデータと同じであるので省略する。
数値データ１０（実施例１６）
ｆIM＝８．０５ｍｍ
倍率：３１．１倍
物体側ＮＡ：０．９５
物体側視野：１．２５ｍｍ
結像光学系全長（物体面から像面まで）：３２９．５８ｍｍ
次に、実施例５〜７の対物レンズ、実施例８〜１１の結像レンズを組み合わせた実施例１のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡の構成例を次の表１に示す。
表１
Figure 2010117705
実施例２〜４のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においても、上記表１と同様の光学パラメータで構成可能である。但し、実施例２〜４の顕微鏡は、倍率が１．５〜４倍の所定倍率に切り替わる変倍光学系を備えており、撮像素子の画素サイズについては、高倍時の画素サイズｂ≦（0.61×0.59／高倍時の像側ＮＡ）μｍを満たすようになっている。このため、表１よりも大きな画素サイズで構成することが可能である。
次に、実施例１４〜１６の結像光学系を用いた実施例１２のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡の構成例を次の表２に示す。

表２
Figure 2010117705
実施例１３のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡においても、上記表２と同様の光学パラメータで構成可能である。但し、実施例１３の顕微鏡は、倍率が１．５〜４倍の所定倍率に切り替わる変倍光学系を備えており、撮像素子の画素サイズについては、高倍時の画素サイズｂ≦（0.61×0.59／高倍時の像側ＮＡ）μｍを満たすようになっている。このため、表１よりも大きな画素サイズで構成することが可能である。
以上、本発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡の実施例を説明したが、本発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は上記各実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の構成要件を満足する範囲であればどのように構成してもよい。
本発明のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡は、バーチャルスライドを用いて病理診断を行う医療、医学の分野に有用である。
１ ステージ
２ 透過照明光学系
３ 対物レンズ
４ 結像レンズ
４’ 変倍の結像レンズ
５ 撮像手段（撮像カメラ）
６、６’ 変倍レンズ
７ 結像光学系
１０ 標本
ＣＧ カバーガラス
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
Ｌ６ 第６レンズ
Ｌ７ 第７レンズ
Ｌ８ 第８レンズ
Ｌ９ 第９レンズ
Ｌ１０ 第１０レンズ
Ｌ１１ 第１１レンズ
Ｌ１２ 第１２レンズ
Ｌ１３ 第１３レンズ
Ｌ１４ 第１４レンズ
ＬT１ 第１レンズ
ＬT２ 第２レンズ
ＬT３ 第３レンズ
ＬT４ 第４レンズ

Claims (24)

  1. 標本のバーチャルスライドを作成するバーチャルスライド作成システムに用いられ、標本を保持するステージと、該標本を透過光で照明する透過照明光学系と、対物レンズと、結像レンズと、撮像手段を有するバーチャルスライド作成システム用顕微鏡であって、
    前記対物レンズは、無限遠に設計され、物体側ＮＡが０．８以上で、ｄ線の焦点距離が８〜２０ｍｍの範囲内にある、乾燥系で構成され、
    前記結像レンズは、ｄ線の焦点距離が１６０〜２８０ｍｍの範囲内にあり、
    前記撮像手段は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをａμｍとしたとき、次の条件式(1)を満足することを特徴とするバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
    ａ≦（０．６１×０．５９）／（像側ＮＡ）μｍ ・・・(1)
  2. 前記結像レンズは、ｄ線の焦点距離が１６０〜２２０ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  3. 前記結像レンズは、ｄ線の焦点距離が１６０〜２００ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  4. 前記撮像手段が、ＣＣＤカメラであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  5. 前記撮像手段が、ＴＤＩカメラであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  6. 前記撮像手段が、ラインセンサカメラであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  7. 標本のバーチャルスライドを作成するバーチャルスライド作成システムに用いられ、標本を保持するステージと、該標本を透過光で照明する透過照明光学系と、対物レンズと、結像レンズと、撮像手段を有するバーチャルスライド作成システム用顕微鏡であって、
    前記対物レンズは、無限遠に設計され、物体側ＮＡが０．８以上で、ｄ線の焦点距離が８〜２０ｍｍの範囲内にある、乾燥系で構成され、
    前記結像レンズは、ｄ線の焦点距離が１６０〜２８０ｍｍの範囲内にあり、
    さらに、前記結像レンズと組み合わせて使用する変倍光学系を有し、
    前記撮像手段は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをｂμｍとしたとき、次の条件式(2)を満足することを特徴とするバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
    ｂ≦（０．６１×０．５９）／（高倍時の像側ＮＡ）μｍ ・・・(2)
  8. 前記変倍光学系は、１．５〜４倍の範囲内の所定倍率に、倍率を切り替え可能に構成されていることを特徴とする請求項７に記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  9. 前記撮像手段が、ＣＣＤカメラであることを特徴とする請求項７又は８に記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  10. 前記撮像手段が、ＴＤＩカメラであることを特徴とする請求項７又は８に記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  11. 前記撮像手段が、ラインセンサカメラであることを特徴とする請求項７又は８に記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  12. 標本のバーチャルスライドを作成するバーチャルスライド作成システムに用いられ、標本を保持するステージと、該標本を透過光で照明する透過照明光学系と、結像光学系と、撮像手段を有するバーチャルスライド作成システム用顕微鏡であって、
    前記結像光学系は、総合倍率が８〜３５倍の範囲内にあり、物体側ＮＡが０．８以上である、乾燥系で構成され、
    前記撮像手段は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをａμｍとしたとき、次の条件式(1)を満足することを特徴とするバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
    ａ≦（０．６１×０．５９）／（像側ＮＡ）μｍ ・・・(1)
  13. 前記結像光学系は、総合倍率が８〜２７．５倍の範囲内にあることを特徴とする請求項１２に記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  14. 前記結像光学系は、総合倍率が８〜２５倍の範囲内にあることを特徴とする請求項１２に記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  15. 前記撮像手段が、ＣＣＤカメラであることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  16. 前記撮像手段が、ＴＤＩカメラであることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  17. 前記撮像手段が、ラインセンサカメラであることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  18. 標本のバーチャルスライドを作成するバーチャルスライド作成システムに用いられ、標本を保持するステージと、該標本を透過光で照明する透過照明光学系と、結像光学系と、撮像手段を有するバーチャルスライド作成システム用顕微鏡であって、
    前記結像光学系は、総合倍率が８〜３５倍の範囲内にあり、物体側ＮＡが０．８以上である、乾燥系で構成され、
    さらに、前記結像光学系と組み合わせて使用する変倍光学系を有し、
    前記撮像手段は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをｂμｍとしたとき、次の条件式(2)を満足することを特徴とするバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
    ｂ≦（０．６１×０．５９）／（高倍時の像側ＮＡ）μｍ ・・・(2)
  19. 前記変倍光学系は、１．５〜４倍の範囲内の所定倍率に、倍率を切り替え可能に構成されていることを特徴とする請求項１８に記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  20. 前記撮像手段が、ＣＣＤカメラであることを特徴とする請求項１８又は１９に記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  21. 前記撮像手段が、ＴＤＩカメラであることを特徴とする請求項１８又は１９に記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  22. 前記撮像手段が、ラインセンサカメラであることを特徴とする請求項１８又は１９に記載のバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
  23. 標本のバーチャルスライドを作成するバーチャルスライド作成システムに用いられ、標本を保持するステージと、該標本を透過光で照明する透過照明光学系と、対物レンズと、結像レンズと、撮像手段を有するバーチャルスライド作成システム用顕微鏡であって、
    前記対物レンズは、無限遠に設計され、物体側ＮＡが０．８以上で、ｄ線の焦点距離が８〜２０ｍｍの範囲内にあり、物体面から最終レンズ面までの距離が５５〜９５ｍｍの範囲内にある、乾燥系で構成され、
    前記結像レンズは、ｄ線の焦点距離が１６０〜２８０ｍｍの範囲内にあり、
    前記撮像手段は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをａμｍとしたとき、次の条件式(1)を満足することを特徴とするバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
    a≦（０．６１×０．５９）／（像側ＮＡ）μｍ ・・・(1)
  24. 標本のバーチャルスライドを作成するバーチャルスライド作成システムに用いられ、標本を保持するステージと、該標本を透過光で照明する透過照明光学系と、対物レンズと、結像レンズと、撮像手段を有するバーチャルスライド作成システム用顕微鏡であって、
    前記対物レンズは、無限遠に設計され、物体側ＮＡが０．８以上で、ｄ線の焦点距離が８〜２０ｍｍの範囲内にあり、物体面から最終レンズ面までの距離が５５〜９５ｍｍの範囲内にある、乾燥系で構成され、
    前記結像レンズは、ｄ線の焦点距離が１６０〜２８０ｍｍの範囲内にあり、
    さらに、前記結像レンズと組み合わせて使用する変倍光学系を有し、
    前記変倍光学系は、１．５〜４倍の範囲内の所定倍率に、倍率を切り替え可能に構成され、
    前記撮像手段は、撮像面の長辺の長さが１２ｍｍ以上であり、画素サイズをｂμｍとしたとき、次の条件式(2)を満足することを特徴とするバーチャルスライド作成システム用顕微鏡。
    ｂ≦（０．６１×０．５９）／（高倍時の像側ＮＡ）μｍ ・・・(2)
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