JP2019525231A - 可変作動距離顕微鏡 - Google Patents

Abstract

可変作動距離顕微鏡のためのシステムおよび方法が開示される。可変作動距離顕微鏡は、接眼レンズと；接眼レンズへ光学的に結合された双眼系と；接眼レンズと双眼系とへ光学的に結合されたステレオズーム系と；接眼レンズ、ステレオズーム系および双眼系へ光学的に結合された可変作動距離レンズ系とを含む。可変作動距離レンズ系は、第１のレンズと；第１のレンズと直列に配置された第２のレンズと；第１と第２のレンズ間に直列に配置された可動な第３のレンズであって、可動な第３のレンズと第１のレンズとの間の距離の変化が顕微鏡の作動距離を変更するように構成された、可動な第３のレンズとを含む。

Description

本発明は、一般的には光学顕微鏡に関し、特に、可変作動距離対物レンズ顕微鏡（ｖａｒｉａｂｌｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｌｅｎｓ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）のためのシステムおよび方法に関する。

光学顕微鏡は、顕微鏡の視野内の検体の拡大画像をユーザに提供する様々な用途において使用される。例えば、顕微鏡は外科、実験室および品質保証用途において使用され得る。光学顕微鏡は、検体を拡大するために可視光とレンズ系とを使用する。

１つのタイプの光学顕微鏡は共通主対物レンズ顕微鏡（ｃｏｍｍｏｎ ｍａｉｎ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）である。共通主対物レンズ顕微鏡は、一対の接眼レンズ間で共有される単一共通主対物レンズとレンズ系とを使用する。

本開示のいくつかの実施形態によると、可変作動距離顕微鏡が開示される。可変作動距離顕微鏡は、接眼レンズと；接眼レンズへ光学的に結合された双眼系と；接眼レンズと双眼系とへ光学的に結合されたステレオズーム系と；接眼レンズ、ステレオズーム系および双眼系へ光学的に結合された可変作動距離レンズ系とを含む。可変作動距離レンズ系は、第１のレンズと；第１のレンズと直列に配置された第２のレンズと；第１と第２のレンズ間に直列に配置された可動な第３のレンズであって、可動な第３のレンズと第１のレンズとの間の距離の変化が顕微鏡の作動距離を変更するように構成された、可動な第３のレンズとを含む。

本開示の別の実施形態によると、可変作動距離顕微鏡システムが開示される。本システムは、プロセッサと；プロセッサへ結合された画像センサと；画像センサへ光学的に結合された可変作動距離レンズ系と；プロセッサおよび可動な第３のレンズへ結合されるとともに、画像センサにより受信された画像を合焦させるために第３のレンズを移動するように構成されたモータとを含む。可変作動距離レンズ系は、第１のレンズと；第１のレンズと直列に配置された第２のレンズと；第１と第２のレンズ間に直列に配置された可動な第３のレンズであって、可動な第３のレンズと第１のレンズとの間の距離の変化が顕微鏡の作動距離を変更するように構成された、可動な第３のレンズとを含む。

本開示のさらなる実施形態によると、可変作動距離顕微鏡を合焦させる方法が開示される。本方法は、可変作動距離顕微鏡の画像センサにおいて画像を捕捉する工程と；画像が合焦しているかどうかを判断するためにプロセッサにより画像を処理する工程と；可変作動距離顕微鏡の接眼レンズにおける画像が合焦するまで、可動な第３のレンズの位置を変更する工程とを含む。可変作動距離顕微鏡は可変作動距離レンズ系を含む。可変作動距離レンズ系は、第１のレンズと；第１のレンズと直列に配置された第２のレンズと；第１と第２のレンズ間に直列に配置された可動な第３のレンズであって、可動な第３のレンズと第１のレンズとの間の距離の変化が顕微鏡の作動距離を変更するように構成された、可動な第３のレンズとを含む。

本開示ならびにその特徴および利点をより完全に理解するために、添付図面と併せて以下の説明が次に参照される。

可変作動距離レンズ系を含む共通主対物レンズ顕微鏡の概略図である。 図１の可変作動距離レンズ系の概略図である。 図１および２の可変作動距離レンズ系の作動距離のグラフである。 図３に示す可変作動距離レンズ系の作動距離および焦点長のグラフである。 図１に示す可変作動距離レンズ系の自動焦点系のブロック図である。 可変作動距離レンズ系を操作する方法のフローチャートである。

本開示は、検体の手術など手の届く範囲内の活動を行いながら顕微鏡の使用を可能にするのに十分に小さい顕微鏡内の全内部距離を保持する一方で顕微鏡と検体間の調整可能作動距離を可能にする可変作動距離レンズ系を有する共通主対物レンズ顕微鏡を提供する。ユーザにより手動で合焦される際にこのような顕微鏡の焦点を維持することの困難性により、共通主対物レンズ顕微鏡はまた自動焦点系を含み得る。

共通主対物レンズ顕微鏡、その構成要素およびその使用方法の実施形態のさらなる説明が図１〜６を参照して提示される。

図１は、可変作動距離レンズ系を含む共通主対物レンズ顕微鏡の概略図である。顕微鏡１００は接眼レンズ１０２ａ、１０２ｂを含む。顕微鏡のユーザは接眼レンズ１０２を通して検体１０４の拡大画像を視る。検体１０４は図１では眼として示されるが、任意の検体が顕微鏡１００を使用することにより視られ得る。接眼レンズ１０２ａ、１０２ｂはまた、検体１０４の２つのデジタル表示などの立体視を提供する他の部品と置換され得る。

検体１０４の画像は、ステレオズームレンズ系１０６、可変作動距離レンズ系１０８、および双眼系１２６の系列を通して拡大される。可変作動距離レンズ系１０８は検体１０４からの光を集める。ステレオズームレンズ系１０６は、接眼レンズ１０２に現れる検体１０４の画像の倍率を増加または低減するために互いに対して移動し得る１つまたは複数のレンズを含み得る。ステレオズームレンズ系１０６は検体１０４の画像を立体視に分割する。双眼系１２６はさらに、画像を拡大し、接眼レンズ１０２を通しユーザへ提供する。

可変作動距離レンズ系１０８は、共通主対物レンズを置換してもよく、顕微鏡１００の作動距離１１６を変更するように配置されたレンズ１１０、１１２および１１４を含んでもよい。作動距離１１６は可変作動距離レンズ系１０８と検体１０４間の距離である。作動距離１１６は、顕微鏡１００のユーザが検体１０４に対し行為を行うための空間を提供する。例えば、顕微鏡１００が手術のために使用され、検体１０４が外科的標的である場合、作動距離１１６は、外科医が自身の手および道具を使用して外科行為を行うために利用可能な空間である。各ユーザは、ユーザのサイズ、検体１０４に対し行われる行為のタイプ、および検体１０４に対し行為を行うために使用される道具のサイズを含む任意の好適な変数に基づき作動距離の異なる嗜好を有し得る。

レンズ１１０、１１２および１１４は直列に配置され得る。作動距離１１６を変更するために、可変作動距離レンズ系１０８内のレンズ１１２は距離１１８、１２０を変更するように移動され得る。距離１１８はレンズ１１０とレンズ１１２間の距離である。距離１２０はレンズ１１２と１１４間の距離である。図２および３に関してさらに詳細に説明されるように、レンズ１１２がレンズ１１０、１１４間で移動されると、作動距離１１６は変化する。レンズ１１０、１１２、１１４は単一レンズとして示されるが、各レンズ１１０、１１２、および／または１１４は単一レンズであっても複合レンズであってもよい。加えて、可変作動距離レンズ系１０８は図１では３つのレンズを含むものとして示されるが、可変作動距離レンズ系１０８は４個以上のレンズを含み得る。さらに、本明細書で論述される例ではレンズ１１２だけが移動するが、すべてのレンズまたは２つ以上のレンズが移動する系は本開示に含まれる。

顕微鏡１００は追加的に、図５においてより詳細に示すように自動焦点系１２２を含み得る。自動焦点系１２２は１つまたは複数のモータ、画像センサ、プロセッサを含み得る。画像センサは、モータがレンズ１１２をレンズ１１２の位置の範囲全体にわたって移動させるにつれて画像センサが検体１０４の画像を捕捉できるようにするために、ビーム分割器１２４へ結合され得る。プロセッサは、画像センサにより捕捉された画像のうちのどれが合焦しているかを判断するソフトウェアプログラムを実行し得る。どの画像が合焦しているかをプロセッサが判断すると、プロセッサは、合焦した画像が捕捉された位置へ、レンズ１１２を移動させるための命令をモータへ送信し得る。

図２は、図１の可変作動距離レンズ系の概略図である。可変作動距離レンズ系２００はレンズ１１０、１１２、１１４を含む。レンズ１１０、１１４は、レンズ１１０とレンズ１１４間の距離２２２が変化しないように固定位置を有し得る。レンズ１１２は、レンズ１１２の位置がレンズ１１０とレンズ１１２間の距離１１８とレンズ１１２とレンズ１１４間の距離１２０とを変更し得るように、可動であり得る。距離１１８および距離１２０は、距離１１８が一定量だけ減少すると距離１２０が同じ量だけ増加するように逆の１対１関係を有する。

レンズ１１２の位置の変化は、可変作動距離レンズ系２００を含む顕微鏡の焦点長およびその結果の作動距離を変更する。レンズ１１２の位置の変化は、レンズ１１０の実効度数を修正し、そして次式に従ってレンズ１１４の実効度数に対する逆変化を有する：
φ_１２３＝φ_１２＋φ_３−φ_１２φ_３（Ｌ−ｔ_１＋ｄ’_１２） （１）
ここで、
ｆ_１２３＝可変作動距離レンズ系２００の焦点長；
ｔ_１＝レンズ１１０とレンズ１１２間の距離１１８；
ｔ_２＝Ｌ−ｔ_１＝レンズ１１２とレンズ１１４間の距離１２０；
φ_１２＝φ_１＋φ_２−φ_１φ_２ｔ_１＝レンズ１１０とレンズ１１２との組合せの焦点長の逆数；
φ_１＝レンズ１１０の焦点長の逆数；
φ_２＝レンズ１１２の焦点長の逆数；
φ_３＝レンズ１１４の焦点長の逆数。

レンズ１１０、１１２などの２つのレンズの組合せは、レンズ１１２の位置の変化に比例した全レンズ度数の線形変化を生じる。作動距離１１６の変化に等しいサイズを有する可変作動距離レンズ１０８無しに作動距離１１６の大きな変化を生じるために、第３のレンズ１１４が追加され得る。したがって、単一式中に変数と式１とを組み合わせると、可変作動距離レンズ系２００の焦点長が組み合わせられた逆数の次式を生じる：

レンズ１１０、１１２および１１４は、距離１１８および距離１２０の小さな変化が可変作動距離レンズ系２００の焦点長および作動距離の大きな変化を生じるようなレンズ特性を有し、そしてそのように配置され得る。例えば、反復コンピュータプログラムが、可変作動距離レンズ系２００の作動距離の範囲が距離２２２としたがって可変作動距離レンズ系２００の外形寸法とを最小化する一方で最大化されるように、レンズ１１０、１１２および１１４の組合せの解を求めるために使用され得る。

自動焦点系１２２はこのような反復コンピュータプログラムを利用し得る。より複雑な可変レンズ系１０８と共に使用される自動焦点系１２２は、付加レンズまたは移動すべき２つ以上のレンズの能力を考慮するこれらの式の修正版を使用し得る。反復コンピュータプログラムはまた、作動距離の範囲が、１つまたは複数のレンズ間の距離が最小化される一方で最大化されるようにこれらの修正式を解くために使用され得る。自動焦点系１２２は図５に関してより詳細に説明される。

図３は、図１および２の可変作動距離レンズ系の作動距離のグラフである。図３に示す例示的作動距離レンズ系は３つのレンズを含む。レンズ１１０は３００ミリメートルの焦点長を有し、レンズ１１２は１１５ミリメートルの焦点長を有し、レンズ１１４は、−１００ミリメートルの焦点長を有する。可変作動距離レンズ系の外形寸法（距離２２２）は２５ミリメートルである。

図３は、レンズ１１２の３つの位置を示す。位置３０２では、レンズ１１２はレンズ１１４よりレンズ１１０の近くに配置され、その結果距離１１８は距離１２０より小さい。位置３０４では、レンズ１１２はレンズ１１０とレンズ１１４間に配置され、その結果距離１１８は距離１２０にほぼ等しい。位置３０６では、レンズ１１２はレンズ１１４よりレンズ１１０から遠くに配置され、その結果距離１１８は距離１２０より大きい。図３に示すように、レンズ１１２がレンズ１１０により近づくと、図３のｘ軸上に示された作動距離は減少する。レンズ１１２がレンズ１１４により近づくと、作動距離は増加する。

図１〜３の可変作動距離レンズ系に使用されるレンズは、本開示の背後にある原理について説明するのを助ける例である。他の焦点長を有するレンズが、可変作動距離レンズ系１０８において満足に使用され得る。加えて、４個以上のレンズが、可変作動距離レンズ系１０８内に使用され得る。これらのレンズは、作動距離の約１５０ミリメートルの変化を生じるためのレンズ特性を有し、そしてそのように配置され得る。レンズは、作動距離が約１２５ミリメートル〜約２７５ミリメートルの範囲となるようなレンズ特性を有し、そしてそのように配置され得る。自動焦点系１２２は特に、可変作動距離レンズ系１０８内に図１〜３に示す３より多くの総計数のレンズを含む顕微鏡１００において、または可変作動距離レンズ系１０８内の２つ以上のレンズが可動である顕微鏡１００において有用であり得る。このような系は、人間が焦点を合わせるためには難し過ぎる可能性がある。

図４は、図３に示す可変作動距離レンズ系の作動距離と焦点長のグラフである。グラフでは、レンズ１１０とレンズ１１２間の距離がｘ軸上に示される。レンズ１１０とレンズ１１２間の距離は約５ミリメートル〜約１５ミリメートル間で変化する。１つの線は、レンズ１１０とレンズ１１２間の距離に応じた可変作動距離レンズ系の作動距離を表す。作動距離は約１６８ミリメートル〜約２５６ミリメートルの範囲である。別の線は、レンズ１１０とレンズ１１２間の距離に応じた可変作動距離レンズ系の焦点長を表す。焦点長は約２２６ミリメートル〜約３０７ミリメートルの範囲である。したがって、レンズ１１２の位置の約１０ミリメートルの変化が、作動距離の約９０ミリメートルの変化と焦点長の約８０ミリメートルの変化とを生じる。図４は、どのようにレンズ１１０とレンズ１１２間の距離の小さな変化が作動距離および焦点長の大きな変化を生じるかを示す。

図５は、図１に示す可変作動距離レンズ系の自動焦点系のブロック図である。自動焦点系１２２は計算サブシステム５１０、モータ５１５、画像センサ５２０、モニタ５６０および通信リンク５６５を含み得る。モータ５１５は、図２のレンズ１１２などの可変作動距離レンズ系内の可動レンズへ結合され得る。モータ５１５は、可動レンズの位置を変更し、したがって可変作動距離レンズ系の作動距離を変更するために活性化され得る。モータ５１５は、ステッピングモータ、電気モータ、サーボモータ、回転アクチュエータ、線形アクチュエータまたはそれらの任意の組合せを含む任意の好適なタイプのモータであり得る。可動レンズの位置は、以下にさらに詳細に論述されるようにレンズ位置データ５５５内に記録され得る。

画像センサ５２０は、図１に示す検体１０４などの顕微鏡の視野内の検体の画像を捕捉し得る。次に、画像センサ５２０は、以下にさらに詳細に論述されるように、画像を画像データ５５０として格納するために計算サブシステム５１０へ送信し得る。画像データ５５０は、画像が捕捉される際に可動レンズの位置に関係する情報を追加的に含み得る。画像センサ５２０は光をデジタル画像に変換することができる任意の電子装置であり得る。例えば、画像センサ５２０は、デジタルカメラ、光−デジタルセンサ、半導体電荷結合素子（ＣＣＤ：ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ：ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）装置、Ｎ型金属酸化膜半導体（ＮＭＯＳ：Ｎ−ｔｙｐｅ ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）装置、または１つまたは複数の集積回路の一部としてアレイフォトダイオードを含む別の電子装置であり得る。画像センサ５２０は、画像捕捉を支援するための付加レンズまたは他の要素を含み得る。画像センサ５２０は、画像処理後でも、利用可能補正画像を生成するのに十分な解像度を有するデジタル画像を生成する。

計算サブシステム５１０のすべてまたは一部は、顕微鏡１００の部品として、または顕微鏡とは独立した部品として、または図１に示す任意の他の構成要素とは独立した部品として動作し得る。計算サブシステム５１０は、バス５４０により通信可能に結合されたプロセッサ５２５、メモリ５３０、および入力／出力コントローラ５３５を含み得る。プロセッサ５２５は、アプリケーション５４５などのコンピュータプログラムを構成するものなど命令を実行するためのハードウェアを含み得る。制約条件としてではなく一例として、命令を実行するために、プロセッサ５２５は、内部レジスタ、内部キャッシュ、および／またはメモリ５３０から命令を取り出し（またはフェッチし）、それらを復号化し実行し、次に、１つまたは複数の結果を、内部レジスタ、内部キャッシュおよび／またはメモリ５３０に書き込み得る。本開示は、適切な場合、任意の好適な数の任意の好適な内部レジスタを含むプロセッサ５２５を企図する。適切な場合、プロセッサ５２５は１つまたは複数の演算装置（ＡＬＵ：ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｌｏｇｉｃ ｕｎｉｔ）を含み得、マルチコアプロセッサであってもよく、１つまたは複数のプロセッサ２６０を含んでもよい。本開示は特定のプロセッサについて説明し図示するが、本開示は任意の好適なプロセッサを企図する。

プロセッサ５２５は、例えば可変作動距離レンズ系を自動合焦させるための命令を実行し得る。例えば、プロセッサ５２５は、アプリケーション５４５内に含まれるソフトウェア、スクリプト、プログラム、関数、実行ファイルまたは他のモジュールを実行または解釈することによりアプリケーション５４５を実行し得る。プロセッサ５２５は、図６に関係する１つまたは複数の操作を行い得る。プロセッサ５２５により受信される入力データまたはプロセッサ５２５により生成される出力データは、画像データ５５０およびレンズ位置データ５５５を含み得る。

メモリ５３０は例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、記憶装置（例えば書き込み可能な読み取り専用メモリ（ＲＯＭ：ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）またはその他）、ハードディスク、固体記憶装置または別のタイプの記憶媒体を含み得る。計算サブシステム５１０は、予めプログラムされてもよく、別のソースから（例えばＣＤ−ＲＯＭから、データネットワークを介し別のコンピュータ装置から、または別のやり方で）プログラムをロードすることによりプログラム（および再プログラム）されてもよい。入力／出力コントローラ５３５は、入力／出力装置（例えばモニタ５６０、モータ５１５、画像センサ５２０、マウス、キーボードまたは他の入力／出力装置）および通信リンク５６５へ結合され得る。入力／出力装置は、通信リンク５６５上でデータをアナログまたはデジタル形式で受信および送信し得る。

メモリ５３０は、オペレーティングシステム、コンピュータアプリケーションおよび他の資源に関連付けられた命令（例えばコンピュータコード）を格納し得る。メモリ５３０はまた、計算サブシステム５１０上で走る１つまたは複数のアプリケーションまたは仮想マシンにより解釈され得るアプリケーションデータおよびデータオブジェクトを格納し得る。例えば、画像データ５５０、レンズ位置データ５５５、およびアプリケーション５４５はメモリ５３０内に格納され得る。いくつかの実施形態では、コンピュータ装置のメモリが、追加または異なるデータ、アプリケーション、モデルまたは他の情報を含み得る。

画像データ５５０は、画像が合焦しているかどうかを判断するために使用され得る画像センサ５２０により捕捉された画像に関係する情報を含み得る。レンズ位置データ５５５は、図２に示すレンズ１１２などの可変作動距離レンズ系内の可動レンズの位置に関係する情報を含み得る。レンズ位置データ５５５は、計算サブシステムが捕捉画像毎の可動レンズの位置を判断できるように画像データ５５０内の各画像に関連付けられ得る。画像データ５５０およびレンズ位置データ５５５からの値は、可変作動距離レンズ系を使用することにより視られる画像が合焦する可動レンズの位置を計算するために使用され得る。

アプリケーション５４５は、プロセッサ５２５により解釈または実行され得るソフトウェアアプリケーション、スクリプト、プログラム、関数、実行ファイルまたは他のモジュールを含み得る。アプリケーション５４５は、図６に関係する１つまたは複数の操作を行うための機械可読命令を含み得る。アプリケーション５４５は、可変作動距離レンズ系を通し視られる画像がいつ合焦するかを計算するための機械可読命令を含み得る。例えば、アプリケーション５４５は、いつ可変作動距離レンズ系が合焦するかを判断するために画像データ５５０を解析するように構成され得る。アプリケーション５４５は、出力データを生成し、出力データをメモリ５３０内に、別のローカル媒体内に、または１つまたは複数の遠隔装置内に（例えば通信リンク５６５を介し出力データを送信することにより）格納し得る。

通信リンク５６５は任意のタイプの通信チャネル、コネクタ、データ通信ネットワークまたは他のリンクを含み得る。例えば、通信リンク５６５は、無線または有線ネットワーク、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ：Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ：Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、私設ネットワーク、公衆ネットワーク（インターネットなどの）、無線ネットワーク、衛星リンク、シリアルリンク、無線リンク（例えば赤外線、高周波、またはその他）、並列リンクを含むネットワーク、または別のタイプのデータ通信ネットワークを含み得る。

プロセッサ５２５は、図１〜３のレンズ１１２などの可動レンズを可動レンズの一定範囲の位置全体にわたって移動するようにモータ５１５に命令し得る。モータ５１５が可動レンズの位置を変更している間に、画像センサ５２０は可動レンズの様々な位置において１つまたは複数の画像を記録し得る。画像は画像データ５５０内に格納され得、画像に対応するレンズ位置はレンズ位置データ５５５内に格納され得る。次に、プロセッサ５２５は、画像データ５５０内のどの画像が合焦しているかを判断するためにアプリケーション５４５を実行し得る。アプリケーション５４５が合焦画像を識別すると、アプリケーション５４５は、合焦画像が捕捉された可動レンズの位置を判断し得る。次に、プロセッサ５２５は、可動レンズを画像が合焦した位置へ移動させるようにモータ５１５に命令し得る。

図６は、可変作動距離レンズ系を操作する方法のフローチャートである。方法６００の工程は、人間により、または顕微鏡システム、装置およびデバイスからの情報を制御し解析するように構成された様々なコンピュータプログラム、モデルまたはそれらの任意の組合せにより行われ得る。プログラムおよびモデルは、コンピュータ可読媒体上に格納された命令であって、実行されると以下に説明される工程のうちの１つまたは複数の工程を行うように動作可能な命令を含み得る。コンピュータ可能媒体は、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク、フラッシュメモリまたは任意の他の好適なデバイスなど、プログラムまたは命令を格納し取り出すように構成された任意のシステム、装置、またはデバイスを含み得る。プログラムおよびモデルは、コンピュータ可能媒体から命令を取り出し実行するようにプロセッサまたは他の好適なユニットに命令するように構成され得る。例えば、プログラムおよびモデルは、図５に示すアプリケーション５４５のアプリケーションの１つであり得る。例示目的のために、方法６００は、図１に示す顕微鏡１００と同様な顕微鏡に関して説明されるが、方法６００は任意の可変作動距離顕微鏡の画像を合焦させるために使用され得る。

方法６００は、工程６０２で開始し得、ここでは可変作動距離顕微鏡のユーザが検体の上に顕微鏡を配置し得る。ユーザは、ユーザがタスクを行うのに人間工学的に快適である位置に顕微鏡を配置し得る。例えば、小柄なユーザは、大柄なユーザが顕微鏡を配置し得る場所より検体に近い位置に顕微鏡を配置し得る。

工程６０４では、ユーザまたは自動焦点系は検体の画像を捕捉し得る。画像は画像センサを使用して捕捉され得る、または画像は、接眼レンズを通して検体を視るユーザにより捕捉され得る。自動焦点系は、顕微鏡上のボタンをユーザが押すことにより活性化され得る。

工程６０６では、ユーザまたは自動焦点系は画像が合焦しているかどうかを判断し得る。ユーザは、画像を視て、画像が合焦しているように見えるかどうかを判断することにより画像が合焦しているかどうかを判断し得る。自動焦点系は、画像の鮮明度を解析するソフトウェアアプリケーションを実行することにより画像が合焦しているかどうかを判断し得る。画像が合焦していれば、方法６００は工程６０８へ進み得る。ここでは、可動レンズは画像が捕捉される位置に配置される。画像が合焦していなければ、方法６００は工程６１０に進み得る。

工程６１０では、ユーザまたは自動焦点系は、可変作動距離レンズ系内の可動レンズの位置を変更し得る。ユーザは、顕微鏡上の制御器を調整することにより可動レンズの位置を変更し得る。自動焦点系は、モータを活性化することにより可動レンズの位置を変更し得る。モータは可動レンズへ結合され得、活性化されると、可動レンズの位置を変更し得る。

工程６１２では、ユーザまたは自動焦点系は、可動レンズの位置を記録し得る。ユーザは顕微鏡上の制御器の位置を書き留めることにより位置を記録し得る。自動焦点系は、この位置を計算サブシステム上のデータベース内に記録し得る。次に、方法６００は、可動レンズの現在位置において画像を捕捉するために工程６０４に戻り得る。

修正、追加または省略が、方法６００に本開示の範囲から逸脱することなくなされ得る。例えば、工程の順番は説明されたものとは異なるやり方で行われ得、いくつかの工程は同時に行われ得る。加えて、各個々の工程は本開示の範囲から逸脱することなく追加工程を含み得る。

Claims (17)

1. 接眼レンズと；
   前記接眼レンズへ光学的に結合された双眼系と；
   前記接眼レンズと前記双眼系とへ光学的に結合されたステレオズーム系と；
   前記接眼レンズ、前記ステレオズーム系および前記双眼系へ光学的に結合された可変作動距離レンズ系と；を含む可変作動距離顕微鏡であって、
   前記可変作動距離レンズ系は、
   第１のレンズと；
   前記第１のレンズに直列に配置された第２のレンズと；
   前記第１と第２のレンズ間に直列に配置された可動な第３のレンズであって、該可動な第３のレンズと前記第１のレンズとの間の距離の変化が顕微鏡の作動距離を変更するように構成された、可動な第３のレンズとを含んでいる、可変作動距離顕微鏡。
2. 前記可動な第３のレンズは独立に移動されるように構成された複数のレンズを含む、請求項１に記載の可変作動距離顕微鏡。
3. 前記第１のレンズは正の焦点長を有し；
   前記第２のレンズは負の焦点長を有し；
   前記可動な第３のレンズは正の焦点長を有する、請求項１に記載の可変作動距離顕微鏡。
4. 前記作動距離は１２５ミリメートル〜２７５ミリメートルの間で可変である、請求項１に記載の可変作動距離顕微鏡。
5. 前記第１のレンズおよび前記第２のレンズの少なくとも１つは独立に可動である、請求項１に記載の可変作動距離顕微鏡。
6. プロセッサと；
   前記プロセッサへ結合された画像センサと；
   前記画像センサへ光学的に結合された可変作動距離レンズ系と；を含む可変作動距離顕微鏡システムであって、
   前記可変作動距離レンズ系は、
   第１のレンズと；
   前記第１のレンズに直列に配置された第２のレンズと；
   前記第１と第２のレンズ間に直列に配置された可動な第３のレンズであって、該可動な第３のレンズと前記第１のレンズとの間の距離の変化が顕微鏡の作動距離を変更するように構成された、可動な第３のレンズとを含んでおり、
   該可変作動距離顕微鏡システムはさらに、前記プロセッサおよび前記可動な第３のレンズへ結合されるとともに、前記画像センサにより受信された画像を合焦させるために前記第３のレンズを移動するように構成されたモータを含む、可変作動距離顕微鏡システム。
7. 前記可動な第３のレンズは独立に移動されるように構成された複数のレンズを含む、請求項７に記載の可変作動距離顕微鏡システム。
8. 前記第１のレンズは正の焦点長を有し；
   前記第２のレンズは負の焦点長を有し；
   前記可動な第３のレンズは正の焦点長を有する、請求項７に記載の可変作動距離顕微鏡システム。
9. 前記作動距離は１２５ミリメートル〜２７５ミリメートルの間で可変である、請求項７に記載の可変作動距離顕微鏡システム。
10. 前記第１のレンズおよび前記第２のレンズの少なくとも１つは独立に可動である、請求項７に記載の可変作動距離顕微鏡システム。
11. 可変作動距離顕微鏡を合焦させる方法であって、
    第１のレンズと、
    前記第１のレンズに直列に配置された第２のレンズと、
    前記第１と第２のレンズ間に直列に配置された可動な第３のレンズであって、該可動な第３のレンズと前記第１のレンズとの間の距離の変化が顕微鏡の作動距離を変更するように構成された可動な第３のレンズと、を含む可変作動距離レンズ系を含む可変作動距離顕微鏡の画像センサにおいて画像を捕捉する工程と；
    前記画像が合焦しているかどうかを判断するためにプロセッサにより前記画像を処理する工程と；
    前記可変作動距離顕微鏡の接眼レンズにおける画像が合焦するまで、可動な第３のレンズの位置を変更する工程と、を含む方法。
12. 前記可動な第３のレンズの複数の位置を掃引する工程と；
    前記可動な第３のレンズの前記複数の位置のそれぞれにおいて画像を捕捉する工程と；
    前記画像のうちのどれが合焦しているかを判断するために前記画像を処理する工程と、をさらに含む請求項１３に記載の方法。
13. 各画像が捕捉される前記可動な第３のレンズの位置を記録する工程と；
    合焦した前記画像に対応する位置へ前記可動な第３のレンズを移動する工程と
    をさらに含む請求項１４に記載の方法。
14. 前記可動な第３のレンズは独立に移動されるように構成された複数のレンズを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１のレンズは正の焦点長を有し；
    前記第２のレンズは負の焦点長を有し；
    前記可動な第３のレンズは正の焦点長を有する、請求項１３に記載の方法。
16. 前記作動距離は１５０ミリメートルだけ変化する、請求項１３に記載の方法。
17. 前記作動距離は１２５ミリメートル〜２７５ミリメートルの間で可変である、請求項１３に記載の方法。