JP6150586B2 - 顕微鏡 - Google Patents

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Description

本発明は、ステージ上に載置された標本を観察する顕微鏡の技術に関し、特に、顕微授精に好適な顕微鏡に関する。
近年、顕微鏡の一用途として、高度生殖医療の分野における顕微授精が知られている。顕微授精は、顕微鏡下で精子と卵子とを授精させる方法であり、一般に、精子が納められたマイクロピペットをホールティングピペットで固定された卵子に突き刺して卵子に精子を注入する卵細胞質内精子注入法(Intracytoplasmic Sperm Injection:以下、「ICSI」という)により行われる。このICSIでは、ステージ上で標本を操作するため、ステージの上方に大きな作業空間を有する倒立顕微鏡を用いることが一般的である。
また、顕微授精の分野では、卵子の授精率を向上させるため、卵子を立体的に観察可能なレリーフコントラスト観察法(以下、「RC観察法」という)、精子の観察に適した微分干渉観察法(以下、「DIC観察法」という)および卵子の紡錘体を観察可能な偏光観察法(以下、「PO観察法」という)が知られている(特許文献1参照)。
また、近年、顕微鏡では、電動焦準ユニットや電動光学素子切替ユニット等の複数の電動ユニットで構成された顕微鏡が知られている(特許文献2参照)。この技術では、操作部に設けられた複数のボタンそれぞれに電動ユニットを駆動させる指示信号の入力を受け付ける機能を割り当てる。
特開昭51−29149号公報 国際公開第1996/18294号
ところで、上述した従来のICSIの顕微鏡では、観察法毎にコントラストを調整しながら標本を観察することができる。しかしながら、ICSIの顕微鏡では、観察法毎にコントラストを調整する光学ユニットが異なる。このため、ユーザがコントラストを調整する作業は、光学ユニット毎に割り当てられた操作部のボタンを観察法毎に操作しなければならず、操作が煩雑になるという問題点があった。
また、従来のICSIの顕微鏡に、上述した特許文献1および特許文献2の技術を組み合わせても、光学ユニット毎に操作部を設ける必要が生じるため、光学ユニットの拡張に伴って操作部が増加することで、設置スペースが拡大するという問題点があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光学ユニットが拡張される場合であっても、操作部を増加させることなく、省スペース化を行うとともに、簡易な操作で観察法に応じた光学ユニットを調整することができる顕微鏡を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる顕微鏡は、標本を照射する光を発生する光源と、前記光源を支持するとともに、前記標本を収容した収容部が載置される顕微鏡本体と、を備えた顕微鏡であって、各々が顕微鏡本体にり付けられ、前記光の光路上に配置可能であり、入射した前記光の光学特性を変化させる複数の光学ユニットと、前記複数の光学ユニットのうち制御対象の光学ユニットを駆動させる駆動信号の入力をそれぞれ受け付ける複数の入力部を有する操作入力部と、前記顕微鏡本体に取り付けられた前記複数の光学ユニットに応じて、前記複数の入力部それぞれが前記駆動信号で駆動させる光学ユニットを割り当てる制御部と、を備え、前記操作入力部は、当該顕微鏡が実行可能な複数の観察法それぞれを指示する指示信号の入力を受け付ける複数の観察入力部をさらに有し、前記制御部は、前記顕微鏡本体に取り付けられた前記複数の光学ユニットに応じて、前記複数の観察入力部それぞれが前記指示信号で入力を受け付ける前記観察法を割り当て、かつ、前記観察入力部から入力される前記指示信号が指示する観察法に応じて、前記複数の入力部それぞれが前記駆動信号で入力を受け付ける光学ユニットの割り当てを切り替えることを特徴とする。
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において前記複数の観察法は、レリーフコントラスト観察法および偏光観察法を含み、前記複数の光学ユニットは、ポラライザおよびコンペンセータを含み、前記制御部は、前記観察入力部から入力された前記指示信号が指示する観察法がレリーフコントラスト観察法の場合、前記複数の入力部それぞれが前記駆動信号で駆動させる光学ユニットを前記ポラライザに割り当てる一方、前記観察入力部から入力された前記指示信号が指示する観察法が偏光観察法の場合、前記複数の入力部それぞれが前記駆動信号で駆動させる光学ユニットを前記コンペンセータに割り当てることを特徴とする
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記複数の観察法は、微分干渉観察法をさらに含み、前記複数の光学ユニットは、DICプリズムをさらに含み、前記制御部は、前記観察入力部から入力された前記指示信号が指示する観察法が微分干渉観察法の場合、前記複数の入力部それぞれが前記駆動信号で駆動させる光学ユニットを前記DICプリズムに割り当てることを特徴とする
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記制御部は、前記顕微鏡本体に取り付けられる前記複数の光学ユニットのうち当該顕微鏡のモードを切り替える特定の光学ユニットの接続情報に応じて、前記複数の観察入力部それぞれが前記指示信号で入力を受け付ける前記観察法および前記複数の入力部それぞれが前記駆動信号で駆動させる光学ユニットを割り当てることを特徴とする
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記制御部は、当該顕微鏡のモードを切り替える切替信号の入力を受け付けるモード切替部と、前記モード切替部が入力を受け付けた前記切替信号に応じて、前記複数の入力部それぞれが前記駆動信号で入力を受け付ける光学ユニットの割り当てを切り替える切替制御部と、を有することを特徴とする。
本発明にかかる顕微鏡によれば、制御部が顕微鏡本体に取り付けられた複数の光学ユニットに応じて、操作入力部の複数の入力部それぞれが駆動信号で駆動させる光学ユニットの割り当てを切り替えるので、光学ユニットが拡張される場合であっても、操作入力部を増加させることなく、省スペース化を行うとともに、簡易な操作で観察法に応じた光学ユニットを調整することができるという効果を奏する。
図1は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡の概略構成を示す概念図である。 図2は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡の構成を示すブロック図である。 図3は、標本を含むシャーレの平面図である。 図4は、図3のA−A線断面図である。 図5は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡の操作入力部の構成を示す図である。 図6は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡の設定情報記録部が記録する設定情報を示す図である。 図7は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡のシステム照合情報記録部が記録するシステム照合情報を示す図である。 図8は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図9は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡の操作入力部における各ボタンの割り当ての一例を示す図である。 図10は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡の操作入力部における各ボタンの割り当ての別の一例を示す図である。 図11は、本発明の実施の形態2にかかる顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。 図12は、本発明の実施の形態2にかかる顕微鏡の制御対象情報記録部が記録する制御対象情報を示す図である。 図13は、本発明の実施の形態2にかかる顕微鏡が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図14は、本発明の実施の形態3にかかる顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。 図15は、本発明の実施の形態4にかかる顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。 図16は、本発明の実施の形態4にかかる顕微鏡が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付して説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡の概略構成を示す概念図である。図2は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡の構成を示すブロック図である。図1および図2において、顕微鏡1が載置される平面をXY平面とし、XY平面と垂直な方向をZ方向として説明する。
図1および図2に示す顕微鏡1は、標本Spが収容されたシャーレ100を観察する顕微鏡本体部2と、顕微鏡1の各種の操作の入力を受け付ける操作入力部3と、顕微鏡本体部2が撮像した画像データに対応する画像を表示する表示部4と、顕微鏡1を駆動する各種プログラムやパラメータ等を記録する記録部5と、顕微鏡本体部2、操作入力部3および表示部4を制御する制御部6と、を備える。顕微鏡本体部2、操作入力部3、表示部4、記録部5および制御部6は、データを送受信可能に有線または無線で接続されている。
まず、顕微鏡本体部2について詳細に説明する。顕微鏡本体部2は、顕微鏡本体10と、光源11と、フィルタホイール12と、第1ミラー13と、コンデンサユニット14と、ステージ15と、レボルバ16と、対物レンズ17と、DICプリズム18と、アナライザ19と、結像レンズ20と、光路分割プリズム21と、撮像部22と、第2ミラー23と、接眼レンズ24と、駆動制御部25と、を備える。なお、本実施の形態1では、フィルタホイール12、コンデンサユニット14、レボルバ16、対物レンズ17、DICプリズム18およびアナライザ19が光学ユニットとして機能する。
顕微鏡本体10は、光源11を支持するとともに、ステージ15を介して標本Spを収容したシャーレ100(収容部)が載置される筐体101と、筐体101に取り付けられ上方へ延びる照明支持部102と、照明支持部102の上端から照明支持部102が延びる方向と直交する方向に延び、光源11およびフィルタホイール12を保持する第1アーム部103と、第1アーム部103と筐体101との間から照明支持部102が延びる方向と直交する方向に延び、コンデンサユニット14を保持する第2アーム部104と、筐体101の側面のうち接眼レンズ24が設けられて顕微鏡本体部2のユーザと対向する側面である前面(図1の左側面)に設けられる鏡筒105と、を有する。
光源11は、制御部6の制御のもと、標本Spを照射する光を発生する。光源11は、ハロゲンランプ、キセノンランプまたはLED(Light Emitting Diode)等によって構成される。
フィルタホイール12は、光源11が照射した照明光を減光する。フィルタホイール12は、互いに異なる波長帯域を透過させる第1フィルタ121および第2フィルタ122を有する。フィルタホイール12は、駆動制御部25の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはDCモータ等によって構成されたモータ12aによって光路上に第1フィルタ121または第2フィルタ122を配置する。
第1ミラー13は、光源11から照射された照明光をコンデンサユニット14に向けて反射する。なお、第1ミラー13とフィルタホイール12との光路上に、複数のリレーレンズを設けてもよい。
コンデンサユニット14は、顕微鏡本体10の第2アーム部104に着脱自在に取り付けられる。コンデンサユニット14は、光源11が発する光の光路に対して挿脱可能またはコンデンサユニット14の光軸XAを中心に回転可能な複数の光学ユニットを有する。具体的には、コンデンサユニット14は、ポラライザ141と、コンペンセータ142と、コンデンサターレット143と、コンデンサレンズ144と、を有する。コンデンサユニット14は、光源11側からポラライザ141、コンペンセータ142、コンデンサターレット143および、コンデンサレンズ144の順で設けられる。
ポラライザ141は、光路上に配置され、光源11が照射する照明光の1方向の偏光成分のみを透過させる。ポラライザ141は、コンデンサユニット14の光軸XA中心にして回転可能に配置される。ポラライザ141は、フィルタ等の光学素子の1つである偏光板を用いて構成される。また、ポラライザ141は、駆動制御部25の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはDCモータ等によって構成されたモータ141aによって光路の光軸XAを中心にして回転させられる。
コンペンセータ142は、標本Spの異方性による位相差を測定するための光学素子であり、標本Spのリタデーションを可変する構造を有する。コンペンセータ142は、コンデンサユニット14の光軸XAを中心として回転可能に配置される。また、コンペンセータ142は、駆動制御部25の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはDCモータ等によって構成されたモータ142aによって光路の光軸XAを中心にして回転させられる。
コンペンセータ142は、液晶または波長板を用いて構成される。具体的には、コンペンセータ142は、ベレークコンペンセータ、セナルモン式コンペンセータ、ブレースケーラコンペンセータ、石英楔コンペンセータおよび液晶変調素子を用いて構成される。コンペンセータ142としては、卵子の紡錘体を観察するPO観察を行う際に視野のリタデーションがほぼ均一となることが望ましいため、液晶変調素子、セナルモン式コンペンセータ、ブレースケーラコンペンセータが好ましい。なお、コンペンセータ142として、液晶変調素子を用いる場合、液晶分子を電気的に制御することによって、リタデーションを変化させることができる。
また、コンペンセータ142として、セナルモン式コンペンセータを用いる場合、コンペンセータ142内の波長板に対するポラライザ141の回転によって、コンペンセータ142のリタデーションを変化させることができる。さらに、コンペンセータ142として、ブレースケーラコンペンセータを用いる場合、コンペンセータ142内のプリズムの回転によって、コンペンセータ142のリタデーションを変化させることができる。
コンデンサターレット143は、観察方法や対物レンズ17の倍率に応じて切り替えて用いられる複数の光学素子を有し、光路上に回転可能に配置される。コンデンサターレット143は、観察法に応じて回転させられることによって、いずれかの光学素子を光路上に配置する。また、コンデンサターレット143は、駆動制御部25の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはDCモータ等によって構成されたモータ143aによって回転させられる。コンデンサターレット143は、開口143bと、RC観察用開口板143cと、DICプリズム143dと、を有する。
開口143bは、コンデンサターレット143の回転により光路上に配置される。開口143bは、コンデンサターレット143とともに開口板(空穴)を構成する。開口143bは、光源11からの照明光を遮らない十分な大きさで形成され、開口数の高い照明を実現する。開口143bは、たとえば、顕微鏡1が明視野観察法(以下、「BF観察法」という)またはPO観察法を行う際に用いられる。具体的には、開口143bは、顕微鏡1がBF観察法を行う場合、ユーザが顕微授精の準備のため、4倍または10倍の対物レンズ17を用いてシャーレ100内における場所探しやマニピュレータによって操作されるマイクロピペットの針先の位置決め等を行う際に用いられる。
RC観察用開口板143cは、コンデンサターレット143の回転により光路上に配置される。RC観察用開口板143cは、RC観察に用いられる開口板であり、光路上に配置された際に光路から偏心した位置に形成された開口の一部に偏光板(図示せず)を有する。開口は、RC観察用開口板143cの中心からずれた位置に形成されることによって偏射照明を実現する。偏光板は、ポラライザ141を透過した光の1方向の偏光成分のみを透過させる。このように構成されたRC観察用開口板143cは、たとえば、顕微鏡1が20倍のRC観察法を行う場合に用いられる。
DICプリズム143dは、コンデンサターレット143の回転により光路上に配置される。DICプリズム143dは、後述する対物レンズ17側の像側に配置されたDICプリズム18と対をなし、微分干渉光学系を構成する。DICプリズム143dは、ノマルスキープリズム等を用いて構成される。DICプリズム143dは、たとえば、顕微鏡1が60倍のDIC観察法を行う際に用いられる。
このように構成されたコンデンサターレット143は、観察法に応じて、コンデンサターレット143がモータ143aによって回転させられることによって、光路上に配置される光学素子が切り替えられる。具体的には、コンデンサターレット143は、RC観察法を行う場合、RC観察用開口板143cが光路上に配置され、DIC観察法を行う場合、DICプリズム143dが光路上に配置され、BF観察法またはPO観察法を行う場合、開口143bが光路上に配置される。
コンデンサレンズ144は、光源11から出射された照明光を集光し、シャーレ100内の標本Spを含む領域に対して均一に照射する。なお、コンデンサレンズ144は、光源11から出射された照明光の光量を調整可能な視野絞りと、視野絞りの径を変化させる視野絞り操作部とを設けてもよい。
ステージ15は、XYZ方向に移動自在に構成される。ステージ15は、駆動制御部25の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはDCモータ等によって構成されたモータ15aによってXY平面内またはYZ方向に移動する。ステージ15は、標本Spが配置されたシャーレ100が載置される。なお、ステージ15に、シャーレ100を一定温度に保持する加温部を設けてもよい。
ここで、標本Spが配置されたシャーレ100について詳細に説明する。図3は、標本Spを含むシャーレ100の平面図である。図4は、図3のA―A線断面図である。
図3および図4に示すように、顕微授精で用いられるシャーレ100は、卵子Sp10に精子Sp11を授精させるICSI用ドロップR1(培養液)および精子Sp11を選別する精子選別用ドロップR2(培養液)が形成され、各ドロップが空気に触れて細菌に感染することを防止するミネラルオイルWaによって覆われている。なお、シャーレ100内におけるドロップの数は、適宜変更することができる。
レボルバ16は、複数の対物レンズ17が装着される。レボルバ16は、光路上に対して回転自在に設けられ、対物レンズ17を標本Spの下方に配置する。レボルバ16は、スイングレボルバ等を用いて構成される。レボルバ16は、駆動制御部25の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはDCモータ等によって構成されたモータ16aによって回転させられる。また、レボルバ16は、光路方向に沿って移動可能に設けられ、駆動制御部25の駆動制御のもと、モータ16aによってZ方向の上下方向へ移動させられる。なお、レボルバ16に対して光路方向に移動させる焦準機構を別途設けてもよい。
対物レンズ17は、標本Spを挟んで、コンデンサレンズ144と対向する光路上の位置に配置される。対物レンズ17は、対物レンズ171と、対物レンズ172と、対物レンズ173と、を有する。
対物レンズ171は、卵子の観察に適した倍率、たとえば20倍または40倍等の倍率を有する対物レンズであり、RC観察法に用いられる。対物レンズ171は、対物レンズ171の瞳位置に、透過率の異なる3つの領域を有するモジュレータ1711を有する。モジュレータ1711は、100%の透過率を有する領域1711aと、25%程度の透過率を有する領域1711bと、0%の透過率を有する領域1711cと、を有する。モジュレータ1711は、コンデンサレンズ144の瞳位置に配置されたRC観察用開口板143cと光学的に共役な関係を有する。また、対物レンズ171は、卵子の全体像を観察対象とし、ほぼ同程度の倍率が要求されるPO観察法にも適用される。
対物レンズ172は、精子の観察に適した倍率、たとえば60倍または100倍等の高倍率を有する対物レンズであり、DIC観察法に用いられる。
対物レンズ173は、マイクロピペットの針先の観察に適した倍率、たとえば、4倍の低倍率を有する対物レンズであり、BF観察法に用いられる。
DICプリズム18は、DICプリズム143dと対を成し、微分干渉光学系を構成する。DICプリズム18は、ノマルスキープリズム等を用いて構成される。DICプリズム18は、対物レンズ17とアナライザ19との間の光路上に対して挿脱可能に配置される。また、DICプリズム18は、駆動制御部25の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはDCモータ等によって構成されたモータ18aによって光路上に配置される。
アナライザ19は、対物レンズ17の後段の観察側の光軸XAを中心にして回転可能に配置され、ポラライザ141との相対的な位置関係に応じて標本Spを透過した光の1方向の偏光成分のみを透過させる。また、ポラライザ141およびアナライザ19は、顕微鏡1がPO観察およびDIC観察を行う場合、互いに偏光方向が直交するクロスニコルの状態になるように配置される。また、アナライザ19は、駆動制御部25の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはDCモータ等によって構成されたモータ19aによって光路の光軸XAを中心に回転させられる。なお、アナライザ19は、光路上に対して挿脱可能であってもよい。
結像レンズ20は、対物レンズ17から出射された光を集光して観察像を結像する。結像レンズ20は、一または複数のレンズを用いて構成される。
光路分割プリズム21は、結像レンズ20で結像された観察像の光を撮像部22と第2ミラー23に分割する。光路分割プリズム21は、接合面に光を分割するためのコーティングが施されたプリズムを用いて構成される。
撮像部22は、結像レンズ20および光路分割プリズム21を経て入射された標本Spの観察像を撮像して画像データを生成し、この画像データを制御部6へ出力する。撮像部22は、CCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子を用いて構成される。
第2ミラー23は、結像レンズ20から出射された観察像を接眼レンズ24へ向けて反射する。なお、第2ミラー23と接眼レンズ24との光路上に、複数のリレーレンズを設けてもよい。
接眼レンズ24は、結像レンズ20、光路分割プリズム21および第2ミラー23を介して入射された観察像を拡大する。接眼レンズ24は、一または複数のレンズを用いて構成される。
駆動制御部25は、駆動ドライバおよびCPU(Central Processing Unit)等を用いて構成され、制御部6の制御のもと、顕微鏡本体部2の各光学ユニットを移動または回転させる。具体的には、駆動制御部25は、制御部6の制御のもと、モータ12a、モータ141a、モータ142a、モータ143a、モータ15a、モータ16a、モータ18a、モータ19aそれぞれを駆動することによって、フィルタホイール12、ポラライザ141、コンペンセータ142、コンデンサターレット143、ステージ15、レボルバ16、DICプリズム18およびアナライザ19を所定の位置に回転または移動させる。
操作入力部3は、顕微鏡1の各種の操作の入力を受け付ける。操作入力部3は、複数の光学ユニットのうち制御対象の光学ユニットを駆動させる駆動信号の入力をそれぞれ受け付ける複数の入力部を有する。操作入力部3は、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチパネル、ロータリスイッチおよびプルボタン等を用いて構成され、各種スイッチの操作に応じた指示信号を制御部6へ出力する。
図5は、操作入力部3の構成を示す図である。図5に示す操作入力部3は、各観察法を指示する指示信号の入力部、および光学ユニットを駆動させる駆動信号を受け付ける入力部としてのボタンB1〜B11を有する。ボタンB1〜B11は、制御部6の制御のもと、顕微鏡本体10に取り付けられるコンデンサユニット14に応じて、各観察法を指示する指示信号の入力および光学ユニットを駆動させる駆動信号の入力がそれぞれ割り当てられる。具体的には、観察入力部としてのボタンB1〜B5は、制御部6の制御のもと、各観察法、たとえばBF観察法、20倍RC観察法、40倍RC観察法、20倍PO観察法および60倍DIC観察法のいずれかを指示する指示信号が割り当てられる。また、ボタンB6およびB7は、コントラストを調整する指示信号が割り当てられる。さらに、ボタンB8およびボタンB9は、対物レンズ17の倍率を切り替える駆動信号が割り当てられる。さらにまた、ボタンB10およびボタンB11は、フィルタホイール12を駆動させる駆動信号が割り当てられる。なお、制御部6は、顕微鏡1のシステム構成に応じて、自動で上記各ボタン(ボタンB1〜B11)の割り当てを実施しても構わない。
表示部4は、制御部6を介して撮像部22から入力される画像データに対応する画像を表示する。表示部4は、液晶または有機EL(Electro Luminescence)等からなる表示パネルを用いて構成される。
記録部5は、顕微鏡1に実行させる各種プログラム、プログラムの実行中に使用される各種データを記録する。記録部5は、フラッシュメモリおよびRAM(Random Access Memory)等の半導体メモリを用いて構成される。また、記録部5は、観察法毎に光路上における各光学ユニットそれぞれの位置情報を対応付けた設定情報を記録する設定情報記録部51と、顕微鏡本体部2に取り付けられるコンデンサユニット14の種別や顕微鏡本体部2に設けられた光学ユニットに応じて、操作入力部3のボタンB1〜B11に割り当てるシステム照合情報記録部52と、を有する。
図6は、設定情報記録部51が記録する設定情報を示す図である。図6に示すように、設定情報T1には、各観察法に応じた各光学ユニットの位置情報が記録されている。たとえば、図6に示すように、明視野観察法を行う場合、ポラライザ141がアナライザ19に対してパラニコル状態になるように配置され、コンペンセータ142が光路上に、コンデンサターレット143の開口143bが光路上に配置され、対物レンズ17が4倍、DICプリズム18が光路外に配置され、アナライザ19が光路上に配置される。
図7は、システム照合情報記録部52が記録するシステム照合情報を示す図である。図7に示すように、システム照合情報T2には、システム構成と操作入力部3のボタンB1〜B11の機能の割当情報とが対応付けられて記録されている。たとえば、システム構成「A」の場合、ボタン割当「1」が対応付けられて記録されている。
制御部6は、CPU等を用いて構成され、顕微鏡1を構成する各部の動作を統括的に制御する。制御部6は、顕微鏡本体10に取り付けられたコンデンサユニット14に応じて、操作入力部3のボタンB1〜B11に割り当てる機能を設定する。たとえば、制御部6は、顕微鏡本体10に取り付けられたコンデンサユニット14の種別がICSIの場合、ボタンB1〜B4に各観察法を指示する指示信号の入力を受け付ける機能を割り当てる。また、制御部6は、操作入力部3から入力される操作信号に応じて、駆動制御部25の駆動制御のもと、各モータを駆動することによって顕微鏡1を構成する各光学ユニットを移動させる。具体的には、制御部6は、設定情報記録部51が記録する設定情報T1を参照し、駆動制御部25に複数の光学ユニットをそれぞれ観察法毎に応じた光路上の位置へ移動させることによって観察法を変更する。なお、制御部6は、顕微鏡1のシステム構成に応じて、自動で上記各ボタン(ボタンB1〜B11)の割り当てを実施しても構わない。
このように構成された顕微鏡1は、制御部6の制御のもと、フィルタホイール12、ポラライザ141、コンペンセータ142、コンデンサターレット143、レボルバ16、DICプリズム18およびアナライザ19それぞれの光路上における位置や角度を切り替えることで、BF観察法、RC観察法、PO観察法およびDIC観察法を行うことができる。
つぎに、顕微鏡1が操作入力部3のボタンB1〜B11に機能を割り当てる処理について説明する。図8は、顕微鏡1が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
図8に示すように、顕微鏡1に電源が投入された場合、制御部6は、顕微鏡本体部2に接続されたコンデンサユニット14を検出し(ステップS101)、接続されたコンデンサユニット14の種別に応じたボタン割当情報をシステム照合情報記録部52から取得する(ステップS102)。
続いて、制御部6は、操作入力部3の各ボタンに機能を割り当てる(ステップS103)。たとえば、コンデンサユニット14がICSI用である場合、図9に示すように、制御部6は、ボタンB1〜B4それぞれにBF観察法、RC観察法、PO観察法およびDIC観察法を指示する指示信号を割り当てる。また、制御部6は、ボタンB6およびB7それぞれにコントラストを調整する指示信号を割り当てる。さらに、制御部6は、ボタンB8およびボタンB9それぞれに対物レンズ17の倍率を切り替える駆動信号を割り当てる。さらにまた、制御部6は、ボタンB10およびボタンB11は、フィルタホイール12を駆動させる駆動信号を割り当てる。なお、制御部6は、ボタンB5には指示信号を割り当てない。
また、コンデンサユニット14が一般的な標本観察用である場合、図10に示すように、ボタンB1〜B5それぞれにBF観察法、位相差観察法(以下、「PH観察法」という)、PO観察法、DIC観察法および蛍光観察法(以下、「FL観察法」という)を指示する指示信号を割り当てる。また、制御部6は、ボタンB6およびB7それぞれに蛍光キューブを切り替える駆動信号を割り当てる。さらに、制御部6は、ボタンB8およびボタンB9それぞれに対物レンズ17の倍率を切り替える駆動信号を割り当てる。さらにまた、制御部6は、ボタンB10およびボタンB11にフィルタホイール12を駆動させる駆動信号を割り当てる。ステップS103の後、顕微鏡1は、本処理を終了する。
以上説明した本発明の実施の形態1によれば、制御部6がコンデンサユニット14に応じて、操作入力部3の各ボタンに光学ユニットを駆動させる駆動信号および観察法を指示する指示信号を割り当てる。これにより、操作入力部3は、顕微鏡本体10に取り付けられた光学ユニットに応じて操作入力部の各ボタンの機能が自動的に切り替わる。この結果、光学ユニットが拡張される場合であっても、操作部を増加させることなく、省スペース化を行うとともに、簡易な操作で観察法に応じた光学ユニットを調整することができる。
さらに、本発明の実施の形態1によれば、光学ユニットが拡張された場合であっても、操作入力部3のみで対応することができるので、コストを低下させることができる。
なお、本発明の実施の形態1では、制御部6がコンデンサユニット14に応じて、操作入力部3の各ボタンに光学ユニットを駆動させる駆動信号および観察法を指示する指示信号を割り当てていたが、顕微鏡1のシステム構成に応じて、操作入力部3の各ボタンに駆動信号および観察法を指示する指示信号を自動的に割り当ててもよい。これにより、操作入力部3のみで、様々な顕微鏡に適用することができる。
また、本発明の実施の形態1では、顕微鏡本体10に取り付けられる複数の光学ユニットのうち顕微鏡1のモードを切り替える特定の光学ユニットの接続情報(種別情報)に応じて、操作入力部3の各ボタンに駆動信号および観察法を指示する指示信号を割り当ててもよい。これにより、操作入力部3のみで、様々な顕微鏡に適用することができる。
(実施の形態2)
つぎに、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態2にかかる顕微鏡は、上述した実施の形態1にかかる顕微鏡1と構成が異なるうえ、本実施の形態2にかかる顕微鏡が実行する処理が異なる。このため、以下においては、本実施の形態2にかかる顕微鏡を説明した後に、本実施の形態2にかかる顕微鏡が実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態1にかかる顕微鏡1と同一の構成には同一の符号を付して説明する。
図11は、本発明の実施の形態2にかかる顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。図11に示す顕微鏡200は、顕微鏡本体部2と、操作入力部3と、表示部4と、制御部6と、記録部210と、を備える。
記録部210は、設定情報記録部51と、システム照合情報記録部52と、制御対象情報記録部211と、を有する。
制御対象情報記録部211は、観察法毎に制御する光学ユニットと操作入力部3のボタンとを対応付けた制御対象情報を記録する。図12は、制御対象情報記録部211が記録する制御対象情報を示す図である。図12に示すように、制御対象情報T3には、観察法毎に制御する光学ユニットと操作入力部3のボタンとが対応付けられて記録されている。たとえば、RC観察法には、制御対象としてポラライザ141が記載され、操作入力部3のボタンとしてボタンB6,B7とが対応付けられて記載されている。
このように構成された顕微鏡200が実行する処理について説明する。図13は、顕微鏡200が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
図13に示すように、制御部6は、操作入力部3から観察法を指示する指示信号が入力されたか否かを判断する(ステップS201)。具体的には、制御部6は、操作入力部3のボタンB1〜B5のいずれかから観察法を指示する指示信号が入力されたか否かを判断する。制御部6が操作入力部3から観察法を指示する指示信号が入力されたと判断した場合(ステップS201:Yes)、顕微鏡200は、ステップS202へ移行する。これに対して、制御部6が操作入力部3から観察法を指示する指示信号が入力されていないと判断した場合(ステップS201:No)、制御部6は、操作入力部3から観察法を指示する指示信号が入力されるまで待機する。
ステップS202において、制御部6は、操作入力部3から入力された指示信号の観察法に応じた設定情報T1を設定情報記録部51から取得する。
続いて、制御部6は、設定情報記録部51から取得した設定情報T1に基づいて、各光学ユニットを駆動させる(ステップS203)。具体的には、制御部6は、操作入力部3からDIC観察法を指示する指示信号が入力された場合、駆動制御部25の駆動制御のもと、各モータを駆動することにより、ポラライザ141とアナライザ19とをクロスニコルの状態に配置するとともに、コンペンセータ142をアナライザ19に対してクロスニコルの状態に配置する。
その後、制御部6は、全光学ユニットの駆動が終了したか否かを判断する(ステップS204)。制御部6が全光学ユニットの駆動が終了したと判断した場合(ステップS204:Yes)、顕微鏡200は、ステップS205へ移行する。これに対して、制御部6が全光学ユニットの駆動が終了していないと判断した場合(ステップS204:No)、制御部6は、この判断を続ける。
ステップS205において、制御部6は、観察法に応じた制御対象情報を制御対象情報記録部211から取得する。
続いて、制御部6は、操作入力部3のボタンから入力される指示信号に応じて制御する光学ユニットの割当を行う(ステップS206)。具体的には、制御部6は、顕微鏡200の観察法としてDIC観察法が設定された場合、ボタンB6およびボタンB7から入力される駆動信号に応じて制御する対象をDICプリズム18に切り替える。これにより、ユーザがボタンB6,B7を操作した場合、制御部6は、ボタンB6またはボタンB7ら入力される駆動信号に応じて、駆動制御部25の駆動制御のもと、モータ18aを駆動することにより、DICプリズム18を駆動させる。
その後、操作入力部3のボタンB6またはB7からコントラストを調整する指示信号が入力された場合(ステップS207:Yes)、制御部6は、駆動制御部25の駆動制御のもと、各モータを駆動することにより、制御対象の光学ユニットを駆動する(ステップS208)。たとえば、制御部6は、ユーザがボタンB6またはボタンB7を操作した場合、ボタンB6またはボタンB7から入力される駆動信号に応じて、駆動制御部25の駆動制御のもと、モータ18aを駆動することにより、DICプリズム18を光軸XAに対して垂直方向にスライドさせる。
続いて、標本Spの観察を終了する場合(ステップS209:Yes)、顕微鏡200は、本処理を終了する。これに対して、標本Spの観察を終了しない場合(ステップS209:No)、顕微鏡200は、ステップS207へ戻る。
ステップS207において、操作入力部3のボタンB6またはボタンB7からコントラストを調整する駆動信号が入力されていない場合(ステップS207:No)、顕微鏡200は、ステップS209へ移行する。
以上説明した本発明の実施の形態2によれば、制御部6が観察法毎にボタンB6およびB7の制御対象となる光学ユニットの割り当てを切り替える。これにより、複数の光学ユニットを1つの操作で行うことができる。この結果、簡易な操作で観察法に応じた光学ユニットを調整することができる。
(実施の形態3)
つぎに、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態3にかかる顕微鏡は、上述した実施の形態1にかかる顕微鏡と構成が異なる。このため、以下においては、本実施の形態3にかかる顕微鏡の構成について説明する。なお、上述した実施の形態1にかかる顕微鏡1と同一の構成には同一の符号を付して説明する。
図14は、本発明の実施の形態3にかかる顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。図14に示す顕微鏡300は、操作入力部3と、表示部4と、記録部5と、制御部6と、顕微鏡本体部400と、を備える。
顕微鏡本体部400は、光源11と、フィルタホイール12と、第1ミラー13と、ステージ15と、レボルバ16と、対物レンズ17と、DICプリズム18と、アナライザ19と、結像レンズ20と、光路分割プリズム21と、撮像部22と、第2ミラー23と、接眼レンズ24と、駆動制御部25と、コンデンサユニット500と、電動蛍光ミラーユニット600と、を備える。
コンデンサユニット500は、顕微鏡本体10の第2アーム部104に着脱自在に取り付けられる。コンデンサユニット500は、ポラライザ141と、コンデンサレンズ144と、コンデンサターレット501と、を有する。
コンデンサターレット501は、PH観察用の位相差用光学素子502と、DIC観察用のDICプリズム507と、を有する。コンデンサターレット501は、駆動制御部25の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはDCモータ等によって構成されたモータ501aによって回転させられる。
電動蛍光ミラーユニット600は、複数の蛍光キューブを有する。具体的には、電動蛍光ミラーユニット600は、第1蛍光キューブ601と、第2蛍光キューブ602と、第3蛍光キューブ603と、を有する。電動蛍光ミラーユニット600は、ステッピングモータやDCモータによって構成されたモータ600aによって光路上に第1蛍光キューブ601、第2蛍光キューブ602および第3蛍光キューブ603のいずれかを配置する。
このように構成された顕微鏡300は、制御部6が接続された光学ユニットに応じて操作入力部3のボタンB6〜B11に割り当てる制御対象の駆動信号を切り替える。たとえば、制御部6に通信ケーブルおよび駆動制御部25を介してフィルタホイール12が接続されている場合、上述した図10に示すように、ボタンB10およびボタンB11にフィルタホイール12を駆動させる駆動信号を割り当てる。これに対して、制御部6に通信ケーブルおよび駆動制御部25を介してDICプリズム18が接続されている場合、制御部6は、ボタンB10およびボタンB11にDICプリズム18を駆動させる駆動信号を割り当てる。また、制御部6は、通信ケーブルおよび駆動制御部25を介して接続された光学ユニットに応じて、操作入力部3のボタンB1〜B5それぞれに観察法を指示する指示信号の割り当てを切り替える。なお、ユーザは、フィルタホイール12またはDICプリズム18を顕微鏡300のオプションの一つとしてどちらか一方を選択して駆動制御部25に接続するので、フィルタホイール12およびDICプリズム18が互いに排他関係となる。
以上説明した本発明の実施の形態3によれば、制御部6が接続された光学ユニットに応じて、操作入力部3の各ボタンに光学ユニットを駆動させる駆動信号を割り当てる。これにより、操作入力部3の各ボタンの機能を自動で切り替えることができる。
さらに、本発明の実施の形態3によれば、制御部6が接続された光学ユニットに応じて、操作入力部3の各ボタンに観察法を指示する指示信号の割り当てを切り替える。これにより、顕微鏡300の観察法を自動的に切り替えることができる。
また、本発明の実施の形態3によれば、システム毎に同じ操作入力部3で操作することができる。これにより、システムの拡張によって操作入力部3の数を最小に留めることができ、操作が煩雑化することを防止することができる。
さらにまた、本発明の実施の形態3によれば、ICSIの顕微鏡であっても、ユーザが所望する観察法に応じて光学ユニットを顕微鏡本体10に取り付けるだけで、取り付けた光学ユニットにより実施可能な観察法を行うことができる。
(実施の形態4)
つぎに、本発明の実施の形態4について説明する。本発明の実施の形態4にかかる顕微鏡は、上述した実施の形態3にかかる顕微鏡と構成が異なるうえ、処理が異なる。このため、以下においては、本実施の形態4にかかる顕微鏡の構成を説明後、本実施の形態4にかかる顕微鏡が実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態3にかかる顕微鏡300と同一の部分には同一の符号を付して説明する。
図15は、本発明の実施の形態4にかかる顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。図15に示す顕微鏡700は、操作入力部3と、表示部4と、記録部5と、顕微鏡本体部400と、制御部800と、を備える。
制御部800は、CPUおよびロータリスイッチ等を用いて構成され、顕微鏡700を構成する各部の動作を統括的に制御する。制御部800は、顕微鏡本体部400に取り付けられたコンデンサユニット500の種別に応じて、操作入力部3のボタンB1〜B11に割り当てる機能を設定する。また、制御部800は、モード切替スイッチ801と、切替制御部802と、を有する。
モード切替スイッチ801は、ロータリスイッチを用いて構成され、顕微鏡700のモードを切り替える切替信号の入力を受け付ける。たとえば、モード切替スイッチ801は、スイッチの位置に応じて、顕微鏡700をICSIの顕微鏡または生物顕微鏡に切り替える切替信号を入力する。なお、本実施の形態4では、モード切替スイッチ801がモード切替部として機能する。
切替制御部802は、モード切替スイッチ801から入力される切替信号に応じて、操作入力部3のボタンB1〜B11それぞれが駆動信号で入力を受け付ける光学ユニットの割り当てを切り替える。具体的には、切替制御部802は、モード切替スイッチ801から入力される切替信号がICSIの場合、ボタンB10およびボタンB11に割り当てた減光フィルタの切替を指示する指示信号の入力を受け付けないように規制する。たとえば、ユーザによってボタンB10またはボタンB11が操作された場合であっても、制御部800は、フィルタホイール12を駆動させない。
このように構成された顕微鏡700が実行する処理について説明する。図14は、顕微鏡700が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
図14に示すように、ステップS301〜ステップS303は、図8で上述したステップS101〜ステップS103にそれぞれ対応する。
ステップS304において、切替制御部802は、モード切替スイッチ801の位置に応じて顕微鏡700のモードを切り替える。
以上説明した本発明の実施の形態4によれば、切替制御部802がモード切替スイッチ801から入力される切替信号に応じて、操作入力部3の各ボタンに割り当てる機能を規制する。これにより、ユーザが所望する操作内容のみを反映させることができる。
本発明では、制御部が操作入力部3のボタンB1〜B5それぞれに観察法を指示する指示信号を、およびボタンB6〜B11それぞれに光学ユニットを駆動させる駆動信号を割り当てていたが、ボタンB1〜B5それぞれに光学ユニットを駆動させる駆動信号およびボタンB6〜B11それぞれに観察法を指示する指示信号を割り当ててもよい。もちろん、ボタンB1〜B11それぞれに指示信号または駆動信号の機能の割り当てを適宜変更してもよい。
また、本発明では、顕微鏡本体部、操作入力部、表示部、記録部および制御部を備えた顕微鏡を例に説明したが、たとえば試料を拡大する対物レンズ、対物レンズを介して試料を撮像する撮像機能、および画像を表示する表示機能を備えた撮像装置、たとえばビデオマイクロスコープ等であっても、本発明を適用することができる。
また、本発明では、顕微鏡装置として卵子に精子を注入するICSIに用いられる倒立型顕微鏡装置を例に説明したが、たとえば正立型顕微鏡装置であっても適用することができる。さらに、顕微鏡装置を組み込んだライン装置といった各種システムにも、本発明を適用することができる。
また、本発明では、ポラライザとアナライザとをクロスニコルの状態にするため、ポラライザを回転させていたが、たとえばアナライザを回転させる場合であっても適用することができる。もちろん、ポラライザとアナライザとをそれぞれ回転させる場合であっても適用することができる。
1,200,300,700 顕微鏡
2,400 顕微鏡本体部
3 操作入力部
4 表示部
5,210 記録部
6,800 制御部
10 顕微鏡本体
11 光源
12 フィルタホイール
13 第1ミラー
14,500 コンデンサユニット
15 ステージ
16 レボルバ
17 対物レンズ
18 DICプリズム
19 アナライザ
20 結像レンズ
21 光路分割プリズム
22 撮像部
23 第2ミラー
24 接眼レンズ
25 駆動制御部
51 設定情報記録部
52 システム照合情報記録部
100 シャーレ
141 ポラライザ
142 コンペンセータ
142a モータ
143,501 コンデンサターレット
144 コンデンサレンズ
211 制御対象情報記録部
600 電動蛍光ミラーユニット
801 モード切替スイッチ
802 切替制御部
B1〜B11 ボタン
Sp 標本
T1 設定情報
T2 システム照合情報
T3 制御対象情報
XA 光軸

Claims (5)

  1. 標本を照射する光を発生する光源と、前記光源を支持するとともに、前記標本を収容した収容部が載置される顕微鏡本体と、を備えた顕微鏡であって、
    各々が顕微鏡本体にり付けられ、前記光の光路上に配置可能であり、入射した前記光の光学特性を変化させる複数の光学ユニットと、
    前記複数の光学ユニットのうち制御対象の光学ユニットを駆動させる駆動信号の入力をそれぞれ受け付ける複数の入力部を有する操作入力部と、
    前記顕微鏡本体に取り付けられた前記複数の光学ユニットに応じて、前記複数の入力部それぞれが前記駆動信号で駆動させる光学ユニットを割り当てる制御部と、
    を備え
    前記操作入力部は、当該顕微鏡が実行可能な複数の観察法それぞれを指示する指示信号の入力を受け付ける複数の観察入力部をさらに有し、
    前記制御部は、前記顕微鏡本体に取り付けられた前記複数の光学ユニットに応じて、前記複数の観察入力部それぞれが前記指示信号で入力を受け付ける前記観察法を割り当て、かつ、前記観察入力部から入力される前記指示信号が指示する観察法に応じて、前記複数の入力部それぞれが前記駆動信号で入力を受け付ける光学ユニットの割り当てを切り替えることを特徴とする顕微鏡。
  2. 前記複数の観察法は、レリーフコントラスト観察法および偏光観察法を含み、
    前記複数の光学ユニットは、ポラライザおよびコンペンセータを含み、
    前記制御部は、
    前記観察入力部から入力された前記指示信号が指示する観察法がレリーフコントラスト観察法の場合、前記複数の入力部それぞれが前記駆動信号で駆動させる光学ユニットを前記ポラライザに割り当てる一方、
    前記観察入力部から入力された前記指示信号が指示する観察法が偏光観察法の場合、前記複数の入力部それぞれが前記駆動信号で駆動させる光学ユニットを前記コンペンセータに割り当てることを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡。
  3. 前記複数の観察法は、微分干渉観察法をさらに含み、
    前記複数の光学ユニットは、DICプリズムをさらに含み、
    前記制御部は、前記観察入力部から入力された前記指示信号が指示する観察法が微分干渉観察法の場合、前記複数の入力部それぞれが前記駆動信号で駆動させる光学ユニットを前記DICプリズムに割り当てることを特徴とする請求項2に記載の顕微鏡。
  4. 前記制御部は、前記顕微鏡本体に取り付けられる前記複数の光学ユニットのうち当該顕微鏡のモードを切り替える特定の光学ユニットの接続情報に応じて、前記複数の観察入力部それぞれが前記指示信号で入力を受け付ける前記観察法および前記複数の入力部それぞれが前記駆動信号で駆動させる光学ユニットを割り当てることを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡。
  5. 前記制御部は、
    当該顕微鏡のモードを切り替える切替信号の入力を受け付けるモード切替部と、
    前記モード切替部が入力を受け付けた前記切替信号に応じて、前記複数の入力部それぞれが前記駆動信号で入力を受け付ける光学ユニットの割り当てを切り替える切替制御部と、
    を有することを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡。
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