JPH11337828A

JPH11337828A - 水中顕微鏡

Info

Publication number: JPH11337828A
Application number: JP10146937A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Imon; 一美井門; Keiichi Morinaga; 圭一森永; Katsuya Nishi; 勝也西
Original assignee: KISUTEMU KK
Current assignee: KISUTEMU KK
Priority date: 1998-05-28
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 1999-12-10
Also published as: US6313943B1

Abstract

(57)【要約】【課題】生きたまま自由に動き回る水中微生物を追い
ながら、鮮明な画像を得ることのできる水中顕微鏡を提
供することである。【解決手段】撮像カメラ１２とサンプル水を導入する
ための通水路２２と、通水路２２に連結されて撮像カメ
ラ１２の焦点近辺に設けられた厚さ０．５ｍｍ以上、２
ｍｍ以下のサンプル室１６とを、少なくとも含んで構成
される水中顕微鏡１０であって、サンプル室１６の斜め
後方に備えられた光源１８により暗視野照明とされるこ
とである。また、水平断面が長方形のサンプル室１６と
されることであり、サンプル室１６にサンプル水を送る
ための、順送及び静止及び逆送が可能なポンプ２０が備
えられることであり、撮像カメラ１２の焦点位置を移動
するためのＸＹ移動装置１４が備えられることである。
あるいは、撮像カメラ１２の焦点近辺の後方にリング状
のＬＥＤ光源１８が設けられ、ＬＥＤ光源１８が撮像カ
メラ１２のビデオ信号と同期して間歇的に発光する水中
顕微鏡１０とされることである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水中微生物を観察す
る顕微鏡に関し、さらに詳しくは、生きたまま自由に動
きまわる水中微生物を的確にとらえ、鮮明な画像を得る
ことのできる水中顕微鏡に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来、プランクトン等
の水中微生物を調査しようとする時は、サンプル水を船
上に汲み上げ、船上又は地上に用意された顕微鏡まで運
び、プレパラート上に垂らしてカバーグラスで挟み、通
常の光学顕微鏡で観察していた。このため、調査地点が
多い場合とか、水中深度ごとの調査が必要な場合とか
の、特にサンプル数が多い時等には、サンプル水の採取
に手間が掛かるし、サンプル水の保管場所を確保するの
が難しい等の問題があった。また、採取してから観察す
るまでに水中微生物が弱ったり死んだりしてしまい、自
然のままに自由に活動する水中微生物を観察することは
非常に難しかった。

【０００３】これに対し、水中微生物を水中で直接観察
できる水中投下型の水中顕微鏡が提案されている（実願
平３−４３９１６号）。すなわち、水密ケース内に撮像
カメラと照光部とを備え、撮像カメラの焦点近辺に、水
密ケースを内外に連通する水路を設けたものである。本
例の水中顕微鏡によれば、サンプル水の採取が不要とな
り、水中で直接観察できるのでサンプルの経時変化が避
けられる等々の効果が確認されたが、次のような問題が
新たに発生してきた。一つは、波浪などの影響で水中顕
微鏡が揺れ動くため画像がぶれてしまうことである。二
つ目は、水中深度ごとの微生物の違いなどを調べる場合
などに、水路内のサンプル水の入れ替えが遅いため待ち
時間が長くなり、調査に長時間を要することであった。

【０００４】そこで本発明者等は、水路にポンプを接続
してサンプル水の入替えを迅速に行い、排水弁を設けて
水路内のサンプル水の揺れを減少させることのできる、
水中投下型の水中顕微鏡を先に提案した（特願平７−２
１３３１４号）。本提案の水中顕微鏡によれば、水路内
のサンプル水の入替えが迅速に行われ、サンプル水の揺
れが大幅に減少されるという顕著な効果が確認され、ほ
ぼ実用のレベルに達したが、なお、次のような解決すべ
き幾つかの課題が残っていた。

【０００５】すなわち、自然環境下にあるのと同様に自
由に活動する水中微生物を観察しようとすれば、顕微鏡
の焦点近辺に設けられるサンプル室を比較的広く、厚く
しなければならないが、サンプル室を厚くするのに伴
い、１）サンプル水による光の屈折に原因して、画像全体が
明るくなりコントラストが低下する。

【０００６】２）水中顕微鏡の揺れに原因して、サンプ
ル室内のサンプル水の動きが激しくなり、画像が不鮮明
になる。３）水中微生物の動きが活発になり、顕微鏡の視野から
外れる場合がある。４）水中微生物の動きが活発になり、これに焦点を合わ
せながら観察するのが難しくなる。等々の課題が明らかになった。

【０００７】生きたままの自由に活動する水中微生物を
観察する方法としては、水中に投下された水中顕微鏡を
船で曳航しながら、撮像カメラから送られてくる画像を
船上で観察することも可能である。本方法では、船の移
動に伴い水中顕微鏡が激しく揺れるし、顕微鏡焦点付近
の水がかなり速く流れている状況下での観察となるの
で、水中微生物を明確にとらえた鮮明な画像を得ること
は非常に難しかった。

【０００８】本発明者らは、上述した従来技術の種々の
課題に鑑み、生きたまま自由に活動する水中微生物を、
鮮明な画像に捕らえることのできる水中顕微鏡について
鋭意研究を重ねた結果、本発明に至ったのである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る水中顕微鏡
の要旨とするところは、撮像カメラと、サンプル水を導
入するための通水路と、通水路に連結されて前記撮像カ
メラの焦点近辺に設けられた厚さ０．５ｍｍ以上、２ｍ
ｍ以下のサンプル室とを、少なくとも含んで構成される
水中顕微鏡であって、サンプル室の斜め後方に備えられ
た光源により暗視野照明とされたことにある。

【００１０】さらに、かかる水中顕微鏡において、光源
が、撮像カメラの光学系の光軸の回りを１８０度以上に
わたって囲むように設けられたことにある。

【００１１】さらに、かかる水中顕微鏡において、光源
が、撮像カメラの光学系の光軸の回りにリング状に設け
られたことにある。

【００１２】さらに、かかる水中顕微鏡において、光源
と撮像カメラの焦点とを結ぶ線が、撮像カメラの光学系
の光軸と、１０度〜３０度の範囲で交わるように、前記
光源が配設されたことにある。

【００１３】また、本発明に係る水中顕微鏡の別の要旨
とするところは、撮像カメラと、サンプル水を導入する
ための通水路と、通水路に連結されて前記撮像カメラの
焦点近辺に設けられた厚さ０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下
のサンプル室とを、少なくとも含んで構成される水中顕
微鏡であって、サンプル室の撮像面が長方形であること
にある。

【００１４】さらに、かかる水中顕微鏡において、サン
プル室の少なくともサンプル水流入口側端部に、サンプ
ル室より深く、かつ、サンプル室と少なくとも同一幅
の、整流槽が設けられたことにある。

【００１５】また、本発明に係る水中顕微鏡の別の要旨
とするところは、撮像カメラと、サンプル水を導入する
ための通水路と、通水路に連結されて前記撮像カメラの
焦点近辺に設けられた厚さ０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下
のサンプル室とを、少なくとも含んで構成される水中顕
微鏡であって、通水路に連結されて、サンプル室内にサ
ンプル水を送るための、順送及び静止及び逆送が可能な
ポンプが備えられたことにある。

【００１６】さらに、かかる水中顕微鏡において、ポン
プとしてチューブ型ポンプが用いられたことにある。

【００１７】さらに、かかる水中顕微鏡において、順送
及び静止及び逆送が可能なポンプと、該ポンプより流量
の大きいポンプとが、サンプル室の流出口側の通水路に
並列的に連結されたことにある。

【００１８】また、本発明に係る水中顕微鏡の別の要旨
とするところは、撮像カメラと、サンプル水を導入する
ための通水路と、通水路に連結されて前記撮像カメラの
焦点近辺に設けられた厚さ０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下
のサンプル室とを、少なくとも含んで構成される水中顕
微鏡であって、撮像カメラの焦点位置を移動するための
ＸＹ移動装置が備えられたことにある。

【００１９】さらに、かかる水中顕微鏡において、撮像
カメラが、その上部に接して設けられた、角度が自由に
変えられる支点によって吊るされ、その下方先端部にＸ
Ｙ移動装置が連結されたことにある。

【００２０】さらに、かかる水中顕微鏡において、ＸＹ
移動装置が電気的に駆動されることにある。

【００２１】また、本発明に係る水中顕微鏡の別の要旨
とするところは、撮像カメラの焦点近辺の後方に、撮像
カメラの光学系の光軸を囲むリング状のＬＥＤ光源が設
けられ、ＬＥＤ光源が、撮像カメラのビデオ信号と同期
して間歇的に発光することにある。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る水中顕微鏡の
実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。

【００２３】図１は、水中顕微鏡１０の構成例を示す模
式図であるが、撮像カメラ１２の下端部をＸＹ移動装置
１４が把持し、撮像カメラ１２の焦点位置近辺に、サン
プル室１６が設けられている。サンプル室１６の下方に
はリング状光源１８が設けられ、さらにその下方には、
サンプル室１６にサンプル水を導入するためのポンプ２
０が備えられ、ポンプ２０とサンプル室１６とはチュー
ブ状の通水路２２で連結されている。また、これらの部
材は防水ケース２４によって囲まれ、湖水や海水などが
侵入しない構造とされている。サンプル水は防水ケース
２４の側面に設けられた吸入口２６から吸入され、サン
プル室１６、ポンプ２０を経由して排出口２８から排出
される。

【００２４】図２は、本発明の水中顕微鏡１０を用いる
ためのシステムを説明するものであり、水中に沈められ
た水中顕微鏡１０内の撮像カメラ１２で得られた情報
は、防水ケーブル３０を介して船上のコントロールボッ
クス３４に送られ、外部モニター３２や外部ＶＴＲ３３
に出力される。また、水中顕微鏡１０に対する、倍率調
整、焦点調整、ＸＹ移動装置１４の作動等々も、防水ケ
ーブル３０を介してコントロールボックス３４から操作
される。

【００２５】本発明でいう撮像カメラとは、撮像管とレ
ンズ等の光学系から構成されるカメラを意味し、サンプ
ル水を導入するための通水路とは、顕微鏡の外部からサ
ンプル水を吸入してサンプル室に導き、また、サンプル
室から顕微鏡の外部へ排出するために必要な通水路を意
味する。サンプル室とは、撮像カメラの焦点近辺に水中
微生物を留まらせるための仕切られた空間を意味する。

【００２６】本発明においては、水中微生物が、自然環
境下にあるように自由に活動できるようにするため、サ
ンプル室１６を比較的広くし厚さ（深さ）を０．５ｍｍ
以上としている。しかしながら、あまり厚く（深く）し
過ぎると、カメラの焦点深度から外れてしまうので、最
大厚さを２ｍｍとしてある。

【００２７】次に、請求項１〜請求項４に関する照明方
法について説明する。図３は、撮像カメラ１２とサンプ
ル室１６と光源３６との位置関係を示す模式図である
が、サンプル室１６は撮像カメラ１２の焦点３８近辺に
位置し、光源３６は、撮像カメラ１２から見て、サンプ
ル室１６の斜め後方に位置している。また、光源３６と
撮像カメラ１２の焦点３８を結ぶ線は、撮像カメラ１２
の光学系の光軸４０と、角度θで交わっている。

【００２８】本発明者等は、撮像カメラ１２とサンプル
室１６と光源３６との位置関係について、詳細な実験を
行った結果、光源３６をサンプル室１６の斜め後方に設
けて暗視野照明とした時、始めて鮮明な画像が得られる
ことを見出したのである。すなわち、図３においてθ＝
０とした透過照明では、全体が明るくなり過ぎてコント
ラストが低く、θ＝９０°以上とした反射照明では、水
中微生物からの反射が弱いため、暗くてコントラストの
低い画像しか得られないことが明らかになったのであ
る。これらの実験結果は、水中微生物の高い透明性に加
え、サンプル室１６を比較的厚くしたことに基づくもの
と考えられる。

【００２９】本発明に用いられる光源３６は特に限定さ
れないが、蛍光灯やＬＥＤ等を用いるのが好ましく、特
に好ましくはＬＥＤである。ＬＥＤは小型で輝度が大き
いため、幾つかを組み合わせ、好みの形状の小型の光源
３６とすることができる。

【００３０】水中微生物の全形を明確にとらえるために
は、一方向からの照明ではなく多方向からの照明が好ま
しい。サンプル室１６の斜め後方、撮像カメラ１２の光
学系の光軸４０の回りを、少なくとも１８０°にわたっ
て囲むようにして、光源３６が設けられるのが好まし
く、さらに好ましくは、リング状光源を使用することで
ある。図４（ａ）は、サンプル室１６の後方両側に、直
線状の光源３６を２個配設した例を示し、同図（ｂ）
は、円弧状の光源３６を２個配設した例を示す。両例に
おいて、光軸４０を囲む角度は、図中α＋βとして計算
され、いずれも１８０°以上とされている。また、図５
には、リング状光源１８を用いた例が示されている。

【００３１】リング状光源１８を用いた暗視野照明で
は、過度の透過光が生じないように、リングの内径をあ
まり小さくしてはならないが、多列に構成されてもよ
い。図６は、ＬＥＤを３列に並べて構成したリング状光
源１８の例を示している。各列のＬＥＤは、撮像カメラ
１２の焦点位置が最大照度になるように、それぞれの角
度が調整されている。

【００３２】次に、請求項５、請求項６に関し、サンプ
ル室１６の形状について説明する。水中にある水中顕微
鏡１０は、水流や波によって動かされ平行移動や回転が
生じるので、サンプル室１６内のサンプル水もその影響
を受けて動き、撮像が不安定になる。本発明者らの観察
によれば、水中顕微鏡１０が平行移動しても、サンプル
室１６内のサンプル水はあまり動かなかったが、回転に
対しては敏感に反応し、図７で説明されるような渦状の
流れが発生し、画像が不鮮明となる一原因となることが
明らかになった。水中顕微鏡１０の回転に追随しないで
静止しているサンプル水が、顕微鏡からみれば、相対的
に逆に回転していると観察されるのであろう。

【００３３】本発明者らは、水中顕微鏡１０の回転に伴
ってサンプル水が動くのを防止するため、サンプル室１
６の形状について種々の検討を行った。その結果、サン
プル室１６を薄くすれば、サンプル水の動きが抑制され
ることを見出したが、薄くすれば、水中微生物が自由に
動けなくなるので採用できない。そして、さらに検討を
続けた結果、撮像面（水平断面）が長方形のサンプル室
１６を用いることにより顕著な効果が確認されたのであ
る。すなわち、図８に説明されるように、撮像面が長方
形のサンプル室１６内では、渦状の流れが僅かしか発生
せず、画像の乱れが大幅に減少したのである。長方形と
しては、短辺と長辺の比が、１：２から１：８位の形状
が好ましい。

【００３４】連続的な観察を効率よく行うためには、サ
ンプル室１６内のサンプル水の全量が速やかに入れ替わ
らなければならない。しかしながら、比較的幅の狭い通
水路２２から比較的幅の広いサンプル室１６に入ってく
る新しいサンプル水は、サンプル室１６の中央部を優先
的に通り抜けるため、サンプル室１６の周辺部に溜まっ
たサンプル水はなかなか入れ替わらない。この傾向はサ
ンプル室１６が厚いほど顕著であった。

【００３５】本発明の一実施態様では、サンプル室１６
の両端、流入口側と流出口側に、サンプル室１６より厚
く（深く）、少なくともサンプル室１６と同一幅の整流
槽が設けられる。図９はその一例を示すものであるが、
通水路２２から導入されたサンプル水の流れが、整流槽
４２に入って弱まり、サンプル室１６の全幅にわたり整
流された流れとなって、サンプル室１６の周辺部に溜ま
る古いサンプル水を押し流し、速やかな入替えが行われ
るようになった。整流槽４２の厚さＨ２は、サンプル室
１６の厚さＨ１の数倍以上とされるのが好ましい。ま
た、整流槽４２の幅Ｗ２はサンプル室１６の幅Ｗ１以上
とされる。

【００３６】次に、請求項７〜請求項９に関し、サンプ
ル室１６にサンプル水を送るためのポンプ２０について
説明する。本発明の水中顕微鏡１０では、水中微生物が
自由に動けるように、サンプル室１６を深くして０．５
ｍｍ以上とされるが、活発に動く水中微生物の中には顕
微鏡の視野から外れてしまうものもあり、水中微生物の
動きを追いかけて連続的に観察する時などには大変苦労
する。

【００３７】この課題に対し、本発明者らは、サンプル
室１６にサンプル水を送るための、順送及び静止及び逆
送が可能なポンプを使用することで解決できることを見
出した。すなわち、通常はポンプを静止して観察する
が、観察対象の水中微生物の動きが活発で視野から外れ
る時には、ポンプを順送又は逆送にして、観察対象の水
中微生物を再び視野内に引き戻すことができるようにな
った。

【００３８】順送及び静止及び逆送が可能なポンプの種
類は特に限定されないが、いわゆるローラーポンプやメ
タルフィンガーポンプ等の総称であるチューブ型ポンプ
が好ましい。ローラーポンプ４４の原理を図１０に示す
が、ローラー４６とチューブ受台４８との間にチューブ
５０を挟み、回転架体５２の回転によりローラー４６を
前進させ、チューブ５０内の液体や気体を絞り出す仕組
みである。チューブ型ポンプは、液送方向の正転と逆転
の切り換えが自在なこと、微流量の液送が可能なこと、
流量の調整が容易で定量性に優れていること等々によ
り、本発明に用いるのに適切なポンプである。

【００３９】図１１は、さらに工夫されたポンプの使用
方法例を示し、サンプル室１６の流出口５４側の通水路
２２を分岐し、ローラーポンプ４４と、該ローラーポン
プ４４より流量の大きなポンプ５６とを並列に配設した
ものである。上述したように、チューブ型ポンプは微流
量の液送が可能で定量性に優れているため、水中微生物
を定量的、あるいは連続的に調査するのに適したポンプ
であるが、反面、流量が小さいために起因する次のよう
な課題があった。すなわち、流量が小さいため、ケンミ
ジンコ類やミジンコ類等の、運動能力の高い大型の動物
プランクトンを吸引できないことや、流量が小さいた
め、サンプル室１６内面に付着した汚れや泡などを除去
できないこと等の課題である。大流量のチューブ型ポン
プを使用すればこれらの課題を解決できるが、ポンプが
かなり大型になるのに伴い水中顕微鏡が大きくなり実用
性が低下すること、微量のサンプル水を送るのが難しく
なること、流量精度が低下すること等々により採用でき
ない。

【００４０】図１１において、通常はローラーポンプ４
４だけが使用され、大流量のポンプ５６は停止されたま
まである。ポンプ５６の二次側には逆流防止弁５８が備
えられているので、サンプル水が洩れ出ることがなく、
ローラーポンプ４４による吸入量だけがサンプル室１６
を流れるので、定量性が損なわれることはない。運動能
力の高い大型の動物プランクトンを吸引したり、サンプ
ル室１６内面に付着した汚れや泡などを除去する時だ
け、大流量のポンプ５６を稼働することで、上述の課題
を解決できる。大流量のポンプ５６としては、チューブ
型ポンプよりかなり小型の、通常のロータリーポンプ等
を使用できる。

【００４１】次に、請求項１０〜請求項１２に関するＸ
Ｙ移動装置について説明する。本発明の水中顕微鏡は、
生きたままのプランクトン等を、自由に動き回るままに
観察しようとするものであるから、それらを常に撮像カ
メラの焦点近辺にもってこなければならない。通常の光
学顕微鏡では、サンプルを載せたＸＹ移動装置を手動で
動かして調整するのであるが、本発明の水中顕微鏡に
は、サンプル水を導入するための通水路が設けられてい
るため、サンプル室を移動するのが非常に困難である。
したがって、サンプル室側を固定し、撮像カメラ側をＸ
Ｙ移動装置で移動させるのが好ましい。

【００４２】撮像カメラ側を移動させるＸＹ移動装置と
しては、例えば、図１２に示されるようなＸＹ移動装置
１４が用いられる。本例のＸＹ移動装置１４では、長方
形の開口部が設けられてＸ方向にスライドするプレート
６２と、同じく、長方形の開口部が設けられてＹ方向に
スライドするプレート６６とが直角に重ねられ、開口部
と開口部とで新たに形成されるほぼ正方形の開口部６８
に、撮像カメラ１２の一部が挿入される。プレート６２
のスライド量と、プレート６６のスライド量とを調節す
ることにより、ＸＹ平面上の任意の点に撮像カメラ１２
の一部を移動できる。

【００４３】ところが、比較的重い撮像カメラ１２の全
重量を支えて平行移動させるとすれば、ＸＹ移動装置１
４はかなり大掛かりなものになり、水中顕微鏡の大きさ
や重量が増大することになって実用的でなくなる。本発
明者等は、撮像カメラ１２の焦点を実質的に移動する方
法について種々の実験を行い、撮像カメラ１２が比較的
長い形状であることに着目して、首振り式に焦点を移動
させる方法を見出したのである。

【００４４】すなわち、図１３に模式的に説明されるよ
うに、撮像カメラ１２の上部に接して、自由に角度を変
えることのできる支点７０を設け、撮像カメラ１２の重
量を支えて吊るし、撮像カメラ１２の下端部に取り付け
られたＸＹ移動装置１４によって首振り式に焦点位置を
移動させる方法である。比較的長い撮像カメラ１２の長
さに較べて先端の移動距離が短いため、焦点の深さがあ
まり変化しないことを実験的に見出したことに基づいた
発明である。本方式によれば、僅かの力で撮像カメラ１
２の下端部を動かせるので、ＸＹ移動装置１４を小型に
することができると共に、移動速度を速めて、水中微生
物の速い動きにも追随できるようになった。支点７０と
しては、例えば図１４に示される構造を採用することが
でき、これをスタンドの上面等に取り付けて防水ケース
２４内に固定できる。本例の支点の構造では、回転軸７
１によりＸ方向の首振りが自由となり、回転軸７３によ
りＹ方向の首振りが自由となるので、両者の組み合わせ
で平面内のどの方向にも首を振れることになり、ＸＹ移
動装置１４による下端部の移動が可能となる。

【００４５】ＸＹ移動装置１４が電気的に駆動されれ
ば、水中にある水中顕微鏡の焦点位置調節を船上から電
気的に操作できるので大変便利である。例えば、２枚の
プレート６２、６６を、それぞれモーターによって駆動
し、その２個のモーターを、船上のコントローラーに備
えられたジョイステックによってサーボ回路によりコン
トロールすることができる。

【００４６】本発明の水中顕微鏡１０は、水中だけでな
く陸上で使用することもできる。すなわち、バケツや水
槽等に用意されたサンプル水を通水路２２を介してサン
プル室１６内に吸入し、水中におけるのと同様に、生き
たままの水中微生物が活発に動き回るままを観察でき
る。防水ケース２４は装着されていなくてもよい。

【００４７】請求項１３は、水中に投下された水中顕微
鏡を船で曳航しながら水中微生物を観察する方法に関
し、船の移動に伴って水中顕微鏡が激しく揺れたり、水
流によって水中微生物が速く流されている厳しい状況下
で、水中微生物の鮮明な画像を得ることのできる水中顕
微鏡を提案するものである。すなわち、撮像カメラの焦
点近辺の後方に、撮像カメラの光軸を囲むリング状のＬ
ＥＤ光源を配設し、このＬＥＤ光源を、撮像カメラのビ
デオ信号と同期させて間歇的に発光させるようにした水
中顕微鏡とすることである。図１５は、本請求項に基づ
く水中顕微鏡１１の構造の一例を示すものであるが、図
１に例示される水中顕微鏡１０と較べ、サンプル室１
６、通水路２２、ポンプ２０等が備えられていない特徴
がある。撮像カメラ１２の焦点近辺７２は、曳航する船
の速度とほぼ同じ速度で海水や湖水が流れる自由な空間
である。

【００４８】本例の水中顕微鏡１１によれば、焦点の斜
め後方に設けられたリング状のＬＥＤ光源７４により暗
視野照明とされるので、透明性の水中微生物でも強いコ
ントラストの画像で捕らえることができる。また、リン
グ状光源のＬＥＤ光源７４の発光が間歇的で、撮像カメ
ラ１２のビデオ信号と同期しているので、水中顕微鏡１
１の激しい揺れや水中微生物の速い動きが消去されて、
ぶれの少ない鮮明な画像が得られる。

【００４９】その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範
囲内で、水中顕微鏡、撮像カメラ、ＸＹ移動装置、サン
プル室、通水路、ポンプ、光源等の材質や構造や形状等
につき、当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変
形を加えた態様で実施し得るものである。

【００５０】本発明の実施例を以下に詳しく説明する。

【００５１】実施例１図１に示されるのと同様の水中顕微鏡１０を製作した。
撮像カメラ１２は、全長５６ｍｍのＣＣＤカラーカメラ
（株式会社東芝製、ＩＫ−Ｍ４２）と、全長２９０ｍｍ
の光学系（オプテムインターナショナル製、ズーム７
０）とを組み合わせて構成した。ＸＹ移動装置１４とし
ては、図１２に示されるのと同様のものをステンレス鋼
板を用いて製作した。サンプル室１６及び整流槽４２
は、図９に示されるのと同様の形状で透明アクリル板を
用いて一体的に製作した。サンプル室１６の厚さ（深
さ）は１．２ｍｍ、流れ方向の長さは２０ｍｍ、幅は５
ｍｍであった。また、整流槽４２の厚さ（深さ）は８．
８ｍｍ、流れ方向の長さは５ｍｍ、幅は５ｍｍであっ
た。リング状光源１８は、株式会社東芝製、型番ＴＬＲ
Ｈ１８０ＰのＬＥＤ４１を図６に示されるように３列に
並べて構成し、内列に２０個、中の列に２４個、外列に
３０個を配した。中の列に配したＬＥＤ４１とサンプル
室１６の中央とを結ぶ線は、撮像カメラ１２の光軸４０
と１９°で交差している。ポンプ２０には、古江サイエ
ンス株式会社製、型番ＲＰ−Ｍ５０を用いた。入力電圧
の調整により、最大１９ｍｌ／分の水量を流すことがで
きた。これらの器具や部材は、全て防水ケース２４内に
納められている。防水ケース２４は上下２個に分割され
ていて、フランジ７６で連結されるようにされ、その全
長は８６ｃｍ、最大外径は２２ｃｍであった。撮像カメ
ラ１２はスタンド７８の上面に設けられた、図１４に示
されるのと同様の支点７０で支持されて吊るされ、ＸＹ
移動装置１４によって、その下端が自由に動かされるよ
うに構成されている。ＸＹ移動装置１４による最大移動
距離は１０ｍｍとされている。撮像カメラ１２の下端と
サンプル室１６の中央部との距離は８０ｍｍ、サンプル
室１６の中央部とリング状光源１８の中央部との距離は
４０ｍｍであった。

【００５２】本例の水中顕微鏡１０を、図２に示される
ようにして、コントロールボックス３４、外部モニター
３２、外部ＶＴＲ３３と組み合わせ、水中微生物観察シ
ステムを構成した。本水中微生物観察システムによれ
ば、生きた水中微生物を、動くがままに鮮明な画像で直
接観察したりビデオテープに記録したりできるので、学
術的研究手段として、あるいは、学校などでの教材とし
て高い評価が得られた。

【００５３】実施例２図１５に示されるのと同様の水中顕微鏡１１を製作し
た。用いた撮像カメラ１２とリング状のＬＥＤ光源７４
は、実施例１に用いたものと同一である。焦点近辺７２
に浮遊する水中微生物は、防水底板８０に設けられた窓
８２を通して観察される。リング状のＬＥＤ光源７４と
撮像カメラ１２のビデオ信号とは、ビデオ信号同期パル
ス回路を介して同期させ、例えば、発光間隔１／３０
秒、発光時間５〜２０マイクロ秒として、鮮明なぶれの
ない画像を得ることができた。

【００５４】

【発明の効果】本発明に係る水中顕微鏡によれば、サン
プル室の厚さが０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下とされてい
るので、プランクトン等の水中微生物が生きたまま自由
に動くことができる。

【００５５】また、本発明に係る水中顕微鏡によれば、
サンプル室の斜め後方に備えられた光源により暗視野照
明とされるので、透明性の高い水中微生物でも、コント
ラストの強い鮮明な画像で観察できる。

【００５６】さらに、サンプル室の斜め後方に備えられ
た光源を、撮像カメラの光学系の光軸の回りを１８０°
以上にわたり、特にリング状にして囲めば、透明性の高
い水中微生物でも、斜め後方の多方向から光を受けるの
で、よりコントラストの強い鮮明な画像で観察できる。

【００５７】さらにまた、光源と撮像カメラの焦点とを
結ぶ線が、撮像カメラの光軸と、１０°〜３０°の範囲
で交わるように光源を配設すれば、水中微生物からの反
射が強まり、さらにコントラストの強い鮮明な画像で観
察できる。

【００５８】また、本発明に係る水中顕微鏡の別の実施
態様によれば、サンプル室の水平断面が長方形とされる
ので、サンプル室１６内の、水中顕微鏡の揺れに基づく
渦の発生が抑止され、ぶれの少ない画像を得ることがで
きる。

【００５９】さらに、サンプル室の少なくともサンプル
水流入口側の端部に、サンプル室より厚く、サンプル室
と少なくとも同一幅の整流槽が設けられれば、サンプル
室に流入するサンプル水が全幅にわたって整流されるの
で、サンプル室内のサンプル水を速やかに入れ替えるこ
とができ、待ち時間を短くして連続的な観察を行える。

【００６０】また、本発明に係る水中顕微鏡の別の実施
態様によれば、サンプル室内にサンプル水を送るため
の、順送及び静止及び逆送が可能なポンプが備えられる
ので、通常はポンプを静止しながら観察し、観察中の水
中微生物が動いて視野から外れた時には、ポンプを順方
向回転又は逆方向回転させ、再び、視野内に引き戻すこ
とができるので大変便利となる。

【００６１】さらに、上述したポンプとしてチューブ型
ポンプを用いれば、順送及び静止及び逆送を容易に行う
ことができ、微流量を精度よく流すことができるので、
定量的観察が可能となり、操作性も向上する。

【００６２】さらにまた、順送及び静止及び逆送が可能
なポンプと並列させて、該ポンプより流量の大きい通常
のロータリーポンプを併せて使用すれば、必要な時にだ
け運転するようにして、ミジンコ類等の、運動能力の高
い大型の動物プランクトンを吸引できるようになり、ま
た、サンプル室内に付着した汚れや泡を除去できるよう
になる。

【００６３】また、本発明に係る水中顕微鏡の別の実施
態様によれば、撮像カメラの焦点位置を移動するための
ＸＹ移動装置が備えられるので、通水路に連結されて動
かしにくいサンプル室を移動させないでも、動きまわる
水中微生物に容易に焦点を合わせることができる。

【００６４】さらに、撮像カメラの焦点位置を移動する
方法として、撮像カメラの上部に接して、自由に角度を
変えることのできる支点を設け、撮像カメラの重量を支
えて吊るし、撮像カメラの下端部に取り付けられたＸＹ
移動装置によって首振り式に焦点を移動させる方法とす
れば、僅かの力で撮像カメラの下端部を動かすことがで
きるので、ＸＹ移動装置を小型にすることができると共
に、移動速度を速めて、水中微生物の速い動きにも追随
できるようなる。

【００６５】さらにまた、ＸＹ移動装置が電気的に駆動
されれば、水中にある水中顕微鏡の焦点移動を、船上か
ら容易に操作できるので便利である。

【００６６】また、本発明に係る水中顕微鏡の別の実施
態様によれば、撮像カメラの焦点近辺の後方に、撮像カ
メラの光軸を囲むリング状のＬＥＤ光源が配設されて暗
視野照明とされ、このＬＥＤ光源が、撮像カメラのビデ
オ信号と同期されて間歇的に発光されるので、透明性の
高い水中微生物でも強いコントラストの画像で捕らえら
れ、水中顕微鏡の激しい揺れや水中微生物の速い動きが
消去されて、ぶれの少ない鮮明な画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水中顕微鏡の一例を模式的に示す
正面断面図である。

【図２】本発明に係り、水中顕微鏡によって水中微生物
を観察するシステムの一例を示す説明図である。

【図３】本発明に係わり、撮像カメラ、サンプル室、光
源の位置関係を模式的に説明する、要所の正面断面図で
ある。

【図４】本発明に係わり、光源の形状例を説明する上面
模式図であり、同図（ａ）は直線上の光源、同図（ｂ）
は円弧状の光源を示す。

【図５】本発明に係わり、リング状光源の例を説明する
上面模式図である。

【図６】本発明に係わり、リング状ＬＥＤ光源の例を説
明する模式図であり、同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）
は正面断面図である。

【図７】従来例に係わり、サンプル室内の渦の発生状況
を説明する、上面模式図である。

【図８】本発明に係わり、サンプル室内の渦の発生状況
を説明する、上面模式図である。

【図９】本発明に係わり、サンプル室及び整流槽の形状
を説明するための要所を拡大して示す模式図であり、同
図（ａ）は要所の正面断面図、同図（ｂ）はサンプル室
及び整流槽の斜視図である。

【図１０】本発明に係わり、チューブ型ポンプの原理を
説明する模式図である。

【図１１】本発明に係わる水中顕微鏡の別の一構成例を
示す説明図である。

【図１２】本発明に係わり、ＸＹ移動装置の機構の一例
を説明する斜視図である。

【図１３】本発明に係わり、撮像カメラの焦点位置を移
動する方法の一例を説明する正面模式図である。

【図１４】本発明に係わり、撮像カメラの焦点位置を移
動するための、支点の構造例を説明する上面模式図であ
る。

【図１５】本発明に係わる水中顕微鏡の別の一例を模式
的に示す正面断面図である。

【符号の説明】

１０、１１：水中顕微鏡１２：撮像カメラ１４：ＸＹ移動装置１６：サンプル室１８、３６：光源２０、５６：ポンプ２２：通水路２４：防水ケース２６：吸入口２８：排出口３０：防水ケーブル３２：外部モニター３３：外部ＶＴＲ３４：コントロールボックス３８：焦点４０：光軸４１：ＬＥＤ４２：整流槽４３：窓ガラス４４：ローラーポンプ４６：ローラー４８：チューブ受台５０：チューブ５２：回転架体５４：流出口５８：逆流防止弁６８：開口部６２、６６：プレート７０：支点７１、７３：回転軸７２：焦点近辺７４：ＬＥＤ光源７６：フランジ７８：スタンド８０：防水底板８２：窓

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像カメラと、サンプル水を導入するた
めの通水路と、該通水路に連結されて前記撮像カメラの
焦点近辺に設けられた厚さ０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下
のサンプル室とを、少なくとも含んで構成される水中顕
微鏡であって、該サンプル室の斜め後方に備えられた光
源により暗視野照明とされたことを特徴とする水中顕微
鏡。
【請求項２】前記光源が、前記撮像カメラの光学系の
光軸の回りを１８０度以上にわたって囲むように設けら
れたことを特徴とする前記請求項１に記載する水中顕微
鏡。
【請求項３】前記光源が、前記撮像カメラの光学系の
光軸の回りにリング状に設けられたことを特徴とする前
記請求項２に記載する水中顕微鏡。
【請求項４】前記光源と前記撮像カメラの焦点とを結
ぶ線が、該撮像カメラの光学系の光軸と、１０度〜３０
度の範囲で交わるように、前記光源が配設されたことを
特徴とする前記請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
する水中顕微鏡。
【請求項５】撮像カメラと、サンプル水を導入するた
めの通水路と、該通水路に連結されて前記撮像カメラの
焦点近辺に設けられた厚さ０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下
のサンプル室とを、少なくとも含んで構成される水中顕
微鏡であって、該サンプル室の撮像面が長方形であるこ
とを特徴とする水中顕微鏡。
【請求項６】前記サンプル室の少なくともサンプル水
流入口側の端部に、該サンプル室より深く、かつ、該サ
ンプル室と少なくとも同一幅の、整流槽が設けられたこ
とを特徴とする前記請求項１乃至請求項５のいずれかに
記載する水中顕微鏡。
【請求項７】撮像カメラと、サンプル水を導入するた
めの通水路と、該通水路に連結されて前記撮像カメラの
焦点近辺に設けられた厚さ０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下
のサンプル室とを、少なくとも含んで構成される水中顕
微鏡であって、前記通水路に連結されて、前記サンプル
室内にサンプル水を送るための、順送及び静止及び逆送
が可能なポンプが備えられたことを特徴とする水中顕微
鏡。
【請求項８】前記ポンプが、チューブ形ポンプである
ことことを特徴とする前記請求項７に記載する水中顕微
鏡。
【請求項９】前記順送及び静止及び逆送が可能なポン
プと、該ポンプより流量の大きいポンプとが、サンプル
室の流出口側の通水路に並列的に連結されたことを特徴
とする前記請求項７又は請求項８に記載する水中顕微
鏡。
【請求項１０】撮像カメラと、サンプル水を導入する
ための通水路と、該通水路に連結されて前記撮像カメラ
の焦点近辺に設けられた厚さ０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以
下のサンプル室とを、少なくとも含んで構成される水中
顕微鏡であって、前記撮像カメラの焦点位置を移動する
ためのＸＹ移動装置が備えられたことを特徴とする水中
顕微鏡。
【請求項１１】前記撮像カメラが、その上部に接して
設けられた、角度が自由に変えられる支点によって吊る
され、その下方先端部に前記ＸＹ移動装置が連結された
ことを特徴とする前記請求項１０に記載する水中顕微
鏡。
【請求項１２】前記ＸＹ移動装置が電気的に駆動され
ることを特徴とする前記請求項１０又は請求項１１に記
載する水中顕微鏡。
【請求項１３】撮像カメラの焦点近辺の後方に、該撮
像カメラの光学系の光軸を囲むリング状のＬＥＤ光源が
設けられ、該ＬＥＤ光源が、前記撮像カメラのビデオ信
号と同期して間歇的に発光することを特徴とする水中顕
微鏡。