WO2014091661A1 - 位相差顕微鏡、位相差顕微鏡の制御装置及び位相差顕微鏡の制御方法 - Google Patents

位相差顕微鏡、位相差顕微鏡の制御装置及び位相差顕微鏡の制御方法 Download PDF

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ring
image
aperture
contrast microscope
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堂脇　優
寛和 辰田
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ソニー株式会社
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
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    • G02B21/08—Condensers
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/365—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes

Definitions

  • the present technology relates to a phase contrast microscope capable of capturing a phase contrast image of an observation object, a control device for the phase contrast microscope, and a control method for the phase contrast microscope.
  • a phase contrast microscope capable of generating a phase contrast image of an observation object includes an aperture ring and a phase ring as a characteristic configuration.
  • the aperture ring is a light shielding plate in which a ring-shaped slit is formed, and the phase ring is a transparent plate including a ring-shaped phase film.
  • the illumination light (uniform light) emitted from the light source passes through the slit of the aperture ring, is formed into a ring shape, and is condensed on the observation object by the condenser lens (condenser lens).
  • the illumination light is divided into direct light traveling straight through the observation object and diffracted light diffracted by the observation object.
  • the direct light passes through the phase film of the phase ring and is out of phase and is attenuated. Most of the diffracted light is transmitted through the transparent portion of the phase ring (the portion where the phase film is not formed), so the phase and brightness do not change.
  • the direct light and the diffracted light are imaged on the same imaging surface by the imaging lens to generate a phase difference image.
  • Patent Document 1 discloses a phase contrast microscope capable of moving either a first phase ring (aperture ring) or a second phase ring.
  • the conjugate relationship between the aperture ring and the phase ring may be affected by the observation object set on the phase contrast microscope.
  • the liquid level causes a lens effect, so that the conjugate relationship is broken and it is difficult to obtain a good phase difference image.
  • an object of the present technology is to provide a phase contrast microscope, a phase contrast microscope control device, and a phase contrast microscope control method capable of eliminating an optical influence on a phase contrast image by an observation object. Is to provide.
  • a phase contrast microscope includes a phase ring, an aperture ring, and a condenser lens.
  • the aperture ring is movable in a first direction with respect to the phase ring.
  • the condenser lens is movable with respect to the phase ring in the first direction independently of the aperture ring.
  • the position of the aperture ring with respect to the phase ring and the position of the condenser lens with respect to the phase ring are determined even when the conjugate relationship between the aperture ring and the phase ring is broken due to the lens effect due to the liquid level of the observation object.
  • the phase-contrast microscope can be brought into a state suitable for observation of the phase-contrast image.
  • the enlargement magnification is shifted due to the lens effect on the liquid surface, so that a good phase difference image cannot be obtained.
  • the opening ring may be further movable in a second direction orthogonal to the first direction and a third direction orthogonal to the first direction and the second direction.
  • the phase contrast microscope includes an imaging unit that captures an adjustment ring image including an aperture ring image that is an image of the aperture ring and a phase ring image that is an image of the phase ring, and the aperture ring based on the adjustment image. And a control unit that adjusts the position of the condenser lens with respect to the phase ring.
  • the control unit adjusts the position of the aperture ring and the condenser lens with respect to the phase ring based on the adjustment image, the phase contrast microscope is automatically brought into a state suitable for observation of the phase difference image. Is possible.
  • the controller may adjust the position of the aperture ring so that the aperture ring image is in focus, and adjust the position of the condenser lens so that the aperture ring image is included in the phase ring image.
  • control unit adjusts the position of the aperture ring with respect to the phase ring using the focus of the aperture ring image, and uses the magnitude relationship between the aperture ring image and the phase ring image to control the phase of the condenser lens.
  • the position can be adjusted.
  • a control device of a phase contrast microscope acquires an adjustment image including an aperture ring image that is an image of an aperture ring and a phase ring image that is an image of a phase ring, Based on the image for adjustment, the position of the aperture ring with respect to the phase ring and the position of the condenser lens with respect to the phase ring are adjusted.
  • a control method of a phase contrast microscope is based on an adjustment image including an aperture ring image that is an image of an aperture ring and a phase ring image that is an image of a phase ring. The position of the aperture ring with respect to the phase ring and the position of the condenser lens with respect to the phase ring are adjusted.
  • phase contrast microscope As described above, according to the present technology, there are provided a phase contrast microscope, a phase contrast microscope control apparatus, and a phase contrast microscope control method capable of eliminating an optical influence on a phase contrast image by an observation object. It is possible.
  • phase contrast microscope It is a mimetic diagram of a phase contrast microscope concerning an embodiment of this art. It is a schematic diagram of the opening ring of the same phase contrast microscope. It is a schematic diagram of the phase ring of the same phase contrast microscope. It is an example of the image for adjustment imaged with the 2nd imaging part of the same phase contrast microscope. It is a schematic diagram which shows adjustment of an aperture ring and a condenser lens of the same phase contrast microscope. It is a flowchart which shows operation
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a phase contrast microscope 100 according to the present embodiment.
  • a phase contrast microscope 100 includes a light source 101, a light source lens 102, a field stop 103, a relay lens 104, an aperture stop 105, an aperture ring 106, a condenser lens 107, a stage 108, an objective lens 109, and a phase ring 110.
  • a well plate S containing an observation object (cells in a culture solution, etc.) is placed on the stage 108.
  • the direction from the opening ring 106 to the phase ring 110 is the Z direction
  • the direction perpendicular to the Z direction is the X direction
  • the direction perpendicular to the Z direction and the X direction is the Y direction.
  • the Z direction coincides with the optical axis direction of the phase-contrast microscope 100
  • the X direction and the Y direction are directions along the stage surface of the stage 108.
  • the light source 101 is a light source that generates illumination light applied to the observation object, and an arbitrary light source such as a halogen lamp or a white LED (Light Emitting Diode) can be used.
  • an arbitrary light source such as a halogen lamp or a white LED (Light Emitting Diode) can be used.
  • the optical path of illumination light emitted from the light source 101 is shown as an optical path L1.
  • the light source lens 102 is a lens that condenses the illumination light emitted from the light source 101. Any light source lens 102 can be used, but it is preferable that the illumination light can be uniform light (Kohler illumination light).
  • the field stop 103 is disposed at a position conjugate with the observation target, and limits the range in which the illumination light is irradiated onto the observation target.
  • the field stop 103 can be, for example, a light shielding plate in which a circular opening is formed.
  • the relay lens 104 is a lens that transmits illumination light. Any relay lens 104 can be used.
  • the aperture stop 105 is disposed at a position conjugate with the light source 101, and adjusts the amount of illumination light applied to the observation object.
  • the aperture stop 105 can be, for example, a light shielding plate in which a circular opening is formed.
  • the opening ring 106 shapes the illumination light into a ring shape.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the opening ring 106.
  • the opening ring 106 includes a light shielding region 106a and a light transmission region 106b.
  • the light shielding region 106a is a region that shields incident light
  • the light transmitting region 106b is a region that transmits incident light.
  • the aperture ring 106 may be formed by forming a slit in the light shielding member to form a light transmission region 106b and the other region as a light shielding region 106a.
  • the opening ring 106 is configured to be movable at least in the Z direction with respect to the phase ring 110. Although details will be described later, it is preferable that the opening ring 106 is configured to be movable in the X direction and the Y direction.
  • the opening ring 106 can be moved in each direction by a driving mechanism (not shown), for example, a motor.
  • the driving mechanism is connected to and controlled by the control unit 116, that is, the position of the opening ring 106 can be adjusted by the control unit 116. Further, the position of the opening ring 106 can be adjusted manually.
  • the condenser lens 107 is a lens that condenses the illumination light on the observation object. Any condenser lens 107 can be used.
  • the condenser lens 107 is configured to be movable with respect to the phase ring 110 in the Z direction independently of the aperture ring 106.
  • the condenser lens 107 can be moved in the Z direction by a driving mechanism (not shown), for example, a motor.
  • the drive mechanism is connected to and controlled by the control unit 116, that is, the position of the condenser lens 107 can be adjusted by the control unit 116. Further, the position of the condenser lens 107 can be adjusted manually.
  • Stage 108 supports an observation object (here, well plate S).
  • the stage 108 is configured to be movable in the X direction, the Y direction, and the Z direction by a driving mechanism (not shown). Note that at least the central portion of the stage 108 is made of a light-transmitting material.
  • the objective lens 109 enlarges the image of the observation object to a predetermined magnification.
  • the objective lens 109 can be selected from various magnifications according to a desired magnification.
  • the phase ring 110 phase-shifts a part of the incident light.
  • the phase ring 110 is generally configured integrally with the objective lens 109, but may be independent of the objective lens 109.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the phase ring 110.
  • the phase ring 110 has a phase shift region 110a and a light transmission region 110b.
  • the phase shift region 110a is a region that shifts the phase of incident light and attenuates the incident light.
  • the light transmission region 110b is a region that transmits the incident light without shifting the phase.
  • the phase ring 110 may be formed by forming a phase film on a light transmissive member to form the phase shift region 110a, and the other region as the light transmissive region 110b.
  • the first imaging lens 111 forms an image of the observation object on the imaging surface (imaging device) of the first imaging unit 113.
  • An arbitrary lens can be used for the first imaging lens 111.
  • the mirror 112 is disposed in the optical path between the first imaging lens 111 and the first imaging unit 113 and reflects incident light toward the second imaging lens 114.
  • the mirror 112 may be excluded from the optical path when observing the phase difference image.
  • the first imaging unit 113 captures a phase difference image of the observation object.
  • the first imaging unit 113 can include an imaging element such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).
  • the objective lens 109, the phase ring 110, the first imaging lens 111, and the first imaging unit 113 constitute a first imaging optical system.
  • the optical path of the first imaging optical system is shown as an optical path L2.
  • the observation object and the imaging surface of the first imaging unit 113 form a conjugate relationship, and the first imaging unit 113 captures a phase difference image of the observation object.
  • the second imaging lens 114 images the light reflected by the mirror 112 on the imaging surface (imaging device) of the second imaging unit 115. Any second imaging lens 114 can be used.
  • the second imaging unit 115 captures an image for adjusting the position of the aperture ring 106 and the condenser lens 107 (hereinafter referred to as an adjustment image).
  • the second imaging unit 115 can include an imaging element such as a CCD or a CMOS.
  • the second imaging unit 115 supplies the captured adjustment image to the control unit 116.
  • an optical system may be provided in place of the second imaging unit 115 so that the user can view an image corresponding to the adjustment image.
  • the second imaging optical system is configured by the aperture ring 106, the condenser lens 107, the objective lens 109, the phase ring 110, the first imaging lens 111, the mirror 112, the second imaging lens 114, and the second imaging unit 115.
  • the optical path of the second imaging optical system is shown as an optical path L3.
  • the imaging surfaces of the aperture ring 106, the phase ring 110, and the second imaging unit 115 form a conjugate relationship, and the second imaging unit 115 generates an image (adjustment image) that includes the image of the aperture ring 106 and the image of the phase ring 110. Imaged.
  • the control unit 116 is an information processing unit incorporated in the phase-contrast microscope 100 or an information processing device (such as a PC) independent of the phase-contrast microscope 100, and includes a second imaging unit 115, a drive mechanism for the aperture ring 106, and a condenser lens. 107 are connected to the driving mechanism. Further, the control unit 116 may be connected to a drive mechanism of the stage 108 or the like. The control unit 116 adjusts the position of the aperture ring 106 relative to the phase ring 110 and the position of the condenser lens 107 relative to the phase ring 110 based on the adjustment image supplied from the second imaging unit 115. Details of the control unit will be described later.
  • the phase contrast microscope 100 has the above-described configuration.
  • the illumination light emitted from the light source 101 is collected by the light source lens 102 and the irradiation range is limited by the field stop 103. Further, the light is transmitted by the relay lens 104 and the amount of light is adjusted by the aperture stop 105. Further, the light is transmitted through the light transmission region 106 b (see FIG. 2) of the opening ring 106, shaped into a ring shape, and irradiated onto the observation object accommodated in the well of the well plate S by the condenser lens 107.
  • the illumination light is divided into direct light that travels straight through the observation object and diffraction light that is diffracted by the observation object.
  • the direct light passes through the phase shift region 110a (see FIG. 3) of the phase ring 110, is out of phase, and is attenuated. Since most of the diffracted light is transmitted through the light transmission region 110b of the phase ring 110, the phase and brightness do not change.
  • the direct light and the diffracted light are imaged on the imaging surface of the first imaging unit 113 by the first imaging lens 111 in the optical path L2, and a phase difference image is generated.
  • phase contrast microscope 100 In order to obtain a good phase contrast image, a conjugate relationship between the aperture ring 106 and the phase ring 110 needs to be established. For this reason, it is necessary to adjust the relative positions of the aperture ring 106 and the phase ring 110 before the observation object is observed.
  • the optical path L3 is used.
  • the image of the aperture ring 106 and the image of the phase ring 110 are imaged on the imaging surface of the second imaging unit 115 by the second imaging lens 114 in the optical path L3, and an adjustment image is generated.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the position adjustment image.
  • the adjustment image includes an image of the aperture ring 106 (hereinafter referred to as an aperture ring image) F1 and an image of the phase ring 110 (hereinafter referred to as a phase ring image) F2.
  • the position of the aperture ring 106 relative to the phase ring 110 is adjusted so that the aperture ring image F1 is included in the phase ring image F2.
  • the illumination light transmitted through the light transmission region 106b of the aperture ring 106 is transmitted through the phase shift region 110a of the phase ring 110, that is, the aperture ring 106 and the phase ring 110 have a phase difference.
  • the positional relationship is suitable for image generation.
  • the relative position between the aperture ring 106 and the phase ring 110 can be adjusted using the adjustment image.
  • the conjugate effect between the aperture ring 106 and the phase ring 110 may be affected by the lens effect caused by the observation object.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a partial configuration of the phase-contrast microscope 100 and an adjustment image captured by the second imaging unit 115.
  • FIG. 5A shows a case where the observation object includes a solution contained in the dish D.
  • the liquid level of the solution is close to a flat surface and does not produce a lens effect. For this reason, the conjugate relationship between the aperture ring 106 and the phase ring 110 is maintained. Therefore, an adjustment image in which the aperture ring image F1 is included in the phase ring image F2 is generated.
  • FIG. 5B shows a case where the observation object includes a solution contained in the well W.
  • the liquid surface of the solution forms a meniscus shape due to the surface tension, and a lens effect is generated.
  • the conjugate relationship between the aperture ring 106 and the phase ring 110 is broken, and the aperture ring image F1 is blurred.
  • the aperture ring 106 and the condenser lens 107 are configured to be able to move independently in the Z direction with respect to the phase ring 110. It becomes possible to eliminate the influence of the lens effect of the object.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the control unit 116.
  • the control unit 116 acquires an adjustment image from the second imaging unit 115 (St101).
  • the adjustment image includes the aperture ring image F1 and the phase ring image F2 (see FIG. 5).
  • the control unit 116 determines whether or not the aperture ring image F1 is blurred in the adjustment image (St102).
  • the control unit 116 can determine whether or not the aperture ring image F1 is blurred by performing image processing such as binarization on the adjustment image.
  • the control unit 116 proceeds to the next step.
  • the control unit 116 controls the drive mechanism of the aperture ring 106 and moves the aperture ring 106 in the Z direction. (St103).
  • the control unit 116 acquires the adjustment image again (St101), determines whether or not the aperture ring image F1 is blurred (St102), and further moves the aperture ring 106 in the Z direction (St103). Thereafter, the control unit 116 repeats these steps (St101 to St103) until the blurring of the aperture ring image F1 is eliminated.
  • the control unit 116 obtains an adjustment image from the second imaging unit 115 again (St104), It is determined whether or not the centers (ring centers) of the aperture ring image F1 and the phase ring image F2 coincide (St105). When the centers of these images coincide (St105: Yes), the control unit 116 proceeds to the next step. On the other hand, when the centers of these images do not coincide (St105: No), the control unit 116 controls the driving mechanism of the aperture ring to move the aperture ring 106 in the X direction and the Y direction (St106).
  • the control unit 116 acquires the adjustment image again (St104), determines whether or not the centers of the aperture ring image F1 and the phase ring image F2 match (S105), and if not, further opens the aperture.
  • the ring 106 is moved (St106). Thereafter, the control unit 116 repeats these steps (St104 to St106) until the centers of the images coincide.
  • control unit 116 again obtains an adjustment image from the second imaging unit 115 (St107), It is determined whether or not the diameters of the width centers of the aperture ring image F1 and the phase ring image F2 match (St108).
  • the diameter of the width center is the distance from the center of each ring to the center of the width of each ring in the adjustment image.
  • the control unit 116 proceeds to the next step when the diameters of the width centers of the aperture ring image F1 and the phase ring image F2 match (St108: Yes). On the other hand, when the diameters of the width centers do not match (St108: No), the control unit 116 controls the drive mechanism of the condenser lens 107 and moves the condenser lens 107 in the Z direction (St109).
  • the control unit 116 obtains the adjustment image again (St107), and determines whether the diameters of the width centers of the aperture ring image F1 and the phase ring image F2 match (St108). Further, the condenser lens 107 is moved. Thereafter, the control unit 116 repeats these steps (St107 to St109) until the diameters at the width centers coincide.
  • the control unit 116 determines whether or not the aperture ring image F1 is within the phase ring image F2 in the adjustment image (St110). As shown in FIG. 5D, when the aperture ring image F1 is within the phase ring image F2 (St110: Yes), the control unit 116 ends the position adjustment process. On the other hand, when the aperture ring image F1 does not fall within the phase ring image F2 (St110: No), the control unit 116 returns to Step 101 and repeats the above steps.
  • control unit 116 adjusts the positions of the aperture ring 106 and the condenser lens 107 with respect to the phase ring 110 so as to obtain an adjustment image as shown in FIG. Thereby, it becomes possible to eliminate the influence of the lens effect due to the observation object and maintain the conjugate relationship between the aperture ring 106 and the phase ring 110.
  • the position adjustment procedure described above may be performed by the user instead of the control unit 116.
  • the user can adjust the positions of the aperture ring 106 and the condenser lens 107 by using a visible optical system instead of the second imaging unit 115.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a part of the configuration of the phase-contrast microscope 100 and the movement distance.
  • FIG. 7A shows a state in which the object to be observed includes a solution stored in the dish D, and the lens effect due to the solution is not generated.
  • FIG. 7B shows a state in which the object to be observed includes a container accommodated in the well W, and a lens effect is generated by the solution.
  • FIG. 7C shows a state in which the positions of the aperture ring 106 and the condenser lens 107 with respect to the phase ring 110 are adjusted from the state shown in FIG. 7B.
  • the radius of curvature of the meniscus on the solution surface is 8 mm
  • the focal length of the condenser lens 107 is 45 mm.
  • the moving distance in the Z direction of the aperture ring 106 is 81.7 mm
  • the moving distance in the Z direction of the condenser lens 107 is 3.7 mm, as shown in FIG.
  • the conjugate relationship of the ring 110 is established, and a state suitable for generating a phase difference image is obtained.
  • the opening ring 106 moves when the moving distance of the opening ring 106 in the XY direction is 3.8 mm and the moving distance in the Z direction is further 22 mm.
  • the phase ring 110 are in a conjugate relationship, which is suitable for generating a phase difference image.
  • FIG. 8 is a phase difference image of the observation object imaged by the first imaging unit 113 of the phase contrast microscope 100.
  • FIG. 8A is a phase difference image in a state where the conjugate relationship between the aperture ring 106 and the phase ring 110 is broken due to the lens effect on the liquid level (see FIG. 7B).
  • FIG. 8B is a phase difference image in a state where the positions of the aperture ring 106 and the condenser lens 107 are adjusted and the conjugate relationship between the aperture ring 106 and the phase ring 110 is maintained (see FIG. 7C).
  • the object to be observed was iPS cell-derived human cardiomyocytes fixed in the culture medium, and the optical magnification was 10 times (using C Lab TE200).
  • a CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the region where the phase difference is obtained is only the central portion of the image.
  • the region where the phase difference is obtained extends over the entire image, and a good phase difference image is obtained. That is, by adjusting the positions of the aperture ring 106 and the condenser lens 107 with respect to the phase ring 110 as in this embodiment, the influence of the lens effect due to the liquid level of the observation object is eliminated, and a good phase difference image is obtained. It can be said that it is possible.
  • the present technology is not limited to the above embodiments, and can be changed without departing from the gist of the present technology.
  • this technique can also take the following structures.
  • phase ring An aperture ring movable in a first direction relative to the phase ring;
  • a phase contrast microscope comprising: a condenser lens that is movable in the first direction independently of the aperture ring with respect to the phase ring.
  • the aperture ring is further movable in a second direction orthogonal to the first direction and a third direction orthogonal to the first direction and the second direction.
  • phase contrast microscope according to (1) or (2) above, An imaging unit that captures an adjustment image including an aperture ring image that is an image of the aperture ring and a phase ring image that is an image of the phase ring; A phase contrast microscope further comprising: a position of the aperture ring relative to the phase ring based on the adjustment image; and a control unit that adjusts a position of the condenser lens relative to the phase ring.
  • the control unit adjusts the position of the aperture ring so that the aperture ring image is in focus, and adjusts the position of the condenser lens so that the aperture ring image is included in the phase ring image.
  • An adjustment image including an aperture ring image that is an image of an aperture ring and a phase ring image that is an image of a phase ring is obtained, and based on the adjustment image, the position of the aperture ring with respect to the phase ring, and the condenser lens
  • a control device for a phase-contrast microscope that adjusts the position relative to the phase ring.
  • the position of the aperture ring with respect to the phase ring and the position of the condenser lens with respect to the phase ring are adjusted based on an adjustment image including an aperture ring image that is an image of the aperture ring and a phase ring image that is an image of the phase ring. Control method of phase contrast microscope.
  • SYMBOLS 100 Phase contrast microscope 101 ... Light source 102 ... Light source lens 103 ... Field stop 104 ... Relay lens 105 ... Aperture stop 106 ... Aperture ring 107 ... Condenser lens 108 ... Stage 109 ... Objective lens 110 ... Phase ring 111 ... First imaging lens DESCRIPTION OF SYMBOLS 112 ... Mirror 113 ... 2nd imaging part 114 ... 2nd imaging lens 115 ... 2nd imaging part 116 ... Control part

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Abstract

　観察対象物による位相差像への光学的影響を解消することが可能な位相差顕微鏡、位相差顕微鏡の制御装置及び位相差顕微鏡の制御方法を提供する。　本技術に係る位相差顕微鏡（１００）は、位相リング（１１０）と、開口リング（１０６）と、コンデンサレンズ（１０７）とを具備する。開口リング（１０６）は、位相リング（１１０）に対して、第１の方向（Ｚ方向）に移動可能である。コンデンサレンズ（１０７）は、位相リング（１１０）に対して、開口リング（１０６）とは独立して第１の方向（Ｚ方向）に移動可能である。

Description

位相差顕微鏡、位相差顕微鏡の制御装置及び位相差顕微鏡の制御方法
　本技術は、観察対象物の位相差像を撮像することが可能な位相差顕微鏡、位相差顕微鏡の制御装置及び位相差顕微鏡の制御方法に関する。
　観察対象物の位相差像を生成することが可能な位相差顕微鏡は、特徴的な構成として開口リングと位相リングを備える。開口リングは、リング状のスリットが形成された遮光板であり、位相リングは、リング状の位相膜を備える透明板である。
　光源から照射された照明光（均一光）は開口リングのスリットを通過してリング状に成形され、コンデンサレンズ（集光レンズ）によって観察対象物に集光される。ここで、照明光は、観察対象物を直進した直接光と、観察対象物によって回折を受けた回折光に分けられる。
　直接光は、位相リングの位相膜を透過して位相がずれ、かつ減光される。回折光は、大部分が位相リングの透明部分（位相膜が形成されていない部分）を透過するため、位相と明るさは変化しない。直接光と回折光は、結像レンズによって同一の結像面に結像され、位相差像を生成する。
　このような位相差顕微鏡の構成により、良好な位相差像を得るためには、開口リングと位相リングの共役関係が成立している必要がある。このため、観察対象物の観察前に、観察倍率において開口リングと位相リングの位置合わせが実行される。例えば、特許文献１には、第１の位相リング（開口リング）と第２の位相リングの何れか一方を移動させることが可能な位相差顕微鏡が開示されている。
特開２００９－１２２３５６号公報
　しかしながら、位相差顕微鏡にセットされた観察対象物によって、開口リングと位相リングの共役関係が影響を受ける場合がある。例えば、観察対象物に液体が含まれている場合、液面がレンズ効果を生じることによって上記共役関係が崩れ、良好な位相差像を得ることは困難となる。
　以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、観察対象物による位相差像への光学的影響を解消することが可能な位相差顕微鏡、位相差顕微鏡の制御装置及び位相差顕微鏡の制御方法を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る位相差顕微鏡は、位相リングと、開口リングと、コンデンサレンズとを具備する。
　上記開口リングは、上記位相リングに対して、第１の方向に移動可能である。
　上記コンデンサレンズは、上記位相リングに対して、上記開口リングとは独立して上記第１の方向に移動可能である。
　この構成によれば、観察対象物の液面によるレンズ効果によって開口リングと位相リングの共役関係が崩れた場合であっても、位相リングに対する開口リングの位置と、位相リングに対するコンデンサレンズの位置を独立して調整することにより、拡大倍率を維持しつつ共役関係を成立させることが可能となり、即ち位相差顕微鏡を位相差像の観察に適した状態にすることが可能となる。これに対し、開口リングの位相リングに対する位置のみを調整した場合、液面のレンズ効果によって拡大倍率がずれるため、良好な位相差像を得ることができない。
　上記開口リングは、さらに、上記第１の方向に直交する第２の方向と、上記第１の方向及び上記第２の方向に直交する第３の方向に移動可能であってもよい。
　この構成によれば、第２の方向及び第３の方向における、開口リングと位相リングの位置合わせを行うことが可能である。観察対象物の液面によるレンズ効果によって、開口リングと位相リングの光学的な中心がずれる場合があるが、上記構成によればこのようなずれを解消することが可能となる。
、
　上記位相差顕微鏡は、上記開口リングの像である開口リング像と上記位相リングの像である位相リング像を含む調整用画像を撮像する撮像部と、上記調整用画像に基づいて、上記開口リングの上記位相リングに対する位置と、上記コンデンサレンズの上記位相リングに対する位置を調整する制御部とをさらに具備してもよい。
　この構成によれば、制御部が、調整用画像に基づいて開口リングとコンデンサレンズの位相リングに対する位置を調整するため、位相差顕微鏡を自動的に位相差像の観察に適した状態にすることが可能となる。
　上記制御部は、上記開口リング像の焦点が合うように上記開口リングの位置を調整し、上記開口リング像が上記位相リング像に含まれるように上記コンデンサレンズの位置を調整してもよい。
　この構成によれば、制御部は、開口リング像の焦点を利用して開口リングの位相リングに対する位置を調整し、開口リング像と位相リング像の大小関係を利用してコンデンサレンズの位相リングに対する位置を調整することが可能となる。
　上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る位相差顕微鏡の制御装置は、開口リングの像である開口リング像と位相リングの像である位相リング像を含む調整用画像を取得し、上記調整用画像に基づいて、上記開口リングの上記位相リングに対する位置と、コンデンサレンズの上記位相リングに対する位置とを調整する。
　上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る位相差顕微鏡の制御方法は、開口リングの像である開口リング像と位相リングの像である位相リング像を含む調整用画像に基づいて、上記開口リングの上記位相リングに対する位置と、コンデンサレンズの上記位相リングに対する位置とを調整する。
　以上のように、本技術によれば、観察対象物による位相差像への光学的影響を解消することが可能な位相差顕微鏡、位相差顕微鏡の制御装置及び位相差顕微鏡の制御方法を提供することが可能である。
本技術の実施形態に係る位相差顕微鏡の模式図である。 同位相差顕微鏡の開口リングの模式図である。 同位相差顕微鏡の位相リングの模式図である。 同位相差顕微鏡の第２撮像部によって撮像される調整用画像の例である。 同位相差顕微鏡の、開口リングとコンデンサレンズの調整を示す模式図である。 同位相差顕微鏡の制御部の動作を示すフローチャートである。 同位相差顕微鏡の、開口リングのコンデンサレンズの移動量の例である。 同位相差顕微鏡の、第１撮像部によって撮像される位相差像の例である。
　本技術の実施形態に係る位相差顕微鏡について説明する。
　［位相差顕微鏡の構成］
　図１は、本実施形態に係る位相差顕微鏡１００の構成示す模式図である。同図に示すように、位相差顕微鏡１００は、光源１０１、光源レンズ１０２、視野絞り１０３、リレーレンズ１０４、開口絞り１０５、開口リング１０６、コンデンサレンズ１０７、ステージ１０８、対物レンズ１０９、位相リング１１０、第１結像レンズ１１１、ミラー１１２、第１撮像部１１３、第２結像レンズ１１４、第２撮像部１１５及び制御部１１６を有する。また、ステージ１０８には、観察対象物（培養液中の細胞等）を収容したウェルプレートＳが載置されている。
　以降の説明おいて、開口リング１０６から位相リング１１０に対する方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向に垂直な方向をＹ方向とする。Ｚ方向は、位相差顕微鏡１００の光軸方向に一致し、Ｘ方向及びＹ方向は、ステージ１０８のステージ面に沿った方向である。
　光源１０１は、観察対象物に照射される照明光を生成する光源であり、ハロゲンランプや白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等、任意の光源を利用することができる。図１において、光源１０１から照射された照明光の光路を光路Ｌ１として示す。
　光源レンズ１０２は、光源１０１から照射された照明光を集光するレンズである。光源レンズ１０２は任意のものを利用することができるが、照明光を均一光（ケーラー照明光）にすることが可能なものが好適である。
　視野絞り１０３は、観察対象物と共役となる位置に配置され、照明光が観察対象物に照射される範囲を制限する。視野絞り１０３は例えば、円形の開口が形成された遮光板であるものとすることができる。
　リレーレンズ１０４は、照明光を伝達するレンズである。リレーレンズ１０４は任意のものを利用することができる。
　開口絞り１０５は、光源１０１と共役となる位置に配置され、観察対象物に照射される照明光の光量を調整する。開口絞り１０５は例えば、円形の開口が形成された遮光板であるものとすることができる。
　開口リング１０６は、照明光をリング状に成形する。図２は、開口リング１０６を示す模式図である。同図に示すように、開口リング１０６は、遮光領域１０６ａと光透過領域１０６ｂを有する。遮光領域１０６ａは入射光を遮蔽する領域であり、光透過領域１０６ｂは入射光を透過する領域である。開口リング１０６は、遮光性部材にスリットを形成して光透過領域１０６ｂとし、それ以外の領域を遮光領域１０６ａとしたものとすることができる。
　ここで、開口リング１０６は、位相リング１１０に対して、少なくともＺ方向に移動可能に構成されている。また、詳細は後述するが、開口リング１０６はＸ方向及びＹ方向にも移動可能に構成されているものが好適である。
　さらに、開口リング１０６は、図示しない駆動機構、例えばモータによって各方向に移動されるものとすることができる。駆動機構は制御部１１６に接続されて制御され、即ち開口リング１０６の位置は制御部１１６によって調整されるものとすることができる。また、開口リング１０６は、手動によってその位置を調整されるものとすることも可能である。
　コンデンサレンズ１０７は、照明光を観察対象物に集光するレンズである。コンデンサレンズ１０７は任意のものを利用することができる。ここで、コンデンサレンズ１０７は位相リング１１０に対して、開口リング１０６とは独立してＺ方向に移動可能に構成されている。
　さらに、コンデンサレンズ１０７は、図示しない駆動機構、例えばモータによってＺ方向に移動されるものとすることができる。駆動機構は制御部１１６に接続されて制御され、即ちコンデンサレンズ１０７の位置は制御部１１６によって調整されるものとすることができる。また、コンデンサレンズ１０７は、手動によってその位置を調整されるものとすることも可能である。
　ステージ１０８は、観察対象物（ここではウェルプレートＳ）を支持する。ステージ１０８は、図示しない駆動機構によって、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能に構成されている。なおステージ１０８の少なくとも中心部分は、光透過性を有する材料からなる。
　対物レンズ１０９は、観察対象物の像を所定倍率に拡大する。対物レンズ１０９は、各種拡大倍率のものから所望の拡大倍率に応じて選択することが可能である。
　位相リング１１０は、入射光の一部を位相シフトさせる。図１に示すように、位相リング１１０は対物レンズ１０９に一体的に構成されているものが一般的であるが、対物レンズ１０９と独立していてもよい。図３は、位相リング１１０を示す模式図である。同図に示すように、位相リング１１０は、位相シフト領域１１０ａと光透過領域１１０ｂを有する。位相シフト領域１１０ａは、入射光の位相をシフトさせると共に、入射光を減光する領域である。光透過領域１１０ｂは、入射光の位相をシフトさせることなく透過させる領域である。位相リング１１０は、光透過性部材に位相膜を成膜して位相シフト領域１１０ａとし、それ以外の領域を光透過領域１１０ｂとしたものとすることができる。
　第１結像レンズ１１１は、観察対象物の像を第１撮像部１１３の撮像面（撮像素子）に結像させる。第１結像レンズ１１１は、任意のものを利用することができる。
　ミラー１１２は、第１結像レンズ１１１と第１撮像部１１３の間の光路に配置され、入射光を第２結像レンズ１１４向けて反射する。ミラー１１２は、位相差像の観察の際には光路から除外されるものとすることも可能である。
　第１撮像部１１３は、観察対象物の位相差像を撮像する。具体的には第１撮像部１１３は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を備えるものとすることができる。
　対物レンズ１０９、位相リング１１０、第１結像レンズ１１１及び第１撮像部１１３によって第１撮像光学系が構成される。図１において、第１撮像光学系の光路を光路Ｌ２として示す。観察対象物と第１撮像部１１３の撮像面は共役関係を構成し、第１撮像部１１３によって観察対象物の位相差像が撮像される。
　第２結像レンズ１１４は、ミラー１１２によって反射された光を第２撮像部１１５の撮像面（撮像素子）に結像させる。第２結像レンズ１１４は、任意のものを利用することができる。
　第２撮像部１１５は、開口リング１０６とコンデンサレンズ１０７の位置調整用の画像（以下、調整用画像）を撮像する。具体的には第２撮像部１１５は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を備えるものとすることができる。第２撮像部１１５は、撮像した調整用画像を制御部１１６に供給する。なお、第２撮像部１１５の替わりに光学系が設けられ、ユーザが上記調整用画像に相当する像を目視できるように構成されていてもよい。
　開口リング１０６、コンデンサレンズ１０７、対物レンズ１０９、位相リング１１０、第１結像レンズ１１１、ミラー１１２、第２結像レンズ１１４及び第２撮像部１１５によって第２撮像光学系が構成される。図１において、第２撮像光学系の光路を光路Ｌ３として示す。開口リング１０６、位相リング１１０及び第２撮像部１１５の撮像面は共役関係を構成し、第２撮像部１１５によって、開口リング１０６の像と位相リング１１０の像を含む画像（調整用画像）が撮像される。
　制御部１１６は、位相差顕微鏡１００に組み込まれた情報処理ユニット又は位相差顕微鏡１００とは独立した情報処理装置（ＰＣ等）であり、第２撮像部１１５、開口リング１０６の駆動機構及びコンデンサレンズ１０７の駆動機構にそれぞれ接続されている。また、制御部１１６は、ステージ１０８の駆動機構等にも接続されていてもよい。制御部１１６は、第２撮像部１１５から供給された調整用画像に基づいて、開口リング１０６の位相リング１１０に対する位置と、コンデンサレンズ１０７の位相リング１１０に対する位置を調整する。制御部の詳細については後述する。
　位相差顕微鏡１００は以上のような構成を有する。光源１０１から照射された照明光は、光源レンズ１０２によって集光され、視野絞り１０３によって照射範囲が制限される。さらに、リレーレンズ１０４によって伝達され、開口絞り１０５によって光量が調節される。さらに、開口リング１０６の光透過領域１０６ｂ（図２参照）を透過してリング状に成形され、コンデンサレンズ１０７によってウェルプレートＳのウェルに収容された観察対象物に照射される。
　ここで、照明光は、観察対象物を直進した直接光と、観察対象物によって回折を受け回折光に分けられる。直接光は、位相リング１１０の位相シフト領域１１０ａ（図３参照）を透過して位相がずれ、かつ減光される。回折光は、大部分が位相リング１１０の光透過領域１１０ｂを透過するため、位相と明るさは変化しない。直接光と回折光は光路Ｌ２において、第１結像レンズ１１１によって第１撮像部１１３の撮像面に結像され、位相差像が生成される。
　このような位相差顕微鏡１００の構成により、良好な位相差像を得るためには、開口リング１０６と位相リング１１０の共役関係が成立している必要がある。このため、観察対象物の観察前に、開口リング１０６と位相リング１１０の相対位置の調整が必要となる。
　この位置調整においては、光路Ｌ３が利用される。開口リング１０６の像と位相リング１１０の像は光路Ｌ３において、第２結像レンズ１１４によって第２撮像部１１５の撮像面に結像され、調整用画像が生成される。
　図４は、位置調整用画像の例を示す模式図である。同図に示すように調整用画像には、開口リング１０６の像（以下、開口リング像）Ｆ１と位相リング１１０の像（以下、位相リング像）Ｆ２が含まれる。ここで、図４に示すように、開口リング像Ｆ１が位相リング像Ｆ２に含まれるように、開口リング１０６の位相リング１１０に対する位置が調整される。調整用画像がこのようになると、開口リング１０６の光透過領域１０６ｂを透過した照明光が、位相リング１１０の位相シフト領域１１０ａを透過しており、即ち開口リング１０６と位相リング１１０が、位相差像の生成に適した位置関係となっている。
　［液面によるレンズ効果について］
　上述のように、調整用画像を利用して、開口リング１０６と位相リング１１０の相対位置を調整することが可能である。しかしながら、観察対象物によって生じるレンズ効果によって、開口リング１０６と位相リング１１０の共役関係が影響を受ける場合がある。
　図５は、位相差顕微鏡１００の一部の構成と、第２撮像部１１５によって撮像される調整用画像を示す模式図である。
　図５（ａ）は、観察対象物が、ディッシュＤに収容された溶液を含む場合を示している。この場合、溶液の液面は平面に近く、レンズ効果を生じない。このため、開口リング１０６と位相リング１１０の共役関係は維持される。したがって、開口リング像Ｆ１が位相リング像Ｆ２に含まれた調整用画像が生成される。
　図５（ｂ）は、観察対象物が、ウェルＷに収容された溶液を含む場合を示している。この場合、表面張力によって溶液の液面がメニスカス形状を形成し、レンズ効果を生じる。このため、このレンズ効果によって、開口リング１０６と位相リング１１０の共役関係が崩れ、開口リング像Ｆ１にボケが生じる。
　図５（ｃ）に示すように、開口リング１０６をＺ方向に移動させると、開口リング像Ｆ１のボケが解消される。しかしながら、拡大倍率がずれたままなので、開口リング像Ｆ１が位相リング像Ｆ２の中に収まらない。
　ここで、図５（ｄ）に示すように、開口リング１０６に加え、コンデンサレンズ１０７をＺ方向に移動させることにより、拡大倍率を保ちつつ共役関係を維持することが可能となる。これにより、開口リング像Ｆ１が位相リング像Ｆ２に含まれた調整用画像が生成される。即ち、液体のレンズ効果による影響を解消することが可能となる。
　このように、本実施形態に係る位相差顕微鏡１００においては、開口リング１０６とコンデンサレンズ１０７が、位相リング１１０に対して独立にＺ方向に移動することが可能に構成されていることにより、観察対象物のレンズ効果による影響を解消することが可能となる。
　［制御部による位置調整］
　上述した開口リング１０６及びコンデンサレンズ１０７の位相リング１１０に対する位置調整は、制御部１１６によって自動的になされるものとすることが可能である。図６は、制御部１１６の動作を示すフローチャートである。
　最初に、制御部１１６は、第２撮像部１１５から調整用画像を取得する（Ｓｔ１０１）。上述のように調整用画像には、開口リング像Ｆ１と位相リング像Ｆ２が含まれている（図５参照）。
　制御部１１６は、調整用画像において開口リング像Ｆ１がボケているか否かを判断する（Ｓｔ１０２）。制御部１１６は、調整用画像に２値化等の画像処理を施すことによって、開口リング像Ｆ１がボケているか否かを判断することが可能である。
　調整用画像において、開口リング像Ｆ１がボケていない場合（Ｓｔ１０２：Ｙｅｓ）、制御部１１６は次のステップに移行する。一方、図５（ｂ）に示すように、開口リング像Ｆ１がボケている場合（Ｓｔ１０２：Ｎｏ）、制御部１１６は、開口リング１０６の駆動機構を制御し、開口リング１０６をＺ方向に移動させる（Ｓｔ１０３）。
　制御部１１６は再び調整用画像を取得して（Ｓｔ１０１）、開口リング像Ｆ１がボケているか否かの判断を行い（Ｓｔ１０２）、ボケていればさらに開口リング１０６をＺ方向に移動させる（Ｓｔ１０３）。以降、制御部１１６は、開口リング像Ｆ１のボケが解消されるまでこれらのステップ（Ｓｔ１０１～１０３）を繰返す。
　続いて、制御部１１６は、再び第２撮像部１１５から調整用画像を取得し（Ｓｔ１０４）、
開口リング像Ｆ１と位相リング像Ｆ２の中心（リング中心）が一致しているか否かを判断する（Ｓｔ１０５）。これら像の中心が一致している場合（Ｓｔ１０５：Ｙｅｓ）、制御部１１６は次のステップに移行する。一方、これらの像の中心が一致していない場合（Ｓｔ１０５：Ｎｏ）、制御部１１６は開口リングの駆動機構を制御し、開口リング１０６をＸ方向及びＹ方向に移動させる（Ｓｔ１０６）。
　制御部１１６は再び調整用画像を取得して（Ｓｔ１０４）、開口リング像Ｆ１と位相リング像Ｆ２の中心が一致しているか否かの判断を行い（Ｓ１０５）、一致していなけらばさらに開口リング１０６を移動させる（Ｓｔ１０６）。以降、制御部１１６は、像の中心が一致するまでこれらのステップ（Ｓｔ１０４～１０６）を繰返す。
　続いて、制御部１１６は、再び第２撮像部１１５から調整用画像を取得し（Ｓｔ１０７）、
開口リング像Ｆ１と位相リング像Ｆ２の幅中心の径が一致しているか否かを判断する（Ｓｔ１０８）。幅中心の径とは、調整用画像において各リングの中心から各リングの幅の中央までの距離である。
　制御部１１６は、開口リング像Ｆ１と位相リング像Ｆ２の幅中心の径が一致している場合（Ｓｔ１０８：Ｙｅｓ）、次のステップに移行する。一方これらの幅中心の径が一致していない場合（Ｓｔ１０８：Ｎｏ）、制御部１１６はコンデンサレンズ１０７の駆動機構を制御し、コンデンサレンズ１０７をＺ方向に移動させる（Ｓｔ１０９）。
　制御部１１６は再び調整用画像を取得して（Ｓｔ１０７）、開口リング像Ｆ１と位相リング像Ｆ２の幅中心の径が一致しているか否かの判断を行い（Ｓｔ１０８）、一致していなければさらにコンデンサレンズ１０７を移動させる。以降、制御部１１６は、幅中心の径が一致するまでこれらのステップ（Ｓｔ１０７～１０９）を繰返す。
　続いて、制御部１１６は、調整用画像において、開口リング像Ｆ１が位相リング像Ｆ２内に収まっているか否かを判断する（Ｓｔ１１０）。図５（ｄ）に示すように開口リング像Ｆ１が位相リング像Ｆ２内に収まっている場合（Ｓｔ１１０：Ｙｅｓ）、制御部１１６は位置調整プロセスを終了する。一方、開口リング像Ｆ１が位相リング像Ｆ２内に収まっていない場合（Ｓｔ１１０：Ｎｏ）、制御部１１６はステップ１０１に戻り、上記各ステップを繰返す。
　以上のようにして制御部１１６は、図５（ｄ）に示すような調整用画像が得られるように位相リング１１０に対する開口リング１０６及びコンデンサレンズ１０７の位置を調整する。これにより、観察対象物によるレンズ効果の影響を解消して開口リング１０６と位相リング１１０の共役関係を維持することが可能となる。
　なお、上述した位置調整の手順は、制御部１１６ではなく、ユーザが実施してもよい。即ち、第２撮像部１１５に替えて目視可能な光学系を利用し、ユーザが開口リング１０６及びコンデンサレンズ１０７の位置を調整するものとすることも可能である。
　［実施例］
　位相差顕微鏡１００において、上述のように開口リング１０６とコンデンサレンズ１０７の位置調整を行う際、どの程度移動させればよいかを算出した。図７は、位相差顕微鏡１００の構成の一部と移動距離を示す模式図である。
　図７（ａ）は、観察対象物がディッシュＤに収容された溶液を含み、溶液によるレンズ効果が生じていない状態を示す。図７（ｂ）は、観察対象物がウェルＷに収容された容器を含み、溶液によるレンズ効果が生じている状態を示す。図７（ｃ）は、図７（ｂ）に示す状態から、開口リング１０６及びコンデンサレンズ１０７の位相リング１１０に対する位置が調整された状態を示す。
　溶液（絶対屈折率ｎ＝１．３３）の中心厚が３ｍｍ、溶液表面のメニスカスの曲率半径が８ｍｍ、コンデンサレンズ１０７の焦点距離が４５ｍｍであるとする。この場合、図７（ｃ）に示すように、開口リング１０６のＺ方向の移動距離が８１．７ｍｍ、コンデンサレンズ１０７のＺ方向の移動距離が３．７ｍｍであるときに、開口リング１０６と位相リング１１０の共役関係が成立し、位相差像の生成に適した状態となる。
　また、ウェルＷがＸＹ方向に２ｍｍ移動し、即ちメニスカスが２ｍｍ偏心した場合、開口リング１０６のＸＹ方向の移動距離が３．８ｍｍ、Ｚ方向の移動距離がさらに２２ｍｍであるときに、開口リング１０６と位相リング１１０の共役関係が成立し、位相差像の生成に適した状態となる。
　また、図８は、位相差顕微鏡１００の第１撮像部１１３によって撮像された観察対象物の位相差像である。図８（ａ）は、液面のレンズ効果によって開口リング１０６と位相リング１１０の共役関係が崩れている状態（図７（ｂ）参照）の位相差像である。図８（ｂ）は、開口リング１０６とコンデンサレンズ１０７の位置が調整され、開口リング１０６と位相リング１１０の共役関係が維持されている状態（図７（ｃ）参照）の位相差像である。なお、観察対象物は、培養液中に固定されたｉＰＳ細胞由来のヒト心筋細胞であり、光学倍率は１０倍（ＣラボＴＥ２００を使用）とした。第１撮像部１１３には、画素数２０４８×２０４８のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラを利用した。
　図８（ａ）に示すように、共役関係が崩れている状態においては、位相差が得られている領域が画像の中央部分のみとなっている。一方、図８（ｂ）に示すように、共役関係が成立している状態においては、位相差が得られている領域が画像全体に及び、良好な位相差像が得られている。即ち、本実施形態のように、開口リング１０６とコンデンサレンズ１０７の位相リング１１０に対する位置を調整することにより、観察対象物の液面によるレンズ効果の影響を解消し、良好な位相差像を得ることが可能であるといえる。
　本技術は、上記各実施形態にのみ限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において変更することが可能である。
　なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
　（１）
　位相リングと、
　上記位相リングに対して、第１の方向に移動可能な開口リングと、
　上記位相リングに対して、上記開口リングとは独立して上記第１の方向に移動可能なコンデンサレンズと
　を具備する位相差顕微鏡。
　（２）
　上記（１）に記載の位相差顕微鏡であって、
　上記開口リングは、さらに、上記第１の方向に直交する第２の方向と、上記第１の方向及び上記第２の方向に直交する第３の方向に移動可能である
　位相差顕微鏡。
　（３）
　上記（１）又は（２）に記載の位相差顕微鏡であって、
　上記開口リングの像である開口リング像と上記位相リングの像である位相リング像を含む調整用画像を撮像する撮像部と、
　上記調整用画像に基づいて、上記開口リングの上記位相リングに対する位置と、上記コンデンサレンズの上記位相リングに対する位置を調整する制御部と
　をさらに具備する位相差顕微鏡。
　（４）
　上記（１）から（３）のいずれか一つに記載の位相差顕微鏡であって、
　上記制御部は、上記開口リング像の焦点が合うように上記開口リングの位置を調整し、上記開口リング像が上記位相リング像に含まれるように上記コンデンサレンズの位置を調整する
　位相差顕微鏡。
　（５）
　開口リングの像である開口リング像と位相リングの像である位相リング像を含む調整用画像を取得し、上記調整用画像に基づいて、上記開口リングの上記位相リングに対する位置と、コンデンサレンズの上記位相リングに対する位置とを調整する
　位相差顕微鏡の制御装置。
　（６）
　開口リングの像である開口リング像と位相リングの像である位相リング像を含む調整用画像に基づいて、上記開口リングの上記位相リングに対する位置と、コンデンサレンズの上記位相リングに対する位置とを調整する
　位相差顕微鏡の制御方法。
　１００…位相差顕微鏡
　１０１…光源
　１０２…光源レンズ
　１０３…視野絞り
　１０４…リレーレンズ
　１０５…開口絞り
　１０６…開口リング
　１０７…コンデンサレンズ
　１０８…ステージ
　１０９…対物レンズ
　１１０…位相リング
　１１１…第１結像レンズ
　１１２…ミラー
　１１３…第２撮像部
　１１４…第２結像レンズ
　１１５…第２撮像部
　１１６…制御部

Claims (6)

  1. 　位相リングと、
    　前記位相リングに対して、第１の方向に移動可能な開口リングと、
    　前記位相リングに対して、前記開口リングとは独立して前記第１の方向に移動可能なコンデンサレンズと
    　を具備する位相差顕微鏡。
  2. 　請求項１に記載の位相差顕微鏡であって、
    　前記開口リングは、さらに、前記第１の方向に直交する第２の方向と、前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する第３の方向に移動可能である
    　位相差顕微鏡。
  3. 　請求項１に記載の位相差顕微鏡であって、
    　前記開口リングの像である開口リング像と前記位相リングの像である位相リング像を含む調整用画像を撮像する撮像部と、
    　前記調整用画像に基づいて、前記開口リングの前記位相リングに対する位置と、前記コンデンサレンズの前記位相リングに対する位置とを調整する制御部と
    　をさらに具備する位相差顕微鏡。
  4. 　請求項３に記載の位相差顕微鏡であって、
    　前記制御部は、前記開口リング像の焦点が合うように前記開口リングの位置を調整し、前記開口リング像が前記位相リング像に含まれるように前記コンデンサレンズの位置を調整する
    　位相差顕微鏡。
  5. 　開口リングの像である開口リング像と位相リングの像である位相リング像を含む調整用画像を取得し、前記調整用画像に基づいて、前記開口リングの前記位相リングに対する位置と、コンデンサレンズの前記位相リングに対する位置とを調整する
    　位相差顕微鏡の制御装置。
  6. 　開口リングの像である開口リング像と位相リングの像である位相リング像を含む調整用画像に基づいて、前記開口リングの前記位相リングに対する位置と、コンデンサレンズの前記位相リングに対する位置とを調整する
    　位相差顕微鏡の制御方法。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015152648A (ja) * 2014-02-12 2015-08-24 株式会社ニコン 位相差顕微鏡
JP2015152650A (ja) * 2014-02-12 2015-08-24 株式会社ニコン 位相差顕微鏡
JP2015152647A (ja) * 2014-02-12 2015-08-24 株式会社ニコン 位相差顕微鏡
WO2017002451A1 (ja) * 2015-06-30 2017-01-05 富士フイルム株式会社 位相差顕微鏡および撮像方法
JP2017161385A (ja) * 2016-03-10 2017-09-14 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 撮像装置における撮像配置決定方法および撮像装置
JP2019012250A (ja) * 2017-06-30 2019-01-24 富士フイルム株式会社 位相差顕微鏡
WO2019064984A1 (ja) 2017-09-28 2019-04-04 株式会社片岡製作所 位相差観察装置および細胞処理装置
JP2019066819A (ja) * 2017-09-28 2019-04-25 株式会社片岡製作所 位相差観察装置および細胞処理装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH085929A (ja) * 1994-06-17 1996-01-12 Olympus Optical Co Ltd 顕微鏡光学系
JP2009122356A (ja) * 2007-11-14 2009-06-04 Nikon Corp 位相差顕微鏡

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4883086B2 (ja) * 2006-07-04 2012-02-22 株式会社ニコン 顕微鏡装置
US9069175B2 (en) * 2011-04-08 2015-06-30 Kairos Instruments, Llc Adaptive phase contrast microscope

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH085929A (ja) * 1994-06-17 1996-01-12 Olympus Optical Co Ltd 顕微鏡光学系
JP2009122356A (ja) * 2007-11-14 2009-06-04 Nikon Corp 位相差顕微鏡

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015152650A (ja) * 2014-02-12 2015-08-24 株式会社ニコン 位相差顕微鏡
JP2015152647A (ja) * 2014-02-12 2015-08-24 株式会社ニコン 位相差顕微鏡
JP2015152648A (ja) * 2014-02-12 2015-08-24 株式会社ニコン 位相差顕微鏡
EP3318913A4 (en) * 2015-06-30 2018-06-27 FUJIFILM Corporation Phase difference microscope and imaging method
WO2017002451A1 (ja) * 2015-06-30 2017-01-05 富士フイルム株式会社 位相差顕微鏡および撮像方法
JP2017015856A (ja) * 2015-06-30 2017-01-19 富士フイルム株式会社 位相差顕微鏡および撮像方法
US10649192B2 (en) 2015-06-30 2020-05-12 Fujifilm Corporation Phase-contrast microscope and imaging method
WO2017154253A1 (ja) * 2016-03-10 2017-09-14 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 撮像装置における撮像配置決定方法および撮像装置
JP2017161385A (ja) * 2016-03-10 2017-09-14 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 撮像装置における撮像配置決定方法および撮像装置
JP2019012250A (ja) * 2017-06-30 2019-01-24 富士フイルム株式会社 位相差顕微鏡
WO2019064984A1 (ja) 2017-09-28 2019-04-04 株式会社片岡製作所 位相差観察装置および細胞処理装置
JP2019066819A (ja) * 2017-09-28 2019-04-25 株式会社片岡製作所 位相差観察装置および細胞処理装置
CN111164487A (zh) * 2017-09-28 2020-05-15 株式会社片冈制作所 相位差观察装置及细胞处理装置
CN111164487B (zh) * 2017-09-28 2022-04-15 株式会社片冈制作所 相位差观察装置及细胞处理装置
US11977214B2 (en) 2017-09-28 2024-05-07 Kataoka Corporation Phase difference observation apparatus and cell treatment apparatus

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