WO2024106237A1 - 検体観察システム、検体観察装置及び検体観察方法 - Google Patents

検体観察システム、検体観察装置及び検体観察方法 Download PDF

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WO2024106237A1
WO2024106237A1 PCT/JP2023/039820 JP2023039820W WO2024106237A1 WO 2024106237 A1 WO2024106237 A1 WO 2024106237A1 JP 2023039820 W JP2023039820 W JP 2023039820W WO 2024106237 A1 WO2024106237 A1 WO 2024106237A1
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optical axis
unit
light
amount
specimen
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PCT/JP2023/039820
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健 松井
成司 和田
哲朗 桑山
寛和 辰田
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ソニーグループ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/06—Means for illuminating specimens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/24—Base structure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals

Definitions

  • This disclosure relates to a specimen observation system, a specimen observation device, and a specimen observation method.
  • AF autofocus
  • the sensitivity to the focus is uniquely determined according to the distance between the observed object and the objective lens.
  • the AF does not function beyond the detection range of the sensor, causing focus shifts and blurring of the captured fluorescent image.
  • technologies such as those described in Patent Document 1 have been proposed.
  • this disclosure proposes a specimen observation system, specimen observation device, and specimen observation method that are capable of adjusting the focus sensitivity.
  • a specimen observation system includes a light emitting unit that emits irradiation light, an optical axis adjustment unit that shifts the optical axis of the irradiation light in a predetermined direction and is capable of changing the amount of shift of the optical axis, an objective lens that focuses the irradiation light with the shifted optical axis on an object to be observed, a movement drive unit that moves at least one of the objective lens and the object to be observed, a detection unit that detects the intensity value of the fluorescence emitted from the object to be observed by the irradiation light focused by the objective lens, and a control unit that controls the movement drive unit to maintain a predetermined distance between the objective lens and the object to be observed based on the intensity value detected by the detection unit.
  • a specimen observation device includes a light emitting unit that emits irradiation light, an optical axis adjustment unit that shifts the optical axis of the irradiation light in a predetermined direction and is capable of changing the amount of shift of the optical axis, and an objective lens that focuses the irradiation light with the shifted optical axis on an object to be observed.
  • a specimen observation method includes a specimen observation device emitting irradiation light, shifting the optical axis of the irradiation light in a predetermined direction, and focusing the irradiation light with the shifted optical axis on an object to be observed, and when shifting the optical axis in the predetermined direction, the optical axis is shifted based on a preset amount and direction of shift of the optical axis.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a microscope system according to a first embodiment.
  • 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of an optical axis adjustment unit according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of an optical axis adjustment unit according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a control device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing sensitivity adjustment information according to the first embodiment
  • 4A to 4C are diagrams for explaining the light intensity of irradiation light according to the first embodiment
  • 4A and 4B are diagrams for explaining the relationship between the focus position of the objective lens and the position of an image on the first image sensor according to the first embodiment.
  • 5A and 5B are diagrams illustrating changes in the amount of focus deviation and the position of the image on the first image sensor according to the amount of deviation of the optical axis according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are diagrams for explaining a state in which an image is misaligned on the first detection sensor according to the first embodiment.
  • 11A and 11B are diagrams for explaining how a difference is obtained by using the center of gravity of light quantity from an image obtained by the first detection sensor according to the first embodiment.
  • 3 is a diagram for explaining the positional relationship between an objective lens and an observation object according to the first embodiment.
  • FIG. FIG. 13 is a diagram showing a case where the tilt (focus sensitivity) according to the first embodiment is appropriate.
  • FIG. 13 is a diagram showing a case where the inclination according to the first embodiment is smaller (the focus sensitivity is low) than that in FIG. 12 .
  • 13 is a diagram showing a case where the inclination according to the first embodiment is larger (higher focus sensitivity) than in FIG. 12 .
  • 5 is a flowchart showing an example of a flow of information processing according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of a microscope system according to a second embodiment.
  • 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of an optical axis adjustment unit according to a second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of an optical axis adjustment unit according to a second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of a microscope system according to a third embodiment.
  • 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of an optical axis adjustment unit according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of an optical axis adjustment unit according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the rotation angle and the wavelength reflectance (% R) when glass having a thickness of 12 mm is used as the refractive portion according to the third embodiment.
  • 13 is a diagram for explaining the relationship between the rotation angle and the beam shift amount in the case where quartz glass is used as the refracting portion according to the third embodiment.
  • FIG. FIG. 2 is a diagram showing an example of an image of a subject to be photographed;
  • FIG. 25 is a diagram showing an example in which the center of gravity of the object shown in FIG. 24 is obtained by imaging the object with line illumination;
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the center of gravity position in the aperture method.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the center of gravity position in the beam shift method.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the position of the center of gravity of the aperture method when there is a brightness saturation area.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the center position of the beam shift method when there is a brightness saturation area.
  • FIG. 11 is a schematic block diagram of a microscope system according to an application example.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of an optical system in a microscope system according to an application example.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of hardware.
  • each embodiment may contribute to solving a different purpose or problem, and may provide different effects. Note that the effects in each embodiment are merely examples and are not limiting, and other effects may also be provided.
  • First embodiment 1-1 Example of the configuration of a microscope system 1-2.
  • Second embodiment 2-1 Example of the configuration of a microscope system 3.
  • Third embodiment 3-1 Example of the configuration of a microscope system 4. Comparison between the aperture method and the beam shift method 5. Functions and effects according to each embodiment 6.
  • Other embodiments 7.
  • Application example 8. Example of the hardware configuration 9. Supplementary notes
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the microscope system 1 according to the first embodiment.
  • Fig. 2 and Fig. 3 are each a diagram showing a configuration example of an optical axis adjustment unit 13 according to the first embodiment.
  • the microscope system 1 is an example of a specimen observation system.
  • the microscope system 1 is a system that irradiates a specimen Sa with excitation light La and receives fluorescence emitted from the specimen Sa.
  • This microscope system 1 includes an imaging device 2, a control device 3, and a server device 4.
  • the imaging device 2 is communicatively connected to the control device 3, for example, via a wired or wireless connection.
  • the control device 3 is communicatively connected to the server device 4 via a network, such as a wired or wireless communication network.
  • the imaging device 2 includes an irradiation unit 10, an optical system 20, a stage unit 30, a detection unit 40, and an image detection unit 50.
  • the imaging device 2 functions as an optical microscope having an optical mechanism for measuring the fluorescence emitted from the specimen Sa.
  • the imaging device 2 is an example of a specimen observation device.
  • the irradiation unit 10 irradiates excitation light La.
  • the excitation light La is light that has an asymmetric shape with respect to the optical axis.
  • the optical axis is the optical axis from the irradiation unit 10 to the observation object S.
  • a shape that is asymmetric with respect to the optical axis means that the shape of the light beam in an orthogonal cross section perpendicular to the optical axis is asymmetric with the optical axis as the center.
  • the wavelength range of the excitation light La may be any wavelength range that includes the wavelength range in which the specimen Sa emits fluorescence.
  • the irradiation unit 10 has a light emitting unit 11, a collimator lens 12, and an optical axis adjustment unit 13.
  • the light-emitting unit 11 emits irradiation light L that includes at least the wavelength range in which the specimen Sa emits fluorescence.
  • the light-emitting unit 11 may be a light source that emits spot-shaped (point-shaped) light, a light source that emits line-shaped light, or a light source that emits line-shaped light through a slit or the like.
  • spot-shaped and line-shaped refer to the shape of a cross section perpendicular to the optical axis of the irradiation light L emitted from the light-emitting unit 11. This optical axis is the optical axis of the irradiation light L that has passed through the collimating lens 12.
  • the light-emitting unit 11 is a light source that emits linear irradiation light L.
  • the longitudinal direction of the linear irradiation light L coincides with the X-axis direction in FIG. 1. Details of the X-axis direction will be described later.
  • the collimator lens 12 converts the irradiation light L emitted from the light-emitting unit 11 into approximately parallel light.
  • the irradiation light L emitted from the light-emitting unit 11 is converted into approximately parallel light by the collimator lens 12 and then reaches the optical axis adjustment unit 13.
  • the optical axis adjustment unit 13 has a light blocking unit 14 and a first movement drive unit 15.
  • the first movement drive unit 15 functions as a light blocking movement drive unit.
  • the light shielding section 14 shields a portion of the irradiation light L.
  • This light shielding section 14 may be any member that shields a portion of the irradiation light L.
  • the light shielding section 14 is a plate-shaped member (light shielding plate) that is not transparent to the irradiation light L, and has an opening 14a through which a portion of the irradiation light L passes.
  • the opening 14a is formed, for example, in a rectangular shape.
  • the irradiation light L emitted from the light-emitting section 11 is converted into approximately parallel light by the collimating lens 12 before reaching the light shielding section 14.
  • the light shielding section 14 shields a portion of the irradiation light L, and emits it as excitation light La that is asymmetric in shape with respect to the optical axis.
  • the light shielding portion 14 shields one end of the line-shaped irradiation light L in a direction intersecting the longitudinal direction (the X-axis direction in the figure) (the Z-axis direction in the figure).
  • the light shielding range of the light shielding portion 14 is not limited.
  • the light shielding portion 14 may be positioned so as to shield the range from one end to the center in the Z-axis direction in a cross section perpendicular to the optical axis of the irradiation light L.
  • the irradiation light L becomes excitation light La that is asymmetric in shape with respect to the optical axis by being partially shielded by the light shielding portion 14.
  • the first movement drive unit 15 moves the light blocking unit 14 in a direction along a cross section perpendicular to the optical axis of the irradiation light L.
  • the first movement drive unit 15 moves the light blocking unit 14 in a direction (Z-axis direction in the figure) intersecting the longitudinal direction (X-axis direction in the figure) of the line-shaped irradiation light L.
  • the first movement drive unit 15 is, for example, a movement mechanism such as a single-axis motorized stage. This movement mechanism includes, for example, a motor such as a stepping motor or a servo motor.
  • the optical system 20 has a dichroic mirror 21, an objective lens 22, a second movement drive unit 23, and a dichroic mirror 24.
  • the dichroic mirror 21 reflects the excitation light La and transmits light in wavelength regions other than the excitation light La. In this embodiment, the dichroic mirror 21 transmits fluorescent light. Note that a half mirror may be used instead of the dichroic mirror 21.
  • the objective lens 22 focuses the excitation light La on the observation object S.
  • the objective lens 22 is a lens for focusing the excitation light La on the observation object S and irradiating the excitation light La on the specimen Sa.
  • the second movement drive unit 23 moves the objective lens 22 in a direction toward or away from the observation object S.
  • the second movement drive unit 23 moves the objective lens 22 in the Z-axis direction in FIG. 1.
  • the focus of the objective lens 22 is adjusted by adjusting the distance between the objective lens 22 and the observation object S (described in detail below).
  • the second movement drive unit 23 is, for example, a movement mechanism such as a single-axis motorized stage. This movement mechanism includes, for example, a motor such as a stepping motor or a servo motor.
  • the dichroic mirror 24 distributes a portion of the fluorescence to the detection unit 40 and the remainder to the image detection unit 50.
  • the distribution ratio of the fluorescence by the dichroic mirror 24 to the detection unit 40 and the image detection unit 50 may be different ratios or the same ratio (e.g., 50%, 50%).
  • a half mirror may be used instead of the dichroic mirror 24.
  • the direction along which the objective lens 22 and the observation object S approach and move away from each other is referred to as the Z-axis direction.
  • the Z-axis direction is described as coinciding with the thickness direction of the specimen Sa.
  • the two-dimensional plane that is the light receiving surface of the observation object S for the excitation light La is a plane represented by two axes perpendicular to the Z-axis direction (the X-axis direction and the Y-axis direction perpendicular to the X-axis direction).
  • the longitudinal direction of the linear irradiation light L coincides with the X-axis direction.
  • the longitudinal direction of the irradiation light L i.e., the longitudinal direction of the excitation light La, may not coincide with the X-axis direction.
  • an excitation filter may be provided between the light-shielding unit 14 and the dichroic mirror 21.
  • the excitation filter selectively transmits light in a wavelength range in which the specimen Sa to be measured emits fluorescence.
  • the excitation light La is narrowed in band by passing through the excitation filter, and is then reflected by the dichroic mirror 21 and reaches the objective lens 22.
  • the objective lens 22 moves relative to the observation object S, but this is not limited to this.
  • either or both of the objective lens 22 and the observation object S may move in the Z-axis direction.
  • the stage unit 30 has a stage 31 and a third movement drive unit 32.
  • the stage 31 is a stage that holds the observation object S. This stage 31 is formed so that it can move in the X-axis direction and the Y-axis direction. However, it is sufficient that the stage 31 is formed so that it can move at least in the Y-axis direction.
  • the third movement drive unit 32 moves the stage 31 in the X-axis direction and the Y-axis direction. However, it is sufficient that the third movement drive unit 32 is configured to move the stage 31 at least in the Y-axis direction. As the stage 31 moves, the observation object S placed on the stage 31 moves in the Y-axis direction relative to the objective lens 22.
  • the third movement drive unit 32 is, for example, a movement mechanism such as a two-axis electric stage. This movement mechanism includes, for example, a motor such as a stepping motor or a servo motor.
  • the observation object S includes a specimen Sa.
  • the specimen Sa is an example of a measurement object in the microscope system 1, and is placed on the stage 31. That is, the specimen Sa can be an object for which an image is obtained by the microscope system 1. In this embodiment, the specimen Sa will be described as emitting fluorescence when irradiated with excitation light La.
  • the specimen Sa may include a biological sample. Examples of biological samples include microorganisms, cells, liposomes, red blood cells, white blood cells, platelets, vascular endothelial cells, tiny cell fragments of epithelial tissue, and pathological tissue slices of various organs.
  • the specimen Sa may be, for example, a biological sample placed between a pair of glass members.
  • the specimen Sa may also be, for example, a biological sample placed on a glass member.
  • the glass member is, for example, a slide glass.
  • the glass member may also be called a cover glass.
  • the glass member may be any member on which a biological sample can be placed, and is not limited to a member made of glass.
  • the glass member may be any member that transmits light such as the excitation light La and light emitted from the specimen Sa.
  • the specimen Sa may be, for example, a biological sample encapsulated in an encapsulant.
  • the encapsulant may be any material that transmits light such as the excitation light La and light emitted from the specimen Sa.
  • the encapsulant may be either a liquid or a solid.
  • the biological sample that may be contained in the specimen Sa may have been subjected to a process such as staining or labeling.
  • the process may be staining to show the morphology of the biological component or to show a substance (such as a surface antigen) contained in the biological component, and may be, for example, HE (Hematoxylin-Eosin) staining or immunohistochemistry staining.
  • the biological sample may have been subjected to the above process using one or more reagents, and the reagents may be fluorescent dyes, color-developing reagents, fluorescent proteins, or fluorescently labeled antibodies.
  • the specimen Sa may be prepared from a specimen or tissue sample taken from the human body for the purpose of pathological diagnosis or clinical testing. Furthermore, the specimen Sa is not limited to being derived from the human body, but may also be derived from animals, plants, or other materials. The characteristics of the specimen Sa vary depending on the type of tissue (e.g., organs or cells) used, the type of disease being treated, the attributes of the subject (e.g., age, sex, blood type, or race), or the lifestyle of the subject (e.g., diet, exercise habits, or smoking habits).
  • the specimens may be managed with identification information (e.g., barcode information or QR code (registered trademark) information) that can identify each specimen.
  • the light emitted from the specimen Sa may be, for example, fluorescence emitted from a fluorescent dye in a biological sample when irradiated with the excitation light La. Furthermore, the light emitted from the specimen Sa may be, for example, light that emits light in a wavelength range other than fluorescence when irradiated with the excitation light La, or, more specifically, light that scatters or reflects the illumination light. In the following, the fluorescence emitted by the specimen Sa when irradiated with the excitation light La may be referred to simply as "light.”
  • the specimen Sa When the specimen Sa is irradiated with the excitation light La, it emits fluorescence.
  • the fluorescence emitted from the specimen Sa by irradiation with the excitation light La passes through the objective lens 22 and the dichroic mirror 21 and reaches the dichroic mirror 24.
  • the dichroic mirror 24 distributes a portion of the fluorescence to the detection unit 40 and the remainder to the image detection unit 50.
  • the imaging device 2 irradiates the excitation light La onto the observation object S by scanning the irradiation light L along a direction (Y-axis direction) perpendicular to the longitudinal direction (X-axis direction) of the irradiation light L.
  • the method of scanning the excitation light La is not limited. Examples of the scanning method include a method of moving the stage 31 in the Y-axis direction by the third movement drive unit 32, and a method of moving a part of the imaging device 2 other than the stage 31 in the Y-axis direction relative to the observation object S.
  • a polarizing mirror may be disposed between the dichroic mirror 21 and the objective lens 22, and the excitation light La may be scanned by the polarizing mirror.
  • the light-emitting unit 11 of the irradiation unit 10 and the object of observation S are in an optically conjugate relationship. Also, it is assumed that the light-emitting unit 11, the object of observation S, the detection unit 40, and the image detection unit 50 are in an optically conjugate relationship. In other words, it is assumed that the imaging device 2 is a microscope optical system of a coaxial epi-illumination type.
  • the detection unit 40 has a first imaging sensor 41 and a first imaging lens 42.
  • the first imaging sensor 41 is, for example, an area sensor or a line sensor.
  • the first imaging lens 42 focuses the fluorescence reflected by the dichroic mirror 24 onto the first imaging sensor 41.
  • Such a detection unit 40 receives the fluorescence emitted from the specimen Sa and outputs a fluorescence signal.
  • This detection unit 40 functions as an imaging camera for autofocus.
  • the image detection unit 50 has a second imaging sensor 51 and a second imaging lens 52.
  • the second imaging sensor 51 is, for example, an area sensor or a line sensor.
  • the second imaging lens 52 focuses the fluorescence that has passed through the dichroic mirror 24 onto the second imaging sensor 51.
  • Such an image detection unit 50 receives the fluorescence and outputs a fluorescence image indicating the received fluorescence.
  • the image detection unit 50 outputs the fluorescence image to, for example, the server device 4 or an analysis device that analyzes the fluorescence image.
  • the fluorescence image is used to analyze the type of sample Sa, etc.
  • Each of the first imaging sensor 41 and the second imaging sensor 51 includes, for example, a plurality of light receiving sections (not shown).
  • the light receiving sections are elements that convert the received fluorescence into an electric charge.
  • the light receiving sections are, for example, photodiodes.
  • a sensor in which a plurality of light receiving sections are arranged two-dimensionally along a light receiving surface that receives the fluorescence may be used, or a sensor in which a plurality of light receiving sections are arranged one-dimensionally may be used.
  • This sensor may be, for example, a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor or a CCD (Charge Coupled Device) image sensor.
  • CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor
  • CCD Charge Coupled Device
  • the first image sensor 41 has a configuration in which multiple light receiving elements are arranged two-dimensionally along the light receiving surface will be described as an example. Also, in this embodiment, a case where the gains and charge accumulation times of the multiple light receiving elements included in the first image sensor 41 are the same as each other will be described as an example.
  • the first imaging sensor 41 receives the fluorescence and outputs a fluorescence signal.
  • the fluorescence signal output from the first imaging sensor 41 is a signal indicating the intensity value (e.g., light intensity) of the fluorescence received by each of the multiple light receiving sections.
  • the fluorescence signal is a signal that specifies the fluorescence intensity value for each light receiving section.
  • the fluorescence intensity value may be referred to as the fluorescence intensity value.
  • the fluorescence intensity value is a value that indicates the intensity of the received fluorescence.
  • the first imaging sensor 41 outputs the fluorescence signal to the control device 3.
  • the fluorescent signal is a fluorescent image in which a fluorescent intensity value is defined for each pixel corresponding to each of the multiple light receiving units.
  • the fluorescent intensity value corresponds to the pixel value.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the control device 3 according to the first embodiment.
  • Fig. 5 is a diagram showing sensitivity adjustment information T1 according to the first embodiment.
  • control device 3 As shown in FIG. 4, the control device 3 according to the first embodiment has a control unit 3a, a processing unit 3b, a memory unit 3c, and an input unit 3d.
  • the control unit 3a controls each unit.
  • the control unit 3a controls the light-emitting unit 11, the first movement drive unit 15, the second movement drive unit 23, the third movement drive unit 32, the first image sensor 41, the second image sensor 51, and the like.
  • the control unit 3a controls the light-emitting unit 11 by adjusting the amount of light emitted by the light-emitting unit 11.
  • the control unit 3a also controls the first movement drive unit 15 by adjusting the amount of movement and the direction of movement of the light-shielding unit 14.
  • the control unit 3a controls the second movement drive unit 23 by adjusting the amount of movement and the direction of movement of the objective lens 22.
  • the control unit 3a controls the third movement drive unit 32 by adjusting the amount of movement and the direction of movement of the stage 31.
  • the control unit 3a controls the first image sensor 41 to obtain a fluorescent signal. This control unit 3a receives the fluorescent signal from the first image sensor 41.
  • the control unit 3a controls the second image sensor 51 to obtain a fluorescent image. This control unit 3a receives the fluorescent image from the second image sensor 51.
  • the processing unit 3b executes various processes. For example, the processing unit 3b executes various processes in response to an input operation by an operator on the input unit 3d.
  • the memory unit 3c stores various information.
  • the input unit 3d accepts an input operation from the operator.
  • This input unit 3d may be configured with an input device such as a keyboard or a mouse.
  • the input unit 3d may be an input device other than a keyboard or a mouse.
  • the control unit 3a and processing unit 3b may be realized, for example, by having a processing device such as a CPU (Central Processing Unit) execute a program, i.e., by software, or may be realized by hardware such as an IC (Integrated Circuit), or may be realized by a combination of software and hardware.
  • a processing device such as a CPU (Central Processing Unit) execute a program, i.e., by software, or may be realized by hardware such as an IC (Integrated Circuit), or may be realized by a combination of software and hardware.
  • a processing device such as a CPU (Central Processing Unit) execute a program, i.e., by software, or may be realized by hardware such as an IC (Integrated Circuit), or may be realized by a combination of software and hardware.
  • IC Integrated Circuit
  • the operator may operate the input unit 3d according to the type of observation object S (e.g., the type of specimen Sa) based on experience or statistics to adjust the amount of light blocking of the irradiated light L by the light blocking unit 14.
  • the control unit 3a controls the first movement drive unit 15 to move the light blocking unit 14 according to the input operation of the operator on the input unit 3d.
  • a part of the irradiated light L is blocked by the light blocking unit 14, but the optical axis of the irradiated light L changes as the amount of light blocking of the irradiated light L by the light blocking unit 14 changes.
  • the amount of deviation of the optical axis of the irradiated light L is determined by the amount of light blocking that blocks the irradiated light L.
  • the change in the amount of deviation of the optical axis changes the focus sensitivity (described in detail below).
  • the memory unit 3c may store sensitivity adjustment information T1, for example, as shown in FIG. 5.
  • the sensitivity adjustment information T1 is information indicating the focus sensitivity (amount of deviation of the optical axis) for each type of observation object S (for example, type of specimen Sa). This sensitivity adjustment information T1 is, for example, experimentally or theoretically obtained in advance and stored in the memory unit 3c.
  • the numerical values of the focus sensitivity (amount of deviation of the optical axis) in FIG. 5 are merely examples.
  • the types of measurement object S are SA, SB, and SC, and the focus sensitivity is set to -0.5 mm, -0.3 mm, and -0.7 mm for each type. These numerical values are the amount of deviation from the reference position of the optical axis.
  • the operator operates the input unit 3d to input or select the type of observation object S.
  • the processing unit 3b selects the amount of optical axis shift from the sensitivity adjustment information T1 according to the type of specimen Sa input or selected, and sets the selected amount of optical axis shift as a set value.
  • the control unit 3a controls the first movement drive unit 15 based on the set value of the amount of optical axis shift to move the light shielding unit 14. As a result, the light shielding unit 14 reaches a position based on the set value of the amount of optical axis shift.
  • Information such as sensitivity adjustment information T1 may be obtained in advance by using techniques such as AI (Artificial Intelligence) or machine learning to determine the correspondence between the type (e.g., morphology) of specimen Sa and focus sensitivity.
  • AI Artificial Intelligence
  • the focus sensitivity is determined when the observation object S is set, and the optical axis deviation is automatically adjusted to achieve the determined focus sensitivity.
  • a provisional photographing (thumbnail photographing) step is included in the photographing step to determine the location of specimen Sa of observation object S in advance, the resolution during the provisional photographing needs to be set to an appropriate level.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the light intensity of the irradiation light L according to the first embodiment.
  • the irradiation light L emitted from the light-emitting unit 11 is collimated by the collimator lens 12, and the waveform A1 of the light intensity of the collimated light has a convex shape with a peak.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the focus position of the objective lens 22 and the position of the image (e.g., a line image) on the first image sensor 41 according to the positional relationship (image) between the light-shielding portion 14 having the opening 14a and the light intensity in the first embodiment.
  • the image e.g., a line image
  • Each graph in FIG. 7 plots the focus position of the objective lens 22 and the position of the image on the first image sensor 41 when the light shielding portion 14 is moved a specified amount, based on the case where the light amount is cut in half by the light shielding portion 14.
  • the horizontal axis represents the focus position (in-focus position) of the observed object S and the objective lens 22, and the vertical axis represents the position of the image on the first image sensor 41 (the distance from the reference position of the image).
  • the specified amount for moving the light shielding portion 14 is +0.5 mm, -0.5 mm, and -1.0 mm from the reference position.
  • the positive movement direction of the light shielding portion 14 is upward, and the negative movement direction of the light shielding portion 14 is downward.
  • FIG. 8 is a diagram showing how the amount of focus shift and the position of the image on the first image sensor 41 change according to the amount of shift in the optical axis in the first embodiment.
  • the horizontal axis represents the focus position of the observation object S and the objective lens 22, and the vertical axis represents the position of the image on the first image sensor 41.
  • the processing unit 3b first determines the focus position of the observation object S and the objective lens 22, and sets the position of the image on the first image sensor 41 at that time as the reference focus position. After that, if the position of the image on the first image sensor 41 changes from the reference focus position, the control unit 3a can always maintain the focus position by moving the objective lens 22 with the second movement drive unit 23 so as to cancel out the amount of change (phase difference method). In other words, the control unit 3a moves the objective lens 22 with the second movement drive unit 23 so as to maintain the separation distance between the observation object S and the objective lens 22 at a predetermined distance, which is the initial value.
  • the amount of focus movement and the amount of movement of the image on the first image sensor 41 are determined by the optical design (e.g., the amount of deviation from the optical axis).
  • the optical design e.g., the amount of deviation from the optical axis.
  • the amount of deviation from the optical axis can be easily controlled. In other words, by changing the slope of the graph shown in Figure 8, it is possible to adjust the focus sensitivity.
  • the focus sensitivity By adjusting the focus sensitivity, it is possible to adjust the focus to suit the shape of the specimen Sa of the observation object S, for example.
  • the focus sensitivity can be set low (low slope of the graph shown in FIG. 8), and if a sharper focus characteristic is desired, the focus sensitivity can be set high (high slope of the graph shown in FIG. 8), thereby obtaining AF characteristics that suit the shape of the specimen Sa.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the state in which an image (optical axis) is misaligned on the first image sensor 41 according to the first embodiment.
  • the state in which the line image G1, which is the image, is misaligned on the first image sensor 41 is displayed in black and white inversion.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining how the difference (amount of deviation) is calculated using the center of gravity of light quantity from the image obtained by the first image sensor 41 according to the first embodiment.
  • the processing unit 3b determines the most frequent value from the full screen histogram as the brightness threshold value (step S1).
  • the processing unit 3b calculates the X average light amount for each X position in the direction perpendicular to the line image G2 and plots it as the vertical axis (step S2), and the Y position in the direction perpendicular to the line image G2 as the horizontal axis (step S3).
  • the processing unit 3b determines the threshold value as the black level, subtracts the black level from the light amount value of the X average light amount, calculates the center of gravity position of the light amount, and obtains the difference (deviation amount) between the calculated center of gravity position and the reference position (step S4).
  • this predetermined value is set to 25, which is a value that is less than 10% of the maximum brightness value of 255 in the case of 8 bits.
  • the most frequent value depends on the noise characteristics of the first image sensor 41, but is, for example, about 8.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the positional relationship between the objective lens 22 and the observation object S according to the first embodiment.
  • the position of the objective lens 22 moves in the Z-axis direction relative to the unevenness of the specimen Sa of the observation object S.
  • the objective lens 22 moves in a direction toward or away from the observation object S.
  • the objective lens 22 moves by the second movement drive unit 23 under the control of the control unit 3a to maintain focus, for example, to eliminate the difference (deviation) between the center of gravity position and the reference position described above.
  • FIG. 12 is a diagram showing a case where the tilt (focus sensitivity) according to the first embodiment is appropriate.
  • FIG. 13 is a diagram showing a case where the tilt according to the first embodiment is smaller than that of FIG. 12 (low focus sensitivity).
  • FIG. 14 is a diagram showing a case where the tilt according to the first embodiment is larger than that of FIG. 12 (high focus sensitivity).
  • B1a is the lower movement limit
  • B1b is the upper movement limit.
  • B2 is the detection range of the first image sensor 41.
  • B2a is the lower detection limit
  • B2b is the upper detection limit.
  • the slope (sensitivity) of the solid line B11 is appropriately set.
  • the actual focus range is narrow and the sensitivity to the unevenness of the observation object S is low, making detection difficult. For this reason, it is necessary to increase the sensitivity, and the slope of the dashed line B12a is set.
  • the actual focus range is wide, and the detection range B2 of the first image sensor 41 exceeds the range of the detection lower limit value B2a and the detection upper limit value B2b.
  • the focus if the focus remains at the end of the movable range of the objective lens 22, the focus will be lost, that is, the image will be blurred. For this reason, it is necessary to decrease the sensitivity, and the slope of the dashed line B13a is set. Note that the line will be blurred at the upper and lower limits of the detection range B2 of the first image sensor 41. For example, the signal may widen or the peak brightness may decrease. It is desirable for the detection range B2 of the first image sensor 41 to be a range in which linearity can be maintained.
  • the focus sensitivity (focus adjustment sensitivity) of the observation object S and the objective lens 22 is usually determined by the optical design, but by using the optical axis adjustment unit 13, it is possible to easily and freely adjust the focus sensitivity. Adjustment according to the observation object S is possible; for example, if the observation object S is rough (large unevenness), the focus sensitivity can be lowered, and if the observation object S is fine (small unevenness), the focus sensitivity can be raised, thereby improving the focusing performance for the observation object S.
  • Fig. 15 is a flowchart showing an example of the flow of information processing according to the first embodiment. This information processing is executed by the control device 3.
  • the observation object S is placed on the stage 31.
  • the observation object S may be placed on the stage 31 manually, or may be placed automatically using a loader or a manipulator.
  • the control unit 3a controls the irradiation unit 10 to turn on the illumination (step S100).
  • illumination excitation light La
  • the illumination light here may be line illumination, or may be light that is irradiated over a wider area in the Y-axis direction than line illumination.
  • the control unit 3a adjusts the focus sensitivity (step S102). For example, the operator operates the input unit 3d according to the type of observation object S (e.g., type of specimen Sa) based on experience or statistics. In response to the operator's input operation on the input unit 3d, the control unit 3a controls the first movement drive unit 15 to move the light shielding unit 14 and stop it at the desired position. This sets the amount of light shielding of the irradiated light L by the light shielding unit 14, and determines the focus sensitivity. It is possible to change the amount of light shielding of the irradiated light L by the light shielding unit 14 according to the type of observation object S, and the focus sensitivity can also be changed according to the type of observation object S.
  • the type of observation object S e.g., type of specimen Sa
  • the processing unit 3b acquires an image of the light from the observation object S from the image detection unit 50 (step S104).
  • the light from the observation object S is light emitted from the specimen Sa illuminated with light.
  • the processing unit 3b functions as an image acquisition unit.
  • the processing unit 3b executes a reference focus process using the captured image acquired in step S104 (step S106).
  • the initial relative position between the objective lens 22 and the object to be observed S is adjusted to a position where the contrast ratio is maximized.
  • the processing unit 3b calculates the contrast ratio of the captured image acquired in step S104.
  • the processing unit 3b repeats the movement of the objective lens 22 in the Z-axis direction under the control of the control unit 3a and the calculation of the contrast ratio of the captured image acquired from the image detection unit 50. Through this repeated process, the processing unit 3b adjusts the initial relative position between the objective lens 22 and the object to be observed S to a position where the contrast ratio is maximized.
  • the processing unit 3b functions as a reference focus unit.
  • the control unit 3a turns off the illumination that was turned on in the previous step S100 (step S108), and controls the irradiation unit 10 to turn on the line illumination (step S110).
  • the line illumination (excitation light La) from the irradiation unit 10 is irradiated onto the observation object S.
  • the processing unit 3b acquires a focus image from the detection unit 40 (step S112). That is, the processing unit 3b acquires a focus image, which is an image of fluorescence from the observation object S irradiated with line illumination (excitation light La).
  • the processing unit 3b functions as a focus image acquisition unit.
  • the processing unit 3b selects a unit area corresponding to a specific light sensitivity from among the multiple types of unit areas (step S114). For example, the processing unit 3b selects a unit area corresponding to a light intensity value within a predetermined range of gradation values (for example, a range of gradation values from 10 to 250) in the focused image acquired in step S112.
  • the processing unit 3b functions as a selection unit.
  • the processing unit 3b identifies the center of gravity of the image of the unit area in the focus image acquired in step S112 (step S116).
  • This center of gravity is the reference position (target center of gravity position).
  • the reference position is the center of gravity of the fluorescence intensity value when the focus of the objective lens 22 is on the specimen Sa of the observation object S.
  • the reference position corresponds to the position where the difference between adjacent pixel values (brightness values) is the largest in the focus image (captured image) of the observation object S irradiated with the excitation light La.
  • This position is, for example, a position in the Y-axis direction.
  • the processing unit 3b identifies the center of gravity position (reference position) using a known contrast method.
  • the processing unit 3b may identify the eye reference position by receiving or reading a reference position identified by an external device or the like using the contrast method.
  • the processing unit 3b functions as a center of gravity identification unit.
  • control unit 3a controls the third movement drive unit 32 so that the irradiation position of the line illumination (excitation light La) is the initial position in the scanning direction (Y-axis direction) of the measurement target area (step S118).
  • the processing unit 3b acquires a focus image from the detection unit 40 (step S120). That is, the processing unit 3b acquires a focus image, which is an image of fluorescence from the observation object S irradiated with line illumination (excitation light La).
  • the processing unit 3b selects a unit area corresponding to a specific light sensitivity from among the multiple types of unit areas (step S122). For example, the processing unit 3b selects a unit area corresponding to a light intensity value within a predetermined range of gradation values (for example, a range of gradation values from 10 to 250) in the focused image acquired in step S120.
  • a predetermined range of gradation values for example, a range of gradation values from 10 to 250
  • the processing unit 3b identifies the center of gravity of the image of the unit area in the focus image acquired in step S120 (step S124). For example, the processing unit 3b identifies the center of gravity position using a known contrast method.
  • the processing unit 3b calculates the difference between the center of gravity position (reference position) calculated in step S116 and the center of gravity position calculated in step S124 (step S126).
  • the processing unit 3b functions as a relative distance derivation unit.
  • the processing unit 3b calculates the amount of displacement in the Z-axis direction from the difference calculated in step S126, thereby calculating relative position information indicating the relative position between the objective lens 22 and the observation object S (step S128).
  • the processing unit 3b functions as a relative position derivation unit.
  • the control unit 3a controls the second movement drive unit 23 to move the objective lens 22 in the Z-axis direction (step S130).
  • the control unit 3a moves the objective lens 22 in a relative movement direction according to the relative movement amount represented by the displacement amount derived as the relative position in step S128 and the positive or negative value of that displacement amount.
  • the control unit 3a moves the objective lens 22 so as to eliminate the difference calculated in step S126.
  • step S130 the objective lens 22 and the object to be observed S move toward or away from each other along the Z axis direction.
  • the relative positions in the Z axis direction between the objective lens 22 and the object to be observed S are adjusted to the relative positions calculated in step S128, and the focus is adjusted so that the object to be observed S is in focus.
  • the processing unit 3b acquires an image of the fluorescence from the observation object S from the image detection unit 50 (step S132).
  • the image acquired in step S132 is, for example, an image acquired at a certain position in the scanning direction (Y-axis direction) of the measurement target area.
  • the control unit 3a judges whether or not to end the acquisition of the captured image (step S134).
  • the control unit 3a makes the judgment in step S134 by determining whether or not the line illumination (excitation light La) has been scanned from one end to the other end in the scanning direction of the measurement target area. If the control unit 3a judges negative in step S134 (No in step S134), the process proceeds to step S136.
  • the control unit 3a controls the third movement drive unit 32 to move the stage 31 in the scanning direction (Y-axis direction) by the width of the line illumination (excitation light La) (step S136).
  • step S136 the irradiation position of the line illumination in the scanning direction (Y-axis direction) of the measurement target area moves in the scanning direction by the width of the line illumination. Then, the processing returns to the above step S120.
  • step S134 judges the result in step S134 to be positive (Yes in step S134)
  • the process proceeds to step S138.
  • the control unit 3a stores the captured image from one end to the other end of the measurement target area in the scanning direction as a captured image of the observation target S included in the measurement target area in the storage unit 3c or the server device 4 (step S138). This ends the routine.
  • control unit 3a may make the judgment in step S134 by determining whether the line illumination (excitation light La) has been scanned from one end to the other end in the scanning direction of the measurement target area, and whether the line illumination has been scanned from one end to the other end in the X-axis direction of the measurement target area. In this case, in step S136, the control unit 3a may shift the irradiation position of the line illumination in the X-axis direction each time scanning of the line illumination from one end to the other end in the scanning direction of the measurement target area is completed, and then return the process to step S120.
  • the line illumination may be turned off. Then, when the movement of the stage 31 stops, the line illumination may be turned on again, and the process may return to step S120.
  • This type of processing makes it possible to freely move the light blocking portion 14 in a direction perpendicular to the optical axis (for example, in the Z-axis direction) and control the amount of deviation of the optical axis.
  • By controlling the amount of deviation of the optical axis it is possible to adjust the sensitivity of the observation object S and the objective lens 22 to focus adjustment, i.e., the focus sensitivity.
  • Second embodiment 2-1 Example of microscope system configuration A configuration example of a microscope system 1 according to the second embodiment will be described with reference to Fig. 16 to Fig. 18.
  • the second embodiment is basically the same as the first embodiment, but the difference therebetween (optical axis adjustment unit 13) will be described.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of the configuration of a microscope system 1 according to the second embodiment.
  • FIGS. 17 and 18 are each a diagram showing an example of the configuration of an optical axis adjustment unit 13 according to the second embodiment.
  • the first movement drive unit 15 of the optical axis adjustment unit 13 moves the light emitting unit 11 and the collimating lens 12 in a direction perpendicular to the optical axis, rather than the light blocking unit 14.
  • the first movement drive unit 15 moves the light emitting unit 11 and the collimating lens 12, for example, in the Z-axis direction in the figure.
  • the light blocking unit 14 is fixed, and the light emitting unit 11 and the collimating lens 12 move relative to the light blocking unit 14. The positional relationship between the light emitting unit 11 and the collimating lens 12 is maintained.
  • the first movement drive unit 15 holds the light emitting unit 11 and the collimating lens 12, and moves the light emitting unit 11 and the collimating lens 12 in the Z-axis direction.
  • the collimating lens 12 is provided in an opening in a case (not shown) that covers the light emitting unit 11, through which the irradiation light L emitted from the light emitting unit 11 passes.
  • the first movement drive unit 15 is provided with a heat sink 16 that dissipates heat.
  • movement of the light emitting unit 11 usually requires precision, since the optical axis after movement must remain parallel to the original optical axis before the movement. If this is a problem, it is desirable to use the optical axis adjustment unit 13 according to the first embodiment.
  • the third embodiment is basically the same as the first embodiment, but the difference therebetween (optical axis adjustment unit 13) will be described.
  • FIG. 19 is a diagram showing an example of the configuration of a microscope system 1 according to the third embodiment.
  • FIGS. 20 and 21 are each a diagram showing an example of the configuration of an optical axis adjustment unit 13 according to the third embodiment.
  • the optical axis adjustment unit 13 has a refraction unit 17 and a rotation drive unit 18.
  • the refraction unit 17 refracts the incident light, which is the irradiation light L, twice and emits the incident light with the optical axis shifted in parallel by a desired amount.
  • the refraction unit 17 is configured to be rotatable in a plane parallel to the Z-axis direction in the figure by the rotation drive unit 18.
  • the refraction unit 17 is provided with an axis parallel to the X-axis direction in the figure and passing through the center of the refraction unit 17 as the rotation axis.
  • the optical axis of the incident light and the optical axis of the emitted light are parallel and shifted by a desired amount. This shift amount changes according to the rotation amount (rotation angle) of the refraction unit 17.
  • the refraction unit 17 is configured, for example, by an optical plate such as a parallel plate or an optical cube. Note that the number of times the irradiation light L is refracted by the refraction unit 17 is not limited to two times.
  • the rotation drive unit 18 holds the refraction unit 17 rotatably within a plane parallel to the Z-axis direction in the figure, and rotates the refraction unit 17.
  • This rotation drive unit 18 is controlled by the control unit 3a.
  • the control unit 3a controls the rotation drive unit 18 by adjusting the amount of rotation and direction of rotation of the refraction unit 17. This adjusts the amount and direction of deviation of the optical axis of the irradiation light L.
  • the rotation drive unit 18 is, for example, a rotation mechanism.
  • This rotation mechanism includes, for example, a motor such as a stepping motor or a servo motor. Because rotation control is used, the structure is simplified and reliability can be increased.
  • optical glass is used as the refracting section 17 to utilize refraction, but there is a loss of light intensity as the light passes through the optical glass.
  • the loss of light intensity can be reduced by applying an AR coating (anti-reflective coating) to the glass for the specific wavelengths used for AF (autofocus). In other words, light can be used more effectively.
  • FIG. 22 is a graph showing the relationship between the rotation angle and the wavelength reflectance (%R) when glass with a thickness of 12 mm is used as the refractive section 17 according to the third embodiment.
  • %R wavelength reflectance
  • FIG. 23 is a diagram for explaining the relationship between the rotation angle and the amount of beam shift when quartz glass is used as the refracting portion 17 according to the third embodiment.
  • n1 is the refractive index of air, which is 1.
  • n2 is the refractive index of quartz glass, which is 1.47.
  • the amount of beam shift changes in proportion to the rotation angle ⁇ 1. This shows that the desired amount of beam shift can be obtained by rotating the refraction section 17 by the rotation drive section 18 based on the rotation angle ⁇ 1.
  • a refraction section 17 is provided between the light-emitting section 11 and the objective lens 22, and by angling the refraction section 17, a shift in the optical axis (beam shift) is generated, making it possible to control the amount of shift in the optical axis.
  • a shift in the optical axis beam shift
  • the optical axis adjustment method by the optical axis adjustment unit 13 (light blocking unit 14) according to the first or second embodiment will be described as the aperture method
  • the optical axis adjustment method by the optical axis adjustment unit 13 (refracting unit 17) according to the third embodiment will be described as the beam shift method.
  • FIG. 24 is a diagram showing an example of an image to be captured.
  • Tissue which is an example of a specimen Sa
  • HE hematoxylin and eosin
  • FIG. 25 is a diagram showing an example in which the subject shown in FIG. 24 is imaged using line illumination to determine the center of gravity.
  • area C2 (frame) is the area in which the center of gravity is determined.
  • the light amount center of gravity within the range of area C2 is calculated.
  • the white line C3 is the center of gravity line obtained by calculating the light amount center of gravity.
  • Part C4 indicated by the white arrow is a red blood cell, which appears to be brighter than the rest and wider in the Y direction. This part protrudes above and below the center of gravity area of normal tissue.
  • FIG. 26 is a diagram explaining the center position of the aperture method.
  • FIG. 27 is a diagram explaining the center position of the beam shift method.
  • the horizontal axis is the line position (line number) and the vertical axis is the line average pixel value.
  • the center of gravity position D1 of the light amount is on the non-shaded side (right side) of the line average pixel value peak.
  • the center position D2 of the light amount is located closer to the line average pixel value peak than when the optical axis adjustment method is the aperture method.
  • FIG. 28 is a diagram explaining the position of the center of gravity of the aperture method when there is a brightness saturated area.
  • FIG. 29 is a diagram explaining the position of the center of gravity of the beam shift method when there is a brightness saturated area.
  • the horizontal axis is the line position (line number) and the vertical axis is the line average pixel value.
  • the optical axis adjustment method is the beam shift method
  • the width of the line with a high line average pixel value will also increase, but because the increase is uniform, there will be little change in the center of gravity position D2 of the light amount. In this case, the deviation between the center of gravity position D2 of the light amount and the peak of the line average pixel value is small.
  • the beam shift method has an advantage over the aperture method because the amount of change in the center of gravity position (center of gravity line) of the light amount is smaller than in the aperture method.
  • the beam shift method uses optical elements with different refractive indices to shift the beam, and the cross-sectional shape of the beam is symmetrical from top to bottom.
  • the aperture method shifts the beam for center of gravity AF by blocking light, and although it is simple, the cross-sectional shape of the beam is asymmetrical from top to bottom.
  • the beam is irradiation light L
  • the cross-sectional shape of the beam is the shape of an orthogonal cross section perpendicular to the optical axis of the beam.
  • the beam shift method spreads the lines evenly, the detection depth fluctuation range is small for saturated pixel elements such as red blood cells. Because the beam shift method distributes the amount of light linearly for saturated pixel elements such as red blood cells (see Figure 29), the sensitivity of the first image sensor 41, for example, AF error based on the focus adjustment signal, is reduced. The beam shift method makes more effective use of the amount of light than the aperture method, and can suppress focus deviation.
  • the beam shift method in either the beam shift method or the aperture method, in the simplified phase difference AF method (center of gravity AF method), it is possible to obtain a focus sensitivity (e.g., focus resolution) suitable for the type of the observation object S, for example, its shape (irregularity).
  • the beam shift method makes it possible to avoid the possibility that saturated pixel elements such as red blood cells may cause fluctuations in the detection depth.
  • increasing the focus sensitivity for the observation object S means using a large first image sensor 41 to increase the position information in the first image sensor 41. If a small first image sensor 41 is used to reduce costs, if the specimen Sa has unevenness or steps that are larger than expected, the image may fall outside the detection range of the first image sensor 41 and become undetectable. In this case, the focus sensitivity is adjusted by the optical axis adjustment unit 13, for example by lowering the focus sensitivity, making it possible to track the specimen Sa of the observation object S.
  • the magnitude of the focus adjustment signal which changes depending on the unevenness of the observation object S, variable according to the size of the first image sensor 41, it is possible to avoid increased costs, such as by installing a larger sensor. For example, if the magnitude of the focus adjustment signal exceeds the upper limit, the focus sensitivity can be lowered to deal with the situation.
  • the optical system is complex and it is difficult to easily change the optical axis position, but in the simplified phase-difference AF method of this embodiment, the focus sensitivity can be easily changed by simply generating a shift in the optical axis.
  • the microscope system 1 which is an example of a specimen observation system, includes a light emitting unit 11 that emits irradiation light L, an optical axis adjustment unit 13 that can shift the optical axis of the irradiation light L in a predetermined direction and change the amount of shift of the optical axis, an objective lens 22 that focuses the irradiation light (excitation light La) whose optical axis has been shifted on the observation object S, a second movement drive unit 23 that moves at least one of the objective lens 22 and the observation object S, a detection unit 40 that detects the intensity value of the fluorescence emitted from the observation object S by the irradiation light (excitation light La) focused by the objective lens 22, and a control unit 3a that controls the second movement drive unit 23 so as to maintain the separation distance between the objective lens 22 and the observation object S at a predetermined distance based on the intensity value detected by the detection unit 40.
  • the optical axis adjustment unit 13 may also emit irradiation light (excitation light La) that is asymmetric with respect to the optical axis. Even in this case, it is possible to change the amount of deviation of the optical axis, and adjust the focus sensitivity.
  • the optical axis adjustment unit 13 may also have a light shielding unit 14 that blocks a portion of the irradiation light L, and a first movement drive unit 15 (light shielding movement drive unit) that moves at least one of the light emitting unit 11 and the light shielding unit 14 in a direction perpendicular to the optical axis. This allows the optical axis adjustment unit 13 to be realized with a simple configuration.
  • the optical axis adjustment unit 13 may also emit irradiation light (excitation light La) that is symmetrical with respect to the optical axis. Even in this case, it is possible to change the amount of deviation of the optical axis, and the focus sensitivity can be adjusted. Furthermore, the optical axis adjustment unit 13 can use light more effectively than when it emits irradiation light (excitation light La) that is asymmetrical with respect to the optical axis.
  • the optical axis adjustment unit 13 may also have a refracting unit 17 that refracts the irradiated light L, and a rotation drive unit 18 that rotates the refracting unit 17. This allows the optical axis adjustment unit 13 to be realized with a simple configuration. Furthermore, because rotation control is easy, the amount of deviation of the optical axis can be easily controlled, and can be done with high precision.
  • the refraction unit 17 may refract the irradiated light L so that the incident light and the outgoing light travel in the same direction, and the rotation drive unit 18 may rotate the refraction unit 17 in a plane parallel to the optical axis. This allows the optical axis adjustment unit 13 to be realized with a simple configuration.
  • the optical axis adjustment unit 13 may also adjust the amount of deviation of the optical axis depending on the type of observation object S. This makes it possible to adjust the focus sensitivity depending on the type of observation object S.
  • the microscope system 1 may further include an input unit 3d that receives input operations from an operator, and the optical axis adjustment unit 13 may adjust the amount of deviation of the optical axis in response to the input operation of the operator on the input unit 3d. This makes it possible to easily adjust the amount of deviation of the optical axis, and therefore to easily adjust the focus sensitivity.
  • the microscope system 1 may further include a storage unit 3c that stores sensitivity adjustment information T1 indicating the amount of optical axis deviation for each type of observation object S, and the optical axis adjustment unit 13 may adjust the amount of optical axis deviation based on the sensitivity adjustment information T1. This makes it possible to easily adjust the amount of optical axis deviation, and therefore to easily adjust the focus sensitivity.
  • the microscope system 1 may further include an input unit 3d that receives input operations from an operator, and the optical axis adjustment unit 13 may adjust the amount of optical axis deviation based on the amount of optical axis deviation selected from the sensitivity adjustment information T1 in response to the operator's input operations on the input unit 3d. This makes it possible to easily adjust the amount of optical axis deviation, and therefore to easily adjust the focus sensitivity.
  • the optical axis adjustment unit 13 may also adjust the amount of deviation of the optical axis according to the unevenness of the observation object S. This makes it possible to adjust the focus sensitivity according to the unevenness of the observation object S.
  • the optical axis adjustment unit 13 may also adjust the amount of deviation of the optical axis in response to changes in the objective lens 22. This makes it possible to adjust the focus sensitivity in response to changes in the objective lens 22.
  • the optical axis adjustment unit 13 may also adjust the amount of deviation of the optical axis according to the magnification of the objective lens 22. This makes it possible to adjust the focus sensitivity according to the magnification of the objective lens 22.
  • the microscope system 1 further includes a processing unit 3b that determines the center of gravity of the irradiated light (excitation light La) whose optical axis has been shifted based on the intensity value detected by the detection unit 40, and the control unit 3a may control the second movement drive unit 23 based on the center of gravity (e.g., the center of gravity of the light amount) so as to maintain the distance between the objective lens 22 and the observation object S at a predetermined distance. This makes it possible to reliably maintain the distance between the objective lens 22 and the observation object S at a predetermined distance.
  • the center of gravity e.g., the center of gravity of the light amount
  • the first movement drive unit 15, the second movement drive unit 23, or the third movement drive unit 32 is not limited to a stepping motor or a servo motor, and actuators such as a linear actuator, an ultrasonic actuator, a piezoelectric element, or an acousto-optical element may also be used.
  • directly moving elements such as the light-shielding unit 14, the light-emitting unit 11, or the refraction unit 17, they may be moved indirectly using a link mechanism or the like.
  • a configuration may be used in which an external magnetic field is applied to move elements such as the light-shielding unit 14, the light-emitting unit 11, or the refraction unit 17.
  • optical axis deviation does not have to be changed steplessly, but may be changed in two or more steps.
  • the amount of deviation of the optical axis may be changed depending on the coarse and fine parts of the object S to be observed, thereby changing the focus sensitivity.
  • the optical axis may be automatically shifted to adjust the focus sensitivity in response to changes in the objective lens 22 (e.g., magnification). For example, the focus sensitivity is lowered when the magnification of the objective lens 22 is low, and the focus sensitivity is increased when the magnification of the objective lens 22 is high.
  • changes in the objective lens 22 e.g., magnification
  • FIG. 30 is a schematic block diagram of a microscope system 1000 according to an application example.
  • FIG. 31 is a diagram showing an example of an optical system in a microscope system 1000 according to an application example.
  • a microscope system 1000 includes an observation unit 1001.
  • the observation unit 1001 includes an excitation unit 1010 that irradiates a pathological specimen (pathological sample) with a plurality of line lights having different wavelengths arranged in parallel with different axes, a stage 1020 that supports the pathological specimen, and a spectral imaging unit 1030 that acquires a fluorescence spectrum (spectral data) of the linearly excited pathological specimen.
  • different axes but parallel means that the multiple line lights are on different axes and parallel.
  • “Different axes” means that they are not on the same axis, and there is no particular restriction on the distance between the axes.
  • "Parallel” is not limited to “parallel” in the strict sense, but also includes a state where the lights are nearly parallel. For example, there may be deviations from the parallel state due to distortion from the optical system such as lenses, or manufacturing tolerances, and in this case they are still considered to be parallel.
  • the microscope system 1000 further includes a processing unit 1002. Based on the fluorescence spectrum of a pathological specimen (hereinafter also referred to as sample S) acquired by the observation unit 1001, the processing unit 1002 typically forms an image of the pathological specimen or outputs a distribution of the fluorescence spectrum.
  • the image referred to here refers to the composition ratio of the pigments that make up the spectrum and the autofluorescence derived from the sample, the waveform converted into RGB (red, green, blue) colors, the luminance distribution of a specific wavelength band, etc.
  • the excitation section 1010 and the spectroscopic imaging section 1030 are connected to the stage 1020 via an observation optical system 1040 such as an objective lens 1044.
  • the observation optical system 1040 has a function of tracking the optimal focus using a focus mechanism 1060.
  • a non-fluorescence observation section 1070 such as dark-field observation or bright-field observation may be connected to the observation optical system 1040.
  • the microscope system 1000 may be connected to a control unit 1080 that controls the excitation unit (control of the LD and shutter), the XY stage which is the scanning mechanism, the spectroscopic imaging unit (camera), the focus mechanism (detector and Z stage), the non-fluorescence observation unit (camera), etc.
  • a control unit 1080 controls the excitation unit (control of the LD and shutter), the XY stage which is the scanning mechanism, the spectroscopic imaging unit (camera), the focus mechanism (detector and Z stage), the non-fluorescence observation unit (camera), etc.
  • the excitation unit 1010 includes a plurality of excitation light sources L1, L2, ... capable of outputting light of a plurality of excitation wavelengths Ex1, Ex2, ....
  • the plurality of excitation light sources are typically constituted by light-emitting diodes (LEDs), laser diodes (LDs), mercury lamps, etc., and each light is converted into a line illumination and irradiated onto the sample S on the stage 1020.
  • the sample S (corresponding to the specimen Sa) is typically composed of a slide containing an observation target such as a tissue slice, but of course it can be something else.
  • the sample S (observation target) is stained with multiple fluorescent dyes.
  • the observation unit 1001 observes the sample S by magnifying it to a desired magnification.
  • the excitation section 1010 has multiple line lights (e.g., line lights LA and LB) arranged, and the shooting area of the spectral imaging section 1030 is arranged so as to overlap with each illumination area.
  • the two line lights LA and LB are each parallel to the Z-axis direction and are arranged a predetermined distance ( ⁇ y) apart in the Y-axis direction.
  • the shooting areas correspond to each slit section of the observation slit 1031 ( Figure 31) in the spectral imaging section 1030.
  • the illumination line width and the slit width can be larger, whichever is larger. If the illumination line width is larger than the slit width, the alignment margin of the excitation section 1010 with respect to the spectral imaging section 1030 can be increased.
  • the wavelengths constituting the first line illumination Ex1 and the second line illumination Ex2 are different from each other.
  • the line-shaped fluorescence excited by these line illuminations Ex1 and Ex2 is observed in the spectral imaging unit 1030 via the observation optical system 1040.
  • the spectral imaging unit 1030 has an observation slit 1031 with multiple slit sections through which the fluorescence excited by the multiple line illuminations can pass, and at least one image sensor 1032 that can individually receive the fluorescence that has passed through the observation slit 1031.
  • a two-dimensional imager such as a CCD or CMOS is used for the image sensor 1032.
  • the spectral imaging section 1030 acquires fluorescence spectral data (x, ⁇ ) from each of the line illuminators Ex1 and Ex2, using the pixel array in one direction (e.g., the vertical direction) of the image sensor 1032 as a wavelength channel.
  • the acquired spectral data (x, ⁇ ) is recorded in the processing unit 1002 with a link to which excitation wavelength each piece of spectral data was excited from.
  • the processing unit 1002 can be realized by hardware elements used in a computer, such as a CPU, RAM, ROM, etc., and the necessary software.
  • a PLD Programmable Logic Device
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • DSP Digital Signal Processor
  • ASIC Application Specific Integrated Circuits
  • the processing unit 1002 has a memory 1021 that stores spectroscopic data that indicates the correlation between the wavelengths of the multiple line lights Ex1 and Ex2 and the fluorescence received by the image sensor 1032.
  • the memory 1021 uses a storage device such as a non-volatile semiconductor memory or a hard disk drive, and stores in advance a standard spectrum of the autofluorescence of the sample S and a standard spectrum of the dye alone that stains the sample S.
  • the spectroscopic data (x, ⁇ ) received by the image sensor 1032 is stored in the memory 1021.
  • the memory that stores the autofluorescence and standard spectrum of the dye alone of the sample S and the memory that stores the spectroscopic data (measured spectrum) of the sample S acquired by the image sensor 1032 are configured in a common memory 1021, but this is not limited to the above and may be configured in separate memory units.
  • a dichroic mirror 1042 and a bandpass filter 1045 are inserted in the optical path to prevent the excitation light (Ex1, Ex2) from reaching the image sensor 1032.
  • intermittent parts are generated in the fluorescence spectrum imaged on the image sensor 1032.
  • the image sensor 1032 may include a plurality of image sensors 1032a and 1032b each capable of receiving the fluorescence that has passed through the observation slit 1031.
  • the fluorescence spectrum excited by each of the line lights Ex1 and Ex2 is acquired on the image sensors 1032a and 1032b and stored in the memory unit 1021 in association with the excitation light.
  • the line illuminations Ex1 and Ex2 are not limited to being composed of a single wavelength, and each may be composed of multiple wavelengths.
  • the fluorescence excited by these also contains multiple spectra.
  • the spectral imaging unit 1030 has a wavelength dispersion element for separating the fluorescence into spectra derived from the excitation wavelengths.
  • the wavelength dispersion element is composed of a diffraction grating, a prism, or the like, and is typically placed on the optical path between the observation slit 1031 and the image sensor 1032.
  • the observation unit 1001 further includes a scanning mechanism 1050 that scans the stage 1020 with a plurality of line illuminators Ex1 and Ex2 in the Y-axis direction, that is, in the arrangement direction of the line illuminators Ex1 and Ex2.
  • a scanning mechanism 1050 that scans the stage 1020 with a plurality of line illuminators Ex1 and Ex2 in the Y-axis direction, that is, in the arrangement direction of the line illuminators Ex1 and Ex2.
  • the photographing area is divided into a plurality of areas in the X-axis direction, and the sample S is scanned in the Y-axis direction, and then the area is moved in the X-axis direction and further scanned in the Y-axis direction. This operation is repeated.
  • Spectral images derived from a sample excited by several types of excitation wavelengths can be photographed in one scan.
  • the scanning mechanism 1050 typically scans the stage 1020 in the Y-axis direction, but multiple line lights Ex1, Ex2 may also be scanned in the Y-axis direction by a galvanometer mirror placed midway through the optical system. Finally, three-dimensional data of (X, Y, ⁇ ) is acquired for each of the multiple line lights Ex1, Ex2.
  • the three-dimensional data derived from each of the line lights Ex1, Ex2 is data whose coordinates are shifted by ⁇ y along the Y-axis, and is therefore corrected and output based on the ⁇ y recorded in advance or the value of ⁇ y calculated from the output of the image sensor 1032.
  • each line light may also include multiple excitation wavelengths selected so as to minimize degradation of color separation performance. Even if there is only one line light, if the excitation light source is composed of multiple excitation wavelengths and each excitation wavelength is linked to and recorded with the row data acquired by the image sensor, a multi-color spectrum can be obtained, although the separation ability is not as good as with parallel axes.
  • observation unit 1001 Next, the observation unit 1001 will be described in detail with reference to FIG.
  • the excitation unit 1010 has multiple (four in this example) excitation light sources L1, L2, L3, and L4.
  • Each of the excitation light sources L1 to L4 is composed of a laser light source that outputs laser light with wavelengths of 405 nm, 488 nm, 561 nm, and 645 nm, respectively.
  • the excitation section 1010 further includes a plurality of collimator lenses 1011 and laser line filters 1012 corresponding to the excitation light sources L1 to L4, dichroic mirrors 1013a, 1013b, and 1013c, a homogenizer 1014, a condenser lens 1015, and an entrance slit 1016.
  • the laser light emitted from excitation light source L1 and the laser light emitted from excitation light source L3 are each collimated by collimator lens 1011, then pass through laser line filter 1012 to cut the base of each wavelength band, and are made coaxial by dichroic mirror 1013a.
  • the two coaxial laser lights are further beam-shaped by homogenizer 1014, such as a fly-eye lens, and condenser lens 1015 to become line illumination Ex1.
  • the laser light emitted from excitation light source L2 and the laser light emitted from excitation light source L4 are similarly made coaxial by dichroic mirrors 1013b and 1013c, and are converted into line illumination to become line illumination Ex2 having a different axis from line illumination Ex1.
  • Line illuminations Ex1 and Ex2 form different-axis line illuminations (primary images) separated by ⁇ y at entrance slit 1016 (slit conjugate) having multiple slit sections through which each of the line illuminations can pass.
  • the observation optical system 1040 has a condenser lens 1041, dichroic mirrors 1042 and 1043, an objective lens 1044, a bandpass filter 1045, and a condenser lens 1046.
  • the line illuminations Ex1 and Ex2 are collimated by the condenser lens 1041 paired with the objective lens 1044, reflected by the dichroic mirrors 1042 and 1043, transmitted through the objective lens 1044, and irradiated onto the sample S.
  • the fluorescence excited on the sample S surface is collected by the objective lens 1044, reflected by the dichroic mirror 1043, transmitted through the dichroic mirror 1042 and the bandpass filter 1045 that cuts the excitation light, collected again by the condenser lens 1046, and enters the spectroscopic imaging section 1030.
  • the spectral imaging section 1030 has an observation slit 1031, an image sensor 1032 (1032a, 1032b), a first prism 1033, a mirror 1034, a diffraction grating 1035 (wavelength dispersion element), and a second prism 1036.
  • the observation slit 1031 is placed at the focal point of the condenser lens 1046, and has the same number of slits as the number of excitation lines.
  • the fluorescence spectra from the two excitation lines that pass through the observation slit 1031 are separated by the first prism 1033, and are further separated into fluorescence spectra of each excitation wavelength by being reflected by the grating surface of the diffraction grating 1035 via the mirror 1034.
  • the four fluorescence spectra separated in this way are incident on the image sensors 1032a and 1032b via the mirror 1034 and the second prism 1036, and are expanded into (x, ⁇ ) information as spectral data.
  • the pixel size (nm/Pixel) of the image sensors 1032a and 1032b is not particularly limited, and is set to, for example, 2 nm or more and 20 nm or less.
  • This dispersion value may be realized optically by the pitch of the diffraction grating 1035, or may be realized by using hardware binning of the image sensors 1032a and 1032b.
  • the stage 1020 and the scanning mechanism 1050 form an XY stage, and the sample S is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction to acquire a fluorescent image of the sample S.
  • WSI Whole Slide Imaging
  • the sample S is scanned in the Y-axis direction, then moved in the X-axis direction, and then scanned again in the Y-axis direction, and this operation is repeated.
  • the non-fluorescence observation section 1070 is composed of a light source 1071, a dichroic mirror 1043, an objective lens 1044, a condenser lens 1072, an image sensor 1073, etc.
  • FIG. 31 shows an observation system using dark-field illumination.
  • the light source 1071 is disposed below the stage 1020, and irradiates the sample S on the stage 1020 with illumination light from the side opposite the line illuminations Ex1 and Ex2.
  • the light source 1071 illuminates from outside the NA (numerical aperture) of the objective lens 1044, and the light diffracted by the sample S (dark-field image) is captured by the image sensor 1073 via the objective lens 1044, dichroic mirror 1043, and condenser lens 1072.
  • dark-field illumination even seemingly transparent samples such as fluorescently stained samples can be observed with contrast.
  • the dark-field image may be observed simultaneously with the fluorescence and used for real-time focusing.
  • the illumination wavelength may be selected so that it does not affect the fluorescence observation.
  • the non-fluorescence observation unit 1070 is not limited to an observation system that acquires a dark-field image, but may be configured with an observation system that can acquire non-fluorescence images such as bright-field images, phase-contrast images, phase images, and in-line hologram images.
  • various observation methods such as the Schlieren method, phase-contrast method, polarized observation method, and epi-illumination method can be used as a method for acquiring non-fluorescence images.
  • the position of the illumination light source is not limited to below the stage, but may be above the stage or around the objective lens.
  • other methods such as a pre-focus map method in which the focus coordinate (Z coordinate) is recorded in advance may also be used.
  • the observation unit 1001 may correspond to the imaging device 2 according to each of the above-mentioned embodiments
  • the control unit 1080 and part of the processing unit 1002 may correspond to the control device 3 according to each of the above-mentioned embodiments.
  • the excitation unit 1010 may correspond to the irradiation unit 10, the stage 1020 to the stage 31, the spectral imaging unit 1030 to the detection unit 40 and the image detection unit 50, the observation optical system 1040 to the optical system 20, the scanning mechanism 1050 to the third movement drive unit 32, and the focus mechanism 1060 to the second movement drive unit 23.
  • an optical axis adjustment unit 13 according to any of the embodiments is provided for each of the excitation light sources L1 to L4, but is not limited to this.
  • FIG. 32 is a diagram showing an example of a schematic configuration of hardware that realizes the functions of the information device.
  • the computer 2000 has a CPU 2100, a RAM 2200, a ROM (Read Only Memory) 2300, a HDD (Hard Disk Drive) 2400, a communication interface 2500, and an input/output interface 2600. Each part of the computer 2000 is connected by a bus 2050.
  • the CPU 2100 operates based on the programs stored in the ROM 2300 or the HDD 2400, and controls each component. For example, the CPU 2100 loads the programs stored in the ROM 2300 or the HDD 2400 into the RAM 2200, and executes processes corresponding to the various programs.
  • the ROM 2300 stores boot programs such as the Basic Input Output System (BIOS) executed by the CPU 2100 when the computer 2000 starts up, as well as programs that depend on the hardware of the computer 2000.
  • BIOS Basic Input Output System
  • HDD 2400 is a recording medium readable by computer 2000 that non-temporarily records programs executed by CPU 2100 and data used by such programs. Specifically, HDD 2400 is a recording medium that records program data 2450.
  • the communication interface 2500 is an interface for connecting the computer 2000 to an external network 2550 (the Internet as an example).
  • the CPU 2100 receives data from other devices and transmits data generated by the CPU 2100 to other devices via the communication interface 2500.
  • the input/output interface 2600 is an interface for connecting the input/output device 2650 and the computer 2000.
  • the CPU 2100 receives data from an input device such as a keyboard or a mouse via the input/output interface 2600.
  • the CPU 2100 also transmits data to an output device such as a display, speaker, or printer via the input/output interface 2600.
  • the input/output interface 2600 may also function as a media interface that reads programs and the like recorded on a specific recording medium.
  • media that can be used include optical recording media such as DVDs (Digital Versatile Discs) and PDs (Phase change rewritable Disks), magneto-optical recording media such as MOs (Magneto-Optical disks), tape media, magnetic recording media, and semiconductor memories.
  • CPU 2100 of computer 2000 executes an information processing program loaded onto RAM 2200 to realize all or part of the functions of each unit according to each embodiment (or modified example). Also, information processing programs and data according to each embodiment are stored in HDD 2400. Note that CPU 2100 reads and executes program data 2450 from HDD 2400, but as another example, these programs may be obtained from other devices via external network 2550.
  • the present technology can also be configured as follows.
  • a light emitting unit that emits irradiation light; an optical axis adjustment unit that is capable of shifting an optical axis of the irradiation light in a predetermined direction and changing an amount of shift of the optical axis; an objective lens that focuses the illumination light, the optical axis of which is shifted, onto an observation object; a movement drive unit that moves at least one of the objective lens and the observation object; a detection unit that detects an intensity value of the fluorescence emitted from the observation object by the irradiation light focused by the objective lens; a control unit that controls the movement drive unit so as to maintain a predetermined distance between the objective lens and the observation object based on the intensity value detected by the detection unit;
  • a specimen observation system comprising: (2) The optical axis adjustment unit emits the irradiation light having an asymmetric shape with respect to the optical axis.
  • the specimen observation system described in (1) (3)
  • the optical axis adjustment unit is a light blocking portion that blocks a portion of the irradiated light; a light blocking movement drive unit that moves at least one of the light emitting unit and the light blocking unit in a direction perpendicular to the optical axis; having The specimen observation system described in (2).
  • the optical axis adjustment unit emits the irradiation light having a shape symmetrical with respect to the optical axis.
  • the optical axis adjustment unit is A refracting portion that refracts the irradiation light; A rotation drive unit that rotates the bending unit; having The specimen observation system described in (4).
  • the rotation drive unit rotates the refracting unit within a plane parallel to the optical axis.
  • the specimen observation system according to (5) above.
  • the optical axis adjustment unit adjusts the amount of deviation of the optical axis depending on the type of the observation object.
  • An input unit that receives an input operation from an operator is further provided, The optical axis adjustment unit adjusts a deviation amount of the optical axis in response to an input operation by the operator on the input unit.
  • a storage unit is further provided for storing sensitivity adjustment information indicating the amount of deviation of the optical axis for each type of the observation object, The optical axis adjustment unit adjusts the amount of deviation of the optical axis based on the sensitivity adjustment information.
  • the specimen observation system according to (7) above.
  • An input unit that receives an input operation from an operator is further provided, the optical axis adjustment unit adjusts the amount of deviation of the optical axis based on the amount of deviation of the optical axis selected from the sensitivity adjustment information in response to an input operation of the operator on the input unit.
  • the specimen observation system according to (9) above.
  • the optical axis adjustment unit adjusts the amount of deviation of the optical axis in accordance with unevenness of the observation object.
  • a specimen observation system according to any one of (1) to (10).
  • (12) The optical axis adjustment unit adjusts the amount of deviation of the optical axis in response to a change in the objective lens.
  • a specimen observation system according to any one of (1) to (11).
  • the optical axis adjustment unit adjusts the amount of deviation of the optical axis in accordance with the magnification of the objective lens.
  • the specimen observation system according to (12) above.
  • a specimen observation system according to any one of (1) to (13).
  • a light emitting unit that emits irradiation light; an optical axis adjustment unit that is capable of shifting an optical axis of the irradiation light in a predetermined direction and changing an amount of shift of the optical axis; an objective lens that focuses the illumination light, the optical axis of which is shifted, onto an observation object;
  • a specimen observation device comprising: (16) The specimen observation device is Emitting radiation; and shifting the optical axis of the irradiated light in a predetermined direction; Concentrating the illumination light having the shifted optical axis on an object to be observed; Including, When shifting the optical axis in the predetermined direction, the optical axis is shifted based on a preset amount and direction of shift of the optical axis. Specimen observation method.
  • a specimen observation device comprising components related to the specimen observation system described in any one of (1) to (14).

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Abstract

本開示の一形態に係る検体観察システムは、照射光を発する発光部と、前記照射光の光軸を所定方向にずらし、前記光軸のずれ量を変更可能である光軸調整部と、前記光軸がずらされた前記照射光を観察対象物に集光する対物レンズと、前記対物レンズおよび前記観察対象物の少なくとも一方を移動させる移動駆動部と、前記対物レンズにより集光された前記照射光によって前記観察対象物から発せられた蛍光の強度値を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記強度値に基づいて、前記対物レンズと前記観察対象物との離間距離を所定距離に維持するように前記移動駆動部を制御する制御部と、を備える。

Description

検体観察システム、検体観察装置及び検体観察方法
　本開示は、検体観察システム、検体観察装置及び検体観察方法に関する。
　生体蛍光イメージングでは、例えば、マルチプレックス蛍光イメージング技術が用いられている。このマルチプレックス蛍光イメージング技術においては、鮮明な画像を得るためにオートフォーカス（ＡＦ）は必要な技術である。通常、顕微鏡におけるＡＦの光学構成が決められると、観察対象物と対物レンズとの離間距離に応じて、焦点に対する感度（焦点感度）は一義的に決定される。ところが、細胞の凸凹や段差が大きいと、センサの検出範囲を超えてＡＦが機能せず、焦点ずれを起こし、撮像された蛍光画像がぼけることがある。焦点ずれを抑えるため、例えば、特許文献１のような技術が提案されている。
国際公開第２０２１／１７１１７３号
　しかしながら、前述の技術では、赤血球などの飽和画素要素が検出深度の変動をもたらし、焦点ずれが起きる可能性がある。このため、焦点ずれを回避する技術が求められている。前述のような観察対象物の凸凹に追従するためには、できるだけ焦点感度（焦点の分解能）が大きい方が望ましい。ところが、通常、レンズなどの構成要素を設計値通りに配置することが求められるので、センサの検出範囲に余裕を持つ光学設計が行われており、例えば、観察対象物などに応じて、焦点感度を変更することは考慮されていない。
　そこで、本開示では、焦点感度を調整することが可能な検体観察システム、検体観察装置及び検体観察方法を提案する。
　本開示の一形態に係る検体観察システムは、照射光を発する発光部と、前記照射光の光軸を所定方向にずらし、前記光軸のずれ量を変更可能である光軸調整部と、前記光軸がずらされた前記照射光を観察対象物に集光する対物レンズと、前記対物レンズおよび前記観察対象物の少なくとも一方を移動させる移動駆動部と、前記対物レンズにより集光された前記照射光によって前記観察対象物から発せられた蛍光の強度値を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記強度値に基づいて、前記対物レンズと前記観察対象物との離間距離を所定距離に維持するように前記移動駆動部を制御する制御部とを備える。
　本開示の一形態に係る検体観察装置は、照射光を発する発光部と、前記照射光の光軸を所定方向にずらし、前記光軸のずれ量を変更可能である光軸調整部と、前記光軸がずらされた前記照射光を観察対象物に集光する対物レンズとを備える。
　本開示の一形態に係る検体観察方法は、検体観察装置が、照射光を発することと、前記照射光の光軸を所定方向にずらすことと、前記光軸がずらされた前記照射光を観察対象物に集光することとを含み、前記光軸を前記所定方向にずらす場合、予め設定された前記光軸のずれ量及びずれ方向に基づいて前記光軸をずらす。
第１の実施形態に係る顕微鏡システムの構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る光軸調整部の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る光軸調整部の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る制御装置の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る感度調整情報を示す図である。 第１の実施形態に係る照射光の光量強度を説明するための図である。 第１の実施形態に係る対物レンズのフォーカス位置と第１撮像センサ上の像の位置との関係を説明するための図である。 第１の実施形態に係る光軸のずれ量に応じてフォーカスずれ量と第１撮像センサ上の像の位置が変わる様子を示す図である。 第１の実施形態に係る第１検出センサ上で像がずれている様子を説明するための図である。 第１の実施形態に係る第１検出センサにより得られる像から光量重心を利用して差分を求めることを説明するための図である。 第１の実施形態に係る対物レンズと観察対象物との位置関係を説明するための図である。 第１の実施形態に係る傾き（焦点感度）が適切な場合を示す図である。 第１の実施形態に係る傾きが図１２に比べて小さい（焦点感度が低い）場合を示す図である。 第１の実施形態に係る傾きが図１２に比べて大きい（焦点感度が高い）場合を示す図である。 第１の実施形態に係る情報処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る顕微鏡システムの構成例を示す図である。 第２の実施形態に係る光軸調整部の構成例を示す図である。 第２の実施形態に係る光軸調整部の構成例を示す図である。 第３の実施形態に係る顕微鏡システムの構成例を示す図である。 第３の実施形態に係る光軸調整部の構成例を示す図である。 第３の実施形態に係る光軸調整部の構成例を示す図である。 第３の実施形態に係る屈折部として厚さが１２ｍｍであるガラスを用いた場合の回転角度と波長の反射率（％Ｒ）との関係を示すグラフである。 第３の実施形態に係る屈折部として石英ガラスを用いた場合の回転角度とビームシフト量との関係を説明するための図である。 撮影対象画像の例を示す図である。 図２４に示す撮影対象をライン照明により撮像して重心を求めている例を示す図である。 アパーチャ法の重心位置を説明する図である。 ビームシフト法の重心位置を説明する図である。 輝度飽和エリアがある場合のアパーチャ法の重心位置を説明する図である。 輝度飽和エリアがある場合のビームシフト法の重心位置を説明する図である。 適用例に係る顕微鏡システムの概略ブロック図である。 適用例に係る顕微鏡システムにおける光学系の一例を示す図である。 ハードウェアの概略構成の一例を示す図である。
　以下に本開示の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。実施形態は、実施例や変形例なども含む。なお、実施形態により本開示に係るシステムや装置、方法などが限定されるものではない。また、以下の各実施形態において、基本的に同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
　以下の１または複数の実施形態は、各々が独立に実施されることが可能である。一方で、以下の複数の実施形態は少なくとも一部が他の実施形態の少なくとも一部と適宜組み合わされて実施されてもよい。これら複数の実施形態は、互いに異なる新規な特徴を含み得る。したがって、各実施形態は、互いに異なる目的または課題を解決することに寄与し得、互いに異なる効果を奏し得る。なお、各実施形態における効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
　以下に示す項目順序に従って本開示を説明する。
　１．第１の実施形態
　１－１．顕微鏡システムの構成例
　１－２．制御装置の構成例
　１－３．焦点感度設定及びオートフォーカスの一例
　１－４．情報処理の流れの一例
　２．第２の実施形態
　２－１．顕微鏡システムの構成例
　３．第３の実施形態
　３－１．顕微鏡システムの構成例
　４．アパーチャ法とビームシフト法との比較
　５．各実施形態に係る作用・効果
　６．他の実施形態
　７．適用例
　８．ハードウェアの構成例
　９．付記
　＜１．第１の実施形態＞
　＜１－１．顕微鏡システムの構成例＞
　第１の実施形態に係る顕微鏡システム１の構成例について図１から図３を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る顕微鏡システム１の構成例を示す図である。図２及び図３は、それぞれ第１の実施形態に係る光軸調整部１３の構成例を示す図である。顕微鏡システム１は、検体観察システムの一例である。
　図１に示すように、第１の実施形態に係る顕微鏡システム１は、検体Ｓａへ励起光Ｌａを照射し、検体Ｓａから発せられた蛍光を受光するシステムである。この顕微鏡システム１は、撮像装置２と、制御装置３と、サーバ装置４とを備える。撮像装置２は、例えば、有線又は無線で制御装置３に通信可能に接続されている。また、制御装置３は、例えば、有線通信網又は無線通信網などのネットワークを介してサーバ装置４に通信可能に接続されている。
　撮像装置２は、照射部１０と、光学系２０と、ステージ部３０と、検出部４０と、画像検出部５０とを備える。この撮像装置２は、検体Ｓａから発せられた蛍光を測定する光学機構を有する光学顕微鏡として機能する。撮像装置２は、検体観察装置の一例である。
　照射部１０は、励起光Ｌａを照射する。励起光Ｌａは、光軸に対して非対称の形状の光である。光軸とは、照射部１０から観察対象物Ｓに到るまでの光軸である。光軸に対して非対称な形状とは、光軸に対して直交する直交断面の光束の形状が、光軸を中心として非対称な形状であることを示す。なお、励起光Ｌａの波長領域は、検体Ｓａが蛍光を発する波長領域を含む波長領域であればよい。
　照射部１０は、発光部１１と、コリメートレンズ１２と、光軸調整部１３とを有する。
　発光部１１は、検体Ｓａが蛍光を発する波長領域を少なくとも含む照射光Ｌを発光する。発光部１１は、スポット状（点状）の光を発光する光源、ライン状の形状の光を発光する光源、スリット等を介してライン状の形状の光を発光する光源、のいずれであってもよい。なお、スポット状およびライン状とは、発光部１１から照射された照射光Ｌの光軸に対する直交断面の形状を示す。この光軸は、コリメートレンズ１２を通過した照射光Ｌの光軸である。
　本実施形態では、発光部１１が、ライン状の形状の照射光Ｌを発光する光源である場合を想定して説明する。また、本実施形態では、ライン状の形状の照射光Ｌの長手方向が、図１中のＸ軸方向に一致する場合を一例として説明する。Ｘ軸方向の詳細は後述する。
　コリメートレンズ１２は、発光部１１から出射された照射光Ｌを略平行光とする。発光部１１から照射された照射光Ｌは、コリメートレンズ１２によって略平行光とされた後に、光軸調整部１３に到る。
　光軸調整部１３は、図１から図３に示すように、遮光部１４と、第１移動駆動部１５とを有する。第１移動駆動部１５は、遮光移動駆動部として機能する。
　遮光部１４は、照射光Ｌの一部を遮光する。この遮光部１４は、照射光Ｌの一部を遮光する部材であればよい。例えば、遮光部１４は、照射光Ｌを非透過な板状部材（遮光板）であり、照射光Ｌの一部が通過する開口部１４ａを有する。開口部１４ａは、例えば、長方形状に形成されている。発光部１１から出射された照射光Ｌは、コリメートレンズ１２によって略平行光とされた後に、遮光部１４に到る。遮光部１４は、照射光Ｌの一部を遮光し、光軸に対して非対称の形状の励起光Ｌａとして出射する。
　詳細には、遮光部１４は、ライン状の照射光Ｌの長手方向（図中のＸ軸方向）に対して交差する方向（図中のＺ軸方向）の一端部を遮光する。なお、遮光部１４による遮光範囲は限定されるものではない。例えば、遮光部１４は、照射光Ｌの光軸に対する直交断面における、Ｚ軸方向の一端部から中央部までの範囲を遮光するように、配置されていればよい。照射光Ｌは、遮光部１４によって一部が遮光されることで、光軸に対して非対称の形状とされた励起光Ｌａとなる。
　第１移動駆動部１５は、照射光Ｌの光軸に対する直交断面に沿う方向に遮光部１４を移動させる。例えば、第１移動駆動部１５は、ライン状の照射光Ｌの長手方向（図中のＸ軸方向）に対して交差する方向（図中のＺ軸方向）に遮光部１４を移動させる。照射光Ｌの一部が遮光部１４によって遮光される遮光量が調整されることで、励起光Ｌａの形状や光軸のずれ量が調整される（詳細後述）。第１移動駆動部１５は、例えば、一軸電動ステージなどの移動機構である。この移動機構は、例えば、ステッピングモータあるいはサーボモータなどのモータを含む。
　図１に戻り、光学系２０は、ダイクロイックミラー２１と、対物レンズ２２と、第２移動駆動部２３と、ダイクロイックミラー２４と、を有する。
　ダイクロイックミラー２１は、励起光Ｌａを反射し、励起光Ｌａ以外の波長領域の光を透過する。本実施形態では、ダイクロイックミラー２１は、蛍光を透過する。なお、ダイクロイックミラー２１にかえて、ハーフミラーが用いられてもよい。
　対物レンズ２２は、観察対象物Ｓに励起光Ｌａを集光する。詳細には、対物レンズ２２は、観察対象物Ｓへ励起光Ｌａを集光して、検体Ｓａへ励起光Ｌａを照射するためのレンズである。
　第２移動駆動部２３は、観察対象物Ｓに近づく方向または離れる方向に対物レンズ２２を移動させる。例えば、第２移動駆動部２３は、図１中のＺ軸方向に対物レンズ２２を移動させる。対物レンズ２２と観察対象物Ｓとの間隔が調整されることで、対物レンズ２２の焦点が調整される（詳細後述）。第２移動駆動部２３は、例えば、一軸電動ステージなどの移動機構である。この移動機構は、例えば、ステッピングモータあるいはサーボモータなどのモータを含む。
　ダイクロイックミラー２４は、蛍光の一部を検出部４０へ振り分け、残りを画像検出部５０へ振り分ける。このダイクロイックミラー２４による検出部４０および画像検出部５０への蛍光の分配率は、異なる割合であってもよいし、同じ割合（例えば、５０％、５０％）であってもよい。ダイクロイックミラー２４にかえて、ハーフミラーが用いられてもよい。
　本実施形態では、対物レンズ２２と観察対象物Ｓとが互いに近づく方向および離れる方向に沿った方向を、Ｚ軸方向と称して説明する。Ｚ軸方向は、検体Ｓａの厚み方向に一致するものとして説明する。また、本実施形態では、Ｚ軸方向と対物レンズ２２の光軸とが平行である場合を想定して説明する。観察対象物Ｓにおける励起光Ｌａの受光面である二次元平面は、Ｚ軸方向に直交する二軸（Ｘ軸方向およびＸ軸方向に直交するＹ軸方向）によって表される平面であるものとする。また、上記では、ライン状の照射光Ｌの長手方向が、Ｘ軸方向に一致すると説明した。しかし、照射光Ｌの長手方向、すなわち励起光Ｌａの長手方向は、Ｘ軸方向と不一致であってもよい。
　なお、発光部１１として、検体Ｓａが蛍光を発する波長領域の照射光Ｌを発光するレーザ光源が用いられない場合、励起フィルタが遮光部１４とダイクロイックミラー２１の間に設けられてもよい。励起フィルタは、測定対象の検体Ｓａが蛍光を発する波長領域の光を選択的に透過させる。励起光Ｌａは、励起フィルタを透過することで狭帯域化された後に、ダイクロイックミラー２１によって反射され、対物レンズ２２へ到る。
　また、対物レンズ２２が観察対象物Ｓに対して移動しているが、これに限定されるものではなく、例えば、対物レンズ２２および観察対象物Ｓのどちらか一方あるいは両方がＺ軸方向に移動してもよい。
　ステージ部３０は、ステージ３１と、第３移動駆動部３２とを有する。
　ステージ３１は、観察対象物Ｓを保持するステージである。このステージ３１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に形成されている。ただし、ステージ３１は、少なくともＹ軸方向に移動可能に形成されていればよい。
　第３移動駆動部３２は、ステージ３１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる。ただし、第３移動駆動部３２は、ステージ３１を少なくともＹ軸方向に移動させるように形成されていればよい。ステージ３１の移動に伴い、ステージ３１上に載置された観察対象物Ｓが対物レンズ２２に対してＹ軸方向に相対的に移動する。第３移動駆動部３２は、例えば、二軸電動ステージなどの移動機構である。この移動機構は、例えば、ステッピングモータあるいはサーボモータなどのモータを含む。
　観察対象物Ｓは、検体Ｓａを含む。検体Ｓａは、顕微鏡システム１における測定対象の一例であり、ステージ３１に載置される。すなわち、検体Ｓａは、顕微鏡システム１で撮像画像を得る対象の物であり得る。本実施形態では、検体Ｓａは、励起光Ｌａの照射により蛍光を発する形態を一例として説明する。検体Ｓａは、生体由来試料（生体試料）を含んでいてもよい。生体由来試料は、例えば、微生物、細胞、リポソーム、血液中の赤血球、白血球、血小板、血管内皮細胞、上皮組織の微小細胞片、および、各種臓器の病理組織切片、等である。
　検体Ｓａは、例えば、一対のガラス部材の間に載置された生体由来試料であってもよい。また、検体Ｓａは、例えば、ガラス部材上に載置された生体由来試料であってもよい。ガラス部材は、例えば、スライドガラスである。ガラス部材は、カバーガラスと称される場合がある。ガラス部材は、生体由来試料を載置可能な部材であればよく、ガラスによって構成された部材に限定されない。ガラス部材は、励起光Ｌａなどの光や検体Ｓａから発せられる光を透過する部材であればよい。
　検体Ｓａは、例えば、封入材によって封入された状態の生体由来試料が載置されていてもよい。封入材には、励起光Ｌａなどの光や検体Ｓａから発せられる光を透過する材料であればよい。封入材は、液体および固体のいずれであってもよい。
　検体Ｓａに含まれ得る生体由来試料は、染色又は標識などの処理が施されたものであってよい。当該処理は、生体成分の形態を示すための又は生体成分が有する物質（表面抗原など）を示すための染色であってよく、例えば、ＨＥ（Hematoxylin-Eosin）染色、免疫組織化学（Immunohistochemistry）染色であってもよい。生体由来試料は、１又は２以上の試薬により上記の処理が施されたものであってよく、当該試薬は、蛍光色素、発色試薬、蛍光タンパク質または蛍光標識抗体であってもよい。
　検体Ｓａは、人体から採取された検体または組織サンプルから病理診断または臨床検査などを目的に作製されたものであってよい。また、検体Ｓａは、人体に限らず、動物、植物、又は他の材料に由来するものであってもよい。検体Ｓａは、使用される組織（例えば臓器または細胞など）の種類、対象となる疾病の種類、対象者の属性（例えば、年齢、性別、血液型、または人種など）、または対象者の生活習慣（例えば、食生活、運動習慣、または喫煙習慣など）などにより性質が異なる。標本は、各標本それぞれ識別可能な識別情報（バーコード情報又はＱＲコード（登録商標）情報等）を付されて管理されてよい。
　検体Ｓａから発せられた光は、例えば、励起光Ｌａの照射により生体由来試料内の蛍光色素から発せたれた蛍光であってもよい。更には、検体Ｓａから発せられた光は、例えば、励起光Ｌａの照射により、蛍光以外の波長領域の光を発する物であってもよいし、具体的には、照明光を散乱、反射するものであってもよい。なお、以下では、励起光Ｌａの照射により検体Ｓａが発する蛍光を、単に、光、と称して説明する場合がある。
　励起光Ｌａを照射された検体Ｓａは、蛍光を発する。励起光Ｌａの照射により検体Ｓａから発せられた蛍光は、対物レンズ２２およびダイクロイックミラー２１を透過してダイクロイックミラー２４へ到る。ダイクロイックミラー２４は、蛍光の一部を検出部４０へ振り分け、残りを画像検出部５０へ振り分ける。
　本実施形態では、撮像装置２は、照射光Ｌの長手方向（Ｘ軸方向）に直交する方向（Ｙ軸方向）に沿って照射光Ｌを走査することで、励起光Ｌａを観察対象物Ｓへ照射する。ただし、励起光Ｌａの走査方法は限定されるものではない。走査方法は、例えば、第３移動駆動部３２によってステージ３１をＹ軸方向へ移動させる方法、撮像装置２におけるステージ３１以外の部分を観察対象物Ｓに対してＹ軸方向へ移動させる方法、などがある。また、ダイクロイックミラー２１と対物レンズ２２との間に偏向ミラーを配置し、偏光ミラーによって励起光Ｌａを走査してもよい。
　なお、照射部１０の発光部１１と観察対象物Ｓとは光学的に共役関係にあるものとする。また、発光部１１と、観察対象物Ｓと、検出部４０と、画像検出部５０とは光学的に共役関係にあるものとする。すなわち、撮像装置２は、同軸落射照明型の顕微鏡光学系であるものとする。
　検出部４０は、第１撮像センサ４１と、第１結像レンズ４２とを有する。第１撮像センサ４１は、例えば、エリアセンサまたはラインセンサである。第１結像レンズ４２は、ダイクロイックミラー２４によって反射された蛍光を第１撮像センサ４１に集光する。このような検出部４０は、検体Ｓａから発せられた蛍光を受光し、蛍光信号を出力する。この検出部４０は、オートフォーカス用の撮像カメラとして機能する。
　画像検出部５０は、第２撮像センサ５１と、第２結像レンズ５２とを有する。第２撮像センサ５１は、例えば、エリアセンサまたはラインセンサである。第２結像レンズ５２は、ダイクロイックミラー２４を透過した蛍光を第２撮像センサ５１に集光する。このような画像検出部５０は、蛍光を受光し、受光した蛍光を示す蛍光画像を出力する。画像検出部５０は、例えば、サーバ装置４、あるいは、蛍光画像を解析する解析装置などに蛍光画像を出力する。蛍光画像は、検体Ｓａの種類などの解析に用いられる。
　第１撮像センサ４１及び第２撮像センサ５１のそれぞれは、例えば、複数の受光部（不図示）を備える。受光部は、受光した蛍光を電荷に変換する素子である。受光部は、例えば、フォトダイオードである。蛍光を受光する受光面に沿って、複数の受光部を二次元配列したセンサが用いられても、複数の受光部が一次元配列したセンサが用いられてもよい。このセンサは、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary　Metal-Oxide　Semiconductor）イメージセンサ、または、ＣＣＤ（Charge　Coupled　Device）イメージセンサ、などである。
　本実施形態では、第１撮像センサ４１が、複数の受光部を受光面に沿って二次元配列した形態である場合を一例として説明する。また、本実施形態では、第１撮像センサ４１に含まれる複数の受光部のゲインおよび電荷蓄積時間が、互いに同じである場合を一例として説明する。
　第１撮像センサ４１は、蛍光を受光し、蛍光信号を出力する。第１撮像センサ４１から出力される蛍光信号は、複数の受光部の各々で受光した蛍光の強度値（例えば、光量強度）を示す信号である。言い換えると、蛍光信号は、受光部ごとの蛍光の強度値を規定した信号である。以下では、蛍光の強度値を、蛍光強度値と称して説明する場合がある。蛍光強度値とは、受光した蛍光の強度を示す値である。第１撮像センサ４１は、蛍光信号を制御装置３へ出力する。
　なお、受光部は、１または複数の画素ごとに設けられていると想定する。この場合、蛍光信号は、複数の受光部の各々に対応する画素ごとに蛍光強度値を規定した蛍光画像である。この場合、蛍光強度値は、画素値に相当する。
　＜１－２．制御装置の構成例＞
　第１の実施形態に係る制御装置３の構成例について図４及び図５を参照して説明する。図４は、第１の実施形態に係る制御装置３の構成例を示す図である。図５は、第１の実施形態に係る感度調整情報Ｔ１を示す図である。
　図４に示すように、第１の実施形態に係る制御装置３は、制御部３ａと、処理部３ｂと、記憶部３ｃと、入力部３ｄとを有する。
　制御部３ａは、各部を制御する。例えば、制御部３ａは、発光部１１、第１移動駆動部１５、第２移動駆動部２３、第３移動駆動部３２、第１撮像センサ４１、第２撮像センサ５１などを制御する。制御部３ａは、発光部１１の発光量を調整して発光部１１を制御する。また、制御部３ａは、遮光部１４の移動量および移動方向を調整して第１移動駆動部１５を制御する。制御部３ａは、対物レンズ２２の移動量および移動方向を調整して第２移動駆動部２３を制御する。制御部３ａは、ステージ３１の移動量および移動方向を調整して第３移動駆動部３２を制御する。制御部３ａは、蛍光信号を得るように第１撮像センサ４１を制御する。この制御部３ａは、第１撮像センサ４１から蛍光信号を受信する。制御部３ａは、蛍光画像を得るように第２撮像センサ５１を制御する。この制御部３ａは、第２撮像センサ５１から蛍光画像を受信する。
　処理部３ｂは、各種処理を実行する。例えば、処理部３ｂは、入力部３ｄに対する操作者の入力操作に応じて各種処理を実行する。記憶部３ｃは、各種情報を記憶する。入力部３ｄは、操作者からの入力操作を受け付ける。この入力部３ｄは、例えば、キーボードやマウスなどの入力デバイスにより構成されてもよい。入力部３ｄは、キーボードやマウス以外の他の入力デバイスであってもよい。
　制御部３ａや処理部３ｂなどは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）などの処理装置にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現されてもよいし、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現されてもよい。
　例えば、操作者は、経験則や統計などに基づき、観察対象物Ｓの種類（例えば、検体Ｓａの種類）に応じて入力部３ｄを操作し、遮光部１４による照射光Ｌの遮光量を調整してもよい。この場合、制御部３ａは、入力部３ｄに対する操作者の入力操作に応じて、第１移動駆動部１５を制御して遮光部１４を移動させる。照射光Ｌの一部は遮光部１４により遮られるが、その遮光部１４による照射光Ｌの遮光量が変わることで、照射光Ｌの光軸は変化する。つまり、照射光Ｌの光軸のずれ量は、照射光Ｌを遮光する遮光量によって決定される。光軸のずれ量の変化は、焦点感度を変えるものである（詳細後述）。
　ここで、記憶部３ｃは、例えば、図５に示すように、感度調整情報Ｔ１を記憶してもよい。感度調整情報Ｔ１は、観察対象物Ｓの種類（例えば、検体Ｓａの種類）ごとに焦点感度（光軸のずれ量）を示す情報である。この感度調整情報Ｔ１は、例えば、実験的にあるいは理論的に予め求められ、記憶部３ｃに保存されている。図５中の焦点感度（光軸のずれ量）の数値はあくまでも例示である。図５中では、測定対象物Ｓの種類がＳＡ、ＳＢ、ＳＣであり、その種類ごとに焦点感度が－０．５ｍｍ、－０．３ｍｍ、－０．７ｍｍに設定されている。これらの数値は、光軸の基準位置からのずれ量である。
　例えば、操作者は入力部３ｄを操作して観察対象物Ｓの種類を入力又は選択する。処理部３ｂは、入力又は選択された検体Ｓａの種類に応じて感度調整情報Ｔ１から光軸のずれ量を選択し、選択した光軸のずれ量を設定値として設定する。制御部３ａは、光軸のずれ量の設定値に基づいて第１移動駆動部１５を制御して遮光部１４を移動させる。これにより、遮光部１４が、光軸のずれ量の設定値に基づく位置に到達する。
　感度調整情報Ｔ１などの情報は、例えば、検体Ｓａの種類（例えば、形態）と焦点感度との対応を予めＡＩ（Artificial　Intelligence）や機械学習などの手法によって予め求められもよい。例えば、観察対象物Ｓをセットした段階で焦点感度が決定され、決定された焦点感度になるように自動で光軸のずれが調整される。例えば、事前に観察対象物Ｓの検体Ｓａの場所を決めるための仮撮影（サムネイル撮影）ステップが撮影時に存在する場合、その仮撮影時の解像度を適切な高さにする必要がある。
　＜１－３．焦点感度設定及びオートフォーカスの一例＞
　第１の実施形態に係る焦点感度設定及びオートフォーカスの一例について図６から図１４を参照して説明する。
　図６は、第１の実施形態に係る照射光Ｌの光量強度を説明するための図である。図６に示すように、発光部１１から出射された照射光Ｌは、コリメートレンズ１２により平行光とされるが、その平行光の光量強度の波形Ａ１は、ピークを有する凸形状となる。
　図７は、第１の実施形態に係る、開口部１４ａを有する遮光部１４と光量強度との位置関係（イメージ）に応じた、対物レンズ２２のフォーカス位置と第１撮像センサ４１上の像（例えば、ライン画像）の位置との関係を説明するための図である。
　図７中の各グラフのそれぞれは、遮光部１４で光量を半分にカットした場合を基準として、遮光部１４を所定量動かした際、対物レンズ２２のフォーカス位置と第１撮像センサ４１上の像の位置をプロットしたものである。図７の各グラフでは、観察対象物Ｓと対物レンズ２２のフォーカス位置（合焦位置）を横軸に、第１撮像センサ４１上の像の位置（像の基準位置からの距離）を縦軸として図示したものである。遮光部１４を動かす所定量は、基準位置から＋０．５ｍｍ、－０．５ｍｍ、－１．０ｍｍである。図７の例では、遮光部１４のプラスの移動方向は上方向であり、遮光部１４のマイナスの移動方向は下方向である。
　図７に示すように、遮光部１４の移動方向がマイナスである場合、光軸のずれ量が大きくなると、第１撮像センサ４１上の像の位置変化が大きく、つまり直線の傾きが大きくなる。これは、光軸のずれ量が大きくなると、焦点感度が高くなることを示している。一方、遮光部１４の移動方向がプラスである場合、光軸のずれ量が大きくなると、第１撮像センサ４１上の像の位置変化が小さく、つまり直線の傾きが小さくなる。これは、光軸のずれ量が小さくなると、焦点感度が低くなることを示している。
　図８は、第１の実施形態に係る光軸のずれ量に応じてフォーカスずれ量と第１撮像センサ４１上の像の位置が変わる様子を示す図である。この図８は、観察対象物Ｓと対物レンズ２２のフォーカス位置を横軸に、第１撮像センサ４１上の像の位置を縦軸として図示したものである。
　図８に示すように、遮光部１４で光量を半分にカットした場合を基準とし、上側＋０．５ｍｍ、下側－０．５ｍｍおよび－１．０ｍｍにずらした場合、観察対象物Ｓの動き、すなわち、対物レンズ２２と観察対象物Ｓとの間の距離（＝フォーカスのずれ量）により、第１撮像センサ４１上の像の位置が変動する。これは、フォーカスのずれ量が検出部４０で検出できることを示している。
　処理部３ｂは、最初に、観察対象物Ｓと対物レンズ２２のフォーカス位置を決め、その場合の第１撮像センサ４１上の像の位置をフォーカスの基準位置とする。その後、制御部３ａは、第１撮像センサ４１上の像の位置がフォーカスの基準位置より変化した場合、その変化量を打ち消すように対物レンズ２２を第２移動駆動部２３により動かすことで、常にフォーカスの位置を維持することができる（位相差法）。つまり、制御部３ａは、観察対象物Ｓと対物レンズ２２との離間距離を初期値である所定距離に維持するよう、対物レンズ２２を第２移動駆動部２３により動かす。
　通常、フォーカスの移動量と第１撮像センサ４１上の像の移動量は、光学設計（例えば、光軸からのずれ量）で決まる。しかし、例えば、光軸のずれ量を変動させる手法を用いることにより、光軸からのずれ量を容易に制御することができる。すなわち、図８に示すグラフの傾きを変更することによって、焦点感度を調整することが可能となる。
　この焦点感度の調整により、例えば、観察対象物Ｓの検体Ｓａの形態に適したフォーカス調整が可能となる。つまり、検体Ｓａ（例えば、組織）の形態が粗いので、フォーカス特性を粗く（にぶく）してもよい場合には、焦点感度を低く（図８に示すグラフの傾きの低い状態）とし、フォーカス特性を鋭くしたい場合には、焦点感度を高く（図８に示すグラフの傾きを高くする）ことによって、検体Ｓａの形態に応じたＡＦ特性を得ることができる。
　図９は、第１の実施形態に係る第１撮像センサ４１上で像（光軸）がずれている様子を説明するための図である。図９の例では、第１撮像センサ４１上で像であるライン像Ｇ１がずれている様子が白黒反転して表示されている。
　図９に示すように、合焦位置をゼロ位置として、－３０μｍから＋３０μｍに焦点を５μｍ毎にずらした場合に、第１撮像センサ４１上に表示されるライン像Ｇ１（図中の黒ライン）は、－３０μｍの位置から徐々に上方に動いている。このように焦点をずらすことで、第１撮像センサ４１上でライン像Ｇ１がずれていることがわかる。
　図１０は、第１の実施形態に係る第１撮像センサ４１により得られる像から光量重心を利用して差分（ずれ量）を求めることを説明するための図である。
　図１０に示すように、処理部３ｂは、全画面ヒストグラムより最頻値を輝度の閾値とする（ステップＳ１）。処理部３ｂは、ライン像Ｇ２と垂直な方向でＸの位置毎にＸ平均光量を算出して縦軸とし（ステップＳ２）、ライン像Ｇ２に垂直な方向であるＹの位置を横軸とし（ステップＳ３）、プロットを行う。そして、処理部３ｂは、閾値を黒レベルとし、Ｘ平均光量の光量値から黒レベルを引き、光量の重心位置を計算し、計算した重心位置と基準位置との差分（ずれ量）を得る（ステップＳ４）。
　なお、閾値として最頻値が用いられているが、適当な所定値でもよい。この所定値は、例えば、８ビットの場合のＭＡＸ輝度値２５５に対し１０％より小さい値として２５とされる。最頻値は、第１撮像センサ４１のノイズ特性によるが、例えば、８程度である。
　図１１は、第１の実施形態に係る対物レンズ２２と観察対象物Ｓとの位置関係を説明するための図である。
　図１１に示すように、観察対象物Ｓの検体Ｓａの凹凸に対して対物レンズ２２の位置がＺ軸方向に動く。対物レンズ２２は、観察対象物Ｓに近づく方向または離れる方向に移動する。図１１の例では、「合焦＝０」は焦点が検体Ｓａに合っていることを示し、「合焦＝＋（プラス）」は検体Ｓａが対物レンズ２２（合焦＝０）から遠いことを示し、「合焦＝－（マイナス）」は検体Ｓａが対物レンズ２２（合焦＝０）から近いことを示す。オートフォーカスでは、合焦を維持するよう、例えば、上述した重心位置と基準位置との差分（ずれ量）が無くなるように対物レンズ２２が制御部３ａの制御に応じて第２移動駆動部２３により移動する。
　図１２は、第１の実施形態に係る傾き（焦点感度）が適切な場合を示す図である。図１３は、第１の実施形態に係る傾きが図１２に比べて小さい（焦点感度が低い）場合を示す図である。図１４は、第１の実施形態に係る傾きが図１２に比べて大きい（焦点感度が高い）場合を示す図である。図１２から図１４では、Ｂ１は対物レンズ２２の移動範囲＝観察対象物Ｓ（検体Ｓａ）の凹凸である。Ｂ１ａは移動下限値であり、Ｂ１ｂは移動上限値である。Ｂ２は第１撮像センサ４１の検出範囲である。Ｂ２ａは検出下限値であり、Ｂ２ｂは検出上限値である。
　観察対象物Ｓの凹凸に焦点を追随させるため、適当な感度（傾き）を選ぶ必要がある。例えば、図１２に示すように、実線の直線Ｂ１１の傾き（感度）が適切に設定される。一方、図１３に示すように、実線の直線Ｂ１２の初期設定では、実際のフォーカス範囲が狭く、観察対象物Ｓの凹凸に対して感度が低いため、検出が困難となる。このため、感度を上げる必要があり、一点鎖線の直線Ｂ１２ａの傾きが設定される。また、図１４に示すように、実線の直線Ｂ１３の初期設定では、実際のフォーカス範囲が広く、第１撮像センサ４１の検出範囲Ｂ２が検出下限値Ｂ２ａと検出上限値Ｂ２ｂの範囲をオーバーしている。この場合、焦点が対物レンズ２２の可動範囲の端にとどまると、合焦からはずれる、すなわち画像がぼける。このため、感度を下げる必要があり、一点鎖線の直線Ｂ１３ａの傾きが設定される。なお、第１撮像センサ４１の検出範囲Ｂ２の上限や下限の位置では、ラインがぼける。例えば、信号が広がったり、ピーク輝度が下がったりする。第１撮像センサ４１の検出範囲Ｂ２としては、リニアリティを維持できる範囲が望ましい。
　なお、観察対象物Ｓと対物レンズ２２の焦点感度（焦点調節の感度）は、通常、光学設計により決まるが、光軸調整部１３を用いることにより、焦点感度を容易に自在に調整することが可能になる。観察対象物Ｓに応じた調節が可能となり、例えば、観察対象物Ｓが粗い（でこぼこが大きい）場合には焦点感度を低くして、観察対象物Ｓが細かい（でこぼこが小さい）場合には焦点感度を高くすることにより、観察対象物Ｓに対する合焦の性能を向上させることができる。
　＜１－４．情報処理の流れの一例＞
　第１の実施形態に係る情報処理の流れの一例について図１５を参照して説明する。図１５は、第１の実施形態に係る情報処理の流れの一例を示すフローチャートである。この情報処理は、制御装置３により実行される。
　ステージ３１上には、観察対象物Ｓが載置されているものとする。ステージ３１上への観察対象物Ｓの載置は、手動で行われてもよく、あるいは、ローダまたはマニピュレータなどが用いられて自動で行われてもよい。
　図１５に示すように、制御部３ａが、照明をオンとするように照射部１０を制御する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００の制御によって、照射部１０からの照明（励起光Ｌａ）が観察対象物Ｓに照射される。ここでの照明光は、ライン照明であってもよいし、ライン照明よりＹ軸方向の広い領域に照射される光であってもよい。
　制御部３ａは、焦点感度を調整する（ステップＳ１０２）。例えば、操作者は、経験則や統計などに基づき、観察対象物Ｓの種類（例えば、検体Ｓａの種類）に応じて入力部３ｄを操作する。制御部３ａは、その入力部３ｄに対する操作者の入力操作に応じて、第１移動駆動部１５を制御して遮光部１４を移動させ、所望位置に停止させる。これにより、遮光部１４による照射光Ｌの遮光量が設定され、焦点感度が決定される。観察対象物Ｓの種類に応じて遮光部１４による照射光Ｌの遮光量を変えることが可能であり、観察対象物Ｓの種類に応じて焦点感度も変更することができる。
　処理部３ｂは、観察対象物Ｓからの光の撮像画像を画像検出部５０から取得する（ステップＳ１０４）。観察対象物Ｓからの光は、照明が照射された検体Ｓａから発せられた光である。処理部３ｂは、撮像画像取得部として機能する。
　処理部３ｂは、ステップＳ１０４で取得した撮像画像を用いて、基準フォーカス処理を実行する（ステップＳ１０６）。対物レンズ２２と観察対象物Ｓとの初期の相対位置が、コントラスト比が最大となる位置に調整される。例えば、ステップＳ１０６では、処理部３ｂは、ステップＳ１０４で取得した撮像画像のコントラスト比を算出する。処理部３ｂは、制御部３ａの制御による対物レンズ２２のＺ軸方向の移動と画像検出部５０から取得した撮像画像のコントラスト比の算出を繰返す。この繰返処理により、処理部３ｂは、対物レンズ２２と観察対象物Ｓとの初期の相対位置を、コントラスト比が最大となる位置に調整する。処理部３ｂは、基準フォーカス部として機能する。
　制御部３ａは、先のステップＳ１００でオンにした照明をオフとし（ステップＳ１０８）、ライン照明をオンとするように照射部１０を制御する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０の制御によって、照射部１０からのライン照明（励起光Ｌａ）が観察対象物Ｓに照射される。
　処理部３ｂは、検出部４０からフォーカス像を取得する（ステップＳ１１２）。つまり、処理部３ｂは、ライン照明（励起光Ｌａ）が照射された観察対象物Ｓからの蛍光の像であるフォーカス像を取得する。処理部３ｂは、フォーカス像取得部として機能する。
　処理部３ｂは、複数種類の単位領域のうち、特定の光感度に対応する単位領域を選択する（ステップＳ１１４）。例えば、処理部３ｂは、ステップＳ１１２で取得したフォーカス像における、予め定めた階調値の範囲（例えば、階調値が１０以上２５０以下の範囲）内の光強度値に対応する単位領域を選択する。処理部３ｂは、選択部として機能する。
　処理部３ｂは、ステップＳ１１２で取得したフォーカス画像における単位領域の像の重心位置を特定する（ステップＳ１１６）。この重心位置は、基準位置（目標重心位置）である。基準位置は、対物レンズ２２の焦点が観察対象物Ｓの検体Ｓａに合っているときの、蛍光強度値の重心位置である。具体的には、基準位置は、励起光Ｌａが照射された観察対象物Ｓのフォーカス像（撮影画像）における、隣接する画素値（輝度値）の差が最も大きい位置に相当する。この位置は、例えば、Ｙ軸方向における位置である。例えば、処理部３ｂは、公知のコントラスト法を用いて重心位置（基準位置）を特定する。なお、処理部３ｂは、コントラスト法を用いて外部装置などで特定された基準位置を受信または読み取ることで、目基準位置を特定してもよい。処理部３ｂは、重心特定部として機能する。
　ステップＳ１００～ステップＳ１１６の処理によって、焦点感度が調整され、基準フォーカス処理が実行され、重心位置（基準位置）が特定される。
　次に、制御部３ａは、ライン照明（励起光Ｌａ）の照射位置が測定対象領域の走査方向（Ｙ軸方向）における初期位置となるように、第３移動駆動部３２を制御する（ステップＳ１１８）。
　処理部３ｂは、検出部４０からフォーカス像を取得する（ステップＳ１２０）。つまり、処理部３ｂは、ライン照明（励起光Ｌａ）が照射された観察対象物Ｓからの蛍光の像であるフォーカス像を取得する。
　処理部３ｂは、複数種類の単位領域のうち、特定の光感度に対応する単位領域を選択する（ステップＳ１２２）。例えば、処理部３ｂは、ステップＳ１２０で取得したフォーカス像における、予め定めた階調値の範囲（例えば、階調値が１０以上２５０以下の範囲）内の光強度値に対応する単位領域を選択する。
　処理部３ｂは、ステップＳ１２０で取得したフォーカス像における単位領域の像の重心を特定する（ステップＳ１２４）。例えば、処理部３ｂは、公知のコントラスト法を用いて重心位置を特定する。
　処理部３ｂは、ステップＳ１１６で算出した重心位置（基準位置）と、ステップＳ１２４で算出した重心位置との差を算出する（ステップＳ１２６）。処理部３ｂは、相対距離導出部として機能する。
　処理部３ｂは、ステップＳ１２６で算出した差から、Ｚ軸方向の変位量を逆算することで、対物レンズ２２と観察対象物Ｓとの相対位置を示す相対位置情報を算出する（ステップＳ１２８）。処理部３ｂは、相対位置導出部として機能する。
　制御部３ａは、第２移動駆動部２３を制御することで、対物レンズ２２をＺ軸方向に移動させる（ステップＳ１３０）。詳細には、制御部３ａは、ステップＳ１２８で相対位置として導出された変位量によって表される相対移動量、その変位量の正負の値に応じた相対移動方向に、対物レンズ２２を移動させる。すなわち、制御部３ａは、ステップＳ１２６で算出した差を無くすように対物レンズ２２を移動させる。
　ステップＳ１３０の制御によって、対物レンズ２２と観察対象物ＳとがＺ軸方向に沿って互いに近づく方向又は離れる方向に移動する。すなわち、対物レンズ２２と観察対象物ＳとのＺ軸方向の相対位置が、ステップＳ１２８で算出された相対位置となるように調整され、観察対象物Ｓに焦点が合うようにフォーカス調整された状態となる。
　処理部３ｂは、観察対象物Ｓからの蛍光の撮像画像を画像検出部５０から取得する（ステップＳ１３２）。ステップＳ１３２で取得される撮像画像は、例えば、測定対象領域の走査方向（Ｙ軸方向）のある位置における撮像画像である。
　制御部３ａは、撮像画像の取得を終了するか否かを判断する（ステップＳ１３４）。制御部３ａは、測定対象領域における走査方向の一端部から他端部までライン照明（励起光Ｌａ）が走査されたか否かを判別することで、ステップＳ１３４の判断を行う。制御部３ａは、ステップＳ１３４で否定を判断すると（ステップＳ１３４のＮｏ）、処理をステップＳ１３６へ進める。
　制御部３ａは、ステージ３１をライン照明（励起光Ｌａ）の幅分、走査方向（Ｙ軸方向）へ移動させるように、第３移動駆動部３２を制御する（ステップＳ１３６）。ステップＳ１３６の処理によって、測定対象領域の走査方向（Ｙ軸方向）におけるライン照明の照射位置が、そのライン照明の幅分、走査方向へ移動する。そして、処理は上記ステップＳ１２０へ戻る。
　一方、制御部３ａは、ステップＳ１３４で肯定を判断すると（ステップＳ１３４のＹｅｓ）、ステップＳ１３８へ進む。制御部３ａが、測定対象領域の走査方向の一端から他端までの撮像画像を、その測定対象領域に含まれる観察対象物Ｓの撮像画像として記憶部３ｃ又はサーバ装置４へ記憶する（ステップＳ１３８）。これにより、本ルーチンが終了する。
　なお、ステップＳ１３４において、制御部３ａは、測定対象領域における走査方向の一端部から他端部までライン照明（励起光Ｌａ）が走査され、且つ、測定対象領域におけるＸ軸方向の一端側から他端側までライン照明が走査されたか否かを判別することで、ステップＳ１３４の判断を行ってもよい。この場合、ステップＳ１３６では、制御部３ａは、測定対象領域の走査方向の一端から他端までライン照明の走査が終了するごとに、ライン照明の照射位置をＸ軸方向にずらした後に、処理を上記ステップＳ１２０へ戻せばよい。
　また、ステップＳ１３６の処理によるステージ３１の移動中には、ライン照明の照射をオフとしてもよい。そして、ステージ３１の移動が停止したときに、ライン照明を再度オンとし、処理を上記ステップＳ１２０へ戻してもよい。
　このような処理によれば、遮光部１４を光軸に対して垂直方向（例えば、Ｚ軸方向）に自在に動かし、光軸のずれ量を制御することが可能になる。光軸のずれ量を制御することにより、観察対象物Ｓと対物レンズ２２の焦点調節に対する感度、すなわち焦点感度を調整することができる。
　＜２．第２の実施形態＞
　＜２－１．顕微鏡システムの構成例＞
　第２の実施形態に係る顕微鏡システム１の構成例について図１６から図１８を参照して説明する。第２の実施形態は基本的に第１の実施形態と同じであるが、その相違点（光軸調整部１３）について説明する。
　図１６は、第２の実施形態に係る顕微鏡システム１の構成例を示す図である。図１７及び図１８は、それぞれ第２の実施形態に係る光軸調整部１３の構成例を示す図である。
　図１６に示すように、第２の実施形態に係る光軸調整部１３の第１移動駆動部１５は、遮光部１４ではなく、発光部１１及びコリメートレンズ１２を光軸の直交方向に移動させる。第１移動駆動部１５は、例えば、図中のＺ軸方向に発光部１１及びコリメートレンズ１２を移動させる。遮光部１４は固定されており、その遮光部１４に対して発光部１１及びコリメートレンズ１２が移動することになる。発光部１１及びコリメートレンズ１２の位置関係は維持されている。
　図１７及び図１８に示すように、第１移動駆動部１５は、発光部１１及びコリメートレンズ１２を保持しており、その発光部１１及びコリメートレンズ１２をＺ軸方向に移動させる。詳細には、コリメートレンズ１２は、発光部１１を覆うケース（不図示）における、発光部１１から照射される照射光Ｌが通過する開口部分に設けられている。第１移動駆動部１５には、熱を放散するヒートシンク１６が設けられている。
　このような構成によれば、発光部１１を光軸に対して垂直方向（例えば、Ｚ軸方向）に自在に動かし、光軸のずれ量を制御することが可能になる。光軸のずれ量を制御することにより、観察対象物Ｓと対物レンズ２２の焦点調節に対する感度、すなわち焦点感度を調整することができる。
　なお、通常、発光部１１の移動には、移動後の光軸が移動前の元の光軸に対して平行を保つ必要があるため、精度が求められることがある。この点が問題となる場合には、第１の実施形態に係る光軸調整部１３を用いることが望ましい。
　＜３．第３の実施形態＞
　＜３－１．顕微鏡システムの構成例＞
　第３の実施形態に係る顕微鏡システム１の構成例について図１９から図２３を参照して説明する。第３の実施形態は基本的に第１の実施形態と同じであるが、その相違点（光軸調整部１３）について説明する。
　図１９は、第３の実施形態に係る顕微鏡システム１の構成例を示す図である。図２０及び図２１は、それぞれ第３の実施形態に係る光軸調整部１３の構成例を示す図である。
　図１９から図２１に示すように、第３の実施形態に係る光軸調整部１３は、屈折部１７と、回転駆動部１８とを有する。
　屈折部１７は、照射光Ｌである入射光を二度屈折させて入射光の光軸を所望量だけ平行にずらして出射する。この屈折部１７は、回転駆動部１８により図中のＺ軸方向に平行な平面内で回転可能に構成されている。詳細には、屈折部１７は、例えば、図中のＸ軸方向に平行で屈折部１７の中心を通る軸が回転軸として設けられている。入射光の光軸と出射光の光軸とは平行であり、所望量だけずれている。このずれ量は、屈折部１７の回転量（回転角度）に応じて変化するものである。屈折部１７は、例えば、平行平板などの光学プレートあるいは光学キューブなどにより構成されている。なお、屈折部１７による照射光Ｌの屈折回数は、二度に限られるものではない。
　回転駆動部１８は、屈折部１７を図中のＺ軸方向に平行な平面内で回転可能に保持し、屈折部１７を回転させる。この回転駆動部１８は制御部３ａにより制御される。制御部３ａは、屈折部１７の回転量および回転方向を調整して回転駆動部１８を制御する。これにより、照射光Ｌの光軸のずれ量やずれ方向が調整される。回転駆動部１８は、例えば、回転機構である。この回転機構は、例えば、ステッピングモータあるいはサーボモータなどのモータを含む。回転制御が用いられるので、構造が簡素になり、信頼性を高くすることができる。
　例えば、屈折部１７として、屈折を利用するために光学ガラスを使用するが、光が光学ガラスを透過することにより光量の損失がある。この場合には、ＡＦ（オートフォーカス）に使う特定の波長に対するＡＲコート（反射防止膜）をガラスに施すことで、光量の損失を抑えることができる。つまり、光の有効利用が可能である。
　ここで、図２２は、第３の実施形態に係る屈折部１７として厚さが１２ｍｍであるガラスを用いた場合の回転角度と波長の反射率（％Ｒ）との関係を示すグラフである。図２２に示すように、発光部１１である光源として４０５ｎｍのレーザ光を用いると、０．５％程度の反射率で使うことができる。
　図２３は、第３の実施形態に係る屈折部１７として石英ガラスを用いた場合の回転角度とビームシフト量との関係を説明するための図である。石英ガラスの屈折率は１．４７（波長４０５ｎｍ）であり、その厚さが１０ｍｍである場合と１２ｍｍである場合のビームシフト量を示す。スネルの法則から、ｎ１×ｓｉｎθ１＝ｎ２×ｓｉｎθ２（ｓｉｎθ２＝ｓｉｎθ１×ｎ１／ｎ２）である。ｎ１は、空気の屈折率であって１である。ｎ２は、石英ガラスの屈折率であって１．４７である。
　図２３に示すように、屈折部１７である石英ガラスの厚さが１０ｍｍである場合と１２ｍｍである場合のどちらでも、ビームシフト量は回転角度θ１に比例して変化する。これにより、回転角度θ１に基づいて屈折部１７が回転駆動部１８により回転することで、所望のビームシフト量が得られることがわかる。
　このような構成によれば、発光部１１と対物レンズ２２との間に屈折部１７を設け、屈折部１７に角度をつけることにより、光軸のずれ（ビームシフト）を発生させて、光軸のずれ量を制御することが可能になる。光軸のずれ量を制御することにより、観察対象物Ｓと対物レンズ２２の焦点調節に対する感度、すなわち焦点感度を調整することができる。
　以下では、第１の実施形態または第２の実施形態に係る光軸調整部１３（遮光部１４）による光軸調整方法をアパーチャ法とし、第３の実施形態に係る光軸調整部１３（屈折部１７）による光軸調整方法をビームシフト法として説明する。
　＜４．アパーチャ法とビームシフト法との比較＞
　各実施形態に係るアパーチャ法とビームシフト法との比較について図２４から図２９を参照して説明する。図２４から図２９の例では、具体的な撮影対象画像を例とし、アパーチャ法とビームシフト法の比較を説明する。
　図２４は、撮影対象画像の例を示す図である。検体Ｓａの一例である組織はヘマトキシリン・エオジン（ＨＥ）染色されている。赤血球に露出を合わせると全体が暗くなって、ＡＦに必要な光量が確保できず、適切に撮像ができなくなるので、組織に露出を合わせる必要がある。組織に露光を合わせると、赤血球の部分Ｃ１は、輝度が飽和する（輝度値の上限に達する）。赤血球などは、輝度が大きくなり画素値が上限に達する画素飽和要素である。
　図２５は、図２４に示す撮影対象をライン照明により撮像して重心を求めている例を示す図である。検出部４０と重心を求める演算とにおいて、エリアＣ２（枠）が重心を求めるエリアである。このエリアＣ２の範囲の光量重心が計算によって算出される。白線Ｃ３が光量の重心計算により得られた重心ラインとなっている。白矢印の部分Ｃ４が赤血球であり、他より明るくＹ方向に幅広になっているように見えている。この部分は、通常組織の重心エリアより上下にはみ出でている。
　図２６は、アパーチャ法の重心位置を説明する図である。図２７は、ビームシフト法の重心位置を説明する図である。図２６及び図２７では、横軸がライン位置（ライン番号）であり、縦軸がライン平均画素値である。
　図２６に示すように、光軸調整方法がアパーチャ法である場合、光量の重心位置Ｄ１は、ライン平均画素値ピークより遮光していない側（右側）にある。
　図２７に示すように、光軸調整方法がビームシフト法である場合、光量の重心位置Ｄ２は、光軸調整方法がアパーチャ法である場合に比べて、ライン平均画素値ピークに近い場所に位置している。
　図２８は、輝度飽和エリアがある場合のアパーチャ法の重心位置を説明する図である。図２９は、輝度飽和エリアがある場合のビームシフト法の重心位置を説明する図である。図２８及び図２９では、横軸がライン位置（ライン番号）であり、縦軸がライン平均画素値である。
　図２４および図２５に示す赤血球の各部分Ｃ１、Ｃ４のような輝度が飽和しているエリア（輝度飽和エリア）があると、図２８に示すように、ライン平均画素値が高いラインの幅が広がり、光量の重心位置Ｄ１がライン平均画素値ピークに近づく。このとき、光量の重心位置Ｄ１とライン平均画素値ピークとのずれ量は大きい。
　図２９に示すように、光軸調整方法がビームシフト法である場合、同じく輝度飽和エリアがあると、同じようにライン平均画素値が高いラインの幅は広がるが、広がり方が均等となるため、光量の重心位置Ｄ２の変化は少ない。このとき、光量の重心位置Ｄ２とライン平均画素値ピークとのずれ量は小さい。
　つまり、ビームシフト法は、アパーチャ法に比べて光量の重心位置（重心ライン）の変化量が小さいので、アパーチャ法に比べて有利である。また、ビームシフト法は、屈折率の異なる光学素子を用いてビームシフトを行い、ビームの断面形状は上下対称となる。一方、アパーチャ法は、遮光により重心ＡＦ用のビームシフトを行い、簡易であるがビームの断面形状が上下非対称になる。なお、ビームは照射光Ｌであり、ビームの断面形状はビームの光軸に直交する直交断面の形状である。
　ビームシフト法はラインの広がりが均等であるため、赤血球などの飽和画素要素に対して、検出深度変動幅が小さい。ビームシフト法は、赤血球などの飽和画素要素に対して、光量の分布が線対象となるので（図２９参照）、第１撮像センサ４１の感度、例えば、焦点調節信号に基づくＡＦの誤差が小さくなる。ビームシフト法を用いると、アパーチャ法より光量を有効に使え、焦点ずれを抑えることができる。
　このようなビームシフト法及びアパーチャ法のいずれでも、簡易位相差ＡＦ法（重心ＡＦ法）において、観察対象物Ｓの種類、例えば、形態（凹凸）に適した焦点感度（例えば、焦点の分解能）を得ることができる。また、ビームシフト法によれば、赤血球などの飽和画素要素が検出深度の変動をもたらす可能性を回避することができる。
　オートフォーカスにおいては、観察対象物Ｓに追随させるために、できるだけ焦点感度を上げた方が望ましい。一方、重心ＡＦ法においては、第１撮像センサ４１のサイズを大きくするとコストが高くなるなどの制約がある。このため、光軸のずれを可変とすることによって、焦点感度を変えることが可能になるので、観察対象物Ｓの凹凸に応じて第１撮像センサ４１の感度、例えば、焦点調節信号の大きさを可変とすることが可能となり、観察対象物Ｓに応じた光学特性を得ることができる。
　ここで、観察対象物Ｓに対して焦点感度を大きくするということは、大きい第１撮像センサ４１を用いて第１撮像センサ４１における位置情報を大きくするということである。コストを下げるために小さい第１撮像センサ４１を用いると、検体Ｓａに想定以上に大きい凸凹、あるいは、想定以上に大きい段差があった場合、第１撮像センサ４１の検出範囲から像が外れて検出できないことがある。このとき、光軸調整部１３により焦点感度の調整を行う、例えば、焦点感度を下げることで、観察対象物Ｓの検体Ｓａに追従することが可能となる。
　つまり、観察対象物Ｓの凹凸によって変わる焦点調節信号の大きさを第１撮像センサ４１のサイズに応じて可変とすることで、大きなセンサを搭載するなどのコストアップを避けることができる。例えば、焦点調節信号の大きさが仮に上限を超えた場合には、焦点感度を下げて対応できる。従来型の二眼式位相差ＡＦ法では、光学系が複雑であり、簡単に光軸位置を変更することは難しいが、本実施形態に係る簡易位相差ＡＦ法では、光軸のずれを簡便に発生させることで、焦点感度を容易に変更することができる。
　＜５．各実施形態に係る作用・効果＞
　以上説明したように、本実施形態によれば、検体観察システムの一例である顕微鏡システム１は、照射光Ｌを発する発光部１１と、照射光Ｌの光軸を所定方向にずらし、光軸のずれ量を変更可能である光軸調整部１３と、光軸がずらされた照射光（励起光Ｌａ）を観察対象物Ｓに集光する対物レンズ２２と、対物レンズ２２および観察対象物Ｓの少なくとも一方を移動させる第２移動駆動部２３と、対物レンズ２２により集光された照射光（励起光Ｌａ）によって観察対象物Ｓから発せられた蛍光の強度値を検出する検出部４０と、検出部４０により検出された強度値に基づいて、対物レンズ２２と観察対象物Ｓとの離間距離を所定距離に維持するように第２移動駆動部２３を制御する制御部３ａとを備える。これにより、光軸のずれ量を変更することで、焦点感度を調整することができる。
　また、光軸調整部１３は、光軸に対して非対称な形状の照射光（励起光Ｌａ）を出射してもよい。この場合でも、光軸のずれ量を変更することが可能であり、焦点感度を調整することができる。
　また、光軸調整部１３は、照射光Ｌの一部を遮る遮光部１４と、発光部１１および遮光部１４の少なくとも一方を光軸に直交する方向に移動させる第１移動駆動部１５（遮光移動駆動部）とを有してもよい。これにより、簡単な構成で光軸調整部１３を実現することができる。
　また、光軸調整部１３は、光軸に対して対称な形状の照射光（励起光Ｌａ）を出射してもよい。この場合でも、光軸のずれ量を変更することが可能であり、焦点感度を調整することができる。また、光軸調整部１３は、光軸に対して非対称な形状の照射光（励起光Ｌａ）を出射する場合に比べ、光を有効に使うことができる。
　また、光軸調整部１３は、照射光Ｌを屈折させる屈折部１７と、屈折部１７を回転させる回転駆動部１８とを有してもよい。これにより、簡単な構成で光軸調整部１３を実現することができる。また、回転制御は容易であるので、光軸のずれ量の制御を容易に行うことができ、さらに、精度良く行うことができる。
　また、屈折部１７は、入射光と出射光との進行方向が同じになるように照射光Ｌを屈折させ、回転駆動部１８は、光軸に平行な平面内で屈折部１７を回転させてもよい。これにより、簡単な構成で光軸調整部１３を実現することができる。
　また、光軸調整部１３は、観察対象物Ｓの種類に応じて光軸のずれ量を調整してもよい。これにより、観察対象物Ｓの種類に応じて焦点感度を調整することができる。
　また、顕微鏡システム１は、操作者の入力操作を受け付ける入力部３ｄをさらに備え、光軸調整部１３は、入力部３ｄに対する操作者の入力操作に応じて光軸のずれ量を調整してもよい。これにより、容易に光軸のずれ量を調整することが可能になるので、容易に焦点感度を調整することができる。
　また、顕微鏡システム１は、観察対象物Ｓの種類ごとに光軸のずれ量を示す感度調整情報Ｔ１を記憶する記憶部３ｃをさらに備え、光軸調整部１３は、感度調整情報Ｔ１に基づいて光軸のずれ量を調整してもよい。これにより、容易に光軸のずれ量を調整することが可能になるので、容易に焦点感度を調整することができる。
　また、顕微鏡システム１は、操作者の入力操作を受け付ける入力部３ｄをさらに備え、光軸調整部１３は、入力部３ｄに対する操作者の入力操作に応じて感度調整情報Ｔ１から選択された光軸のずれ量に基づいて光軸のずれ量を調整してもよい。これにより、容易に光軸のずれ量を調整することが可能になるので、容易に焦点感度を調整することができる。
　また、光軸調整部１３は、観察対象物Ｓの凹凸に応じて光軸のずれ量を調整してもよい。これにより、観察対象物Ｓの凹凸に応じて焦点感度を調整することができる。
　また、光軸調整部１３は、対物レンズ２２の変更に応じて光軸のずれ量を調整してもよい。これにより、対物レンズ２２の変更に応じて焦点感度を調整することができる。
　また、光軸調整部１３は、対物レンズ２２の倍率に応じて光軸のずれ量を調整してもよい。これにより、対物レンズ２２の倍率に応じて焦点感度を調整することができる。
　また、顕微鏡システム１は、検出部４０により検出された強度値に基づいて、光軸がずらされた照射光（励起光Ｌａ）の重心を求める処理部３ｂをさらに備え、制御部３ａは、重心（例えば、光量重心）に基づいて、対物レンズ２２と観察対象物Ｓとの離間距離を所定距離に維持するように第２移動駆動部２３を制御してもよい。これにより、対物レンズ２２と観察対象物Ｓとの離間距離を確実に所定距離に維持することができる。
　＜６．他の実施形態＞
　上述した各実施形態（実施例、変形例）に係る構成や処理などは、上記の実施形態以外にも種々の異なる形態にて実施されてもよい。例えば、構成や処理などは、上述した例に限らず、種々の態様であってもよい。例えば、上記実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した構成、処理手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。例えば、各図に示した各種情報は、図示した情報に限られない。
　また、上述した実施形態（実施例、変形例）に係る構成や処理などは、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。
　また、上述した実施形態（実施例、変形例）に係る構成や処理などは、適宜組み合わせされてもよい。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
　例えば、第１移動駆動部１５、第２移動駆動部２３又は第３移動駆動部３２としては、ステッピングモータやサーボモータに限るものではなく、リニアアクチュエータ、超音波アクチュエータ、ピエゾ素子、音響光学素子などのアクチュエータを用いてもよい。
　また、遮光部１４、発光部１１又は屈折部１７などの素子を直接動かすだけでなく、リンク機構などにより間接的に動かしてもよい。あるいは、外部より磁界をかけて、遮光部１４、発光部１１又は屈折部１７などの素子を動かす構成を用いてもよい。
　また、光軸のずれを無段階で変化させるものではなく、二段階以上のステップで変化させてもよい。
　また、観察する観察対象物Ｓの中で、粗い部分と細かい部分に応じて光軸のずれ量を変化させ、焦点感度を変えてもよい。
　また、対物レンズ２２の変更（例えば、倍率）に応じて、焦点感度を調節するように自動で光軸のずれを発生させてもよい。例えば、対物レンズ２２の倍率が低い場合には焦点感度を下げ、対物レンズ２２の倍率が高い場合には焦点感度を上げる。
　＜７．適用例＞
　また、上述した各実施形態などに係る技術は、異軸平行に配置された波長の異なる複数のライン照明を病理標本（検体Ｓａに相当）に照射する、いわゆる異軸励起スキャナ型の顕微鏡システムに対しても適用することができる。
　図３０は、適用例に係る顕微鏡システム１０００の概略ブロック図である。図３１は、適用例に係る顕微鏡システム１０００における光学系の一例を示す図である。
　（全体構成）
　図３０に示すように、適用例に係る顕微鏡システム１０００は、観察ユニット１００１を備える。観察ユニット１００１は、異軸平行に配置された波長の異なる複数のライン照明を病理標本（病理サンプル）に照射する励起部１０１０と、病理標本を支持するステージ１０２０と、ライン状に励起された病理標本の蛍光スペクトル（分光データ）を取得する分光イメージング部１０３０とを有する。
　ここで、異軸平行とは、複数のライン照明が異軸かつ平行であることをいう。異軸とは、同軸上にないことをいい、軸間の距離は特に限定されない。平行とは、厳密な意味での平行に限られず、ほぼ平行である状態も含む。例えば、レンズ等の光学系由来のディストーションや製造公差による平行状態からの逸脱があってもよく、この場合も平行とみなす。
　顕微鏡システム１０００は、処理ユニット１００２をさらに備える。処理ユニット１００２は、観察ユニット１００１によって取得された病理標本（以下、サンプルＳともいう）の蛍光スペクトルに基づいて、典型的には、病理標本の画像を形成し、あるいは蛍光スペクトルの分布を出力する。ここでいう画像とは、そのスペクトルを構成する色素やサンプル由来の自家蛍光などの構成比率、波形からＲＧＢ（赤緑青）カラーに変換されたもの、特定の波長帯の輝度分布などをいう。
　ステージ１０２０に対して、対物レンズ１０４４などの観察光学系１０４０を介して、励起部１０１０と分光イメージング部１０３０が接続されている。観察光学系１０４０はフォーカス機構１０６０によって最適な焦点に追従する機能を持っている。観察光学系１０４０には、暗視野観察、明視野観察などの非蛍光観察部１０７０が接続されてもよい。
　顕微鏡システム１０００は、励起部（ＬＤやシャッターの制御）、走査機構であるＸＹステージ、分光イメージング部（カメラ）、フォーカス機構（検出器とＺステージ）、非蛍光観察部（カメラ）などを制御する制御部１０８０と接続されていてもよい。
　励起部１０１０は複数の励起波長Ｅｘ１，Ｅｘ２，・・・の光を出力することができる複数の励起光源Ｌ１，Ｌ２，・・・を備える。複数の励起光源は、典型的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、水銀ランプなどで構成され、それぞれの光がライン照明化され、ステージ１０２０のサンプルＳに照射される。
　サンプルＳ（検体Ｓａに相当）は、典型的には、組織切片等の観察対象を含むスライドで構成されるが、勿論それ以外であってもよい。サンプルＳ（観察対象）は、複数の蛍光色素によって染色されている。観察ユニット１００１は、サンプルＳを所望の倍率に拡大して観察する。励起部１０１０は、複数のライン照明（例えば、ライン照明ＬＡ及びＬＢ）が配置されており、それぞれの照明エリアに重なるように分光イメージング部１０３０の撮影エリアが配置される。２つのライン照明ＬＡ及びＬＢはそれぞれＺ軸方向に平行であり、Ｙ軸方向に所定の距離（Δｙ）離れて配置される。
　撮影エリアは、分光イメージング部１０３０における観測スリット１０３１（図３１）の各スリット部にそれぞれ対応する。つまり、分光イメージング部１０３０のスリット部もライン照明と同数配置される。照明のライン幅とスリット幅との大小関係は、どちらが大きくてもよい。照明のライン幅がスリット幅よりも大きい場合、分光イメージング部１０３０に対する励起部１０１０の位置合わせマージンを大きくすることができる。
　１つめのライン照明Ｅｘ１を構成する波長と、２つめのライン照明Ｅｘ２を構成する波長は相互に異なっている。これらライン照明Ｅｘ１，Ｅｘ２により励起されるライン状の蛍光は、観察光学系１０４０を介して分光イメージング部１０３０において観測される。
　分光イメージング部１０３０は、複数のライン照明によって励起された蛍光がそれぞれ通過可能な複数のスリット部を有する観測スリット１０３１と、観測スリット１０３１を通過した蛍光を個々に受光可能な少なくとも１つの撮像素子１０３２とを有する。撮像素子１０３２には、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの２次元イメージャが採用される。観測スリット１０３１を光路上に配置することで、それぞれのラインで励起された蛍光スペクトルを重なりなく検出することができる。
　分光イメージング部１０３０は、それぞれのライン照明Ｅｘ１，Ｅｘ２から、撮像素子１０３２の１方向（例えば垂直方向）の画素アレイを波長のチャンネルとして利用した蛍光の分光データ（ｘ、λ）を取得する。得られた分光データ（ｘ、λ）は、それぞれどの励起波長から励起された分光データであるかが紐づけられた状態で処理ユニット１００２に記録される。
　処理ユニット１００２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のコンピュータに用いられるハードウェア要素および必要なソフトウェアにより実現され得る。ＣＰＵに代えて、またはこれに加えて、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）等のＰＬＤ（Programmable　Logic　Device)、あるいは、ＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）、その他ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）等が用いられてもよい。
　処理ユニット１００２は、複数のライン照明Ｅｘ１，Ｅｘ２の波長と撮像素子１０３２で受光された蛍光との相関を表す分光データを記憶する記憶部１０２１を有する。記憶部１０２１には、不揮発性半導体メモリ、ハードディスクドライブ等の記憶装置が用いられ、サンプルＳに関する自家蛍光の標準スペクトル、サンプルＳを染色する色素単体の標準スペクトルがあらかじめ格納されている。撮像素子１０３２で受光した分光データ（ｘ、λ）は、記憶部１０２１に記憶される。本変形例では、サンプルＳの自家蛍光及び色素単体の標準スペクトルを記憶する記憶部と撮像素子１０３２で取得されるサンプルＳの分光データ（測定スペクトル）を記憶する記憶部とが共通の記憶部１０２１で構成されるが、これに限られず、別々の記憶部で構成されてもよい。
　図３１に示すように、光路の途中にダイクロイックミラー１０４２やバンドパスフィルタ１０４５が挿入され、励起光（Ｅｘ１，Ｅｘ２）が撮像素子１０３２に到達しないようにする。この場合、撮像素子１０３２上に結像する蛍光スペクトルには間欠部が生じる。このような間欠部も読出し領域から除外することによって、さらにフレームレートを向上させることができる。
　撮像素子１０３２は、図３１に示すように、観測スリット１０３１を通過した蛍光をそれぞれ受光可能な複数の撮像素子１０３２ａ，１０３２ｂを含んでもよい。この場合、各ライン照明Ｅｘ１，Ｅｘ２によって励起される蛍光スペクトルは、撮像素子１０３２ａ，１０３２ｂ上に取得され、記憶部１０２１に励起光と紐づけて記憶される。
　ライン照明Ｅｘ１，Ｅｘ２は単一の波長で構成される場合に限られず、それぞれが複数の波長で構成されてもよい。ライン照明Ｅｘ１，Ｅｘ２がそれぞれ複数の波長で構成される場合、これらで励起される蛍光もそれぞれ複数のスペクトルを含む。この場合、分光イメージング部１０３０は、当該蛍光を励起波長に由来するスペクトルに分離するための波長分散素子を有する。波長分散素子は、回折格子やプリズムなどで構成され、典型的には、観測スリット１０３１と撮像素子１０３２との間の光路上に配置される。
　観察ユニット１００１はさらに、ステージ１０２０に対して複数のライン照明Ｅｘ１，Ｅｘ２をＹ軸方向、つまり、各ライン照明Ｅｘ１，Ｅｘ２の配列方向に走査する走査機構１０５０を備える。走査機構１０５０を用いることで、サンプルＳ（観察対象）上において空間的にΔｙだけ離れた、それぞれ異なる励起波長で励起された色素スペクトル（蛍光スペクトル）をＹ軸方向に連続的に記録することができる。この場合、例えば撮影領域がＸ軸方向に複数に分割され、Ｙ軸方向にサンプルＳをスキャンし、その後、Ｘ軸方向に移動し、さらにＹ軸方向へのスキャンを行うといった動作が繰り返される。１回のスキャンで数種の励起波長によって励起されたサンプル由来の分光スペクトルイメージを撮影することができる。
　走査機構１０５０は、典型的には、ステージ１０２０がＹ軸方向に走査されるが、光学系の途中に配置されたガルバノミラーによって複数のライン照明Ｅｘ１，Ｅｘ２がＹ軸方向に走査されてもよい。最終的に、（Ｘ、Ｙ、λ）の３次元データが複数のライン照明Ｅｘ１、Ｅｘ２についてそれぞれ取得される。各ライン照明Ｅｘ１，Ｅｘ２由来の３次元データはＹ軸についてΔｙだけ座標がシフトしたデータになるので、あらかじめ記録されたΔｙ、または撮像素子１０３２の出力から計算されるΔｙの値に基づいて、補正され出力される。
　ここまでの例では励起光としてのライン照明は２本で構成されたが、これに限定されず、３本、４本あるいは５本以上であってもよい。またそれぞれのライン照明は、色分離性能がなるべく劣化しないように選択された複数の励起波長を含んでもよい。またライン照明が１本であっても、複数の励起波長から構成される励起光源で、かつそれぞれの励起波長と、撮像素子で所得されるRowデータとを紐づけて記録すれば、異軸平行ほどの分離能は得られないが、多色スペクトルを得ることができる。
　（観測ユニット）
　続いて、図３１を参照して観察ユニット１００１の詳細について説明する。
　励起部１０１０は、複数（本例では４つ）の励起光源Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を有する。各励起光源Ｌ１～Ｌ４は、波長がそれぞれ４０５ｎｍ、４８８ｎｍ、５６１ｎｍ及び６４５ｎｍのレーザ光を出力するレーザ光源で構成される。
　励起部１０１０は、各励起光源Ｌ１～Ｌ４に対応するように複数のコリメータレンズ１０１１及びレーザラインフィルタ１０１２と、ダイクロイックミラー１０１３ａ，１０１３ｂ，１０１３ｃと、ホモジナイザ１０１４と、コンデンサレンズ１０１５と、入射スリット１０１６とをさらに有する。
　励起光源Ｌ１から出射されるレーザ光と励起光源Ｌ３から出射されるレーザ光は、それぞれコリメータレンズ１０１１によって平行光になった後、各々の波長帯域の裾野をカットするためのレーザラインフィルタ１０１２を透過し、ダイクロイックミラー１０１３ａによって同軸にされる。同軸化された２つのレーザ光は、さらに、ライン照明Ｅｘ１となるべくフライアイレンズなどのホモジナイザ１０１４とコンデンサレンズ１０１５によってビーム成形される。
　励起光源Ｌ２から出射されるレーザ光と励起光源Ｌ４から出射されるレーザ光も同様にダイクロイックミラー１０１３ｂ，１０１３ｃによって同軸化され、ライン照明Ｅｘ１とは異軸のライン照明Ｅｘ２となるようにライン照明化される。ライン照明Ｅｘ１，Ｅｘ２は、各々が通過可能な複数のスリット部を有する入射スリット１０１６（スリット共役）においてΔｙだけ離れた異軸ライン照明（１次像）を形成する。
　この１次像は、観察光学系１０４０を介してステージ１０２０上のサンプルＳに照射される。観察光学系１０４０は、コンデンサレンズ１０４１と、ダイクロイックミラー１０４２，１０４３と、対物レンズ１０４４と、バンドパスフィルタ１０４５と、コンデンサレンズ１０４６とを有する。ライン照明Ｅｘ１，Ｅｘ２は、対物レンズ１０４４と対になったコンデンサレンズ１０４１で平行光にされ、ダイクロイックミラー１０４２，１０４３を反射して対物レンズ１０４４を透過し、サンプルＳに照射される。
　サンプルＳ面において励起された蛍光は、対物レンズ１０４４によって集光され、ダイクロイックミラー１０４３を反射し、ダイクロイックミラー１０４２及び励起光をカットするバンドパスフィルタ１０４５を透過し、コンデンサレンズ１０４６で再び集光されて、分光イメージング部１０３０へ入射する。
　分光イメージング部１０３０は、観測スリット１０３１と、撮像素子１０３２（１０３２ａ，１０３２ｂ）と、第１プリズム１０３３と、ミラー１０３４と、回折格子１０３５（波長分散素子）と、第２プリズム１０３６とを有する。
　観測スリット１０３１は、コンデンサレンズ１０４６の集光点に配置され、励起ライン数と同じ数のスリット部を有する。観測スリット１０３１を通過した２つの励起ライン由来の蛍光スペクトルは、第１プリズム１０３３で分離され、それぞれミラー１０３４を介して回折格子１０３５の格子面で反射することにより、励起波長各々の蛍光スペクトルにさらに分離される。このようにして分離された４つの蛍光スペクトルは、ミラー１０３４及び第２プリズム１０３６を介して撮像素子１０３２ａ，１０３２ｂに入射し、分光データとして（ｘ、λ）情報に展開される。
　撮像素子１０３２ａ，１０３２ｂの画素サイズ（ｎｍ／Pixel）は特に限定されず、例えば、２ｎｍ以上２０ｎｍ以下に設定される。この分散値は、回折格子１０３５のピッチや光学的に実現しても良いし、撮像素子１０３２ａ，１０３２ｂのハードウェアビニングをつかって実現しても良い。
　ステージ１０２０及び走査機構１０５０は、Ｘ－Ｙステージを構成し、サンプルＳの蛍光画像を取得するため、サンプルＳをＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させる。ＷＳＩ（Whole　slide　imaging）では、Ｙ軸方向にサンプルＳをスキャンし、その後、Ｘ軸方向に移動し、さらにＹ軸方向へのスキャンを行うといった動作が繰り返される。
　非蛍光観察部１０７０は、光源１０７１、ダイクロイックミラー１０４３、対物レンズ１０４４、コンデンサレンズ１０７２、撮像素子１０７３などにより構成される。非蛍光観察系においては、図３１では、暗視野照明による観察系を示している。
　光源１０７１は、ステージ１０２０の下方に配置され、ステージ１０２０上のサンプルＳに対して、ライン照明Ｅｘ１，Ｅｘ２とは反対側から照明光を照射する。暗視野照明の場合、光源１０７１は、対物レンズ１０４４のＮＡ（開口数）の外側から照明し、サンプルＳで回折した光（暗視野像）を対物レンズ１０４４、ダイクロイックミラー１０４３及びコンデンサレンズ１０７２を介して撮像素子１０７３で撮影する。暗視野照明を用いることで、蛍光染色サンプルのような一見透明なサンプルであってもコントラストを付けて観察することができる。
　なお、この暗視野像を蛍光と同時に観察して、リアルタイムのフォーカスに使ってもよい。この場合、照明波長は、蛍光観察に影響のない波長を選択すればよい。非蛍光観察部１０７０は、暗視野画像を取得する観察系に限られず、明視野画像、位相差画像、位相像、インラインホログラム（In-line　hologram）画像などの非蛍光画像を取得可能な観察系で構成されてもよい。例えば、非蛍光画像の取得方法として、シュリーレン法、位相差コントラスト法、偏光観察法、落射照明法などの種々の観察法が採用可能である。照明用光源の位置もステージの下方に限られず、ステージの上方や対物レンズの周りにあってもよい。また、リアルタイムでフォーカス制御を行う方式だけでなく、あらかじめフォーカス座標（Ｚ座標）を記録しておくプレフォーカスマップ方式等の他の方式が採用されてもよい。
　以上のような構成において、観察ユニット１００１は、上述した各実施形態に係る撮像装置２に、制御部１０８０や処理ユニット１００２の一部などは、上述した各実施形態に係る制御装置３に、それぞれ相当し得る。また、励起部１０１０は照射部１０に、ステージ１０２０はステージ３１に、分光イメージング部１０３０は検出部４０及び画像検出部５０に、観察光学系１０４０は光学系２０に、走査機構１０５０は第３移動駆動部３２に、フォーカス機構１０６０は第２移動駆動部２３に、それぞれ相当し得る。励起部１０１０では、例えば、励起光源Ｌ１～Ｌ４ごとに各実施形態のいずれかに係る光軸調整部１３が設けられるが、これに限定されるものではない。
　＜８．ハードウェアの構成例＞
　上述した各実施形態に係る顕微鏡システム１の制御装置３などの情報機器の具体的なハードウェア構成例について説明する。各実施形態（又は変形例）に係る制御装置３などの情報機器は、例えば、図３２に示すような構成のコンピュータ２０００によって実現されてもよい。図３２は、情報機器の機能を実現するハードウェアの概略構成の一例を示す図である。
　図３２に示すように、コンピュータ２０００は、ＣＰＵ２１００、ＲＡＭ２２００、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）２３００、ＨＤＤ（Hard　Disk　Drive）２４００、通信インタフェース２５００及び入出力インタフェース２６００を有する。コンピュータ２０００の各部は、バス２０５０によって接続される。
　ＣＰＵ２１００は、ＲＯＭ２３００又はＨＤＤ２４００に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。例えば、ＣＰＵ２１００は、ＲＯＭ２３００又はＨＤＤ２４００に格納されたプログラムをＲＡＭ２２００に展開し、各種プログラムに対応した処理を実行する。
　ＲＯＭ２３００は、コンピュータ２０００の起動時にＣＰＵ２１００によって実行されるＢＩＯＳ（Basic　Input　Output　System）などのブートプログラムや、コンピュータ２０００のハードウェアに依存するプログラムなどを格納する。
　ＨＤＤ２４００は、ＣＰＵ２１００によって実行されるプログラム、及び、かかるプログラムによって使用されるデータなどを非一時的に記録する、コンピュータ２０００が読み取り可能な記録媒体である。具体的には、ＨＤＤ２４００は、プログラムデータ２４５０を記録する記録媒体である。
　通信インタフェース２５００は、コンピュータ２０００が外部ネットワーク２５５０（一例としてインターネット）と接続するためのインタフェースである。例えば、ＣＰＵ２１００は、通信インタフェース２５００を介して、他の機器からデータを受信したり、ＣＰＵ２１００が生成したデータを他の機器へ送信したりする。
　入出力インタフェース２６００は、入出力デバイス２６５０とコンピュータ２０００とを接続するためのインタフェースである。例えば、ＣＰＵ２１００は、入出力インタフェース２６００を介して、キーボードやマウスなどの入力デバイスからデータを受信する。また、ＣＰＵ２１００は、入出力インタフェース２６００を介して、ディスプレイやスピーカ、プリンタなどの出力デバイスにデータを送信する。
　なお、入出力インタフェース２６００は、所定の記録媒体（メディア）に記録されたプログラムなどを読み取るメディアインタフェースとして機能してもよい。メディアとしては、例えば、ＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）、ＰＤ（Phase　change　rewritable　Disk）などの光学記録媒体、ＭＯ（Magneto-Optical　disk）などの光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記録媒体、又は、半導体メモリなどが用いられる。
　ここで、例えば、コンピュータ２０００が各実施形態（又は変形例）に係る制御装置３などの情報機器として機能する場合、コンピュータ２０００のＣＰＵ２１００は、ＲＡＭ２２００上にロードされた情報処理プログラムを実行することにより、各実施形態（又は変形例）に係る各部の機能の全てや一部を実現する。また、ＨＤＤ２４００には、各実施形態に係る情報処理プログラムやデータが格納される。なお、ＣＰＵ２１００は、プログラムデータ２４５０をＨＤＤ２４００から読み取って実行するが、他の例として、外部ネットワーク２５５０を介して、他の装置からこれらのプログラムを取得するようにしてもよい。
　＜９．付記＞
　なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
　照射光を発する発光部と、
　前記照射光の光軸を所定方向にずらし、前記光軸のずれ量を変更可能である光軸調整部と、
　前記光軸がずらされた前記照射光を観察対象物に集光する対物レンズと、
　前記対物レンズおよび前記観察対象物の少なくとも一方を移動させる移動駆動部と、
　前記対物レンズにより集光された前記照射光によって前記観察対象物から発せられた蛍光の強度値を検出する検出部と、
　前記検出部により検出された前記強度値に基づいて、前記対物レンズと前記観察対象物との離間距離を所定距離に維持するように前記移動駆動部を制御する制御部と、
　を備える、検体観察システム。
（２）
　前記光軸調整部は、前記光軸に対して非対称な形状の前記照射光を出射する、
　前記（１）に記載の検体観察システム。
（３）
　前記光軸調整部は、
　前記照射光の一部を遮る遮光部と、
　前記発光部および前記遮光部の少なくとも一方を前記光軸に直交する方向に移動させる遮光移動駆動部と、
　を有する、
　前記（２）に記載の検体観察システム。
（４）
　前記光軸調整部は、前記光軸に対して対称な形状の前記照射光を出射する、
　前記（１）に記載の検体観察システム。
（５）
　前記光軸調整部は、
　前記照射光を屈折させる屈折部と、
　前記屈折部を回転させる回転駆動部と、
　を有する、
　前記（４）に記載の検体観察システム。
（６）
　前記屈折部は、入射光と出射光との進行方向が同じになるように前記照射光を屈折させ、
　前記回転駆動部は、前記光軸に平行な平面内で前記屈折部を回転させる、
　前記（５）に記載の検体観察システム。
（７）
　前記光軸調整部は、前記観察対象物の種類に応じて前記光軸のずれ量を調整する、
　前記（１）から（６）のいずれか一つに記載の検体観察システム。
（８）
　操作者の入力操作を受け付ける入力部をさらに備え、
　前記光軸調整部は、前記入力部に対する前記操作者の入力操作に応じて前記光軸のずれ量を調整する、
　前記（７）に記載の検体観察システム。
（９）
　前記観察対象物の種類ごとに前記光軸のずれ量を示す感度調整情報を記憶する記憶部をさらに備え、
　前記光軸調整部は、前記感度調整情報に基づいて前記光軸のずれ量を調整する、
　前記（７）に記載の検体観察システム。
（１０）
　操作者の入力操作を受け付ける入力部をさらに備え、
　前記光軸調整部は、前記入力部に対する前記操作者の入力操作に応じて前記感度調整情報から選択された前記光軸のずれ量に基づいて前記光軸のずれ量を調整する、
　前記（９）に記載の検体観察システム。
（１１）
　前記光軸調整部は、前記観察対象物の凹凸に応じて前記光軸のずれ量を調整する、
　前記（１）から（１０）のいずれか一つに記載の検体観察システム。
（１２）
　前記光軸調整部は、前記対物レンズの変更に応じて前記光軸のずれ量を調整する、
　前記（１）から（１１）のいずれか一つに記載の検体観察システム。
（１３）
　前記光軸調整部は、前記対物レンズの倍率に応じて前記光軸のずれ量を調整する、
　前記（１２）に記載の検体観察システム。
（１４）
　前記検出部により検出された前記強度値に基づいて、前記光軸がずらされた前記照射光の重心を求める処理部をさらに備え、
　前記制御部は、前記重心に基づいて、前記対物レンズと前記観察対象物との離間距離を所定距離に維持するように前記移動駆動部を制御する、
　前記（１）から（１３）のいずれか一つに記載の検体観察システム。
（１５）
　照射光を発する発光部と、
　前記照射光の光軸を所定方向にずらし、前記光軸のずれ量を変更可能である光軸調整部と、
　前記光軸がずらされた前記照射光を観察対象物に集光する対物レンズと、
　を備える、検体観察装置。
（１６）
　検体観察装置が、
　照射光を発することと、
　前記照射光の光軸を所定方向にずらすことと、
　前記光軸がずらされた前記照射光を観察対象物に集光することと、
　を含み、
　前記光軸を前記所定方向にずらす場合、予め設定された前記光軸のずれ量及びずれ方向に基づいて前記光軸をずらす、
　検体観察方法。
（１７）
　前記（１）から（１４）のいずれか一つに記載の検体観察システムに係る構成要素を備える検体観察装置。
（１８）
　前記（１）から（１４）のいずれか一つに記載の検体観察システムを用いる検体観察方法。
　１　　　　顕微鏡システム
　２　　　　撮像装置
　３　　　　制御装置
　３ａ　　　制御部
　３ｂ　　　処理部
　３ｃ　　　記憶部
　３ｄ　　　入力部
　４　　　　サーバ装置
　１０　　　照射部
　１１　　　発光部
　１２　　　コリメートレンズ
　１３　　　光軸調整部
　１４　　　遮光部
　１４ａ　　開口部
　１５　　　第１移動駆動部
　１６　　　ヒートシンク
　１７　　　屈折部
　１８　　　回転駆動部
　２０　　　光学系
　２１　　　ダイクロイックミラー
　２２　　　対物レンズ
　２３　　　第２移動駆動部
　２４　　　ダイクロイックミラー
　３０　　　ステージ部
　３１　　　ステージ
　３２　　　第３移動駆動部
　４０　　　検出部
　４１　　　第１撮像センサ
　４２　　　第１結像レンズ
　５０　　　画像検出部
　５１　　　第２撮像センサ
　５２　　　第２結像レンズ
　１０００　顕微鏡システム
　２０００　コンピュータ
　Ｌ　　　　照射光
　Ｌａ　　　励起光
　Ｓ　　　　観察対象物
　Ｓａ　　　検体
　Ｔ１　　　感度調整情報

Claims (16)

  1. 　照射光を発する発光部と、
    　前記照射光の光軸を所定方向にずらし、前記光軸のずれ量を変更可能である光軸調整部と、
    　前記光軸がずらされた前記照射光を観察対象物に集光する対物レンズと、
    　前記対物レンズおよび前記観察対象物の少なくとも一方を移動させる移動駆動部と、
    　前記対物レンズにより集光された前記照射光によって前記観察対象物から発せられた蛍光の強度値を検出する検出部と、
    　前記検出部により検出された前記強度値に基づいて、前記対物レンズと前記観察対象物との離間距離を所定距離に維持するように前記移動駆動部を制御する制御部と、
    　を備える、検体観察システム。
  2. 　前記光軸調整部は、前記光軸に対して非対称な形状の前記照射光を出射する、
    　請求項１に記載の検体観察システム。
  3. 　前記光軸調整部は、
    　前記照射光の一部を遮る遮光部と、
    　前記発光部および前記遮光部の少なくとも一方を前記光軸に直交する方向に移動させる遮光移動駆動部と、
    　を有する、
    　請求項２に記載の検体観察システム。
  4. 　前記光軸調整部は、前記光軸に対して対称な形状の前記照射光を出射する、
    　請求項１に記載の検体観察システム。
  5. 　前記光軸調整部は、
    　前記照射光を屈折させる屈折部と、
    　前記屈折部を回転させる回転駆動部と、
    　を有する、
    　請求項４に記載の検体観察システム。
  6. 　前記屈折部は、入射光と出射光との進行方向が同じになるように前記照射光を屈折させ、
    　前記回転駆動部は、前記光軸に平行な平面内で前記屈折部を回転させる、
    　請求項５に記載の検体観察システム。
  7. 　前記光軸調整部は、前記観察対象物の種類に応じて前記光軸のずれ量を調整する、
    　請求項１に記載の検体観察システム。
  8. 　操作者の入力操作を受け付ける入力部をさらに備え、
    　前記光軸調整部は、前記入力部に対する前記操作者の入力操作に応じて前記光軸のずれ量を調整する、
    　請求項７に記載の検体観察システム。
  9. 　前記観察対象物の種類ごとに前記光軸のずれ量を示す感度調整情報を記憶する記憶部をさらに備え、
    　前記光軸調整部は、前記感度調整情報に基づいて前記光軸のずれ量を調整する、
    　請求項７に記載の検体観察システム。
  10. 　操作者の入力操作を受け付ける入力部をさらに備え、
    　前記光軸調整部は、前記入力部に対する前記操作者の入力操作に応じて前記感度調整情報から選択された前記光軸のずれ量に基づいて前記光軸のずれ量を調整する、
    　請求項９に記載の検体観察システム。
  11. 　前記光軸調整部は、前記観察対象物の凹凸に応じて前記光軸のずれ量を調整する、
    　請求項１に記載の検体観察システム。
  12. 　前記光軸調整部は、前記対物レンズの変更に応じて前記光軸のずれ量を調整する、
    　請求項１に記載の検体観察システム。
  13. 　前記光軸調整部は、前記対物レンズの倍率に応じて前記光軸のずれ量を調整する、
    　請求項１２に記載の検体観察システム。
  14. 　前記検出部により検出された前記強度値に基づいて、前記光軸がずらされた前記照射光の重心を求める処理部をさらに備え、
    　前記制御部は、前記重心に基づいて、前記対物レンズと前記観察対象物との離間距離を所定距離に維持するように前記移動駆動部を制御する、
    　請求項１に記載の検体観察システム。
  15. 　照射光を発する発光部と、
    　前記照射光の光軸を所定方向にずらし、前記光軸のずれ量を変更可能である光軸調整部と、
    　前記光軸がずらされた前記照射光を観察対象物に集光する対物レンズと、
    　を備える、検体観察装置。
  16. 　検体観察装置が、
    　照射光を発することと、
    　前記照射光の光軸を所定方向にずらすことと、
    　前記光軸がずらされた前記照射光を観察対象物に集光することと、
    　を含み、
    　前記光軸を前記所定方向にずらす場合、予め設定された前記光軸のずれ量及びずれ方向に基づいて前記光軸をずらす、
    　検体観察方法。
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JPH1152224A (ja) * 1997-06-04 1999-02-26 Hitachi Ltd 自動焦点検出方法およびその装置並びに検査装置
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WO2020054043A1 (ja) * 2018-09-13 2020-03-19 株式会社ニコン 光学装置および顕微鏡

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