JP4827815B2

JP4827815B2 - 顕微鏡観察装置

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Publication number: JP4827815B2
Application number: JP2007255116A
Authority: JP
Inventors: 宏也福山; 慶寿谷川; 誠也高橋; 唯史平田
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Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2026-01-12
Also published as: JP2008065340A

Description

本発明は、顕微鏡観察装置に関するものである。

近年、生物学の研究においては、光学顕微鏡を用いて蛍光プローブによるイオン濃度、膜電位などの可視化が行われるようになっており、例えば、標本として実験動物の一個体を用い、生きたままその臓器等を観察するいわゆるin-vivo観察が行われるようになっている。in-vivo観察においては、観察対象が拍動、呼吸動などの動きをもつので観察位置のズレや焦点のボケが生じやすい。
このような観察位置のズレや焦点ボケを解消する方法としては、撮像手段を備えた顕微鏡全体を観察対象の動きに合わせて追従させる装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平７−２２２７５４号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、高速で動作させることができないという問題がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、動的な挙動を示す、特に短い周期で動く生体から鮮明な画像を得ることのできる顕微鏡画像撮影装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、動的な挙動を示す生体試料を観察する顕微鏡観察装置であって、前記生体試料の画像を撮像する第１の撮像装置と、該第１の撮像装置よりも高速に当該生体試料の画像を撮像する第２の撮像装置と、該第２の撮像装置により撮像された画像を処理することにより、前記第１の撮像装置により撮像される画像の像ズレを補正するための指令信号を演算する制御装置とを備える顕微鏡観察装置を提供する。

上記発明においては、前記第１の撮像装置により撮像される画像における像ズレが、前記生体試料の動的な挙動によって発生するものであってもよい。
また、上記発明においては、前記制御装置により演算された前記指令信号に基づいて、前記生体試料の像を結像させるための対物レンズを、前記像ズレを補正する方向に駆動する駆動手段をさらに有していてもよい。
また、上記発明においては、前記生体試料の像を結像させるための対物レンズに当該生体試料から入射された光を、前記第１の撮像装置と前記第２の撮像装置とに向けて分岐させるビームスプリッタをさらに有していてもよい。
また、上記発明においては、前記生体試料と前記第１の撮像装置との間に光学系を備え、前記指令信号が、少なくとも前記光学系の光軸に交わる方向に対する像ズレを補正するための指令信号であることとしてもよい。

本発明によれば、動的な挙動を示す、特に短い周期で動く生体から鮮明な画像を得ることができるという効果を奏する。また、大きな振幅で動く生体から視野外れなしに連続的、継続的に画像を得ることができるという効果を奏する。

以下、本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡観察装置１について、図１〜図６を参照して説明する。
本実施形態に係る顕微鏡観察装置１は、図１に示されるように、試料Ｓを搭載するステージ２と、励起光Ｅを出射する励起光源３と、該励起光源３からの励起光Ｅを導く照明レンズ（照明光学系）４と、該照明レンズ４により導かれた励起光Ｅを試料Ｓに導く一方、試料Ｓにおいて発生した蛍光Ｆをコリメートする対物レンズ５と、該対物レンズ５によりコリメートされた蛍光Ｆを励起光Ｅから分岐するダイクロイックミラー６と、分岐された蛍光Ｆをさらに分岐するビームスプリッタ７と、分岐された蛍光Ｆを検出する２つのＣＣＤのような撮像装置（光検出部）８，９とを備えている。図中符号２０は結像レンズである。

前記励起光源３、照明レンズ４、ダイクロイックミラー６、ビームスプリッタ７および２つの撮像装置８，９は、顕微鏡本体１０に備えられている。一方、前記対物レンズ５は、顕微鏡本体１０から切り離され、対物レンズ駆動装置１１により支持されている。

対物レンズ駆動装置１１は、前記対物レンズ５をステージ２と顕微鏡本体１０との間に配置するアーム１２と、該アーム１２により保持された対物レンズ５を鉛直方向に移動させる第１の駆動機構１３と、前記対物レンズ５を水平２方向に移動させる第２、第３の駆動機構１４，１５と、前記対物レンズ５を該対物レンズ５の光軸に直交する２方向に沿う軸線回りに揺動させる第４、第５の駆動機構１６，１７とを備えている。第１〜第３の駆動機構１３〜１５は、例えば、モータ１３ａ〜１５ａと、該モータ１３ａ〜１５ａに接続された図示しないボールネジ等の直線移動機構とを備えている。第４、第５の駆動機構１６，１７は、例えば、モータ１６ａ，１７ａと、該モータ１６ａ，１７ａに接続された減速機構１６ｂ，１７ｂとを備えている。減速機構１６ｂ，１７ｂとしては、例えば、図２に示されるように、固定側に備えられた送りねじ１６ｃ，１７ｃとナット１６ｄ，１７ｄと、移動側に設けられナット１６ｄ，１７ｄの動作を伝達する爪部１６ｅ，１７ｅとを備えるもの、あるいは、図３に示されるように、ウォームギヤ１６ｆ，１７ｆを備えるもの等が挙げられる。

前記撮像装置９には、該撮像装置９により取得された画像を処理して試料Ｓの変位量とその方向を算出するとともに、前記対物レンズ駆動装置１１の各駆動機構１３〜１７に対し、試料Ｓの変位による対物レンズ５の光軸のズレを補正する方向に対物レンズ５を駆動する駆動指令を出力する制御装置１８が接続されている。

このように構成された本実施形態に係る顕微鏡観察装置１においては、図４に示されるように、対物レンズ駆動装置１１の作動により、対物レンズ５が、光軸に沿うＺ軸方向、光軸に直交するＸ軸，Ｙ軸方向および、Ｘ軸およびＹ軸回りのＡ，Ｂ方向にそれぞれ移動できるようになっている。
さらに、詳細には、図５（ａ），（ｂ）に示されるように、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向には、対物レンズ５の姿勢を維持したまま並進移動させることができるようになっている。また、Ｘ軸およびＹ軸回りのＡ，Ｂ方向には、図５（ｃ）に示されるように、対物レンズ５をその主点Ｈ回りに揺動させることができるようになっている。

対物レンズ５をその主点Ｈ回りに揺動させる場合には、図６（ａ），（ｂ）に示されるように、試料Ｓの観察面と、撮像装置８，９の撮像面とが常に共役な位置関係に配置される。したがって、試料Ｓの傾斜に応じて対物レンズ５を主点Ｈ回りに揺動させても、試料Ｓの観察面と撮像装置８，９の撮像面との共役な位置関係は失われることがなく、焦点位置のズレを防止でき、また、片ボケの発生も防止することができる。

この場合において、対物レンズ５を主点Ｈ回りに揺動させると、図６（ｂ）に示されるように、試料Ｓの観察範囲の中心位置Ｏ_０から発せられた蛍光Ｆは、対物レンズ５の主点Ｈ，Ｈ′を通過するとともに、図に実線で示した経路を経て撮像装置８，９の視野範囲の中心位置Ｉ_０に入射されるようになる。したがって、撮像装置８，９においては、観察対象である試料Ｓの観察範囲の中心位置Ｏ_０が常に視野範囲の中心位置Ｉ_０に維持されることとなり、像ズレの問題を発生させずに済むという利点がある。図中、符号Ｏ_１は物点である。

このように構成された本実施形態に係る顕微鏡観察装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡観察装置１によれば、励起光源３から発せられた励起光Ｅが照明レンズ４およびダイクロイックミラー６を介して、顕微鏡本体１０から出射され、対物レンズ５に入射される。対物レンズ５に入射された励起光Ｅは、該対物レンズ５を介してステージ２上に載置されている試料Ｓに照射される。励起光Ｅが試料Ｓに照射されると、試料Ｓ内の蛍光物質が励起されて蛍光Ｆが発せられる。

試料Ｓにおいて発生した蛍光Ｆは、対物レンズ５によってコリメートされ、略平行光となって顕微鏡本体１０に入射される。顕微鏡本体１０に入射された蛍光Ｆは、ダイクロイックミラー６によって励起光Ｅから分岐され、さらにビームスプリッタ７により分岐されて別個の撮像装置８，９により検出される。

一方の撮像装置９により撮像されることにより取得された画像情報は、制御装置１８に送られ、制御装置１８において画像処理されることにより、対物レンズ駆動装置１１の各駆動機構１３〜１７に送られる指令信号が演算され、該指令信号に基づいて各駆動機構１３〜１７が駆動させられる。

試料Ｓが水平方向に変位している場合には、画像処理により変位の方向および変位量が検出され、同一方向に同一の変位量だけ対物レンズ５を水平方向に並進移動させるように、制御装置１８から第２，第３の駆動機構１４，１５に対して、それぞれ指令信号が送られる。これにより、試料Ｓの変位に対して対物レンズ５が追従するように並進移動させられるので、ブレの少ない画像を取得することが可能となる。

また、試料Ｓが光軸方向に変位している場合には、画像処理によりその変位量が検出され、同一の変位量だけ対物レンズ５を光軸方向に並進移動させるように、制御装置１８から第１の駆動機構１３に対して指令信号が送られる。これにより、試料Ｓの変位に対して対物レンズ５が追従するように光軸方向に並進移動させられるので、ピントのあった鮮明な画像を取得することが可能となる。

さらに、試料Ｓが水平な軸線回りに傾斜している場合には、画像処理によりその方向および揺動角度が検出され、同一の揺動角度だけ同一の方向に対物レンズ５を揺動させるように、制御装置１８から第４，第５の駆動機構１６，１７に対して指令信号が送られる。これにより、試料Ｓの傾斜に対して対物レンズ５が追従するように揺動させられるので、片ボケの少ない鮮明な画像を取得することが可能となる。

この場合において、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１によれば、対物レンズ５がその主点Ｈ回りに揺動させられるので、撮像装置８，９によって撮像される画像は揺動によって像ズレが生ずることがなく、特別に像ズレの補正装置を設ける必要がない。したがって装置を簡易に構成することができるという利点がある。
このように、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１によれば、比較的重量の大きな顕微鏡本体１０を固定し、比較的軽量の対物レンズ５を並進移動および揺動させることで、試料Ｓの変位によるブレや焦点ズレや視野外れを補償し、ブレの少ない鮮明な画像を取得することができる。また、視野外れによる画像取得の中断をなくし、連続的、継続的な観察を可能とする。

なお、本実施形態に係る顕微鏡観察装置１においては、対物レンズ駆動装置１１の対物レンズ５を揺動させる機構として、送りネジ１６ｃ，１７ｃあるいはウォームギヤ１６ｆ，１７ｆを備えるものを例示したが、これに代えて、図７に示されるように、アーム１２に取り付けた球体２１の周囲に複数の超音波モータ２２を接触配置させた多自由度球面超音波モータ２３を使用してもよい。
また、多自由度球面超音波モータ２３を用いる場合、図８に示されるように、球体２１を中空に形成し、内部に対物レンズ５を配置し、球体２１内に試料Ｓを収容して観察を行うこととしてもよい。

また、対物レンズ５を揺動させる機構としては、図９に示されるように、２軸の台形リンク機構２４，２５を採用することとしてもよい。各台形リンク機構２４，２５に設けられた図示しないアクチュエータを用いて台形リンク機構２４，２５を揺動させることで、台形リンク機構２４，２５の先端に固定した対物レンズ５を直交する２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）回りにさせることができる。

また、対物レンズ駆動装置１１としては、図１０に示されるように２つの鍔状部２６ａ，２６ｂを円筒部２６ｃにより連結したボビン部材２６を外部のケース２７内にコイルスプリング等の弾性部材２８によって移動可能に支持するとともに、図１１に示されるように、各鍔状部２６ａ，２６ｂに内外２つのリング状のコイル２９ａ，２９ｂをそれぞれ配置し、各コイル２９ａ，２９ｂを挟む磁石３０ａ，３０ｂを鍔状部２６ａ，２６ｂの直径方向に対向する位置に配置してなる電磁気リニアモータ３１を採用することとしてもよい。対物レンズ５の光軸方向に沿う並進移動については、電磁気リニアモータ３１とは別個に設けたＺ軸ステージ１３により行うこととする。

対物レンズ５をＸ軸およびＹ軸方向に並進移動させる場合、および、Ａ，Ｂ方向に揺動動作させる場合のコイル２９ａ（内側）およびコイル２９ｂ（外側）の通電状態を、図１２に示す。例えば、対物レンズ５をＸ軸方向に並進移動させるためには、上下の鍔状部２６ａ，２６ｂの外側コイル２９ｂにそれぞれ同一方向に電流を流すことで、磁石３０ｂとコイル２９ｂとのローレンツ力を利用して、ボビン部材２６の上下の鍔状部２６ａ，２６ｂに対しＸ軸方向同方向に同時に力を作用させて対物レンズ５を並進移動させることができる。コイル２９ｂに流す電流の方向を切り替えることで、Ｘ軸方向に沿う対物レンズ５の並進移動方向を切り替えることができる。Ｙ軸方向の並進移動の場合には、同様にして、上下の鍔状部２６ａ，２６ｂの内側コイル２９ａにそれぞれ通電する。

また、対物レンズ５をＸ軸回りのＡ方向に揺動させるには、上下の鍔状部２６ａ，２６ｂの内側コイル２９ａにそれぞれ逆方向に電流を流すことで、ボビン部材２６の上下の鍔状部２６ａ，２６ｂに対しＹ軸方向逆方向に同時に力を作用させて回転力を発生させ、対物レンズ５をＡ方向に揺動させることができる。Ｙ軸回りのＢ方向揺動させるには、同様にして、上下の鍔状部２６ａ，２６ｂの外側コイル２９ｂに逆方向の電流を流す。これにより、単一の電磁気リニアモータ３１により、対物レンズ５のＸ軸、Ｙ軸の並進移動およびＡ，Ｂ方向の揺動動作を行うことができ、装置をコンパクトに構成できるという利点がある。

また、本実施形態においては、対物レンズ５を顕微鏡本体１０から切り離して独立に制御することとしたが、図１３に示されるように、パラレルリンク型ステージ３２により顕微鏡本体１０に取り付けることとしてもよい。

パラレルリンク型ステージ３２は、６本のリニアアクチュエータ３３を組み合わせたもので、対物レンズ５をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に並進移動させ、また、Ｘ軸およびＹ軸回りのＡ，Ｂ方向に揺動させることができる。リニアアクチュエータ３３としては圧電素子を用いたものや、ボイスコイルモータを用いたものが挙げられる。また、圧電素子の急速伸縮を繰り返す方式（例えば、特開平１１−９０８６７号公報）のリニアアクチュエータ３３を採用することができる。
また、この圧電素子の急速伸縮を繰り返す方式を利用して、図１４に示されるように、球面状のガイドレール３４に沿って、対物レンズ５を揺動させることとしてもよい。図中符号３５は圧電素子、符号３６は慣性要素としての錘、符号３７は、ガイドレール３４に摩擦接触するスライダである。

また、本実施形態に係る光軸方向の変位量や傾斜方向および揺動角度の検出方法としては画像処理による方法を説明したが、これに代えて、結像光学系の瞳と共役な面に複数の光検出器を配置してその出力信号により合焦点情報を得る、いわゆる瞳分割法を用いてもよい。また、光学的三角測量法による位置検出器を配置して、これにより試料の表面位置情報を取得することとしてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡観察装置４０について、図１５および図１６を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る顕微鏡観察装置１と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態に係る顕微鏡観察装置４０は、図１５（ａ）に示されるように、対物レンズ５をその物点Ｏ_１を中心として揺動させる点で、第１の実施形態に係る顕微鏡観察装置１と相違している。
この場合にも、図１５（ｂ）に示されるように、試料Ｓにおける焦点面と撮像装置８，９の撮像面とが共役な位置関係となるため、対物レンズ５を揺動させても片ボケを生ずることなく全体的にピントの合った鮮明な画像を取得することができる。

しかしながら、本実施形態の場合には、対物レンズ５を揺動させると、焦点面における中心位置Ｏ_０が、撮像面における中心位置Ｉ_０からずれる、いわゆる像ズレを生ずるため、これを補正する像ズレ補正機構４１を備えている。像ズレ補正機構４１としては、図１６に示されるように、対物レンズ５と撮像装置８，９との間に、結像レンズ４２および瞳リレーレンズ４３を配置するとともに、瞳リレーレンズ４３の後側焦点位置近傍に配置した揺動可能な補正ミラー４４を配置することが考えられる。補正ミラー４４は光軸と直交する軸を中心として揺動可能なものを利用し、対物レンズ５の傾斜方向とは逆方向に以下の角度Ａ_ＣＭで揺動させることで、像ズレを補正することができる。
Ａ_ＣＭ＝ｆ_ＴＬ／２ｆ_ＰＬ×Ａ_ＳＰ（１）
ここで、ｆ_ＴＬは結像レンズ４２の焦点距離、ｆ_ＰＬは瞳リレーレンズ４３の焦点距離、Ａ_ＳＰは対物レンズ５の揺動角度である。

補正ミラー４４の駆動は、制御装置１８の作動により、図示しないアクチュエータを用いて行うこととしてもよく、また、２つの回転軸を持ち、３次元的に自由に揺動可能なものとしてもよい。また、図１７および図１８に示されるように機械的な伝達機構４５を用いて、対物レンズ５の揺動に連動させることとしてもよい。

図１７および図１８をさらに詳しく説明すると、対物レンズ５を保持するアーム１２に設けた長孔４６ａ，４６ｂ内に、円柱状の端部４７ａ，４８ａを有するリンク４７，４８の一端を挿入状態に配置する。各リンク４７，４８の他端には、それぞれユニバーサルジョイント４９を介してベベルギヤ５０ａ，５０ｂの回転軸５１ａ，５１ｂが接続されている。図中、符号５２ａ，５２ｂは、リンク４７，４８の動作方向を制限する長孔である。

このように構成することで、アーム１２が水平方向に並進移動する場合には、長孔４６ａ，４６ｂ内での円柱状の端部４７ａ，４８ａの変位を許容し、アーム１２が鉛直方向に並進移動する際には、長孔４６ａ，４６ｂ内での円柱状の端部４７ａ，４８ａの変位を許容しつつユニバーサルジョイント４９を曲げる。これにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の並進移動によってはベベルギヤ５０ａ，５０ｂの回転軸に回転力が何ら伝達されないようになっている。

各ベベルギヤ５０ａ，５０ｂに噛み合う他のベベルギヤ５３ａ，５３ｂには、シャフト５４ａ，５４ｂおよび歯車列５５ａ，５５ｂを介して、それぞれ補正ミラー４４ａ，４４ｂが接続されている。
これにより、アーム１２がＸ軸回りに回転すると、Ｘ軸方向に延びるリンク４７がその軸線回りに回転させられるので、その回転力がベベルギヤ５０ａの回転軸５１ａに伝達され、ベベルギヤ５３ａ、シャフト５４ａおよび歯車列５５ａを介して第１の補正ミラー４４ａが揺動させられる。このとき、他方のリンク４８には、回転力は発生せず、第２の補正ミラー４４ｂは静止状態に維持される。

逆に、アーム１２がＹ軸回りに回転すると、Ｙ軸方向に延びるリンク４８がその軸線回りに回転させられるので、その回転力がベベルギヤ５０ｂの回転軸５１ｂに伝達され、ベベルギヤ５３ｂ、シャフト５４ｂおよび歯車列５５ｂを介して第２の補正ミラー４４ｂが揺動させられる。このとき、他方のリンク４７には、回転力は発生せず、第１の補正ミラー４４ａは静止状態に維持される。

アーム１２の傾き角度と各補正ミラー４４ａ，４４ｂの揺動角度との関係は、ベベルギヤ５０ａ，５０ｂ，５３ａ，５３ｂや歯車列５５ａ，５５ｂの歯数を調節することで、上記式（１）の関係となるように設定されている。
２つの補正ミラー４４ａ，４４ｂをそれぞれ揺動させることで、Ｘ軸およびＹ軸回りの対物レンズ５の揺動を補正することができる。

このように、本実施形態に係る顕微鏡観察装置４０によれば、対物レンズ５を物点Ｏ_１回りに揺動させることで、像ズレ補正機構４１，４５が必要となるものの、対物レンズ５の物点Ｏ_１、すなわち、対物レンズ５の物体側の視野範囲の中心位置を常に観察範囲の中心位置Ｏ_０に一致させたままの状態で、試料Ｓを観察することができるので、対物レンズ５の光学性能を損なうことがなく、対物レンズ５を揺動させても収差が劣化することを防止して鮮明な画像を取得することができるという利点がある。

なお、本実施形態に係る顕微鏡観察装置４０は、ＣＣＤのような撮像装置８，９を有する場合について説明したが、これに代えて、励起光Ｅを２次元的に走査するガルバノミラーのような光走査部を備え、光検出部としては光電子増倍管のような光検出器を有するものに適用することとしてもよい。この場合に、物点Ｏ_１を中心として対物レンズ５を揺動させることによる像ズレを補正するためには、ガルバノミラーの揺動範囲の中心位置をオフセットさせることとすればよい。

また、画像の取得タイミングとしては、対物レンズ５の揺動および補正ミラー４４，４４ａ，４４ｂの揺動を高速駆動のアクチュエータにより行い、所望の位置に対物レンズ５および補正ミラー４４，４４ａ，４４ｂが静止した状態で行うことが、ブレを少なくすることができる点で好ましい。
また、試料Ｓの変動を検出して対物レンズ５を駆動するので、試料Ｓの変動を検出するための光検出部９としては、画像取得のための光検出部８よりも高速のものを採用することが好ましい。

また、上記実施形態においては、励起光源３から、波長の異なる２種類の光を出射し、例えば、長波長の光を試料Ｓの変位検出用に使用し、短波長の励起光Ｅにより蛍光観察を行うこととしてもよい。この場合、ビームスプリッタ７は、ダイクロイックミラーとすればよい。

また、試料Ｓの変動が周期的である場合には、例えば、オッシレータのような周波数発振器からの信号によって、対物レンズ５を、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂ方向にそれぞれ連続的に周期的に駆動させ、モニタを観ながら各振動方向の駆動周波数と振幅を調節することとしてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡観察装置を示す模式的な全体構成図である。図１の顕微鏡観察装置の対物レンズ駆動機構の内、対物レンズを揺動させる駆動機構の一例を示す模式図である。図２の駆動機構の他の例を示す模式図である。図１の顕微鏡観察装置の説明における対物レンズと座標軸との関係を示す斜視図である。図１の顕微鏡観察装置における試料の動作方向と対物レンズの動作形態との関係を示す模式図である。図１の顕微鏡観察装置において、主点を中心として揺動する対物レンズの光路を示す模式図である。図１の顕微鏡観察装置における対物レンズ駆動機構の第１の変形例を示す斜視図である。図１の顕微鏡観察装置における対物レンズ駆動機構の第２の変形例を示す縦断面図である。図１の顕微鏡観察装置における対物レンズ駆動機構の第３の変形例を示す斜視図である。図１の顕微鏡観察装置における対物レンズ駆動機構の第４の変形例を示す縦断面図である。図１０の対物レンズ駆動機構を構成する電磁気リニアモータを説明する斜視図である。図１１の電磁気リニアモータの動作方向と各コイルの通電状態との関係を示す表である。図１の顕微鏡観察装置における対物レンズ駆動機構の第５の変形例を示す斜視図である。図１の顕微鏡観察装置における対物レンズ駆動機構の第６の変形例を示す縦断面図である。本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡観察装置において、物点を中心として揺動する対物レンズの光路を示す模式図である。図１５の顕微鏡観察装置における像ズレの補正を説明する模式図である。図１５の顕微鏡観察装置において像ズレを機械的に補正する像ズレ補正機構を説明する斜視図である。図１７の像ズレ補正機構の一部を詳細に説明する斜視図である。

符号の説明

Ｓ試料（生体試料）
Ｅ励起光（光）
Ｆ蛍光（戻り光）
Ｈ主点
Ｏ_１物点
１，４０顕微鏡観察装置
３励起光源（光源）
４結像レンズ
５対物レンズ
８撮像装置（光検出部、第１の撮像装置）
９撮像装置（光検出部、第２の撮像装置）
１０顕微鏡本体
１１対物レンズ駆動装置
１８制御装置
４１，４５像ズレ補正機構（補正光学系）
４４補正ミラー（補正光学系）

Claims

動的な挙動を示す生体試料を観察する顕微鏡観察装置であって、
前記生体試料の画像を撮像する第１の撮像装置と、
該第１の撮像装置よりも高速に当該生体試料の画像を撮像する第２の撮像装置と、
該第２の撮像装置により撮像された画像を処理することにより、前記第１の撮像装置により撮像される画像の像ズレを補正するための指令信号を演算する制御装置とを備える顕微鏡観察装置。
前記第１の撮像装置により撮像される画像における像ズレは、前記生体試料の動的な挙動によって発生するものである請求項１に記載の顕微鏡観察装置。
前記制御装置により演算された前記指令信号に基づいて、前記生体試料の像を結像させるための対物レンズを、前記像ズレを補正する方向に駆動する駆動手段をさらに有する請求項１に記載の顕微鏡観察装置。
前記生体試料の像を結像させるための対物レンズに当該生体試料から入射された光を、前記第１の撮像装置と前記第２の撮像装置とに向けて分岐させるビームスプリッタをさらに有する請求項１に記載の顕微鏡観察装置。
前記生体試料と前記第１の撮像装置との間に光学系を備え、
前記指令信号が、少なくとも前記光学系の光軸に交わる方向に対する像ズレを補正するための指令信号である請求項１に記載の顕微鏡観察装置。
前記指令信号が、前記動的な挙動の変位の方向または変位量に基づくものである請求項２に記載の顕微鏡観察装置。
前記駆動手段が、前記対物レンズを、その光軸に交差する方向に並進移動させる請求項３に記載の顕微鏡観察装置。
前記駆動手段が、前記対物レンズを、その光軸に沿う方向に並進移動させる請求項３に記載の顕微鏡観察装置。
前記駆動手段が、前記対物レンズを、その光軸に交差する軸線回りに揺動させる請求項３に記載の顕微鏡観察装置。
前記駆動手段が、前記対物レンズを、該対物レンズの主点を中心として揺動させる請求項９に記載の顕微鏡観察装置。
前記駆動手段が、前記対物レンズを、該対物レンズの物点を中心として揺動させる請求項９に記載の顕微鏡観察装置。