対物レンズの球面収差を調整するシステム及び方法
複数の対物レンズを備える球面収差調整システムが開示される。複数の対物レンズのうちの少なくとも１つは球面収差カラーを有する。複数の対物レンズは対物レンズ保持器上に載置され、対物レンズ保持器は、複数の対物レンズのうちの少なくとも１つを結像位置に配置するように構成される。機械的連結部によって複数の対物レンズのうちの少なくとも１つに駆動機構が結合され、機械的連結部は駆動機構から球面収差カラーに動きを伝達するように構成される。制御システムは駆動機構を、結像位置における複数の対物レンズのうちの少なくとも１つの球面収差カラーを特定の球面収差調整設定まで移動させるように操作するように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡システムの対物レンズの球面収差設定を調整するシステム及び方法に関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、２００７年２月９日に出願された米国仮特許出願第６０／８８９，０４２号に対する優先権を主張し、当該特許文献の開示は、参照によりその全体が本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００３】
試料上の微小な関心領域を調査する場合に、研究者は、顕微鏡を利用して試料を観察することが多い。顕微鏡は、従来の広視野の、蛍光顕微鏡又は共焦点顕微鏡とすることができる。このような顕微鏡の光学的構成は通常、光源と、照明光学系と、対物レンズと、試料保持器と、結像光学系と、検出器とを含む。光源からの光は、照明光学系及び対物レンズを通じて伝搬した後に、試料上の関心領域を照明する。顕微鏡対物レンズは、アイピースを介して観察することができる物体の拡大像を形成するか、又はデジタル顕微鏡の場合には、拡大像は、検出器によって捕捉され、ライブ観察、データストレージ、及びさらなる分析のためにコンピュータに送信される。このような構成において、対物レンズが顕微鏡の重要な部分を形成することは明らかである。
【０００４】
多くの試料は顕微鏡によって直接見ることができる。すなわち、対物レンズと試料との間に光学材料は存在しない。しかしながら、倒立顕微鏡又は落射蛍光顕微鏡のようないくつかの他の結像構成では、試料は、ガラスカバースリップ、スライドガラス及び試料保持器（たとえば、ペトリ皿、マイクロタイタープレート）の底板を通じて見られる。通常、市販の対物レンズは、０．１７ｍｍ顕微鏡カバースリップのような特定の厚さのこのような試料保持器又はカバー向けに設計される。異なる厚さの底板を有する試料保持器が使用される場合、指定の厚さから逸脱することによって、試料保持器によって導入される球面収差に起因して像品質の重大な劣化が生じる。対物レンズの設計において、試料が異なる厚さの試料支持体を通じて結像される場合に球面収差の補償を可能にする補正カラーを設けることができる。一般的な研究室業務において、顕微鏡を使用する研究者は、（１）コンピュータ画面上でライブ画像を観察しながらカラーを手動で回転させること、（２）顕微鏡対物レンズ上に配置されている目盛りを使用してカラーを既知の試料保持器厚さに設定することによって、球面収差補正設定を調整する。
【０００５】
自動顕微鏡システムの場合、対物レンズにアクセスして対物レンズの球面収差設定を補正することは常に可能ではない。ユーザの、対物レンズにアクセスして球面収差設定を補正する能力が、レーザ走査顕微鏡のレーザ安全基準に起因して制限されるおそれがあるか、又は、自動顕微鏡が自己密閉設計であること（すなわち、対物レンズが機器の中程に配置され且つ顕微鏡の他の構成要素によって取り囲まれる場合）に起因して、物理的なアクセスが限定されるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
顕微鏡において電動（又は自動）球面収差補正システムを利用することによって、ユーザが、試料の鮮明な像を得るために、簡単且つ効果的に対物レンズの球面収差を補正することが可能になる。それゆえ、ユーザが、対物レンズの球面収差補正設定を調整すること、又は、自動モードにおいて球面収差補正の異なる設定を必要とする複数の試料の結像を実施することを可能にするシステム及び方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の技術的背景を考慮して完成されており、本発明の目的は、対物レンズの球面収差補正を自動調整するシステム及び方法を提供することである。
【０００８】
複数の対物レンズを備える結像系が開示される。複数の対物レンズのうちの少なくとも１つは球面収差カラーを有する。複数の対物レンズは、対物レンズ保持器上に載置され、対物レンズ保持器は、複数の対物レンズのうちの少なくとも１つを結像位置に配置するように構成される。機械的連結部によって複数の対物レンズのうちの少なくとも１つに駆動機構が結合され、機械的連結部は駆動機構から球面収差カラーに動きを伝達するように構成される。制御システムは駆動機構を、複数の対物レンズのうちの少なくとも１つの球面収差カラーを特定の球面収差調整設定まで移動させるように操作するように構成される。
【０００９】
本発明のこれらの利点及び他の利点は、以下の説明を添付の図面と併せて読むとより明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による、対物レンズの球面収差を調整するシステムのブロック図を示す。
【図２】本発明による図１の受像装置の概略図である。
【図３】本発明による自動球面調整システムを有する対物レンズの一実施形態を示す。
【図４】本発明による自動球面調整システムを有する対物レンズの別の実施形態を示す。
【図５】本発明による自動球面調整システムを有する対物レンズの別の実施形態を示す。
【図６】対物レンズの球面収差調整システムの別の実施形態の概略図を示す。
【図７】球面収差システムを本発明に従って利用する方法の流れ図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の現在好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。図面において、同様の構成要素は同じ参照符号を用いて識別される。好ましい実施形態の説明は例示であり、本発明の範囲を限定するようには意図されていない。
【００１２】
図１は、対物レンズの球面収差を調整するシステムを備える一般的な倒立デジタル顕微鏡システムの必須の構成要素のブロック図を示す。この自動デジタル顕微鏡システム１００は補正された結像光学系に基づき、以下の構成要素、すなわち、光源１０５と、光伝達光学系１０１と、ビームフォールディング光学系１０９と、対物レンズ１２３を保持する対物レンズタレット１０２と、コントローラ１２５と、試料１１５と、試料保持器１２１と、結像レンズ１０８と、光検出器１０７と、通信リンク１１７と、コンピュータ１０３とを備える。
【００１３】
本発明の例示的な一実施形態では、コントローラ１２５は、機械的アクチュエータと、駆動機構ドライバ（アクチュエータドライバ）とを備える。駆動機構ドライバは、回転アクチュエータ若しくは線形アクチュエータ、又は、駆動機構３０１ｃ、３０２ｃ（図３）、４０４（図４）、５０４（図５）及び６０４（図６）を操作することが可能な任意の他のデバイスとすることができる。回転アクチュエータは、ステッパモータ、直流（ＤＣ）モータ又はサーボモータとすることができる。線形アクチュエータは、圧電モータ又はソレノイドとすることができる。本発明の別の実施形態では、コントローラ１２５は、ワイヤによって、ジョイスティック又は回転つまみ電位差計のような、対物レンズ（複数可）１２３の球面収差を調整するための信号を提供するコントローラに機械的に連結されてもよい。コントローラ１２５は、それぞれの駆動機構３０１ｃ及び３０２ｃ（図３）、４０４（図４）、駆動機構５０４（図５）並びに駆動機構６０４（図６）に動きを伝達する駆動機構ドライバを含む。
【００１４】
対物レンズ１２３の球面収差カラー１２３ａを調整するために、コンピュータ１０３は、その機械的アクチュエータを利用してＳＡカラー１２３ａに接続される機械的連結部を通じて動きを伝達するコントローラ１２５にコマンドを送信し、それによってＳＡカラー１２３ａが移動される。
【００１５】
光源１０５は、ランプ、レーザ、複数のレーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、複数のＬＥＤ、又は、当業者に既知の、光線１０６を生成する任意の種類の光源とすることができる。光線１０６は、光伝達光学系１０１、ビームフォールディング光学系１０９及び対物レンズ１２３によって伝達され、試料１１５を照明する。試料１１５から放出又は反射される光は対物レンズ１２３によって収集され、光検出器１０７上の結像レンズ１０８によって試料１１５の像が形成される。光検出器１０７は、光電子増倍管、電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）像検出器又は当業者によって利用される任意の光検出器とすることができる。光検出器１０７は、通信リンク１１７によってコンピュータ１０３に電気的に又は無線で接続される。別の実施形態では、光検出器１０７を、対物レンズタレット１０２内に載置される対物レンズ１２３と協働して中間像をさらに拡大する一般的な顕微鏡アイピース又は接眼レンズに置き換えてもよく、それによって被検査物の細部を観察することができる。試料１１５は、一般的なマイクロタイタープレート、顕微鏡スライド、チップ、板ガラス、ペトリ皿、又は任意の種類の試料保持器とみなすことができる試料保持器１２１上に載置される。システムは、異なる厚さを有する２つ以上の試料保持器を結像するのに使用することができる。
【００１６】
別の実施形態では、顕微鏡システム１００を、通信リンク１１７によって従来のコンピュータ１０３に電気的に又は無線で接続してもよい。通信リンク１１７は、ローカルアクセスネットワーク（ＬＡＮ）、無線ローカルネットワーク、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、ユニバーサルサービスバス（ＵＳＢ）、イーサネットリンク、光ファイバー等のような、自動顕微鏡システム１００とコンピュータ１０３との間でのデータの転送を促進することが可能である任意のネットワークとすることができる。顕微鏡は、複数の対物レンズ１１１を有することもできる。コンピュータ１０３は、受像装置１０３又は像検出デバイス１０３とみなすことができる。本発明の別の実施形態では、受像装置１０３をデジタル顕微鏡１００の内部に配置してもよい。受像装置１０３は、光検出器１０７から試料１１５の画像を受け取ることが可能な一般的なコンピュータの機能を果たし、その場合、受像装置１０３は、標準的な画像処理ソフトウェアプログラム、アルゴリズム又は式を利用することによって画像を表示、保存、又は処理することが可能である。また、コンピュータ１０３は、個人情報端末（ＰＤＡ）、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、携帯電話、ハードドライブベースのデバイス、又は、通信リンク１１７を通じて情報を受信、送信及び記憶することができる任意のデバイスとすることができる。本発明においては１つのコンピュータが利用されるが、コンピュータ１０３の代わりに複数のコンピュータを利用してもよい。
【００１７】
顕微鏡システム１００は図１において、必須の構成要素のみを強調表示されて概略的に示されている。顕微鏡法の技術分野の熟練者（当業者）には、このブロック図が対物レンズを使用するすべての顕微鏡を説明することは明らかであろう。例は、限定ではないが、従来の広視野顕微鏡、蛍光顕微鏡、点走査共焦点顕微鏡、線走査共焦点顕微鏡を含む。これらの種類の顕微鏡は、高スループットスクリーニングのような種々の用途に役立つ自動化装置を用いて強化することができる。しかしながら、それらは本発明の範囲から除外されない。また、顕微鏡システム１００は、ニュージャージー州ピスカタウェイ所在のGE Healthcareによって製造されるＩＮＣＥＬＬ（商標）分析器１０００又は３０００とすることもできる。
【００１８】
図２は、図１のデジタル顕微鏡システム１００の受像装置の概略図を示す。受像装置１０３は、従来のコンピュータに関連付けられる一般的な構成要素を含む。受像装置１０３は、プロセッサ１０３ａと、入出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ１０３ｂと、マスストレージ１０３ｃと、メモリ１０３ｄと、ビデオアダプタ１０３ｅと、接続インタフェース１０３ｆと、上記のシステムの構成要素をプロセッサ１０３ａに動作可能に、電気的に又は無線で結合するシステムバス１０３ｇとを備える。また、システムバス１０３ｇは、一般的なコンピュータシステム構成要素をプロセッサ１０３ａに電気的に又は無線で、動作可能に結合する。プロセッサ１０３ａは、処理装置、中央処理装置（ＣＰＵ）、複数の処理装置又は並列処理装置とみなすことができる。システムバス１０３ｇは、従来のコンピュータに関連付けられる一般的なバスとすることができる。メモリ１０３ｄは、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。ＲＯＭは、起動中のコンピュータの構成要素間の情報の転送を補助する基本ルーチンを含む一般的な入出力システムを含む。
【００１９】
入出力コントローラ１０３ｂは、バス１０３ｇによってプロセッサ１０３ａに接続され、この場合、入出力コントローラ１０３ｂは、ユーザが、球面収差ＧＵＩ、及び、キーボード及びポインティングデバイスのような入力デバイス１０４によってコンピュータにコマンド及び情報を入力することを可能にするインタフェースの機能を果たす。利用される一般的なポインティングデバイスは、ジョイスティック、マウス、ゲームパッド等である。ディスプレイ１０６は、ビデオアダプタ１０３ｅによってシステムバス１０３ｇに電気的に又は無線で接続される。ディスプレイ１０６は、一般的なコンピュータモニタ、プラズマテレビ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、又は、コンピュータ１０３によって生成される文字及び／又は静止画像を有することが可能な任意のデバイスとすることができる。コンピュータ１０３のビデオアダプタ１０３ｅには、接続インタフェース１０３ｆが隣接している。接続インタフェース１０３ｆは、上述のように、通信リンク１１７によって光検出器１０７に接続されるネットワークインタフェースとみなすことができる。また、受像装置１０３は、受像装置１０３が他のコンピュータに結合されることを可能にするネットワークアダプタ又はモデムを含むことができる。
【００２０】
上記のメモリ１０３ｄは、１．ハードディスクからの読出し及びハードディスクへの書込みのためのハードディスクドライブコンポーネント（図示せず）及びハードディスクドライブインタフェース（図示せず）、２．磁気ディスクドライブ（図示せず）及び磁気ディスクドライブインタフェース（図示せず）、並びに３．ＣＤ−ＲＯＭ又は他の光媒体のような取外し可能光ディスクからの読出し及び取外し可能光ディスクへの書込みのための光ディスクドライブ（図示せず）及び光ディスクドライブインタフェース（図示せず）を含むマスストレージ１０３ｃである。上記のドライブ及びそれらの関連付けられるコンピュータ可読媒体は、コンピュータ−可読命令、データ構造体、プログラムモジュール及び他のデータの不揮発性ストレージをコンピュータ１０３に提供する。また、上記のドライブは、本発明の、複数の対物レンズの球面収差を調整するためのアルゴリズム、ソフトウェア又は式を有するという技術的効果を含む。当該アルゴリズムについては図７の流れ図において説明する。
【００２１】
複数の対物レンズの球面収差を調整するためのソフトウェアプログラム内には、球面収差グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）が存在する。球面収差グラフィカルユーザインタフェースは、コンピュータのユーザがコンピュータ１０３と容易に対話することを可能にするように設計されるソフトウェアプログラムである一般的なＧＵＩと同じ機能性の一部を有する、特別にプログラムされたＧＵＩである。球面収差ＧＵＩは、１．試料保持器１２１の厚さ、及び２．対物レンズ３０１、３０２、４０１、４０２、５０１、５０２、６０１及び６０２に対する球面収差調整設定を表示する。試料保持器１２１の厚さは、ユーザによって供給される情報に基づく。ユーザは、試料保持器１２１の製造者から当該情報を受け取ることができる。加えて、試料１１５は、０ｍｍ〜１ｍｍの範囲内の媒体深さを有するゲル、緩衝液又は溶液のような媒体に入れることができる。試料１１５のこの媒体深さを試料保持器１２１の厚さと組み合わせると、対物レンズ３０１、３０２、４０１、４０２、５０１、５０２、６０１及び６０２の球面収差カラーを調整するのに使用することができる厚さが結果として求められる。また、球面収差ＧＵＩは図７において考察されるように、データ入力デバイス１０４（マウス、ジョイスティック、キーボード等）と協働して、ユーザが対物レンズ３０１、３０２、４０１、４０２、５０１及び５０２の球面収差調整設定を調整することを可能にする。球面収差カラー３０１ａ、３０２ａ、４０１ａ、４０２ａ、５０１ａ、５０２ａ、６０１ａ及び６０２ａは、球面収差補正カラー又は補正カラーとして既知のものとすることもできる。
【００２２】
試料保持器１２１の厚さは、球面収差ソフトウェアプログラム上に記憶されているか又はユーザによって入力される、プレート、チップ、顕微鏡スライド、ペトリ皿又はガラスの一般的な厚さに基づくことができる。任意選択的に、ユーザは、試料保持器１２１に対する特定の球面収差調整設定をコンピュータ１０３に入力することもできる。対物レンズ３０１及び３０２に対する一般的な球面収差調整設定も球面収差ソフトウェアプログラム内に記憶される。
【００２３】
球面収差補正システムは、２つのモード、すなわちプロトコル駆動モード及び手動モードのうちの一方において動作する。プロトコル駆動モードでは、それぞれの対物レンズ３０１、３０２の球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａ（図３）が、試料保持器１２１（図１）の厚さ又はプロトコル内に記録されている結果として求められた試料保持器１２１の厚さ及び試料１１５の媒体深さに関連する上記の球面収差ソフトウェアプログラム内のプロトコルに基づいて、球面収差補正システムによって自動的に調整される。たとえば、被検査物保持器１２１が０．２ｍｍの厚さを有する場合、対物レンズ３０１又は３０２の球面収差カラーのうちの少なくとも１つが０．２ｍｍの球面収差設定に調整される。手動動作モードでは、対物レンズ３０１又は３０２の球面収差補正カラーが、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を介して選択されるユーザ定義の設定に調整される。たとえば、ユーザは、コンピュータ１０３上に記憶されている球面収差グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を使用して球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａのうちの少なくとも１つを、０．２ｍｍである試料保持器１２１の厚さに基づいて０．２ｍｍのような球面収差調整設定に調整する。
【００２４】
図３は、球面収差調整システムの一実施形態の概略図を示す。システム３００は、対物レンズ３０１と、対物レンズ３０２と、対物レンズ保持器３０３と、第１の駆動機構３０１ｃと、第２の駆動機構３０２ｃと、第１の駆動機構マウント３０１ｄと、第２の駆動機構マウント３０２ｄと、第１の任意選択の位置センサ３０１ｅと、第２の任意選択の位置センサ３０２ｅと、第１の機械的連結部３０１ｂと、第２の機械的連結部３０２ｂとを備える。対物レンズ保持器３０３は、顕微鏡システムにおいて、一般的な対物レンズ３０１及び３０２を支持すると共にこれらの対物レンズを結像位置に移動させるのに利用される、タレット又はリボルバのような一般的な対物レンズ切換装置である。結像位置とは、ユーザが顕微鏡を利用して対物レンズ３０１又は３０２のいずれか一方を配置する場所であり、それによってユーザは試料１１５の像を見ることができる。対物レンズ保持器３０３が、所望の対物レンズを結像位置に配置するように回転している間、対物レンズ３０１及び３０２は、それぞれの駆動機構３０１ｃ及び３０２ｃと常に作用可能に係合している。駆動機構３０１ｃ及び３０２ｃは、球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａを、一般的な約０ｍｍ〜４ｍｍの範囲内の設定のような球面収差調整設定まで移動させることができる。
【００２５】
２つの対物レンズ、２つの駆動機構、及び２つの駆動機構コントローラのみが図示されているが、対物レンズ、駆動機構及び駆動機構コントローラの数は、顕微鏡の設計又はユーザにとって好ましい顕微鏡の構成に応じて増大又は低減することができる。対物レンズ３０１及び３０２は、異なる倍率を有することができる、自動顕微鏡システムにおいて使用される一般的な対物レンズである。たとえば、対物レンズ３０１は２０Ｘの倍率を有することができ、対物レンズ３０２は６０Ｘの倍率を有することができる。
【００２６】
対物レンズ３０１及び３０２はそれぞれ、それぞれの球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａを有する。この球面収差調整システム３００は、試料保持器１２１（図１）の厚さ、結果として求められた試料保持器１２１の厚さ及び媒体中の試料１１５の深さと、対物レンズ３０１及び３０２の球面収差設定との差によって引き起こされる球面収差を補正するのに利用される。本発明は、顕微鏡システム１００のような自動顕微鏡システムにおける対物レンズ３０１及び３０２の球面収差設定を調整する、単純で効率的な方法をユーザに提供する。
【００２７】
自動顕微鏡システムの対物レンズの球面収差補正は、０ｍｍ〜４．０ｍｍの範囲内の被検査物支持体厚さ向けに調整することができる。また、対物レンズ３０１は０ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内の設定を有し、対物レンズ３０２は０ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内の設定を有する、というように、対物レンズ３０１及び３０２のそれぞれは、異なる球面収差調整範囲を有することができる。たとえば、Ｎｉｋｏｎ、Ｃａｎｏｎ ＣＦＬ−ＰＩＸ、製品番号９５４７８に関して、球面収差補正範囲は０ｍｍ〜２ｍｍである。球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａの設定は、それぞれの対物レンズ３０１及び３０２の球面調整補正のために、試料保持器１２１の厚さ、又は結果として求められた試料保持器１２１の厚さ及び試料１１５の媒体の深さと整合される。たとえば、試料保持器１２１の厚さが１ｍｍである場合、対物レンズ３０１及び３０２のうちの少なくとも１つの球面収差カラー３０１ａ又は３０２ａのうちの少なくとも１つは、１ｍｍに設定する必要がある。
【００２８】
それぞれの対物レンズ３０１及び３０２の球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａは、それぞれの駆動機構３０１ｃ及び３０２ｃに対する機械的連結部３０１ｂ及び３０２ｂを有する。駆動機構３０１ｃ及び３０２ｃは、ステッパモータ、直流（ＤＣ）モータ若しくは圧電モータ又は当業者に既知の他のアクチュエータとすることができる回転アクチュエータとみなすこともできる。機械的連結部は、駆動機構の回転を球面収差カラーに伝達する。この機械的連結部は、一般的な機械ギア（全周ギア又は部分ギア）、ベルト若しくはチェーンシステム、ベルト及び滑車、摩擦式スピンドル又は当業者に既知の他の機構とすることができる。
【００２９】
本発明の別の実施形態では、球面収差調整システム３００は、その球面収差ＧＵＩ上に表示される、制御システム３０９に対する、それぞれの球面収差カラー３０１ａ又は３０２ａの位置、駆動機構３０４の位置、機械的連結部３０１ｂ及び３０２ｂの位置に関する信号を送信する一般的な位置センサ３０１ｅ及び３０２ｅを備えることができる。
【００３０】
駆動機構コントローラ３０４ａ及び３０４ｂはそれぞれ、駆動機構３０１ｃ及び３０２ｃに接続される。駆動機構コントローラ３０４ａ及び３０４ｂは、上述のコントローラ１２５と等価であるため、ここでは別途説明は提供しない。駆動機構コントローラ３０４ａ及び３０４ｂはそれぞれ、機械的連結部３０１ｂ及び３０２ｂを移動させ、それによって、次いで球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａを、時計回りの方向又は反時計回りの方向に、０ｍｍ〜４ｍｍの範囲内の特定の球面収差（調整）設定まで移動させるために、駆動機構３０１ｃ及び３０２ｃに接続される。制御システム３０９又はコンピュータシステム３０９は、駆動機構コントローラ３０４ａ及び３０４ｂ並びに位置センサ３０１ｅ及び３０２ｅに接続される。制御システム３０９は、位置センサ３０１ｅ及び３０２ｅから受信される信号を利用して球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａの現在位置、駆動機構３０４の位置、機械的連結部３０１ｂ及び３０２ｂの位置を求め、次いで、制御システム３０９は、必要とされる位置に達すると、駆動機構コントローラ３０４ａ及び３０４ｂを利用して、球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａの動きを停止させる。制御システム３０９は上述のコンピュータ１０３と等価である。
【００３１】
図１を参照すると、コンピュータ１０３は、ワイヤによって又は無線でコントローラ１２５に接続され、それによって、コンピュータ１０３は、図７において説明される、それぞれの対物レンズ３０１、３０２、４０１、４０２、５０１、５０２、６０１及び６０２の球面収差カラー３０１ａ、３０２ａ、４０１ａ、４０２ａ、５０１ａ、５０２ａ、６０１ａ及び６０２ａを１ｍｍのような特定の球面収差調整設定まで移動させるためのコマンドをコントローラ１２５に送信するソフトウェアプログラムを含む。本発明の別の実施形態では、コンピュータ１０３は顕微鏡システム１００の内部に配置され、そのため、ユーザは、顕微鏡システム１００を利用して対物レンズ３０１及び３０２における球面収差を補正することができる。
【００３２】
図４は、対物レンズのための球面収差（ＳＡ）調整システムの別の実施形態の概略図を示す。ＳＡ調整システム４００は、それぞれのＳＡカラー４０１ａ及び４０２ａを有する対物レンズ４０１及び４０２であって、当該対物レンズ４０１又は４０２を結像位置に移動させる対物レンズ切換装置４０３上に載置される、対物レンズ４０１及び４０２とを備える。ここでは２つの対物レンズ４０１及び４０２のみを示すが、複数の対物レンズを本発明のこの実施形態に利用することができる。任意選択の位置センサ４０４ａを有する駆動機構４０４が、対物レンズ切換装置４０３から分離されているプラットフォーム上にある。駆動機構４０４は、機械的連結部４０５によって球面収差カラー４０２ａに接続される。位置センサ４０４ａは、位置センサ３０１ｅと同様に、その球面収差ＧＵＩ上に表示される、制御システム４０９に対する、それぞれの球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａの位置、駆動機構４０４の位置、機械的連結部４０５の位置に関する信号を送信するという同じ様式で動作する。制御システム４０９は制御システム３０９と等価である。駆動機構４０４は、それぞれの対物レンズ４０１及び４０２の球面収差カラー４０１ａ及び４０２ａの球面収差設定を制御するためのＧＵＩを提供するコンピュータ４０９に接続される駆動機構コントローラ４０４ｂによって駆動される。駆動機構コントローラ４０１ｂは上述のコントローラ１２５と等価である。
【００３３】
駆動機構４０４は、顕微鏡システム１００の結像位置に配置される対物レンズ４０１又は４０２のＳＡカラー４０１ａ又は４０２ａに機械的に連結される。駆動機構４０４に結合される機械的連結部４０５は、駆動機構４０４の回転をＳＡカラー４０１ａ又は４０２ａに伝達する。機械的連結部３０１ｂ及び３０２ｂと等価である機械的連結部４０５は、一対のギア、摩擦式スピンドル、又は当業者に既知の、回転を伝達するための他の機構とすることができる。駆動機構４０４は、制御システム４０９から命令を受信する駆動機構コントローラ４０４ｂによって制御される。任意選択の位置センサ４０４ａは、制御システム４０９に対する、駆動機構４０４の現在位置、駆動機構４０４の現在位置、及び機械的連結部４０５の現在位置に関する信号を送信する。
【００３４】
この実施形態に関して、ユーザが対物レンズ切換装置４０４を回転させる一般的な手段を利用する場合、試料１１５（図１）を見るために、対物レンズ４０１又は対物レンズ４０２のいずれかが顕微鏡の結像位置に移動される。この結像位置において、球面収差カラー４０１ａ又は球面収差カラー４０２ａは、機械的連結部４０５を通じてドライバ機構４０４と係合される。次に、ドライバ機構４０４は、機械的連結部４０５を移動させ、それによって、次いでそれぞれの球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａを、時計回りの方向又は反時計回りの方向に特定の球面収差調整設定まで移動させることが可能である。球面収差調整の精度は、コンピュータ１０３上の球面収差ＧＵＩにおいて位置センサ４０４ａからの信号を監視することによって制御することができる。駆動機構４０４は、駆動機構コントローラ４０４ｂ及び制御システム４０９によって制御されるか、又は駆動機構コントローラ４０４ｂによって単独に制御されて、結像位置に位置する対物レンズ４０１又は４０２の球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａを、０ｍｍ〜４ｍｍの範囲内の任意の場所とすることができる特定の球面収差調整設定まで移動させる。
【００３５】
この実施形態の、上述の実施形態との主要な相違点は以下の通りである。
【００３６】
顕微鏡１００内に設置されるすべての対物レンズに関するＳＡ補正設定を調整するのに１つの駆動機構及び駆動機構コントローラのみが必要とされる、
ＳＡ調整は順次実施される、すなわち、一度に１つの対物レンズのみが調整される、
このシステムは、対物レンズごとに独立してＳＡ補正設定を設定することを可能にする。
【００３７】
図５は、対物レンズのためのＳＡ調整システムの別の実施形態の概略図を示す。ＳＡ調整システム５００は、ＳＡカラー５０１ａ及び５０２ａを有する対物レンズ５０１及び５０２であって、当該対物レンズ５０１又は５０２を結像位置に移動させる対物レンズ切換装置５０３上に載置される、対物レンズ５０１及び５０２とを備える。ここでは２つの対物レンズ５０１及び５０２のみを示すが、複数の対物レンズを本発明のこの実施形態に利用することができる。任意選択の位置センサ５０１ｃ及び５０２ｃを有する駆動機構５０４が、対物レンズ切換装置５０３上に載置される。位置センサ５０１ｃ及び５０２ｃは、位置センサ３０１ｅと同様に、その球面収差ＧＵＩ上に表示される、制御システム５０９に対する、それぞれの球面収差カラー５０１ａ又は５０２ａの位置、駆動機構５０４の位置、機械的連結部５０１ａ及び５０２ｂの位置に関する信号を送信するという同じ様式で動作する。制御システム５０９は上記で考察したコンピュータ１０３と等価である。駆動機構５０４は、対物レンズ５０１及び５０２の球面収差設定を制御するためのＧＵＩを提供する制御システム５０９に接続される駆動機構コントローラ５０４ｂによって駆動される。
【００３８】
駆動機構５０４は、対物レンズ５０１及び５０２のような、顕微鏡の、球面収差カラーを有するすべての対物レンズのＳＡカラー５０１ａ及び５０２ａに機械的に連結される。機械的連結部５０１ｂ及び５０２ｂは、一対のギア、ベルト、摩擦式スピンドル、又は当業者に既知の、回転を伝達するための他の機構とすることができる。対物レンズ５０１及び５０２のＳＡ調整の角度範囲は異なる場合があるため、機械的連結部５０１ｂ及び５０２ｂの角度伝達比は、駆動機構５０４の回転範囲を、当業者に既知のようなギア比の適切な選択を介して対物レンズ５０１及び５０２のＳＡ調整範囲とマッチさせるべきである。たとえば、機械的連結部５０１ｂのギア比を１とすることができ、且つ機械的連結部５０２ｂのギア比を０．５とすることができる。この場合、機械的連結部５０１ｂは球面収差カラー５０１ａを完全に１回転させ、同時に機械的連結部５０２ｂは、球面収差カラー５０２ａを１／２回転させる。駆動機構は、制御システム５０９から命令を受信する駆動機構コントローラ５０４ｂによって制御される。
【００３９】
この実施形態に関して、ユーザは、試料１１５（図１）を見るために、事前定義の像及びプロトコルにおいて駆動機構コントローラ５０４ｂの球面収差ＧＵＩを利用して、同時に球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａを特定の球面収差設定に設定する。機械的連結部５０１ｂ及び５０２ｂはそれぞれドライバ機構５０４と係合され、それによって、ドライバ機構５０４が機械的連結部５０１ｂ及び５０２ｂを同時に移動させ、それによって、次いでそれぞれの球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａを特定の球面調整設定又は位置まで同時に移動させることが可能である。駆動機構５０４の移動の精度は、制御システム５０９上の球面収差ＧＵＩにおいて位置センサ５０１ｃ及び５０２ｃからの信号によって監視することができる。
【００４０】
この実施形態の主要な特徴は以下の通りである：
顕微鏡のすべての対物レンズに関するＳＡ補正設定を調整するのに１つの駆動機構及び駆動機構コントローラのみが必要とされる、
ＳＡ調整は駆動機構に接続されているすべての対物レンズに対して同時に実施される、
このシステムは、対物レンズのすべてに対してＳＡ補正設定を同期させることを可能にする。
【００４１】
図６は、対物レンズのためのＳＡ調整システムの別の実施形態の概略図を示す。ＳＡ調整システム６００は、それぞれのＳＡカラー６０１ａ及び６０２ａを有する対物レンズ６０１及び６０２であって、当該対物レンズ６０１又は６０２を結像位置に移動させる対物レンズ切換装置６０３上に載置される、対物レンズ６０１及び６０２とを備える。ここでは２つの対物レンズ６０１及び６０２のみを示すが、複数の対物レンズを本発明のこの実施形態に利用することができる。対物レンズ切換装置６０３は、任意選択の位置センサ６０１ｄ及び６０２ｄ、及び駆動機構６０４も備える。位置センサ６０１ｄ及び６０２ｄは、その球面収差ＧＵＩ上に表示される、制御システムに対する、それぞれの球面収差カラー６０１ａ又は６０２ａの位置、及び駆動機構６０４の位置に関する信号を送信するように、位置センサ３０１ｅと同じ様式で動作する。駆動機構６０４は駆動機構コントローラ６０４ｂによって駆動され、この場合、駆動機構コントローラ６０４ｂは、対物レンズ６０１及び６０２の球面収差設定を制御するためのＧＵＩを提供する制御システム６０９に接続される。駆動機構コントローラ６０４ｂは、駆動機構コントローラ３０４ａと等価であり、一方で制御システム６０９は制御システム４０９と類似している。
【００４２】
駆動機構６０４は、それぞれの機械的連結部６０１ｂ、６０１ｃ及び６０２ｂによって顕微鏡１００のすべての対物レンズ６０１及び６０２のＳＡカラー６０１ａ及び６０２ａに機械的に連結される。機械的連結部６０１ｂ、６０２ｂ及び６０１ｃは、ギア、摩擦式スピンドル、又は当業者に既知の、回転を伝達するための他の機構とすることができる。機械的連結部６０１ｃは、部分ギアとすることができ、それによって、機械的連結部６０１ｃは一度にＳＡカラー６０１ａ又は６０２ａのうちの１つのみと係合する。
【００４３】
この実施形態に関して、ユーザは、試料１１５（図１）を見るために、駆動機構コントローラ６０４ｂの球面収差ＧＵＩを利用して、球面収差カラー６０１ａ及び６０２ａを時計回りの方向又は反時計回りの方向に特定の球面収差設定まで調整するか又は移動させる。駆動機構コントローラ６０１ｂは、機械的連結部６０１ｃを部分ギアとして利用することができ、それによって、ＳＡカラー６０１ａ又は６０２ａのうちの１つが係合される。ＳＡカラー６０１ａを移動させるために機械的連結部６０１ｃが部分ギアとして使用される場合、機械的連結部６０１ｃは、ＳＡカラー６０１ａを移動させるために機械的連結部６０１ｂのみをドライバ機構６０４と係合させる。ＳＡカラー６０２ａを移動させるために機械的連結部６０１ｃが部分ギアとして使用される場合、機械的連結部６０１ｃは、機械的連結部６０２ｂをドライバ機構６０４と係合させてＳＡカラー６０２ａを移動させる。駆動機構６０４の移動の精度は、制御システム６０９上の球面収差ＧＵＩにおいて位置センサ６０４ａからの信号によって監視することができる。
【００４４】
この実施形態の主要な特徴は以下の通りである、
顕微鏡のすべての対物レンズに対するＳＡ補正設定を調整するのに１つの駆動機構及び駆動機構コントローラのみが必要とされる、
このシステムは、対物レンズのすべてに対してＳＡ補正設定を同期させることを可能にする、且つ
このシステムは、対物レンズごとに、一度に１つのみのＳＡカラーを係合及び移動させることを可能にする。
【００４５】
図７は、球面収差調整システムを利用する方法の流れ図を示す。この説明は単一の対物レンズの調整に関して提供されるが、同様の手順を多対物レンズシステムに利用することができる。
【００４６】
ブロック７０１において、ＳＡ調整システムが初期化される。初期化手順は、対物レンズのＳＡカラーを、最小又は最大の球面収差（調整）設定のような明確な開始位置又は初期位置に移動させることを含むことができる。最小設定は、０ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内の任意の場所とすることができ、最大設定は、１．１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内の任意の場所である。開始位置は、カラー又は駆動アクチュエータが開始位置にあるときに電気信号を提供するエンドスイッチを実装することによって定義することができる。ＳＡ調整システムが位置センサを有しない場合、ＳＡカラーの開始位置に対するすべてのさらなる移動が実施される。ＳＡ調整システムが位置センサを有する場合、位置センサがカラー又は駆動アクチュエータの絶対位置に関する情報を提供するため、ホーミング手順は必要とされない場合がある。
【００４７】
ブロック７０２において、ＳＡカラーの必要とされる設定が定義される。本発明の一実施形態では、システムは手動モード又はユーザ制御モードにおいて動作する。すなわち、ユーザは、駆動機構コントローラ３０４ａ及び３０４ｂ、並びに顕微鏡システム１００を制御する制御システム３０９上のＧＵＩを介して、対物レンズ３０１又は３０２のような１つ又は複数の対物レンズの球面収差設定を調整することが可能である。ユーザ制御モードでは、ユーザは、球面収差グラフィカルユーザインタフェースを、制御システム３０９の入力デバイス１０４を用いて利用して、対物レンズ３０１又は３０２の任意の１つ、２つの又はすべてのＳＡ設定を、たとえば約０ｍｍ〜４ｍｍの範囲内の特定の値に変更する。また、ユーザは、制御システム３０９を利用して、それぞれの対物レンズ３０１又は３０２の球面収差カラー３０１ａ又は３０２ａの少なくとも２つ以上を特定の球面収差調整設定まで同時に移動させることができる。
【００４８】
ユーザが球面収差調整設定を入力する前に、それぞれの対物レンズ３０１及び３０２に対する球面収差調整設定が、制御システム３０９上の球面収差グラフィカルユーザインタフェース上に表示される。また、ユーザが、入力デバイス１０４を用いて試料保持器１２１（図１）の厚さを入力することができ、試料保持器１２１の厚さは球面収差ＧＵＩ上に表示される。たとえば、制御システム３０９は、位置センサ３０１ｃにおいて対物レンズ３０１の球面収差調整設定を０．５ｍｍであると読み取り、ユーザによって入力される試料保持器１２１の厚さを１ｍｍであると読み取る。したがって、ユーザは、対物レンズ３０１の球面収差設定を試料保持器１２１の表示される厚さとマッチングすることが可能である。球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａのこの移動は、対物レンズ３０１及び３０２の球面収差を補正するための、入力及び表示される試料保持器１２１の０．５ｍｍの厚さ、又は結果として求められた試料保持器の厚さ及び試料１１５の媒体の深さに依拠する、上記で考察した式又はアルゴリズムに基づく。
【００４９】
本発明の別の実施形態では、ユーザは、制御システム４０９のグラフィカルユーザインタフェースを利用して、駆動機構コントローラ４０４ｂに信号を送信して対物レンズ４０１又は４０２の球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａ（図４）のうちのいずれか一方を、球面収差ＧＵＩに表示される試料保持器１２１の０．３ｍｍの厚さに基づく０．３ｍｍのような特定の球面収差調整設定まで移動させて、対物レンズ４０１又は４０２の球面収差を補正する。球面収差カラー４０１ａ及び４０２ａのこの移動は、対物レンズ４０１及び４０２の球面収差を補正するための、入力及び表示される試料保持器１２１の０．３ｍｍの厚さ又は結果として求められた試料保持器の厚さ及び試料１１５の媒体の深さに依拠する、上記で考察した式又はアルゴリズムに基づく。
【００５０】
本発明のさらに別の実施形態では、ユーザは、対物レンズ５０１及び５０２の球面収差を補正するために、制御システム５０９のグラフィカルユーザインタフェースを利用して、それぞれの対物レンズ５０１及び５０２（図５）の球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａを、試料保持器１２１の０．２ｍｍの表示される厚さに基づく０．２ｍｍのような同じ球面収差調整設定まで同時に移動させる。球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａのこの移動は、対物レンズ５０１及び５０２の球面収差を補正するための、入力及び表示される試料保持器１２１の０．２ｍｍの厚さ又は結果として求められた試料保持器の厚さ及び試料１１５の媒体の深さに依拠する、上記で考察した式又はアルゴリズムに基づく。
【００５１】
本発明の別の実施形態では、ユーザは、制御システム６０９のグラフィカルユーザインタフェースを利用して、それぞれの対物レンズ６０１及び６０２（図６）の球面収差カラー６０１ａ及び６０２ａを、０．２ｍｍのような同じか又は異なる球面収差調整設定まで別個に移動させる。球面収差カラー６０１ａ及び６０２ａのこの移動は、対物レンズ６０１及び６０２の球面収差を補正するための、入力及び表示される試料保持器１２１の０．２ｍｍの厚さ又は結果として求められた試料保持器の厚さ及び試料１１５の媒体の深さに依拠する、上記で考察した式又はアルゴリズムに基づく。
【００５２】
本発明のさらに別の実施形態、すなわちプロトコル駆動動作モードでは、自動顕微鏡システム１００は、対物レンズ３０１及び３０２の球面収差設定を、結像プロトコルに基づいて自動的に調整する。当該結像プロトコルは、制御システム３０９又は顕微鏡システム１００のソフトウェアプログラム上に記憶されているプロトコルにおいて使用されている試料保持器の厚さを含む。球面収差補正システムアルゴリズム、ソフトウェア、式又は結像プロトコルを、プロセッサ１０３ａ、メモリ１０３ｄ又は当業者に既知の受像装置１０３の任意の他の部品内に記憶することができる。さらに別の実施形態では、球面収差補正システムソフトウェア、アルゴリズム又は式は、コンピュータ実行可能命令を含む任意の種類のコンピュータ可読媒体上に記憶される。コンピュータ可読媒体は、フロッピーディスク、光ディスク、デジタルビデオディスク；コンピュータディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）等を含む。
【００５３】
本発明の別の実施形態では、ユーザは、ジョイスティック、回転つまみ電位差計、又は、制御信号を駆動機構コントローラ１２５、３０４ａ、３０４ｂ、４０４ｂ、５０４ｂ又は６０４ｂに提供して対物レンズ３０１、３０２、４０１、４０２、５０１、５０２、６０１及び６０２の球面収差を調整する、当業者に既知の任意の他のコントローラのような代替的な入力デバイス（パーソナルコンピュータベースでないデバイス）を利用して、ユーザ定義のＳＡ補正設定を入力することが可能であってもよい。
【００５４】
ブロック７０３において、ＳＡカラーをブロック７０２において定義された特定の位置まで移動させるための命令は、駆動機構コントローラに送信され、駆動機構コントローラは、ＳＡカラーを時計回りの方向又は反時計回りの方向に回転させる動きを駆動機構からＳＡカラーに伝達する駆動機構を移動させる。本発明の一実施形態では、駆動機構コントローラ３０４ａ又は３０４ｂ（図３）のうちの少なくとも１つは、対物レンズ３０１及び３０２の任意の１つ、２つ、３つ又はすべての球面収差カラー３０１ａ又は３０２ａを１ｍｍの球面収差調整設定まで移動させるための信号をコンピュータ１０３から受信する。
【００５５】
駆動機構コントローラ３０４ａ又は３０４ｂ（図３）のうちの少なくとも１つは、その駆動機構ドライバによって、機械的連結部３０１ｂ又は３０２ｂを利用して任意の１つ、２つの球面収差カラー３０１ａ又は３０２ａを特定の球面収差調整設定まで移動させる任意の又は複数の駆動機構３０１ｃ又は３０２ｃに命令を送信する。駆動機構３０１ｃ又は３０２ｃは、球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａを同じか又は異なる球面収差調整設定まで同時に移動させることができ、それによって、対物レンズ３０１及び３０２のそれぞれは、同じか又は異なる球面収差調整設定を有することになる。たとえば、対物レンズの球面収差調整設定を０．４ｍｍとすることができ、対物レンズ３０１及び３０２の球面収差調整設定を０．４ｍｍとすることができる。駆動機構３０１ｃ及び３０２ｃのうちの任意の１つ、２つが駆動機構コントローラ３０４ａ及び３０４ｂから信号を受信する場合、任意の１つ、２つの機械的連結部３０１ｂ及び３０２ｂがそれぞれの球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａと係合するか又は接触するようになる。球面収差機械的連結部３０１ｂ及び３０２ｂは、球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａを、たとえば０．５ｍｍ〜１ｍｍの特定の球面収差調整設定又は位置まで操作するか又は移動させる。
【００５６】
本発明の別の実施形態では、駆動機構コントローラ４０４ｂは、球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａ（図４）のいずれかを０．３ｍｍの球面収差調整設定又は位置まで移動させるための信号をコンピュータ１０３から受信する。この点において、制御システム４０９は、対物レンズ４０１又は４０２のいずれかを結像位置まで移動させ、それによって、球面収差機械的連結部４０５は球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａと係合されることになる。駆動機構コントローラ４０４ｂは、その駆動機構ドライバによって、球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａを特定の球面収差調整設定まで移動させる駆動機構４０４に命令を送信する。駆動機構４０４は、駆動機構コントローラ４０４ｂから信号を受信する機械的連結部４０５を利用し、その結果、対物レンズ４０１又は４０２のいずれかが結像位置に移動し、そこで機械的連結部４０５はそれぞれの球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａと係合又は接触するようになる。機械的連結部４０５と球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａとの間の係合は、対物レンズ４０１又は４０２のいずれが、球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａを、時計回りの方向又は反時計回りの方向に、たとえば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの特定の球面収差調整設定まで操作するか又は移動させるための結像位置にあるかによって決まる。
【００５７】
本発明のさらに別の実施形態では、駆動機構コントローラ５０４ｂは、それぞれの対物レンズ５０１及び５０２の球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａ（図５）を０．２ｍｍの均等な球面調整設定又は位置まで同時に移動させるための信号をコンピュータ５０９から受信する。駆動機構コントローラ５０４ｂは、球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａを特定の球面収差調整設定まで移動させるための命令を、その駆動機構ドライバを通じて駆動機構５０４に送信する。駆動機構５０４が駆動機構コントローラ５０４ｂから信号を受信すると、次いで駆動機構５０４は、機械的連結部５０１ｂ及び５０２ｂを利用して、球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａを、たとえば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの特定の球面収差設定まで同時に操作するか又は移動させるように、それぞれの球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａと同時に係合又は接触するようになる。
【００５８】
本発明の別の実施形態では、駆動機構コントローラ６０４ｂは、それぞれの対物レンズ６０１及び６０２の球面収差カラー６０１ａ及び６０２ａ（図６）を０．２ｍｍの均等な球面調整設定又は位置まで同時に移動させるための信号をコンピュータ６０９から受信する。駆動機構コントローラ６０４ｂは、球面収差カラー６０１ａ及び６０２ａを特定の球面収差調整設定まで移動させるための命令を、その駆動機構ドライバを通じて駆動機構６０４に送信する。駆動機構６０４が駆動機構コントローラ６０４ｂから信号を受信すると、次いで駆動機構コントローラ６０４ｂは、各ＳＡカラー６０１ａ及びＳＡカラー６０２ａを同じか又は異なる球面調整設定又は位置まで移動させる。駆動機構コントローラ６０４ｂは、球面収差カラー６０１ａを特定の球面収差調整設定まで移動させるための命令を、その駆動機構ドライバを通じて駆動機構６０４に送信する。駆動機構６０４が駆動機構コントローラ６０４ｂから信号を受信すると、次いで駆動機構６０４は、機械的連結部６０１ｂ及び６０１ｃを利用して、球面収差カラー６０１ａを、たとえば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの特定の球面収差設定まで操作するか又は移動させるように、それぞれの球面収差カラー６０１ａと係合又は接触するようになる。次に、駆動機構コントローラ６０４ｂは、球面収差カラー６０２ａを特定の球面収差調整設定まで移動させるための命令を、その駆動機構ドライバを通じて駆動機構６０４に送信することができる。駆動機構６０４は、駆動機構コントローラ６０４ｂから信号を受信すると、機械的連結部６０２ｂ及び６０１ｃを利用して、球面収差カラー６０２ａを、たとえば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの特定の球面収差設定まで操作するか又は移動させるように、それぞれの球面収差カラー６０２ａと係合又は接触するようになる。
【００５９】
任意選択のブロック７０４において、球面収差調整システムは、制御システム３０９をそれぞれの任意選択の位置センサ３０１ｅ及び３０２ｅと組み合わせて利用して、それぞれの対物レンズ３０１及び３０２の現在の球面収差調整設定を求める。本発明の一実施形態では、球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａのうちの任意の１つ又は２つが１ｍｍのような特定の球面収差調整設定まで移動すると、次いで任意選択の位置センサ３０１ｅ及び３０２ｅは、調整される球面収差調整設定の制御システム３０９に位置信号を送信する。制御システム３０９は、対物レンズ３０１及び３０２のうちの任意の１つ、２つ、３つ又は４つの１ｍｍの新たな球面収差調整設定を表示する。たとえば対物レンズ３０１は２ｍｍの球面収差調整設定を有する。別の例では、対物レンズ３０１及び３０２が２ｍｍの球面収差調整設定を有する。
【００６０】
本発明の別の実施形態では、球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａのいずれか１つが２ｍｍのような特定の球面収差調整設定まで移動されると、次いで位置センサ４０４ａは、この位置を調整される設定の制御システム４０９に送信する。制御システム４０９は、対物レンズ４０１又は４０３のいずれかの２ｍｍの新たな球面収差調整設定を表示する。
【００６１】
本発明のさらに別の実施形態では、球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａの双方が０．２ｍｍのような特定の球面収差調整設定まで同時に移動されると、次いで位置センサ５０１ｃ及び５０２ｃは、制御システム５０９に変化した位置を通知する。制御システム５０９は、球面収差ＧＵＩにおける新たな球面収差調整設定を表示する。たとえば対物レンズ５０１に対する球面収差調整設定は、制御システム５０９上で０．２ｍｍであるように示される。
【００６２】
任意選択のブロック７０５において、像品質検証が実施される。本発明の一実施形態では、ユーザが制御システム３０９、４０９、５０９及び６０９上の球面収差ＧＵＩ上で試料被検査物１１５の表示画像を見るときにＳＡカラー位置３０１ａ、３０２ａ、４０１ａ、４０２ａ、５０１ａ、５０２ａ、６０１ａ及び６０２ａの、それぞれの対物レンズ３０１、３０２、４０１、４０２、５０１、５０２、６０１及び６０２に対する有効性を確認するために、像品質検証が実施される。
【００６３】
ブロック７０６において、ユーザは、選択される対物レンズに対するＳＡ設定を変更することができる。この変更は、
反復ＳＡ調整手順が実施される場合のＳＡ設定の最適化、
ｚ−ｓｔａｃｋ取得中の次の像に対するＳＡ設定の調整、
のために必要とされ得る。
【００６４】
ブロック７０６においては、ユーザは最終像を得ていない。プロセスは依然として、ＳＡカラー３０１ａ、３０２ａ、４０１ａ、４０２ａ、５０１ａ、５０２ａ、６０１ａ及び６０２ａの設定のそれぞれの対物レンズ３０１、３０２、４０１、４０２、５０１、５０２、６０１及び６０２に対する有効性を確認している段階にある。ユーザ又はアルゴリズムがＳＡカラー設定に満足すると、次いでブロック７０７において最終像のみを得ることができる。
【００６５】
ＳＡカラー設定が変更される場合、プロセスはブロック７０２に進む。ＳＡカラー設定が変更されない場合、ブロック７０７においてプロセスは継続し、最終像が得られて記憶され、この像は生物学的実験の目的で使用されることになり、そこでプロセスは終了する。
【００６６】
本発明は、対物レンズの球面収差補正を特定の結像条件に関して最適化するために、ユーザが、顕微鏡システムにおける対物レンズの球面収差補正設定を調整することを可能にする自動システム及び方法を提供する。ユーザは、顕微鏡システムにおける対物レンズのそれぞれに対する球面収差調整設定を求め、次いで対物レンズのそれぞれに対する球面収差補正を調整して球面収差を補正することが可能である。したがって、本発明は、対物レンズにおける球面収差を補正する手段をユーザに提供し、そのため、ユーザは、試料被検査物の鮮明な像を見ることが可能になる。
【００６７】
本発明の上記の詳細な説明は限定ではなく例示とみなされることが意図されており、また、すべての均等物を含む以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を画定するように意図されていることが理解されることが意図されている。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡システムの対物レンズの球面収差設定を調整するシステム及び方法に関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、２００７年２月９日に出願された米国仮特許出願第６０／８８９，０４２号に対する優先権を主張し、当該特許文献の開示は、参照によりその全体が本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００３】
試料上の微小な関心領域を調査する場合に、研究者は、顕微鏡を利用して試料を観察することが多い。顕微鏡は、従来の広視野の、蛍光顕微鏡又は共焦点顕微鏡とすることができる。このような顕微鏡の光学的構成は通常、光源と、照明光学系と、対物レンズと、試料保持器と、結像光学系と、検出器とを含む。光源からの光は、照明光学系及び対物レンズを通じて伝搬した後に、試料上の関心領域を照明する。顕微鏡対物レンズは、アイピースを介して観察することができる物体の拡大像を形成するか、又はデジタル顕微鏡の場合には、拡大像は、検出器によって捕捉され、ライブ観察、データストレージ、及びさらなる分析のためにコンピュータに送信される。このような構成において、対物レンズが顕微鏡の重要な部分を形成することは明らかである。
【０００４】
多くの試料は顕微鏡によって直接見ることができる。すなわち、対物レンズと試料との間に光学材料は存在しない。しかしながら、倒立顕微鏡又は落射蛍光顕微鏡のようないくつかの他の結像構成では、試料は、ガラスカバースリップ、スライドガラス及び試料保持器（たとえば、ペトリ皿、マイクロタイタープレート）の底板を通じて見られる。通常、市販の対物レンズは、０．１７ｍｍ顕微鏡カバースリップのような特定の厚さのこのような試料保持器又はカバー向けに設計される。異なる厚さの底板を有する試料保持器が使用される場合、指定の厚さから逸脱することによって、試料保持器によって導入される球面収差に起因して像品質の重大な劣化が生じる。対物レンズの設計において、試料が異なる厚さの試料支持体を通じて結像される場合に球面収差の補償を可能にする補正カラーを設けることができる。一般的な研究室業務において、顕微鏡を使用する研究者は、（１）コンピュータ画面上でライブ画像を観察しながらカラーを手動で回転させること、（２）顕微鏡対物レンズ上に配置されている目盛りを使用してカラーを既知の試料保持器厚さに設定することによって、球面収差補正設定を調整する。
【０００５】
自動顕微鏡システムの場合、対物レンズにアクセスして対物レンズの球面収差設定を補正することは常に可能ではない。ユーザの、対物レンズにアクセスして球面収差設定を補正する能力が、レーザ走査顕微鏡のレーザ安全基準に起因して制限されるおそれがあるか、又は、自動顕微鏡が自己密閉設計であること（すなわち、対物レンズが機器の中程に配置され且つ顕微鏡の他の構成要素によって取り囲まれる場合）に起因して、物理的なアクセスが限定されるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
顕微鏡において電動（又は自動）球面収差補正システムを利用することによって、ユーザが、試料の鮮明な像を得るために、簡単且つ効果的に対物レンズの球面収差を補正することが可能になる。それゆえ、ユーザが、対物レンズの球面収差補正設定を調整すること、又は、自動モードにおいて球面収差補正の異なる設定を必要とする複数の試料の結像を実施することを可能にするシステム及び方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の技術的背景を考慮して完成されており、本発明の目的は、対物レンズの球面収差補正を自動調整するシステム及び方法を提供することである。
【０００８】
複数の対物レンズを備える結像系が開示される。複数の対物レンズのうちの少なくとも１つは球面収差カラーを有する。複数の対物レンズは、対物レンズ保持器上に載置され、対物レンズ保持器は、複数の対物レンズのうちの少なくとも１つを結像位置に配置するように構成される。機械的連結部によって複数の対物レンズのうちの少なくとも１つに駆動機構が結合され、機械的連結部は駆動機構から球面収差カラーに動きを伝達するように構成される。制御システムは駆動機構を、複数の対物レンズのうちの少なくとも１つの球面収差カラーを特定の球面収差調整設定まで移動させるように操作するように構成される。
【０００９】
本発明のこれらの利点及び他の利点は、以下の説明を添付の図面と併せて読むとより明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による、対物レンズの球面収差を調整するシステムのブロック図を示す。
【図２】本発明による図１の受像装置の概略図である。
【図３】本発明による自動球面調整システムを有する対物レンズの一実施形態を示す。
【図４】本発明による自動球面調整システムを有する対物レンズの別の実施形態を示す。
【図５】本発明による自動球面調整システムを有する対物レンズの別の実施形態を示す。
【図６】対物レンズの球面収差調整システムの別の実施形態の概略図を示す。
【図７】球面収差システムを本発明に従って利用する方法の流れ図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の現在好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。図面において、同様の構成要素は同じ参照符号を用いて識別される。好ましい実施形態の説明は例示であり、本発明の範囲を限定するようには意図されていない。
【００１２】
図１は、対物レンズの球面収差を調整するシステムを備える一般的な倒立デジタル顕微鏡システムの必須の構成要素のブロック図を示す。この自動デジタル顕微鏡システム１００は補正された結像光学系に基づき、以下の構成要素、すなわち、光源１０５と、光伝達光学系１０１と、ビームフォールディング光学系１０９と、対物レンズ１２３を保持する対物レンズタレット１０２と、コントローラ１２５と、試料１１５と、試料保持器１２１と、結像レンズ１０８と、光検出器１０７と、通信リンク１１７と、コンピュータ１０３とを備える。
【００１３】
本発明の例示的な一実施形態では、コントローラ１２５は、機械的アクチュエータと、駆動機構ドライバ（アクチュエータドライバ）とを備える。駆動機構ドライバは、回転アクチュエータ若しくは線形アクチュエータ、又は、駆動機構３０１ｃ、３０２ｃ（図３）、４０４（図４）、５０４（図５）及び６０４（図６）を操作することが可能な任意の他のデバイスとすることができる。回転アクチュエータは、ステッパモータ、直流（ＤＣ）モータ又はサーボモータとすることができる。線形アクチュエータは、圧電モータ又はソレノイドとすることができる。本発明の別の実施形態では、コントローラ１２５は、ワイヤによって、ジョイスティック又は回転つまみ電位差計のような、対物レンズ（複数可）１２３の球面収差を調整するための信号を提供するコントローラに機械的に連結されてもよい。コントローラ１２５は、それぞれの駆動機構３０１ｃ及び３０２ｃ（図３）、４０４（図４）、駆動機構５０４（図５）並びに駆動機構６０４（図６）に動きを伝達する駆動機構ドライバを含む。
【００１４】
対物レンズ１２３の球面収差カラー１２３ａを調整するために、コンピュータ１０３は、その機械的アクチュエータを利用してＳＡカラー１２３ａに接続される機械的連結部を通じて動きを伝達するコントローラ１２５にコマンドを送信し、それによってＳＡカラー１２３ａが移動される。
【００１５】
光源１０５は、ランプ、レーザ、複数のレーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、複数のＬＥＤ、又は、当業者に既知の、光線１０６を生成する任意の種類の光源とすることができる。光線１０６は、光伝達光学系１０１、ビームフォールディング光学系１０９及び対物レンズ１２３によって伝達され、試料１１５を照明する。試料１１５から放出又は反射される光は対物レンズ１２３によって収集され、光検出器１０７上の結像レンズ１０８によって試料１１５の像が形成される。光検出器１０７は、光電子増倍管、電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）像検出器又は当業者によって利用される任意の光検出器とすることができる。光検出器１０７は、通信リンク１１７によってコンピュータ１０３に電気的に又は無線で接続される。別の実施形態では、光検出器１０７を、対物レンズタレット１０２内に載置される対物レンズ１２３と協働して中間像をさらに拡大する一般的な顕微鏡アイピース又は接眼レンズに置き換えてもよく、それによって被検査物の細部を観察することができる。試料１１５は、一般的なマイクロタイタープレート、顕微鏡スライド、チップ、板ガラス、ペトリ皿、又は任意の種類の試料保持器とみなすことができる試料保持器１２１上に載置される。システムは、異なる厚さを有する２つ以上の試料保持器を結像するのに使用することができる。
【００１６】
別の実施形態では、顕微鏡システム１００を、通信リンク１１７によって従来のコンピュータ１０３に電気的に又は無線で接続してもよい。通信リンク１１７は、ローカルアクセスネットワーク（ＬＡＮ）、無線ローカルネットワーク、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、ユニバーサルサービスバス（ＵＳＢ）、イーサネットリンク、光ファイバー等のような、自動顕微鏡システム１００とコンピュータ１０３との間でのデータの転送を促進することが可能である任意のネットワークとすることができる。顕微鏡は、複数の対物レンズ１１１を有することもできる。コンピュータ１０３は、受像装置１０３又は像検出デバイス１０３とみなすことができる。本発明の別の実施形態では、受像装置１０３をデジタル顕微鏡１００の内部に配置してもよい。受像装置１０３は、光検出器１０７から試料１１５の画像を受け取ることが可能な一般的なコンピュータの機能を果たし、その場合、受像装置１０３は、標準的な画像処理ソフトウェアプログラム、アルゴリズム又は式を利用することによって画像を表示、保存、又は処理することが可能である。また、コンピュータ１０３は、個人情報端末（ＰＤＡ）、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、携帯電話、ハードドライブベースのデバイス、又は、通信リンク１１７を通じて情報を受信、送信及び記憶することができる任意のデバイスとすることができる。本発明においては１つのコンピュータが利用されるが、コンピュータ１０３の代わりに複数のコンピュータを利用してもよい。
【００１７】
顕微鏡システム１００は図１において、必須の構成要素のみを強調表示されて概略的に示されている。顕微鏡法の技術分野の熟練者（当業者）には、このブロック図が対物レンズを使用するすべての顕微鏡を説明することは明らかであろう。例は、限定ではないが、従来の広視野顕微鏡、蛍光顕微鏡、点走査共焦点顕微鏡、線走査共焦点顕微鏡を含む。これらの種類の顕微鏡は、高スループットスクリーニングのような種々の用途に役立つ自動化装置を用いて強化することができる。しかしながら、それらは本発明の範囲から除外されない。また、顕微鏡システム１００は、ニュージャージー州ピスカタウェイ所在のGE Healthcareによって製造されるＩＮＣＥＬＬ（商標）分析器１０００又は３０００とすることもできる。
【００１８】
図２は、図１のデジタル顕微鏡システム１００の受像装置の概略図を示す。受像装置１０３は、従来のコンピュータに関連付けられる一般的な構成要素を含む。受像装置１０３は、プロセッサ１０３ａと、入出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ１０３ｂと、マスストレージ１０３ｃと、メモリ１０３ｄと、ビデオアダプタ１０３ｅと、接続インタフェース１０３ｆと、上記のシステムの構成要素をプロセッサ１０３ａに動作可能に、電気的に又は無線で結合するシステムバス１０３ｇとを備える。また、システムバス１０３ｇは、一般的なコンピュータシステム構成要素をプロセッサ１０３ａに電気的に又は無線で、動作可能に結合する。プロセッサ１０３ａは、処理装置、中央処理装置（ＣＰＵ）、複数の処理装置又は並列処理装置とみなすことができる。システムバス１０３ｇは、従来のコンピュータに関連付けられる一般的なバスとすることができる。メモリ１０３ｄは、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。ＲＯＭは、起動中のコンピュータの構成要素間の情報の転送を補助する基本ルーチンを含む一般的な入出力システムを含む。
【００１９】
入出力コントローラ１０３ｂは、バス１０３ｇによってプロセッサ１０３ａに接続され、この場合、入出力コントローラ１０３ｂは、ユーザが、球面収差ＧＵＩ、及び、キーボード及びポインティングデバイスのような入力デバイス１０４によってコンピュータにコマンド及び情報を入力することを可能にするインタフェースの機能を果たす。利用される一般的なポインティングデバイスは、ジョイスティック、マウス、ゲームパッド等である。ディスプレイ１０６は、ビデオアダプタ１０３ｅによってシステムバス１０３ｇに電気的に又は無線で接続される。ディスプレイ１０６は、一般的なコンピュータモニタ、プラズマテレビ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、又は、コンピュータ１０３によって生成される文字及び／又は静止画像を有することが可能な任意のデバイスとすることができる。コンピュータ１０３のビデオアダプタ１０３ｅには、接続インタフェース１０３ｆが隣接している。接続インタフェース１０３ｆは、上述のように、通信リンク１１７によって光検出器１０７に接続されるネットワークインタフェースとみなすことができる。また、受像装置１０３は、受像装置１０３が他のコンピュータに結合されることを可能にするネットワークアダプタ又はモデムを含むことができる。
【００２０】
上記のメモリ１０３ｄは、１．ハードディスクからの読出し及びハードディスクへの書込みのためのハードディスクドライブコンポーネント（図示せず）及びハードディスクドライブインタフェース（図示せず）、２．磁気ディスクドライブ（図示せず）及び磁気ディスクドライブインタフェース（図示せず）、並びに３．ＣＤ−ＲＯＭ又は他の光媒体のような取外し可能光ディスクからの読出し及び取外し可能光ディスクへの書込みのための光ディスクドライブ（図示せず）及び光ディスクドライブインタフェース（図示せず）を含むマスストレージ１０３ｃである。上記のドライブ及びそれらの関連付けられるコンピュータ可読媒体は、コンピュータ−可読命令、データ構造体、プログラムモジュール及び他のデータの不揮発性ストレージをコンピュータ１０３に提供する。また、上記のドライブは、本発明の、複数の対物レンズの球面収差を調整するためのアルゴリズム、ソフトウェア又は式を有するという技術的効果を含む。当該アルゴリズムについては図７の流れ図において説明する。
【００２１】
複数の対物レンズの球面収差を調整するためのソフトウェアプログラム内には、球面収差グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）が存在する。球面収差グラフィカルユーザインタフェースは、コンピュータのユーザがコンピュータ１０３と容易に対話することを可能にするように設計されるソフトウェアプログラムである一般的なＧＵＩと同じ機能性の一部を有する、特別にプログラムされたＧＵＩである。球面収差ＧＵＩは、１．試料保持器１２１の厚さ、及び２．対物レンズ３０１、３０２、４０１、４０２、５０１、５０２、６０１及び６０２に対する球面収差調整設定を表示する。試料保持器１２１の厚さは、ユーザによって供給される情報に基づく。ユーザは、試料保持器１２１の製造者から当該情報を受け取ることができる。加えて、試料１１５は、０ｍｍ〜１ｍｍの範囲内の媒体深さを有するゲル、緩衝液又は溶液のような媒体に入れることができる。試料１１５のこの媒体深さを試料保持器１２１の厚さと組み合わせると、対物レンズ３０１、３０２、４０１、４０２、５０１、５０２、６０１及び６０２の球面収差カラーを調整するのに使用することができる厚さが結果として求められる。また、球面収差ＧＵＩは図７において考察されるように、データ入力デバイス１０４（マウス、ジョイスティック、キーボード等）と協働して、ユーザが対物レンズ３０１、３０２、４０１、４０２、５０１及び５０２の球面収差調整設定を調整することを可能にする。球面収差カラー３０１ａ、３０２ａ、４０１ａ、４０２ａ、５０１ａ、５０２ａ、６０１ａ及び６０２ａは、球面収差補正カラー又は補正カラーとして既知のものとすることもできる。
【００２２】
試料保持器１２１の厚さは、球面収差ソフトウェアプログラム上に記憶されているか又はユーザによって入力される、プレート、チップ、顕微鏡スライド、ペトリ皿又はガラスの一般的な厚さに基づくことができる。任意選択的に、ユーザは、試料保持器１２１に対する特定の球面収差調整設定をコンピュータ１０３に入力することもできる。対物レンズ３０１及び３０２に対する一般的な球面収差調整設定も球面収差ソフトウェアプログラム内に記憶される。
【００２３】
球面収差補正システムは、２つのモード、すなわちプロトコル駆動モード及び手動モードのうちの一方において動作する。プロトコル駆動モードでは、それぞれの対物レンズ３０１、３０２の球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａ（図３）が、試料保持器１２１（図１）の厚さ又はプロトコル内に記録されている結果として求められた試料保持器１２１の厚さ及び試料１１５の媒体深さに関連する上記の球面収差ソフトウェアプログラム内のプロトコルに基づいて、球面収差補正システムによって自動的に調整される。たとえば、被検査物保持器１２１が０．２ｍｍの厚さを有する場合、対物レンズ３０１又は３０２の球面収差カラーのうちの少なくとも１つが０．２ｍｍの球面収差設定に調整される。手動動作モードでは、対物レンズ３０１又は３０２の球面収差補正カラーが、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を介して選択されるユーザ定義の設定に調整される。たとえば、ユーザは、コンピュータ１０３上に記憶されている球面収差グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を使用して球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａのうちの少なくとも１つを、０．２ｍｍである試料保持器１２１の厚さに基づいて０．２ｍｍのような球面収差調整設定に調整する。
【００２４】
図３は、球面収差調整システムの一実施形態の概略図を示す。システム３００は、対物レンズ３０１と、対物レンズ３０２と、対物レンズ保持器３０３と、第１の駆動機構３０１ｃと、第２の駆動機構３０２ｃと、第１の駆動機構マウント３０１ｄと、第２の駆動機構マウント３０２ｄと、第１の任意選択の位置センサ３０１ｅと、第２の任意選択の位置センサ３０２ｅと、第１の機械的連結部３０１ｂと、第２の機械的連結部３０２ｂとを備える。対物レンズ保持器３０３は、顕微鏡システムにおいて、一般的な対物レンズ３０１及び３０２を支持すると共にこれらの対物レンズを結像位置に移動させるのに利用される、タレット又はリボルバのような一般的な対物レンズ切換装置である。結像位置とは、ユーザが顕微鏡を利用して対物レンズ３０１又は３０２のいずれか一方を配置する場所であり、それによってユーザは試料１１５の像を見ることができる。対物レンズ保持器３０３が、所望の対物レンズを結像位置に配置するように回転している間、対物レンズ３０１及び３０２は、それぞれの駆動機構３０１ｃ及び３０２ｃと常に作用可能に係合している。駆動機構３０１ｃ及び３０２ｃは、球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａを、一般的な約０ｍｍ〜４ｍｍの範囲内の設定のような球面収差調整設定まで移動させることができる。
【００２５】
２つの対物レンズ、２つの駆動機構、及び２つの駆動機構コントローラのみが図示されているが、対物レンズ、駆動機構及び駆動機構コントローラの数は、顕微鏡の設計又はユーザにとって好ましい顕微鏡の構成に応じて増大又は低減することができる。対物レンズ３０１及び３０２は、異なる倍率を有することができる、自動顕微鏡システムにおいて使用される一般的な対物レンズである。たとえば、対物レンズ３０１は２０Ｘの倍率を有することができ、対物レンズ３０２は６０Ｘの倍率を有することができる。
【００２６】
対物レンズ３０１及び３０２はそれぞれ、それぞれの球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａを有する。この球面収差調整システム３００は、試料保持器１２１（図１）の厚さ、結果として求められた試料保持器１２１の厚さ及び媒体中の試料１１５の深さと、対物レンズ３０１及び３０２の球面収差設定との差によって引き起こされる球面収差を補正するのに利用される。本発明は、顕微鏡システム１００のような自動顕微鏡システムにおける対物レンズ３０１及び３０２の球面収差設定を調整する、単純で効率的な方法をユーザに提供する。
【００２７】
自動顕微鏡システムの対物レンズの球面収差補正は、０ｍｍ〜４．０ｍｍの範囲内の被検査物支持体厚さ向けに調整することができる。また、対物レンズ３０１は０ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内の設定を有し、対物レンズ３０２は０ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内の設定を有する、というように、対物レンズ３０１及び３０２のそれぞれは、異なる球面収差調整範囲を有することができる。たとえば、Ｎｉｋｏｎ、Ｃａｎｏｎ ＣＦＬ−ＰＩＸ、製品番号９５４７８に関して、球面収差補正範囲は０ｍｍ〜２ｍｍである。球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａの設定は、それぞれの対物レンズ３０１及び３０２の球面調整補正のために、試料保持器１２１の厚さ、又は結果として求められた試料保持器１２１の厚さ及び試料１１５の媒体の深さと整合される。たとえば、試料保持器１２１の厚さが１ｍｍである場合、対物レンズ３０１及び３０２のうちの少なくとも１つの球面収差カラー３０１ａ又は３０２ａのうちの少なくとも１つは、１ｍｍに設定する必要がある。
【００２８】
それぞれの対物レンズ３０１及び３０２の球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａは、それぞれの駆動機構３０１ｃ及び３０２ｃに対する機械的連結部３０１ｂ及び３０２ｂを有する。駆動機構３０１ｃ及び３０２ｃは、ステッパモータ、直流（ＤＣ）モータ若しくは圧電モータ又は当業者に既知の他のアクチュエータとすることができる回転アクチュエータとみなすこともできる。機械的連結部は、駆動機構の回転を球面収差カラーに伝達する。この機械的連結部は、一般的な機械ギア（全周ギア又は部分ギア）、ベルト若しくはチェーンシステム、ベルト及び滑車、摩擦式スピンドル又は当業者に既知の他の機構とすることができる。
【００２９】
本発明の別の実施形態では、球面収差調整システム３００は、その球面収差ＧＵＩ上に表示される、制御システム３０９に対する、それぞれの球面収差カラー３０１ａ又は３０２ａの位置、駆動機構３０４の位置、機械的連結部３０１ｂ及び３０２ｂの位置に関する信号を送信する一般的な位置センサ３０１ｅ及び３０２ｅを備えることができる。
【００３０】
駆動機構コントローラ３０４ａ及び３０４ｂはそれぞれ、駆動機構３０１ｃ及び３０２ｃに接続される。駆動機構コントローラ３０４ａ及び３０４ｂは、上述のコントローラ１２５と等価であるため、ここでは別途説明は提供しない。駆動機構コントローラ３０４ａ及び３０４ｂはそれぞれ、機械的連結部３０１ｂ及び３０２ｂを移動させ、それによって、次いで球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａを、時計回りの方向又は反時計回りの方向に、０ｍｍ〜４ｍｍの範囲内の特定の球面収差（調整）設定まで移動させるために、駆動機構３０１ｃ及び３０２ｃに接続される。制御システム３０９又はコンピュータシステム３０９は、駆動機構コントローラ３０４ａ及び３０４ｂ並びに位置センサ３０１ｅ及び３０２ｅに接続される。制御システム３０９は、位置センサ３０１ｅ及び３０２ｅから受信される信号を利用して球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａの現在位置、駆動機構３０４の位置、機械的連結部３０１ｂ及び３０２ｂの位置を求め、次いで、制御システム３０９は、必要とされる位置に達すると、駆動機構コントローラ３０４ａ及び３０４ｂを利用して、球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａの動きを停止させる。制御システム３０９は上述のコンピュータ１０３と等価である。
【００３１】
図１を参照すると、コンピュータ１０３は、ワイヤによって又は無線でコントローラ１２５に接続され、それによって、コンピュータ１０３は、図７において説明される、それぞれの対物レンズ３０１、３０２、４０１、４０２、５０１、５０２、６０１及び６０２の球面収差カラー３０１ａ、３０２ａ、４０１ａ、４０２ａ、５０１ａ、５０２ａ、６０１ａ及び６０２ａを１ｍｍのような特定の球面収差調整設定まで移動させるためのコマンドをコントローラ１２５に送信するソフトウェアプログラムを含む。本発明の別の実施形態では、コンピュータ１０３は顕微鏡システム１００の内部に配置され、そのため、ユーザは、顕微鏡システム１００を利用して対物レンズ３０１及び３０２における球面収差を補正することができる。
【００３２】
図４は、対物レンズのための球面収差（ＳＡ）調整システムの別の実施形態の概略図を示す。ＳＡ調整システム４００は、それぞれのＳＡカラー４０１ａ及び４０２ａを有する対物レンズ４０１及び４０２であって、当該対物レンズ４０１又は４０２を結像位置に移動させる対物レンズ切換装置４０３上に載置される、対物レンズ４０１及び４０２とを備える。ここでは２つの対物レンズ４０１及び４０２のみを示すが、複数の対物レンズを本発明のこの実施形態に利用することができる。任意選択の位置センサ４０４ａを有する駆動機構４０４が、対物レンズ切換装置４０３から分離されているプラットフォーム上にある。駆動機構４０４は、機械的連結部４０５によって球面収差カラー４０２ａに接続される。位置センサ４０４ａは、位置センサ３０１ｅと同様に、その球面収差ＧＵＩ上に表示される、制御システム４０９に対する、それぞれの球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａの位置、駆動機構４０４の位置、機械的連結部４０５の位置に関する信号を送信するという同じ様式で動作する。制御システム４０９は制御システム３０９と等価である。駆動機構４０４は、それぞれの対物レンズ４０１及び４０２の球面収差カラー４０１ａ及び４０２ａの球面収差設定を制御するためのＧＵＩを提供するコンピュータ４０９に接続される駆動機構コントローラ４０４ｂによって駆動される。駆動機構コントローラ４０１ｂは上述のコントローラ１２５と等価である。
【００３３】
駆動機構４０４は、顕微鏡システム１００の結像位置に配置される対物レンズ４０１又は４０２のＳＡカラー４０１ａ又は４０２ａに機械的に連結される。駆動機構４０４に結合される機械的連結部４０５は、駆動機構４０４の回転をＳＡカラー４０１ａ又は４０２ａに伝達する。機械的連結部３０１ｂ及び３０２ｂと等価である機械的連結部４０５は、一対のギア、摩擦式スピンドル、又は当業者に既知の、回転を伝達するための他の機構とすることができる。駆動機構４０４は、制御システム４０９から命令を受信する駆動機構コントローラ４０４ｂによって制御される。任意選択の位置センサ４０４ａは、制御システム４０９に対する、駆動機構４０４の現在位置、駆動機構４０４の現在位置、及び機械的連結部４０５の現在位置に関する信号を送信する。
【００３４】
この実施形態に関して、ユーザが対物レンズ切換装置４０４を回転させる一般的な手段を利用する場合、試料１１５（図１）を見るために、対物レンズ４０１又は対物レンズ４０２のいずれかが顕微鏡の結像位置に移動される。この結像位置において、球面収差カラー４０１ａ又は球面収差カラー４０２ａは、機械的連結部４０５を通じてドライバ機構４０４と係合される。次に、ドライバ機構４０４は、機械的連結部４０５を移動させ、それによって、次いでそれぞれの球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａを、時計回りの方向又は反時計回りの方向に特定の球面収差調整設定まで移動させることが可能である。球面収差調整の精度は、コンピュータ１０３上の球面収差ＧＵＩにおいて位置センサ４０４ａからの信号を監視することによって制御することができる。駆動機構４０４は、駆動機構コントローラ４０４ｂ及び制御システム４０９によって制御されるか、又は駆動機構コントローラ４０４ｂによって単独に制御されて、結像位置に位置する対物レンズ４０１又は４０２の球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａを、０ｍｍ〜４ｍｍの範囲内の任意の場所とすることができる特定の球面収差調整設定まで移動させる。
【００３５】
この実施形態の、上述の実施形態との主要な相違点は以下の通りである。
【００３６】
顕微鏡１００内に設置されるすべての対物レンズに関するＳＡ補正設定を調整するのに１つの駆動機構及び駆動機構コントローラのみが必要とされる、
ＳＡ調整は順次実施される、すなわち、一度に１つの対物レンズのみが調整される、
このシステムは、対物レンズごとに独立してＳＡ補正設定を設定することを可能にする。
【００３７】
図５は、対物レンズのためのＳＡ調整システムの別の実施形態の概略図を示す。ＳＡ調整システム５００は、ＳＡカラー５０１ａ及び５０２ａを有する対物レンズ５０１及び５０２であって、当該対物レンズ５０１又は５０２を結像位置に移動させる対物レンズ切換装置５０３上に載置される、対物レンズ５０１及び５０２とを備える。ここでは２つの対物レンズ５０１及び５０２のみを示すが、複数の対物レンズを本発明のこの実施形態に利用することができる。任意選択の位置センサ５０１ｃ及び５０２ｃを有する駆動機構５０４が、対物レンズ切換装置５０３上に載置される。位置センサ５０１ｃ及び５０２ｃは、位置センサ３０１ｅと同様に、その球面収差ＧＵＩ上に表示される、制御システム５０９に対する、それぞれの球面収差カラー５０１ａ又は５０２ａの位置、駆動機構５０４の位置、機械的連結部５０１ａ及び５０２ｂの位置に関する信号を送信するという同じ様式で動作する。制御システム５０９は上記で考察したコンピュータ１０３と等価である。駆動機構５０４は、対物レンズ５０１及び５０２の球面収差設定を制御するためのＧＵＩを提供する制御システム５０９に接続される駆動機構コントローラ５０４ｂによって駆動される。
【００３８】
駆動機構５０４は、対物レンズ５０１及び５０２のような、顕微鏡の、球面収差カラーを有するすべての対物レンズのＳＡカラー５０１ａ及び５０２ａに機械的に連結される。機械的連結部５０１ｂ及び５０２ｂは、一対のギア、ベルト、摩擦式スピンドル、又は当業者に既知の、回転を伝達するための他の機構とすることができる。対物レンズ５０１及び５０２のＳＡ調整の角度範囲は異なる場合があるため、機械的連結部５０１ｂ及び５０２ｂの角度伝達比は、駆動機構５０４の回転範囲を、当業者に既知のようなギア比の適切な選択を介して対物レンズ５０１及び５０２のＳＡ調整範囲とマッチさせるべきである。たとえば、機械的連結部５０１ｂのギア比を１とすることができ、且つ機械的連結部５０２ｂのギア比を０．５とすることができる。この場合、機械的連結部５０１ｂは球面収差カラー５０１ａを完全に１回転させ、同時に機械的連結部５０２ｂは、球面収差カラー５０２ａを１／２回転させる。駆動機構は、制御システム５０９から命令を受信する駆動機構コントローラ５０４ｂによって制御される。
【００３９】
この実施形態に関して、ユーザは、試料１１５（図１）を見るために、事前定義の像及びプロトコルにおいて駆動機構コントローラ５０４ｂの球面収差ＧＵＩを利用して、同時に球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａを特定の球面収差設定に設定する。機械的連結部５０１ｂ及び５０２ｂはそれぞれドライバ機構５０４と係合され、それによって、ドライバ機構５０４が機械的連結部５０１ｂ及び５０２ｂを同時に移動させ、それによって、次いでそれぞれの球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａを特定の球面調整設定又は位置まで同時に移動させることが可能である。駆動機構５０４の移動の精度は、制御システム５０９上の球面収差ＧＵＩにおいて位置センサ５０１ｃ及び５０２ｃからの信号によって監視することができる。
【００４０】
この実施形態の主要な特徴は以下の通りである：
顕微鏡のすべての対物レンズに関するＳＡ補正設定を調整するのに１つの駆動機構及び駆動機構コントローラのみが必要とされる、
ＳＡ調整は駆動機構に接続されているすべての対物レンズに対して同時に実施される、
このシステムは、対物レンズのすべてに対してＳＡ補正設定を同期させることを可能にする。
【００４１】
図６は、対物レンズのためのＳＡ調整システムの別の実施形態の概略図を示す。ＳＡ調整システム６００は、それぞれのＳＡカラー６０１ａ及び６０２ａを有する対物レンズ６０１及び６０２であって、当該対物レンズ６０１又は６０２を結像位置に移動させる対物レンズ切換装置６０３上に載置される、対物レンズ６０１及び６０２とを備える。ここでは２つの対物レンズ６０１及び６０２のみを示すが、複数の対物レンズを本発明のこの実施形態に利用することができる。対物レンズ切換装置６０３は、任意選択の位置センサ６０１ｄ及び６０２ｄ、及び駆動機構６０４も備える。位置センサ６０１ｄ及び６０２ｄは、その球面収差ＧＵＩ上に表示される、制御システムに対する、それぞれの球面収差カラー６０１ａ又は６０２ａの位置、及び駆動機構６０４の位置に関する信号を送信するように、位置センサ３０１ｅと同じ様式で動作する。駆動機構６０４は駆動機構コントローラ６０４ｂによって駆動され、この場合、駆動機構コントローラ６０４ｂは、対物レンズ６０１及び６０２の球面収差設定を制御するためのＧＵＩを提供する制御システム６０９に接続される。駆動機構コントローラ６０４ｂは、駆動機構コントローラ３０４ａと等価であり、一方で制御システム６０９は制御システム４０９と類似している。
【００４２】
駆動機構６０４は、それぞれの機械的連結部６０１ｂ、６０１ｃ及び６０２ｂによって顕微鏡１００のすべての対物レンズ６０１及び６０２のＳＡカラー６０１ａ及び６０２ａに機械的に連結される。機械的連結部６０１ｂ、６０２ｂ及び６０１ｃは、ギア、摩擦式スピンドル、又は当業者に既知の、回転を伝達するための他の機構とすることができる。機械的連結部６０１ｃは、部分ギアとすることができ、それによって、機械的連結部６０１ｃは一度にＳＡカラー６０１ａ又は６０２ａのうちの１つのみと係合する。
【００４３】
この実施形態に関して、ユーザは、試料１１５（図１）を見るために、駆動機構コントローラ６０４ｂの球面収差ＧＵＩを利用して、球面収差カラー６０１ａ及び６０２ａを時計回りの方向又は反時計回りの方向に特定の球面収差設定まで調整するか又は移動させる。駆動機構コントローラ６０１ｂは、機械的連結部６０１ｃを部分ギアとして利用することができ、それによって、ＳＡカラー６０１ａ又は６０２ａのうちの１つが係合される。ＳＡカラー６０１ａを移動させるために機械的連結部６０１ｃが部分ギアとして使用される場合、機械的連結部６０１ｃは、ＳＡカラー６０１ａを移動させるために機械的連結部６０１ｂのみをドライバ機構６０４と係合させる。ＳＡカラー６０２ａを移動させるために機械的連結部６０１ｃが部分ギアとして使用される場合、機械的連結部６０１ｃは、機械的連結部６０２ｂをドライバ機構６０４と係合させてＳＡカラー６０２ａを移動させる。駆動機構６０４の移動の精度は、制御システム６０９上の球面収差ＧＵＩにおいて位置センサ６０４ａからの信号によって監視することができる。
【００４４】
この実施形態の主要な特徴は以下の通りである、
顕微鏡のすべての対物レンズに対するＳＡ補正設定を調整するのに１つの駆動機構及び駆動機構コントローラのみが必要とされる、
このシステムは、対物レンズのすべてに対してＳＡ補正設定を同期させることを可能にする、且つ
このシステムは、対物レンズごとに、一度に１つのみのＳＡカラーを係合及び移動させることを可能にする。
【００４５】
図７は、球面収差調整システムを利用する方法の流れ図を示す。この説明は単一の対物レンズの調整に関して提供されるが、同様の手順を多対物レンズシステムに利用することができる。
【００４６】
ブロック７０１において、ＳＡ調整システムが初期化される。初期化手順は、対物レンズのＳＡカラーを、最小又は最大の球面収差（調整）設定のような明確な開始位置又は初期位置に移動させることを含むことができる。最小設定は、０ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内の任意の場所とすることができ、最大設定は、１．１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内の任意の場所である。開始位置は、カラー又は駆動アクチュエータが開始位置にあるときに電気信号を提供するエンドスイッチを実装することによって定義することができる。ＳＡ調整システムが位置センサを有しない場合、ＳＡカラーの開始位置に対するすべてのさらなる移動が実施される。ＳＡ調整システムが位置センサを有する場合、位置センサがカラー又は駆動アクチュエータの絶対位置に関する情報を提供するため、ホーミング手順は必要とされない場合がある。
【００４７】
ブロック７０２において、ＳＡカラーの必要とされる設定が定義される。本発明の一実施形態では、システムは手動モード又はユーザ制御モードにおいて動作する。すなわち、ユーザは、駆動機構コントローラ３０４ａ及び３０４ｂ、並びに顕微鏡システム１００を制御する制御システム３０９上のＧＵＩを介して、対物レンズ３０１又は３０２のような１つ又は複数の対物レンズの球面収差設定を調整することが可能である。ユーザ制御モードでは、ユーザは、球面収差グラフィカルユーザインタフェースを、制御システム３０９の入力デバイス１０４を用いて利用して、対物レンズ３０１又は３０２の任意の１つ、２つの又はすべてのＳＡ設定を、たとえば約０ｍｍ〜４ｍｍの範囲内の特定の値に変更する。また、ユーザは、制御システム３０９を利用して、それぞれの対物レンズ３０１又は３０２の球面収差カラー３０１ａ又は３０２ａの少なくとも２つ以上を特定の球面収差調整設定まで同時に移動させることができる。
【００４８】
ユーザが球面収差調整設定を入力する前に、それぞれの対物レンズ３０１及び３０２に対する球面収差調整設定が、制御システム３０９上の球面収差グラフィカルユーザインタフェース上に表示される。また、ユーザが、入力デバイス１０４を用いて試料保持器１２１（図１）の厚さを入力することができ、試料保持器１２１の厚さは球面収差ＧＵＩ上に表示される。たとえば、制御システム３０９は、位置センサ３０１ｃにおいて対物レンズ３０１の球面収差調整設定を０．５ｍｍであると読み取り、ユーザによって入力される試料保持器１２１の厚さを１ｍｍであると読み取る。したがって、ユーザは、対物レンズ３０１の球面収差設定を試料保持器１２１の表示される厚さとマッチングすることが可能である。球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａのこの移動は、対物レンズ３０１及び３０２の球面収差を補正するための、入力及び表示される試料保持器１２１の０．５ｍｍの厚さ、又は結果として求められた試料保持器の厚さ及び試料１１５の媒体の深さに依拠する、上記で考察した式又はアルゴリズムに基づく。
【００４９】
本発明の別の実施形態では、ユーザは、制御システム４０９のグラフィカルユーザインタフェースを利用して、駆動機構コントローラ４０４ｂに信号を送信して対物レンズ４０１又は４０２の球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａ（図４）のうちのいずれか一方を、球面収差ＧＵＩに表示される試料保持器１２１の０．３ｍｍの厚さに基づく０．３ｍｍのような特定の球面収差調整設定まで移動させて、対物レンズ４０１又は４０２の球面収差を補正する。球面収差カラー４０１ａ及び４０２ａのこの移動は、対物レンズ４０１及び４０２の球面収差を補正するための、入力及び表示される試料保持器１２１の０．３ｍｍの厚さ又は結果として求められた試料保持器の厚さ及び試料１１５の媒体の深さに依拠する、上記で考察した式又はアルゴリズムに基づく。
【００５０】
本発明のさらに別の実施形態では、ユーザは、対物レンズ５０１及び５０２の球面収差を補正するために、制御システム５０９のグラフィカルユーザインタフェースを利用して、それぞれの対物レンズ５０１及び５０２（図５）の球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａを、試料保持器１２１の０．２ｍｍの表示される厚さに基づく０．２ｍｍのような同じ球面収差調整設定まで同時に移動させる。球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａのこの移動は、対物レンズ５０１及び５０２の球面収差を補正するための、入力及び表示される試料保持器１２１の０．２ｍｍの厚さ又は結果として求められた試料保持器の厚さ及び試料１１５の媒体の深さに依拠する、上記で考察した式又はアルゴリズムに基づく。
【００５１】
本発明の別の実施形態では、ユーザは、制御システム６０９のグラフィカルユーザインタフェースを利用して、それぞれの対物レンズ６０１及び６０２（図６）の球面収差カラー６０１ａ及び６０２ａを、０．２ｍｍのような同じか又は異なる球面収差調整設定まで別個に移動させる。球面収差カラー６０１ａ及び６０２ａのこの移動は、対物レンズ６０１及び６０２の球面収差を補正するための、入力及び表示される試料保持器１２１の０．２ｍｍの厚さ又は結果として求められた試料保持器の厚さ及び試料１１５の媒体の深さに依拠する、上記で考察した式又はアルゴリズムに基づく。
【００５２】
本発明のさらに別の実施形態、すなわちプロトコル駆動動作モードでは、自動顕微鏡システム１００は、対物レンズ３０１及び３０２の球面収差設定を、結像プロトコルに基づいて自動的に調整する。当該結像プロトコルは、制御システム３０９又は顕微鏡システム１００のソフトウェアプログラム上に記憶されているプロトコルにおいて使用されている試料保持器の厚さを含む。球面収差補正システムアルゴリズム、ソフトウェア、式又は結像プロトコルを、プロセッサ１０３ａ、メモリ１０３ｄ又は当業者に既知の受像装置１０３の任意の他の部品内に記憶することができる。さらに別の実施形態では、球面収差補正システムソフトウェア、アルゴリズム又は式は、コンピュータ実行可能命令を含む任意の種類のコンピュータ可読媒体上に記憶される。コンピュータ可読媒体は、フロッピーディスク、光ディスク、デジタルビデオディスク；コンピュータディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）等を含む。
【００５３】
本発明の別の実施形態では、ユーザは、ジョイスティック、回転つまみ電位差計、又は、制御信号を駆動機構コントローラ１２５、３０４ａ、３０４ｂ、４０４ｂ、５０４ｂ又は６０４ｂに提供して対物レンズ３０１、３０２、４０１、４０２、５０１、５０２、６０１及び６０２の球面収差を調整する、当業者に既知の任意の他のコントローラのような代替的な入力デバイス（パーソナルコンピュータベースでないデバイス）を利用して、ユーザ定義のＳＡ補正設定を入力することが可能であってもよい。
【００５４】
ブロック７０３において、ＳＡカラーをブロック７０２において定義された特定の位置まで移動させるための命令は、駆動機構コントローラに送信され、駆動機構コントローラは、ＳＡカラーを時計回りの方向又は反時計回りの方向に回転させる動きを駆動機構からＳＡカラーに伝達する駆動機構を移動させる。本発明の一実施形態では、駆動機構コントローラ３０４ａ又は３０４ｂ（図３）のうちの少なくとも１つは、対物レンズ３０１及び３０２の任意の１つ、２つ、３つ又はすべての球面収差カラー３０１ａ又は３０２ａを１ｍｍの球面収差調整設定まで移動させるための信号をコンピュータ１０３から受信する。
【００５５】
駆動機構コントローラ３０４ａ又は３０４ｂ（図３）のうちの少なくとも１つは、その駆動機構ドライバによって、機械的連結部３０１ｂ又は３０２ｂを利用して任意の１つ、２つの球面収差カラー３０１ａ又は３０２ａを特定の球面収差調整設定まで移動させる任意の又は複数の駆動機構３０１ｃ又は３０２ｃに命令を送信する。駆動機構３０１ｃ又は３０２ｃは、球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａを同じか又は異なる球面収差調整設定まで同時に移動させることができ、それによって、対物レンズ３０１及び３０２のそれぞれは、同じか又は異なる球面収差調整設定を有することになる。たとえば、対物レンズの球面収差調整設定を０．４ｍｍとすることができ、対物レンズ３０１及び３０２の球面収差調整設定を０．４ｍｍとすることができる。駆動機構３０１ｃ及び３０２ｃのうちの任意の１つ、２つが駆動機構コントローラ３０４ａ及び３０４ｂから信号を受信する場合、任意の１つ、２つの機械的連結部３０１ｂ及び３０２ｂがそれぞれの球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａと係合するか又は接触するようになる。球面収差機械的連結部３０１ｂ及び３０２ｂは、球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａを、たとえば０．５ｍｍ〜１ｍｍの特定の球面収差調整設定又は位置まで操作するか又は移動させる。
【００５６】
本発明の別の実施形態では、駆動機構コントローラ４０４ｂは、球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａ（図４）のいずれかを０．３ｍｍの球面収差調整設定又は位置まで移動させるための信号をコンピュータ１０３から受信する。この点において、制御システム４０９は、対物レンズ４０１又は４０２のいずれかを結像位置まで移動させ、それによって、球面収差機械的連結部４０５は球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａと係合されることになる。駆動機構コントローラ４０４ｂは、その駆動機構ドライバによって、球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａを特定の球面収差調整設定まで移動させる駆動機構４０４に命令を送信する。駆動機構４０４は、駆動機構コントローラ４０４ｂから信号を受信する機械的連結部４０５を利用し、その結果、対物レンズ４０１又は４０２のいずれかが結像位置に移動し、そこで機械的連結部４０５はそれぞれの球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａと係合又は接触するようになる。機械的連結部４０５と球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａとの間の係合は、対物レンズ４０１又は４０２のいずれが、球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａを、時計回りの方向又は反時計回りの方向に、たとえば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの特定の球面収差調整設定まで操作するか又は移動させるための結像位置にあるかによって決まる。
【００５７】
本発明のさらに別の実施形態では、駆動機構コントローラ５０４ｂは、それぞれの対物レンズ５０１及び５０２の球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａ（図５）を０．２ｍｍの均等な球面調整設定又は位置まで同時に移動させるための信号をコンピュータ５０９から受信する。駆動機構コントローラ５０４ｂは、球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａを特定の球面収差調整設定まで移動させるための命令を、その駆動機構ドライバを通じて駆動機構５０４に送信する。駆動機構５０４が駆動機構コントローラ５０４ｂから信号を受信すると、次いで駆動機構５０４は、機械的連結部５０１ｂ及び５０２ｂを利用して、球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａを、たとえば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの特定の球面収差設定まで同時に操作するか又は移動させるように、それぞれの球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａと同時に係合又は接触するようになる。
【００５８】
本発明の別の実施形態では、駆動機構コントローラ６０４ｂは、それぞれの対物レンズ６０１及び６０２の球面収差カラー６０１ａ及び６０２ａ（図６）を０．２ｍｍの均等な球面調整設定又は位置まで同時に移動させるための信号をコンピュータ６０９から受信する。駆動機構コントローラ６０４ｂは、球面収差カラー６０１ａ及び６０２ａを特定の球面収差調整設定まで移動させるための命令を、その駆動機構ドライバを通じて駆動機構６０４に送信する。駆動機構６０４が駆動機構コントローラ６０４ｂから信号を受信すると、次いで駆動機構コントローラ６０４ｂは、各ＳＡカラー６０１ａ及びＳＡカラー６０２ａを同じか又は異なる球面調整設定又は位置まで移動させる。駆動機構コントローラ６０４ｂは、球面収差カラー６０１ａを特定の球面収差調整設定まで移動させるための命令を、その駆動機構ドライバを通じて駆動機構６０４に送信する。駆動機構６０４が駆動機構コントローラ６０４ｂから信号を受信すると、次いで駆動機構６０４は、機械的連結部６０１ｂ及び６０１ｃを利用して、球面収差カラー６０１ａを、たとえば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの特定の球面収差設定まで操作するか又は移動させるように、それぞれの球面収差カラー６０１ａと係合又は接触するようになる。次に、駆動機構コントローラ６０４ｂは、球面収差カラー６０２ａを特定の球面収差調整設定まで移動させるための命令を、その駆動機構ドライバを通じて駆動機構６０４に送信することができる。駆動機構６０４は、駆動機構コントローラ６０４ｂから信号を受信すると、機械的連結部６０２ｂ及び６０１ｃを利用して、球面収差カラー６０２ａを、たとえば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの特定の球面収差設定まで操作するか又は移動させるように、それぞれの球面収差カラー６０２ａと係合又は接触するようになる。
【００５９】
任意選択のブロック７０４において、球面収差調整システムは、制御システム３０９をそれぞれの任意選択の位置センサ３０１ｅ及び３０２ｅと組み合わせて利用して、それぞれの対物レンズ３０１及び３０２の現在の球面収差調整設定を求める。本発明の一実施形態では、球面収差カラー３０１ａ及び３０２ａのうちの任意の１つ又は２つが１ｍｍのような特定の球面収差調整設定まで移動すると、次いで任意選択の位置センサ３０１ｅ及び３０２ｅは、調整される球面収差調整設定の制御システム３０９に位置信号を送信する。制御システム３０９は、対物レンズ３０１及び３０２のうちの任意の１つ、２つ、３つ又は４つの１ｍｍの新たな球面収差調整設定を表示する。たとえば対物レンズ３０１は２ｍｍの球面収差調整設定を有する。別の例では、対物レンズ３０１及び３０２が２ｍｍの球面収差調整設定を有する。
【００６０】
本発明の別の実施形態では、球面収差カラー４０１ａ又は４０２ａのいずれか１つが２ｍｍのような特定の球面収差調整設定まで移動されると、次いで位置センサ４０４ａは、この位置を調整される設定の制御システム４０９に送信する。制御システム４０９は、対物レンズ４０１又は４０３のいずれかの２ｍｍの新たな球面収差調整設定を表示する。
【００６１】
本発明のさらに別の実施形態では、球面収差カラー５０１ａ及び５０２ａの双方が０．２ｍｍのような特定の球面収差調整設定まで同時に移動されると、次いで位置センサ５０１ｃ及び５０２ｃは、制御システム５０９に変化した位置を通知する。制御システム５０９は、球面収差ＧＵＩにおける新たな球面収差調整設定を表示する。たとえば対物レンズ５０１に対する球面収差調整設定は、制御システム５０９上で０．２ｍｍであるように示される。
【００６２】
任意選択のブロック７０５において、像品質検証が実施される。本発明の一実施形態では、ユーザが制御システム３０９、４０９、５０９及び６０９上の球面収差ＧＵＩ上で試料被検査物１１５の表示画像を見るときにＳＡカラー位置３０１ａ、３０２ａ、４０１ａ、４０２ａ、５０１ａ、５０２ａ、６０１ａ及び６０２ａの、それぞれの対物レンズ３０１、３０２、４０１、４０２、５０１、５０２、６０１及び６０２に対する有効性を確認するために、像品質検証が実施される。
【００６３】
ブロック７０６において、ユーザは、選択される対物レンズに対するＳＡ設定を変更することができる。この変更は、
反復ＳＡ調整手順が実施される場合のＳＡ設定の最適化、
ｚ−ｓｔａｃｋ取得中の次の像に対するＳＡ設定の調整、
のために必要とされ得る。
【００６４】
ブロック７０６においては、ユーザは最終像を得ていない。プロセスは依然として、ＳＡカラー３０１ａ、３０２ａ、４０１ａ、４０２ａ、５０１ａ、５０２ａ、６０１ａ及び６０２ａの設定のそれぞれの対物レンズ３０１、３０２、４０１、４０２、５０１、５０２、６０１及び６０２に対する有効性を確認している段階にある。ユーザ又はアルゴリズムがＳＡカラー設定に満足すると、次いでブロック７０７において最終像のみを得ることができる。
【００６５】
ＳＡカラー設定が変更される場合、プロセスはブロック７０２に進む。ＳＡカラー設定が変更されない場合、ブロック７０７においてプロセスは継続し、最終像が得られて記憶され、この像は生物学的実験の目的で使用されることになり、そこでプロセスは終了する。
【００６６】
本発明は、対物レンズの球面収差補正を特定の結像条件に関して最適化するために、ユーザが、顕微鏡システムにおける対物レンズの球面収差補正設定を調整することを可能にする自動システム及び方法を提供する。ユーザは、顕微鏡システムにおける対物レンズのそれぞれに対する球面収差調整設定を求め、次いで対物レンズのそれぞれに対する球面収差補正を調整して球面収差を補正することが可能である。したがって、本発明は、対物レンズにおける球面収差を補正する手段をユーザに提供し、そのため、ユーザは、試料被検査物の鮮明な像を見ることが可能になる。
【００６７】
本発明の上記の詳細な説明は限定ではなく例示とみなされることが意図されており、また、すべての均等物を含む以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を画定するように意図されていることが理解されることが意図されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像系における球面収差を制御する装置であって、
複数の対物レンズであって、該複数の対物レンズのうちの少なくとも１つは球面収差カラーを有する、複数の対物レンズと、
なお、前記複数の対物レンズは対物レンズ保持器上に載置され、該対物レンズ保持器は前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つを結像位置に配置するように構成され、
複数の駆動機構であって、該複数の駆動機構のうちの少なくとも１つは機械的連結部によって前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つに結合され、前記機械的連結部は該複数の駆動機構のうちの少なくとも１つから前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つの前記球面収差カラーに動きを伝達するように構成される、複数の駆動機構と、
複数の駆動機構コントローラであって、該複数の駆動機構コントローラのうちの少なくとも１つは、前記複数の駆動機構のうちの少なくとも１つを、前記結像位置における前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つの前記球面収差カラーを特定の球面収差調整設定まで移動させるように操作するように構成される、複数の駆動機構コントローラと、
を備える、結像系における球面収差を制御する装置。
【請求項２】
前記複数の駆動機構コントローラは、前記複数の駆動機構のうちの前記少なくとも１つを操作する駆動機構ドライバを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記駆動機構は回転アクチュエータである、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記回転アクチュエータは、ステッパモータ、ＤＣモータ及びサーボモータから成る群から選択される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記駆動機構は線形アクチュエータである、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記線形アクチュエータは圧電アクチュエータである、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記機械的連結部は、機械ギア、チェーンシステム、ベルト及び滑車又は摩擦式スピンドルから成る群から選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記機械的連結部は、前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つの前記球面収差カラーを移動させるために、該球面収差カラーと係合されるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記複数の駆動機構コントローラのうちの前記少なくとも１つは、前記複数の駆動機構のうちの前記少なくとも１つを、前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つの前記球面収差カラーを試料保持器の厚さに基づいて移動させるように操作するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記複数の駆動機構コントローラのうちの前記少なくとも１つは、前記複数の駆動機構のうちの前記少なくとも１つを、前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つの前記球面収差カラーを試料保持器の厚さ及び試料の媒体の深さから成る結果として求められる厚さに基づいて移動させるように操作するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
制御システムは、前記複数の駆動機構のうちの前記少なくとも１つを、前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つの前記球面収差カラーを移動させるように操作するために、前記複数の駆動機構コントローラのうちの前記少なくとも１つの駆動機構コントローラに接続される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記対物レンズ切換装置上に配置される複数の位置センサをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記複数の位置センサは、前記複数の対物レンズ上の前記少なくとも１つの球面収差カラーの現在位置に関する信号を前記制御システムに送信するように構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
結像系における球面収差を制御する装置であって、
複数の対物レンズであって、該複数の対物レンズのうちの少なくとも１つは球面収差カラーを有する、複数の対物レンズと、
なお、前記複数の対物レンズは対物レンズ保持器上に載置され、該対物レンズ保持器は前記複数の対物レンズのうちの少なくとも１つを結像位置に配置するように構成され、
機械的連結部によって前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つに結合される駆動機構であって、前記機械的連結部は該駆動機構から前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つの前記球面収差カラーに動きを伝達するように構成される、駆動機構と、
前記駆動機構を、前記結像位置における前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つの前記球面収差カラーを特定の球面収差調整設定まで移動させるように操作するように構成される駆動機構コントローラと、
を備える、結像系における球面収差を制御する装置。
【請求項１５】
結像系における球面収差を制御する装置であって、
複数の対物レンズであって、該複数の対物レンズのうちの少なくとも１つは球面収差カラーを有する、複数の対物レンズと、
なお、前記複数の対物レンズは対物レンズ保持器上に載置され、該対物レンズ保持器は前記複数の対物レンズのうちの少なくとも１つを結像位置に配置するように構成され、
複数の機械的連結部によって前記複数の対物レンズに結合される駆動機構であって、前記複数の機械的連結部のそれぞれは、該駆動機構から前記複数の対物レンズの各前記球面収差カラーに動きを伝達するように構成される角度伝達比を有する、駆動機構と、
前記駆動機構を、前記複数の対物レンズの各前記球面収差カラーを特定の球面収差調整設定まで同時に移動させるように操作するように構成される駆動機構コントローラであって、前記球面対物レンズのうちの少なくとも１つは前記結像位置にある、駆動機構コントローラと、
を備える、結像系における球面収差を制御する装置。
【請求項１】
結像系における球面収差を制御する装置であって、
複数の対物レンズであって、該複数の対物レンズのうちの少なくとも１つは球面収差カラーを有する、複数の対物レンズと、
なお、前記複数の対物レンズは対物レンズ保持器上に載置され、該対物レンズ保持器は前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つを結像位置に配置するように構成され、
複数の駆動機構であって、該複数の駆動機構のうちの少なくとも１つは機械的連結部によって前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つに結合され、前記機械的連結部は該複数の駆動機構のうちの少なくとも１つから前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つの前記球面収差カラーに動きを伝達するように構成される、複数の駆動機構と、
複数の駆動機構コントローラであって、該複数の駆動機構コントローラのうちの少なくとも１つは、前記複数の駆動機構のうちの少なくとも１つを、前記結像位置における前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つの前記球面収差カラーを特定の球面収差調整設定まで移動させるように操作するように構成される、複数の駆動機構コントローラと、
を備える、結像系における球面収差を制御する装置。
【請求項２】
前記複数の駆動機構コントローラは、前記複数の駆動機構のうちの前記少なくとも１つを操作する駆動機構ドライバを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記駆動機構は回転アクチュエータである、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記回転アクチュエータは、ステッパモータ、ＤＣモータ及びサーボモータから成る群から選択される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記駆動機構は線形アクチュエータである、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記線形アクチュエータは圧電アクチュエータである、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記機械的連結部は、機械ギア、チェーンシステム、ベルト及び滑車又は摩擦式スピンドルから成る群から選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記機械的連結部は、前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つの前記球面収差カラーを移動させるために、該球面収差カラーと係合されるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記複数の駆動機構コントローラのうちの前記少なくとも１つは、前記複数の駆動機構のうちの前記少なくとも１つを、前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つの前記球面収差カラーを試料保持器の厚さに基づいて移動させるように操作するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記複数の駆動機構コントローラのうちの前記少なくとも１つは、前記複数の駆動機構のうちの前記少なくとも１つを、前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つの前記球面収差カラーを試料保持器の厚さ及び試料の媒体の深さから成る結果として求められる厚さに基づいて移動させるように操作するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
制御システムは、前記複数の駆動機構のうちの前記少なくとも１つを、前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つの前記球面収差カラーを移動させるように操作するために、前記複数の駆動機構コントローラのうちの前記少なくとも１つの駆動機構コントローラに接続される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記対物レンズ切換装置上に配置される複数の位置センサをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記複数の位置センサは、前記複数の対物レンズ上の前記少なくとも１つの球面収差カラーの現在位置に関する信号を前記制御システムに送信するように構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
結像系における球面収差を制御する装置であって、
複数の対物レンズであって、該複数の対物レンズのうちの少なくとも１つは球面収差カラーを有する、複数の対物レンズと、
なお、前記複数の対物レンズは対物レンズ保持器上に載置され、該対物レンズ保持器は前記複数の対物レンズのうちの少なくとも１つを結像位置に配置するように構成され、
機械的連結部によって前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つに結合される駆動機構であって、前記機械的連結部は該駆動機構から前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つの前記球面収差カラーに動きを伝達するように構成される、駆動機構と、
前記駆動機構を、前記結像位置における前記複数の対物レンズのうちの前記少なくとも１つの前記球面収差カラーを特定の球面収差調整設定まで移動させるように操作するように構成される駆動機構コントローラと、
を備える、結像系における球面収差を制御する装置。
【請求項１５】
結像系における球面収差を制御する装置であって、
複数の対物レンズであって、該複数の対物レンズのうちの少なくとも１つは球面収差カラーを有する、複数の対物レンズと、
なお、前記複数の対物レンズは対物レンズ保持器上に載置され、該対物レンズ保持器は前記複数の対物レンズのうちの少なくとも１つを結像位置に配置するように構成され、
複数の機械的連結部によって前記複数の対物レンズに結合される駆動機構であって、前記複数の機械的連結部のそれぞれは、該駆動機構から前記複数の対物レンズの各前記球面収差カラーに動きを伝達するように構成される角度伝達比を有する、駆動機構と、
前記駆動機構を、前記複数の対物レンズの各前記球面収差カラーを特定の球面収差調整設定まで同時に移動させるように操作するように構成される駆動機構コントローラであって、前記球面対物レンズのうちの少なくとも１つは前記結像位置にある、駆動機構コントローラと、
を備える、結像系における球面収差を制御する装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１０−５１８４４８（Ｐ２０１０−５１８４４８Ａ）
【公表日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５４９１６６（Ｐ２００９−５４９１６６）
【出願日】平成２０年１月２８日（２００８．１．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０５２１５８
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１００６９５
【国際公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．イーサネット
２．フロッピー
【出願人】（５９８０４１４６３）ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・コーポレイション (43)
【住所又は居所原語表記】８００ Ｃｅｎｔｅｎｎｉａｌ Ａｖｅｎｕｅ， Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ １３２７，Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ ０８８５５−１３２７，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２８日（２００８．１．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０５２１５８
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１００６９５
【国際公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．イーサネット
２．フロッピー
【出願人】（５９８０４１４６３）ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・コーポレイション (43)
【住所又は居所原語表記】８００ Ｃｅｎｔｅｎｎｉａｌ Ａｖｅｎｕｅ， Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ １３２７，Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ ０８８５５−１３２７，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
【Ｆターム（参考）】
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