特開 2025-98749 観察装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025098749

(43)【公開日】2025-07-02

(54)【発明の名称】観察装置

(51)【国際特許分類】

   H04N 23/90 20230101AFI20250625BHJP

   H04N 23/60 20230101ALI20250625BHJP

   G03B 15/00 20210101ALI20250625BHJP

   G03B 19/07 20210101ALI20250625BHJP

   G02B 21/26 20060101ALI20250625BHJP

【ＦＩ】

H04N23/90

H04N23/60 500

G03B15/00 T

G03B19/07

G02B21/26

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023215099

(22)【出願日】2023-12-20

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小口 寿明

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 信二

【テーマコード（参考）】

2H052

2H054

5C122

【Ｆターム（参考）】

2H052AB01

2H052AB17

2H052AD14

2H052AD19

2H052AD21

2H052AD31

2H052AF14

2H052AF25

2H054BB05

2H054BB07

5C122DA30

5C122FA01

5C122FA08

5C122FA18

5C122FH18

5C122GE06

5C122GE11

(57)【要約】

【課題】対象物を簡便に多方向から観察することができる観察装置を提供すること。
【解決手段】観察装置１は、対象物Ｔを先端Ｅで保持する管状のキャピラリ２０と、キャピラリ２０の基端Ｂを保持し、中心軸線４２ａ回りに回転する回転軸部材４２と、中心軸線４２ａと直交する直交方向に回転軸部材４２を移動させる駆動装置５０と、キャピラリ２０の先端Ｅに保持されている対象物Ｔの画像を撮像する撮像部６０と、を備える。駆動装置５０は、回転軸部材４２が中心軸線４２ａ回りに回転している場合に、中心軸線４２ａと平行な平行軸線Ａｐ上にキャピラリ２０の先端Ｅが位置するように回転軸部材４２を直交方向に移動させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物を先端で保持する管状のキャピラリと、
前記キャピラリの基端を保持し、中心軸線回りに回転する回転軸部材と、
前記中心軸線と直交する直交方向に前記回転軸部材を移動させる駆動装置と、
前記キャピラリの先端に保持されている前記対象物の画像を撮像する撮像部と、を備え、
前記駆動装置は、
前記回転軸部材が前記中心軸線回りに回転している場合に、
前記中心軸線と平行な平行軸線上に前記キャピラリの先端が位置するように前記回転軸部材を前記直交方向に移動させる、
観察装置。

【請求項2】

前記駆動装置は、
前記回転軸部材が前記中心軸線回りに回転している場合に、
前記回転軸部材の前記中心軸線回りの回転と同期させて、前記回転軸部材を前記平行軸線回りに回転移動させる、
請求項１に記載の観察装置。

【請求項3】

前記撮像部は、
第１方向に沿って前記対象物の画像を撮像する第１撮像部と、
前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記対象物の画像を撮像する第２撮像部と、を備え、
前記第１撮像部および前記第２撮像部は、前記回転軸部材が前記中心軸線回りに回転しているときの前記キャピラリの先端の画像を撮像可能であり、
前記駆動装置が前記回転軸部材を移動させるときの前記回転軸部材の移動方向は、前記第１撮像部および前記第２撮像部によって撮像された画像に基づいて導出される前記キャピラリの先端の移動方向および移動量を用いて定められる、
請求項１に記載の観察装置。

【請求項4】

前記第１方向および前記第２方向は、前記中心軸線に対して垂直である、
請求項３に記載の観察装置。

【請求項5】

前記第１方向および前記第２方向は、前記中心軸線を含む平面と平行である、
請求項３に記載の観察装置。

【請求項6】

前記撮像部は、ピントがあっている部位が互いに異なる複数の前記対象物の画像を撮像し、
前記撮像部によって撮像された複数の前記対象物の画像において前記ピントが合っている部位が合成された全焦点画像を生成する画像処理部をさらに備える、
請求項１に記載の観察装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、観察装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、対象物を観察する観察装置の一例として、微小粒子を収容する長尺状の観察容器を支持する支持台、および、観察容器に収容された微小粒子を撮像する撮像部を備える微小粒子計測装置が開示されている。撮像部は、観察容器の径方向外側に配置される。撮像部の撮像結果に基づいて観察容器に収容された微小粒子が観察される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１９／１８１８０３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の微小粒子計測装置（観察装置）においては、観察容器の延びる方向に撮像部を配置することが困難である。また、観察容器に収容された微小粒子（対象物）の姿勢を変更することができない。よって、対象物を観察する方向は制限される。一方で、対象物を簡便に多方向から観察し、対象物の立体形状を同定したいとの要望がある。

【0005】

本開示は、対象物を簡便に多方向から観察することができる観察装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る観察装置は、対象物を先端で保持する管状のキャピラリと、前記キャピラリの基端を保持し、中心軸線回りに回転する回転軸部材と、前記中心軸線と直交する直交方向に前記回転軸部材を移動させる駆動装置と、前記キャピラリの先端に保持されている前記対象物の画像を撮像する撮像部と、を備え、前記駆動装置は、前記回転軸部材が前記中心軸線回りに回転している場合に、前記中心軸線と平行な平行軸線上に前記キャピラリの先端が位置するように前記回転軸部材を前記直交方向に移動させる。

【0007】

これによれば、回転軸部材が中心軸線回りに回転している場合に、平行軸線上にキャピラリの先端が位置するように回転軸部材が直交方向に移動する。これにより、対象物が平行軸線上に位置するとともに、姿勢が変化する。したがって、観察装置は、対象物を簡便に多方向から観察することができる。

【0008】

本開示の一態様に係る観察装置において、駆動装置は、前記回転軸部材が前記中心軸線回りに回転している場合に、前記回転軸部材の前記中心軸線回りの回転と同期させて、前記回転軸部材を前記平行軸線回りに回転移動させる。

【0009】

これによれば、キャピラリの先端が平行軸線上に位置した状態で、キャピラリの先端および対象物が平行軸線回りに回転することで、対象物の姿勢が変化する。したがって、観察装置は、対象物をより簡便に多方向から観察することができる。

【0010】

本開示の一態様に係る観察装置において、撮像部は、第１方向に沿って前記対象物の画像を撮像する第１撮像部と、前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記対象物の画像を撮像する第２撮像部と、を備え、前記第１撮像部および前記第２撮像部は、前記回転軸部材が前記中心軸線回りに回転しているときの前記キャピラリの先端の画像を撮像可能であり、前記駆動装置が前記回転軸部材を移動させるときの前記回転軸部材の移動方向は、前記第１撮像部および前記第２撮像部によって撮像された画像に基づいて導出される前記キャピラリの先端の移動方向および移動量を用いて定められる。

【0011】

これによれば、駆動装置が回転軸部材を移動させるときの回転軸部材の移動方向を精度よくかつ簡便に定めることができる。

【0012】

本開示の一態様に係る観察装置において、前記第１方向および前記第２方向は、前記中心軸線に対して垂直である。

【0013】

これによれば、第１撮像部および第２撮像部によって撮像された画像に基づいてキャピラリの先端の移動方向および移動量を精度良く導出することができる。

【0014】

本開示の一態様に係る観察装置において、前記第１方向および前記第２方向は、前記中心軸線を含む平面と平行である。

【0015】

これによれば、第１撮像部および第２撮像部によって撮像された画像に基づいてキャピラリの先端の移動方向および移動量を精度良く導出することができる。

【0016】

本開示の一態様に係る観察装置において、前記撮像部は、ピントがあっている部位が互いに異なる複数の前記対象物の画像を撮像し、前記撮像部によって撮像された複数の前記対象物の画像において前記ピントが合っている部位が合成された全焦点画像を生成する画像処理部をさらに備える。

【0017】

これによれば、画像処理部が全焦点画像を生成することで、対象物の全体に亘って鮮明な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本開示の実施形態に係る観察装置の構成を示す図である。

【図2】図２は、キャピラリを模式的に示す断面図である。

【図3】図３は、回転軸部材の位置が固定されており、かつ、キャピラリの先端が中心軸線からずれている場合において、回転軸部材が中心軸線回りに回転している状態を示す図である。

【図4】図４は、キャピラリの先端が中心軸線からずれている場合において回転軸部材が中心軸線回りに回転しているときに、キャピラリの先端が変位しないように回転装置が移動する状態を示す図である。

【図5】図５は、駆動装置が回転軸部材を平行軸線回りに回転移動させたときにおいて、平行軸線に沿って見たときにおける回転軸部材の中心軸線の軌跡を示す図である。

【図6】図６は、中心軸線の軌跡の半径を導出する際の撮像部の配置を示す図である。

【図7A】図７Ａは、キャピラリの先端が交点からＸ方向に沿ってＸ方向の＋側に移動した場合の第１撮像部によって撮像された画像を示す図である。

【図7B】図７Ｂは、キャピラリの先端が交点からＸ方向に沿ってＸ方向の＋側に移動した場合の第２撮像部によって撮像された画像を示す図である。

【図8A】図８Ａは、キャピラリの先端が交点からＹ方向に沿ってＹ方向の＋側に移動した場合の第１撮像部によって撮像された画像を示す図である。

【図8B】図８Ｂは、キャピラリの先端が交点からＹ方向に沿ってＹ方向の＋側に移動した場合の第２撮像部によって撮像された画像を示す図である。

【図9A】図９Ａは、キャピラリの先端が交点からＺ方向に沿ってＺ方向の＋側に移動した場合の第１撮像部によって撮像された画像を示す図である。

【図9B】図９Ｂは、キャピラリの先端が交点からＺ方向に沿ってＺ方向の＋側に移動した場合の第２撮像部によって撮像された画像を示す図である。

【図10】図１０は、キャピラリに吸引されて保持された対象物の画像を撮像部が撮像するところを示す模式図である。

【図11】図１１は、本開示の実施形態の変形例に係る観察装置において、中心軸線の軌跡の半径を導出する際の撮像部の配置を示す図である。

【図12A】図１２Ａは、キャピラリの先端が交点からＸ方向に沿ってＸ方向の＋側に移動した場合の第１撮像部によって撮像された画像を示す図である。

【図12B】図１２Ｂは、キャピラリの先端が交点からＸ方向に沿ってＸ方向の＋側に移動した場合の第２撮像部によって撮像された画像を示す図である。

【図13A】図１３Ａは、キャピラリの先端が交点からＹ方向に沿ってＹ方向の＋側に移動した場合の第１撮像部によって撮像された画像を示す図である。

【図13B】図１３Ｂは、キャピラリの先端が交点からＹ方向に沿ってＹ方向の＋側に移動した場合の第２撮像部によって撮像された画像を示す図である。

【図14A】図１４Ａは、キャピラリの先端が交点からＺ方向に沿ってＺ方向の＋側に移動した場合の第１撮像部によって撮像された画像を示す図である。

【図14B】図１４Ｂは、キャピラリの先端が交点からＺ方向に沿ってＺ方向の＋側に移動した場合の第２撮像部によって撮像された画像を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0020】

また、以下の説明においては、Ｚ方向を観察装置１の上下方向とし、Ｘ方向を観察装置１の左右方向とし、Ｙ方向を観察装置１の前後方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は互いに直交する。なお、Ｘ、Ｙ、Ｚの方向は一例であって、本開示はこれらの方向に限定されない。

【0021】

図１は、本開示の実施形態に係る観察装置１の構成を示す図である。観察装置１は、対象物Ｔを観察するための装置である。対象物Ｔは、比較的微小なものであり、例えば、細胞、シリコンゴムビーズなどの弾性体、ならびに、スフェロイドおよびオルガノイドなどの粘弾性体である。

【0022】

観察装置１は、基台１０、キャピラリ２０、吸引ポンプ３０、回転装置４０、駆動装置５０、撮像部６０、および、制御装置７０を備える。

【0023】

図２は、キャピラリ２０を模式的に示す断面図である。キャピラリ２０は、真直ぐに延びる中空の管状である。キャピラリ２０の両端は、開口している。キャピラリ２０は、例えばガラス製である。なお、キャピラリ２０の材料は、ガラスに限定されず、電気絶縁性を有する材料であればよい。

【0024】

キャピラリ２０は、本体部２１、および、本体部２１より先端Ｅ側で本体部２１と連続する先端部２２を有する。本体部２１の外径および内径はそれぞれほぼ一定である。先端部２２では、基端Ｂ側から先端Ｅ側に向かうほど外径および内径が小さくなる。なお、先端部２２の先端Ｅの外径はおよそ２０μｍであり、先端部２２の先端Ｅの内径はおよそ１５μｍである。なお、先端Ｅの外径および内径が上記の大きさに限定されないことは言うまでもない。

【0025】

図１に示す吸引ポンプ３０は、チューブ３１を介してキャピラリ２０の基端Ｂに接続されている。吸引ポンプ３０が駆動することで、キャピラリ２０の内側の圧力が負圧となる。これにより、キャピラリ２０は、対象物Ｔを先端Ｅから吸引し、対象物Ｔを先端Ｅで保持する。キャピラリ２０は、キャピラリ２０の先端Ｅが対象物Ｔの外表面に接触した状態で対象物Ｔを保持する。なお、キャピラリ２０は、キャピラリ２０の先端Ｅが対象物Ｔに挿入された状態で対象物Ｔを保持してもよい。

【0026】

回転装置４０は、キャピラリ２０を回転させる。回転装置４０は、筐体４１、回転軸部材４２、および、モータ４３を備える。回転軸部材４２は、中心軸線４２ａを有する円柱状であり、筐体４１に対して中心軸線４２ａ回りに回転可能である。中心軸線４２ａはＺ方向と平行である。回転軸部材４２は、キャピラリ２０の基端Ｂを一端（下端）で保持する。

【0027】

モータ４３は、回転軸部材４２を中心軸線４２ａ回りに回転させる。回転軸部材４２が回転することで、キャピラリ２０は中心軸線４２ａ回りに回転する。

【0028】

駆動装置５０は、基台１０に配置され、回転装置４０を移動させる。具体的には、駆動装置５０は、中心軸線４２ａと直交する直交方向に回転装置４０を移動させる。直交方向は、Ｚ方向と直交する方向である。

【0029】

駆動装置５０は、基台１０に対してＸ方向およびＹ方向それぞれに沿って回転装置４０を移動させるＸＹテーブル５１、および、ＸＹテーブル５１を移動させる第１アクチュエータ５２を備える。ＸＹテーブル５１は、基台１０に対してＸ方向およびＹ方向それぞれに沿って回転装置４０を移動させる。これにより、回転装置４０は、直交方向に移動する。

【0030】

さらに、駆動装置５０は、回転装置４０をＺ方向に沿って移動させる。駆動装置５０は、基台１０に対してＺ方向に沿って回転装置４０を移動させるＺテーブル５３、および、Ｚテーブル５３を移動させる第２アクチュエータ５４を備えている。

【0031】

撮像部６０は、対象物Ｔの画像を撮像する。撮像部６０は、光学系６１、および、撮像素子６２を有する。光学系６１は、複数のレンズを有し、焦点距離を調節可能である。光学系６１は、対象物Ｔの光学像を撮像素子６２の受光面に結ぶ。撮像素子６２は、光学像を画像データに変換して制御装置７０に出力する。

【0032】

撮像部６０は、対象物Ｔを撮像可能に配置されている。基台１０、吸引ポンプ３０、回転装置４０、駆動装置５０および制御装置７０それぞれと対象物Ｔとの間には、撮像部６０を配置可能な空間がある。つまり、撮像部６０は、対象物Ｔの周囲において、キャピラリ２０に干渉しないように配置すればよい。なお、観察装置１は、対象物Ｔを観察する際に撮像部６０を複数備えてもよい。複数の撮像部６０は、互いに異なる位置にあってもよい。

【0033】

制御装置７０は、観察装置１を統括制御する。制御装置７０は、吸引ポンプ３０、回転装置４０、駆動装置５０、および、撮像部６０と電気的に接続されている。制御装置７０は、画像処理部７１および表示部７２を有する。画像処理部７１は、撮像部６０から取得した画像データに基づいて対象物Ｔの画像を生成する。表示部７２は、画像処理部７１によって生成された画像を表示する。

【0034】

次に、対象物Ｔを観察するときの観察装置１の動作について説明する。制御装置７０は、吸引ポンプ３０を制御して、キャピラリ２０の先端Ｅに対象物Ｔを保持させる。

【0035】

制御装置７０は、回転装置４０の回転軸部材４２を回転させる。回転軸部材４２が回転することで、キャピラリ２０および対象物Ｔが中心軸線４２ａ回りに回転する。これにより、対象物Ｔの姿勢がかわり、撮像部６０は、対象物Ｔを多方向から撮像することができる。

【0036】

図３は、回転軸部材４２の位置が固定されており、かつ、キャピラリ２０の先端Ｅが中心軸線４２ａからずれている場合において、回転軸部材４２が中心軸線４２ａ回りに回転している状態を示す図である。

【0037】

キャピラリ２０の先端Ｅが中心軸線４２ａからずれている場合、キャピラリ２０の基端Ｂは回転軸部材４２に保持されていることで、キャピラリ２０は中心軸線４２ａに対して傾斜している。よって、回転軸部材４２が中心軸線４２ａ回りに回転すると、キャピラリ２０の先端Ｅは、中心軸線４２ａの周りを回る。このときのキャピラリ２０の先端Ｅの軌跡は、中心軸線４２ａと直交する平面に含まれ、中心軸線４２ａに沿って見たときにおいて円状である。

【0038】

また、このとき、対象物Ｔは、キャピラリ２０の先端Ｅと同様に、中心軸線４２ａの周りを回る。この場合、対象物Ｔの移動に合わせて撮像部６０のピントを調整する必要がある。また、対象物Ｔが比較的微小なものである場合には、対象物Ｔと中心軸線４２ａとのずれ量が対象物Ｔの大きさに対して大きくなり、対象物Ｔが移動すると、撮像部６０の撮像可能な範囲から対象物Ｔが外れることがある。よって、回転軸部材４２が回転してもキャピラリ２０の先端Ｅが変位しないように、キャピラリ２０の先端Ｅが中心軸線４２ａ上に位置することが望ましい。

【0039】

しかしながら、キャピラリ２０の先端Ｅが中心軸線４２ａに一致した状態でキャピラリ２０が中心軸線４２ａ回りの回転のみをした場合にキャピラリ２０の先端Ｅが中心軸線４２ａ上に位置することは、キャピラリ２０の精密な位置調整が必要である。よって、キャピラリ２０の先端Ｅが中心軸線４２ａ上に位置させるようにキャピラリ２０を回転軸部材４２に固定することは困難である。そこで、制御装置７０は、駆動装置５０を制御して、キャピラリ２０の先端Ｅが変位しないように回転装置４０を移動させる。

【0040】

図４は、キャピラリ２０の先端Ｅが中心軸線４２ａからずれている場合において回転軸部材４２が中心軸線４２ａ回りに回転しているときに、キャピラリ２０の先端Ｅが変位しないように回転装置４０が移動する状態を示す図である。

【0041】

制御装置７０は、回転軸部材４２が中心軸線４２ａ回りに回転している場合に、駆動装置５０を制御して、中心軸線４２ａと平行な平行軸線Ａｐ上にキャピラリ２０の先端Ｅが位置するように回転軸部材４２を直交方向に移動させる。

【0042】

具体的には、制御装置７０は、駆動装置５０を制御して、回転軸部材４２の中心軸線４２ａ回りの回転と同期させて、回転軸部材４２を平行軸線Ａｐ回りに回転移動させる。換言すれば、駆動装置５０は、キャピラリ２０の先端Ｅが通り且つ中心軸線４２ａと平行な平行軸線Ａｐ回りに回転軸部材４２を回転移動させる。本実施形態において、平行軸線ＡｐはＺ方向と平行である。

【0043】

図５は、駆動装置５０が回転軸部材４２を平行軸線Ａｐ回りに回転移動させたときにおいて、平行軸線Ａｐに沿って見たときにおける回転軸部材４２の中心軸線４２ａの軌跡Ｌを示す図である。中心軸線４２ａの軌跡Ｌは、平行軸線Ａｐを中心とした円状である。中心軸線４２ａの軌跡Ｌの半径は、次に説明するように予め導出されて制御装置７０の記憶領域に予め格納されている。

【0044】

図６は、中心軸線４２ａの軌跡Ｌの半径を導出する際の撮像部６０の配置を示す図である。図６に示す第１方向Ｄ１はＸ方向と平行であり、第２方向Ｄ２はＹ方向と平行である。第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２は、互いに交点Ｐで直交し、Ｚ方向と平行な中心軸線４２ａに対して垂直である。なお、中心軸線４２ａの軌跡Ｌの半径を導出する際、キャピラリ２０の先端Ｅには、対象物Ｔは保持されない。

【0045】

図６では、キャピラリ２０の先端Ｅが交点Ｐに位置する場合のキャピラリ２０が実線で示されている。また、図６では、キャピラリ２０の先端Ｅが交点Ｐから移動した場合のキャピラリ２０が破線で示されている。なお、このことは、後述する図７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂ，１１，１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂでも同様である。具体的には、図７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂで示すキャピラリ２０は、本体部２１の外径である。また、図１１，１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂで示すキャピラリ２０は、先端部２２を側方から見た形状である。図６では、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＸ方向に沿ってＸ方向の＋側に移動した場合が示されている。

【0046】

中心軸線４２ａの軌跡Ｌの半径を導出する際には、２つの撮像部６０が用いられる。２つの撮像部６０は、第１撮像部６０ａおよび第２撮像部６０ｂである。第１撮像部６０ａは、第１方向Ｄ１に沿ってキャピラリ２０の先端Ｅの画像を撮像する。第２撮像部６０ｂは、第１方向Ｄ１と直交する第２方向Ｄ２に沿ってキャピラリ２０の先端Ｅの画像を撮像する。

【0047】

まず、キャピラリ２０の先端Ｅが交点Ｐから移動した際に、第１撮像部６０ａおよび第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅの移動方向および移動距離を導出する例について説明する。はじめに、図６に示すように、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＸ方向に沿ってＸ方向の＋側に移動した場合について説明する。

【0048】

図７Ａは、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＸ方向に沿ってＸ方向の＋側に移動した場合の第１撮像部６０ａによって撮像された画像を示す図である。なお、説明の便宜上、図７Ａ、および、後述する図７Ｂ，８Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂにおいて、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は交点Ｐで直交するものとする。

【0049】

図７Ａに示す第１撮像部６０ａによって撮像された画像において、キャピラリ２０の先端Ｅは、移動していない。よって、図７Ａに示す第１撮像部６０ａによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅを第１方向Ｄ１に沿って見たときのキャピラリ２０の先端Ｅの移動量はゼロであることを導出することができる。

【0050】

図７Ｂは、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＸ方向に沿ってＸ方向の＋側に移動した場合の第２撮像部６０ｂによって撮像された画像を示す図である。

【0051】

図７Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像において、キャピラリ２０の先端Ｅは、Ｘ方向に沿ってＸ方向の＋側に移動している。また、図７Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅを第２方向Ｄ２に沿って見たときのキャピラリ２０の先端Ｅの移動量を計測することができる。

【0052】

よって、図７Ａに示す第１撮像部６０ａによって撮像された画像および図７Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＸ方向に沿ってＸ方向の＋側に実際に移動したこと、および、キャピラリ２０の先端Ｅの交点Ｐからの実際の移動量を導出することができる。

【0053】

次に、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＹ方向に沿ってＹ方向の＋側に移動した場合について説明する。

【0054】

図８Ａは、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＹ方向に沿ってＹ方向の＋側に移動した場合の第１撮像部６０ａによって撮像された画像を示す図である。

【0055】

図８Ａに示す第１撮像部６０ａによって撮像された画像において、キャピラリ２０の先端Ｅは、Ｙ方向に沿ってＹ方向の＋側に移動している。また、図８Ａに示す第１撮像部６０ａによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅを第１方向Ｄ１に沿って見たときのキャピラリ２０の先端Ｅの移動量を計測することができる。

【0056】

図８Ｂは、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＹ方向に沿ってＹ方向の＋側に移動した場合の第２撮像部６０ｂによって撮像された画像を示す図である。

【0057】

図８Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像において、キャピラリ２０の先端Ｅは、移動していない。よって、図８Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅを第２方向Ｄ２に沿って見たときのキャピラリ２０の先端Ｅの移動量はゼロであることを導出することができる。

【0058】

よって、図８Ａに示す第１撮像部６０ａによって撮像された画像および図８Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＹ方向に沿ってＹ方向の＋側に実際に移動したこと、および、キャピラリ２０の先端Ｅの交点Ｐからの実際の移動量を導出することができる。

【0059】

次に、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＺ方向に沿ってＺ方向の＋側に移動した場合について説明する。

【0060】

図９Ａは、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＺ方向に沿ってＺ方向の＋側に移動した場合の第１撮像部６０ａによって撮像された画像を示す図である。

【0061】

図９Ａに示す第１撮像部６０ａによって撮像された画像において、キャピラリ２０の先端Ｅは、Ｚ方向に沿ってＺ方向の＋側に移動している。また、図９Ａに示す第１撮像部６０ａによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅを第１方向Ｄ１に沿って見たときのキャピラリ２０の先端Ｅの移動量を計測することができる。

【0062】

図９Ｂは、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＺ方向に沿ってＺ方向の＋側に移動した場合の第２撮像部６０ｂによって撮像された画像を示す図である。

【0063】

図９Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像において、キャピラリ２０の先端Ｅは、Ｚ方向に沿ってＺ方向の＋側に移動している。また、図９Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅを第２方向Ｄ２に沿って見たときのキャピラリ２０の先端Ｅの移動量を計測することができる。

【0064】

よって、図９Ａに示す第１撮像部６０ａによって撮像された画像および図９Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＺ方向に沿ってＺ方向の＋側に実際に移動したこと、および、キャピラリ２０の先端Ｅの交点Ｐからの実際の移動量を導出することができる。

【0065】

このように、キャピラリ２０の先端Ｅの移動方向が異なると、第１撮像部６０ａによって撮像された画像におけるキャピラリ２０の先端Ｅの移動方向と、第２撮像部６０ｂによって撮像された画像におけるキャピラリ２０の先端Ｅの移動方向との組合せが異なる。

【0066】

よって、第１撮像部６０ａおよび第２撮像部６０ｂそれぞれによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅの実際の移動方向を導出することができる。また、第１撮像部６０ａおよび第２撮像部６０ｂそれぞれによって撮像された画像に基づいて計測されるキャピラリ２０の先端Ｅの移動量に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅの実際の移動量を導出することができる。

【0067】

したがって、回転装置４０の回転軸部材４２の位置が固定された状態で、回転軸部材４２が中心軸線４２ａ回りに回転させたときにおいて互いに異なる３つのキャピラリ２０の先端Ｅの位置の間におけるキャピラリ２０の先端Ｅの移動方向および移動量を導出することで、互いに異なる３つのキャピラリ２０の先端Ｅの位置を通る円および当該円の半径を算出することができる。算出された円の半径は、図５に示す軌跡Ｌの半径に相当する。

【0068】

当該算出された半径を用いて、上記のように制御装置７０は、駆動装置５０を制御して、回転軸部材４２の中心軸線４２ａ回りの回転と同期させて、図４に示すように回転軸部材４２を平行軸線Ａｐ回りに回転移動させる。よって、駆動装置５０が回転軸部材４２を移動させるときの回転軸部材４２の移動方向は、円状の軌跡Ｌの周方向である。このように、駆動装置５０が回転軸部材４２を移動させるときの回転軸部材４２の移動方向は、第１撮像部６０ａおよび第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて導出されるキャピラリ２０の先端Ｅの移動方向および移動量を用いて定められる。

【0069】

上記のように駆動装置５０が回転軸部材４２を移動させることで、キャピラリ２０の先端Ｅが変位せずに平行軸線Ａｐ上に位置した状態で、キャピラリ２０の先端Ｅおよび対象物Ｔが平行軸線Ａｐ回りに回転する。よって、対象物Ｔの移動に合わせて撮像部６０のピントを調整する必要が抑制され、対象物Ｔが比較的微小なものである場合でも撮像部６０の撮像可能な範囲から対象物Ｔが外れないようにすることができる。また、対象物Ｔが平行軸線Ａｐ回りに回転することで、対象物Ｔの姿勢が変化する。したがって、観察装置１は、対象物Ｔを簡便に多方向から観察することができる。

【0070】

図１０は、キャピラリ２０に吸引されて保持された対象物Ｔの画像を撮像部６０が撮像するところを示す模式図である。図１０に示すキャピラリ２０の先端Ｅは、対象物Ｔに挿入されている。図１０では、撮像部６０は、キャピラリ２０の先端Ｅを通り、平行軸線Ａｐに対して傾斜する撮像方向Ｄｐに沿って対象物Ｔの画像を撮像する。

【0071】

例えば、キャピラリ２０の先端Ｅにピントが合っている場合、キャピラリ２０の先端Ｅを通り、撮像方向Ｄｐと垂直な平面Ｈと交差する対象物Ｔの外表面の位置（例えば点Ａ）ではピントが合っている。

【0072】

しかしながら、撮像部６０の被写界深度が比較的浅いことにより、平面Ｈから離れた対象物Ｔの外表面の位置（例えば撮像部６０に最も近い点Ｂ）では、ピントが合わないことがある。

【0073】

そこで、撮像部６０は、ピントがあっている部位が互いに異なる複数の対象物Ｔの画像を撮像し、画像処理部７１は、撮像部６０によって撮像された複数の対象物Ｔの画像においてピントが合っている部位が合成された全焦点画像を生成する。

【0074】

例えば、撮像部６０は、点Ａ、点Ｂ、および、撮像方向Ｄｐにおいて点Ａと点Ｂとの間の部位（例えば点Ｃ）にピントを合わせて対象物Ｔの画像を撮像する。さらに、画像処理部７１は、点Ａにピントが合っている画像のうち点Ａ周辺の部位、点Ｂにピントが合っている画像のうち点Ｂ周辺の部位、および、点Ｃにピントが合っている画像のうち点Ｃ周辺の部位を合成した全焦点画像を生成する。これにより、対象物Ｔの全体に亘って鮮明な画像を得ることができる。

【0075】

また、対象物Ｔが透光性を有する場合には、撮像部６０がキャピラリ２０の先端Ｅを挟んで撮像部６０と反対側の外表面の部位および対象物Ｔの内部にピントを合わせた対象物Ｔの画像を撮像し、当該画像のピントが合っている部分を用いて画像処理部７１が全焦点画像を生成してもよい。

【0076】

以上、説明したように、本実施形態によれば、観察装置１は、対象物Ｔを先端Ｅで保持する管状のキャピラリ２０と、キャピラリ２０の基端Ｂを保持し、中心軸線４２ａ回りに回転する回転軸部材４２と、中心軸線４２ａと直交する直交方向に回転軸部材４２を移動させる駆動装置５０と、キャピラリ２０の先端Ｅに保持されている対象物Ｔの画像を撮像する撮像部６０と、を備える。駆動装置５０は、回転軸部材４２が中心軸線４２ａ回りに回転している場合に、中心軸線４２ａと平行な平行軸線Ａｐ上にキャピラリ２０の先端Ｅが位置するように回転軸部材４２を直交方向に移動させる。

【0077】

これによれば、回転軸部材４２が中心軸線４２ａ回りに回転している場合に、平行軸線Ａｐ上にキャピラリ２０の先端Ｅが位置するように回転軸部材４２が直交方向に移動する。これにより、対象物Ｔが平行軸線Ａｐ上に位置するとともに、姿勢が変化する。したがって、観察装置１は、対象物Ｔを簡便に多方向から観察することができる。

【0078】

また、駆動装置５０は、回転軸部材４２が中心軸線４２ａ回りに回転している場合に、回転軸部材４２の中心軸線４２ａ回りの回転と同期させて、回転軸部材４２を平行軸線Ａｐ回りに回転移動させる。

【0079】

これによれば、キャピラリ２０の先端Ｅが平行軸線Ａｐ上に位置した状態で、キャピラリ２０の先端Ｅおよび対象物Ｔが平行軸線Ａｐ回りに回転することで、対象物Ｔの姿勢が変化する。したがって、観察装置１は、対象物Ｔをより簡便に多方向から観察することができる。

【0080】

また、撮像部６０は、第１方向Ｄ１に沿って対象物Ｔの画像を撮像する第１撮像部６０ａと、第１方向Ｄ１と直交する第２方向Ｄ２に沿って対象物Ｔの画像を撮像する第２撮像部６０ｂと、を備える。第１撮像部６０ａおよび第２撮像部６０ｂは、回転軸部材４２が中心軸線４２ａ回りに回転しているときのキャピラリ２０の先端Ｅの画像を撮像可能である。駆動装置５０が回転軸部材４２を移動させるときの回転軸部材４２の移動方向は、第１撮像部６０ａおよび第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて導出されるキャピラリ２０の先端Ｅの移動方向および移動量を用いて定められる。

【0081】

これによれば、第１撮像部６０ａおよび第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて導出されるキャピラリ２０の先端Ｅの移動方向および移動量に基づいて、駆動装置５０が回転軸部材４２を移動させるときの回転軸部材４２の移動方向を精度よくかつ簡便に定めることができる。

【0082】

また、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２は、中心軸線４２ａに対して垂直である。

【0083】

これによれば、第１撮像部６０ａおよび第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいてキャピラリ２０の先端Ｅの移動方向および移動量を精度良く導出することができる。

【0084】

撮像部６０は、ピントがあっている部位が互いに異なる複数の対象物Ｔの画像を撮像する。撮像部６０によって撮像された複数の対象物Ｔの画像においてピントが合っている部位が合成された全焦点画像を生成する画像処理部７１をさらに備える。

【0085】

これによれば、画像処理部７１が全焦点画像を生成することで、対象物Ｔの全体に亘って鮮明な画像を得ることができる。

【0086】

次に、本開示の実施形態の変形例に係る観察装置１について説明する。

【0087】

例えば、画像処理部７１は、全焦点画像を生成しなくてもよい。

【0088】

また、駆動装置５０は、上記の実施形態のように回転軸部材４２を回転移動させなくてもよい。この場合、例えば、図５に示す中心軸線４２ａの軌跡Ｌ上において、対象物Ｔを観測する観測位置が複数定められた場合に、駆動装置５０は、当該複数の観測位置の間で回転軸部材４２を直線移動させてもよい。この場合、駆動装置５０が回転軸部材４２を移動させるときの回転軸部材４２の移動方向は、当該複数の観測位置を互いに結ぶ直線に沿う方向である。

【0089】

また、図６に示す第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２は、Ｘ方向およびＹ方向と平行であることに限定されないことは言うまでもない。例えば次に説明するように第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２を定めてもよい。

【0090】

図１１は、本開示の実施形態の変形例に係る観察装置１において、中心軸線４２ａの軌跡Ｌの半径を導出する際の撮像部６０の配置を示す図である。

【0091】

本変形例においては、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２は、中心軸線４２ａを含む平面と平行である。具体的には、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２は、Ｚ方向およびＹ方向を含む平面と平行である。また、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２とＺ方向となす角度は、４５°である。なお、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２とＺ方向となす角度が４５°に限定されないことは言うまでもない。

【0092】

第１撮像部６０ａおよび第２撮像部６０ｂは、対象物Ｔの－Ｚ側から中心軸線４２ａに対して傾斜する方向に沿って対象物Ｔを撮像する。なお、図１１に示す第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２は、図６に示す第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２と同様に交点Ｐで直交する。

【0093】

図１１では、キャピラリ２０の先端Ｅが交点Ｐに位置する場合のキャピラリ２０が実線で示されている。また、図１１では、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＹ方向に沿ってＹ方向の＋側に移動した場合のキャピラリ２０が破線で示されている。

【0094】

はじめに、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＸ方向に沿ってＸ方向の＋側に移動した場合について説明する。

【0095】

図１２Ａは、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＸ方向に沿ってＸ方向の＋側に移動した場合の第１撮像部６０ａによって撮像された画像を示す図である。

【0096】

図１２Ａに示す第１撮像部６０ａによって撮像された画像において、キャピラリ２０の先端Ｅは、Ｘ方向に沿ってＸ方向の＋側に移動している。また、図１２Ａに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅを第１方向Ｄ１に沿って見たときのキャピラリ２０の先端Ｅの移動量を計測することができる。

【0097】

図１２Ｂは、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＸ方向に沿ってＸ方向の＋側に移動した場合の第２撮像部６０ｂによって撮像された画像を示す図である。

【0098】

図１２Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像において、キャピラリ２０の先端Ｅは、Ｘ方向に沿ってＸ方向の＋側に移動している。また、図１２Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅを第２方向Ｄ２に沿って見たときのキャピラリ２０の先端Ｅの移動量を計測することができる。

【0099】

よって、図１２Ａに示す第１撮像部６０ａによって撮像された画像および図１２Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＸ方向に沿ってＸ方向の＋側に移動したこと、および、キャピラリ２０の先端Ｅの交点Ｐからの移動量を導出することができる。

【0100】

次に、図１１に示すように、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＹ方向に沿ってＹ方向の＋側に移動した場合について説明する。

【0101】

図１３Ａは、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＹ方向に沿ってＹ方向の＋側に移動した場合の第１撮像部６０ａによって撮像された画像を示す図である。

【0102】

図１３Ａに示す第１撮像部６０ａによって撮像された画像において、キャピラリ２０の先端Ｅは、Ｚ方向に沿ってＺ方向の－側に移動している。また、図１３Ａに示す第１撮像部６０ａによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅを第１方向Ｄ１に沿って見たときのキャピラリ２０の先端Ｅの移動量を計測することができる。

【0103】

図１３Ｂは、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＹ方向に沿ってＹ方向の＋側に移動した場合の第２撮像部６０ｂによって撮像された画像を示す図である。

【0104】

図１３Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像において、キャピラリ２０の先端Ｅは、Ｚ方向に沿ってＺ方向の＋側に移動している。また、図１３Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅを第２方向Ｄ２に沿って見たときのキャピラリ２０の先端Ｅの移動量を計測することができる。

【0105】

よって、図１３Ａに示す第１撮像部６０ａによって撮像された画像および図１３Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＹ方向に沿ってＹ方向の＋側に移動したこと、および、キャピラリ２０の先端Ｅの交点Ｐからの移動量を導出することができる。

【0106】

次に、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＺ方向に沿ってＺ方向の＋側に移動した場合について説明する。

【0107】

図１４Ａは、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＺ方向に沿ってＺ方向の＋側に移動した場合の第１撮像部６０ａによって撮像された画像を示す図である。

【0108】

図１４Ａに示す第１撮像部６０ａによって撮像された画像において、キャピラリ２０の先端Ｅは、Ｚ方向に沿ってＺ方向の＋側に移動している。また、図１４Ａに示す第１撮像部６０ａによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅを第１方向Ｄ１に沿って見たときのキャピラリ２０の先端Ｅの移動量を計測することができる。

【0109】

図１４Ｂは、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＺ方向に沿ってＺ方向の＋側に移動した場合の第２撮像部６０ｂによって撮像された画像を示す図である。

【0110】

図１４Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像において、キャピラリ２０の先端Ｅは、Ｚ方向に沿ってＺ方向の＋側に移動している。また、図１４Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅを第２方向Ｄ２に沿って見たときのキャピラリ２０の先端Ｅの移動量を計測することができる。

【0111】

よって、図１４Ａに示す第１撮像部６０ａによって撮像された画像および図１４Ｂに示す第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅが交点ＰからＺ方向に沿ってＺ方向の＋側に移動したこと、および、キャピラリ２０の先端Ｅの交点Ｐからの移動量を導出することができる。

【0112】

このように、上記の実施形態と同様に、キャピラリ２０の先端Ｅの移動方向が異なると、第１撮像部６０ａによって撮像された画像におけるキャピラリ２０の先端Ｅの移動方向と、第２撮像部６０ｂによって撮像された画像におけるキャピラリ２０の先端Ｅの移動方向との組合せが異なる。

【0113】

よって、上記の実施形態と同様に、第１撮像部６０ａおよび第２撮像部６０ｂそれぞれによって撮像された画像に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅの実際の移動方向を導出することができる。また、第１撮像部６０ａおよび第２撮像部６０ｂそれぞれによって撮像された画像に基づいて計測されるキャピラリ２０の先端Ｅの移動量に基づいて、キャピラリ２０の先端Ｅの実際の移動量を導出することができる。

【0114】

本変形例によれば、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２は、中心軸線４２ａを含む平面と平行である。

【0115】

これによれば、上記の実施形態と同様に、第１撮像部６０ａおよび第２撮像部６０ｂによって撮像された画像に基づいて導出されるキャピラリ２０の先端Ｅの移動方向および移動量に基づいて、駆動装置５０が回転軸部材４２を移動させるときの回転軸部材４２の移動方向を精度よくかつ簡便に定めることができる。

【符号の説明】

【0116】

１ 観察装置
２０ キャピラリ
４０ 回転装置
４２ 回転軸部材
４２ａ 中心軸線
５０ 駆動装置
６０ 撮像部
６０ａ 第１撮像部
６０ｂ 第２撮像部
７１ 画像処理部
Ａｐ 平行軸線
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向
Ｅ 先端
Ｔ 対象物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図13A】

【図13B】

【図14A】

【図14B】