(57)【要約】【課題】倍率の大小に拘わらず、表示装置に表示させる試料の位置を容易に調整することができる顕微鏡を提供することである。【解決手段】試料の像を撮像素子９により撮像してモニタ５に出力する顕微鏡１に、試料が配置されるステージ１２と、試料の像を拡大して撮像素子９に結像させるとともにその倍率を変更する観察光学装置８と、ステージ１２を光軸に対して垂直な方向に駆動する駆動ユニット１３とを設け、ステージ１２の移動方向を指示する指示情報をモニタ５のタッチパネルに表示した操作キーから入力する。制御基板１０は、操作キーから入力された指示情報に基づいて、駆動ユニット１３の作動を制御し、モニタ５に表示される画像の倍率が変更されたときには、駆動ユニットに駆動されるステージ１２の移動速度を倍率に反比例した移動速度に設定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の像を撮像素子により撮像して表示装置に表示する顕微鏡であって、
前記試料が配置されるステージと、
前記試料の像を拡大して前記撮像素子に結像させる観察光学系と、
前記観察光学系の倍率を変更する倍率変更手段と、
前記ステージを、該ステージを通過する光軸に対して垂直な方向に駆動する駆動手段と、
前記ステージの移動方向を指示する指示情報が入力される入力手段と、
前記入力手段に入力された指示情報に基づいて前記駆動手段の作動を制御するとともに、前記表示装置に表示される画像の倍率が変更されたときには前記駆動手段に駆動される前記ステージの移動速度を前記倍率に反比例した移動速度に設定する制御手段と、を有することを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】
前記入力手段が、前記ステージの移動方向を入力可能な操作キーを有することを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記表示装置が、前記試料の拡大画像を表示するとともに、前記ステージの移動方向を指示可能な操作キーを表示するタッチパネルを有することを特徴とする請求項２記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記表示装置が、前記試料の拡大画像を表示するとともに、ドラッグ操作によって前記ステージの移動方向を指示可能なタッチパネルを有することを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項５】
前記タッチパネルが、ピンチアウト操作によって前記観察光学系の倍率を高めるとともにピンチイン操作によって前記観察光学系の倍率を低下させる倍率変更手段として機能することを特徴とする請求項３または４記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージに配置した試料の像を撮像素子により撮像してモニタ等の表示装置に表示する顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の顕微鏡は、各種分野の実験や研究における試料の観察、あるいは化粧品販売現場において肌から採取した角質等の細胞を観察する際などに、幅広く利用されている。
【０００３】
このような顕微鏡では、撮像素子により撮像される試料の位置つまりモニタ等の表示装置に表示させる試料の位置を調整する際には、観察光学系に対して試料を左右に移動させる必要がある。近年では、電動モータ等を駆動源とした駆動手段によりステージを左右に駆動して、ステージとともに試料の位置を調整する構成が一般的である。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ホルダ部に保持された試料の像を結像光学系で拡大し、これをカメラ部で撮影して表示部に表示するようにした顕微鏡が記載されている。この顕微鏡では、ホルダ部を、結像光学系の光軸の方向に直交するＸＹ平面内で移動可能なＸＹステージ部に搭載し、このＸＹステージ部の作動を制御部で制御することにより、表示部に表示させる試料の位置を調整可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１４５４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この種の顕微鏡では、結像光学系による試料の像の拡大率つまり顕微鏡の倍率が変更可能に構成されるが、従来の顕微鏡では、駆動手段により駆動されるステージの移動速度は、倍率の大小に拘わらず一定とされていた。そのため、倍率が大きくなるほど、ステージを移動させたときの、表示装置の画面内における試料の移動速度が大きくなり、高倍率時における試料の位置調整は困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、倍率の大小に拘わらず、表示装置に表示させる試料の位置を容易に調整することができる顕微鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の顕微鏡は、試料の像を撮像素子により撮像して表示装置に表示する顕微鏡であって、前記試料が配置されるステージと、前記試料の像を拡大して前記撮像素子に結像させる観察光学系と、前記観察光学系の倍率を変更する倍率変更手段と、前記ステージを、該ステージを通過する光軸に対して垂直な方向に駆動する駆動手段と、前記ステージの移動方向を指示する指示情報が入力される入力手段と、前記入力手段に入力された指示情報に基づいて前記駆動手段の作動を制御するとともに、前記表示装置に表示される画像の倍率が変更されたときには前記駆動手段に駆動される前記ステージの移動速度を前記倍率に反比例した移動速度に設定する制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の顕微鏡は、前記入力手段が、前記ステージの移動方向を入力可能な操作キーを有するのが好ましい。
【００１０】
本発明の顕微鏡は、前記表示装置が、前記試料の拡大画像を表示するとともに、前記ステージの移動方向を指示可能な操作キーを表示するタッチパネルを有するのが好ましい。
【００１１】
本発明の顕微鏡は、前記表示装置が、前記試料の拡大画像を表示するとともに、ドラッグ操作によって前記ステージの移動方向を指示可能なタッチパネルを有するのが好ましい。
【００１２】
本発明の顕微鏡は、前記タッチパネルが、ピンチアウト操作によって前記観察光学系の倍率を高めるとともにピンチイン操作によって前記観察光学系の倍率を低下させる倍率変更手段として機能するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、顕微鏡の倍率の大小に拘わらず、ステージを移動させたときの、表示装置の画面内における試料の移動速度が一定となるので、表示装置に表示させる試料の位置調整を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態である顕微鏡の斜視図である。
【図２】図１に示す顕微鏡から側面カバーを取り外した側面図である。
【図３】図１に示すモニタの表示を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に例示説明する。
【００１６】
図１に示す本発明の一実施の形態である顕微鏡１は光学式の顕微鏡であり、例えば、皮膚から採取した角質等の細胞を試料とし、それを視覚的に拡大して観察する際に用いられる。この顕微鏡１は、プラスチック等の樹脂材料や金属板等により形成されるケース（筐体）２に収容されて１つのユニットとされており、ケース２ごと持ち運びが可能な可搬タイプとなっている。
【００１７】
ケース２の側面カバー２ａには試料差込口３が設けられている。この試料差込口３にはプレパラート４に構成された試料が差し込まれる。プレパラート４が差し込まれると、顕微鏡１は試料の像を拡大し、試料の拡大画像が表示装置であるモニタ５に表示される。このように、この顕微鏡１は、モニタ５上で試料の拡大画像を観察することができるモニタタイプとなっている。
【００１８】
図２に示すように、この顕微鏡１は、ステージ装置６、照明装置７、観察光学装置８、撮像素子９および制御基板１０を備えている。
【００１９】
ステージ装置６は、ケース２に固定された支持枠体１１と、支持枠体１１に収容されたステージ１２とを備えている。支持枠体１１の側面にはケース２の試料差込口３に連なる開口１１ａが設けられ、ケース２の試料差込口３から差し込まれたプレパラート４は、この開口１１ａを通ってステージ１２に配置される。つまり、試料差込口３からプレパラート４を差し込むことで、試料がステージ１２に配置される。
【００２０】
支持枠体１１には駆動ユニット（駆動手段）１３が取り付けられている。ステージ１２は、この駆動ユニット１３により駆動されて、ＸＹ方向とＺ軸方向とに移動することができる。ＸＹ方向とは、後述する照明装置７から照射されてステージ１２を通過する光の光軸に対して垂直な方向であり、Ｚ方向はＸＹ方向に垂直つまり光軸に平行な方向である。ステージ１２が移動すると、当該ステージ１２に載せられたプレパラート４もステージ１２とともに移動する。駆動ユニット１３としては、例えば、ＸＹＺの各方向に対応した３つの電動モータ（不図示）を備え、これらの電動モータの回転運動をねじ機構により各方向の直線運動に変換してステージ１２に伝達する構成のものを用いることができるが、他の構造の駆動ユニットを用いてもよい。
【００２１】
照明装置７は、光源１４と照明光学系１５とを備え、ステージ１２の上方に配置されている。本実施の形態においては、照明装置７は、試料に向けて均一に光を照射するケーラー照明とされている。光源１４が生じた光は、照明光学系１５により均一に調整されるとともに、光源１４とステージ１２との間に設けられた上側ミラー１６により下方に向けて９０度曲げられ、ステージ１２に上方から垂直に照射される。光源１４としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が用いられる。この光源１４としては発光ダイオードに限らず、フィラメントを用いた電球などを用いることもできる。
【００２２】
観察光学系である観察光学装置８は、対物レンズ１７とズームチューブレンズ１８とを備え、ステージ１２の下方に配置されている。
【００２３】
対物レンズ１７は、ステージ１２の下方に配置され、支持枠体１１に固定されている。
【００２４】
ズームチューブレンズ１８は、ケース２に固定された円筒状の固定チューブ１８ａと、この固定チューブ１８ａに軸方向に移動自在に組み合わされた円筒状の可動チューブ１８ｂとを備えており、各チューブ１８ａ，１８ｂの内部には、それぞれ図示しない結像レンズ（接眼レンズ）が固定されている。詳細は図示しないが、チューブ１８ａ，１８ｂは互いにカム機構を介して連結されており、図示しない電動モータによりカム機構が駆動されると、可動チューブ１８ｂが固定チューブ１８ａに沿って移動して、結像レンズの間隔が変化するようになっている。
【００２５】
対物レンズ１７とズームチューブレンズ１８との間には下側ミラー１９が配置され、対物レンズ１７を通過した光の光軸は、この下側ミラー１９で反射されて、対物レンズ１７とズームチューブレンズ１８との間で９０度曲げられ、ズームチューブレンズ１８の軸方向に沿った方向に向けられるようになっている。
【００２６】
撮像素子９は、ズームチューブレンズ１８の末端つまり下側ミラー１９とは反対側を向く端部に固定されている。撮像素子９としては、例えば、基板２０に搭載されたＣＣＤイメージセンサ（Charge Coupled Device Image Sensor）やＣＭＯＳイメージセンサ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor）が用いられるが、他の撮像素子を用いることもできる。
【００２７】
ズームチューブレンズ１８は対物レンズ１７を通過した試料の像を拡大して撮像素子９に結像させる。また、ズームチューブレンズ１８は、カム機構の作動によって結像レンズの間隔が変えられることにより、撮像素子９に結像する像の倍率を変更することができる。例えば、本実施の形態においては、ズームチューブレンズ１８は、この顕微鏡１の倍率を１２０倍、３００倍、７００倍の３段階に変更することができる。このように、ズームチューブレンズ１８は、試料の像を結像させる観察光学系としての機能と、観察光学系の倍率を変更する倍率変更手段としての機能とを有している。
【００２８】
この顕微鏡１は、照明装置７に設けられたリング絞り（不図示）と、観察光学装置８に設けられた位相板（不図示）とを備えている。リング絞りと位相板は互いに共役な位置に配置されている。つまり、この顕微鏡１は、ケーラー照明に構成された照明装置７、リング絞りおよび位相板を備えた位相顕微鏡に構成されている。顕微鏡１を位相差顕微鏡として構成することにより、皮膚から採取した角質等の細胞を、染色することなく、光の位相差をコントラストに変換して明瞭に観察することができる。
【００２９】
なお、本実施の形態においては、顕微鏡１を位相差観顕微鏡に構成するようにしているが、顕微鏡１を明視野観察用や暗視野観察用の顕微鏡に構成し、これに本発明を適用することもできる。
【００３０】
制御手段である制御基板１０は、ステージ装置６、照明装置７、ズームチューブレンズ１８および撮像素子９に接続されており、これらの作動を制御する。制御基板１０は、図示しない配線により商用電源等の外部電源に接続され、当該外部電源から供給された電力により各装置等の制御を実行する。なお、配線を外部電源に接続する構成に代えて、制御基板１０に電力を供給するためのバッテリ等の電源をケース２内に設けるようにしてもよい。
【００３１】
表示装置であるモニタ５は、ケーブル２１により制御基板１０に接続されている。本実施の形態においては、モニタ５として、ＣＰＵ（中央演算処理装置）と、メモリやハードディスク等の記憶媒体とを備えてコンピュータとしての機能を有するタブレット端末（タブレットコンピュータ）が用いられている。
【００３２】
モニタ５の画面は、液晶パネル等の表示パネルにタッチパッドのような位置入力装置を組み合わせたタッチパネル（タッチスクリーンやタッチ画面などとも呼ばれる）となっている。図３に示すように、モニタ５の画面は、試料の拡大画像を表示する画像表示領域２２に加えて、顕微鏡１を操作する操作キーを表示する領域を有している。
【００３３】
モニタ５の画面には、操作キーとして、ステージ１２をＸ方向に移動させて視野をＸ方向に移動させる一対のＸ方向位置調整キー２３ａ，２３ｂ、ステージ１２をＹ方向に移動させて視野をＹ方向に移動させる一対のＹ方向位置調整キー２４ａ，２４ｂ、一対のフォーカス調整キー２５ａ，２５ｂおよび４つの倍率変更キー２６ａ〜２６ｄが表示されている。倍率変更キー２６ａはズームチューブレンズ１８の倍率１２０倍に対応し、倍率変更キー２６ｂはズームチューブレンズ１８の倍率３００倍に対応し、倍率変更キー２６ｃはズームチューブレンズ１８の倍率７００倍に対応している。モニタ５は、顕微鏡１から送られた７００倍の拡大画像をさらに拡大して１４００倍で表示する電子ズーム機能を有しており、倍率変更キー２６ｄは、この電子ズーム機能による倍率１４００倍に対応している。また、モニタ５の画面には、拡大画像をタブレット端末であるモニタ５の記憶媒体等に記憶させる撮影キー２７や各種調整用のボタン等が表示されている。
【００３４】
モニタ５に表示された各キーが指先でタッチ操作されると、その操作に対応した指示情報がモニタ５に入力され、当該指示情報に対応した指令信号が制御基板１０に向けて出力される。指令信号を入力した制御基板１０は、入力された指令信号に基づいて顕微鏡１の各装置等の作動を制御する。このように、モニタ５は、顕微鏡１により拡大された試料の拡大画像を表示する機能に加えて、顕微鏡１の作動を指示する指示情報が入力される入力手段としての機能をも有している。モニタ５の画面をタッチパネルとし、当該画面に操作キーを表示させて入力手段を構成することにより、モニタ５とは別に入力手段を設けることを不要として、この顕微鏡１の構成を簡素化することができる。
【００３５】
試料差込口３にプレパラート４が差し込まれると、照明装置７により試料に光が照射され、これにより生じた試料の像が観察光学装置８により拡大されて撮像素子９に結像される。撮像素子９はこれに結像した試料の像を撮像し、モニタ５に向けて出力する。これにより、撮像素子９により撮像された試料の拡大画像がモニタ５の画像表示領域２２に表示される。
【００３６】
モニタ５に表示された倍率変更キー２６ａ〜２６ｄの何れかを選択的に押すことで、モニタ５に表示される試料の拡大画像の倍率を、試料の解析に適した所望の倍率に変更することができる。また、モニタ５に表示されたフォーカス調整キー２５ａ，２５ｂを押すことで、ステージ１２を光軸に沿った方向に移動させて、モニタ５に表示された試料の画像のフォーカスを調整することができる。
【００３７】
一方、モニタ５に表示されたＸ方向位置調整キー２３ａ，２３ｂおよび／またはＹ方向位置調整キー２４ａ，２４ｂを押すことにより、モニタ５に表示された試料の画面内における位置を調整することができる。例えば、Ｘ方向位置調整キー２３ａ，２３ｂの何れか一方を押すと、ステージ１２のＸ方向への移動を指示する指示情報がモニタ５に入力され、その指示情報に対応した指令信号がモニタ５から制御基板１０に入力される。指令信号が入力されると、制御基板１０は、入力された指令信号に基づいた方向にステージ１２を移動させるように駆動ユニット１３の作動を制御する。これにより、モニタ５に入力されたＸ方向への移動指示にしたがって駆動ユニット１３が作動し、ステージ１２は駆動ユニット１３により駆動されてＸ方向に移動する。同様に、モニタ５のＹ方向位置調整キー２４ａ，２４ｂが操作された場合においても、ステージ１２のＹ方向への移動を指示する指示情報がモニタ５に入力され、制御基板１０がその指令信号に基づいて駆動ユニット１３の作動を制御し、ステージ１２は駆動ユニット１３により駆動されてＹ方向に移動する。
【００３８】
ここで、制御基板１０は、モニタ５に表示された画像の倍率が変更されたときには、ステージ１２の移動速度が当該倍率に反比例した移動速度となるように、駆動ユニット１３の作動を制御する。つまり、制御基板１０は、モニタ５に表示される試料の画像の倍率が高められたときには、その倍率が低い場合よりも、ステージ１２の移動速度が遅くなるように駆動ユニット１３の作動を制御する。倍率が１２０倍、３００倍、７００倍、１４００倍と高められるにつれて、ステージ１２の移動速度は、当該倍率に反比例して低減される。例えば、倍率が３００倍のときのステージ１２のＸＹ方向への移動速度は、倍率が１２０倍のときのステージ１２のＸＹ方向への移動速度の０．４倍の速度に設定される。したがって、モニタ５に表示される画像の倍率が変更されても、Ｘ方向位置調整キー２３ａ，２３ｂやＹ方向位置調整キー２４ａ，２４ｂを操作してモニタ５の画面内に表示される試料の位置を移動させるときの、当該試料の画面内における移動速度は、倍率に拘わらず一定となる。当該制御を行うために、制御基板１０には、モニタ５から当該モニタ５に表示された画像の倍率の情報が入力される。
【００３９】
このように、本発明の顕微鏡１では、モニタ５に表示される試料の画像の倍率が変更されたときには、駆動ユニット１３に駆動されるステージ１２の移動速度が当該倍率に反比例した速度に設定されるようにしている。したがって、モニタ５に表示される試料の画像の倍率が変更されても、ステージ１２の移動速度が倍率に反比例した速度に設定されることにより、モニタ５の画面内における試料の移動速度は倍率に拘わらず常に一定となる。これにより、倍率の大小に拘わらず、ステージ１２を移動させたときの、モニタ５の画面内における試料の移動速度を一定として、モニタ５に表示させる試料の位置調整を容易にすることができる。また、倍率を変更する操作を行いながら、試料の位置を移動させる操作を行っても、モニタ５の画面内における試料の移動速度は常に一定となるので、その位置調整は容易である。
【００４０】
上記実施の形態では、モニタ５として、画面がタッチパネルに構成されたものを用い、その画面に、Ｘ方向位置調整キー２３ａ，２３ｂおよびＹ方向位置調整キー２４ａ，２４ｂを表示して入力手段を構成するようにしている。しかしながら、入力手段としては、このような構成に限らず、以下の構成とすることもできる。
【００４１】
すなわち、モニタ５として画面がタッチパネルに構成されたものを用いるとともに、その画面に表示された試料の画像上を、指先等でドラッグ操作することにより、ステージ１２の移動方向および移動速度を指示する指示情報が入力される構成とすることができる。この場合、画面上での指先等のドラッグ操作の速度および方向と、画面上での試料の移動速度および方向とが同一となるように、ステージ１２の移動速度および方向が制御基板１０により設定される。この場合においても、画面上での指先等のドラッグ操作の速度に対するステージ１２の移動速度は、画面に表示される試料の倍率に反比例した速度に設定されることになる。したがって、モニタ５が表示する試料の倍率に拘わらず、モニタ５に表示された試料を、モニタ５の画面上における指先等でのドラッグ操作に常に追従させながら移動させることができる。
【００４２】
このように、モニタ５の画面をドラッグ操作してステージ１２の移動速度および移動方向を指示する構成とした場合には、モニタ５に表示された試料の画像を見ながら、視覚的に画面内における試料の位置を移動させることができるので、倍率の大小に拘わらず、その移動操作をさらに容易に行うことができる。
【００４３】
タッチパネルを備えたモニタ５を用いた場合には、画面を指先等でピンチアウト操作することにより、モニタ５の画面に表示される試料の画像の倍率を高めるとともに、画面を指先等でピンチイン操作することにより当該倍率を低減させる構成とすることもできる。このような構成とすることにより、モニタ５に表示された試料の倍率の変更操作を、モニタ５に表示された試料の画像を確認しながら容易に行うことができる。
【００４４】
また、タッチパネルを備えたモニタ５を用いた場合には、モニタ５に表示された試料の拡大画像の所望の位置を指先等で指示することにより、当該指示された部分を画面の中心に移動させるとともに自動的に所定の倍率にまで拡大して表示させることもできる。これにより、試料の解析等に必要な画像を容易に得ることができるので、その作業が容易となる。
【００４５】
入力手段としては、タッチパネルに構成されたモニタ５の画面を用いた構成に限らず、モニタ５の画面とは別に設けた機械的に動作する十字キー等の操作キーを用いることもできる。このような操作キーは、モニタ５の画面以外の部分に設けられていてもよく、モニタ５とは別体に設けられてモニタ５ないし顕微鏡１の制御基板１０に接続される構成とすることもできる。このような操作キーを用いることにより、タッチパネルではない安価なモニタを用いて、この顕微鏡１のコストを低減することができる。
【００４６】
本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、種々の変形または変更が可能である。
【００４７】
例えば、上記実施の形態においては、モニタ５としてタブレット端末を用いるようにしているが、これに限らず、デスクトップ型のコンピュータに接続されたモニタやノート型コンピュータのモニタを用いることもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１    顕微鏡
２    ケース
２ａ  側面カバー
３    試料差込口
４    プレパラート
５    モニタ（表示装置）
６    ステージ装置
７    照明装置
８    観察光学装置（観察光学系）
９    撮像素子
１０    制御基板
１１    支持枠体
１１ａ  開口
１２    ステージ
１３    駆動ユニット（駆動手段）
１４    光源
１５    照明光学系
１６    上側ミラー
１７    対物レンズ
１８    ズームチューブレンズ
１８ａ  固定チューブ
１８ｂ  可動チューブ
１９    下側ミラー
２０    基板
２１    ケーブル
２２    画像表示領域
２３ａ，２３ｂ  Ｘ方向位置調整キー
２４ａ，２４ｂ  Ｙ方向位置調整キー
２５ａ，２５ｂ  フォーカス調整キー
２６ａ〜２６ｄ  倍率変更キー
２７    撮影キー
【図１】
2014056192.tif 000003
【図２】
2014056192.tif 000004
【図３】
2014056192.tif 000005