(57)【要約】【課題】  被検体の接眼観察を行いながら良好な撮影を行うのに適した顕微鏡の接眼鏡筒及び顕微鏡システムを提供する。【解決手段】  顕微鏡本体（１）の接続マウント（５）に挿脱する接眼鏡筒（６）は、顕微鏡本体の対物レンズ（４）からの光束が形成する被検体像の静止画像を撮影する撮影用撮像素子（９）、接眼部（１６）、少なくとも撮影用撮像素子の非露光時には対物レンズからの光束を接眼部へ導光する導光手段（７）、導光された接眼部へ向かう光束の一部を分岐する分岐手段（１１）、その分岐光束が撮影用撮像素子と等価な位置に形成する被検体像の輝度分布を監視する監視用撮像素子（１７）、輝度分布が示す被検体像のコントラストに基づき対物レンズの焦点調節状態を検出する制御手段（１８）、接眼部に設けられ、制御手段からの指示に従い、接眼部を覗く観察者の眼に対し撮影に関する情報を表示する表示部（１５）を備える。【選択図】  図１
2009031323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡本体の接続マウントに挿脱する顕微鏡の接眼鏡筒において、
接眼部と、
前記顕微鏡本体に装着された対物レンズからの光束が形成する被検体像の静止画像を撮影する撮影用の撮像素子と、
少なくとも前記撮影用の撮像素子の非露光時には前記対物レンズからの光束を前記接眼部へ導光する導光手段と、
前記導光手段が導光した前記接眼部へ向かう光束の一部を分岐する分岐手段と、
前記分岐手段が分岐した光束が前記撮影用の撮像素子と等価な位置に形成する被検体像の輝度分布を監視する監視用の撮像素子と、
前記輝度分布が示す前記被検体像のコントラストに基づき前記対物レンズの焦点調節状態を検出する制御手段と、
前記接眼部に設けられ、前記制御手段からの指示に従い、前記接眼部を覗く観察者の眼に対し前記撮影に関する情報を表示する表示部と
を備えたことを特徴とする顕微鏡の接眼鏡筒。
【請求項２】
請求項１に記載の顕微鏡の接眼鏡筒において、
前記分岐手段と前記撮影用の撮像素子との間に配置され、前記対物レンズからの平行光束を前記撮影用の撮像素子に結像する第１結像レンズと、
前記分岐手段と前記監視用の撮像素子との間に配置され、前記対物レンズからの平行光束を前記監視用の撮像素子に結像する第２結像レンズと
を備えたことを特徴とする顕微鏡の接眼鏡筒。
【請求項３】
請求項１に記載の顕微鏡の接眼鏡筒において、
前記制御手段は、前記監視用の撮像素子の出力信号が示す前記被検体像の輝度情報または前記検出した前記焦点調節状態の情報または前記静止画像の撮影可能枚数の情報の何れか１つを前記表示部に表示させる
ことを特徴とする顕微鏡の接眼鏡筒。
【請求項４】
請求項１に記載の顕微鏡の接眼鏡筒において、
前記制御手段は、前記被検体像における前記コントラストの抽出エリアのサイズまたは前記被検体像における前記コントラストの抽出エリアの輪郭をユーザーからの指示に応じて変更する
ことを特徴とする顕微鏡の接眼鏡筒。
【請求項５】
請求項１に記載の顕微鏡の接眼鏡筒において、
前記制御手段は、前記対物レンズの種類を示す情報を前記顕微鏡本体から取り込み、その情報を前記表示部に表示させる
ことを特徴とする顕微鏡の接眼鏡筒。
【請求項６】
請求項１に記載の顕微鏡の接眼鏡筒と、
前記被検体が載置されるステージおよび前記対物レンズが装着される装着手段を持つ顕微鏡本体とを備え、
前記顕微鏡本体は、前記接眼鏡筒の前記制御手段から送られる前記焦点調節状態の検出信号に応じて前記対物レンズの焦点調節を行う調節手段を備える
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡が生成した被検体像を撮影する機能を備えた接眼鏡筒および顕微鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
接眼部を有した顕微鏡は昔から在り、その接眼部による観察（以下、「接眼観察」という。）は、画像による観察よりも被検体のそのままの様子を知ることができるため、高解像度の画像が得られるようになった昨今でも必要とされている。
【０００３】
また、撮像部を備えた顕微鏡もこれまで数多く提案されており（例えば、特許文献１、２など）、その撮像部によって被検体の顕微鏡像を撮影すれば、顕微鏡像を画像データとして保管できるので便利である。
【特許文献１】特開２００４−２１１８５号公報
【特許文献２】特開平９−１２１３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、接眼観察を行いながら撮影を行うことを想定した顕微鏡は提案されていない。
【０００５】
そこで、本発明は、被検体の接眼観察を行いながら良好な撮影を行うのに適した顕微鏡の接眼鏡筒、および被検体の接眼観察を行いながら良好な撮影を行うことのできる顕微鏡システム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】
第１の発明の顕微鏡の接眼鏡筒は、顕微鏡本体の接続マウントに挿脱する顕微鏡の接眼鏡筒において、接眼部と、撮影用の撮像素子と、導光手段と、分岐手段と、監視用の撮像素子と、制御手段と、表示部とを備える。撮影用の撮像素子は、顕微鏡本体に装着された対物レンズからの光束が形成する被検体像の静止画像を撮影する。導光手段は、少なくとも撮影用の撮像素子の非露光時には対物レンズからの光束を接眼部へ導光し、分岐手段は、その導光手段が導光した接眼部へ向かう光束の一部を分岐する。そして、監視用の撮像素子は、分岐手段が分岐した光束が撮影用の撮像素子と等価な位置に形成する被検体像の輝度分布を監視し、制御手段は、その輝度分布が示す被検体像のコントラストに基づき対物レンズの焦点調節状態を検出する。また、表示部は、接眼部に設けられ、制御手段からの指示に従い、接眼部を覗く観察者の眼に対し撮影に関する情報を表示する。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、第１結像レンズと、第２結像レンズとを備える。第１結像レンズは、分岐手段と撮影用の撮像素子との間に配置され、対物レンズからの平行光束を撮影用の撮像素子に結像する。また第２結像レンズは、分岐手段と監視用の撮像素子との間に配置され、対物レンズからの平行光束を監視用の撮像素子に結像する。
【０００８】
第３の発明は、第１の発明において、制御手段が、監視用の撮像素子の出力信号が示す被検体像の輝度情報または検出した焦点調節状態の情報または静止画像の撮影可能枚数の情報の何れか１つを表示部に表示させる。
【０００９】
第４の発明は、第１の発明において、制御手段が、被検体像におけるコントラストの抽出エリアのサイズまたは被検体像におけるコントラストの抽出エリアの輪郭をユーザーからの指示に応じて変更する。
【００１０】
第５の発明は、第１の発明において、制御手段が、対物レンズの種類を示す情報を顕微鏡本体から取り込み、その情報を表示部に表示させる。
【００１１】
第６の発明の顕微鏡は、第１の発明の顕微鏡の接眼鏡筒と、被検体が載置されるステージおよび対物レンズが装着される装着手段を持つ顕微鏡本体とを備えると共に、その顕微鏡本体が、接眼鏡筒の制御手段から送られる焦点調節状態の検出信号に応じて対物レンズの焦点調節を行う調節手段を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、非撮影時に、対物レンズからの光束が接眼部へ導光されて観察者の眼に到達し、また、その光束の一部が分岐されて監視用の撮像素子に到達する。そして、監視用の撮像素子が被検体像の輝度分布を監視する。さらに、その輝度分布が示す被検体像のコントラストに基づいて対物レンズの焦点調節状態を検出する。このようなコントラストに基づく焦点検出は検出精度が高い。また、表示部には撮影に関する情報が表示される。
【００１３】
従って、本発明を利用すれば、被検体の接眼観察を行いながら良好な撮影を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明を適用した顕微鏡システムの内部構成図である。図１に示すとおり、顕微鏡システムは、顕微鏡本体１と接眼鏡筒６とを有している。
【００１６】
顕微鏡本体１は、ステージ２と、レボルバー３と、対物レンズ４と、接眼鏡筒６を挿脱するマウント５とを備えている。対物レンズ４は、インナーフォーカス方式であり、かつその焦点調節を電気的に制御可能な対物レンズである。なお、レボルバー３には、倍率が異なる複数の対物レンズ４が取り付けられる。ここで、観察対象となる被検体０は、例えば、スライドガラスとカバーガラスとの間に挟まれた細胞などであり、ステージ２の上に載置される。また、顕微鏡本体１の内部にはステージ２上に載置された被検体０を照明する照明装置も設けられている。照明装置は、被検体０をケーラー照明するものであり、透過型の場合はステージ２の下方に配置され、落射型の場合はステージ２の上方に配置される。以下では、照明装置が透過型であるものとして説明する。
【００１７】
接眼鏡筒６は、クイックリターンミラー７と、第２対物レンズ８と、撮影用撮像素子９と、第２対物レンズ１０と、光路分割プリズム１１と、全反射ミラー１２，１３と、リレーレンズ１４と、透過型ＬＣＤ１５と、接眼レンズ１６と、監視用撮像素子１７と、制御部１８と、外部Ｉ／Ｆ１９とを備えている。なお、制御部１８は、撮影用撮像素子９、透過型ＬＣＤ１５、監視用撮像素子１７および外部Ｉ／Ｆ１９とそれぞれ接続されている。また、制御部１８は、ＡＦコネクタ５ａにより顕微鏡本体１と電気的に接続されており、両者間で情報の伝達が可能となっている。
【００１８】
クイックリターンミラー７は、不図示の回動軸によって回動可能に軸支されており、観察状態と撮影状態とを切り替え可能となっている。観察状態のクイックリターンミラー７は、第２対物レンズ１０および光路分割プリズム１１の前方で傾斜配置される。この観察状態のクイックリターンミラー７は、対物レンズ４が捕らえた被検体０からの光束を第２対物レンズ１０の方向へ反射して光路分割プリズム１１の入射面に導く。一方、撮影状態のクイックリターンミラー７は、直立するように跳ね上げられて撮影光路から外れた位置にある。クイックリターンミラー７が撮影状態にあるときは、対物レンズ４が捕らえた被検体０からの光束が第２対物レンズ８および撮影用撮像素子９にそのまま導かれる。
【００１９】
第２対物レンズ８は、クイックリターンミラー７が撮影状態にあるときに、対物レンズ４が捕らえた被検体０からの光束を撮影用撮像素子９の撮像面に集光する。その撮像面は、被検体０の配置面と略共役な位置に配置される。よって、撮像面上には被検体０の像（被検体像）が形成される。
【００２０】
撮影用撮像素子９は、制御部１８からの指示に基づき、その撮像面に結像された被検体像の静止画像を撮影する。なお、撮影用撮像素子９は、その電荷蓄積時間を設定することにより静止画像撮影時のシャッター速度を電子的に制御することができる。この撮影用撮像素子９が撮影した静止画像は、不図示の記録媒体（フラッシュメモリなど）に記録される。
【００２１】
第２対物レンズ１０は、クイックリターンミラー７が観察状態にあるときに、対物レンズ４が捕らえた被検体０からの光束を集光し、光路分割プリズム１１の入射面に入射させる。
【００２２】
光路分割プリズム１１は、入射した光束を観察用と監視用との２つの光束に振幅分割して射出する。分割されたうちの観察用の光束は、観察用の光路である全反射ミラー１２，１３、リレーレンズ１４、透過型ＬＣＤ１５および接眼レンズ１６を経て観察者の目に到達する。一方、監視用の光束は、監視用撮像素子１７の撮像面に集光する。その撮像面は、対物レンズ４から見て撮影用撮像素子９の撮像面と光学的に等価な位置に配置される。よって、撮像面上には被検体像が形成され、しかも、その像のボケ方は、撮影用撮像素子９の撮像面上に形成される像のボケ方と同じである。
【００２３】
透過型ＬＣＤ１５は、光路分割プリズム１１からの観察用の光束を透過させると共に、制御部１８の指示に応じて撮影情報を表示させる。この透過型ＬＣＤ１５は、被検体０の配置面と略共役な位置に配置される。従って、観察者の眼からは、被検体像上に撮影情報が重畳して見える。
【００２４】
監視用撮像素子１７は、その撮像面に形成された被検体像の輝度分布を監視する。監視用撮像素子１７は、動画像を撮影することが可能なエリアセンサである。監視用撮像素子１７は、動画像を撮影するために高速動作されるので、その空間解像度は、撮影用撮像素子９より低くてもかまわない。また、この監視用撮像素子１７は、被検体像の輝度分布を監視できればよいので、モノクロセンサであってもかまわない。
【００２５】
外部Ｉ／Ｆ１９は、マウスやジョイスティック等の入力デバイスなどを接続する、例えばＵＳＢ等のインターフェースである。
【００２６】
制御部１８は、被検体０撮影時の対物レンズ４の焦点検出および露出制御、また観察者の眼に対する撮影情報の表示など、被検体０の撮影に係る処理を統括制御する。また、制御部１８は、顕微鏡本体１と接眼鏡筒６とを電気的に接続するＡＦコネクタ５ａを介して、対物レンズ４の種類等に関する情報を顕微鏡本体１から取得したり、対物レンズ４のデフォーカス量の信号等を顕微鏡本体１に送出したりする。
【００２７】
制御部１８は、監視用撮像素子１７から被検体０の動画像を取得すると共に、その動画像の予め決められた各ＡＦエリアから抽出したコントラスト値に基づき対物レンズ４のデフォーカス量を示す信号（デフォーカス信号）を生成し、その信号をＡＦコネクタ５ａを介して顕微鏡本体１側へ送出する。これにより、顕微鏡本体１側では、対物レンズ４がその受信したデフォーカス信号に応じてフォーカシングを行う。また、制御部１８は、抽出したコントラスト値に基づき対物レンズ４の合焦状態を判別し、その判別により取得された判別結果の情報、すなわち対物レンズ４の焦点調節状態を示す情報を撮影情報として透過型ＬＣＤ１５に表示させる。この表示の例を図２に示す。図２では、透過型ＬＣＤ１５を透過した観察用の光束によって被検体像（三日月の形をした２つの物体）に、撮影情報として、ＡＦエリアの情報（”［  ］”の枠で示した５点の領域）と、合焦状態を示す情報（対物レンズ４が合焦しているときには”Ｆｏｃｕｓ  ＯＫ”の文字）と、合焦の度合（コントラスト値のレベル）を示す情報（画面左上部の横一列に配した１０個の四角）が重畳表示されている。
【００２８】
また、制御部１８は、上記で取得した動画像の輝度分布に基づき被検体像の輝度値（Ｂｖ値）を算出すると共に、算出した輝度値と予め設定された露出補正量とを基に撮影条件（撮影用撮像素子９の露光時間（シャッター速度））を決定する。このうち露出補正量は、外部Ｉ／Ｆ１９を介して観察者が予め制御部１８へ指定したものである。そして、制御部１８は、決定した撮影条件を透過型ＬＣＤ１５に表示させる。この表示の例を図３に示す。図３では、画面下部に、決定したシャッター速度（”１／３０ｓｅｃ”）および設定中の露出補正量（”＋１／３ＥＶ”）の情報が表示されている。なお、図３には、これら以外の情報として、さらに、対物レンズ４の種類を示す情報（”ＡＦ−ＰＬＡＮ×２０”）および静止画像の撮影可能枚数の情報（ＪＰＧ：２３０）が表示されている。このうち対物レンズ４の種類を示す情報は、制御部１８がＡＦコネクタ５ａを介して顕微鏡本体１側から取得した情報であり、他方の静止画像の撮影可能枚数の情報は、制御部１８が上述した記録媒体（不図示）の空き容量を基に算出した情報である。
【００２９】
制御部１８は、外部Ｉ／Ｆ１９を介して観察者から撮影指示が入力されるまで、上述した焦点検出および撮影条件決定の一連の動作を繰り返し実行する。このとき、顕微鏡本体１の対物レンズ４は、制御部１８から送られてくるデフォーカス信号がゼロに近づくように焦点調節を行う。
【００３０】
観察者は、接眼レンズ１６を介して透過型ＬＣＤ１５の表示内容と被検体０の様子とを確認した上で、両者に満足すると制御部１８へ撮影指示を入力する。
【００３１】
撮影指示が入力されると、制御部１８は、観察状態のクイックリターンミラー７を直立するように跳ね上げて撮影状態にすると共に、上記で決定した撮影条件の下でＡ／Ｄ変換回路（不図示）および撮影用撮像素子９を駆動させてその撮像面に結像された被検体像の静止画像を撮影する。なお、不図示のＡ／Ｄ変換回路は、撮影により撮影用撮像素子９から出力されたアナログ画像信号に対し、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）、ゲイン調整、Ａ／Ｄ変換などのアナログ信号処理を施して、その処理後のデジタル画像を出力する回路である。
【００３２】
次に、制御部１８は、Ａ／Ｄ変換回路（不図示）により出力されたデジタル画像、すなわち撮影した被検体０の静止画像に対して、ホワイトバランス調整、色分離（補間）、輪郭強調、ガンマ補正などの画像処理を施す。そして、制御部１８は、その画像処理後の静止画像にＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）形式などによる圧縮処理を施すと共に、その圧縮した被検体０の静止画像を不図示の記録媒体へ記録する。
【００３３】
以上、本発明の実施形態の顕微鏡について説明した。
【００３４】
なお、上記では焦点調節を自動化したが、このように自動化する場合には、予め、対物レンズ４のフォーカシング範囲内に被検体０の観察面が入るように被検体０と対物レンズ４との距離を調節しておく必要がある。なお、この調節は、観察者が粗動ハンドルや微動ハンドル（何れも不図示）を操作してステージ２を移動させるか、又は、ステージ２に電動型のものを使用して、制御部１８の制御によりステージ２を移動させるかの何れかの方法で行うことができる。
【００３５】
また、上記では撮影用撮像素子９の露出制御（シャッター速度の決定）を自動化したが、これを観察者に手動で行わせてもよい。その場合、制御部１８は、透過型ＬＣＤ１５に被検体像の輝度値を示す情報を表示するようにし、そして観察者は、その表示を確認しながらシャッター速度を決定すればよい。
【００３６】
また、上記では対物レンズ４がインナーフォーカス方式であり、かつその焦点調節を電気的に制御可能な対物レンズである場合を説明したが、そうでない場合には、観察者は、不図示の微動ハンドルを操作してステージ２を上下方向に移動させ、ピントが合うように被検体０と対物レンズ４との距離を調節する必要がある。この調節の際には、観察者は、図２の表示例のように合焦状態を示す情報に”Ｆｏｃｕｓ  ＯＫ”の文字が表示されるかどうかを接眼レンズ１６から確認しながら調節を行うとよい。
【００３７】
また、上述した制御部１８による自動焦点調節は、対物レンズ４のフォーカシングを制御するのに代えて、ステージ２にその上下方向移動が電気的に制御可能な電動型のものを使用した上で、デフォーカス信号を顕微鏡本体１側に伝達するようにしてもよい。そうした場合、デフォーカス信号を受信したステージ２が、そのデフォーカス信号に応じて、上下方向の移動を行えばよい。
【００３８】
また、上記の説明および図２，図３では、ＡＦエリアを”［  ］”の枠で示した領域としたが、ＡＦエリアはこのような直線形の輪郭の領域に限定されるものではない。例えば、図４に示すような曲線形の輪郭の領域であってもよい。また、観察者に、外部Ｉ／Ｆ１９に接続されたマウス等の入力デバイスを操作させるなどして、ＡＦエリアの輪郭の形を自由に変更させるようにしてもよい。
【００３９】
また、ＡＦエリアの領域の大きさ（サイズ）は、図２，図３に示したサイズに限定されるものではない。例えば、図４に示すようなサイズであってもよい。また、観察者に、外部Ｉ／Ｆ１９に接続されたマウス等の入力デバイスを操作させるなどして、ＡＦエリアの領域のサイズを自由に変更させるようにしてもよい。
【００４０】
また、ＡＦエリアの位置は、図２，図３に示した縦横十文字の位置に限定されるものではない。例えば、図４に示すような位置にあってもよい。また、観察者に、外部Ｉ／Ｆ１９に接続されたマウス等の入力デバイスを操作させるなどして、ＡＦエリアを所望の位置に自由に移動させるようにしてもよい。
【００４１】
また、上記の説明および図２，図３では、ＡＦエリアの数を５点としたが、この数に限定されるものではない。
【００４２】
（本実施形態の作用効果）
本実施形態の顕微鏡によれば、観察時には、対物レンズ４からの光束は接眼レンズ１６と監視用撮像素子１７との両方に到達する。そして、監視用撮像素子１７の出力に基づき対物レンズ４の焦点調節状態を示す情報が取得され、その情報が接眼部に形成される被検体像の上に重畳表示される。従って、観察者は、接眼レンズ１６からの観察のみで、被検体０の様子だけでなく、さらに対物レンズ４の焦点調節状態までも知ることができる。
【００４３】
また、本実施形態の顕微鏡によれば、観察時には、上述した対物レンズ４の焦点調節状態を示す情報に加えて、さらに、撮影条件の情報、対物レンズ４の種類を示す情報および静止画像の撮影可能枚数の情報が接眼部に形成される被検体像の上に重畳表示される。従って、観察者は、接眼レンズ１６からの観察のみで、被検体０の様子のみならず、静止画像の撮影情報についても全てを知ることができる。
【００４４】
また、本実施形態の顕微鏡によれば、撮影時には、適正露出となる撮影条件が、監視用撮像素子１７の出力を基に決定される。そして、その適正露出の撮影条件の下で撮影用撮像素子９により被検体０の静止画像が撮影される。従って、観察者は、接眼レンズ１６から被検体０のそのままの様子を観察しながら、その被検体０の静止画像を良好に撮影することができる。
【００４５】
また、本実施形態の顕微鏡によれば、デフォーカス信号が監視用撮像素子１７の出力が示す被検体像のコントラストに基づいて生成され、その信号がＡＦコネクタ５ａを介して顕微鏡本体１に伝達される。これにより、そのデフォーカス信号を使用したＡＦ制御が可能となる。従って、観察者は、接眼レンズ１６から被検体０のそのままの様子を観察しながら、その被検体０の静止画像を簡単かつ良好に撮影することができる。
【００４６】
さらに、本実施形態の顕微鏡によれば、デフォーカス信号がエリアセンサ（本実施形態では監視用撮像素子１７）の出力に基づき生成されるのに加えて、ＡＦエリアの輪郭の形、ＡＦエリアの領域のサイズおよびＡＦエリアの位置が、それぞれ観察者の指示に応じて変更される。従って、被検体０の静止画像をより最適に撮影することができる。
【００４７】
よって、観察者は、被検体の接眼観察を行いながら良好に撮影を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明を適用した顕微鏡システムの内部構成図である。
【図２】重畳表示のイメージ図（対物レンズ４の焦点調節状態の表示）である。
【図３】重畳表示のイメージ図（撮影条件の表示）である。
【図４】重畳表示のイメージ図（ＡＦエリアが曲線形の輪郭の領域の場合）である。
【符号の説明】
【００４９】
０…被検体，１…顕微鏡本体，２…ステージ，３…レボルバー，４…対物レンズ，５…マウント，５ａ…ＡＦコネクタ，６…接眼鏡筒，７…クイックリターンミラー，８…第２対物レンズ，９…撮影用撮像素子，１０…第２対物レンズ，１１…光路分割プリズム，１２…全反射ミラー，１３…全反射ミラー，１４…リレーレンズ，１５…透過型ＬＣＤ，１６…接眼レンズ，１７…監視用撮像素子，１８…制御部，１９…外部Ｉ／Ｆ
【図１】
2009031323.tif 000003
【図２】
2009031323.tif 000004
【図３】
2009031323.tif 000005
【図４】
2009031323.tif 000006