JP2003035872A - 顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
実現したうえで、高精度な映像データの取得を実現し得
るようにすることにある。 【解決手段】試料Aが載置されるステージ部2の下側
に、一直線上の光軸を有したズームレンズ部3を介して
撮像素子401を配置して、ズームレンズ部3で取り込
んだ光学像を撮像素子401で電気信号に変換して映像
信号を取得し、この映像信号を外部接続部を介して外部
に出力し得るように構成したものである。
Description
や微生物等の標本の観察像を映像信号に変換して観察す
る顕微鏡に関する。
ータを活用した教育が進められている。このようなコン
ピュータ教育においては、単にコンピュータの操作を教
わるだけに限らず、実際のコンピュータを利用した各種
の教育が考えられている。
いて細胞組織や微生物等を直接的に観察するだけでな
く、その観察像を映像信号として生成してコンピュータ
上で観察を行ったりすることが考えられる。
微鏡としては、特開平10―333055号公報等に開
示されているものがある。即ち、特開平10―3330
55号公報の開示される顕微鏡は、検体載置部の後段に
レンズユニットを配置して、このレンズユニットの後段
には、折曲光学路を介してCCDユニットが配置され
る。そして、映像信号を取得する場合には、その検体載
置部に検体を載置し、そのステージ部を回転操作して焦
点調整を行った後、そのレンズユニットで検体の光学像
を結像する。このレンズユニットで結像した光学像は、
折曲光学路を通してCCDユニットのCCD撮像素子に
導いて電気信号に変換し、映像信号が生成される。
ニットで取り込んだ光学像を屈折光学路を介してCCD
撮像素子に導いている構成上、その光学部品の点数が多
くなるために、構成が複雑となると共に、光学性能が低
下されるという不具合を有する。
ージ部を回転操作して焦点調整を行う構成上、焦点調整
時にステージ上の検体の向きや位置が動いてしまうため
に、撮像範囲が定まらず、その取扱い操作が煩雑である
という不具合を有する。特に、これによると、教育現場
等で観察する細胞組織や微生物の標本等の中で、形状的
な方向性を有する検体の映像データを取得する場合に非
常に煩雑となる。
来の顕微鏡では、光学像を屈折光学路を介してCCD撮
像素子に導いて薄型化を図る光学構造を採っているため
に、その光路が複雑となり、その光学性能が低下される
という問題を有する。
ので、簡便にして、容易な取扱い操作を実現し得、且
つ、高精度な映像データの取得を実現し得るようにした
顕微鏡を提供することを目的とする。
料が載置されるステージ部と、前記ステージ部の下側に
配置され、前記試料の光学像を結像する光学系と、前記
光学系の結像位置に配置され、前記試料の光学像を電気
信号に変換する撮像素子とを備えて、前記光学系の光軸
が一直線状であって、この光軸に沿って前記ステージ部
と前記撮像素子が配置されているように構成したもので
ある。
軸が一直線状の光学系を介して撮像素子を対向配置して
いることにより、小形化と共に、構成の簡略化が図れ、
かつ精度の良い像が得られる。これにより、その持ち運
びを含む取扱いの簡略化が図れる。
れるステージ部と、前記ステージ部の下側に配置され、
ズームレンズ部を有し前記試料の光学像を結像する光学
系と、前記光学系の結像位置に配置され、前記試料の光
学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子に
より生成された電気信号を映像信号に変換して外部出力
する出力部とを備えて、前記光学系の光軸が一直線状で
あって、この光軸に沿って前記ステージ部と前記撮像素
子が配置されているように構成したものである。
ームレンズ部が設けられ光軸が一直線状の光学系を介し
て撮像素子を対向配置し、この撮像素子で変換した電気
信号から映像信号を生成して出力手段より外部出力す
る。これにより、小形化と共に、構成の簡略化が図れ、
かつ精度の良い像が得られ、しかも、シームレスな倍率
変換により所望の映像信号を容易に取得することが可能
となり、その持ち運びを含む取扱いの簡略化が図れる。
数の支柱部材を介してベース部上に連結し、前記光学系
のズームレンズ部のレンズ枠を前記支柱部材に対して光
軸方向に移動自在に設けて構成した。
に組付けるための複数の支柱部材を、光学系のズームレ
ンズ部をステージ部に対向して光軸方向に移動調整する
ガイドとして用いて兼用していることにより、構成部品
を部品点数の軽減が図れて、構成の簡略化が図れる。そ
して、ステージ部が複数の支柱部材を介してベース部に
固定されているので、例えば動かせないような大きな観
察対象物であっても、本顕微鏡を持ち上げてステージ部
上面を試料の観察面に接触させることにより、観察が可
能になる。
周囲に回し環を回転自在に設けて、この回し環の回転操
作により、前記レンズ枠を、前記支柱部材にガイドされ
て光軸方向に移動するように構成した。
操作部材として兼用することで、さらに部品点数の軽減
が図れて、構成の簡略化が促進され、しかも、ズームレ
ンズのレンズ枠を直接的に移動させて光軸調整を行って
いることにより、容易に高精度な焦点調整が可能とな
る。
ンズ部は、光軸方向に移動自在な補助レンズを設けて、
この補助レンズを移動制御して焦点調整を行うように構
成した。
レンズを直接的に光軸方向に移動調整していることによ
り、安定した焦点調整が可能となり、高精度な焦点調整
動作が可能となる。
された試料を照明する光源部を、アーム部材を介して前
記ステージ部に回転調整自在に設けて構成した。
対して角度調整することにより、異なる複数の照明形態
が可能となり、容易に多様な検査法を実現することがで
きる。
いて、図面を参照して詳細に説明する。
の係る顕微鏡を示すもので、図1は外観を示し、図2は
光軸方向に断面した状態を示す。図1に示すように本顕
微鏡は、底部にベース部6を、頂部にステージ部2をそ
れぞれ備えた柱状の外観を呈するものである。
料Aを載置するステージ部2と、このステージ部2に載
置された試料Aの光学像を結像する光学系として、光学
像の変倍が可能なズームレンズ部3と、ズームレンズ部
3により拡大された光学像を検出する撮像素子を備えた
撮像部4とを、その光軸が略一直線上に位置するように
ベース部6に組付けられて構成される。上記ズームレン
ズ部3を介して光学像が入力された撮像部4は、入力し
た光学像を電気信号に変換して信号処理して映像信号を
生成し、この映像信号を出力手段を構成する外部接続部
5を介して外部機器、例えば図示しないパーソナルコン
ピュータ(以下、パソコンと記す)に外部出力する。
201aを有するステージ板201が設けられ、このス
テージ板201の外周側面には、図3に示すように約9
0度の関係をもって一対の操作ツマミ203、204
が、光軸と略直交する方向に摺動可能にねじ込まれ、こ
れら一対の操作ツマミ203、204に対向する位置
に、バネ205a及び抜け止めネジ205bにより光軸
と直交する方向に押圧されたプランジャ205が、同方
向に摺動可能に設けられる。
ジャ205には、それぞれ先端が球面状に形成され、こ
の先端部が、ステージ受け202の外周側面に設けられ
た斜面202bに当接される。これにより、ステージ板
201は、その下面201bがステージ受け202の上
面202aに押しつけられ、結果としてステージ板20
1がステージ受け202にガタなく取り付けられる。そ
して、これら操作ツマミ203、204は、回転操作さ
れると、その操作に連動して、プランジャ205と協働
してステージ板201を水平方向に移動及び回転制御し
て、ステージ板201をステージ受け202上の所望の
位置に設定する、いわゆるフレーミングを実行する。
ンズ301、第2のレンズ302、第3のレンズ30
3、第4のレンズ304及び第5のレンズ305によ
り、その光軸Bが直線上に略一致するよう構成される。
第1のレンズ301は、例えばコンバージョンスレンズ
と称する補助レンズで形成され、リングバネ307によ
りレンズ枠306に固定される。そして、このレンズ枠
306は、ステージ受け202の光軸付近にある嵌合部
202cに摺動可能に嵌合される。
306aが設けられ、この溝306aには、ステージ受
け202の側面孔202dに回転可能に取り付けられた
焦準ハンドル206の偏心ピン206aが嵌合される。
この焦準ハンドル206は、抜け止めピン207、バネ
ワッシャ208、ワッシャ209により、ステージ受け
202から抜け落ちることなく適度な力量で回転可能に
設けられ、その回転操作により、第1のレンズ301を
光軸方向に移動させて試料Aへの焦点合わせを実行す
る。
08により上記ステージ受け202の嵌合部202c内
に固定されている。そして、上記第3のレンズ303
は、図4(a)に示す嵌合孔309a、嵌合溝309b
を有するレンズ枠309に接着固定され、このレンズ枠
309の嵌合孔309a及び嵌合溝309bは、支柱部
材である例えば2本の支柱602に軸方向に移動自在に
嵌合される。また、上記第4のレンズ304は、図4
(b)に示す嵌合孔310a、嵌合溝310bを有する
レンズ枠310に接着固定され、このレンズ枠310の
嵌合孔310a及び嵌合溝310bは、上記2本の支柱
602に上記レンズ枠309と同様に軸方向に移動自在
に嵌合される。
02とベース部6のベース601に挟まれた形で固定さ
れる。また、この2本の支柱602には、その内壁にカ
ム溝603a、603bを有する回し環603が、その
上下端面を図2に示すようにステージ受け202とベー
ス601にわずかな隙間を有した状態で挟まれるように
配置されている。回し環603は、その内径の上と下の
部分をそれぞれステージ受け202とベース601の円
筒状の凸部に回転可能に嵌合される。
03bには、上記レンズ枠309に設けられるカムフォ
ロア309c及びレンズ枠310に設けられるカムフォ
ロア310cが嵌合規制される。このカム溝603a、
603bは、第3のレンズ303と第4のレンズ304
によって試料Aの像を拡大及び縮小して前後のレンズの
焦点位置に結像させるように、例えば図5の展開図に示
すように所望の形状に形成される。
ると、それに連動して、カム溝603a、603bは、
カムフォロア309c、310cを案内して第3のレン
ズ303及び第4のレンズ304を光軸方向に移動案内
して(図2中2点鎖線で示す)、試料Aの光学像を拡大
及び縮小するように可変設定する。
グバネ604によりベース6に嵌合固定される。
によってズーム拡大された試料Aの光学像を受光して電
気信号に変換する撮像素子401と、この撮像素子40
1を保持する回路基板402とを有する。そして、この
回路基板402は、その一体的に構成された撮像素子4
01の撮像面が、上記ズームレンズ部3の光学的な焦点
位置(結像位置)に一致するよう、ベース部6のベース
601上に固定される。
02上に一体的に構成された処理回路501と、上記パ
ソコン(図示せず)に接続するためのUSB等の端子5
03とを有する。処理回路501は、撮像素子401か
ら出力された電気信号を処理して、外部出力可能な映像
信号に変換する。これら処理回路501及び端子503
は、リード線502によって電気的に接続され、外部へ
の映像信号の出力や上記パソコン(図示せず)からの電
源受給可能に構成される。このように撮像部4は、外部
接続部5に接続される上記パソコン(図示せず)より電
力供給を受けて、その駆動制御を実現するように構成し
ていることにより、部品点数の軽減が図れて構成の簡略
化が図れ、小形化が可能となる。
合には、先ず、外部接続部5に上記パソコン(図示せ
ず)を接続する。これにより、撮像部4には、上記パソ
コン(図示せず)から電源供給される。そして、回し環
603が回転操作される。すると、ズームレンズ部は、
その第3及び第4のレンズ303、304のレンズ枠3
09、310のカムフォロア309c、310cが上述
したように回し環603のカム溝603a、603bに
案内されることで、光軸方向に移動調整されて、結像す
る光学像の倍率設定が行われる。
操作されてステージ板201が移動調整されて試料Aが
所望の位置に位置合わせ(フレーミング)されると共
に、その焦準ハンドル206が回転調整されて第1のレ
ンズ301が光軸方向に移動調整されて試料Aへの焦点
調整が行われる。
料Aは、ズームレンズ部3により拡大され、その光学像
が撮像部4の撮像素子401に結像されて電気信号に変
換され、この電気信号が信号処理されて映像信号が生成
される。この映像信号は、外部接続部5を介して上記パ
ソコン(図示せず)に出力される。この際、撮像部4
は、上述したように上記パソコン(図示せず)から供給
される電力が外部接続部5を介して供給されて動作制御
される。
が一直線状のズームレンズ部3を介して撮像素子401
を直線的に対向配置し、この撮像素子401で変換した
電気信号から映像信号を生成して外部出力するようにし
ていることにより、光路が簡略化され、高効率な光学性
能を確保したうえで、小形化と構成の簡略化が図れて、
その持ち運びを含む取扱いの簡略化が図れる。そして、
これによれば、シームレスな倍率の光学像の映像信号を
容易に取得することができる。
を、上面に試料Aの載置されたステージ部2のステージ
板201の背面側に配置したいわゆる倒立型の顕微鏡構
造を採っていることで、試料Aの大きさに制限なく、ス
テージ部2のステージ板201上に載置できる物であれ
ば観察可能で、観察対象の多様化も図れる。例えば、図
6に示すように使用者100が回し環603を手に持っ
てステージ部2のステージ板201を樹木101に当接
させて、その表皮の観察等の大きな物体の表面観察等が
可能となる。
わせをズームレンズ部3の第1のレンズ301を移動調
整して、ステージ板201を固定した状態で調整するよ
うに構成していることにより、焦準ハンドル206を回
転操作するだけの簡便な調整操作で、高精度な焦点調整
が実現でき、しかも、ステージ板201上の試料Aのフ
レーミングを、操作ツマミ203、204を回転操作し
てステージ板201を平面上で移動調整するだけの簡単
な操作で実現することができる。
として、ズームレンズ部3の第1のレンズ301を光軸
方向に移動自在に配設して焦点調整を行うように構成し
た場合で説明したが、これに限ることなく、例えば図7
及び図8に示すように構成してもよい。但し、図7及び
図8においては、上記図1乃至図5と同一部分につい
て、同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
1に対して光軸方向に移動自在に配設して、第5のレン
ズ305を光軸方向に移動調整して焦点調整を行うよう
に構成したもである。即ち、第5のレンズ305は、レ
ンズ枠305aに上記リングバネ604を用いて取付け
て、このレンズ枠をベース601に対して光軸方向に移
動自在に組付ける。そして、このレンズ枠305aに
は、その周囲部に被駆動用の溝305bを形成して、こ
の溝305bには、上記焦準ハンドル206に形成した
偏芯ピン206aを挿入する。この焦準ハンドル206
は、抜け止めピン207、バネワッシャ208及びワッ
シャ209を介してベース601に回転操作自在に組付
けられ、その回転操作に連動して偏芯ピン206aで第
5のレンズ305のレンズ枠305aを光軸方向に移動
させてズームレンズ部3の焦点調整を実行する。
で行えることにより、使用者100が手を机上に置いた
ままの操作が可能となるため、安定した調整操作が実現
される。
向に移動調整して焦点調整を行う焦点調整手段を、上記
実施の形態で説明した第1のレンズ301を用いた焦点
調整手段とともに設けるように構成することで、焦点調
整範囲を広げることが可能となり、さらに観測形態の多
様化を図ることが可能となる。この場合、第1のレンズ
301と第5のレンズ305の光学的なパワーに差をつ
けることにより、第1のレンズ301の移動量に対する
焦点合わせの効きと、第5のレンズ305のそれに差を
つけることが可能で、個別に操作することで、焦点合わ
せの粗微動操作が可能となる。
602より、ステージ受け202及びベース601との
間に隙間a、bがあるように短く形成して、この回し環
603を光軸方向に移動調整して試料Aへの焦点合わせ
を行うように構成したものである。これによると、回し
環603が試料Aの像の拡大・縮小操作部と同時に、試
料Aへの焦点合わせの操作部をも兼ねるため、拡大・縮
小と焦点合わせの両操作が1ヶ所で行えるため、取扱い
操作の簡略化が図れると共に、部品点数の軽減を図るこ
とができる。
3の光軸方向への移動操作を回し環603を直接操作す
るのではなく、上記実施の形態における第1のレンズ3
01の移動操作と同様に、偏心ピン等の操作手段で光軸
方向に移動させるように構成することも可能である。こ
れによると、拡大・縮小操作時の焦点ずれを軽減でき、
逆の現象も同様に軽減でき、さらに有効な効果が期待さ
れる。
ことなく、図9乃至図11に示すように光源部8がステ
ージ部6に対応して設けられる。但し、図9乃至図11
においては、上記図1乃至図5と同一部分について、同
一符号を付して、その説明を省略する。
給電源調節用のボリューム802が基板804上に搭載
され、このボリューム802がケーブル803を介して
上記撮像部4に電気的に接続される。
設けられ、この筒状部品806には、光源801からの
照射光をステージ部2に載置された試料Aに集光するた
めの集光レンズ807がリングバネ805によって組付
けられる。そして、上記基板804及び筒状部品806
は、アーム809の一端部に固定支持され、このアーム
809の他端部は、固定ツマミ808によってステージ
受け210に対して該固定ツマミ808の軸を回転軸と
して角度調整自在に取付けられる。なお、アーム809
に支持された基板804及び筒状部品806は、例えば
図中二点差線で示す外装カバー810で覆われ、集光レ
ンズ807からの照射光をステージ板201に照射する
ため、その筒状部品806の一部が外装カバー810の
外に突出される。
は、アーム809を軸回りに回動させて、ステージ板2
01の下方から光源部8により試料Aに照明光を落射照
射するための孔210aが設けられる。
03に上記パソコン(図示せず)を接続することで、光
源部8には、上記パソコン(図示せず)を介して供給さ
れる電力が撮像部4を通して光源部5に供給され、ステ
ージ板201に載置された試料Aを透過照明する。この
際、供給電力は、ボリューム802の操作によって調整
でき、より安定した明るさや色の像を得ることが可能と
なる。
809を傾けることにより、その光源部8を介して透過
の偏斜照明が可能となり、例えば図10中二点鎖線で示
すようにその光源部8をステージ受け210の孔210
aに対向するように傾けて、その傾斜角を調整すること
により、その孔210aを通して落射照明や落射の偏斜
照明が可能となる。
安定した照明光を試料Aに照射することができること
で、明るく、解像の良い像を得ることができ、容易に高
精度な観測を行うことができる。また、これによれば、
そのアーム809を軸回りに回動させるだけの簡単な操
作で、透過照明観察・落射照明観察・偏斜照明観察の切
り換えができることにより、各種の観察法を容易に実現
できる。さらに、これによれば、上記パソコン(図示せ
ず)からの電力を撮像部4を通して光源部8に供給する
構成を採用していることで、部品点数の軽減が図れて、
小形化できる。
10への取付け構造としては、例えば図11に示すよう
に構成することにより、光源部8を異なる照明形態に容
易に設定することが可能となる。即ち、ステージ受け2
10には、所定の角度を有するアーム取付け用の基準面
210bの形成された突出部210cを設ける。そし
て、アーム809には、所定の角度を持つ2つの面80
9a、809bを上記突出部210cの基準面210b
に対応して設ける。
け210の突出部210cの基準面210bに対してア
ーム809の面809aを当て付けた状態でアーム80
9を固定ツマミ808にて固定することで、透過照明に
適した所定の位置に精度良く位置決めされ、ここに、透
過照明が実行される(図10参照)。そして、固定ツマ
ミ808を緩めて、アーム809を突出部210cより
上に持ち上げ離脱させて回転させ、こんどは面809b
を突出部210cの基準面210bに当て付けた状態
で、固定ツマミ808にて固定する。ここで、光源部8
は、図10中二点差線で示すようにステージ受け210
の孔210aに対向して落射照明可能に位置決めされ、
ここに、落射照明が実行される。
らかじめ決められた位置での照明が簡単に再現でき、例
えば最も光学性能が良い状態や明るい状態など、所望の
照明状態が簡単に再現できて、その使い勝手の向上が図
れる。
軸となる中心軸Cが光軸Bに対して上記孔210aに対
応して所定の間隔Xだけずらせた状態で、ステージ受け
210の突出部210cに回転自在に取付けられる。こ
れにより、光源部8は、その間隔Xを可変設定するだけ
で、例えば上記図10に示すような透過観察状態に設定
した光線Dと、落射観察に設定した光線Eとの照明範囲
を容易に設定することが可能となる。
2を構成するステージ板201をステージ受け202
(210)に組付けるのに操作ツマミ203、204と
プランジャ205を用いて光軸に対して略直交する平面
上に移動及び回転制御するように組付け配置するように
構成した場合で説明したが、これに限ることなく、その
他、ステージ板201をステージ受け202(210)
上にグリース等、のり状の油を介在して光軸に対して略
直交する平面上に移動及び回転制御自在に取付けた、い
わゆるグライディングステージ構造のステージ部を用い
て構成してもよい。これによれば、さらに、ステージ板
201のフレーミング操作の簡便な操作を実現すること
が可能となる。
け202(210)をベース601に連結する支柱部材
を、2本の支柱602を用いて構成した場合で説明した
が、これに限ることなく、2本以上の支柱602を用い
てステージ受け202(210)とベース601とを連
結するように構成することも可能である。
ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しな
い範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さ
らに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれて
おり、開示される複数の構成要件における適宜な組合せ
により種々の発明が抽出され得る。
幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようと
する課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述
べられている効果が得られる場合には、この構成要件が
削除された構成が発明として抽出され得る。
ば、簡便にして、容易な取扱い操作を実現し得、且つ、
高精度な映像データの取得を実現し得るようにした顕微
鏡を提供することができる。
示した斜視図である。
る。
を破断して示した平面図である。
示した斜視図である。
に回し環に形成するカム溝の展開状態を示した製作図で
ある。
を断面して示した一部断面図である。
して示した断面図である。
して示した断面図である。
図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 試料が載置されるステージ部と、 前記ステージ部の下側に配置され、前記試料の光学像を
結像する光学系と、 前記光学系の結像位置に配置され、前記試料の光学像を
電気信号に変換する撮像素子とを具備し、 前記光学系の光軸が一直線状であって、この光軸に沿っ
て前記ステージ部と前記撮像素子が配置されていること
を特徴とする顕微鏡。 - 【請求項2】 試料が載置されるステージ部と、 前記ステージ部の下側に配置され、ズームレンズ部を有
し前記試料の光学像を結像する光学系と、 前記光学系の結像位置に配置され、前記試料の光学像を
電気信号に変換する撮像素子と、 前記撮像素子により生成された電気信号を映像信号に変
換して外部出力する出力部とを具備し、 前記光学系の光軸が一直線状であって、この光軸に沿っ
て前記ステージ部と前記撮像素子が配置されていること
を特徴とする顕微鏡。 - 【請求項3】 前記ステージ部は、複数の支柱部材を介
してベース部上に連結し、前記光学系のズームレンズ部
のレンズ枠を前記支柱部材に対して光軸方向に移動自在
に設けたことを特徴とする請求項2記載の顕微鏡。 - 【請求項4】 前記複数の支柱部材の周囲に回し環を回
転自在に設けて、この回し環の回転操作により、前記レ
ンズ枠が、前記支柱部材にガイドされて光軸方向に移動
されるように構成したことを特徴とする請求項3の記載
の顕微鏡。 - 【請求項5】 前記光学系のズームレンズ部は、光軸方
向に移動自在な補助レンズを設けて、この補助レンズが
移動制御されて焦点調整されることを特徴とする請求項
2乃至4のいずれか記載の顕微鏡。 - 【請求項6】 前記ステージ部に載置された試料を照明
する光源部を、アーム部材を介して前記ステージ部に回
転調整自在に設けたことを特徴とする請求項1乃至5の
いずれか記載の顕微鏡。
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