JP2002148526A

JP2002148526A - 顕微鏡装置

Info

Publication number: JP2002148526A
Application number: JP2000337934A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Ogino; 克美荻野; Yasushi Ogiwara; 康史荻原; Chikaya Iko; 知加也伊香
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-11-06
Filing date: 2000-11-06
Publication date: 2002-05-22
Also published as: DE10154271A1; DE10154271B4; US6804049B2; US20020060842A1

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、操作性及び観察環境の優れた箱型
の顕微鏡装置を提供することを目的とする。【解決手段】筐体（１０ａ，１０ｄ，１０ｃ，２０
ａ，３０ａ）の内部に、試料（１０Ａ）を支持する支持
部材（１１）と、前記試料上の一部の領域の像を生成す
る第１の光学系（１７ａ，１７ｂ，１４ａ，１４ｂ）
と、前記第１の光学系が生成した像を光電検出する第１
の撮像手段（１８）と、前記試料上の全体像を生成する
第２の光学系（１７ｃ）と、前記第２の光学系が生成し
た全体像を光電検出する第２の撮像手段（１８）とを収
納したことを特徴とする。第１の光学系の他に、全体画
像を取得するための専用の光学系（第２の光学系）を設
けたので、全体画像は迅速に取得される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筐体内に光学系を
収納してなる顕微鏡装置（以下、「箱型の顕微鏡装置」
と称す。）に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平８−２７１７９４号公報に記載さ
れている箱型の顕微鏡装置は、筐体内に全ての光学系を
収納してその外形を箱型とすることで配置場所の自由度
を高めたものである。したがって、例えばその配置場所
を足下として卓上を自由に使えるようにすることも可能
である。

【０００３】但し、この配置方法を採用すると、接眼レ
ンズを直接覗くためには観察者が不自然な姿勢（人間工
学的に好ましくない姿勢）を強いられるので、箱型の顕
微鏡装置が生成する試料上の微小領域の光学像（顕微鏡
像）は、筐体の内部に配置された撮像素子により電子化
され、卓上などの目視し易い位置に置かれたモニタ上に
表示される。

【０００４】また、試料ステージを移動させたり観察倍
率を変更したりする際にも観察者が不自然な姿勢を強い
られることが無いよう、これら移動や変更をするための
機構は電動化され、卓上に配置されたキーボードやマウ
スなどを介して操作することが可能になっている。

【０００５】ここで一般に、顕微鏡の使用時は、試料上
の所望の観察ポイントの顕微鏡像を得るまでに、低倍率
の観察倍率を設定して試料上の広範囲を目視しつつ、そ
の微小領域が光学系の視野中心に捉えられるように試料
ステージを微動させながら、徐々に高倍率の観察倍率を
設定していくという作業を要す。当然ながらこの作業中
には、現在見えている顕微鏡像が試料上のどの辺りを示
しているのかを確認する要求が生じる。

【０００６】そのような場合、通常の顕微鏡であれば、
観察者が接眼レンズから目を離して、試料ステージと対
物レンズとの位置関係を目視することによっておおよそ
の確認を行うことが可能である。しかし、その全体が筐
体に囲われている箱型の顕微鏡装置は、その確認をする
ことができない。

【０００７】そこで箱型の顕微鏡装置には、顕微鏡像だ
けでなく、試料の全体画像についてもモニタ上に表示す
るべく、その全体画像の画像データを自動的に取得する
機能が付加されている。因みに、従来この機能は、筐体
の試料挿脱口に形成されたライン状のダイオードアレイ
が、外部から挿入される試料上を走査することにより達
成していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
に電動化されコンピュータなどの情報機器との親和性が
図られた箱型の顕微鏡装置においても、第１に、全体画
像の表示までに時間がかかる、第２に、配置場所によっ
ては、人の歩行などにより光学系が振動してモニタ表示
された画像が乱れる可能性がある、といった問題が残さ
れており、使用感はあまり良好ではない。

【０００９】そこで本発明は、操作性及び観察環境の優
れた箱型の顕微鏡装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以下、後述する実施形態
における各要素との対応関係を示す符号を、括弧内に記
す。但し、この符号は、本発明を限定するものではな
い。

【００１１】請求項１に記載の顕微鏡装置（１０，２
０，３０，４０）は、筐体（１０ａ，１０ｄ，１０ｃ，
２０ａ，３０ａ）の内部に、試料（１０Ａ）を支持する
支持部材（１１）と、前記試料上の一部の領域の像を生
成する第１の光学系（１７ａ，１７ｂ，１４ａ，１４
ｂ）と、前記第１の光学系が生成した像を光電検出する
第１の撮像手段（１８）と、前記試料上の全体像を生成
する第２の光学系（１７ｃ）と、前記第２の光学系が生
成した全体像を光電検出する第２の撮像手段（１８）と
を収納したことを特徴とする。第１の光学系の他に、全
体画像を取得するための専用の光学系（第２の光学系）
を設けたので、全体画像は迅速に取得される。

【００１２】請求項２に記載の顕微鏡装置は、請求項１
に記載の顕微鏡装置において、前記第１の撮像手段と前
記第２の撮像手段とは、同一箇所に配置された同一の撮
像手段であり、かつ、前記筐体の内部に、前記試料から
前記第１の光学系を介して前記撮像手段へと向かう第１
の光路と、前記試料から前記第２の光学系を介して前記
撮像手段へと向かう第２の光路とを切り替える切り替え
機構（１１７，１２７）を設けたことを特徴とする。こ
のように、顕微鏡像の詳細画像を取得するための撮像手
段を、全体画像の取得時にも兼用すれば、部品点数の増
加が抑えられる。

【００１３】請求項３に記載の顕微鏡装置は、請求項２
に記載の顕微鏡装置において、前記切り替え機構を駆動
して前記第１の光路と前記第２の光路との双方を順に確
保することによって、前記撮像素子に対し前記一部の領
域の像と前記全体像との双方を順に光電検出させる切り
替え制御手段（５０，２９）を備えたことを特徴とす
る。したがって、全体画像と顕微鏡像の詳細画像とが自
動的に得られる。

【００１４】請求項４に記載の顕微鏡装置は、請求項１
〜請求項３の何れか１項に記載の顕微鏡装置において、
前記光電検出された前記一部の領域の像と前記全体像と
を表示装置（６０，２１）に表示させると共に、その表
示された全体像上において前記一部の領域の像に対応す
る箇所に所定のマーク（７３）を付加する表示制御手段
（５０，２９）を備えたことを特徴とする。操作者は、
表示装置に表示された全体像上のマーク位置によって、
試料上における現在の観察ポイントを容易に認識するこ
とができる。

【００１５】請求項５に記載の顕微鏡装置は、筐体（１
０ａ，１０ｄ，１０ｃ，２０ａ，３０ａ）の内部に、試
料（１０Ａ）を支持する支持部材（１１）と、前記試料
上の一部の領域の像を生成する光学系（１７ａ，１７
ｂ，１４ａ，１４ｂ）と、前記光学系が生成した一部の
領域の像を光電検出する撮像手段（１８）とを備え、か
つ、前記筐体は、フレーム構造をしており、前記支持部
材、前記光学系、前記撮像手段は、防振機構（４１）を
介してフレーム（１０ｃ）に固定されていることを特徴
とする。

【００１６】したがって、顕微鏡装置に対し外部から加
えられる振動は、防振機構にて吸収され、顕微鏡装置の
各光学系や各機構には伝わらず、この結果、振動による
顕微鏡像の乱れが防止される。その結果、顕微鏡装置の
配置場所に自由度が増す。また、振動による悪影響が抑
えられるため、顕微鏡装置のサイズをタワー型のコンピ
ュータのように垂直方向に増加させることも可能とな
り、顕微鏡装置の内部における光学系や機構の配置自由
度も増す。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態について説明する。［第１実施形態］先ず、図１、図２、図３、図４、図
５、図６、図７に基づいて本発明の第１実施形態につい
て説明する。

【００１８】（構成）図１は、本実施形態の顕微鏡シス
テム１（及び後述する顕微鏡システム４）の全体構成図
である。図２は、顕微鏡システム１を構成する顕微鏡装
置１０の鳥瞰図、図３は、顕微鏡装置１０の構成図であ
る。図１に示すように、顕微鏡システム１は、顕微鏡装
置１０、ホストコンピュータ５０、表示装置６０、キー
ボードやマウス等の入力装置７０を備えている。ホスト
コンピュータ５０、表示装置６０、入力装置７０は、作
業ベンチ８０の上に載置され、顕微鏡装置１０は、作業
ベンチ８０の下の床上に載置される。

【００１９】ホストコンピュータ５０の内部には、顕微
鏡装置１０の制御ボード、ＣＰＵ、メモリ、などが備え
られる。このホストコンピュータ５０には、ＧＵＩ（Gr
aphical User Interface）が搭載されており、ホストコ
ンピュータ５０が表示装置６０に表示する画像には、顕
微鏡画像の他、操作者による各種の入力を受け付けるた
めの画像も含まれ、操作者は表示装置６０を目視しつつ
入力装置７０を介して各種の指示を入力し、顕微鏡装置
１０に対して各種の指示を与えることができる。

【００２０】一方、本実施形態の顕微鏡装置１０は、図
１、図２、図３にも示すように、箱型の筐体１０ａ内に
各光学系を収納してなる。ここで、筐体１０ａは、図４
に示すように、立方体状に組み合わされたフレーム（台
枠）１０ｃとそのフレーム１０ｃを外側から覆うカバー
（化粧板）１０ｄとからなる（図では、カバー１０ｄが
２側面分しか表されていないが、少なくとも各側面と上
面とに形成される。）。

【００２１】なお、フレーム１０ｃは、少なくとも、筐
体１０ａの底部において方形状に組み合わされた枠と、
その枠の４隅から垂直方向に上部にまで延びる４つの支
柱を有していることが、筐体１０ａの縦方向の剛性を強
め耐震性を高める点で好ましい。

【００２２】このような筐体１０ａ内において、被検物
試料１０Ａを支持する試料ステージ１１は、図３に示す
ように、その支持面が水平（以下、ＸＹ平面とする。）
に保たれる。ここで、試料ステージ１１は、水平面内の
所定方向（以下、Ｘ方向とする。）のストローク（最大
移動量）が十分に長くとられ、そのＸ方向の移動によっ
て、被検物試料１０Ａを通常の顕微鏡画像読み取り領域
Ｅ１から筐体１０ａの外部へ向けて給送すること、及び
その反対に筐体１０ａの外部から顕微鏡画像読み取り領
域Ｅ１に向けて給送することが可能である。

【００２３】筐体１０ａ（カバー１０ｄ）において試料
ステージ１１の給送路に当接する箇所には、その試料ス
テージ１１が筐体１０ａの内外に挿脱できるよう、開閉
自在の挿脱口１０ｂが形成されている。なお、顕微鏡画
像読み取り領域Ｅ１から挿脱口１０ｂへと至る給送路
は、全体画像読み取り領域Ｅ２（後述）が確保されるよ
うに、十分に長くとられる。

【００２４】また、本実施形態では、試料ステージ１１
のＸ方向のストロークを長くとる代わりに、被検物試料
１０Ａを掴み、かつその被検物試料１０Ａを、顕微鏡画
像読み取り領域Ｅ１に配置された試料ステージと挿脱口
１０ｂとの間で移動させるハンドリング機構（所謂ロボ
ットアーム）を設けてもよい。但し、ストロークを長く
とる方が、特別な機構を設けることなく簡単に実施でき
る点で好ましい。

【００２５】筐体１０ａの内部には、また、互いに異な
る倍率で顕微鏡像を生成するための複数の対物レンズ
（高倍率の対物レンズ１４ａ、低倍率の対物レンズ１４
ｂ）を装着すると共にそのうちの何れか１つを前記顕微
鏡画像読み取り領域Ｅ１に対向させる対物レンズホルダ
部１５、互いに異なる複数の結像光学系（高倍率の詳細
画像観察光学系１７ａ、低倍率の詳細画像観察光学系１
７ｂ、全体画像読み取り光学系１７ｃ）を支持すると共
に、そのうちの何れか１つを被検物試料１０Ａから撮像
部１８（後述）へと至る所定の光路に挿入する光学系支
持部１７、所定位置に配置されかつその撮像面上に形成
された光学像を撮像して画像データを生成する撮像部１
８、試料ステージ１１上を対物レンズ１４ａ，１４ｂと
は反対の側から照明する透過照明部１６などが備えられ
る。

【００２６】ここで、光学系支持部１７が支持する光学
系のうち、高倍率の詳細画像観察光学系１７ａ、及び低
倍率の詳細画像観察光学系１７ｂが挿入される光路は、
対物レンズ１４ａ，１４ｂのうち顕微鏡画像読み取り領
域Ｅ１に対向している対物レンズから、撮像部１８へと
至る光路である。これら高倍率の詳細画像観察光学系１
７ａ、低倍率の詳細画像観察光学系１７ｂは、その対物
レンズを介して得られる光束を、互いに異なる倍率で結
像する結像光学系である。

【００２７】一方、全体画像読み取り光学系１７ｃが挿
入される光路は、顕微鏡画像読み取り領域Ｅ１と挿脱口
１０ｂとの間に給送路に相当する、全体画像読み取り領
域Ｅ２から、撮像部１８へと至る光路である。この全体
画像読み取り光学系１７ｃは、全体画像読み取り領域Ｅ
２の光学像を生成する結像光学系である。

【００２８】しかも、図５に示すように、全体画像読み
取り光学系１７ｃの視野範囲ｅ１は、高倍率の対物レン
ズ１４ａと低倍率の対物レンズ１４ｂの何れか一方と、
高倍率の詳細画像観察光学系１７ａと低倍率の詳細画像
観察光学系１７ｂとの何れか一方とにより設定される視
野範囲よりも格段に広く、被検物試料１０Ａのほぼ半分
の領域を一度に包含できるような広さである。また、全
体画像読み取り光学系１７ｃはその焦点深度が長い、す
なわち焦点調節を要すことなく被検物試料１０Ａの光学
像を撮像部１８の撮像面上に生成することができる、所
謂固定焦点型の結像光学系である。

【００２９】また、図３に戻り、透過照明部１６には、
光源ランプ１６ａ、減光フィルタ１６ｂ、特殊フィルタ
１６ｃ、視野絞り１６ｄ、開口絞り１６ｅ等が備えられ
る。この透過照明部１６は、光源ランプ１６ａから出射
された照明光を、減光フィルタ１６ｂ、特殊フィルタ１
６ｃ、視野絞り１６ｄ、開口絞り１６ｅ、及び所定の光
学系を介して、顕微鏡画像読み取り領域Ｅ１に導く。

【００３０】但し、本実施形態の透過照明部１６は、顕
微鏡画像読み取り領域Ｅ１だけでなく、全体画像読み取
り領域Ｅ２をも照明することができる。すなわち、透過
照明部１６は、光源ランプ１６ａの他に全体画像読み取
り領域Ｅ２を照明する光源ランプ１６ａ’を備えるか、
又は、光源ランプ１６ａから出射された照明光を、顕微
鏡画像読み取り領域Ｅ１だけでなく、全体画像読み取り
領域Ｅ２にも導くことができるよう構成されている。

【００３１】なお、透過照明部１６内の減光フィルタ１
６ｂは、減光度の異なる複数種の減光部を有しており、
前記照明光の減光度を変更することができるように構成
される。例えば減光フィルタ１６ｂは回動可能なホルダ
とそのホルダの円周方向に配置された複数種の減光部と
からなり、その回動により各減光部を照明光の光束に挿
抜することで減光度を変化させる。

【００３２】また、特殊フィルタ１６ｃは、光学特性の
異なる複数種のフィルタ部（例えば単色干渉フィルタと
色温度補正フィルタとの２種類）を有しており、照明光
の波長スペクトル分布を変更することができるように構
成される。例えば特殊フィルタ１６ｃは回動可能なホル
ダとそのホルダの円周方向に配置された複数種のフィル
タ部とからなり、その回動により各フィルタ部を照明光
の光束に挿抜することで波長スペクトル分布を変化させ
る。

【００３３】また、視野絞り１６ｄは、照明光の視野絞
り径を拡縮する。例えば視野絞り１６ｄは写真用カメラ
などに適用されている絞りと同様の複数枚の羽とカム機
構とからなり、そのカム機構の駆動により視野絞り径を
変化させる。また、開口絞り１６ｅは、照明光の開口絞
り径を拡縮する。例えば開口絞り１６ｅは写真用カメラ
などに適用されている絞りと同様の複数枚の羽とカム機
構とからなり、そのカム機構の駆動により開口絞り径を
変化させる。

【００３４】また、上記した試料ステージ１１は、Ｘ方
向の他に、Ｙ方向、Ｚ方向（Ｚ方向は顕微鏡画像読み取
り領域Ｅ１に対向している対物レンズの光軸方向でもあ
る。）のそれぞれにも移動可能に構成されている。例え
ば試料ステージ１１はラックアンドピニオンギヤ等のギ
ヤ機構と載物台とからなり、そのギヤ機構の駆動により
移動可能である。

【００３５】また、対物レンズホルダ部１５は、例えば
複数の対物レンズ１４ａ，１４ｂを装着するターレット
と、位置決め落ち込みクリック機構を介してターレット
をステップ状に回動させるギヤ機構とからなり、そのギ
ヤ機構の駆動により顕微鏡画像読み取り領域Ｅ１に対向
させるべき対物レンズを、対物レンズ１４ａ，１４ｂと
の間で切り替える。

【００３６】また、光学系支持部１７は、例えば、高倍
率の詳細画像観察光学系１７ａ、低倍率の詳細画像観察
光学系１７ｂ、全体画像読み取り光学系１７ｃをＹ方向
（水平方向）に並べて支持する支持部材（図３では、構
造を明確とするためにＺ方向に並べたものを示してい
る。）と、その支持部材をＹ方向（水平方向）にスライ
ドさせるガイド機構とからなり、そのガイド機構の駆動
により、光路に挿入すべき結像光学系を、高倍率の詳細
画像観察光学系１７ａ、低倍率の詳細画像観察光学系１
７ｂ、全体画像読み取り光学系１７ｃとの間で切り替え
る。

【００３７】以上、筐体１０ａ内に収納された各部は、
ホストコンピュータ５０（図１参照）の指示下で駆動さ
れ、かつその状態がホストコンピュータ５０によって検
出される。すなわち、減光フィルタ１６ｂには減光フィ
ルタ１６ｂを回動させるアクチュエータ１１６ｂ及びそ
の回動位置を検出する位置センサ１２６ｂ（例えばＤＣ
モータとポテンショメータとの組み合わせ等からなる）
が設けられ、特殊フィルタ１６ｃには、特殊フィルタ１
６ｃを回動させるアクチュエータ１１６ｃ及びその回動
位置を検出する位置センサ１２６ｃ（例えばＤＣモータ
とポテンショメータとの組み合わせ等からなる）が設け
られ、視野絞り１６ｄには、カム機構を駆動するアクチ
ュエータ１１６ｄ及びその位置を検出する位置センサ１
２６ｄ（例えばＤＣモータとポテンショメータとの組み
合わせ等からなる）が設けられ、開口絞り１６ｅには、
カム機構を駆動するアクチュエータ１１６ｅ及びその位
置を検出する位置センサ１２６ｅ（例えばＤＣモータと
ポテンショメータとの組み合わせ等からなる）が設けら
れ、試料ステージ１１には、ギヤ機構を駆動するアクチ
ュエータ１１５及びその位置を検出する位置センサ１２
５（例えばステップモータと原点センサとの組み合わせ
等からなる）が設けられ、対物レンズホルダ部１５に
は、ギヤ機構を駆動するアクチュエータ１１１及びその
位置を検出する位置センサ１２１（ＤＣモータとポテン
ショメータとの組み合わせ等からなる）が設けられ、光
学系支持部１７には、ガイド機構を駆動するアクチュエ
ータ１１７及びその位置を検出する位置センサ１２７
（ＤＣモータとポテンショメータとの組み合わせ等から
なる）が設けられる。

【００３８】さらに、光源ランプ１６ａ（１６ａ’），
アクチュエータ１１６ｂ，１１６ｃ，１１６ｄ，１１６
ｅ，１１５，１１１，１１７，位置センサ１２６ｂ，１
２６ｃ，１２６ｄ，１２６ｅ，１２５，１２１，１２
７，及び撮像部１８は、コネクタ１９を介してホストコ
ンピュータ５０の制御ボードに電気的に接続される。そ
して、ホストコンピュータ５０内には、以下に説明する
顕微鏡装置１０の制御処理（図６参照）をＣＰＵに行わ
せるためのプログラムが、不図示の記憶装置などに予め
格納されている。

【００３９】（動作）図６は、ホストコンピュータ５０
（ＣＰＵ）の動作フローチャートである。ホストコンピ
ュータ５０は、電源が投入され、このプログラムが起動
されると、先ず表示装置６０に対し図７に示すような操
作画面を表示し始める（ステップＳ１）。

【００４０】この操作画面の表示に当たりホストコンピ
ュータ５０は、顕微鏡装置１０内の設定内容を参照する
と共に、その設定内容を操作画面の表示内容（各操作釦
の選択状態など）に反映させる。本実施形態では、この
操作画面に、試料挿脱釦７１が配置されている。操作者
は、入力装置７０を介してその試料挿脱釦７１を選択す
ることにより、顕微鏡装置１０の挿脱口１０ｂを開ける
ことができる。

【００４１】図６において、ホストコンピュータ５０
は、試料挿脱釦７１が選択されたことを認識すると（ス
テップＳ２YES）、試料ステージ１１をＸ方向に移動さ
せ、操作者が手指で被検物試料１０Ａを載置できるよう
（図２参照）試料ステージ１１を挿脱口１０ｂの外部に
突出させる（ステップＳ３）。操作者は、被検物試料１
０Ａを試料ステージ１１に載置すると、再び試料挿脱釦
７１を選択することにより、挿脱口１０ｂを閉じること
ができる。

【００４２】この時点で試料挿脱釦７１が選択されたこ
とを認識すると（ステップＳ４YES）、ホストコンピュ
ータ５０は、試料ステージ１１をＸ方向に移動させ、被
検物試料１０Ａが全体画像読み取り領域Ｅ２に位置する
状態で停止させると共に、光学系支持部１７に対し全体
画像読み取り光学系１７ｃを設定する（ステップＳ
５）。なお、先に示した図５は、この状態における全体
画像読み取り光学系１７ｃの視野範囲ｅ１と被検物試料
１０Ａとの位置関係を示している。

【００４３】ステップＳ６において、ホストコンピュー
タ５０は、例えば特開平１０−３３３０５６号に開示さ
れているように、試料ステージ１１をステップ状に移動
させながら各位置における各画像データを撮像部１８か
ら取り込み、それら画像データを繋ぎ合わせることによ
り被検物試料１０Ａの全体画像の画像データを生成し、
表示装置６０の操作画面上に表示する。なお、このとき
に、全体画像読み取り領域Ｅ２は、全体画像を得るのに
十分な明るさで照明されている。

【００４４】特に、全体画像読み取り光学系１７ｃの視
野範囲ｅ１は、図５に示すように十分に大きいので、本
実施形態におけるこのステップ数は２となる。すなわ
ち、ホストコンピュータ５０は、先ず、全体画像読み取
り光学系１７ｃの視野範囲ｅ１が被検物試料１０Ａの反
挿脱口側の半分の領域を包含する位置に試料ステージ１
１を停止させ、かつそのときに撮像部１８を駆動して画
像データを取り込み、その後、全体画像読み取り光学系
１７ｃの視野範囲ｅ１が被検物試料１０Ａの挿脱口側の
残りの半分の領域を包含する位置に試料ステージ１１を
停止させ、かつそのときに撮像部１８を駆動して画像デ
ータを取り込み、さらに、取り込んだ２つの画像データ
を繋ぎ合わせることにより被検物試料１０Ａの全体画像
を生成して表示装置６０の操作画面上に表示する。

【００４５】このように、全体画像を取得するために、
視野範囲の大きい全体画像読み取り光学系１７ｃを設け
たので、全体画像の取得は迅速に完了する。しかも、本
実施形態では、全体画像読み取り光学系１７ｃを、高倍
率の詳細画像観察光学系１７ａ、低倍率の詳細画像観察
光学系１７ｂと切り替え可能とすることで、後述する詳
細画像を取得するための撮像部１８を、この全体画像の
取得時にも兼用しているので、部品点数の増加が抑えら
れている。

【００４６】なお、図７において符号７２で示すのは、
このようにして表示された全体画像である。以後、操作
画面には、特に操作者からの非表示の指示がない限りこ
の全体画像７２が表示され続ける（以上ステップＳ
６）。すなわち、以上ステップＳ４〜Ｓ６におけるホス
トコンピュータ５０の動作によれば、操作者は、被検物
試料１０Ａを試料ステージ１１に載置して、試料挿脱釦
７１を選択するだけで、全体画像７２を表示装置６０に
表示させることができる。

【００４７】次いで、ホストコンピュータ５０は、試料
ステージ１１をＸ方向に移動させ、被検物試料１０Ａが
顕微鏡画像読み取り領域Ｅ１に位置する状態で停止させ
ると共に、操作画面（図７参照）上の各操作釦の状態に
応じて、光学系支持部１７に対し、高倍率の詳細画像観
察光学系１７ａ、低倍率の詳細画像観察光学系１７ｂの
うち何れかの光学系を設定する（ステップＳ７）。

【００４８】因みに、光学系支持部１７の設定は、操作
画面上のラジオ釦７５（観察倍率を設定するためのラジ
オ釦である。）の選択状態に応じて行われる。さらに、
ホストコンピュータ５０は、操作画面上の各操作釦が調
整される毎に（ステップＳ８YES）、適宜顕微鏡装置１
０の設定内容を変更する（ステップＳ９）。

【００４９】特に、本実施形態では、図７に示すよう
に、操作者が操作画面において全体画像７２上の所望の
観察ポイントを十字カーソル７３などにより指定する
と、現在設定されている対物レンズ光軸がその観察ポイ
ントに一致するよう試料ステージ１１ＸＹ方向に移動さ
せ、さらに試料ステージ１１をＺ方向に移動させて焦点
調節を行い、その後撮像部１８を駆動して詳細画像（こ
れは、前述の全体画像と異なり、観察ポイントの拡大画
像すなわち顕微鏡画像である。）の画像データを取り込
み操作画面上に表示する。

【００５０】なお、図７において符号７４で示すのが、
このようにして表示された詳細画像である。すなわち、
操作者は、所望の観察ポイントを、全体画像７２上で指
定するだけで、その観察ポイントの詳細画像７４を簡単
に得ることができる。また、操作者は、全体画像７２上
のカーソル７３の位置により、被検物試料１０Ａ上にお
ける現在の観察ポイントを容易に認識することができ
る。

【００５１】なお、焦点調節は、例えばビデオカメラな
どで公知である、撮像部１８により取り込まれた画像信
号の強度を基にした山登り方式などにて容易に実現可能
である。また、焦点調節をするための移動対象は、試料
ステージ１１でなくても、対物レンズ側の光学系として
もよい。また、このステップＳ８，Ｓ９における操作
者、ホストコンピュータ５０のその他の動作は次の通り
である。

【００５２】操作画面上の操作釦としては、上記したも
のの他に、特殊フィルタ１６ｃの種類を操作者に選択さ
せるラジオ釦７６、スライダ群７７などがあり、スライ
ダ群７７には、光源ランプ１６ａの電圧を操作者に調整
させるランプ調整バー７７ａ、減光フィルタ１６ｂの減
光度を操作者に選択させる減光度調整バー７７ｂ、視野
絞り１６ｄの絞り径を操作者に調整させる視野絞り調整
バー７７ｄ、開口絞り１６ｅの絞り径を操作者に調整さ
せる開口絞り調整バー７７ｅ、試料ステージ１１のＸ方
向の位置を操作者に調整させるＸ位置調整バー７７ｘ、
試料ステージ１１のＹ方向の位置を操作者に調整させる
Ｙ位置調整バー７７ｙ、焦点調節を操作者に行わせる焦
点調整バー７７ｚ、ディジタルズームを操作者に行わせ
るズーム調整バー７７ｆなどが含まれる。

【００５３】操作者は、焦点調整バー７７ｚを操作する
ことにより試料ステージ１１をＺ方向に移動させて焦点
調節を行い、その後Ｘ位置調整バー７７ｘ、Ｙ位置調整
バー７７ｙを操作することにより試料ステージ１１をＸ
方向とＹ方向とに移動させて対物レンズの視野範囲内に
所望の観察ポイントを納める。そして、必要に応じて、
観察倍率を低倍率に設定して、その後焦点調整バー７７
ｚを操作して焦点調節し、その後ラジオ釦７５を選択し
て観察倍率を高倍率に設定して、再び焦点調整バー７７
ｚを微調整して焦点調節をすることもある。次いで、詳
細画像７４の明るさが適当でないと判断した場合には、
操作者はランプ調整バー７７ａと減光度調整バー７７ｂ
との一方又は双方を操作することにより照明光の輝度を
調整する。さらに詳細画像７４に満足しないと判断し、
観察ポイント以外にも照明光が照射されており、そこか
らの散乱光が詳細画像７４の質を損ねていると判断した
場合には、操作者は視野絞り調整バー７７ｄを操作して
視野絞り１６ｄの絞り径を小さくして観察ポイント以外
にはなるべく照明光が照射されないよう調整する。さら
に、ＸＹ方向の解像力をやや犠牲にしてもコントラスト
を優先させたい場合には、開口絞り調整バー７７ｅを操
作して開口絞りの絞り径を小さくすることが有効とな
る。すなわち操作者は、詳細画像７４のＸＹ方向の解像
力とコントラストとの兼ね合いを判断しながら、開口絞
り１６ｅの絞り径を最適と思われる値に設定する。さら
に、開口絞り１６ｅの絞り径が変化すると詳細画像７４
の明るさも変化するので、ランプ調整バー７７ａと減光
度調整バー７７ｂとの一方又は双方を操作することによ
り照明光の輝度を再調整する。また、操作者は、ズーム
調整バー７７ｆを調整することで詳細画像７４を任意の
大きさにすることもできる。

【００５４】一方、ホストコンピュータ５０は、ラジオ
釦７６の選択状態に応じてアクチュエータ１１６ｃを駆
動して特殊フィルタ１６ｃのフィルタ種類を変化させ、
ランプ調整バー７７ａの操作に応じて光源ランプ１６ａ
に与える駆動電圧を変化させ、減光度調整バー７７ｂの
操作に応じてアクチュエータ１１６ｂを駆動して減光フ
ィルタ１６ｂの減光度を変化させ、視野絞り調整バー７
７ｄの操作に応じてアクチュエータ１１６ｄを駆動して
視野絞り１６ｄの絞り径を変化させ、開口絞り調整バー
７７ｅの操作に応じてアクチュエータ１１６ｅを駆動し
て開口絞り１６ｅの絞り径を変化させ、Ｘ位置調整バー
７７ｘ及びＹ位置調整バー７７ｙの操作に応じてアクチ
ュエータ１１５を駆動して試料ステージ１１のＸ方向及
びＹ方向の位置を変化させ、ラジオ釦７５の選択状態に
応じてアクチュエータ１１１、１１７を駆動して観察倍
率を変化させ、焦点調整バー７７ｚの操作に応じてアク
チュエータ１１５を駆動して試料ステージ１１のＺ方向
の位置を変化させ、ズーム調整バー７７ｆの操作に応じ
て詳細画像７４の画像データに画像拡大／縮小の画像処
理を行う。なお、ホストコンピュータ５０は、必要に応
じて位置センサ１２６ｂ，１２６ｃ，１２６ｄ，１２６
ｅ，１２５，１２１，１２７からの出力を監視しながら
上記動作を行う。

【００５５】以上のようにして観察作業が終了すると、
操作者は、試料挿脱釦７１を選択することにより、顕微
鏡装置１０の挿脱口１０ｂを開けて、被検物試料１０Ａ
を顕微鏡装置１０から取り出すことができる。すなわ
ち、この時点で試料挿脱釦７１が選択されたことを認識
すると（図６ステップＳ１０YES）、ホストコンピュー
タ５０は、試料ステージ１１をＸ方向に移動させ、操作
者が手指で被検物試料１０Ａを取り出せるよう（図２参
照）試料ステージ１１を挿脱口１０ｂの外部に突出させ
る（ステップＳ１１）。

【００５６】操作者が、被検物試料１０Ａを取り出した
後、再び試料挿脱釦７１を選択すると（ステップＳ１２
YES）、ホストコンピュータ５０は、試料ステージ１１
をＸ方向に移動させて、顕微鏡装置１０内に収納する
（ステップＳ１３）。その後、操作者は、ホストコンピ
ュータ５０においてプログラムをシャットダウンした
後、顕微鏡装置１０及びホストコンピュータ５０の電源
をオフする。

【００５７】なお、本実施形態では、表示装置６０上に
配置された試料挿脱釦７１に代えて（又は加えて）、筐
体１０ａの外側面における挿脱口１０ｂの近傍に試料挿
脱釦７８（図２参照）を設けてもよい。因みに、本実施
形態では、顕微鏡操作と観察の全てを操作画面上で行う
ことを前提としているため接眼レンズを省略している
が、近年の個体撮像素子の急速な高画素化に伴い電子画
像の画質が接眼観察（接眼レンズを介して行われる観
察）のそれに匹敵するものとなるために、このような省
略が現実的となる。

【００５８】［第２実施形態］次に、図８、図９に基づ
いて本発明の第２実施形態について説明する。図８は、
本実施形態の顕微鏡システム２の全体構成図である。図
９は、顕微鏡システム２を構成する顕微鏡装置２０の構
成図である。図８に示すように、顕微鏡システム２は、
第１実施形態の顕微鏡システム１において、ホストコン
ピュータ５０、表示装置６０を省略すると共に、顕微鏡
装置１０に代えて顕微鏡装置２０を備えたものに等し
い。また、顕微鏡装置２０は、作業ベンチ８０の上に配
置されている。

【００５９】図８及び図９に示すように、顕微鏡装置２
０には、顕微鏡装置１０と同様、筐体２０ａ内に各光学
系及び各機構が収納されているが、それらと共に、制御
部２９及び表示装置２１を内蔵している点で顕微鏡装置
１０とは異なる。制御部２９は、第１実施形態のホスト
コンピュータ５０と同様の機能を有した回路基板、電源
などからなる。

【００６０】表示装置２１は、第１実施形態の表示装置
６０と同様の機能を有し、かつその表示画面を筐体２０
ａの側面に配置した液晶表示器などからなる。なお、一
般に薄型化可能な液晶表示器としたのは、顕微鏡装置２
０のサイズが大きくなることを避けるためである。制御
部２９は、この表示装置２１と、筐体２０ａの外部に配
置された入力装置７０とに、それぞれ接続される。

【００６１】操作者は、顕微鏡装置２０の側面に配置さ
れた表示装置２１を目視しつつ入力装置７０を介して各
種の指示を入力し、顕微鏡装置２０に対して各種の指示
を与えることができる。すなわち、本実施形態によれ
ば、顕微鏡観察に必要な各光学系、各機構、各回路、電
源などが全て一体化されているので、顕微鏡装置２０の
移動や配置換えは容易である。

【００６２】［第３実施形態］次に、図１０、図１１に
基づいて本発明の第３実施形態について説明する。図１
０は、本実施形態の顕微鏡システム３の全体構成図であ
る。図１１は、顕微鏡システム３を構成する顕微鏡装置
３０の構成図である。図１０に示すように、顕微鏡シス
テム３は、第１実施形態の顕微鏡システム１において、
顕微鏡装置１０に代えて顕微鏡装置３０を配置したもの
に等しい。

【００６３】図１０及び図１１に示すように、顕微鏡装
置３０は、顕微鏡装置１０と同様、筐体３０ａ内に各光
学系、各機構、各回路を収納しているが、接眼ユニット
（接眼観察系）３１と、その接眼ユニット３１に対して
被検物試料１０Ａからの光を導光する光学系とをさらに
設けている点で顕微鏡装置１０とは異なる。接眼ユニッ
ト３１は、例えば、左眼及び右眼用の２つの接眼レンズ
を装着し、かつその２つの接眼レンズ間の光軸間の距離
を調節する機構などを有した光学系ユニットであり、そ
の２つの接眼レンズを筐体３０ａの側面から外へ突出さ
せた状態で、顕微鏡装置３０に取り付けられている。

【００６４】顕微鏡装置３０の内部において、撮像部１
８の撮像面に入射する光束は、ハーフミラー３３などを
介してこの接眼ユニット３１に導光される。したがっ
て、本実施形態では、操作者が接眼ユニット３１を使用
すれば、肉眼観察が可能なので、高い解像度で（すなわ
ち電子画像ではなく光学像として）顕微鏡像を観察する
ことができる。

【００６５】因みに、前記第１実施形態及び第２実施形
態では、顕微鏡操作と観察の全てを操作画面上で行うこ
とを前提としていた。したがって、仮に撮像部１８の解
像力が十分に高くないときには、このように接眼ユニッ
ト３１を設けることが有効となる。また、解像力が十分
であっても、見た目の自然さを重用視する場合には、こ
のように接眼ユニット３１を設けることが有効となる。

【００６６】［第４実施形態］次に、図１、図４、図１
２に基づいて本発明の第４実施形態について説明する。
本実施形態の顕微鏡システム４は、図１に示すように、
顕微鏡システム１において、顕微鏡装置１０に代えて顕
微鏡装置４０を配置したものに等しい。顕微鏡装置４０
は、図１２に示すように、顕微鏡装置１０において、防
振部材４１を設けたものに等しい。

【００６７】防振部材４１として簡単な構成を挙げる
と、例えば、弾性を有したゴムや、振動を吸収する防振
セラミックなどの防振部材である。顕微鏡装置４０内の
各光学系及び各機構は、この防振部材４１を介して、フ
レーム１０ｃに固定される。なお、カバー１０ｄ（図４
参照）は、フレーム１０ｃに直接固定される。

【００６８】この際、図１２（ａ）に示すように、防振
部材４１を、顕微鏡装置４０の底部に配置してフレーム
１０ｃに固定すると共に、図１２（ｂ）に示すように、
この防振部材４１の上に各回路や電源などをユニット化
してなる電源回路ユニット４２を固定し、さらにこの電
源回路ユニット４２上に、各光学系や各機構をユニット
化してなる光学系ユニット４３を固定するとよい。

【００６９】また、配置順については、顕微鏡装置４０
の底部から順に、電源回路ユニット４２、防振部材４
１、光学系ユニット４３としてもよい。この場合にも、
光学系ユニット４３は、防振機構４１を介してフレーム
１０ｃに固定される。したがって、顕微鏡装置４０に対
し外部から加えられる振動は、防振部材４１にて吸収さ
れ、顕微鏡装置４０の各光学系や各機構には伝わらず、
振動による顕微鏡画像の乱れが防止される。この結果、
顕微鏡装置４０の配置場所に自由度が増す。

【００７０】また、振動による悪影響が抑えられるため
に、顕微鏡装置４０のサイズをタワー型のコンピュータ
のように垂直方向に増加させることも可能となり、顕微
鏡装置４０内部における光学系や機構の配置自由度も増
す。［その他］第４実施形態で説明した防振部材４１につい
ては、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態の顕
微鏡装置１０、顕微鏡装置２０、顕微鏡装置３０に設け
てもよい。

【００７１】また、上記説明では、各顕微鏡装置に取り
付ける防振機構として、振動を吸収する材料からなる部
材を挙げたが、振動を吸収するような機械的構造を有し
たものに代えてもよい。また、上記各実施形態では、全
体画像の取り込みと詳細画像の取り込みとに、共通の撮
像部１８を使用しているが、それぞれに専用の撮像部を
設けてもよい。この場合には、高倍率の詳細画像観察光
学系１７ａ及び低倍率の詳細画像観察光学系１７ｂと、
全体画像読み取り光学系１７ｃとの間での切り替えが不
要となるが、その代わりに撮像部を２つ用意する必要が
ある。なお、この場合にも、上記各実施形態と同様に、
全体画像の取得は、迅速に行われる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
顕微鏡装置によれば、全体画像が迅速に取得される。ま
た、請求項２に記載の顕微鏡装置によれば、部品点数の
増加が抑えられる。また、請求項３に記載の顕微鏡装置
によれば、全体画像と顕微鏡像の詳細画像とが自動的に
得られる。

【００７３】また、請求項４に記載の顕微鏡装置によれ
ば、操作者は、表示装置に表示された全体像上のマーク
位置によって、試料上における現在の観察ポイントを容
易に認識することができる。また、請求項５に記載の顕
微鏡装置によれば、顕微鏡装置の配置場所に自由度が増
す。また、振動による悪影響が抑えられるため、顕微鏡
装置のサイズをタワー型のコンピュータのように垂直方
向に増加させることも可能となり、顕微鏡装置の内部に
おける光学系や機構の配置自由度も増す。

【００７４】以上の結果、操作性及び観察環境の優れた
箱型の顕微鏡装置が実現する。このため、顕微鏡画像の
解析が飛躍的に向上し、ひいては顕微鏡作業の生産性も
大きく向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の顕微鏡システム１（及び後述す
る顕微鏡システム４）の全体構成図である。

【図２】顕微鏡装置１０の鳥瞰図である。

【図３】顕微鏡装置１０の構成図である。

【図４】筐体１０ａの構造を示す図である。

【図５】全体画像読み取り光学系１７ｃの視野範囲ｅ１
を示す図である。

【図６】ホストコンピュータ５０（ＣＰＵ）の動作フロ
ーチャートである。

【図７】操作画面を示す図である。

【図８】第２実施形態の顕微鏡システム２の全体構成図
である。

【図９】顕微鏡装置２０の構成図である。

【図１０】第３実施形態の顕微鏡システム３の全体構成
図である。

【図１１】顕微鏡装置３０の構成図である。

【図１２】顕微鏡装置４０における防振部材４１の形成
位置を示す図である。

【符号の説明】

１，２，３，４顕微鏡システム１０，２０，３０，４０顕微鏡装置５０ホストコンピュータ６０，２１表示装置７０入力装置８０作業ベンチ１０ａ，２０ａ，３０ａ筐体１０ｂ挿脱口１０ｃフレーム１０ｄカバー１０Ａ被検物試料１１試料ステージ１５対物レンズホルダ部１６透過照明部１６ａ光源ランプ１６ｂ減光フィルタ１６ｃ特殊フィルタ１６ｄ視野絞り１６ｅ開口絞１１６ｂ，１１６ｃ，１１６ｄ，１１６ｅ，１１５，１
１１，１１７アクチュエータ１２６ｂ，１２６ｃ，１２６ｄ，１２６ｅ，１２５，１
２１，１２７位置センサ１７光学系支持部１７ａ高倍率の詳細画像観察光学系１７ｂ低倍率の詳細画像観察光学系１７ｃ全体画像読み取り光学系１８撮像部１９コネクタ２９制御部３１接眼ユニット３３ハーフミラー４１防振部材４２電源回路ユニット４３光学系ユニットｅ１視野範囲Ｅ１顕微鏡画像読み取り領域Ｅ２全体画像読み取り領域７１試料挿脱釦７２全体画像７３カーソル７４詳細画像７５，７６ラジオ釦７７スライダ群７７ａランプ調整バー７７ｂ減光度調整バー７７ｄ視野絞り調整バー７７ｅ開口絞り調整バー７７ｘＸ位置調整バー７７ｙＹ位置調整バー７７ｚ焦点調整バー７７ｆズーム調整バー

フロントページの続き (72)発明者伊香知加也東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内Ｆターム(参考） 2H052 AB25 AC05 AC28 AD02 AD16 AD31 AD32 AD34 AD35 AF14 AF21 AF23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筐体の内部に、試料を支持する支持部材と、前記試料上の一部の領域の像を生成する第１の光学系
と、前記第１の光学系が生成した像を光電検出する第１の撮
像手段と、前記試料上の全体像を生成する第２の光学系と、前記第２の光学系が生成した全体像を光電検出する第２
の撮像手段とを収納したことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】請求項１に記載の顕微鏡装置において、前記第１の撮像手段と前記第２の撮像手段とは、同一箇
所に配置された同一の撮像手段であり、かつ、前記筐体の内部に、前記試料から前記第１の光学系を介して前記撮像手段へ
と向かう第１の光路と、前記試料から前記第２の光学系
を介して前記撮像手段へと向かう第２の光路とを切り替
える切り替え機構を設けたことを特徴とする顕微鏡装
置。
【請求項３】請求項２に記載の顕微鏡装置において、前記切り替え機構を駆動して前記第１の光路と前記第２
の光路との双方を順に確保することによって、前記撮像
素子に対し前記一部の領域の像と前記全体像との双方を
順に光電検出させる切り替え制御手段を備えたことを特
徴とする顕微鏡装置。
【請求項４】請求項１〜請求項３の何れか１項に記載
の顕微鏡装置において、前記光電検出された前記一部の領域の像と前記全体像と
を表示装置に表示させると共に、その表示された全体像
上において前記一部の領域の像に対応する箇所に所定の
マークを付加する表示制御手段を備えたことを特徴とす
る顕微鏡装置。
【請求項５】筐体の内部に、試料を支持する支持部材と、前記試料上の一部の領域の像を生成する光学系と、前記光学系が生成した一部の領域の像を光電検出する撮
像手段とを備え、かつ、前記筐体は、フレーム構造をしており、前記支持部材、前記光学系、前記撮像手段は、防振機構
を介してフレームに固定されていることを特徴とする顕
微鏡装置。