JP2008003331A - 顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な作業でホワイトバランス補正を行うことができるとともに、容易に標本観察に復帰できること。
【解決手段】顕微鏡装置１００は、ステージ２上に載置された標本１の観察像を結像する観察光学系１５と、観察像を撮像して観察画像を得る撮像素子９と、観察画像のホワイトバランス補正を行う画像処理部１０ｂと、ステージ２に対する標本１の載置位置を維持したまま観察光学系１５の観察光軸１５ａ上に挿脱自在に配置されるホワイトバランス基準板と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、標本の観察像を撮像し、観察画像として出力する顕微鏡装置に関し、特に、観察画像のホワイトバランス補正を行う画像処理手段を備えた顕微鏡装置に関する。

従来、顕微鏡は、医学や生物学の分野における細胞等の観察をはじめとして、工業分野においてもＩＣウェハや磁気ヘッドの検査、金属組織等の品質管理、新素材の研究開発等、種々の用途に利用されている。近年では、観察像の画像記録用にＣＣＤカメラ等の撮像装置を備えた顕微鏡装置が多く使用されている。

顕微鏡によって標本を観察する場合、標本ごとに適切な光量の照明光を照射する。このとき、照明光の明るさによって光源の色温度が変化する。したがって、顕微鏡の観察像を撮像して良好な観察画像（カラー画像）を得るには、照明光の色バランス変化の影響を補正するように、観察画像のホワイトバランス補正を行う必要がある。

一般に、ホワイトバランス補正の手法として、取得した画像全体の色バランスの平均値を算出し、算出した平均値が白色光における色バランスの平均値と等しくなるように常時補正を行うオートホワイトバランス補正が知られている。また、色フィルタの挿脱や光源の光量変化にともない照明光の色温度変化が生じる場合、標本を載置したステージを操作して標本を観察視野外に移動させ、画像全体を白色化した状態でホワイトバランス補正を実行するとともに、再度補正を行うまで、最後に行ったホワイトバランス補正値を保持しつつ、観察像の撮像を行うようにしたホワイトバランス補正が知られている。

ところが、顕微鏡で観察する標本は特定の単色光を多く含む場合が多いため、その観察画像に対してオートホワイトバランス補正を適用すると、例えば、緑色の標本に対して緑色を打ち消すようなホワイトバランス補正が行われ、全体がマゼンタ色に着色する場合があるという問題があった。

また、画像全体を白色化してホワイトバランス補正を行う手法では、色フィルタの挿脱や光源光量の調整によって照明光に色温度変化が生じるたびに、標本を観察視野外に移動させ、基準となる白色を呈した基準板（以下、ホワイトバランス基準板と称す。）を観察光路上に挿入してホワイトバランス補正を行わなければならず、また、補正完了後に標本観察に復帰する際、観察光路上に標本を設置しなおさなければならないため、一連の観察作業に多大な時間と手間を要するなど、作業性が著しく悪化するという問題があった。さらに、ホワイトバランス基準板は、工場の生産ライン等では必ずしも常備されているとは限らず、その調達に多大な手間を要するなどの問題があった。

これに対して、特許文献１に開示されているホワイトバランス補正方法では、観察画像内にある白色部位を基準としてホワイトバランス補正を行っている。これにより、観察画像内に単色を多く含む標本が存在しても不自然な着色を防止することができるとともに、ホワイトバランス補正を行うごとに標本を視野外に移動させるなどの手間が不要となる。

特開２００１−７５０１３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のホワイトバランス補正では、白色部位が少ない標本を観察した場合、基準とすべき白色部位を観察画像内から選択して指定する作業が困難であるとともに、補正処理に多大な時間および負荷を要するという問題があった。また、指定した白色部位の位置等を記憶させる機能を備える必要があるなど、顕微鏡装置の構成が複雑になるという問題があった。そもそも、観察画像内に白色部位が存在しない場合には、ホワイトバランス補正を正確に行うことができないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な作業でホワイトバランス補正を行うことができるとともに、容易に標本観察に復帰することができ、全体として観察作業に要する時間および負荷を削減することができる顕微鏡装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる顕微鏡装置は、ステージ上に載置された標本の観察像を結像する観察光学系と、前記観察像を撮像して観察画像を得る撮像手段と、前記観察画像のホワイトバランス補正を行う画像処理手段とを備えた顕微鏡装置において、前記ステージに対する前記標本の載置位置を維持したまま前記観察光学系の観察光路上に挿脱自在に配置されるホワイトバランス基準板を備えたことを特徴とする。

また、請求項２にかかる顕微鏡装置は、上記の発明において、前記ステージは、前記観察光路に対して前記標本を該観察光路に垂直な方向に移動自在であり、前記ホワイトバランス基準板は、前記ステージ上に設けられ、該ステージによって前記標本に替わり前記観察光路上に挿脱自在に配置されることを特徴とする。

また、請求項３にかかる顕微鏡装置は、上記の発明において、前記ホワイトバランス基準板は、前記ステージ上の領域であって該ステージが前記観察光路上に移動させることが可能な観察領域内の周縁部に設けられることを特徴とする。

また、請求項４にかかる顕微鏡装置は、上記の発明において、前記ホワイトバランス基準板は、一方の面に白色面が形成されるとともに他方の面に黒色面が形成され、前記ステージの上面に前記白色面または前記黒色面を切換自在に表示させる表示切換機構とともに該ステージ上に設けられることを特徴とする。

また、請求項５にかかる顕微鏡装置は、上記の発明において、前記観察光学系が有する対物レンズから前記標本までの高さ内で、前記観察光路に垂直なガイド部材を有するとともに、該ガイド部材を介して前記ホワイトバランス基準板を保持する保持手段を備え、前記ホワイトバランス基準板は、前記ガイド部材にガイドされ、前記観察光路上に挿脱自在に配置されることを特徴とする。

また、請求項６にかかる顕微鏡装置は、上記の発明において、前記観察光学系が有する対物レンズの瞳近傍で、前記観察光路を内包し、該観察光路に垂直なガイド孔を有するとともに、該ガイド孔を介して前記ホワイトバランス基準板を保持する保持筐体を備え、前記ホワイトバランス基準板は、前記ガイド孔にガイドされ、前記観察光路上に挿脱自在に配置されることを特徴とする。

また、請求項７にかかる顕微鏡装置は、上記の発明において、前記標本を照明する照明光学系と前記観察光学系とを合分岐する光束分割素子と、前記ホワイトバランス基準板とを保持するとともに、前記観察光路に対して前記光束分割素子および前記ホワイトバランス基準板を該観察光路に垂直な方向に移動自在な切換保持手段を備え、前記ホワイトバランス基準板は、前記切換保持手段によって前記光束分割素子に替わり前記観察光路上に挿脱自在に配置されるとともに、該観察光路上に配置された場合、前記照明光学系が発する照明光を前記撮像手段に向けて反射させることを特徴とする。

本発明にかかる顕微鏡装置によれば、簡易な作業でホワイトバランス補正を行うことができるとともに、容易に標本観察に復帰することができ、全体として観察作業に要する時間および負荷を削減することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明にかかる顕微鏡装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡装置について説明する。図１は、本実施の形態１にかかる顕微鏡装置１００の要部構成を示す図である。この図に示すように、顕微鏡装置１００は、標本１が載置されるステージ２と、標本１の上部に配置される対物レンズ３と、レボルバ４を介して対物レンズ３を保持するとともに焦準機構５を介してステージ２を支持する顕微鏡本体６と、顕微鏡本体６の上部に搭載された鏡筒７と、鏡筒７の前面部および上部に各々取り付けられた接眼レンズ８および撮像素子９と、顕微鏡本体６に設けられたコントロール部１０と、このコントロール部１０に電気的に接続された電源部１１、ハンドスイッチ１２および調光部１３と、を備える。

対物レンズ３は、倍率や対応する波長等が異なる他の対物レンズとともに、着脱自在にレボルバ４に取り付けられており、レボルバ４の回転操作に応じて標本１の上部に選択的に配置される。ステージ２は、Ｘ軸ハンドル２ａおよびＹ軸ハンドル２ｂの回転操作に応じて対物レンズ３の光軸に直交した面内で自在に移動され、これによって対物レンズ３に対する標本１の観察位置を変化させる。焦準機構５は、焦準ハンドル５ａの回転操作に応じてステージ２を昇降移動させ、標本１と対物レンズ３との相対距離を変化させることで、焦点合わせを行う。なお、対物レンズ３の光軸に対するステージ２の移動方向の垂直性は、厳密に垂直である場合に限らず、略垂直である場合も含むものである。

標本１は、照明光学系１４を用いて照明され、観察光学系１５と撮像素子９もしくは接眼レンズ８とを用いて観察される。照明光学系１４は、光源１６、照明レンズ１７〜１９、開口絞りＡＳ、視野絞りＦＳおよびハーフミラー２０を用いて顕微鏡本体６内に構成されている。観察光学系１５は、対物レンズ３、ハーフミラー２０および結像レンズ７ａを用いて構成されている。照明光学系１４と観察光学系１５とは、ハーフミラー２０を共用し、このハーフミラー２０によって光学的に合分岐されている。

光源１６は、例えばハロゲンランプ等のランプ光源が用いられ、電源部１１からの供給電力に応じて照明光を発する。供給電力は、調光部１３の操作に応じてコントロール部１０によって適宜調節され、これにともなって光源１６は調光される。光源１６が発した照明光は、照明レンズ１７によって開口絞りＡＳ上に集光され、照明レンズ１８によって視野絞りＦＳに照射される。視野絞りＦＳを通過した照明光は、照明レンズ１９によって対物レンズ３の瞳面上に集光され、対物レンズ３によって標本１に照射される。

標本１に照射された照明光は、観察光として反射した後、対物レンズ３およびハーフミラー２０を通過し、鏡筒７内に設けられた結像レンズ７ａによって集光される。これによって、観察光学系１５は、標本１の共役像である観察像を結像する。この観察像は、撮像素子９の撮像面９ａ上に結像され、撮像素子９によって撮像される。撮像素子９が撮像して得た画像信号は、コントロール部１０に出力され、種々の信号処理を受けた後、コントロール部１０に接続されたモニタ２１に出力され、観察画像として表示される。また、標本１の観察像は、鏡筒７内に設けられた図示しない光束分割素子を介して所定の結像面上に結像され、接眼レンズ８を介して適宜目視観察される。

つづいて、撮像素子９が撮像して得た観察画像に対し、コントロール部１０が行う画像処理について説明する。図２は、コントロール部１０の構成を示すブロック図である。この図に示すように、コントロール部１０は、画像処理制御部１０ａと、画像処理部１０ｂとを備える。また、画像処理部１０ｂは、前置処理部３１、可変利得増幅器３２、Ａ／Ｄ変換部３３、フレームメモリ３４、メモリコントローラ３５、ホワイトバランス検出部３６、利得設定部３７、表示処理部３８およびＤ／Ａ変換部３９を備える。

画像処理部１０ｂは、撮像素子９が出力した画像信号を取得し、ホワイトバランス補正を行った後、モニタ２１に出力する。かかる画像処理部１０ｂでは、まず前置処理部３１が撮像素子９から画像信号を取得する。前置処理部３１は、取得した画像信号を赤、緑、青の各色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに分離して出力する。可変利得増幅器３２は、前置処理部３１が出力した各色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを取得し、利得設定部３７によって設定された利得に応じて増幅することで、ホワイトバランス補正を行う。

Ａ／Ｄ変換部３３は、可変利得増幅器３２が出力したアナログ信号である画像信号をデジタル信号に変換して出力し、フレームメモリ３４は、Ａ／Ｄ変換部３３が出力したデジタル画像信号を画像データとして記憶する。このとき、フレームメモリ３４は、各画像データをフレーム単位で記憶する。メモリコントローラ３５は、フレームメモリ３４に対して画像データの書き込みおよび読み出しを指示する制御信号を出力する。フレームメモリ３４は、この制御信号に応じて、フレーム単位で画像データの記録および出力を行う。

ここで、フレームメモリ３４が記憶する画像データには、標本１の観測画像に対応する画像データの他、ホワイトバランス補正で基準となる白色画像データがある。この白色画像データは、後述するホワイトバランス基準板の観察像を撮像素子９が撮像して得た画像データであって、全面均一な白色の観察画像に相当する。ホワイトバランス検出部３６は、この白色画像データをもとに、標本１の観察画像に対応する画像データのホワイトバランスレベルを検出する。

ホワイトバランス検出部３６は、画像データのホワイトバランスが、基準とする白色画像データのホワイトバランスと同等である場合、利得設定部３７に設定されている可変利得増幅器３２の利得をそのまま保持させる。一方、画像データのホワイトバランスが白色画像データのホワイトバランスと異なる場合には、そのホワイトバランスの差分に応じて、利得設定部３７に設定されている可変利得増幅器３２の利得を変更させる。画像データと白色画像データとのホワイトバランスが同等である場合、可変利得増幅器３２から出力される各色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの比率は、１：１：１となる。

可変利得増幅器３２がホワイトバランス補正を行った結果の画像信号は、Ａ／Ｄ変換部３３を介し、ホワイトバランス補正済みの画像データとしてフレームメモリ３４に記憶される。その後、表示処理部３８に適宜出力され、Ｄ／Ａ変換部を介してモニタ２１に出力されて画像表示される。ここで、表示処理部３８は、フレームメモリ３４から取得した画像データを、モニタ２１の表示サイズや表示速度に適した画像信号に変換し、Ｄ／Ａ変換部３９に出力する。Ｄ／Ａ変換部３９は、取得したデジタル画像信号をアナログ画像信号に変換し、モニタ２１に出力する。モニタ２１は、取得した画像信号を観察画像として表示する。

なお、撮像素子９による観察像の撮像処理、画像処理部１０ｂによる画像信号処理、モニタ２１による観察画像の表示処理等は、画像処理制御部１０ａからの指示に基づいて行われる。また、画像処理制御部１０ａは、ハンドスイッチ１２から入力される各種指示情報をもとに、撮像素子９、画像処理部１０ｂおよびモニタ２１等の処理および動作を制御する。

具体的には、複数のスイッチを有するハンドスイッチ１２において、例えば白色画像データを取得する指示情報が入力された場合、画像処理制御部１０ａは、撮像素子９にホワイトバランス基準板の観察像を撮像させ、画像処理部１０ｂにその白色画像データを記憶させる。また、例えば標本１の観察画像を取得する指示情報が入力された場合、画像処理制御部１０ａは、標本１の観察像を撮像させ、その画像データに対してホワイトバランス補正を行うとともに、ホワイトバランス補正後の観察画像をモニタ２１に表示させる制御を行う。

つづいて、ホワイトバランス基準板と、このホワイトバランス基準板を備えたステージ２との構成について説明する。図３は、ステージ２の外観構成を示す斜視図である。この図に示すように、ステージ２は、台座４１、中ステージ４２および上ステージ４３をこの順に積層して構成されている。中ステージ４２は、その下面部にＹ軸方向をガイド方向とする凹状の中ステージガイド部４２ａを有し、この中ステージガイド部４２ａと、台座４１の上面部に形成された凸部４１ａとを係合させ、Ｙ軸方向に移動自在として台座４１上に設けられている。同様に、上ステージ４３は、その下面部にＸ軸方向をガイド方向とする凹状の上ステージガイド部４３ａを有し、この上ステージガイド部４３ａと、中ステージ４２の上面部に形成された凸部４２ｂとを係合させ、Ｘ軸方向に移動自在として中ステージ４２上に設けられている。

上ステージ４３および中ステージ４２は、それぞれＸ軸ハンドル２ａおよびＹ軸ハンドル２ｂの回転操作に応じて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動される。具体的には、上ステージ４３は、Ｘ軸ハンドル２ａが回転操作された場合、そのハンドル軸に固定された図示しないピニオンの回転に応動し、上ステージ４３に設けられた図示しないラックが直動することで、Ｘ軸方向に移動される。同様に、中ステージ４２は、Ｙ軸ハンドル２ｂが回転操作された場合、そのハンドル軸に固定された図示しないピニオンの回転に応動し、中ステージ４２に設けられた図示しないラックが直動することで、Ｙ軸方向に移動される。

このように構成されたステージ２は、Ｘ軸ハンドル２ａおよびＹ軸ハンドル２ｂの回転操作に応じて、上ステージ４３を、観察光学系１５の観察光路としての観察光軸１５ａに対し、その垂直方向に自在に移動させることができる。これによって、ステージ２は、上ステージ４３上の所定の観察領域４４内に載置される標本１を観察光軸１５ａ上に挿脱自在に配置することができ、観察光学系１５による標本１の観察位置を自在に変更することができる。なお、観察領域４４は、観察光軸１５ａに対する上ステージ４３の可動範囲によって決定される。

上ステージ４３上には、ホワイトバランス基準板４５が設けられている。ホワイトバランス基準板４５は、少なくとも上ステージ４３上に表示される面が基準白色面４５ａとして形成されており、この基準白色面４５ａが上ステージ４３の上面と等しい高さに設けられるように、上ステージ４３上に形成された凹部に嵌設されている。また、ホワイトバランス基準板４５は、観察領域４４内の周縁部であって観察光軸１５ａから最も遠くに配置可能な観察領域４４の隅領域に配置されている。

これによって、ステージ２は、上ステージ４３上に載置される標本１の載置位置を上ステージ４３に対して維持したまま、標本１に替えてホワイトバランス基準板４５を観察光軸１５ａ上に挿脱自在に配置することができる。また、ホワイトバランス基準板４５を観察光軸１５ａ上に一旦配置した後、再び標本１を観察光軸１５ａ上に配置する際、観察光学系１５に対する標本１の観察位置を容易に復帰させることができる。

以上のように構成された顕微鏡装置１００では、標本１の観察画像のホワイトバランス補正を行うために、まず、ホワイトバランス基準板４５を用いて、基準とする白色画像データを取得する。この白色画像データは、ホワイトバランス基準板４５を観察光軸１５ａ上に配置し、観察光学系１５によるホワイトバランス基準板４５の観察像を撮像素子９によって撮像することで取得される。取得された白色画像データは、フレームメモリ３４に記憶される。

ここで、撮像素子９が撮像して得る画像データが白色画像データであるか否かは、ハンドスイッチ１２から入力される指示情報をもとに画像処理制御部１０ａが判断する。白色画像データであると判断した場合、画像処理制御部１０ａは、利得設定部３７に可変利得増幅器３２における利得をリセットさせ、各色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの利得比率を１：１：１とさせた状態で可変利得増幅器３２に画像信号を処理させる。また、画像処理制御部１０ａは、このようにして得た画像データに白色画像データである旨の情報を対応付けて、フレームメモリ３４に記憶させる。

つぎに、標本１が観察光軸１５ａ上に配置された場合、画像処理制御部１０ａは、ハンドスイッチ１２からの指示情報をもとに、撮像素子９によって標本１の観察像が撮像されるものと判断する。この場合、画像処理制御部１０ａは、撮像素子９から出力される画像信号に対し、白色画像データに基づいたホワイトバランス補正を行うように画像処理部１０ｂを制御する。

この制御に基づいて、ホワイトバランス検出部３６は、メモリコントローラ３５を介してフレームメモリ３４から白色画像データを読み出し、そのホワイトバランスを検出する。また、ホワイトバランス検出部３６は、前置処理部３１を介して撮像素子９から取得した画像信号のホワイトバランスを検出し、白色画像データのホワイトバランスと比較する。さらに、この比較結果に応じて、ホワイトバランス検出部３６は、利得設定部３７に可変利得増幅器３２の利得を設定させる。

可変利得増幅器３２は、このように設定された利得に応じて撮像素子９からの画像信号を増幅することで、標本１の観察画像に対するホワイトバランス補正を行う。そして、このホワイトバランス補正済みの画像データは、フレームメモリ３４に記憶されるとともに、表示処理部３８に適宜出力され、Ｄ／Ａ変換部を介してモニタ２１に出力されて画像表示される。

なお、ここでは、ホワイトバランス検出部３６は、ホワイトバランス補正を行うごとに白色画像データのホワイトバランスを検出するものとして説明したが、これに限らず、例えば白色画像データが得られた時点で一度そのホワイトバランスを検出し、この検出結果を保持して、その後のホワイトバランスの比較に用いることもできる。これによって、ホワイトバランス補正に要する処理を高速化し、処理負荷を減らすことができる。かかるホワイトバランスの比較処理は、新たな白色画像データを取得するまで繰り返すことができるとともに、新たな白色画像データが取得された場合には、再度そのホワイトバランスを検出し、その検出結果をもとに比較処理を行うことで、同様に繰り返すことができる。

以上説明したように、本実施の形態１にかかる顕微鏡装置１００は、上ステージ４３に対する標本１の載置位置を維持したまま観察光学系１５の観察光軸１５ａ上に挿脱自在に配置されるホワイトバランス基準板４５を上ステージ４３上に備えている。これによって、顕微鏡装置１００では、標本１をステージ上から取り除くことなく標本１を観察光軸１５ａ上から観察視野外へ移動させることができるとともに、ホワイトバランス基準板４５を観察光軸１５ａ上に配置することができ、簡易な作業でホワイトバランス補正を行うことができる。その後、容易に標本１を観察光軸１５ａ上に復帰させ、迅速に標本１の観察を再現させることができる。この結果、顕微鏡装置１００では、ホワイトバランス補正にかかる作業を含めた観察作業全体で、その作業に要する時間および負荷を削減することができる。

また、顕微鏡装置１００では、ホワイトバランス基準板４５の基準白色面４５ａが上ステージ４３上で、その上面と等しい高さに設けられているため、ホワイトバランス補正を行うごとに、対物レンズ３の焦点面近傍に基準白色面４５ａを容易に配置させることができる。このため、顕微鏡装置１００では、容易な作業で常に厳密にホワイトバランス補正を行うことができる。

従来の顕微鏡装置では、ホワイトバランス補正を行う際に観察光路上から標本を移動させ、再び復帰させるために、多大な手間と時間とを要するという問題があった。このため、厳密なホワイトバランス補正が必要とされない場合には、簡易的に、標本と対物レンズとの隙間にホワイトバランス基準板としての白色紙等を差し込むことでホワイトバランス補正が行われていた。しかしながら、観察する標本によっては、厳密に、かつ頻繁にホワイトバランス補正を行う必要があり、その場合には、標本を一旦取り除き、対物レンズの焦点面近傍にホワイトバランス基準板としての白色紙等を配置しなければならず、作業性が著しく悪化するという問題があった。特に経時観察が必要な場合などには、観察そのものに支障をきたす恐れがあった。

これに対して、顕微鏡装置１００では、容易かつ迅速に、ホワイトバランス基準板４５の基準白色面４５ａを対物レンズ３の焦点面近傍に配置することができるとともに、標本１を観察光軸１５ａ上に復帰させることができるので、頻繁にホワイトバランス補正が要望される場合にも、観察に支障をきたすことなく、毎回厳密にその補正を行うことができる。これによって、例えば、所望の倍率に応じて対物レンズを切り替えるごとに、簡易な作業で容易に、かつ厳密にホワイトバランス補正を行うことができる。

また、顕微鏡装置１００では、ホワイトバランス基準板４５を、上ステージ４３上で観察領域４４の周縁部であって観察光軸１５ａから最も遠くに配置可能な隅領域に配置しているため、標本１を観察する場合、ホワイトバランス基準板４５の基準白色面４５ａを観察光軸１５ａから十分離隔した位置に配置することが可能である。これによって、顕微鏡装置１００では、標本１の観察時に、基準白色面で反射される外乱光が観察光学系１５を介して撮像素子９に受光されることがなく、鮮明な観察画像を得ることができる。

（変形例）
つぎに、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡装置の変形例について説明する。図４は、本変形例にかかる顕微鏡装置が備えるステージ２’の外観構成を示す斜視図である。本変形例にかかる顕微鏡装置は、顕微鏡装置１００の構成をもとに、ステージ２にかえてステージ２’を用いて構成されるものである。また、図４に示すように、ステージ２’は、ステージ２の構成をもとに、中ステージ４２、上ステージ４３およびホワイトバランス基準板４５に替えて、中ステージ４２’、上ステージ４３’およびホワイトバランス基準ユニット４６を用いて構成されている。その他の構成は、顕微鏡装置１００と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して示している。

中ステージ４２’および上ステージ４３’は、中ステージ４２および上ステージ４３と同様に、台座４１上に積層され、それぞれＹ軸方向およびＸ軸方向に移動自在に構成されている。また、上ステージ４３’は、上ステージ４３の構成をもとに、ホワイトバランス基準板４５に替えて、ホワイトバランス基準ユニット４６が設けられている。

ホワイトバランス基準ユニット４６は、図５−１〜図５−３に示すように、表面に基準白色面４６ａが形成された白色板４６ｂと、裏面として黒色面４６ｃが形成された黒色板４６ｄとを貼着して形成されたホワイトバランス基準板４６ｅと、表示切換機構としてホワイトバランス基準板４６ｅの側面部に突設されたレバー４６ｆおよびレバー４６ｆの先端部に設けられた回転ハンドル４６ｇと、を用いて構成されている。

ホワイトバランス基準板４６ｅは、上ステージ４３’に形成された凹部に嵌設され、レバー４６ｆは、上ステージ４３’の側面部に設けられた貫通孔を介してホワイトバランス基準板４６ｅの側面部に取り付けられている（図４参照）。レバー４６ｆは、円柱状に成形されるとともに、その側面部である周面部にネジが切られており、挿通された貫通孔に対して螺合している。

このため、レバー４６ｆは、外側先端部に固設されたハンドル４６ｇの回転操作に応じてホワイトバランス基準板４６ｅを回転させ、上ステージ４３’の上面に表示させるホワイトバランス基準板４６ｅの面を、基準白色面４６ａまたは黒色面４６ｃに自在に切り換えることができる。具体的には、レバー４６ｆは、ホワイトバランス補正を行う際、上ステージ４３’の上面に基準白色面４６ａが表示されるように回転操作され、ホワイトバランス補正を行う以外の場合には、上ステージ４３’の上面に黒色面４６ｃが表示されるように回転操作される。

これによって、本変形例にかかる顕微鏡装置では、標本１の観察を行う場合、ホワイトバランス基準板４６ｅを介して観察光学系１５に入射する外乱光を確実に削減することができ、常に鮮明な観察画像を得ることができる。また、これによって、ホワイトバランス基準板４６ｅの近傍にまで標本１を載置することができるため、標本１の観察に対して観察領域４４をより有効に利用することができる。さらに、ホワイトバランス補正時以外には、基準白色面４６ａを上ステージ４３’の表面に露出させないようにすることができるため、基準白色面４６ａに付着するゴミ等の量を削減することができるとともに、基準白色面４６ａに生じる汚れを防止することができる。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡装置について説明する。図６は、本実施の形態２にかかる顕微鏡装置２００の要部構成を示す図である。この図に示すように、顕微鏡装置２００は、顕微鏡装置１００の構成をもとに、ホワイトバランス基準ユニット５０をさらに備える。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して示している。なお、顕微鏡装置２００が備えるステージ２は、上ステージ４３からホワイトバランス基準板４５と、このホワイトバランス基準板４５を嵌設させる凹部とを省いた構成としてもよい。

図７−１〜図７−５は、ホワイトバランス基準ユニット５０の構成を示す図である。図７−１は平面図を示し、図７−２は正面図を示し、図７−３は底面図を示し、図７−４および図７−５は、それぞれ図７−２のＡ矢視図およびＢ矢視図を示している。これらの図に示すように、ホワイトバランス基準ユニット５０は、ホワイトバランス基準板５１と、保持手段としてのホルダ５２と、ガイド部材としてのガイド５３と、固定部５４とを用いて構成されている。

ホワイトバランス基準板５１は、基準白色面５１ａを上面とし、ホルダ５２に固設されたガイド５３上に載置されている。これによって、ホワイトバランス基準板５１は、ホルダ５２の内側面であるガイド面５２ａとガイド５３とにガイドされ、スライド自在にホルダ５２に保持されている。このホワイトバランス基準板５１は、例えば端部に設けられた挿脱ツマミ５１ｂが押し引き操作されることで、ホルダ５２に対して挿脱移動される。

固定部５４は、ホルダ５２の上面部に２本突設されており、それぞれホルダ５２の裏面から螺挿されるビス５４ａによってホルダ５２に固設されている。各固定部５４の上端部には、ビス５４ｂが設けられており、このビス５４ｂを顕微鏡本体６の側面部に螺着することで、ホワイトバランス基準ユニット５０は、顕微鏡本体６に吊着される。

その際、ホワイトバランス基準ユニット５０は、図６に示すように、標本１から対物レンズ３までの高さ内で、ガイド面５２ａおよびガイド５３のガイド方向が観察光軸１５ａに対して垂直に設けられるとともに、ホワイトバランス基準板５１が観察光軸１５ａ上に挿脱配置されるように、顕微鏡本体６に吊着される。これによって、ホワイトバランス基準板５１は、基準白色面５１ａを対物レンズ３に対向させ、観察光軸１５ａ上に挿脱自在に配置される。観察光軸１５ａ上に配置された場合、ホワイトバランス基準板５１は、基準白色面５１ａによって照明光を反射し、その反射光を、観察光学系１５を介して撮像面９ａに照射させる。なお、観察光軸１５ａに対するガイド方向の垂直性は、厳密に垂直である場合に限らず、略垂直である場合も含むものである。

このように構成された顕微鏡装置２００では、ホワイトバランス基準板５１は、ホワイトバランス補正を行う際、標本１と対物レンズ３との間で観察光軸１５ａ上に配置され、標本１の観察を行う際には、観察光軸１５ａ上から取り除かれる。取り除かれた場合、ホワイトバランス基準板５１は、取り除かれた状態でガイド５３を介してホルダ５２に保持される。ただし、ホワイトバランス基準板５１は、ホルダ５２に対して着脱することもできる。

これによって、顕微鏡装置２００では、標本１をステージ上から取り除くことなくホワイトバランス基準板５１を観察光軸１５ａ上に挿脱配置することができ、簡易な作業で容易にホワイトバランス補正を行うことができる。この結果、顕微鏡装置２００では、ホワイトバランス補正にかかる作業を含めた観察作業全体で、その作業に要する時間および負荷を削減することができる。

また、顕微鏡装置２００は、ホワイトバランス基準板５１の基準白色面５１ａが対物レンズ３の焦点面とは異なる高さに配置されるため、厳密なホワイトバランス補正を行うことはできないものの、標本１を移動させず、非常に簡便にホワイトバランス補正を行うことが可能であり、特に、標本１を移動させることができない場合にホワイトバランス補正を行うことができるという効果を奏する。さらに、顕微鏡装置２００がステージ２に替えて非可動のステージを備える場合にも、ホワイトバランス補正を行うことができるという効果を奏する。

（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３にかかる顕微鏡装置について説明する。図８は、本実施の形態３にかかる顕微鏡装置３００の要部構成を示す図である。この図に示すように、顕微鏡装置３００は、顕微鏡装置１００の構成をもとに、レボルバ４に替えて、スライダ挿脱孔６０が形成されたレボルバ４’を備えるとともに、スライダ挿脱孔６０内に挿設されるホワイトバランス基準スライダ６１をさらに備える。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して示している。なお、顕微鏡装置３００が備えるステージ２は、上ステージ４３からホワイトバランス基準板４５と、このホワイトバランス基準板４５を嵌設させる凹部とを省いた構成としてもよい。

図９−１および図９−２は、ホワイトバランス基準スライダ６１の構成を示す図である。図９−１は平面図であり、図９−２は、斜視図である。これらの図に示すように、ホワイトバランス基準スライダ６１は、ホワイトバランス基準板６１ａ、分離筒６１ｂおよびスライダ本体６１ｃを用いて構成されている。ホワイトバランス基準板６１ａは、基準白色面を上面にして分離筒６１ｂ内に嵌設され、分離筒６１ｂは、スライダ本体６１ｃに形成された円状の凹部に挿設されている。ホワイトバランス基準板６１ａおよび分離筒６１ｂの口径は、レボルバ４’に取り付けられる対物レンズ３の取り付け穴とほぼ等しくされている。

レボルバ４’は、レボルバ４の構成をもとに、観察光軸１５ａに垂直なガイド方向を有するガイド孔としてのスライダ挿脱孔６０がさらに設けられている。レボルバ４’は、少なくとも対物レンズ３の瞳近傍で、観察光軸１５ａを内包するとともに、スライダ挿脱孔６０を介してホワイトバランス基準スライダ６１を保持している。これによって、ホワイトバランス基準板６１ａは、スライダ挿脱孔６０にガイドされ、基準白色面を撮像素子９に対向させた状態で対物レンズ３の瞳近傍の観察光軸１５ａ上に挿脱自在に配置される。観察光軸１５ａ上に配置された場合、ホワイトバランス基準板６１ａは、その基準白色面によって照明光を反射し、反射した照明光を、ハーフミラー２０および結像レンズ７ａを介して撮像面９ａに照射させる。なお、観察光軸１５ａに対するガイド方向の垂直性は、厳密に垂直である場合に限らず、略垂直である場合も含むものである。

このように構成された顕微鏡装置３００では、ホワイトバランス基準板６１ａは、ホワイトバランス補正を行う際、対物レンズ３の瞳近傍で観察光軸１５ａ上に配置され、標本１の観察を行う際には、観察光軸１５ａ上から取り除かれる。取り除かれた場合、ホワイトバランス基準板６１ａは、ホワイトバランス基準スライダ６１と一体にスライダ挿脱孔６０によって保持される。ただし、ホワイトバランス基準スライダ６１は、スライダ挿脱孔６０に対して着脱することもできる。

これによって、顕微鏡装置３００では、標本１をステージ上から取り除くことなくホワイトバランス基準板６１ａを観察光軸１５ａ上に挿脱配置することができ、簡易な作業で容易にホワイトバランス補正を行うことができる。この結果、顕微鏡装置３００では、ホワイトバランス補正にかかる作業を含めた観察作業全体で、その作業に要する時間および負荷を削減することができる。

また、顕微鏡装置３００は、ホワイトバランス基準板６１ａの基準白色面が対物レンズ３の焦点面とは異なる高さに配置されるため、厳密なホワイトバランス補正を行うことはできないものの、標本１を移動させず、非常に簡便にホワイトバランス補正を行うことが可能であり、特に、標本１を移動させることができない場合にホワイトバランス補正を行うことができるという効果を奏する。さらに、顕微鏡装置３００がステージ２に替えて非可動のステージを備える場合にも、ホワイトバランス補正を行うことができるという効果を奏する。

また、顕微鏡装置３００が微分干渉観察（ＤＩＣ：Differential Interference Contrast）を行うことが可能な顕微鏡装置であって、微分干渉観察を行う場合に使用するノマルスキープリズム等を保持したＤＩＣスライダの挿脱孔を有するものである場合、スライダ本体６１ｃの外形をＤＩＣスライダと等しく形成することで、スライダ挿脱孔６０として特段のガイド孔を設けることなく、ＤＩＣスライダ用の挿脱孔にホワイトバランス基準スライダ６１を挿着し、ホワイトバランス基準板６１ａを観察光軸１５ａ上に挿脱自在に配置することができる。これによって、ホワイトバランス基準スライダ６１を用いたホワイトバランス補正を汎用的に実施することができるという効果を奏する。

（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４にかかる顕微鏡装置について説明する。図１０は、本実施の形態４にかかる顕微鏡装置４００の要部構成を示す図である。この図に示すように、顕微鏡装置４００は、顕微鏡装置１００の構成をもとに、顕微鏡本体６内に、ハーフミラー２０に替えてホワイトバランス基準キューブ７０およびハーフミラーキューブ２２，２３と、このホワイトバランス基準キューブ７０およびハーフミラーキューブ２２，２３を保持する切換保持機構７１と、を備える。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して示している。なお、顕微鏡装置４００が備えるステージ２は、上ステージ４３からホワイトバランス基準板４５と、このホワイトバランス基準板４５を嵌設させる凹部とを省いた構成としてもよい。

図１１は、ホワイトバランス基準キューブ７０の構成を示す図である。この図に示すように、ホワイトバランス基準キューブ７０は、ホワイトバランス基準板７０ａおよび固定枠７０ｂを用いて構成されている。ホワイトバランス基準板７０ａは、四角柱状のフレーム構造を有する固定枠７０ｂ内に固設されており、固定枠７０ｂ断面の四角形の各辺に対して斜面を形成するように設けられている。固定枠７０ｂは、例えばその外形がハーフミラーキューブ２２，２３と等しく形成される。

切換保持機構７１は、ハーフミラーキューブ２２，２３とホワイトバランス基準キューブ７０とを観察光軸１５ａに対してその垂直方向に移動自在に保持するとともに、ハーフミラーキューブ２２，２３およびホワイトバランス基準キューブ７０を観察光軸１５ａ上に切換自在に挿脱配置する。これによって、ホワイトバランス基準板７０ａは、ハーフミラーキューブ２２，２３に替わり観察光軸１５ａ上に挿脱自在に配置される。観察光軸１５ａ上に配置された場合、ホワイトバランス基準板７０ａは、その基準白色面によって照明光を反射し、反射した照明光を、結像レンズ７ａを介して撮像面９ａに照射させる。なお、ハーフミラーキューブ２２，２３は、例えば一方が明視野観察用のハーフミラーキューブとし、他方が暗視野観察用のハーフミラーキューブとすることができる。また、観察光軸１５ａに対する切換保持機構７１の駆動方向の垂直性は、厳密に垂直である場合に限らず、略垂直である場合も含むものである。

このように構成された顕微鏡装置４００では、切換保持機構７１によってホワイトバランス基準板７０ａは、ホワイトバランス補正を行う際、ハーフプリズム２０または２２に替えて観察光軸１５ａ上に配置され、標本１の観察を行う際には、観察光軸１５ａ上から取り除かれる。これによって、顕微鏡装置４００では、標本１をステージ上から取り除くことなくホワイトバランス基準板７０ａを観察光軸１５ａ上に挿脱配置することができ、簡易な作業で容易にホワイトバランス補正を行うことができる。この結果、顕微鏡装置４００では、ホワイトバランス補正にかかる作業を含めた観察作業全体で、その作業に要する時間および負荷を削減することができる。

また、顕微鏡装置４００は、ホワイトバランス基準板７０ａの基準白色面が対物レンズ３の焦点面とは異なる高さに配置されるため、厳密なホワイトバランス補正を行うことはできないものの、標本１を移動させず、非常に簡便にホワイトバランス補正を行うことが可能であり、特に、標本１を移動させることができない場合にホワイトバランス補正を行うことができるという効果を奏する。さらに、顕微鏡装置４００がステージ２に替えて非可動のステージを備える場合にも、ホワイトバランス補正を行うことができるという効果を奏する。

また、顕微鏡装置４００が明視野観察、暗視野観察等の各種観察手法を切換可能に構成されたものであって、ハーフミラーキューブ２２，２３等の光束分割素子を切換可能に構成されたものである場合、ホワイトバランス基準キューブ７０の外形をそれら光束分割素子と等しく形成することで、切換保持機構７１として特段の機構を設けることなく、光束分割素子の切換機構上にホワイトバランス基準キューブ７０を装備し、観察光軸１５ａ上に挿脱自在に配置することができる。これによって、ホワイトバランス基準キューブ７０を用いたホワイトバランス補正を汎用的に実施することができるという効果を奏する。

ここまで、本発明を実施する最良の形態を実施の形態１〜４として説明したが、本発明は、上述した実施の形態１〜４に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施の形態１〜４では、本発明にかかる顕微鏡装置が正立顕微鏡であるものとして説明したが、倒立顕微鏡であってもよい。また、本発明にかかる顕微鏡装置は、実体顕微鏡やビデオマイクロスコープ、さらにこれらのような顕微鏡を利用した検査装置に適用することもできる。

本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡装置の構成を示す図である。 図１に示したコントロール部の構成を示すブロック図である。 図１に示したステージの構成を示す図である。 実施の形態１の変形例としての顕微鏡装置が備えるステージの構成を示す図である。 図４に示したホワイトバランス基準ユニットの構成を示す平面図である。 図４に示したホワイトバランス基準ユニットの構成を示す側面図である。 図４に示したホワイトバランス基準ユニットの構成を示す底面図である。 本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡装置の構成を示す図である。 図６に示したホワイトバランス基準ユニットの構成を示す平面図である。 図６に示したホワイトバランス基準ユニットの構成を示す側面図である。 図６に示したホワイトバランス基準ユニットの構成を示す底面図である。 図７−２に示したホワイトバランス基準ユニットのＡ矢視図である。 図７−２に示したホワイトバランス基準ユニットのＢ矢視図である。 本発明の実施の形態３にかかる顕微鏡装置の構成を示す図である。 図８に示したホワイトバランス基準スライダの構成を示す平面図である。 図８に示したホワイトバランス基準スライダの構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態４にかかる顕微鏡装置の構成を示す図である。 図１０に示したホワイトバランス基準キューブの構成を示す図である。

符号の説明

１ 標本
２ ステージ
２ａ Ｘ軸ハンドル
２ｂ Ｙ軸ハンドル
３ 対物レンズ
４ レボルバ
５ 焦準機構
５ａ 焦準ハンドル
６ 顕微鏡本体
７ 筐体
７ａ 結像レンズ
８ 接眼レンズ
９ 撮像素子
９ａ 撮像面
１０ コントロール部
１０ａ 画像処理制御部
１０ｂ 画像処理部
１１ 電源部
１２ ハンドスイッチ
１３ 調光部
１４ 照明光学系
１５ 観察光学系
１５ａ 観察光軸
１６ 光源
１７〜１９ 照明レンズ
２０ ハーフミラー
２１ モニタ
２２，２３ ハーフミラーキューブ
３１ 前置処理部
３２ 可変利得増幅器
３３ Ａ／Ｄ変換部
３４ フレームメモリ
３５ メモリコントローラ
３６ ホワイトバランス検出部
３７ 利得設定部
３８ 表示処理部
３９ Ｄ／Ａ変換部
４１ 台座
４１ａ 凸部
４２ 中ステージ
４２ａ 中ステージガイド部
４２ｂ 凸部
４３ 上ステージ
４３ａ 上ステージガイド部
４４ 観察領域
４５ ホワイトバランス基準板
４５ａ 基準白色面
４６ ホワイトバランス基準ユニット
４６ａ 基準白色面
４６ｂ 白色板
４６ｃ 黒色面
４６ｄ 黒色板
４６ｅ ホワイトバランス基準板
４６ｆ レバー
４６ｇ 回転ハンドル
５０ ホワイトバランス基準ユニット
５１ ホワイトバランス基準板
５１ａ 基準白色面
５１ｂ 挿脱ツマミ
５２ ホルダ
５２ａ ガイド面
５３ ガイド
５４ 固定部
５４ａ，５４ｂ ビス
６０ スライダ挿脱孔
６１ ホワイトバランス基準スライダ
６１ａ ホワイトバランス基準板
６１ｂ 分離筒
６１ｃ スライダ本体
７０ ホワイトバランス基準キューブ
７０ａ ホワイトバランス基準板
７０ｂ 固定枠
７１ 切換保持機構
１００，２００，３００，４００ 顕微鏡装置
ＡＳ 開口絞り
ＦＳ 視野絞り
Ｒ，Ｇ，Ｂ 色信号

Claims (7)

1. ステージ上に載置された標本の観察像を結像する観察光学系と、前記観察像を撮像して観察画像を得る撮像手段と、前記観察画像のホワイトバランス補正を行う画像処理手段とを備えた顕微鏡装置において、
   前記ステージに対する前記標本の載置位置を維持したまま前記観察光学系の観察光路上に挿脱自在に配置されるホワイトバランス基準板を備えたことを特徴とする顕微鏡装置。
2. 前記ステージは、前記観察光路に対して前記標本を該観察光路に垂直な方向に移動自在であり、
   前記ホワイトバランス基準板は、前記ステージ上に設けられ、該ステージによって前記標本に替わり前記観察光路上に挿脱自在に配置されることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
3. 前記ホワイトバランス基準板は、前記ステージ上の領域であって該ステージが前記観察光路上に移動させることが可能な観察領域内の周縁部に設けられることを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡装置。
4. 前記ホワイトバランス基準板は、一方の面に白色面が形成されるとともに他方の面に黒色面が形成され、前記ステージの上面に前記白色面または前記黒色面を切換自在に表示させる表示切換機構とともに該ステージ上に設けられることを特徴とする請求項２または３に記載の顕微鏡装置。
5. 前記観察光学系が有する対物レンズから前記標本までの高さ内で、前記観察光路に垂直なガイド部材を有するとともに、該ガイド部材を介して前記ホワイトバランス基準板を保持する保持手段を備え、
   前記ホワイトバランス基準板は、前記ガイド部材にガイドされ、前記観察光路上に挿脱自在に配置されることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
6. 前記観察光学系が有する対物レンズの瞳近傍で、前記観察光路を内包し、該観察光路に垂直なガイド孔を有するとともに、該ガイド孔を介して前記ホワイトバランス基準板を保持する保持筐体を備え、
   前記ホワイトバランス基準板は、前記ガイド孔にガイドされ、前記観察光路上に挿脱自在に配置されることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
7. 前記標本を照明する照明光学系と前記観察光学系とを合分岐する光束分割素子と、前記ホワイトバランス基準板とを保持するとともに、前記観察光路に対して前記光束分割素子および前記ホワイトバランス基準板を該観察光路に垂直な方向に移動自在な切換保持手段を備え、
   前記ホワイトバランス基準板は、前記切換保持手段によって前記光束分割素子に替わり前記観察光路上に挿脱自在に配置されるとともに、該観察光路上に配置された場合、前記照明光学系が発する照明光を前記撮像手段に向けて反射させることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。

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