JP2009282055A - 顕微鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】検鏡者の疲労を少なくする。
【解決手段】顕微鏡システム１１は、対物レンズ２３を介してステージ１６に載置されているサンプル１２の観察像を取得し、その観察像を結像する鏡筒１７が保持する接眼レンズ２７を介して観察像を拡大して観察する倒立顕微鏡１３と、倒立顕微鏡１３において観察される観察像を撮像する撮像装置１４と、撮像装置１４により撮像された観察像を表示するディスプレイ部１５とを備えて構成される。そして、顕微鏡システム１１では、ディスプレイ部１５が、ステージ１６よりも後方で、倒立顕微鏡１３を上方から見て、その占有範囲内となるように配設されている。本発明は、例えば、顕微鏡システムに適用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、検鏡者の疲労を少なくすることができるようにした顕微鏡システムに関する。

一般的に、試料を拡大して観察する顕微鏡、顕微鏡を介して試料の観察像を撮像する撮像装置、および、その観察像を表示するモニタを備えて構成される顕微鏡システムがある。

このような顕微鏡システムでは、顕微鏡の接眼レンズを介して目視で観察像を観察する目視観察と、モニタに表示されている観察像を観察する、いわゆるモニタ観察とを行うことができる。

例えば、特許文献１には、顕微鏡の接眼レンズ付近にモニタが接続されている顕微鏡システムが開示されている。このように、接眼レンズ付近にモニタを配置することで、目視観察とモニタ観察とを繰り返す場合でも、視線の移動は少なくなる。

特開２００７−２５６８１０号公報

ところで、従来の顕微鏡システムでは、目視観察とモニタ観察とを繰り返す場合、検鏡者の疲労が大きいという問題があった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、検鏡者の疲労を少なくすることができるようにするものである。

本発明の顕微鏡システムは、ステージと、対物レンズと、前記ステージに載置されている試料の観察像を、前記対物レンズを介して取得し、前記観察像を結像する鏡筒が保持する接眼レンズとを有し、前記接眼レンズを介して、前記観察像を拡大して観察する顕微鏡と、前記観察像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された観察像を表示する表示手段とを備え、前記表示手段は、前記ステージの後方に配設されることを特徴とする。

本発明の顕微鏡システムにおいては、ステージと、対物レンズと、ステージに載置されている試料の観察像を、対物レンズを介して取得し、観察像を結像する鏡筒が保持する接眼レンズとを有する顕微鏡により、接眼レンズを介して、観察像を結像する鏡筒が保持する接眼レンズを介して、観察像が拡大されて観察され、撮像手段により、その観察像が撮像され、表示手段に表示される。そして、表示手段が、ステージの後方に配設される。

本発明の顕微鏡システムによれば、検鏡者の疲労を少なくすることができる。

まず、顕微鏡システムを用いて目視観察とモニタ観察とを繰り返す場合について説明する。例えば、従来の顕微鏡システム（特許文献１に開示されている顕微鏡システム）では、接眼レンズを覗いていた検鏡者が視線をずらして、接眼レンズ付近に配置されているモニタを見るとき、モニタは検鏡者の眼から100ｍｍ程度の位置にあると考えられる。

一般的に、顕微鏡は、明視の距離である250ｍｍの位置で観察像が観察されるように設計されており、接眼レンズを覗いていた検鏡者が視線をずらして、100ｍｍ程度の位置にあるモニタを見るときには、眼のピントを調整しなければならない。具体的には、250ｍｍの位置の観察像と、100ｍｍの位置のモニタとの観察においてピントを調整する場合には、6dpt（即ち、（1/0.1m）−（1/0.25m）＝6dpt）もの視度調整を行う必要がある。例えば、一般的に、人間の眼は∞〜150ｍｍ程度までを良好に見ることができると言われており、100ｍｍ程度の距離にあるモニタも良好に見ることができるが、目視観察とモニタ観察とを繰り返す場合、視度調整を何度も行うことになり、長時間の観察における検鏡者の疲労は大きなものとなる。

また、一般的に人間は、全画角４６度程度の角度を同時に見渡せるとされており、これは標準レンズである５０ｍｍのカメラレンズと３５ｍｍフィルムの組み合わせでもある。以上の条件を基に前述のモニタ配置を考えてみると、例えば、８インチモニタを考えた場合、モニタの横幅は約１７０ｍｍとなる。これを１００ｍｍ程度の距離から見るとすると、半画角ω＝４０．４となり、画面の右端から左端まで見渡すのに８０度もの角度分、目を動かさなければならず、かつ、モニタから離れなければ画角の全体像が見えず、検鏡者の疲労は大きい（計算に簡単のためモニタの中心軸上にアイポイントを置いた場合とした）。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明を適用した顕微鏡システムの一実施の形態の構成例を示す図である。

図１Ａには、顕微鏡システム１１の正面図が示されており、図１Ｂには、顕微鏡システム１１の上面図が示されており、図１Ｃには、顕微鏡システム１１の左側面図が示されている。

図１において、顕微鏡システム１１は、サンプル１２を拡大して観察する倒立顕微鏡１３、サンプル１２の観察像を撮像する撮像装置１４、および、撮像装置１４により撮像された観察像を表示するディスプレイ部１５を備えて構成される。

倒立顕微鏡１３では、その正面側から見て、即ち、顕微鏡システム１１を使用してサンプル１２を観察する検鏡者から見て、サンプル１２が載置されるステージ１６が右側に配置され、サンプル１２の観察像を結像する鏡筒１７が左側に配置され、光学系を収納する顕微鏡本体１８の上面に、ステージ１６および鏡筒１７が設けられている。

撮像装置１４は、鏡筒１７の上端に設けられているカメラポート１９に装着可能とされており、鏡筒１７で結像される観察像を撮像する。

ディスプレイ部１５は、信号ケーブル２０を介して撮像装置１４に接続されており、倒立顕微鏡１３のステージ１６の後方（奥側）に配設されるとともに、倒立顕微鏡１３の正面から見て、鏡筒１７におけるアイポイントと同程度の高さに配設される。また、ディスプレイ部１５は、アーム部（固定手段または装着手段）２１により、顕微鏡本体１８に固定されている。

図１に示すように、アーム部２１は、例えば、板状の部材であり、ディスプレイ部１５が動かないように、ディスプレイ部１５の背面と顕微鏡本体１８の背面とに、例えば、ボルトなどにより固定される。なお、アーム部２１は、例えば、ディスプレイ部１５の位置を縦方向または横方向に自在に移動することができる可動機構を有していてもよく、検鏡者の好みに応じた方向にディスプレイ部１５を向けることができるように構成することもできる。

また、ディスプレイ部１５は、信号ケーブル２０を介して撮像装置１４から伝送される観察像を表示したり、検鏡者が撮像装置１４を操作するためのGUIを表示したりする。例えば、ディスプレイ部１５は、タッチパネルとしての機能を有しており、検鏡者がディスプレイ部１５に表示されるGUIをタッチすると、信号ケーブル２０を介して、検鏡者の操作に応じた操作信号を撮像装置１４に送信する。これにより、撮像装置１４は、その操作信号に応じて設定される撮像条件で観察像を撮像する。

ステージ１６は、いわゆる３枚板ステージとして構成されており、図１Ｂの左右方向にサンプル１２を移動可能とするように構成されており、その下方からサンプル１２を観察することができるように、少なくとも一部に開口部が設けられている。

ステージ１６の下側には、サンプル１２からの光を集光する対物レンズ２３を装着したレボルバ２４が配設されている。レボルバ２４には、対物レンズ２３の他、複数の対物レンズ（図示せず）を装着することができ、所定の回転軸を中心に回転可能に構成されている。レボルバ２４に装着されている複数の対物レンズは、例えば、それぞれ倍率が異なり、検鏡者は、レボルバ２４を回転させて、任意の対物レンズを、サンプル１２を観察するための鉛直方向に向かう光軸上の観察位置に位置決めすることで、サンプル１２を観察する際の倍率を変更することができる。また、レボルバ２４は、対物レンズの光軸方向に上下動することが可能であり、これによりサンプル１２への焦準が行われる。

また、例えば、サンプル１２の観察に用いられている対物レンズ２３を特定する情報を、ディスプレイ部１５に表示させることができる。即ち、レボルバ２４には、複数の対物レンズを装着するための装着部のそれぞれを識別するための番地（識別番号）が設定されており、レボルバ２４を回転させて観察位置に位置決めされている番地を、図示しないケーブルを介してディスプレイ部１５に送信し、表示させることができる。また、それぞれの装着部に装着される対物レンズの種類（倍率など）を倒立顕微鏡１３が認識することができれば、対物レンズの種類をディスプレイ部１５に表示させてもよい。また、ランプハウス２９が有するランプに供給される電圧（照明の強度）などもディスプレイ部１５に表示させることができる。このような情報をディスプレイ部１５に表示させることで、検鏡者は、モニタ観察においてディスプレイ部１５を見るだけで、観察条件を容易に把握することができる。

顕微鏡本体１８には、ミラー２５および２６が内蔵され、ミラー２５は、対物レンズ２３の光軸上の鉛直方向の下方に配置されており、対物レンズ２３により集光された光を、鏡筒１７の鉛直方向の下方に配置されているミラー２６に向かって反射する。ミラー２６は、ミラー２５により反射されたサンプル１２からの光を、鏡筒１７に向かって反射する。

上述したように、倒立顕微鏡１３を正面側から見たときに、倒立顕微鏡１３の左側に鏡筒１７が配置され、倒立顕微鏡１３の右側にステージ１６が配置されているので、対物レンズ２３を介してミラー２５に向かうサンプル１２からの光は、ミラー２５により、倒立顕微鏡１３を正面側から見て右側から左側に向かうように、向きが変えられる。即ち、対物レンズ２３を介してミラー２５に向かうサンプル１２からの光の光軸をＬ１とし、ミラー２５からミラー２６に向かう光の光軸をＬ２とし、ミラー２６から鏡筒１７に向かう光の光軸をＬ３とすると、平行な光軸Ｌ１およびＬ３は鉛直方向を向いており、光軸Ｌ１とＬ３とに直交な関係にある光軸Ｌ２は左右方向を向いている。また、光軸Ｌ１乃至Ｌ３が成す平面は、顕微鏡本体１８の正面と平行な面である。

鏡筒１７は、結像レンズやプリズムなどからなる光学系（図示せず）を有しており、ミラー２６からの光、即ち、対物レンズ２３により集光され、ミラー２５および２６により反射されるサンプル１２からの光を結像させる。また、鏡筒１７は、使用する際の顕微鏡本体１８に対する検鏡者の位置側である倒立顕微鏡１３の正面側を向くように、接眼レンズ２７を保持しており、接眼レンズ２７は、鏡筒１７において結像された観察像を、検鏡者が肉眼で観察することができるように拡大する。

また、鏡筒１７内の光軸Ｌ３上には、ハーフミラー２８が設けられており、サンプル１２からの光の一部を、接眼レンズ２７に向かって反射するとともに、その光の一部をカメラポート１９に向かって透過させる。これにより、撮像装置１４が、観察像を撮像するのと並行して、検鏡者が、接眼レンズ２７を介しての目視観察を行うことができる。なお、例えば、ハーフミラー２８に替えて、光を全反射するミラーを、鏡筒１７内に着脱可能に取り付けてもよい。この場合、光軸Ｌ３上にミラーを配置すること、または、光軸Ｌ３上から取り外すことにより、目視観察とモニタ観察とを切り替えることができる。

ランプハウス２９は、顕微鏡本体１８の背面に設けられており、サンプル１２を照明するための光源、例えば、ハロゲンランプやＬＥＤを収納している。ランプハウス２９からの光は、顕微鏡本体１８の背面から正面に向かって照射され、その光軸Ｌ４上にあるミラー３０により、光軸Ｌ１上に配置されているハーフミラー３１に向かって反射される。ハーフミラー３１は、光軸Ｌ１上の対物レンズ２３とミラー２５との間に配置されており、ミラー３０により反射されたランプハウス２９からの光を、鉛直方向の上方に向かって反射し、その光が、対物レンズ２３を介してサンプル１２に照射される。

ミラー３０からハーフミラー３１に向かう光軸Ｌ５上には、開口絞り３２および視野絞り３３が配置されている。また、開口絞り３２を操作するための開口絞り操作部３４、および視野絞り３３を操作するための視野絞り操作部３５が、顕微鏡本体１８の正面側（前面）に設けられている。開口絞り３２は、検鏡者による開口絞り操作部３４の操作に応じて、サンプル１２を観察する際のコントラストを調整する。視野絞り３３は、検鏡者による視野絞り操作部３５の操作に応じて、サンプル１２に照射される光の範囲を規定して、サンプル１２を観察する際の視野の範囲を調整する。

この様に光軸Ｌ５が、顕微鏡本体１８の正面側（検鏡者側）に左右に延びる光路を形成することで、この光路に各絞りを配置でき、絞りの操作性を向上できるようになっている。

顕微鏡本体１８の左側面には、粗動ハンドル３６および微動ハンドル３７が設けられており、その右側面には、微動ハンドル３８が設けられている。粗動ハンドル３６および微動ハンドル３７と、微動ハンドル３８とは、対物レンズ２３の光軸方向に、対物レンズ２３を移動させるための操作部であり、検鏡者は、左手で粗動ハンドル３６および微動ハンドル３７を操作したり、右手で微動ハンドル３８を操作したりすることで、図示しないラックアンドピニオン部を介して、対物レンズ２３を光軸方向に上下動させてサンプル１２を観察する際のピントを調整する。

また、粗動ハンドル３６および微動ハンドル３７と、微動ハンドル３８とは、１軸粗微動ハンドルと呼ばれる機構を採用しており、光軸Ｌ２と平行な回転軸を中心に回転するシャフト（図示せず）により連結されており、このシャフトが、粗動ハンドル３６並びに微動ハンドル３７および３８に対する操作を駆動部（図示しないラックアンドピニオン部）に伝えることで、対物レンズ２３が上下に駆動する。

ここで、図１Ｂにおいて、点Ｏは、鏡筒１７のアイポイントであり、顕微鏡システム１１では、点Ｏからステージ１６の後方に配置されているディスプレイ部１５までの距離が、250ｍｍから1000ｍｍまでの範囲、好ましくは、250ｍｍから500ｍｍまでの範囲となるように構成される。

即ち、倒立顕微鏡１３の明視の距離である250ｍｍ程度の位置にディスプレイ部１５が配置されることで、検鏡者は、目視観察とモニタ観察とを繰り返す場合でも、眼のピントの調整が不要である。また、1000ｍｍ程度の位置にディスプレイ部１５が配置されている場合には、目視観察とモニタ観察とを繰り返すとき、3dpt（即ち、（1/0.25m）−（1/1m）＝3dpt）程度のピントの調整でよい。この範囲であれば、ディスプレイ部１５を見る際、検鏡者が疲労を感じることはなく、ディスプレイ部１５に表示される情報や画像を見ることができる。

例えば、８インチのモニタを設置した場合を考えると、２５０ｍｍの距離から覗いたとき、半画角ω＝１８．８となり、モニタ画面の右端から左端を見渡すのに３８度程度の目の動きでよい。このモニタの大きさであれば、検鏡者は、全画面を一度に見渡すことができる。

また、500ｍｍ程度の位置にディスプレイ部１５が配置されている場合には、目視観察とモニタ観察とを繰り返すとき、2dpt（即ち、（1/0.25m）−（1/1m）＝3dpt）程度のピントの調整でよいとともに、例えば、顕微鏡システム１１を載置する机上に収まる寸法として現実的な距離である。なお、ディスプレイ部１５が、顕微鏡システム１１を上方から見て、倒立顕微鏡１３の占有範囲内に配置されるようにすることで、顕微鏡システム１１の設置面積が広くなることもない。

従って、特許文献１に示されているような顕微鏡の接眼レンズ付近にモニタが接続されている顕微鏡システムにおいて、目視観察とモニタ観察とを繰り返す場合よりも、顕微鏡システム１１では、眼のピントの調整を少なくすることができ、検鏡者の疲労を少なくすることができる。

また、図１に示すように、鏡筒１７のアイポイントである点Ｏを中心として角度αの範囲に、ディスプレイ部１５が配置されている。この角度αは、６０度程度が好ましい。これは、検鏡者が接眼レンズ２７をのぞき、次の動作としてディスプレイ部１５を見る際、検鏡者の眼の動く範囲または顔を動かす範囲として疲労感の少ない無理のない動きができる範囲である。

なお、ディスプレイ部１５が、検鏡者の正面や、検鏡者から見て鏡筒１７よりも左側に配設されていてもよいが、ディスプレイ部１５がステージ１６の後方である場合には、ステージ１６に載置されているサンプル１２や、その下方の対物レンズ２３など、観察時に確認するものと、ディスプレイ部１５とが、検鏡者から見て同じ方向に配置されるので、顕微鏡システム１１の操作性が良くなる。

なお、図１の顕微鏡システム１１では、倒立顕微鏡１３は、正面から見て、ステージ１６が右側に配置され、鏡筒１７が左側に配置され、ステージ１６の後方にディスプレイ部１５が配置されて構成されているが、ステージ１６と鏡筒１７の配置の関係はこれに限られるものではなく、例えば、ステージ１６が左側に配置され、鏡筒１７が右側に配置されて構成されもよい。また、鏡筒１７がステージ１６の手前側に配置（即ち、鏡筒１７の奥側にステージ１６が配置）されるように構成されもよい。

即ち、図２は、本発明を適用した顕微鏡システムの他の実施の形態の構成例を示す図である。

図２Ａおよび図２Ｃには、顕微鏡システム５１の右側面図が示されており、図２Ｂには、図２Ａに示されている顕微鏡システム５１の上面図が示されており、図２Ｄには、図２Ｃに示されている顕微鏡システム５１の上面図が示されている。

なお、図２において、顕微鏡システム５１は、図１の顕微鏡システム１１と同様に構成されており、顕微鏡システム１１と共通する構成要件には、同一の符号が付されており、その説明は、適宜省略する。但し、顕微鏡システム５１においては、倒立顕微鏡１３’の構成が、顕微鏡システム１１の倒立顕微鏡１３と異なっている。また、図２では、撮像装置および信号ケーブルの図示が省略されている。

倒立顕微鏡１３’は、一般的な倒立顕微鏡であり、その正面（検鏡者側）から見て、サンプル１２が載置されるステージ１６が奥側に配置され、サンプル１２の観察像を結像する鏡筒１７が手前側に配置されている。

また、図２Ａおよび図２Ｂに示されている顕微鏡システム５１と、図２Ｃおよび図２Ｄに示されている顕微鏡システム５１とでは、ディスプレイ部１５の配置が異なっており、その他の構成は同一である。

図２Ａおよび図２Ｂに示されている顕微鏡システム５１では、顕微鏡システム５１を使用する検鏡者からみて正面のステージ１６の後方にディスプレイ部１５が配置され、例えば、倒立顕微鏡１３’の上方から見て、鏡筒１７とサンプル１２とを通る直線上にディスプレイ部１５の略中央が位置するようにディスプレイ部１５が配置されている。また、図２Ｃおよび図２Ｄに示されている顕微鏡システム５１では、顕微鏡システム５１を使用する検鏡者からみて正面よりも右側のステージ１６の後方にディスプレイ部１５が配置されている。

このように、鏡筒１７の奥側にステージ１６が配設されている倒立顕微鏡１３’を有して構成される顕微鏡システム５１においても、図１の顕微鏡システム１１と同様に、目視観察とモニタ観察とを繰り返す場合でも、検鏡者の疲労を抑制することができる。

なお、顕微鏡システム１１および５１では、倒立顕微鏡によりシステムが構成されているが、倒立顕微鏡以外の顕微鏡により顕微鏡システムを構成することができる。

即ち、図３は、本発明を適用した顕微鏡システムのさらに他の実施の形態の構成例を示す図である。

図３に示されている顕微鏡システム６１は、正立顕微鏡６２を有して構成されている。

図３Ａおよび図３Ｃには、顕微鏡システム６１の右側面図が示されており、図３Ｂには、図３Ａに示されている顕微鏡システム６１の上面図が示されており、図３Ｄには、図３Ｃに示されている顕微鏡システム６１の上面図が示されている。図３において、図１の顕微鏡システム１１と共通する構成要件には、同一の符号が付されており、その説明は、適宜省略する。また、図３では、撮像装置および信号ケーブルの図示が省略されている。

正立顕微鏡６２では、サンプル１２が載置されるステージ１６の上方に対物レンズ２３が配置され、その上側に鏡筒１７が配置されており、サンプル１２を上側から観察する。

図３Ａおよび図３Ｂに示されている顕微鏡システム６１では、顕微鏡システム６１を使用する検鏡者からみて正面にディスプレイ部１５が配置されている。また、図３Ｃおよび図３Ｄに示されている顕微鏡システム６１では、顕微鏡システム６１を使用する検鏡者からみて正面よりも右側にディスプレイ部１５が配置されている。

このように、正立顕微鏡６２を有して構成される顕微鏡システム５１においても、図１の顕微鏡システム１１と同様に、目視観察とモニタ観察とを繰り返す場合でも、検鏡者の疲労を抑制することができる。

また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

本発明を適用した顕微鏡システムの一実施の形態の構成例を示す図である。 本発明を適用した顕微鏡システムの他の実施の形態の構成例を示す図である。 本発明を適用した顕微鏡システムさらに他の実施の形態の構成例を示す図である。

符号の説明

１１ 顕微鏡システム， １２ サンプル， １３ 倒立顕微鏡， １４ 撮像装置， １５ ディスプレイ部， １６ ステージ， １７ 鏡筒， １８ 顕微鏡本体， １９ カメラポート， ２０ 信号ケーブル， ２１ アーム部， ２３ 対物レンズ， ２４ レボルバ， ２５ ミラー， ２６ ミラー， ２７ 接眼レンズ， ２８ ハーフミラー， ２９ ランプハウス， ３０ ミラー， ３１ ハーフミラー， ３２ 開口絞り， ３３ 視野絞り， ３４ 開口絞り操作部， ３５ 視野絞り操作部， ３６ 粗動ハンドル， ３７ 微動ハンドル， ３８ 微動ハンドル

Claims (7)

1. ステージと、対物レンズと、前記ステージに載置されている試料の観察像を、前記対物レンズを介して取得し、前記観察像を結像する鏡筒が保持する接眼レンズとを有し、前記接眼レンズを介して、前記観察像を拡大して観察する顕微鏡と、
   前記観察像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された観察像を表示する表示手段と
   を備え、
   前記表示手段は、前記ステージの後方に配設される
   ことを特徴とする顕微鏡システム。
2. 前記表示手段は、前記ステージよりも後方であって、前記顕微鏡を上方から見て前記顕微鏡の左右の占有範囲内に配設される
   ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
3. 前記表示手段は、前記鏡筒のアイポイントを基準として、略250ｍｍから1000ｍｍまでの範囲に配設される
   ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
4. 前記表示手段は、前記顕微鏡を上方から見て、前記鏡筒のアイポイントを中心とした６０度の範囲内に配設される
   ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
5. 前記表示手段の向きが前記顕微鏡に対して可変となるように前記表示手段を前記顕微鏡に装着する可変装着手段を
   さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
6. 前記顕微鏡は、前記顕微鏡を正面側からみて、一方の側面側に前記ステージが配設されるとともに、他方の側面側に前記鏡筒が配設されて構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
7. 前記顕微鏡は、複数の対物レンズを有し、
   前記表示手段には、複数の対物レンズのうちの、前記試料の観察に用いられている対物レンズを特定する情報がさらに表示される
   ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。

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