JP2014085597A - Microscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、試料に対して偏光観察または微分干渉観察が可能な顕微鏡に関する。 The present invention relates to a microscope capable of performing polarization observation or differential interference observation on a sample.
従来、偏光観察を行う顕微鏡において、照明光学系および結像光学系の光路にそれぞれポラライザおよびアナライザを着脱自在に挿入する技術が知られている(特許文献1参照)。この技術では、ユーザがアナライザを回転させながら試料のコントラストや明暗を調整することで、試料の内部構造を観察する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for detachably inserting a polarizer and an analyzer into optical paths of an illumination optical system and an imaging optical system in a microscope that performs polarization observation is known (see Patent Document 1). In this technique, the user observes the internal structure of the sample by adjusting the contrast and brightness of the sample while rotating the analyzer.
また、微分干渉観察を行う顕微鏡において、微分干渉プリズムの位置データを記録し、この記録した位置に微分干渉プリズムを移動させてリタデーションの調整を行う技術が知られている(特許文献2参照)。 In addition, a technique for recording differential interference prism position data in a microscope that performs differential interference observation, and adjusting retardation by moving the differential interference prism to the recorded position is known (see Patent Document 2).
ところで、上述した特許文献1では、画像で確認しながら、ポラライザを通過する光の振動方向とアナライザを通過する光の振動方向とが直交するようにアナライザを回転させることによってクロスニコルに調整する。また、上述した特許文献2でも、ポラライザとアナライザからなる偏光観察機構を設けた場合、クロスニコルの調整が必要になる。
By the way, in the above-described Patent Document 1, while confirming with an image, the analyzer is adjusted to cross Nicole by rotating the analyzer so that the vibration direction of the light passing through the polarizer and the vibration direction of the light passing through the analyzer are orthogonal to each other. Also in
しかしながら、アナライザの回転によるクロスニコルの調整は、技量が低い使用者にとって難しかった。このため、簡易な操作でポラライザに対してアナライザをクロスニコルに調整することができる技術が望まれていた。 However, adjustment of crossed Nicols by rotating the analyzer has been difficult for users with low skills. For this reason, the technique which can adjust an analyzer to cross Nicol with respect to a polarizer by simple operation was desired.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、偏光観察および/または微分干渉観察を行う際に、簡易な操作でクロスニコルに調整することができる顕微鏡を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a microscope that can be adjusted to crossed Nicols with a simple operation when performing polarization observation and / or differential interference observation.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる顕微鏡は、試料を載置するステージと、前記試料に対して照明光を照射する光源と、前記光源が照射する前記照明光を前記試料に集光する対物レンズと、前記光源が出射した前記照明光を前記対物レンズに反射する一方、前記対物レンズを介して入射する前記試料で反射した反射光を透過するハーフミラーと、前記光源と前記ハーフミラーとの光路上に配置され、前記光源が照射する前記照明光の1方向の偏光成分のみを透過させるポラライザと、前記対物レンズの光軸を中心として回転可能に観察側の光路上に配置され、基準位置からの回転角度に応じた前記反射光の偏光成分を透過させるアナライザと、前記アナライザを透過した前記反射光を受光して電気信号に変換することによって、前記試料の画像データを生成する撮像部と、偏光観察時に前記撮像部が生成する前記画像データに含まれる輝度値に基づいて、前記ポラライザを透過する前記照明光の偏光成分の振動方向と前記アナライザを透過する前記反射光の偏光成分の振動方向とが直交するクロスニコルの状態である前記アナライザの回転角度をクロスニコル位置として検出するクロスニコル検出部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a microscope according to the present invention includes a stage on which a sample is placed, a light source that irradiates illumination light to the sample, and the illumination light that the light source irradiates. An objective lens that collects light on the sample, and a half mirror that reflects the illumination light emitted from the light source to the objective lens while transmitting reflected light reflected by the sample incident through the objective lens, A polarizer disposed on an optical path between the light source and the half mirror and transmitting only a polarization component in one direction of the illumination light emitted by the light source; and rotatable on the observation side so as to be rotatable about the optical axis of the objective lens An analyzer that is disposed on the optical path and transmits the polarization component of the reflected light according to the rotation angle from the reference position, and receives the reflected light that has passed through the analyzer and converts it into an electrical signal. And a vibration direction of the polarization component of the illumination light transmitted through the polarizer based on a luminance value included in the image data generated by the imaging unit during polarization observation. And a crossed Nicols detector that detects the rotation angle of the analyzer as a crossed Nicol position in a crossed Nicols state in which the polarization direction of the polarized light component of the reflected light that passes through the analyzer is orthogonal. To do.
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記撮像部は、時系列に沿って連続的に前記画像データを順次生成し、前記クロスニコル検出部は、前記アナライザが回転する際に、前記輝度値が最小になる前記アナライザの回転角度を前記クロスニコル位置として検出することを特徴とする。 Further, in the microscope according to the present invention, in the above invention, the imaging unit sequentially generates the image data sequentially along a time series, and the crossed Nicol detection unit is configured so that the analyzer rotates when the analyzer rotates. The rotation angle of the analyzer that minimizes the luminance value is detected as the crossed Nicols position.
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記画像データに対応する画像を表示する表示部と、前記クロスニコル検出部が前記クロスニコル位置を検出した場合、前記アナライザが前記クロスニコル位置にあることを示す情報を前記表示部に出力させる出力制御部と、をさらに備えたことを特徴とする。 Further, in the microscope according to the present invention, in the above invention, when the display unit displaying an image corresponding to the image data and the crossed Nicol detection unit detect the crossed Nicol position, the analyzer is in the crossed Nicol position. An output control unit for causing the display unit to output information indicating that the display unit is present.
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において所定の位置からの前記アナライザの回転角度を検出する回転角度検出部と、前記クロスニコル検出部が前記クロスニコル位置を検出した場合、前記回転角度検出部が検出した前記回転角度を記録する記録部と、をさらに備えたことを特徴とする。 Further, the microscope according to the present invention includes a rotation angle detection unit that detects a rotation angle of the analyzer from a predetermined position in the above invention, and the rotation angle detection when the cross Nicol detection unit detects the cross Nicol position. And a recording unit that records the rotation angle detected by the unit.
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記光軸を中心として前記アナライザを回転駆動させる駆動部と、前記記録部が記録する前記回転角度に基づいて、前記駆動部を駆動させて前記アナライザを前記クロスニコル位置に回転させる駆動制御部と、をさらに備えたことを特徴とする。 In the microscope according to the present invention, in the above invention, the drive unit that drives the analyzer to rotate about the optical axis, and the drive unit is driven based on the rotation angle recorded by the recording unit. And a drive controller that rotates the analyzer to the crossed Nicol position.
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記駆動制御部は、前記回転角度検出部が検出した現在の回転角度と前記記録部が記録する前記回転角度とに基づいて、前記アナライザを最も近いクロスニコル位置に回転させることを特徴とする。 Further, in the microscope according to the present invention, in the above invention, the drive control unit sets the analyzer most on the basis of the current rotation angle detected by the rotation angle detection unit and the rotation angle recorded by the recording unit. It is characterized by being rotated to a close crossed Nicol position.
また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記ハーフミラーと前記対物レンズとの光路上に進退可能に配置され、前記ポラライザを透過した1方向の偏光成分の光を互いに直交する2つの直線偏光成分に分離する一方、前記試料で反射した2つの直線偏光成分に分離された光を重ね合わせる微分干渉プリズムと、前記光路に対して前記微分干渉プリズムを水平方向に移動させる微分干渉駆動部と、微分干渉観察を指示する指示信号の入力を受け付ける微分干渉観察操作部と、をさらに備え、前記出力制御部は、前記微分干渉観察操作部から前記指示信号が入力された場合において、前記アナライザがクロスニコル位置にないとき、微分干渉観察ができない旨を前記表示部に表示させることを特徴とする。 The microscope according to the present invention is the microscope according to the above-described invention, which is arranged so as to be able to advance and retreat on the optical path between the half mirror and the objective lens, and has two straight lines orthogonal to each other in one direction of the polarization component transmitted through the polarizer. A differential interference prism that superimposes the light separated into two linearly polarized light components reflected by the sample while separating the polarization component, and a differential interference driving unit that moves the differential interference prism in a horizontal direction with respect to the optical path; A differential interference observation operation unit that receives an input of an instruction signal for instructing differential interference observation, and the output control unit, when the instruction signal is input from the differential interference observation operation unit, When not in the crossed Nicols position, the display unit displays that the differential interference observation is not possible.
本発明にかかる顕微鏡によれば、クロスニコル検出部が偏光観察時に撮像部によって生成される画像データに含まれる輝度値に基づいて、ポラライザを透過する照明光の偏光成分の振動方向とアナライザを透過する反射光の偏光成分の振動方向とが直交するクロスニコルの状態であるアナライザの回転角度をクロスニコル位置として検出するので、簡易な操作でクロスニコルへ調整することができるという効果を奏する。 According to the microscope of the present invention, the crossed Nicols detection unit transmits the polarization direction of the polarization component of the illumination light transmitted through the polarizer and the analyzer based on the luminance value included in the image data generated by the imaging unit during polarization observation. Since the rotation angle of the analyzer, which is in a crossed Nicol state in which the polarization direction of the polarization component of the reflected light is orthogonal, is detected as the crossed Nicol position, there is an effect that the crossed Nicol can be adjusted with a simple operation.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)について説明する。また、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。なお、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付して説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described with reference to the drawings. Further, the present invention is not limited to the embodiments described below. In the description of the drawings, the same portions will be described with the same reference numerals.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1にかかる顕微鏡の機能構成を模式的に示すブロック図である。なお、図1において、顕微鏡1が載置される平面をXY平面とし、XY平面と垂直な方向をZ方向として説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a functional configuration of a microscope according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a plane on which the microscope 1 is placed is referred to as an XY plane, and a direction perpendicular to the XY plane is referred to as a Z direction.
図1に示す顕微鏡1は、試料Sを観察する顕微鏡本体部10と、顕微鏡本体部10が試料Sを撮像した画像データに対応する画像を表示する表示部20と、顕微鏡1の各種データを記録する記録部21と、顕微鏡本体部10および表示部20の駆動を制御するコントローラ30と、を備える。
A microscope 1 shown in FIG. 1 records a
顕微鏡本体部10は、ステージ101と、レボルバ102と、対物レンズ103と、光源104と、平行レンズ105と、ポラライザ106と、ハーフミラー107と、アナライザ機構108と、回転角度検出部109と、結像レンズ110と、撮像部111と、を備える。
The microscope
ステージ101は、試料Sが載置される。ステージ101は、XYZ方向に移動自在に構成される。ステージ101は、コントローラ30の制御のもと、モータ等の駆動部によってXY平面内で移動自在に構成されてもよい。
On the
レボルバ102は、倍率(観察倍率)が異なる複数の対物レンズ103を保持する。レボルバ102は、顕微鏡本体部10に対して回転自在に設けられ、試料Sの観察に用いる対物レンズ103を試料Sの上方に配置する。
The
対物レンズ103は、光源104が照射する照明光を試料Sに集光する。対物レンズ103は、たとえば1倍、2倍、4倍の比較的に倍率の低い対物レンズ103a(以下、「低倍対物レンズ103a」という)と、10倍、20倍、40倍の低倍対物レンズ103aの倍率に対して高倍率である対物レンズ103b(以下、「高倍対物レンズ103b」という)とを少なくとも1つずつレボルバ102に装着される。なお、低倍対物レンズ103aおよび高倍対物レンズ103bの倍率は、一例であり、高倍対物レンズ103bが低倍対物レンズ103aに対して倍率が高ければよい。
The
光源104は、コントローラ30の制御のもと、試料Sに照明光を出射する。光源104は、ハロゲンランプ、キセノンランプまたはLED(Light Emitting Diode)等の白色光源によって構成される。
The
平行レンズ105は、光源104から出射された照明光(以下、「落射照明光」という)を集光して平行光に変換する。
The
ポラライザ106は、光源104とハーフミラー107との光路上(照明光学系)に配置され、光源104が照射する照明光の1方向の偏光成分のみを透過させる。ポラライザ106は、フィルタ等の光学素子の1つである偏光板を用いて構成される。
The
ハーフミラー107は、照明光を対物レンズ103に反射する一方、対物レンズ103を介して入射される試料Sの反射光を透過する。
The
アナライザ機構108は、観察側に配置され、対物レンズ103およびハーフミラー107を介して入射される試料Sの反射光の1方向の偏光成分のみを透過させる。
The
ここで、アナライザ機構108の構成について詳細に説明する。図2は、アナライザ機構108の構成を模式的に示す図である。
Here, the configuration of the
図2に示すように、アナライザ機構108は、フィルタ等の光学素子の1つである偏光板を用いて構成され、対物レンズ103の光軸を中心として回転可能に観察側の光路上に配置されたアナライザ108aと、回転可能な操作部108bと、操作部108bの回転をアナライザ108aに伝達するベルト108cと、を有する。アナライザ108aは、基準位置からの回転角度に応じた反射光の偏光成分を透過させる。ここで、基準位置とは、ポラライザ106を透過する光の偏光成分の振動方向とアナライザ108cを透過する光の偏光成分の振動方向とが直交するクロスニコルの状態になる位置である。また、操作部108bには、アナライザ108aの回転角度を示すメモリ108dが設けられている。これにより、ユーザが操作部108bを操作することにより、アナライザ108aも回転する。なお、アナライザ機構108は、操作部108bの回転をアナライザ108aに伝達することができればよく、ベルト108cに換えて歯車等であってもよい。
As shown in FIG. 2, the
回転角度検出部109は、アナライザ108aの回転角度を検出し、この検出結果をコントローラ30に出力する。ここで、回転角度とは、基準位置からアナライザ108aが回転した位置までの角度である。回転角度検出部109は、ロータリーエンコーダや光フォトインタラプタ等を用いて構成される。
The rotation
結像レンズ110は、アナライザ108aを介して入射された試料Sの反射光を集光して観察像を結像する。
The
撮像部111は、結像レンズ110によって結像された観察像を受光して光電変換を行うことによって、試料Sの画像データを生成し、この画像データをコントローラ30に出力する。撮像部111は、CCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等を用いて構成される。
The
表示部20は、後述するコントローラ30を介して入力される画像データに対応する画像や顕微鏡1の操作情報を表示する。表示部20は、液晶または有機EL(Electro Luminescence)等からなる表示パネルを用いて構成される。表示部20は、後述するコントローラ30からアナライザ108aがポラライザ106の振動方向とアナライザ108aの振動方向とが直交したクロスニコルの状態であるクロスニコル位置にあることを示す信号が入力された場合、アナライザ108aがクロスニコル位置にあることを示す情報を表示する。また、表示部20は、クロスニコル位置を登録する指示信号の入力を受け付けるクロスニコル登録ボタン201を有する。
The
記録部21は、顕微鏡1を動作させる各種プログラム、プログラムの実行中に使用される各種データおよび撮像部111が生成した画像データ等を記録する。また、記録部21は、表示部20からアナライザ108aのクロスニコル位置を記録する指示信号が入力された場合、後述するクロスニコル登録部303の制御のもと、回転角度検出部109が検出したアナライザ108aの回転角度をクロスニコル位置として記録する。記録部21は、揮発性メモリおよび不揮発性メモリ等を用いて構成される。
The
コントローラ30は、CPU(Central Processing Unit)およびメモリ等を用いて構成され、顕微鏡1を構成する各部に対して制御信号や各種データの送信を行うことにより、顕微鏡1の動作を統括的に制御する。 The controller 30 is configured using a CPU (Central Processing Unit), a memory, and the like, and comprehensively controls the operation of the microscope 1 by transmitting control signals and various types of data to each part of the microscope 1. .
ここで、コントローラ30の詳細な構成について説明する。コントローラ30は、画像処理部301と、クロスニコル検出部302と、クロスニコル登録部303と、駆動制御部304と、出力制御部305と、を有する。
Here, a detailed configuration of the controller 30 will be described. The controller 30 includes an
画像処理部301は、撮像部111から順次入力される画像データに対して、所定の画像処理を行い、この画像処理を行った画像データを表示部20に順次出力する。具体的には、画像処理部301は、画像データに対して、オプティカルブラック低減処理、ホワイトバランス調整処理、カラーマトリクス演算処理、ガンマ補正処理、色再現処理およびエッジ強調処理等の画像処理を行って表示部20に出力する。また、画像処理部301は、画像データの輝度値を算出する。
The
クロスニコル検出部302は、画像処理部301が画像処理を施した画像データに含まれる輝度値に基づいて、ポラライザ106を透過する照明光の偏光成分の振動方向とアナライザ108aを透過する反射光の偏光成分の振動方向とが直交するクロスニコルの状態であるアナライザ108aの回転角度をクロスニコル位置として検出する。具体的には、クロスニコル検出部302は、画像処理部301が時系列に沿って連続的に画像処理を施した複数の画像データそれぞれに含まれる輝度値に基づいて、輝度値が最小値になった時点の画像データに対応するアナライザ108aの回転位置をクロスニコル位置として検出する。
The crossed
クロスニコル登録部303は、クロスニコル登録ボタン201からアナライザ108aのクロスニコル位置を登録する指示信号が入力された場合、回転角度検出部109が検出したアナライザ108aの回転角度を記録部21に記録する。
When the instruction signal for registering the crossed Nicol position of the
駆動制御部304は、顕微鏡1の駆動を制御する。具体的には、駆動制御部304は、図示しない操作入力部から撮像部111の静止画撮影を指示する指示信号が入力された場合、撮像部111に静止画撮影を実行させる。また、駆動制御部304は、光源104の点灯を制御する。
The
出力制御部305は、クロスニコル検出部302がクロスニコル位置を検出した場合、アナライザ108aがクロスニコル位置であること示す情報を表示部20に出力させる。なお、出力制御部305は、クロスニコル検出部302がクロスニコル位置を検出した場合、アナライザ108aがクロスニコル位置であることを示す情報を音声や振動等で表示部20に出力させてもよい。
When the crossed
以上のように構成された顕微鏡本体部10は、光源104によって出射された照明光が平行レンズ105で平行光となってポラライザ106を透過する。ポラライザ106を透過した光は、1方向の偏光成分のみとなり、ハーフミラー107で反射し、対物レンズ103を介して試料Sに照射される。試料Sで反射した反射光は、ハーフミラー107およびアナライザ108aを透過し、結像レンズ110によって集光されて撮像部111の受光面で結像される。この場合において、ポラライザ106の振動方向とアナライザ108aの振動方向とが直交方向に配置されているとき、画像データに含まれる輝度値が最小になる。この状態をクロスニコルと呼ぶ。なお、クロスニコルは、観察する試料Sによって、輝度値に差が生じるが、クロスニコルの状態でのアナライザ108aの位置に関しては変化しない。これにより、アナライザ108aをクロスニコル位置の状態で偏光観察を行うことによって、複屈折の特性を持った試料S等を容易に観察することができる。
In the microscope
つぎに、顕微鏡1が実行する処理について説明する。図3は、顕微鏡1が実行する処理の概要を示すフローチャートである。なお、図3においては、ユーザがアナライザ108aをクロスニコル位置に設定する方法について説明する。
Next, processing executed by the microscope 1 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing an outline of processing executed by the microscope 1. In FIG. 3, a method in which the user sets the
図3に示すように、コントローラ30は、操作部108bが操作されたか否かを判断する(ステップS101)。具体的には、コントローラ30は、回転角度検出部109から入力される検出結果に基づいて、操作部108bが操作されたか否かを判断する。たとえば、コントローラ30は、回転角度検出部109から検出結果の入力がない場合、操作部108bが操作されていないと判断する。操作部108bが操作されたとコントローラ30が判断した場合(ステップS101:Yes)、顕微鏡1は、ステップS102へ移行する。これに対して、操作部108bが回転されていないとコントローラ30が判断した場合(ステップS101:No)、コントローラ30は、この判断を続ける。
As shown in FIG. 3, the controller 30 determines whether or not the
続いて、画像処理部301は、画像データに対して画像処理を施すことによって画像データに含まれる輝度値を算出する(ステップS102)。この場合、画像処理部301は、画像データに含まれる全ての輝度成分の平均化を行って輝度値を算出、または画像データの所定の領域の輝度成分の平均化を行って輝度値を算出してもよい。
Subsequently, the
その後、クロスニコル検出部302は、画像処理部301が画像処理を施した画像データに含まれる輝度値に基づいて、アナライザ108aのクロスニコル位置を検出する(ステップS103)。
Thereafter, the crossed
図4は、クロスニコル検出部302が画像処理部301によって画像処理が施された画像データに含まれる輝度値に基づいて、アナライザ108aのクロスニコル位置を検出する検出方法を説明する図である。図4において、横軸がアナライザ108aの回転角度を示し、縦軸が輝度値を示す。
FIG. 4 is a diagram for explaining a detection method in which the crossed
図4に示すように、クロスニコル検出部302は、画像処理部301が順次画像処理を施した各画像データに含まれる輝度値を比較し、輝度値が最小値になる回転角度をアナライザ108aのクロスニコル位置として検出する。具体的には、クロスニコル検出部302は、アナライザ108aの各回転角度θ1〜θ6に応じて算出される輝度値P1〜P6を順次比較し、輝度値が減少している状態(P1>P2>P3>P4>P5)から輝度値が増加する状態(P5<P6)に移行する直前の回転角度(θ5)を検出し、この回転角度θ5をアナライザ108aのクロスニコル位置として検出する。なお、アナライザ108aを回転させる前の輝度値より回転された後の輝度値が大きい場合、アナライザ108aを回転させて、回転させる前の輝度値が回転した後の輝度値より大きくなった位置をアナライザ108aのクロスニコル位置として検出する。
As shown in FIG. 4, the crossed
ステップS103の後、コントローラ30は、アナライザ108aが180度以上回転されたか否かを判断する(ステップS104)。アナライザ108aが180度以上回転されたとコントローラ30が判断した場合(ステップS104:Yes)、顕微鏡1は、ステップS105へ移行する。これに対して、アナライザ108aが180度以上回転されていないとコントローラ30が判断した場合(ステップS104:No)、顕微鏡1は、ステップS102へ移行する。
After step S103, the controller 30 determines whether the
続いて、コントローラ30は、操作部108bが操作されたか否かを判断する(ステップS105)。操作部108bが操作されたとコントローラ30が判断した場合(ステップS105:Yes)、顕微鏡1は、ステップS106へ移行する。これに対して、操作部108bが操作されたとコントローラ30が判断しない場合(ステップS105:No)、コントローラ30は、この判断を続ける。
Subsequently, the controller 30 determines whether or not the
その後、アナライザ108aがクロスニコル位置である場合(ステップS106:Yes)、顕微鏡1は、ステップS107へ移行する。これに対して、アナライザ108aがクロスニコル位置でない場合(ステップS106:No)、顕微鏡1は、ステップS105へ戻る。
Thereafter, when the
ステップS107において、出力制御部305は、アナライザ108aがクロスニコル位置であることを示す情報を表示部20に表示させる。この場合、表示部20は、出力制御部305から入力された情報に応じて、アナライザ108aがクロスニコル位置であることを示す情報を画像に重畳して表示する。なお、出力制御部305は、音声や振動等でアナライザ108aがクロスニコル状態であることを示す情報を表示部20に出力させてもよい。
In step S107, the
続いて、クロスニコル登録ボタン201が操作された場合(ステップS108:Yes)、クロスニコル登録部303は、回転角度検出部109が検出したアナライザ108aの回転角度をクロスニコル位置情報として記録部21に記録する(ステップS109)。ステップS109の後、顕微鏡1は、本処理を終了する。これに対して、クロスニコル登録ボタン201が操作されていない場合(ステップS108:No)、顕微鏡1は、本処理を終了する。
Subsequently, when the crossed
以上説明した本発明の実施の形態1によれば、クロスニコル検出部302が偏光観察時に撮像部111によって生成される画像データに含まれる輝度値に基づいて、ポラライザ106を透過する照明光の偏光成分の振動方向とアナライザ108aを透過する反射光の偏光成分の振動方向とが直交するクロスニコルの状態であるアナライザ108aの回転角度をクロスニコル位置として検出するので、偏光観察時に簡易な操作でクロスニコルへ調整することができる。
According to the first embodiment of the present invention described above, the polarization of the illumination light transmitted through the
また、本発明の実施の形態1によれば、出力制御部305がクロスニコル検出部302によってアナライザ108aのクロスニコル位置を検出した場合、アナライザ108aがクロスニコル位置にあることを示す情報を表示部20に表示させる。この結果、操作者は、アナライザ108aをクロスニコル位置に容易に調整することができる。
Further, according to Embodiment 1 of the present invention, when the
また、本発明の実施の形態1によれば、クロスニコル登録部303がクロスニコル検出部302によってアナライザ108aのクロスニコル位置を検出した場合、回転角度検出部109が検出したアナライザ108aの回転角度をクロスニコル位置として記録部21に記録する。この結果、操作者は、再度、アナライザ108aをクロスニコル位置に調整する際に容易に調整することができる。
Further, according to Embodiment 1 of the present invention, when the crossed
(実施の形態2)
つぎに、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態2にかかる顕微鏡は、アナライザが自動に回転する機構を有する。このため、以下においては、本実施の形態2にかかる顕微鏡の構成を説明後、本実施の形態2にかかる顕微鏡が実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態1にかかる顕微鏡の構成と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The microscope according to the second embodiment has a mechanism for automatically rotating the analyzer. For this reason, below, after demonstrating the structure of the microscope concerning this
図5は、本発明の実施の形態2にかかる顕微鏡の機能構成を模式的に示すブロック図である。図5に示す顕微鏡2は、記録部21と、試料Sを観察する顕微鏡本体部40と、顕微鏡本体部40が試料Sを撮像した画像データに対応する画像を表示する表示部50と、顕微鏡本体部40および表示部50の駆動を制御するコントローラ60と、を備える。
FIG. 5 is a block diagram schematically illustrating a functional configuration of the microscope according to the second embodiment of the present invention. The
顕微鏡本体部40は、ステージ101と、レボルバ102と、対物レンズ103と、光源104と、平行レンズ105と、ポラライザ106と、ハーフミラー107と、回転角度検出部109と、結像レンズ110と、撮像部111と、アナライザ401と、アナライザ駆動部402と、を備える。
The microscope
アナライザ401は、観察側に配置され、対物レンズ103およびハーフミラー107を介して入射される試料Sの反射光の1方向の偏光成分のみを透過させる。アナライザ401は、フィルタ等の光学素子の1つである偏光板を用いて構成され、対物レンズ103の光軸を中心に回転可能に設けられる。アナライザ401は、回転角度に応じて反射光を透過させる偏光成分を変化させる。
The
アナライザ駆動部402は、コントローラ60の制御のもと、アナライザ401を対物レンズ103の光軸を中心に回転させる。アナライザ駆動部402は、ステッピングモータやDCモータ等を用いて構成される。
The
表示部50は、コントローラ60を介して入力される画像データに対応する画像や顕微鏡2の操作情報を表示する。表示部50は、液晶または有機EL等からなる表示パネルを用いて構成される。また、表示部50は、顕微鏡2を最適な偏光観察条件に駆動させる指示信号の入力を受け付ける偏光観察条件ボタン501を有する。
The
コントローラ60は、CPUおよびメモリ等を用いて構成され、顕微鏡2を構成する各部に対して制御信号や各種データの送信を行うことにより、顕微鏡2の動作を統括的に制御する。ここで、コントローラ60の詳細な構成について説明する。コントローラ60は、画像処理部301と、クロスニコル検出部302と、クロスニコル登録部303と、出力制御部305と、駆動制御部601と、を有する。
The
駆動制御部601は、アナライザ駆動部402の駆動を制御する。具体的には、駆動制御部601は、偏光観察条件ボタン501から顕微鏡2を最適な偏光観察条件に切り替える指示信号が入力された場合、アナライザ駆動部402を駆動し、アナライザ401を回転させることによって、顕微鏡2を最適な偏光観察の状態に切り替える。具体的には、アナライザ401をクロスニコル位置に回転させる。
The drive control unit 601 controls the drive of the
つぎに、顕微鏡2が実行する処理について説明する。図6は、顕微鏡2が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
Next, processing executed by the
図6に示すように、コントローラ60は、偏光観察条件ボタン501が操作されたか否かを判断する(ステップS201)。具体的には、コントローラ60は、偏光観察条件ボタン501から偏光観察を指示する指示信号が入力されたか否かを判断する。偏光観察条件ボタン501が操作されたとコントローラ60が判断した場合(ステップS201:Yes)、顕微鏡2は、ステップS202へ移行する。これに対して、偏光観察条件ボタン501が操作されていないとコントローラ60が判断した場合(ステップS201:No)、コントローラ60は、この判断を繰り返す。
As shown in FIG. 6, the
続いて、駆動制御部601は、アナライザ駆動部402を駆動し、アナライザ401を回転させる(ステップS202)。
Subsequently, the drive control unit 601 drives the
その後、画像処理部301は、撮像部111が時系列に沿って連続的に生成する画像データに対して画像処理を施すことによって、画像データの輝度値を算出する(ステップS203)。
Thereafter, the
続いて、クロスニコル検出部302は、画像処理部301が順次算出した輝度値に基づいて、輝度値が最小になるアナライザ401の回転角度をアナライザ401のクロスニコル位置として検出する(ステップS204)。
Subsequently, based on the luminance values sequentially calculated by the
その後、クロスニコル登録部303は、クロスニコル検出部302が検出したアナライザ401の回転角度をアナライザ401のクロスニコル位置として記録部21に記録する(ステップS205)。
Thereafter, the crossed
続いて、駆動制御部601は、記録部21が記録するアナライザ401の回転角度に基づいて、アナライザ駆動部402を駆動させ、アナライザ401をクロスニコル位置の回転角度に回転させる(ステップS206)。ステップS206の後、顕微鏡2は、本処理を終了する。
Subsequently, the drive control unit 601 drives the
以上説明した本発明の実施の形態2によれば、偏光観察条件ボタン501が操作された場合、駆動制御部601が、記録部21によって記録されたアナライザ401の回転角度に基づいて、アナライザ駆動部402を駆動させ、アナライザ401をクロスニコル位置の回転角度に回転させる。この結果、操作者は、偏光観察条件ボタン501を操作するだけで、偏光観察を行うことが可能なクロスニコル位置にアナライザ401を調整することができる。
According to the second embodiment of the present invention described above, when the polarization
なお、本発明の実施の形態2では、アナライザ401を停止位置から1回転させることによって、2箇所のクロスニコル位置を検出し、この2箇所の回転位置を記録部21に記録してもよい。この場合、駆動制御部601は、アナライザ駆動部402を駆動し、アナライザ401を現在の位置から最も近いクロスニコル位置に回転するようにしてもよい。
In the second embodiment of the present invention, the two crossed Nicols positions may be detected by rotating the
(実施の形態3)
つぎに、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態2にかかる顕微鏡は、偏光観察と微分干渉観察とを行うことができる。このため、以下においては、本実施の形態3にかかる顕微鏡の構成を説明後、本実施の形態3にかかる顕微鏡が実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態1にかかる顕微鏡2と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The microscope according to the second embodiment can perform polarization observation and differential interference observation. For this reason, below, after demonstrating the structure of the microscope concerning this Embodiment 3, the process which the microscope concerning this Embodiment 3 performs is demonstrated. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to the
図7は、本発明の実施の形態3にかかる顕微鏡の機能構成を模式的に示すブロック図である。図7に示す顕微鏡3は、記録部21と、試料Sを観察する顕微鏡本体部70と、顕微鏡本体部70が生成した画像データに対応する画像を表示する表示部80と、顕微鏡本体部70および表示部80の駆動を制御するコントローラ90と、を備える。
FIG. 7 is a block diagram schematically illustrating a functional configuration of a microscope according to the third embodiment of the present invention. The microscope 3 shown in FIG. 7 includes a
顕微鏡本体部70は、ステージ101と、レボルバ102と、対物レンズ103と、光源104と、平行レンズ105と、ポラライザ106と、ハーフミラー107と、回転角度検出部109と、結像レンズ110と、撮像部111と、アナライザ401と、アナライザ駆動部402と、微分干渉プリズム701と、微分干渉駆動部702と、を備える。
The microscope
微分干渉プリズム701は、対物レンズ103とハーフミラー107との光路上に対して進退可能に設けられる。微分干渉プリズム701は、ポラライザ106を透過した1方向の偏光成分になった光を、互いに直交する2つの直線偏光成分に分離する一方、試料Sで反射した2つの直線偏光成分に分離された光を重ね合わせる。これにより、互いに直交する2つの直線偏光成分に分離された光は、試料Sで反射することによって、位相差が生じ、干渉が生じた状態で微分干渉プリズム701に入射することによって、2つの直線偏光成分が重ね合わせられる。そして、重ね合わされた光は、アナライザ401を透過する際に、1方向の偏光成分となる。
The
微分干渉駆動部702は、コントローラ90の制御のもと、微分干渉プリズム701を光路に対して水平方向に移動させる。微分干渉駆動部702は、ステッピングモータやDCモータ等を用いて構成される。
The differential
表示部80は、コントローラ90を介して入力される画像データに対応する画像および顕微鏡3の操作情報を表示する。表示部80は、液晶または有機EL等からなる表示パネルを用いて構成される。また、表示部80は、偏光観察条件ボタン501と、顕微鏡3を最適な微分干渉条件に駆動させる指示信号の入力を受け付ける微分干渉観察条件ボタン801と、微分干渉プリズム701を水平方向に+側または−側に移動させる指示信号の入力を受け付ける微分干渉調整ボタン802と、を有する。
The
コントローラ90は、CPUおよびメモリ等を用いて構成され、顕微鏡3を構成する各部に対して制御信号や各種データの送信を行うことにより、顕微鏡3の動作を統括的に制御する。ここで、コントローラ90の詳細な構成について説明する。コントローラ90は、画像処理部301と、クロスニコル検出部302と、クロスニコル登録部303と、出力制御部305と、駆動制御部901と、を有する。
The
駆動制御部901は、偏光観察条件ボタン501から顕微鏡3を最適な偏光観察条件に切り替える指示信号が入力された場合、アナライザ駆動部402を駆動し、アナライザ401をクロスニコル位置に回転させることによって、顕微鏡3を最適な偏光観察の状態に切り替える。また、駆動制御部901は、微分干渉観察条件ボタン801から顕微鏡3を最適な微分干渉観察条件に切り替える指示信号が入力された場合、微分干渉駆動部702を駆動し、微分干渉プリズム701を水平方向に沿って光路上に移動させることによって、顕微鏡3を最適な微分干渉観察の状態に切り替える。
When an instruction signal for switching the microscope 3 to the optimum polarization observation condition is input from the polarization
つぎに、顕微鏡3が実行する処理について説明する。図8は、顕微鏡3が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 Next, processing executed by the microscope 3 will be described. FIG. 8 is a flowchart showing an outline of processing executed by the microscope 3.
図8に示すステップS301〜ステップS306は、図6のステップS201〜ステップS206それぞれに対応する。 Steps S301 to S306 shown in FIG. 8 correspond to steps S201 to S206 in FIG.
ステップS307において、微分干渉観察条件ボタン801が操作された場合(ステップS307:Yes)において、アナライザ401がクロスニコル位置であるとき(ステップS308:Yes)、駆動制御部901は、微分干渉駆動部702を駆動し、微分干渉プリズム701を光路上に移動させる(ステップS309)。
In step S307, when the differential interference
続いて、微分干渉調整ボタン802が操作された場合(ステップS310:Yes)、駆動制御部901は、微分干渉駆動部702を駆動し、指示信号に応じた量だけ微分干渉プリズム701を+側または−側に移動させる(ステップS311)。これにより、ユーザは、微分干渉観察において、きめ細やかなリタデーション調整を行うことができる。ステップS311の後、顕微鏡3は、本処理を終了する。これに対して、微分干渉調整ボタン802が操作されてない場合(ステップS310:No)、顕微鏡3は、本処理を終了する。
Subsequently, when the differential
ステップS307において、微分干渉観察条件ボタン801が操作されていない場合(ステップS307:No)、顕微鏡3は、本処理を終了する。
In step S307, when the differential interference
ステップS308において、アナライザ401がクロスニコル位置でないとき(ステップS308:No)、出力制御部305は、表示部80に微分干渉観察ができない旨を出力させることによって警告させる(ステップS312)。具体的には、微分干渉観察は、アナライザ401がクロスニコル位置でないとき、リタデーション調整を行うことができない。このため、出力制御部305は、ユーザに対してアナライザ401をクロスニコル位置に調整させる旨、たとえば偏光観察条件ボタン501を操作して下さい等のメッセージを表示部80に表示させる。ステップS312の後、顕微鏡3は、本処理を終了する。
In step S308, when the
以上説明した本発明の実施の形態3によれば、微分干渉観察条件ボタン801が操作された場合、アナライザ401がクロスニコル位置でない場合、駆動制御部901がアナライザ401をクロスニコル位置に調整した後に、微分干渉駆動部702を駆動し、微分干渉プリズム701を光路上に移動させる。この結果、最適なリタデーション調整を行うことができる。
According to the third embodiment of the present invention described above, when the differential interference
なお、本発明では、顕微鏡本体部、表示部およびコントローラを備えた顕微鏡を例に説明したが、たとえば試料を拡大する対物レンズ、対物レンズを介して試料を撮像する撮像機能、および画像を表示する表示機能を備えた撮像装置、たとえばビデオマイクロスコープ等であっても、本発明を適用することができる。 In the present invention, a microscope provided with a microscope main body, a display unit, and a controller has been described as an example. For example, an objective lens for enlarging a sample, an imaging function for imaging a sample via the objective lens, and an image are displayed. The present invention can also be applied to an imaging device having a display function, such as a video microscope.
また、本発明では、顕微鏡装置として正立型顕微鏡装置を例に説明したが、たとえば倒立型顕微鏡装置であっても適用することができる。さらに、顕微鏡装置を組み込んだライン装置といった各種システムにも、本発明を適用することができる。 In the present invention, the upright microscope apparatus has been described as an example of the microscope apparatus. However, the present invention can also be applied to an inverted microscope apparatus, for example. Furthermore, the present invention can be applied to various systems such as a line apparatus incorporating a microscope apparatus.
また、本発明では、表示部とコントローラとが別々に構成されていたが、一体的に形成されたものであってもよい。 In the present invention, the display unit and the controller are separately configured, but may be integrally formed.
また、本発明では、アナライザが回転されていたが、ポラライザが回転する場合であっても適用することができる。 In the present invention, the analyzer is rotated. However, the present invention can be applied even when the polarizer is rotated.
1,2,3 顕微鏡
10,40,70 顕微鏡本体部
20,50,80 表示部
21 記録部
30,60,90 コントローラ
101 ステージ
102 レボルバ
103 対物レンズ
104 光源
105 平行レンズ
106 ポラライザ
107 ハーフミラー
108 アナライザ機構
108a,401 アナライザ
108b 操作部
108c ベルト
108d メモリ
109 回転角度検出部
110 結像レンズ
111 撮像部
201 クロスニコル登録ボタン
301 画像処理部
302 クロスニコル検出部
303 クロスニコル登録部
304,601,901 駆動制御部
305 出力部制御部
402 アナライザ駆動部
501 偏光観察条件ボタン
701 微分干渉プリズム
702 微分干渉駆動部
801 微分干渉観察条件ボタン
1, 2, 3
Claims (7)
前記試料に対して照明光を照射する光源と、
前記光源が照射する前記照明光を前記試料に集光する対物レンズと、
前記光源が出射した前記照明光を前記対物レンズに反射する一方、前記対物レンズを介して入射する前記試料で反射した反射光を透過するハーフミラーと、
前記光源と前記ハーフミラーとの光路上に配置され、前記光源が照射する前記照明光の1方向の偏光成分のみを透過させるポラライザと、
前記対物レンズの光軸を中心として回転可能に観察側の光路上に配置され、基準位置からの回転角度に応じた前記反射光の偏光成分を透過させるアナライザと、
前記アナライザを透過した前記反射光を受光して電気信号に変換することによって、前記試料の画像データを生成する撮像部と、
偏光観察時に前記撮像部が生成する前記画像データに含まれる輝度値に基づいて、前記ポラライザを透過する前記照明光の偏光成分の振動方向と前記アナライザを透過する前記反射光の偏光成分の振動方向とが直交するクロスニコルの状態である前記アナライザの回転角度をクロスニコル位置として検出するクロスニコル検出部と、
を備えたことを特徴とする顕微鏡。 A stage on which a sample is placed;
A light source for illuminating the sample with illumination light;
An objective lens that focuses the illumination light emitted by the light source on the sample;
A half mirror that reflects the illumination light emitted from the light source to the objective lens and transmits the reflected light reflected by the sample incident through the objective lens;
A polarizer that is disposed on an optical path between the light source and the half mirror and transmits only a polarization component in one direction of the illumination light irradiated by the light source;
An analyzer that is arranged on the optical path on the observation side so as to be rotatable about the optical axis of the objective lens, and that transmits the polarization component of the reflected light according to the rotation angle from the reference position;
An imaging unit that generates the image data of the sample by receiving the reflected light transmitted through the analyzer and converting it into an electrical signal;
Based on the luminance value included in the image data generated by the imaging unit during polarization observation, the vibration direction of the polarization component of the illumination light transmitted through the polarizer and the vibration direction of the polarization component of the reflected light transmitted through the analyzer A crossed Nicols detector that detects the rotation angle of the analyzer in a crossed Nicols state orthogonal to each other as a crossed Nicols position;
A microscope comprising:
前記クロスニコル検出部は、前記アナライザが回転する際に、前記輝度値が最小になる前記アナライザの回転角度を前記クロスニコル位置として検出することを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡。 The imaging unit sequentially generates the image data sequentially along a time series,
2. The microscope according to claim 1, wherein the crossed Nicols detection unit detects a rotation angle of the analyzer at which the luminance value is minimized when the analyzer is rotated as the crossed Nicols position.
前記クロスニコル検出部が前記クロスニコル位置を検出した場合、前記アナライザが前記クロスニコル位置にあることを示す情報を前記表示部に出力させる出力制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の顕微鏡。 A display unit for displaying an image corresponding to the image data;
When the crossed Nicol detection unit detects the crossed Nicol position, an output control unit that outputs information indicating that the analyzer is in the crossed Nicol position to the display unit;
The microscope according to claim 1, further comprising:
前記クロスニコル検出部が前記クロスニコル位置を検出した場合、前記回転角度検出部が検出した前記回転角度を記録する記録部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の顕微鏡。 A rotation angle detector that detects a rotation angle of the analyzer from a predetermined position;
When the crossed Nicol detection unit detects the crossed Nicol position, a recording unit that records the rotation angle detected by the rotation angle detection unit;
The microscope according to claim 1, further comprising:
前記記録部が記録する前記回転角度に基づいて、前記駆動部を駆動させて前記アナライザを前記クロスニコル位置に回転させる駆動制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項4に記載の顕微鏡。 A drive unit that rotationally drives the analyzer about the optical axis;
A drive control unit that drives the drive unit to rotate the analyzer to the crossed Nicol position based on the rotation angle recorded by the recording unit;
The microscope according to claim 4, further comprising:
前記光路に対して前記微分干渉プリズムを水平方向に移動させる微分干渉駆動部と、
微分干渉観察を指示する指示信号の入力を受け付ける微分干渉観察操作部と、
をさらに備え、
前記出力制御部は、前記微分干渉観察操作部から前記指示信号が入力された場合において、前記アナライザがクロスニコル位置にないとき、微分干渉観察ができない旨を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項6に記載の顕微鏡。 The unidirectionally polarized light component which is disposed on the optical path between the half mirror and the objective lens so as to be able to advance and retract is separated into two linearly polarized light components orthogonal to each other and reflected by the sample 2 A differential interference prism that superimposes light separated into two linearly polarized components;
A differential interference driving unit that horizontally moves the differential interference prism with respect to the optical path;
A differential interference observation operation unit that receives an input of an instruction signal instructing differential interference observation;
Further comprising
The output control unit causes the display unit to display that the differential interference observation is not possible when the instruction signal is input from the differential interference observation operation unit and the analyzer is not in a crossed Nicol position. The microscope according to claim 6.
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