JP2017090788A - Positioning mechanism and microscope device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カメラ機能を有するスマートデバイスとレンズユニットで構成される光学顕微鏡装置に関する。より詳しくは、スマートデバイスを用いた光学顕微鏡観察において、観察位置や合焦位置を調整するための位置合わせ技術に関する。 The present invention relates to an optical microscope apparatus including a smart device having a camera function and a lens unit. More specifically, the present invention relates to an alignment technique for adjusting an observation position and a focus position in optical microscope observation using a smart device.
近時、スマートフォンやタブレットなどのカメラ機能を有するスマートデバイスを用いて顕微鏡観察を行うためのレンズユニットが提案されている(非特許文献1〜3参照)。非特許文献1〜3では、これらの新しいタイプの光学顕微鏡は、スマートデバイスがカメラ機能として備える自動焦点や自動露出を有効利用し、市販の高級顕微鏡並の性能が得られると報告されている。 Recently, a lens unit for performing microscopic observation using a smart device having a camera function such as a smartphone or a tablet has been proposed (see Non-Patent Documents 1 to 3). In Non-Patent Documents 1 to 3, it is reported that these new types of optical microscopes can effectively use autofocus and autoexposure that a smart device has as a camera function, and can obtain performance equivalent to a commercially available high-class microscope.
しかしながら、前述したスマートデバイスを用いた光学顕微鏡は、以下に示す問題点を有し、現在、期待するほどに普及していない。
(1)手で持つことを前提としているため、撮影された画像に手ぶれが生じやすい。
(2)レンズをスマートデバイスに固定する機構が確立していない。
(3)観察対象物を近接させると、顕微鏡本体により外光が遮られるため、別途照明装置を用意する必要があり、構造が煩雑となる。
However, the optical microscope using the above-described smart device has the following problems and is not widely used as expected.
(1) Since it is assumed to be held by hand, camera shake is likely to occur in the photographed image.
(2) A mechanism for fixing the lens to the smart device has not been established.
(3) When the object to be observed is brought close to, the external light is blocked by the microscope main body, so it is necessary to prepare a separate illumination device, and the structure becomes complicated.
これらの課題を解決するものとして、従来、カメラ機能を有するスマートデバイス上に載置するとカメラと共に複式顕微鏡を構成し、容易に顕微鏡観察画像を取得することができるレンズユニットが提案されている(特許文献1参照)。また、カメラ付き携帯電話を顕微鏡装置として用いるためのアタッチメントも提案されている(特許文献2参照)。 In order to solve these problems, there has conventionally been proposed a lens unit that, when placed on a smart device having a camera function, forms a compound microscope together with a camera and can easily acquire a microscope observation image (patent) Reference 1). Also, an attachment for using a camera-equipped mobile phone as a microscope apparatus has been proposed (see Patent Document 2).
特許文献1に記載のレンズユニットを用いた光学顕微鏡装置は、簡便で操作性が高いことから、スマホ顕微鏡の名称で急速に普及しているが、位置合わせの点で課題がある。具体的には、特許文献1に記載の顕微鏡装置は、試料位置の調整や合焦操作を手動で行うため、観察領域の特定が不正確となったり、撮像した画像がぼけたりすることがある。 The optical microscope apparatus using the lens unit described in Patent Document 1 is simple and has high operability, and thus is rapidly spreading under the name of a smartphone microscope, but there is a problem in terms of alignment. Specifically, since the microscope apparatus described in Patent Document 1 manually adjusts the position of the sample and performs a focusing operation, the observation region may not be specified accurately or the captured image may be blurred. .
一方、特許文献2に記載のアタッチメントを用いた顕微鏡装置は、伸縮アームでカメラの垂直方向の位置を調整するため、合焦操作の精度はある程度確保できるが、試料位置の調整は手動で行うため、観察領域の特定については精度向上が期待できない。それに加えて、特許文献2に記載のアタッチメントを用いた場合、反射像観察しか実施できず、試料の透過像を取得することができない。
On the other hand, since the microscope apparatus using the attachment described in
そこで、本発明は、観察領域の特定及び合焦操作を精度よく行うことができ、かつ反射像観察及び透過像観察のいずれにも対応可能な位置合わせ機構及び顕微鏡装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an alignment mechanism and a microscope apparatus that can accurately specify an observation region and perform a focusing operation and can handle both reflection image observation and transmission image observation. To do.
本発明に係る位置合わせ機構は、カメラ機能を有するスマートデバイスが載置される第1ステージと、前記第1ステージを水平方向に任意の距離移動させる水平移動機構と、前記第1ステージの上方に配置され、観察対象の試料が固定された透明試料板が載置される第2ステージと、前記第2ステージを垂直方向に任意の距離移動させる垂直移動機構とを備え、前記水平移動機構及び前記垂直移動機構はそれぞれ独立に動作し、前記第1ステージと前記第2ステージとが相対移動する。
この位置合わせ機構は、前記水平移動機構及び前記垂直移動機構にそれぞれ回転ノブを設け、前記第1ステージ及び前記第2ステージが各回転ノブの回転量に応じた距離移動する構成とすることができる。
前記第2ステージは、前記試料板が載置される部分に光透過部が設けられていてもよい。
更に、前記第2ステージの上方に、照明装置を取り付けるための照明固定部を設けることもできる。
An alignment mechanism according to the present invention includes a first stage on which a smart device having a camera function is placed, a horizontal movement mechanism that moves the first stage at an arbitrary distance in the horizontal direction, and an upper side of the first stage. A second stage on which a transparent sample plate on which a sample to be observed is fixed is placed; and a vertical movement mechanism for moving the second stage in an arbitrary distance in the vertical direction, the horizontal movement mechanism and the The vertical movement mechanisms operate independently, and the first stage and the second stage move relative to each other.
The alignment mechanism may be configured such that a rotation knob is provided in each of the horizontal movement mechanism and the vertical movement mechanism, and the first stage and the second stage move by a distance corresponding to the rotation amount of each rotation knob. .
The second stage may be provided with a light transmission part in a portion where the sample plate is placed.
Furthermore, an illumination fixing part for attaching an illumination device can be provided above the second stage.
本発明に係る顕微鏡装置は、前述した位置合わせ機構と、カメラ機能を有するスマートデバイスと、レンズ及び前記レンズを光軸に垂直な方向から保持する板状の支持部材を備え前記カメラと共に複式顕微鏡を構成するレンズユニットとを有し、前記スマートデバイスは、前記位置合わせ機構の第1ステージ上に、表示部が上になるように載置されており、前記レンズユニットは、前記スマートデバイスのフロントカメラ上に、前記レンズが位置するように配置されており、前記位置合わせ機構の第2ステージ上に観察対象の試料が固定された試料板が載置される。
この顕微鏡装置は、前記第1ステージを水平方向に移動させることにより観察領域の特定を行うと共に、前記第2ステージを垂直方向に移動させることにより合焦操作を行うことができる。
本発明の顕微鏡装置は、更に、前記試料を上方から照明する照明装置を備えていてもよい。
A microscope apparatus according to the present invention includes the above-described alignment mechanism, a smart device having a camera function, a lens, and a plate-like support member that holds the lens from a direction perpendicular to the optical axis. The smart device is mounted on the first stage of the alignment mechanism so that the display unit is on the front side of the smart device. A sample plate on which the sample to be observed is fixed is placed on the second stage of the alignment mechanism.
This microscope apparatus can specify the observation region by moving the first stage in the horizontal direction, and can perform a focusing operation by moving the second stage in the vertical direction.
The microscope apparatus of the present invention may further include an illumination device that illuminates the sample from above.
本発明によれば、水平方向に任意距離の移動が可能な第1ステージ上にスマートデバイスが配置され、垂直方向に任意距離の移動が可能な第2ステージ上に試料板が配置されるため、観察領域の特定及び合焦操作を精度よく行うことができ、更に、第1ステージの上方に第2ステージが設けられているため、反射像観察及び透過像観察のいずれにも対応することができる。 According to the present invention, the smart device is arranged on the first stage that can move an arbitrary distance in the horizontal direction, and the sample plate is arranged on the second stage that can move an arbitrary distance in the vertical direction. The observation area can be specified and focused accurately, and since the second stage is provided above the first stage, both the reflection image observation and the transmission image observation can be handled. .
以下、本発明を実施するための形態について、添付の図面を参照して、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below.
[位置合わせ機構の全体構成]
先ず、本発明の実施形態に係る位置合わせ機構の構成について説明する。図1及び図2は本実施形態の位置合わせ機構の構成例を示す斜視図である。図1及び図2に示すように、本実施形態の位置合わせ機構1は、スマートデバイスが載置される第1ステージ32と、第1ステージ32を移動させる水平移動機構31と、観察対象の試料が固定された試料板が載置される第2ステージ22と、第2ステージ22を移動させる垂直移動機構21とを備える。なお、水平移動機構31及び垂直移動機構21は、アルミニウム合金などの金属材料からなるベース11に固定されている。
[Overall configuration of alignment mechanism]
First, the configuration of the alignment mechanism according to the embodiment of the present invention will be described. 1 and 2 are perspective views showing a configuration example of the alignment mechanism of the present embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the alignment mechanism 1 of the present embodiment includes a
本実施形態の位置合わせ機構1では、水平移動機構31及び垂直移動機構21はそれぞれ独立に動作し、第1ステージ32と第2ステージ22とが相対移動する。また、位置合わせ機構1には、第2ステージの上方に、照明装置を取り付けるための照明固定部41を設けることもできる。
In the alignment mechanism 1 of the present embodiment, the
[第1ステージ32]
第1ステージ32は、スマートデバイスを載置するものであり、水平移動機構31に固定されている。第1ステージ32の材質は特に限定されるものではなく、金属製及び樹脂製のいずれでもよい。また、第1ステージ32は、市販のスマートフォンやタブレットが載置可能な大きさであればよく、その大きさや厚さは使用目的に応じて適宜選択することができる。
[First stage 32]
The
なお、第1ステージ32の表面の少なくともスマートデバイスが載置される部分には、樹脂製又はゴム製の滑り止めシート35が取り付けられていることが好ましい。これにより、第1ステージ32上に載置したスマートデバイスの位置が安定するため、観察領域の特定がしやすくなる。
In addition, it is preferable that a
[水平移動機構31]
水平移動機構31は、第1ステージ32を水平方向に任意の距離移動させるものであり、例えば回転ノブ33,34を備えたX−Y方向駆動装置などを使用することができる。水平移動機構31にX−Y方向駆動装置を用いた場合、第1ステージ32は、回転ノブ33,34の回転量に応じた距離分、右方向又は左方向に移動する。
[Horizontal moving mechanism 31]
The
なお、水平移動機構31は、回転ノブ33,34を備えたX−Y方向駆動装置に限定されるものではなく、第1ステージ32を水平方向に任意の距離移動可能な構成であればよい。また、水平移動機構31には、第1ステージ32の位置(高さ)を調整するためのスペーサ36が取り付けられていてもよい。
The
[第2ステージ22]
第2ステージ22は、観察対象の試料が固定された試料板を載置するものであり、垂直移動機構21に固定されている。第2ステージ22の材質も特に限定されるものではなく、金属製及び樹脂製のいずれでもよい。また、この第2ステージ22には、試料板の端部を固定するための押さえ部材25が取り付けられている。更に、第2ステージ22は、試料板が載置される部分に、切り欠きや透明材料からなる光透過部が設けられている。この光透過部に観察対象の試料を配置することで、透過像観察が可能となる。
[Second stage 22]
The
[垂直移動機構21]
垂直移動機構21は、第2ステージ22を垂直方向に任意の距離移動させるものであり、例えば回転ノブ23を備えたZ方向駆動装置などを使用することができる。垂直移動機構21にZ方向駆動装置を用いた場合、第2ステージ22は、回転ノブ23の回転量に応じた距離分、上方向又は下方向に移動する。
[Vertical moving mechanism 21]
The
この垂直移動機構21は、例えば磁力によってベース11に固定することが可能である。その場合は、ベース11の一部に鋼板12を取り付け、この鋼板12部分にマグネットスタンド24を介して垂直移動機構21を固定すればよい。
The
[照明固定部41]
照明固定部41は、照明装置取り付け部が第2ステージ22の上方、即ち、観察対象の試料の直上域に配置される。この照明固定部41に照明装置を取り付けることにより、観察対象領域を上方から照明することが可能となる。なお、図1、2に示す構成例では照明固定部41を第1ステージ32に取り付けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、照明固定部41は、第2ステージ22やベース11など第1ステージ32以外の部材に取り付けられていてもよい。
[Lighting fixing part 41]
In the
[動作]
次に、図1、2に示す位置合わせ機構を用いて顕微鏡観察を行う方法について説明する。本実施形態の位置合わせ機構は、カメラ機能を有するスマートデバイスと、スマートデバイスのカメラと共に複式顕微鏡を構成するレンズユニットと組み合わせて使用される。図3は本実施形態の位置合わせ機構を用いた光学顕微鏡装置の構成を模式的に示す側面図である。
[Operation]
Next, a method for performing microscopic observation using the alignment mechanism shown in FIGS. The alignment mechanism of this embodiment is used in combination with a smart device having a camera function and a lens unit that constitutes a compound microscope together with the camera of the smart device. FIG. 3 is a side view schematically showing a configuration of an optical microscope apparatus using the alignment mechanism of the present embodiment.
図3に示す顕微鏡装置10を用いて顕微鏡観察を行う際は、先ず、スマートデバイス2のフロントカメラ上に、レンズユニット3を配置する。レンズユニット3は、スマートデバイス2のカメラと共に複式顕微鏡を構成するものであり、レンズとそれを光軸に垂直な方向から保持する板状の支持部材を備える。
When performing microscope observation using the
レンズユニット3のレンズには、ガラス又はプラスチックにより形成されたボールレンズ又はスマートデバイスのカメラに用いられているような高性能複合マイクロレンズを使用することができる。ボールレンズは、例えば直径1〜5mmのものを使用することができるが、直径が小さいレンズほど焦点距離が小さく、スマートデバイスと一体で構成される複式顕微鏡の倍率が大きくなるので、レンズ径は必要倍率に応じて適宜選択することができる。高性能複合マイクロレンズは、例えば直径が5〜10mmのものを使用することができるが、この場合も同様にレンズ径は必要倍率に応じて適宜選択することができる。
The lens of the
一方、支持部材は、レンズを収容可能な大きさの貫通孔が形成されている透明平板又は半透明平板を用いることができる。支持部材には、スマートデバイス2のカメラ光軸とレンズユニットのレンズとの位置合わせを容易にする観点から、透明材料を用いることが好ましい。ただし、その場合、レンズに迷光が入ることを防止するため、貫通孔の内壁に黒色塗料や黒色シートで被覆するなどの不透明化処理を施すことが望ましい。
On the other hand, the support member may be a transparent flat plate or a semi-transparent flat plate in which a through hole having a size capable of accommodating a lens is formed. The support member is preferably made of a transparent material from the viewpoint of facilitating alignment between the camera optical axis of the
レンズユニット3は、そのレンズがスマートデバイス2のカメラの光軸上に位置するように配置する。例えば、支持部材が透明平板で形成されている場合は、支持部材を通して見えるスマートデバイスのカメラの窓とレンズが重なるように配置する。これにより、レンズユニット3のレンズと、スマートデバイス2の内蔵カメラのレンズとで複式顕微鏡が構成される。
The
次に、レンズユニット3が載置されたスマートデバイス2を、位置合わせ機構1の第1ステージ32上に、表示部が上になるように載置する。また、位置合わせ機構1の第2ステージ22上には、観察対象の試料が固定された透明試料板(試料プレパラートなど)を載置する。
Next, the
そして、観察領域を特定する際は、水平移動機構31により第1ステージ32を水平方向に移動させて、スマートデバイス2の位置を調節する。一方、ピント合わせを行う際は、垂直移動機構21により第2ステージ22を垂直方向に移動させ、観察対象の試料の位置を調節する。即ち、本実施形態の顕微鏡装置10は、一般的な顕微鏡装置とは異なり、スマートデバイスの位置を調節することで観察領域を特定し、試料の位置を調節することでピント合わせを行う。
Then, when specifying the observation region, the position of the
これにより、スマートデバイスのカメラを利用した簡易的な顕微鏡装置であっても、市販の光学顕微鏡装置と同等の精度で観察領域の特定及び合焦操作を行うことが可能となる。なお、本実施形態の位置合わせ機構では、水平移動機構31及び垂直移動機構21はそれぞれ独立に動作し、第1ステージ32と第2ステージ22は相対的に移動する。
Thereby, even if it is a simple microscope apparatus using the camera of a smart device, it becomes possible to specify an observation area | region and a focusing operation with the same precision as a commercially available optical microscope apparatus. In the alignment mechanism of this embodiment, the
なお、図3にはスマートデバイス2として、タブレットを用いた場合を示しているが、スマートフォンなどの他の端末機器を用いた場合も同様の方法で、観察領域の特定及び合焦操作を行うことが可能である。更に、本実形態の顕微鏡装置10で試料の透過像観察を行う場合は、位置合わせ機構1の照明固定部41にLED(light emitting diode)などの照明装置を取り付け、試料を上方から照明することもできる。
In addition, although the case where a tablet is used as the
本実施形態の位置合わせ機構は、水平方向に任意距離の移動が可能な第1ステージ上にスマートデバイスが配置され、垂直方向に任意距離の移動が可能な第2ステージ上に試料板が配置されるため、スマートデバイスとレンズユニットで構成される顕微鏡装置における観察領域の特定及び合焦操作の精度を向上させることができる。また、本実施形態の位置合わせ機構を用いた光学顕微鏡装置は、スマートデバイスの上方に試料が位置しているため、透過像観察及び反射像観察の両方が可能である。 In the alignment mechanism of this embodiment, a smart device is arranged on a first stage that can move an arbitrary distance in the horizontal direction, and a sample plate is arranged on a second stage that can move an arbitrary distance in the vertical direction. Therefore, it is possible to improve the accuracy of the observation region specification and the focusing operation in the microscope apparatus including the smart device and the lens unit. In addition, since the sample is positioned above the smart device, the optical microscope apparatus using the alignment mechanism of this embodiment can perform both transmission image observation and reflection image observation.
1 位置合わせ機構
2 スマートデバイス(タブレット)
3 レンズユニット
10 顕微鏡装置
11 ベース
12 鋼板
21 垂直移動機構
22 第2ステージ
23、33、34 回転ノブ、
24 マグネットスタンド
25 押さえ部材
31 水平移動機構
32 第1ステージ
35 滑り止めシート
36 スペーサ
41 照明固定部
1
3
24 Magnet stand 25
Claims (7)
前記第1ステージを水平方向に任意の距離移動させる水平移動機構と、
前記第1ステージの上方に配置され、観察対象の試料が固定された透明試料板が載置される第2ステージと、
前記第2ステージを垂直方向に任意の距離移動させる垂直移動機構と、
を備え、
前記水平移動機構及び前記垂直移動機構はそれぞれ独立に動作し、前記第1ステージと前記第2ステージとが相対移動する位置合わせ機構。 A first stage on which a smart device having a camera function is placed;
A horizontal movement mechanism for moving the first stage at an arbitrary distance in the horizontal direction;
A second stage placed above the first stage and on which a transparent sample plate on which a sample to be observed is fixed is placed;
A vertical movement mechanism for moving the second stage in a vertical direction by an arbitrary distance;
With
The horizontal movement mechanism and the vertical movement mechanism operate independently, and an alignment mechanism in which the first stage and the second stage move relative to each other.
カメラ機能を有するスマートデバイスと、
レンズと、前記レンズを光軸に垂直な方向から保持する板状の支持部材とを備え、前記カメラと共に複式顕微鏡を構成するレンズユニットと
を有し、
前記スマートデバイスは、前記位置合わせ機構の第1ステージ上に、表示部が上になるように載置されており、
前記レンズユニットは、前記スマートデバイスのフロントカメラ上に、前記レンズが位置するように配置されており、
前記位置合わせ機構の第2ステージ上に観察対象の試料が固定された透明試料板が載置される顕微鏡装置。 The alignment mechanism according to any one of claims 1 to 4,
A smart device having a camera function;
A lens and a plate-like support member that holds the lens from a direction perpendicular to the optical axis, and a lens unit that forms a compound microscope together with the camera,
The smart device is placed on the first stage of the alignment mechanism so that the display unit is on the top,
The lens unit is disposed on the front camera of the smart device so that the lens is positioned;
A microscope apparatus in which a transparent sample plate on which a sample to be observed is fixed is placed on the second stage of the alignment mechanism.
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WO2018199288A1 (en) | 2017-04-28 | 2018-11-01 | 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 | Blocking prevention device for gasification melting system and blocking prevention method for gasification melting system |
WO2021182154A1 (en) * | 2020-03-09 | 2021-09-16 | ソニーグループ株式会社 | Imaging assistance device |
CN113589508A (en) * | 2021-08-19 | 2021-11-02 | 绍兴格物光学有限公司 | Image acquisition method based on portable microscope |
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- 2015-11-13 JP JP2015223481A patent/JP2017090788A/en active Pending
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