JP2018173559A - 顕微鏡装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】対物レンズの種類に対応した光量設定・再現機能に加えて、別途に光量設定・再現機能を付与することにより、観察を容易に行いうる顕微鏡装置を提供する。【解決手段】顕微鏡装置1は、光源部107aと、複数の対物レンズ105を保持し、対物レンズ105を光路L上に切り替え可能に配置するレボルバ106と、光路L上に配置された対物レンズ105を検出するセンサ106aと、対物レンズ105毎に設定された第1照明光量を記憶する第1照明光量テーブルと、観察者が指定する第2照明光量を記憶する第2照明光量テーブルと、前記第1照明光量および前記第2照明光量の有効、無効を設定する照明光量設定部114と、照明光量設定部114で有効に設定された前記第1照明光量または前記第2照明光量に光源部107aを制御する照明制御部115と、を備えることを特徴とする。【選択図】図1

Description

本発明は、ステージ上に載置された標本を観察する顕微鏡装置に関する。
従来、複数の対物レンズを切り替え,光路に配置可能にするレボルバを備えた顕微鏡装置において、観察者は対物レンズを適宜切り替えて標本の観察を行う。対物レンズの倍率により最適な照明光の光量が異なるため、対物レンズを切り替える際、照明光の光量を調整する必要がある。
対物レンズの切り替えの際の照明光の光量調整の手間を省く技術として、センサにより光路上に位置するレボルバの穴番号を検出し、予めメモリに記憶された穴番号に対応する対物レンズに最適な照明光の光量を取得して、照明光の光量を制御する光量設定・再現機能が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−85959号公報
特許文献1では、対物レンズ切り替えの際の照明光の光量調整を省略できるものの、現在観察している対物レンズで、標本の厚みの異なる部位を観察したい場合には、観察者は照明光量の調整を行う必要がある。同種の複数の標本を観察する場合には、標本毎に、照明光量を調整するのは手間がかかり、観察者による照明光量の調整では再現性に欠ける場合がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、対物レンズの種類に対応した光量設定・再現機能に加えて、別途に光量設定・再現機能を付与することにより、観察を容易に行いう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、本発明に係る顕微鏡装置は、標本に照明光を照射する光源部と、複数の対物レンズを保持し、前記対物レンズを光路上に切り替え可能に配置するレボルバと、前記光路上に配置された対物レンズを検出するセンサと、前記複数の対物レンズ毎に設定された第1照明光量を記憶する第1照明光量テーブルと、観察者が指定する第2照明光量を記憶する第2照明光量テーブルと、前記第1照明光量および前記第2照明光量の有効、無効を設定する照明光量設定部と、前記照明光量設定部で有効に設定された前記第1照明光量または前記第2照明光量に前記光源部を制御する照明制御部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る顕微鏡装置は、上記発明において、前記照明光量設定部は、前記第1照明光量の有効または無効を設定する第1照明光量スイッチと、前記第2照明光量の有効または無効を設定する第2照明光量スイッチと、を有し、前記照明制御部は、前記第1照明光量スイッチおよび前記第2照明光量スイッチがともに有効に設定された場合、前記第2照明光量に前記光源部を制御することを特徴とする。
また、本発明に係る顕微鏡装置は、上記発明において、前記光源部は、LEDであることを特徴とする。
また、本発明に係る顕微鏡装置は、上記発明において、観察方法を設定する観察法設定部を備え、前記照明制御部は、前記観察法設定部で設定された観察法に応じて、前記第1照明光量または前記第2照明光量を増減することを特徴とする。
また、本発明に係る顕微鏡装置は、上記発明において、前記顕微鏡装置は、複数の観察者が個別に前記標本を観察可能な複数の中間鏡筒を接続可能とし、前記照明制御部は、接続された中間鏡筒の数に応じて、前記第1照明光量または前記第2照明光量を増減することを特徴とする。
また、本発明に係る顕微鏡装置は、上記発明において、前記第2照明光量テーブルは、観察者が指定する第2照明光量と第1照明光量の差分を記憶し、前記照明制御部は、前記第2照明光量スイッチが有効に設定された場合、前記第1照明光量に前記差分を付加した第2照明光量に前記光源部を制御することを特徴とする。
また、本発明に係る顕微鏡装置は、上記発明において、前記第1照明光量を入力する第1照明光量入力部と、前記第2照明光量を入力する第2照明光量入力部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る顕微鏡装置は、上記発明において、前記第1照明光量スイッチと前記第2照明光量スイッチは、1つのモーメンタリスイッチ、ダイヤル式スイッチ、またはエンコーダスイッチで構成されることを特徴とする。
本発明に係る顕微鏡装置によれば、同一種類の標本について同じ対物レンズで観察する場合に、照明光量を手動で調整することなく、異なる2段階の照明光により、簡易に観察することができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る顕微鏡装置の概略構成を示す模式図である。 図2は、照明光量操作部を示す図である。 図3は、第1照明光量テーブルの一例を示す図である。 図4は、第2照明光量テーブルの一例を示す図である。 図5は、第1照明光量スイッチと第2照明光量スイッチの関係を示す図である。 図6は、照明制御部のブロック図である。 図7は、調光テーブルの一例を示す図である。 図8は、照明光量入力部の指示値とD/A変換入力値との関係を示す図である。 図9は、照明光量入力部の指示値とLED電流値の関係を示す図である。 図10は、本実施の形態に係る照明光量の制御を説明するフローチャートである。 図11は、本発明の実施の形態の変形例1に係る照明光量操作部を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態を図面とともに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は、各図で例示された形状、大きさおよび位置関係のみに限定されるものではない。
(実施の形態)
図1は、本実施の形態に係る顕微鏡装置の概略構成を示す模式図である。図1に示す顕微鏡装置1は、机上に載置されたフレーム部101と、標本SPが載置されるステージ102と、ステージ102を垂直方向(上下方向)へ移動可能に保持する保持台103と、フレーム部101の内部に設けられた図示しないラックやピニオン等の機構を介して保持台103と接続され、保持台103を介してステージ102を垂直方向へ移動させる回転焦準部104と、フレーム部101に設けられ、標本SP上に配置する互いに倍率が異なる複数の対物レンズ105を選択的に光路L上に配置するレボルバ106と、フレーム部101に対して着脱可能に取り付けられ、LED光源で構成され、標本SPを照射する光線を投射する光源部107aが設けられたランプハウス107と、光源部107aから照射された照明光を図示しない照明光学系によって平行光に変換し、この平行光に変換された照明光を標本SPに向けて反射するミラー108と、ミラー108から反射された照明光を標本SPに照射するコンデンサレンズ109と、フレーム部101のアーム部110の上面に固定され、対物レンズ105を介して入射された標本SPの観察像をミラー111aに反射し、内部に設けられた図示しない結像レンズ等によって結像する鏡筒111と、鏡筒111に取り付けられ、接眼レンズ112によって標本SPの観察像を拡大して観察する双眼部113と、光源部107aが発する照明光の光量を調整する照明光量操作部114と、光源部107aに通信可能に接続され、照明光量操作部114から入力された調光信号に応じて光源部107aの明るさを制御する照明制御部115と、を備える。また、レボルバ106には、光路L上に配置されている対物レンズ105を検出するセンサ106aが設けられている。
図2は、照明光量操作部114を示す図である。照明光量操作部114は、レボルバ106に保持される複数の対物レンズ105毎に、光源部107aから照射する照明光の光量を調整する第1照明光量操作部116と、特定の対物レンズ105、例えば、最も倍率が高い対物レンズ105について、第1照明光量操作部116で設定した照明光量と異なる光量であって、観察者が指定する光量に調整する第2照明光量操作部117と、を備える。
第1照明光量操作部116は、複数の対物レンズ105の種類(倍率)に応じて対物レンズ105毎に設定される第1照明光量を設定するものである。第1照明光量操作部116は、第1照明光量が有効(ON)か無効(OFF)かの指示を受け付ける第1照明光量スイッチ116aと、第1照明光量の入力を受け付ける回転可能な第1照明光入力部116bと、第1照明光入力部116bで入力された第1照明光量を確定する第1照明光量セット部116cと、を有する。
第1照明光量スイッチ116aの押圧により第1照明光量の有効(ON)、無効(OFF)の切り替えが行われる。第1照明光量スイッチ116aを押圧して有効(ON)とし、第1照明光入力部116bを回転して、光路Lに配置されている対物レンズ105の光量を調整する。接眼レンズ112で観察しながら光量を調整し、最適な光量に調整した後、第1照明光量セット部116cを押圧することにより、光路Lに配置されている対物レンズ105の第1照明光量が確定する。確定した照明光量は、後述する第1照明光テーブル123aに記憶される(図5参照)。図3は、第1照明光量テーブル122aの一例を示す図である。図3に示すように、第1照明光量テーブル122aには、対物レンズ105が配置されるレボ穴の位置毎に、第1照明光量入力部116bで入力した第1照明光量の指示値と、指示値に対応するD/A変換入力値とが記憶されている。観察者は、レボルバ106に保持されるすべての対物レンズ105について、第1照明光量操作部116により第1照明光量を調整する。
第2照明光量操作部117は、第1照明光量操作部116で設定した照明光量と異なる光量であって、観察者が指定する第2照明光量を調整する。例えば、厚みのある標本SPの表面近傍を第1照明光量で観察している場合に、同一の対物レンズ1105で同一の標本SPの底面近傍等の厚みの異なる部位を観察する場合に最適な光量等を第2照明光量として設定する。第2照明光量を設定することにより、同一種の複数の標本SPについて、同一の対物レンズ105で観察部位を変えて観察を行う場合に、調光操作を省略でき、観察者の疲労を軽減できる。
第2照明光量操作部117は、第2照明光量が有効(ON)か無効(OFF)かの指示を受け付ける第2照明光量スイッチ117aと、第2照明光量の入力を受け付ける回転可能な第2照明光量入力部117bと、を有する。
第2照明光量スイッチ117aの押圧により第2照明光量の有効(ON)、無効(OFF)の切り替えが行われる。第2照明光量スイッチ117aを押圧して有効(ON)とし、第2照明光量入力部117bを回転して、光路Lに配置されている対物レンズ105の光量を調整する。接眼レンズ112で観察しながら光量を調整する。第2照明光量入力部117bで入力した第2照明光量は、第2照明光量テーブル122bに記憶される。図4は、第2照明光量テーブル122bの一例を示す図である。図4に示すように、第2照明光量テーブル122bには、第2照明光量入力部117bで入力した第2照明光量の指示値と、指示値に対応するD/A変換入力値とが記憶されている。
図5は、第1照明光量スイッチ116aと第2照明光量スイッチ117aの関係を示す図である。図5に示すように、第1照明光量スイッチ116aと第2照明光量スイッチ117aがともに有効(ON)である場合、照明制御部115は、第2照明光量スイッチ117aを有効とし、光路Lに配置されている対物レンズ105について第1照明光量テーブル122aに記憶されている第1照明光量ではなく、第2照明光テーブル122bに記憶されている第2照明光量に光源部107aを制御する。
第1照明光量スイッチ116aと第2照明光量スイッチ117aがともに無効(OFF)の場合は、第1照明光量および第2照明光量とも無効であり、照明制御部115は第1照明光量入力部116bの指示値に光源部107aの光量を制御する。第1照明光量スイッチ116aまたは第2照明光量スイッチ117aの一方が有効(ON)である場合は、照明制御部115は、光源部107aを有効である照明光量に制御する。
図6は、照明制御部115のブロック図である。照明光制御部115は、照明光量操作部114から送信された出力信号をA/D変換するA/D変換部120と、各種処理プログラム、および調光テーブル121aを記憶するROM121と、第1照明光量テーブル122a、第2照明光量テーブル122bを記憶するRAM122と、ROM121に記憶された処理プログラムを実行し、電気的に接続された各部の処理および動作を制御するCPU123と、CPU123から出力された出力信号をD/A変換するD/A変換部124と、D/A変換部124から入力されたD/A変換入力値と、CPU123から入力される最大電流切替信号に基づき、光源部107aにLED電流値を出力する定電流回路125と、を備える。
低倍率から高倍率の対物レンズ105を使用する場合、光源部107aの最大光量を大きくする必要があり、低光量領域での調光分解能を維持することが困難となる。これは、最大LED電流値と、低光量域でのLED電流値との差が大きくなるため、高いD/A変換分解能が必要となり、低光量領域のLED電流を制御するアナログ信号のレベルが微小になり、回路ノイズ等の影響を受けやすくなる為である。本実施の形態では、低光量領域と高光量領域とで、最大電流値を切り替え可能な定電流回路125を使用することにより、D/A変換分解能や調光操作感を変えずに、低光量領域での高い調光分解能と高倍率の対物レンズ105で要求される高光量を両立している。
図7は、調光テーブル121aの一例を示す図である。図7に示すように、照明光量入力部(第1照明光量入力部116bまたは第2照明光量入力部117b)の指示値と、D/A変換入力値と、LED電流値との関係が調光テーブル121aとして記憶されている。
定電流回路125は、低光量領域と高光量領域とで最大電流値を切り替え可能であり、照明光量入力部の指示値の低光量領域(0〜127)に対応するD/A変換入力値として0〜65535、高光量領域(128〜255)に対応するD/A変換入力値として2910〜65535がそれぞれ使用されている。図8は、照明光量入力部の指示値とD/A変換入力値との関係を示す図である。図8に示すように、低光量領域(0〜127)において、照明光量入力部の指示値の増加に伴いD/A変換入力値も増加するが、照明光量入力部の指示値が低光量領域の最大指示値(127)を超えると、高光量領域(128〜255)となり、D/A変換入力値は2910となり、それ以降は、照明光量入力部の指示値の増加に伴いD/A変換入力値も増加する。
定電流回路125には、CPU123から最大電流値切替信号、例えば、最大電流値が30mA(低光量領域)か、700mA(高光量領域)が送信され、D/A変換部124から入力されたD/A変換入力値を、送信された最大電流値に対応するLED電流値として光源部107aに出力する。例えば、D/A変換入力値が65535であって、最大電流値が30mAであればLED電流値として30mAが出力され、最大電流値が700mAであれば、LED電流値として700mAが出力される。定電流回路125が、D/A変換部124から入力されたD/A変換入力値と、CPU123から入力された最大電流値切替信号に基づき、光源部107aに出力するLED電流値を決定するため、図9に示すように、1つの照明光量入力部(第1照明光量入力部116b、または第2照明光量入力部117b)により、低光量領域から高光量領域まで連続したLED電流値を、高いD/A変換分解能で調光操作感を変えずに出力することができる。
次に、図10を参照して、本実施の形態の照明光量の制御について説明する。図10は、本実施の形態に係る照明光量の制御を説明するフローチャートである。
まず、照明制御部115は、第1照明光量スイッチ116aおよび第2照明光量スイッチ117aの状態を照明光量操作部114から取得する(ステップS101)。
第2照明光量スイッチ117aが有効(ON)である場合(ステップS102:Yes)、第2照明光量テーブル122bから第2照明光量入力部117bから入力された指示値を取得する(ステップS103)。
照明制御部115は、ステップS103で取得した指示値をD/A変換部124を介して定電流回路125に送信するとともに、最大電流値切替信号を送信することにより、光源部107aの光量を第2照明光量に制御する(ステップS104)。
第2照明光量スイッチ117aが無効(OFF)であって(ステップS102:No)、第1照明光量スイッチ116aが有効(ON)である場合(ステップS105:Yes)、センサにより光路L上の対物レンズ105の番号を取得する(ステップS106)。
照明制御部115は、第1照明光量テーブル122aから光路L上の対物レンズ105の第1照明光量の指示値を取得し(ステップS107)、取得した指示値をD/A変換部124を介して定電流回路125に送信するとともに、最大電流値切替信号を送信することにより、光源部107aの光量を第1照明光量に制御する(ステップS108)。
第2照明光量スイッチ117aが無効(OFF)であって(ステップS102:No)、第1照明光量スイッチ116aも無効(OFF)である場合(ステップS105:No)、第1照明光量入力部116bの指示値を取得し(ステップS109)、取得した指示値をD/A変換部124を介して定電流回路125に送信するとともに、最大電流値切替信号を送信することにより、光源部107aの光量を第1照明光量入力部116bの指示値に制御する(ステップS110)。
本実施の形態では、対物レンズ105毎に第1照明光量を設定することにより、対物レンズ105切り替えの際の光量調整を省略できるとともに、同じ対物レンズ105で、同一標本SPの厚さが異なる部位等、光量等を変化させて観察を行いたい場合についても、第2照明光量を設定できるので、所望の観察を簡易に行うことができる。
本実施の形態では、光源部107aとしてLED光源を使用するが、光源部107aとしてハロゲンランプ等を使用することもできる。
(変形例1)
実施の形態1では、照明光量操作部114は、第1照明光量操作部116と、第2照明光量操作部117と、を備え、第1照明光量と第2照明光量とをそれぞれ設定しているが、第1照明光量スイッチ116aと、第2照明光量スイッチ117aと、を1つのスイッチとしてもよい。図11は、本発明の実施の形態の変形例1に係る照明光量操作部114Aを示す図である。
図11に示すように、照明光量操作部114Aは、第1照明光量または第2照明光量を選択する照明光量スイッチ114aと、第1照明光量または第2照明光量の入力を受け付ける回転可能な照明光入力部114bと、照明光入力部114bで入力された第1照明光量または第2照明光量を確定する照明光量セット部114cと、を有する。
照明光量スイッチ114aは、第1照明光量または第2照明光量の有効(ON)/無効(OFF)のトリガとして、モーメンタリスイッチ、ダイヤル式スイッチ、またはエンコーダスイッチ等を採用することができる。変形例1では、第1照明光量または第2照明光量の設定を少ないスイッチで行うことができるという効果を有する。
(変形例2)
実施の形態1では、特定の対物レンズ105、例えば、最も高倍率の対物レンズ105において第2照明光量を設定するが、対物レンズ105毎に第2照明光量を設定してもよい。第2照明光量テーブル122bは、第1照明光量テーブル122aに示すように、対物レンズ105毎に設定してもよい。また、第2照明光量テーブル122bには、観察者が第2照明光量入力部117bで調整した指示値と第1照明光量値との差分を記憶させ、第2照明光量が有効(ON)とされた場合、各対物レンズ105の第1照明光量に第2照明光量テーブル122bに記憶される差分を付加した照明光量を第2照明光量としてもよい。
(変形例3)
顕微鏡装置1が、明視野観察(BF)、微分干渉観察(DIC)、位相差観察(PH)等の観察を行うことができる場合、観察方法によって同じ対物レンズ105を使用しても必要となる照明光量が異なる。そこで、観察法毎に第1照明光量テーブル122aを記憶するとともに、第2照明光量テーブル122bについても観察法毎に第2照明光量を記憶することで、同一の標本SPについて観察法を変えて観察を行う場合にも、第1照明光量スイッチ116aまたは第2照明光量スイッチ117aにより、第1照明光量または第2照明光量の有効(ON)、無効(OFF)の選択により、照明光量の調整を行うことなく、所望する照明光量に調整が可能となる。
(変形例4)
顕微鏡装置1が、複数の観察者が、個別に標本SPを観察可能な中間鏡筒を接続可能である場合、接続された中間鏡筒の数により、同じ対物レンズ105を使用しても必要となる照明光量が異なる。そこで、接続された中間鏡筒の数により、第1照明光量および第2照明光量を増減させるよう制御してもよい。なお、中間鏡筒は、フレーム部101と鏡筒111の間に接続されるものである。
1 顕微鏡装置
101 フレーム部
102 ステージ
103 保持台
104 回転焦準部
105 対物レンズ
106 レボルバ
107 ランプハウス
107a 光源部
108 ミラー
109 コンデンサレンズ
110 アーム部
111 鏡筒
112 接眼レンズ
113 双眼部
114 照明光量設定部
114a 照明光量スイッチ
114b 照明光量入力部
114c 照明光量セット部
115 照明制御部
116 第1照明光量操作部
116a 第1照明光量スイッチ
116b 第1照明光量入力部
116c 第1照明光量セット部
117 第2照明光量操作部
117a 第2照明光量スイッチ
117b 第2照明光量入力部
L 光路
SP 標本

Claims (8)

  1. 標本に照明光を照射する光源部と、
    複数の対物レンズを保持し、前記対物レンズを光路上に切り替え可能に配置するレボルバと、
    前記光路上に配置された対物レンズを検出するセンサと、
    前記複数の対物レンズ毎に設定された第1照明光量を記憶する第1照明光量テーブルと、
    観察者が指定する第2照明光量を記憶する第2照明光量テーブルと、
    前記第1照明光量および前記第2照明光量の有効、無効を設定する照明光量設定部と、
    前記照明光量設定部で有効に設定された前記第1照明光量または前記第2照明光量に前記光源部を制御する照明制御部と、
    を備えることを特徴とする顕微鏡装置。
  2. 前記照明光量設定部は、
    前記第1照明光量の有効または無効を設定する第1照明光量スイッチと、
    前記第2照明光量の有効または無効を設定する第2照明光量スイッチと、
    を有し、前記照明制御部は、前記第1照明光量スイッチおよび前記第2照明光量スイッチがともに有効に設定された場合、前記第2照明光量に前記光源部を制御することを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡装置。
  3. 前記光源部は、LEDであることを特徴とする請求項1または2に記載の顕微鏡装置。
  4. 観察方法を設定する観察法設定部を備え、
    前記照明制御部は、前記観察法設定部で設定された観察法に応じて、前記第1照明光量または前記第2照明光量を増減する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装置。
  5. 前記顕微鏡装置は、複数の観察者が個別に前記標本を観察可能な複数の中間鏡筒を接続可能とし、
    前記照明制御部は、接続された中間鏡筒の数に応じて、前記第1照明光量または前記第2照明光量を増減する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装置。
  6. 前記第2照明光量テーブルは、観察者が指定する第2照明光量と第1照明光量の差分を記憶し、
    前記照明制御部は、前記第2照明光量スイッチが有効に設定された場合、前記第1照明光量に前記差分を付加した第2照明光量に前記光源部を制御することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の顕微鏡装置。
  7. 前記第1照明光量を入力する第1照明光量入力部と、
    前記第2照明光量を入力する第2照明光量入力部と、
    を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の顕微鏡装置。
  8. 前記第1照明光量スイッチと前記第2照明光量スイッチは、1つのモーメンタリスイッチ、ダイヤル式スイッチ、またはエンコーダスイッチで構成されることを特徴とする請求項1、3〜6のいずれか一つに記載の顕微鏡装置。
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