JP2019144463A - 指標素子及び指標素子モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 顕微鏡で観察物を見るだけで、観察物の大きさを迅速に測定することが可能な指標素子を提供する。【解決手段】 顕微鏡に装着される指標素子であって、基板４０、４１と、基板４０、４１間に充填された高分子分散型液晶層４２と、基板４０上に設けられた複数の配線４４と、複数の配線４４上に設けられた絶縁層４５と、絶縁層４５上に設けられた複数のセグメント電極４６と、絶縁層４５内に設けられ、複数の配線４４と、複数のセグメント電極４６とを電気的に接続する複数のコンタクトプラグ４７と、基板４１に設けられた共通電極４８とを含む。指標素子は、形状の異なる複数の指標を選択的に表示可能である。【選択図】 図５

Description

本発明は、顕微鏡に装着される指標素子及び指標素子モジュールに関する。

顕微鏡で観察物の大きさを測る場合に、ミクロメーターが用いられる。ミクロメーターは、顕微鏡の接眼レンズの下（対物レンズ側）に配置される。ミクロメーターは、例えば、ガラスに、クロム印刷で１００μｍピッチの目盛りを形成する。

同じ観察物を倍率１０倍、２０倍、４０倍の対物レンズで見るものとする。対物レンズが１０倍では、観察物の１辺がミクロメーターのスケールで５目盛分、２０倍では１０目盛分、４０倍では２０目盛分であるものとする。この例の場合、観察物の大きさは、以下の式を用いて５０μと結論できる。
（ミクロメーターのピッチ）×（観察物の大きさに相当するミクロメーターのピッチ数）÷（対物レンズの倍率）＝（観察物の大きさ）
このように、ミクロメーターで観察物の大きさを測るには、上記に示すような計算をしなければいけない。すなわち、顕微鏡での観察を中断する作業が発生するため、観察作業の効率が悪くなってしまう。

特開２００２−７２１０１号公報

本発明は、顕微鏡で観察物を見るだけで、観察物の大きさを迅速に測定することが可能な指標素子及び指標素子モジュールを提供する。

本発明の一態様に係る指標素子は、顕微鏡に装着される指標素子であって、第１及び第２基板と、前記第１及び第２基板間に充填された高分子分散型液晶層と、前記第１基板上に設けられた複数の配線と、前記複数の配線上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられた複数のセグメント電極と、前記絶縁層内に設けられ、前記複数の配線と、前記複数のセグメント電極とを電気的に接続する複数のコンタクトプラグと、前記第２基板に設けられた共通電極とを具備し、形状の異なる複数の指標を選択的に表示可能である。

本発明によれば、顕微鏡で観察物を見るだけで、観察物の大きさを迅速に測定することが可能な指標素子及び指標素子モジュールを提供することができる。

第１実施形態に係る顕微鏡の斜視図。 ホルダーの側面図。 ホルダーの断面図。 指標素子の模式図。 指標素子の断面図。 指標素子の断面図。 指標素子が備える複数のセグメント電極の平面図。 図７に示した目盛りの数値を表示する複数のセグメント電極の平面図。 倍率認識装置の模式図。 指標素子モジュールのブロック図。 指標素子が備えるセグメント電極を示す平面図。 指標素子を駆動する電圧波形を説明する図。 Ｍ１０駆動を実行した場合における指標素子の表示を説明する図。 Ｍ２０駆動を実行した場合における指標素子の表示を説明する図。 Ｍ４０駆動を実行した場合における指標素子の表示を説明する図。 対物レンズの倍率を認識する動作を説明するフローチャート。 第２実施形態に係る指標素子が備える複数のセグメント電極を示す平面図。 指標素子の表示状態Ｄ１を説明する平面図。 指標素子の表示状態Ｄ２を説明する平面図。 指標素子の表示状態Ｄ３を説明する平面図。 指標素子の表示状態Ｄ４を説明する平面図。 指標素子の表示状態Ｄ１〜Ｄ４を選択する動作を説明するフローチャート。 第１変形例に係る指標素子の表示を説明する平面図。 第２変形例に係る指標素子の表示を説明する平面図。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

［第１実施形態］
［１］ 顕微鏡１０の全体構成
図１は、第１実施形態に係る顕微鏡１０の斜視図である。

顕微鏡１０は、標本（観察物）１１を載置するステージ１２、標本１１に照明光を照射する光源部１３、複数の対物レンズ１４、複数の対物レンズ１４を保持するレボルバー１５、鏡筒１６、接眼レンズ１８、及び指標素子モジュール２１などを備える。指標素子モジュール２１は、指標素子（ミクロメーター）３０、指標素子３０を収容するホルダー１７、指標素子３０を駆動する駆動装置１９、及び複数の対物レンズの倍率を認識する倍率認識装置２０などを備える。

指標素子３０は、顕微鏡での観察時に、標本１１の大きさを計測するためのミクロメーターを含む。指標素子３０の具体的な構成については後述する。

ステージ１２は、３次元、すなわち、水平面内の縦方向及び横方向と垂直方向とに移動可能である。ステージ１２は、３次元に移動可能な駆動機構（図示せず）によって支持される。ステージ１２は、その中央に、照明光を透過する透明部材１２Ａを有する。

光源部１３は、ステージ１２の裏面側に配置される。光源部１３は、ステージ１２の透明部材１２Ａに向けて照明光を照射する。

レボルバー１５は、周方向に配列された複数の対物レンズ１４を回転可能なように保持する。複数の対物レンズ１４は、互いに倍率が異なる。観察者は、レボルバー１５を手動に回転させることで、複数の対物レンズ１４を観察光軸上に択一的に配置することができる。レボルバー１５は、顕微鏡１０の筐体（図示せず）によって支持される。

鏡筒１６は、対物レンズ１４から入射した標本１１の観察光を接眼レンズ１８に導光する。

ホルダー１７は、その内部に指標素子３０を収容する。ホルダー１７は、鏡筒１６及び接眼レンズ１８に機械的に接続可能なように構成される。ホルダー１７の具体的な構成については後述する。

接眼レンズ１８は、観察者が標本１１を観察するためのものである。接眼レンズ１８は、標本１１の観察像を結像する複数のレンズを用いて構成される。

［１−１］ ホルダー１７の構成
次に、図１に示したホルダー１７の具体的な構成について説明する。図２は、ホルダー１７の側面図、図３は、ホルダー１７の断面図である。

ホルダー１７は、指標素子３０、及び照明素子３１を収容する。ホルダー１７は、円筒形状を有し、例えば遮光性の樹脂で構成される。ホルダー１７は、その上部に接続部分１７Ａを有し、その下部に接続部分１７Ｂを有する。

接続部分１７Ａには、接眼レンズ１８がはめ込まれる。接続部分１７Ａは、接眼レンズ１８の下部を囲む円筒状の部分と、接眼レンズ１８の端部を固定する段差部分とを有する。

接続部分１７Ｂは、鏡筒１６にはめ込まれる。接続部分１７Ｂは、鏡筒１６内に収まる円筒状の部分と、鏡筒１６の端部を固定する段差部分とを有する。

ホルダー１７は、その中央部に段差部分１７Ｃを有する。指標素子３０は、ホルダー１７の段差部分１７Ｃに載置される。

ホルダー１７の内部かつ指標素子３０の下には、照明素子３１が設けられる。照明素子３１は、指標素子３０に向けて照明光を出射する。照明素子３１は、例えば、形状の加工が容易である無機ＥＬ（electroluminescence）素子で構成される。無機ＥＬ素子は、例えば、第１保護膜、第１電極層、無機発光層、誘電体層（絶縁層）、第２電極層、及び第２保護膜が順に積層されて構成される。照明素子３１は、円筒形状を有する。

なお、照明素子３１は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成してもよい。複数のＬＥＤは、ホルダー１７の内部かつ指標素子３０の下に均等に配置される。

指標素子３０の照明光の色は、任意に設定可能である。例えば、指標素子３０は、赤色の照明光を発光することができる。

指標素子３０には、配線３２が接続され、配線３２は、ホルダー１７に設けられた開口部から外部に引き出される。照明素子３１には、端子３１Ａが接続され、端子３１Ａには、配線３３が接続される。配線３３は、ホルダー１７に設けられた開口部から外部に引き出される。ホルダー１７に設けられた開口部は、遮蔽部材３４によって塞がれる。遮蔽部材３４は、例えば遮光性のゴム（絶縁体）で構成される。

［１−２］ 指標素子３０の構成
次に、指標素子３０の構成について説明する。図４は、指標素子３０の模式図である。

ホルダー１７と接眼レンズ１８とは、分離することが可能である。ホルダー１７と接眼レンズ１８とを分離した後、指標素子３０がホルダー１７内に収容される。指標素子３０は、目盛りを表示可能である。図４には、指標素子３０が表示可能な複数の目盛りのうち１つを例示している。

図５及び図６は、指標素子３０の断面図である。図５及び図６は、液層分子の配向が異なる。図５及び図６の動作の違いについては後述する。

指標素子３０は、対向配置された基板（基材）４０、４１と、基板４０、４１間に充填された液晶層４２とを備える。基板４０、４１は、透明基板から構成され、例えばガラス基板又はプラスチック基板から構成される。

液晶層４２は、シール材４３によって基板４０、４１間に封止される。シール材４３は、液晶層４２を囲むように形成される。シール材４３は、例えば光硬化樹脂から構成される。

液晶層４２は、液晶材料４２Ａ及び高分子材料４２Ｂを備える。液晶層４２は、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Polymer Dispersed Liquid Crystal）、又はポリマーネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Polymer Network Liquid Crystal）から構成される。高分子分散型液晶は、高分子材料からなるマトリックス中に液晶材料を分散させた複合体からなり、すなわち、マトリックス中において液晶が相分離した構造を有する。ポリマーネットワーク型液晶は、高分子材料からなる３次元網目構造（ポリマーネットワーク）中に連続相を有する液晶材料を満たした複合体からなる。高分子材料としては光硬化樹脂を用いることができる。例えば、ＰＤＬＣは、光重合型の高分子前駆体（モノマー）に液晶材料を混合させた溶液に紫外線を照射し、モノマーを重合させてポリマーを形成し、そのポリマーからなるマトリックス中に液晶が分散される。

液晶層４２において、液晶材料４２Ａの常光屈折率と高分子材料４２Ｂの屈折率とは概略同じに設定される。液晶材料４２Ａとしては、例えば、正の誘電率異方性を有するポジ型（Ｐ型）のネマティック液晶が用いられる。すなわち、電圧（電界）を印加しない時に液晶分子の長軸（ダイレクタ）がランダムになり、電圧を印加した時に液晶分子の長軸が垂直方向に向かって配向する。液晶分子の傾斜角は、印加される実効電圧に応じて変化する。

基板４０上（基板４０の液晶層４２側）には、互いに電気的に分離された複数の配線４４が設けられる。複数の配線４４上には、基板４０全面を覆うようにして、絶縁層４５が設けられる。

絶縁層４５上には、指標するキャラクターを表示するための複数のセグメント電極４６が設けられる。複数のセグメント電極４６は、互いに電気的に分離される。複数のセグメント電極４６と複数の配線４４とはそれぞれ、複数のコンタクトプラグ（コンタクトホール）４７によって電気的に接続される。これにより、複数のセグメント電極４６を個別に電圧制御することが可能となる。

基板４１上（基板４１の液晶層４２側）には、１つの共通電極４８が設けられる。共通電極４８は、全てのセグメント電極４６を覆うようにして、基板４１全面に平面状に形成される。

配線４４、セグメント電極４６、コンタクトプラグ４７、及び共通電極４８は、光透過性及び導電性を有する材料からなり、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）から構成される。絶縁層４５は、透明な絶縁材料からなり、例えばシリコン窒化物から構成される。

（セグメント電極４６の詳細）
次に、セグメント電極４６の詳細について説明する。図７は、指標素子３０が備える複数のセグメント電極４６の平面図である。

セグメント電極４６−１〜４６−３は、目盛りのラインを表示する。セグメント電極４６−１〜４６−３は、ライン状に形成され、同じ平面形状を有する。セグメント電極４６−１〜４６−３の周囲には、所定の間隔Ｄ３を空けてセグメント電極４６−４が設けられる。セグメント電極４６−１〜４６−４は、互いに電気的に分離される。

セグメント電極４６−１〜４６−４にはそれぞれ、コンタクトプラグ４７−１〜４７−４が接続される。コンタクトプラグ４７−１〜４７−４にはそれぞれ、配線４４−１〜４４−４が接続される。

セグメント電極４６−１〜４６−３の各々の幅Ｄ１は、例えば１０μｍである。セグメント電極４６−１〜４６−３のピッチＤ２は、例えば１００μｍである。セグメント電極４６−１とセグメント電極４６−４との間隔Ｄ３は、例えば３μｍである。

セグメント電極４６−５〜４６−７は、目盛りの数値を表示する。セグメント電極４６−５〜４６−３の周囲には、所定の間隔Ｄ３を空けてセグメント電極４６−４が設けられる。セグメント電極４６−１〜４６−４は、互いに電気的に分離される。

セグメント電極４６−１〜４６−４にはそれぞれ、コンタクトプラグ４７−１〜４７−４が接続される。コンタクトプラグ４７−１〜４７−４にはそれぞれ、配線４４−１〜４４−４が接続される。

図８は、図７に示した目盛りの数値を表示する複数のセグメント電極４６の平面図である。図８では、一例として数値“１００μｍ”のセグメント電極を示している。

セグメント電極４６−５〜４６−１０は、目盛りの数値を表示する。セグメント電極４６−５〜４６−１０の周囲には、所定の間隔Ｄ３を空けてセグメント電極４６−４が設けられる。セグメント電極４６−４〜４６−１０は、互いに電気的に分離される。

セグメント電極４６−５〜４６−１０にはそれぞれ、コンタクトプラグ４７−５〜４７−１０が接続される。コンタクトプラグ４７−５〜４７−１０にはそれぞれ、配線４４−５〜４４−１０が接続される。

例えば、倍率１０倍、２０倍、４０倍に対応した数値“１００μｍ”、“５０μｍ”、“２５μｍ”の３つの数値は、それぞれが異なる位置に配置された複数のセグメント電極で表示される。

［１−３］ 倍率認識装置２０の構成
次に、倍率認識装置２０の構成について説明する。図９は、倍率認識装置２０の模式図である。

顕微鏡１０は、例えば、３個の対物レンズ１４−１〜１４−３を備えるものとする。３個の対物レンズ１４−１〜１４−３の倍率は、例えば、１０倍、２０倍、４０倍であるものとする。レボルバー１５は、３個の対物レンズ１４−１〜１４−３を保持する。レボルバー１５は、その側面に、３個の電極Ｂ１〜Ｂ３を備える。

電極Ｂ１〜Ｂ３はそれぞれ、対物レンズ１４−１〜１４−３を識別するために用いられる。電極Ｂ１〜Ｂ３はそれぞれ、対物レンズ１４−１〜１４−３に対応する位置に配置される。電極Ｂ１は、対物レンズ１４−１が使用された（セットされた）場合に、倍率認識装置２０に接触するように配置される。電極Ｂ２、Ｂ３についても同様である。

倍率認識装置２０は、４個の電極ｂ１〜ｂ４を備える。電極ｂ１〜ｂ４は、下から順に、垂直方向（縦方向）に並んで配置される。電極ｂ１〜ｂ４は、レボルバー１５の側面（電極Ｂ１〜Ｂ３が設けられた面）に向き合うように配置される。また、電極ｂ１〜ｂ４は、レボルバー１５が回転した場合に、電極Ｂ１〜Ｂ３に接触可能な位置に配置される。

電極Ｂ１は、電極ｂ１と電極ｂ２とを電気的に接続する機能を有する。電極Ｂ１の縦方向の長さは、電極ｂ１の下端から電極ｂ２の上端までの長さと概略同じである。電極Ｂ２は、電極ｂ２と電極ｂ３とを電気的に接続する機能を有する。電極Ｂ２の縦方向の長さは、電極ｂ２の下端から電極ｂ３の上端までの長さと概略同じである。電極Ｂ３は、電極ｂ３と電極ｂ４とを電気的に接続する機能を有する。電極Ｂ３の縦方向の長さは、電極ｂ３の下端から電極ｂ４の上端までの長さと概略同じである。

なお、対物レンズ１４−１〜１４−３を認識するための方式は、図９の方式以外でもよい。例えば、倍率認識装置２０は、センサー、例えば光センサーを備え、光センサーを用いて、対物レンズ１４−１〜１４−３のいずれが使用されているかを認識するようにしてもよい。

［１−４］ 指標素子モジュール２１のブロック構成
次に、指標素子モジュール２１のブロック構成について説明する。図１０は、指標素子モジュール２１のブロック図である。

指標素子モジュール２１は、指標素子３０、照明素子３１、駆動回路５０、電圧発生回路５１、制御回路５２、倍率認識回路５３、及び操作部５４を備える。駆動回路５０、電圧発生回路５１、及び制御回路５２は、前述した駆動装置１９内に設けられる。指標素子３０及び照明素子３１の構成は、前述した通りである。

駆動回路５０は、指標素子３０が備える複数の複数の配線４４に電気的に接続される。駆動回路５０は、指標素子３０に複数の電圧を印加することで、指標素子３０を駆動する。具体的には、駆動回路５０は、指標素子３０に含まれる液晶層の配向を制御する。

電圧発生回路５１は、外部電源を用いて、指標素子モジュール２１の動作に必要な複数の電圧を発生する。電圧発生回路５１により発生された電圧は、指標素子モジュール２１内の各回路、特に駆動回路５０に供給される。

倍率認識回路５３は、レボルバー１５が備える電極Ｂ１〜Ｂ３と、倍率認識装置２０が備える電極ｂ１〜ｂ４とを用いて、電極ｂ１〜ｂ４の短絡状態を判定する。倍率認識回路５３は、電極ｂ１〜ｂ４の短絡状態に基づいて、対物レンズの倍率が１０倍、２０倍、４０倍のいずれであるかを認識、すなわち、対物レンズ１４−１〜１４−３のどれが使用されているかを認識する。倍率認識回路５３は、前述した倍率認識装置２０内に設けられる。

操作部５４は、観察者の操作を受け付ける。操作部５４が受け付ける操作には、照明素子３１のオン／オフ操作が含まれる。例えば、操作部５４は、観察者が操作可能なスイッチを含む。操作部５４の位置は、任意に設定可能である。

制御回路５２は、指標素子モジュール２１の動作を統括的に制御する。制御回路５２は、倍率認識回路５３及び操作部５４から送られる信号に基づいて、照明素子３１、駆動回路５０、及び電圧発生回路５１を制御することが可能である。

［２］ 顕微鏡１０の動作
上記のように構成された顕微鏡１０の動作について説明する。

［２−１］ 指標素子３０の基本動作
指標素子３０は、散乱状態と透過状態とを取り得る。

まず、散乱状態（オフ状態）における指標素子３０の動作について説明する。前述した図５は、散乱状態における指標素子３０の動作を示している。散乱状態とは、セグメント電極４６と共通電極４８とに同電圧（例えば０Ｖ）が印加された状態であり、液晶層４２に電界が印加されていない状態である。

液晶層４２に電圧（電界）が印加されない場合、液晶分子は、高分子マトリックス（又はポリマーネットワーク）の界面に対してランダムな状態になる。この場合、液晶材料の屈折率と高分子マトリックスの屈折率とが異なる状態となり、入射光は高分子マトリックスの界面で散乱する。すなわち、液晶分子が配向されていない状態において、液晶層４２は高ヘイズ状態となる。このとき、液晶層４２は、入射光を透過せず、不透明な状態となる。よって、図１に示した光源部１３からの照明光が指標素子３０に入射した場合、指標素子３０の不透明な領域は、観察者に黒として認識される。ヘイズ値は、部材の透明性に関する指標であり、曇り度を表す。ヘイズ値が小さいほど、透明度が高い。

次に、透明状態（オン状態）における指標素子３０の動作について説明する。前述した図６は、透明状態における指標素子３０の動作を示している。透明状態とは、セグメント電極４６と共通電極４８とに異なる電圧（例えば０Ｖ及び正電圧）が印加された状態であり、液晶層４２に電界が印加されている状態である。なお、セグメント電極４６と共通電極４８とには、交流電圧が印加される。

液晶層４２に電圧が印加された場合、液晶分子の長軸（ダイレクタ）は、電極面に対して概略垂直方向に配向する。この場合、液晶材料の屈折率と高分子マトリックスの屈折率とが概略同じ状態になり、入射光は、液晶層４２内でほとんど散乱されず、液晶層４２を透過する。すなわち、液晶分子が配向されている状態において、液晶層４２は低ヘイズ状態となる。このとき、液晶層４２は、透明な状態となる。よって、指標素子３０の透明な領域では、観察者は、図１に示した光源部１３からの照明光を視認する。すなわち、観察者は、指標素子３０越しに標本１１を観察することができる。

［２−２］ 指標素子３０の表示動作
次に、指標素子３０の表示動作について説明する。

図１１は、指標素子３０が備えるセグメント電極を示す平面図である。図１１は、対物レンズの倍率が１０倍の例である。

図１２は、指標素子３０を駆動する電圧波形を説明する図である。図１２（ａ）は、対物レンズの倍率と電圧波形との関係を説明する図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示したＡ波形であり、図１２（ｃ）は、図１２（ａ）に示したＢ波形である。図１２のセグメント電極ａ０〜ａ１０は、図１１のセグメント電極に対応する。

図１１において、目盛りを表すセグメント電極ａ０〜ａ１０が一方向に並び且つ同一ピッチで配置される。セグメント電極ａ０〜ａ１０のそれぞれのピッチが１０μｍを表し、セグメント電極ａ０〜ａ１０全体で１００μｍを表すものとする。０μｍを表すセグメント電極ａ０と、１００μｍを表すセグメント電極ａ１０との長さが最も長く、５０μｍを表すセグメント電極ａ５の長さが次に長く、他のセグメント電極ａ１〜ａ４、ａ６〜ａ９の長さが最も短い。セグメント電極ａ１０より右側の複数のセグメント電極も、セグメント電極ａ０〜ａ１０と同じ関係を有する。図１２の背景とは、セグメント電極ａ０〜ａ１０の周囲を埋めるセグメント電極（図７のセグメント電極４６−４）である。

図１２において、駆動回路５０及び制御回路５２は、Ａ波形及びＢ波形を指標素子３０に印加可能である。Ａ波形は、正電圧Ｖ_０と負電圧Ｖ_０との範囲を繰り返す振幅２Ｖ_０の交流電圧（例えば矩形波）である。電圧Ｖ_０は、液晶層の閾値電圧と同じかそれより若干大きい値である。Ｂ波形は、常時０Ｖである。Ａ波形及びＢ波形を用いることで、液晶層を交流駆動することができる。

なお、駆動に用いる電圧波形は、図１２に限らず、Ｂ波形は、Ａ波形の位相を１８０度ずらした波形で構成してもよい。この例の場合、Ａ波形及びＢ波形は、０Ｖと正電圧Ｖ_０／２との範囲を繰り返す、振幅Ｖ_０／２の矩形波である。

対物レンズの倍率１０倍の時の電圧駆動をＭ１０駆動と呼び、対物レンズの倍率２０倍の時の電圧駆動をＭ２０駆動と呼び、対物レンズの倍率４０倍の時の電圧駆動をＭ４０駆動と呼ぶ。共通電極４８、及びセグメント電極４６（セグメント電極ａ０〜ａ１０を含む）に印加される電圧波形は、図１２の通りである。

図１３は、Ｍ１０駆動を実行した場合における指標素子３０の表示を説明する図である。図１４は、Ｍ２０駆動を実行した場合における指標素子３０の表示を説明する図である。図１５は、Ｍ４０駆動を実行した場合における指標素子３０の表示を説明する図である。

図１３乃至図１５において、１目盛りは、１０μｍである。また、倍率に応じて、１目盛りの見え方が異なり、倍率が大きくなるにつれて、１目盛りの幅（ピッチ）が大きくなる。

なお、図１３乃至図１５において表示される数値１００μｍ、５０μｍ、２５μｍも、セグメント電極を数値の形状に加工して実現される。

観察者は、操作部５４を利用して、ホルダー１７に備えられた照明素子（サイドライト）３１をオン／オフすることができる。照明素子３１がオフで、光源部１３からの照明光を用いて標本１１を観察する場合、目盛りが黒く表示され、背景が透明になる。一方、照明素子３１がオンである場合、照明素子３１が発光した照明光が指標素子３０の目盛り（散乱状態の領域）で散乱し、目盛りが照明光の色で表示される。例えば、照明素子３１が赤色の照明光を発光する場合、目盛りが赤く表示される。さらに、照明素子３１がオンで、光源部１３がオフである場合、透明状態の背景が暗い表示であり、散乱状態の目盛りがカラー表示される。

図１６は、対物レンズの倍率を認識する動作を説明するフローチャートである。倍率認識回路５３は、自身が備える電極ｂ１〜ｂ４と、レボルバー１５が備える電極Ｂ１〜Ｂ３との接続状態を検知する。そして、倍率認識回路５３は、（１）電極ｂ１と電極ｂ２とがショートした状態（倍率１０倍の対物レンズが使用された状態）、（２）電極ｂ２と電極ｂ３とがショートした状態（倍率２０倍の対物レンズが使用された状態）、（３）電極ｂ３と電極ｂ４とがショートした状態（倍率４０倍の対物レンズが使用された状態）、の３つの状態のいずれかを判定する。

電極ｂ１と電極ｂ２とがショートした場合（ステップＳ１００＝Ｙｅｓ）、制御回路５２は、Ｍ１０駆動を実行する（ステップＳ１０１）。

電極ｂ２と電極ｂ３とがショートした場合（ステップＳ１０２＝Ｙｅｓ）、制御回路５２は、Ｍ２０駆動を実行する（ステップＳ１０３）。

電極ｂ３と電極ｂ４とがショートした場合（ステップＳ１０４＝Ｙｅｓ）、制御回路５２は、Ｍ４０駆動を実行する（ステップＳ１０５）。

［３］ 第１実施形態の効果
以上詳述したように第１実施形態では、顕微鏡１０に、指標素子３０を備える指標素子モジュール２１が装着される。指標素子３０は、基板４０、４１間に充填された高分子分散型液晶層４２と、基板４０上に設けられた複数の配線４４と、複数の配線４４上に設けられた絶縁層４５と、絶縁層４５上に設けられた複数のセグメント電極４６と、絶縁層４５内に設けられ、複数の配線４４と、複数のセグメント電極４６とを電気的に接続する複数のコンタクトプラグ４７と、基板４１に設けられた共通電極４８とを含む。複数のセグメント電極４６は、目盛りの形状に加工されたライン状の複数の第１セグメント電極と、目盛りの大きさ（数値）の形状に加工された複数の第２セグメント電極と、複数の第１セグメント電極及び複数の第２セグメント電極の周囲を埋めるように加工された第２セグメント電極とを含む。指標素子モジュール２１は、観察者に使用されている対物レンズの倍率を認識する倍率認識装置２０と、指標素子３０の電圧を制御する制御回路５２とを含む。そして、指標素子３０は、対物レンズの倍率に応じて、ピッチの異なる複数の指標（目盛り）を選択的に表示可能である。また、指標素子３０は、対物レンズの倍率に応じて、複数の目盛りの大きさを選択的に表示可能である。

従って第１実施形態によれば、１つの指標素子３０を用いて、複数のピッチの目盛りを選択的に表示することができる。また、１つの指標素子３０を用いて、複数の目盛りの大きさを選択的に表示することができる。これにより、顕微鏡で観察物を見るだけで、観察物の大きさを迅速に測定することが可能となる。

また、顕微鏡での観察を中断して、標本１１の大きさを計算する必要がない。また、ピッチの異なる目盛りを有する複数のミクロメーターを準備する必要がなく、さらに、ミクロメーターを交換する必要がない。これにより、顕微鏡を用いて効率よく観察作業を行うことができるとともに、観察者の負荷を低減できる。

また、指標素子３０の下に照明素子３１が設けられる。そして、液晶層のうち散乱状態の領域は、照明素子３１からの照明光を散乱させる。これにより、目盛りをカラー表示させることができる。また、標本１１を下から照らす光源部１３がオフである場合、暗い背景の中に、カラーの目盛りを表示させることができる。

［第２実施形態］
第２実施形態は、指標素子３０が表示する指標の他の構成例である。指標素子３０は、格子状の指標を表示することが可能である。

［１］ 指標素子３０の構成
図１７は、第２実施形態に係る指標素子３０が備える複数のセグメント電極を示す平面図である。

指標素子３０は、セグメント電極４６−１〜４６−８を備える。セグメント電極４６−１は、四角形（例えば正方形）を有する。セグメント電極４６−２は、十字形状を有する。セグメント電極４６−２は、セグメント電極４６−１を４個の領域に分割するように構成される。セグメント電極４６−２によって区画される４個の領域を、領域ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２と呼ぶ。

４個のセグメント電極４６−３〜４６−６はそれぞれ、十字形状を有する。セグメント電極４６−３は、セグメント電極４６−２によって区画される領域ａ１１を、さらに４個の領域ｂ１１、ｂ１２、ｂ２１、ｂ２２に分割するように構成される。セグメント電極４６−４は、セグメント電極４６−２によって区画される領域ａ１２を、さらに４個の領域ｂ１３、ｂ１４、ｂ２３、ｂ２４に分割するように構成される。セグメント電極４６−５は、セグメント電極４６−２によって区画される領域ａ２１を、さらに４個の領域ｂ３１、ｂ３２、ｂ４１、ｂ４２に分割するように構成される。セグメント電極４６−６は、セグメント電極４６−２によって区画される領域ａ２２を、さらに４個の領域ｂ３３、ｂ３４、ｂ４３、ｂ４４に分割するように構成される。すなわち、１つのセグメント電極４６−２と、４個のセグメント電極４６−３〜４６−６とは、セグメント電極４６−１を１６個の領域に分割するように構成される。

図１７に示した記号ａ１１〜ａ２２、ｂ１１〜ｂ４４も、セグメント電極で構成される。図１７では、記号ｂ１１がセグメント電極で構成される様子を代表して示している。記号ｂ１１は、セグメント電極４６−９〜４６−１１で表現される。他の記号についても、記号ｂ１１と同様に構成される。

セグメント電極４６−１〜４６−６の周囲は、背景を構成する複数のセグメント電極、すなわち、図１７に示す１６個のセグメント電極４６−７、及び１個のセグメント電極４６−８によって、埋め尽くされる。セグメント電極４６−１〜４６−８は、互いに電気的に分離される。また、記号ａ１１〜ａ２２、ｂ１１〜ｂ４４を構成するセグメント電極も、周囲のセグメント電極と電気的に分離される。

図示は省略するが、図７と同様に、図１７に示した複数のセグメント電極４６はそれぞれ、複数のコンタクトプラグ４７を介して複数の配線４４に電気的に接続される。

なお、サイズの異なる格子を表示するためのセグメント電極は、図１７の構成以外の手法を用いて構成してもよい。例えば、第１サイズを有する四角形（例えば正方形）の複数の第１セグメント電極と、第１サイズより小さい第２サイズを有する四角形の複数の第２セグメント電極と、複数の第１セグメント電極及び複数の第２セグメント電極の周囲を埋めるように配置された第３セグメント電極とを形成してもよい。

［２］ 顕微鏡１０の動作
次に、上記のように構成された顕微鏡１０の動作について説明する。

観察者が操作部５４に入力する情報に応じて、指標素子３０は、４つの表示状態Ｄ１〜Ｄ４を実現することができる。

図１８は、指標素子３０の表示状態Ｄ１を説明する平面図である。表示状態Ｄ１は、指標素子３０全体が透明な状態である。表示状態Ｄ１では、制御回路５２（及び駆動回路５０）は、指標素子３０全体を透明な状態（オン状態）に設定する。すなわち、制御回路５２は、共通電極４８にＢ波形を印加し、全てのセグメント電極４６にＡ波形を印加する。

図１９は、指標素子３０の表示状態Ｄ２を説明する平面図である。表示状態Ｄ２は、指標素子３０が最もサイズの大きな１つの格子を表示する状態である。表示状態Ｄ２では、制御回路５２は、セグメント電極４６−１及び共通電極４８にＢ波形を印加し、セグメント電極４６−１以外の全てのセグメント電極４６にＡ波形を印加する。これにより、セグメント電極４６−１が占める領域が散乱状態（オフ状態）となり、図１８の格子が表示される。

図２０は、指標素子３０の表示状態Ｄ３を説明する平面図である。表示状態Ｄ３は、指標素子３０が４個の格子、すなわち４個の領域ａ１１〜ａ２２を表示する状態である。表示状態Ｄ３では、制御回路５２は、セグメント電極４６−１、４６−２、記号ａ１１〜ａ２２に対応する複数のセグメント電極、及び共通電極４８にＢ波形を印加し、その他のセグメント電極４６にＡ波形を印加する。これにより、セグメント電極４６−１、４６−２、及び記号ａ１１〜ａ２２が占める領域が散乱状態（オフ状態）となり、図２０の４個の格子（４個の領域ａ１１〜ａ２２）が表示される。

図２１は、指標素子３０の表示状態Ｄ４を説明する平面図である。表示状態Ｄ４は、指標素子３０が１６個の格子、すなわち１６個の領域ｂ１１〜ｂ４４を表示する状態である。表示状態Ｄ４では、制御回路５２は、セグメント電極４６−１〜４６−６、１６個の記号ｂ１１〜ｂ４４に対応する複数のセグメント電極、及び共通電極４８にＢ波形を印加し、その他のセグメント電極４６にＡ波形を印加する。これにより、セグメント電極４６−１〜４６−６、及び記号ｂ１１〜ｂ４４が占める領域が散乱状態（オフ状態）となり、図２１の１６個の格子（１６個の領域ｂ１１〜ｂ４４）が表示される。

次に、指標素子３０の表示状態Ｄ１〜Ｄ４を選択する動作について説明する。図２２は、指標素子３０の表示状態Ｄ１〜Ｄ４を選択する動作を説明するフローチャートである。

観察者は、操作部５４を操作することによって、表示状態Ｄ１〜Ｄ４を選択可能である。例えば、操作部５４は、４個の表示状態Ｄ１〜Ｄ４を切り替え可能なスイッチなどを備える。

観察者によって表示状態Ｄ１が選択された場合（ステップＳ２００＝Ｙｅｓ）、制御回路５２は、図１８の表示状態Ｄ１を実行する（ステップＳ２０１）。

観察者によって表示状態Ｄ２が選択された場合（ステップＳ２０２＝Ｙｅｓ）、制御回路５２は、図１９の表示状態Ｄ２を実行する（ステップＳ２０３）。

観察者によって表示状態Ｄ３が選択された場合（ステップＳ２０４＝Ｙｅｓ）、制御回路５２は、図２０の表示状態Ｄ３を実行する（ステップＳ２０５）。

観察者によって表示状態Ｄ４が選択された場合（ステップＳ２０６＝Ｙｅｓ）、制御回路５２は、図２１の表示状態Ｄ４を実行する（ステップＳ２０７）。

［３］ 第２実施形態の効果
以上詳述したように第２実施形態によれば、指標素子３０は、観察者が操作部５４に入力した情報に応じて、互いにサイズの異なる複数の格子を選択的に表示可能である。また、対物レンズの倍率を固定した状態で、複数の指標を選択的に表示可能である。

また、指標素子３０のうち注目したい領域を、格子の位置で特定することができる。これにより、複数の観察者が顕微鏡１０で標本１１を観察した場合に、注目したい領域の情報を複数の観察者で共有することができる。

［変形例］
指標素子３０が、サイズの異なる複数の円を選択的に表示するようにしてもよい。図２３は、第１変形例に係る指標素子３０の表示を説明する平面図である。図２３（ａ）は、直径２０μｍ（φ２０）の円を表示する様子を示しており、図２３（ｂ）は、直径１０μｍ（φ１０）の円を表示する様子を示している。図２３の円は、セグメント電極を加工することで実現される。また、観察者は、操作部５４を操作することによって、２つの円の表示を切り替えることが可能である。

また、指標素子３０が、複数の矢印を選択的に表示するようにしてもよい。図２４は、第２変形例に係る指標素子３０の表示を説明する平面図である。図２４（ａ）は、１つの矢印を表示する様子を示しており、図２４（ｂ）は、他の１つの矢印を表示する様子を示している。図２４の矢印は、セグメント電極を加工することで実現される。また、観察者は、操作部５４を操作することによって、２つの矢印の位置を切り替えることが可能である。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、１つの実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合わせ、若しくは異なる実施形態に開示される構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、これらの構成要素が削除された実施形態が発明として抽出されうる。

１０…顕微鏡、１１…標本、１２…ステージ、１３…光源部、１４…対物レンズ、１５…レボルバー、１６…鏡筒、１７…ホルダー、１８…接眼レンズ、１９…駆動装置、２０…倍率認識装置、２１…指標素子モジュール、３０…指標素子、３１…照明素子、３２，３３…配線、３４…遮蔽部材、４０，４１…基板、４２…高分子分散型液晶層、４３…シール材、４４…配線、４５…絶縁層、４６…セグメント電極、４７…コンタクトプラグ、４８…共通電極、５０…駆動回路、５１…電圧発生回路、５２…制御回路、５３…倍率認識回路、５４…操作部

Claims (12)

1. 顕微鏡に装着される指標素子であって、
   第１及び第２基板と、
   前記第１及び第２基板間に充填された高分子分散型液晶層と、
   前記第１基板上に設けられた複数の配線と、
   前記複数の配線上に設けられた絶縁層と、
   前記絶縁層上に設けられた複数のセグメント電極と、
   前記絶縁層内に設けられ、前記複数の配線と、前記複数のセグメント電極とを電気的に接続する複数のコンタクトプラグと、
   前記第２基板に設けられた共通電極と
   を具備し、
   形状の異なる複数の指標を選択的に表示可能である
   指標素子。
2. 前記複数の指標は、互いにピッチの異なる複数の目盛りである
   請求項１に記載の指標素子。
3. 前記複数のセグメント電極は、
   ライン状の複数の第１セグメント電極と、
   前記第１セグメント電極と長さが異なるライン状の複数の第２セグメント電極と、
   前記複数の第１セグメント電極及び前記複数の第２セグメント電極の周囲を埋めるように構成された第３セグメント電極と
   を含む
   請求項２に記載の指標素子。
4. 前記液晶層のうち前記複数の第１セグメント電極及び前記複数の第２セグメント電極の少なくとも１つが占める領域は、光を拡散し、
   前記液晶層のうち前記第３セグメント電極が占める領域は、光を透過する
   請求項３に記載の指標素子。
5. 前記複数の指標は、互いにサイズの異なる複数の格子である
   請求項１に記載の指標素子。
6. 前記複数のセグメント電極は、
   第１サイズの格子形状を有する第１セグメント電極と、
   前記第１サイズより小さい第２サイズの格子形状を有する第２セグメント電極と、
   前記第１セグメント電極及び前記第２セグメント電極の周囲を埋めるように構成された第３セグメント電極と
   を含む
   請求項５に記載の指標素子。
7. 前記液晶層のうち前記第１セグメント電極及び前記第２セグメント電極の少なくとも１つが占める領域は、光を拡散し、
   前記液晶層のうち前記第３セグメント電極が占める領域は、光を透過する
   請求項６に記載の指標素子。
8. 前記請求項１の前記指標素子と、
   外部からの信号に応じて、前記複数のセグメント電極のうち第１グループに第１電圧を印加し、前記複数のセグメント電極のうち第２グループと前記共通電極とに第２電圧を印加する制御回路と
   を具備する指標素子モジュール。
9. 対物レンズの倍率を認識する認識回路をさらに具備し、
   前記制御回路は、前記倍率に応じて、前記複数の指標の１つを表示する
   請求項８に記載の指標素子モジュール。
10. 観察者の操作を受け付ける操作部をさらに具備し、
    前記制御回路は、前記操作部からの信号に応じて、前記複数の指標の１つを表示する
    請求項８に記載の指標素子モジュール。
11. 前記指標素子に向けて照明光を出射する照明素子をさらに具備する
    請求項８乃至１０のいずれかに記載の指標素子モジュール。
12. 前記照明素子は、円筒形状を有する
    請求項１１に記載の指標素子モジュール。