JP2793244B2 - 顕微鏡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、研究，教育用として観察視野をTVモニタ等
の画像表示装置で表示するようにした顕微鏡装置に関す
る。

〔従来の技術〕

最近、顕微鏡による観察においても、接眼レンズによ
る観察の煩わしさ等のため、又研究，教育等の場におけ
る観察像を供覧する必要性が高まっていることにより、
接眼レンズによる観察像と同じ像をTVモニタにて観察が
できるようにすることが望まれている。

接眼レンズによる観察像と同じ像をTVモニタに表示す
る装置として一般的なものとしては、テレビカメラを用
いる顕微鏡装置があげられる。この場合、顕微鏡の観察
光路をビームスプリッタで分割し、分割された一方の光
路にテレビカメラとそのテレビカメラを取付けるための
結像アダプタを設置する構成になっており、観察像と同
じ像をテレビカメラによって撮像し、その映像信号出力
をTVモニタに表示するということにより、接眼レンズに
よる観察像と同じ像がTVモニタにて得られるようになさ
れていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来装置のTVモニタに得られる観察画像
は、その解像度がテレビカメラ又はTVモニタの解像力に
依存しており、接眼レンズによる観察像と比較すると、
現状のTVモニタにて得られる観察像の解像力は劣ってい
る。現状では、テレビカメラが撮像管タイプ,CCDタイプ
であるかに依らず、TVモニタにて接眼レンズによる観察
像と同等と解像度を有する画像を得ることは困難であ
る。

近年、ハイビジョンシステムの開発が進み、その解像
力の高いテレビカメラを用いると、前記の顕微鏡観察に
おいても、TVモニタにて、接眼レンズによる観察像と比
較しても十分な解像度を有する画像が得られると言われ
ている。ところが、ハイビジョンシステムは、実用性と
いう点から考えれば、非常に高価であり且つ大型である
という点で現状では顕微鏡システムには適当ではない。

一方、ハイビジョンシステムと同等の解像度を有する
画像を得る手段が静止画用の撮像装置であれば、比較的
安価で実現が可能である。ところが、静止画用撮像装置
では、顕微鏡装置における準焦，変倍若しくは試料の移
動等の操作時には観察像が静止画ではなくなるために撮
像不能となり、その結果観察像がTVモニタにて得られな
くなってしまうため接眼レンズによる観察を強いられる
ことになるという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、顕微鏡観察において、
TVモニタにて高解像画像が得られ、且つ準焦，変倍，試
料の移動操作もTVモニタにて観察しながら行なうことが
可能となるようにした顕微鏡装置を提供することを目的
としている。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

本発明による顕微鏡装置は、観察光路を分割又は切換
えるための、分割又は切換え部材を有し、該分割又は切
換え部材により分割又は切換えられた一方の光路には静
止画用高解像撮像装置を、他方の光路には動画用撮像装
置を夫々設けて成る顕微鏡装置において、顕微鏡観察時
の変倍又は焦準等の光学系の変動、又は標本の移動又は
観察部位の変更等の観察標本の変動の少なくとも一つの
変動を検出する観察像変動検出部と、前記観察像変動検
出部からの観察像変動検出信号により観察像変動を検知
し、観察像変動状態では前記動画用撮像装置からの映像
出力を、観察像無変動状態では前記静止画用高解像撮像
装置からの高解像映像出力を、選択して画像表示装置に
表示する装置及び／又は録画する装置を備えていること
を特徴としている。

これについて、第１図に示した概念図に基づき説明す
る。１は顕微鏡鏡体であって、照明用光学系と光源装置
と変倍光学系と準焦駆動部とステージ駆動部と更に各々
の制御部（何れも図示しない）を内蔵し、更に観察光路
を分割させる光路分割部と準焦，変倍，試料の移動等の
操作による観察像の変化を検出する観察像変動検出部
（何れも図示しない）をも内蔵している。２は静止画用
高解像撮像装置であって、顕微鏡鏡体１の前記光路分割
部により分割された一方の光路に設置されている。３は
撮像装置であって、顕微鏡鏡体１の他方の光路に設置さ
れている。４は制御部であって、顕微鏡鏡体１の観察像
変動検出部の出力である観察像変動検出信号Ｄにより観
察像変動を検知し、観察像変動状態では撮像装置３から
の映像出力Ｂを、観察像無変動状態では静止画用高解像
撮像装置２からの高解像映像出力Ａを、選択し、TVモニ
タ５に映像出力Ｃとして出力するよう構成された選択回
路部（図示せず）を有している。

次に作用について説明する。

顕微鏡観察における変倍，準焦，ステージを移動させ
ることによる試料の移動等の操作は、観察像は変動して
いる状態になる。そこでこのような観察像変動を顕微鏡
鏡体１に内蔵された観察像変動検出部により検出し、そ
の検出出力信号である観察像変動検出信号Ｄを制御部４
へ出力する。

制御部４では、前記観察像変動検出信号Ｄにより観察
像変動を検知し、観察像変動状態では撮像装置３からの
映像出力ＢをTVモニタ５へ映像出力Ｃとして出力する。
そして、観察像変動状態となると、静止画用高解像撮像
装置からの高解像映像出力Ａを選択回路部にて選択し、
TVモニタ５へ映像出力Ｃとして出力する。

従って、顕微鏡観察において、変倍，準焦，試料の移
動等の操作時は、観察像が変動状態となるので撮像装置
３より得られるTVモニタ画像による観察が可能であり、
操作終了後には、観察像が静止状態となるので静止画用
高解像撮像装置によりTVモニタにて高解像の画像による
観察が可能となる。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。

第２図は本発明による顕微鏡装置の第１実施例のブロ
ック図である。10は顕微鏡鏡体であって、図示しない観
察光学系と、変倍駆動部11と、変倍駆動部11からの信号
の入力により変倍操作を検出してその検出出力である変
倍操作検出信号ｆを後述の制御部31へ出力する変倍検出
部12と、準焦駆動部13と準焦駆動部13からの信号の入力
により準焦操作を検出してその検出出力である準焦検出
信号ｇを制御部31へ出力する準焦検出部14と、ステージ
駆動部15と、ステージ駆動部15からの信号の入力により
ステージ移動操作を検出してその検出出力であるステー
ジ移動検出信号ｈを制御部31へ出力するステージ移動検
出部16とを有し、更に観察光路17を切換えるための光路
切換えミラー部18を有している。光路切換えミラー部18
により切換えられる一方の光路には、結像光学系を内蔵
した結像アダプタ19を介して静止画用高解像撮像装置20
が設けられ、他方の光路には結像光学系を内蔵した結像
アダプタ21を介して撮像装置22が装着されている。撮像
装置22は、CCD（固体撮像素子）又は撮像管を用いた実
用的なテレビカメラであって、それはカメラコントロー
ルユニット23に接続されている。そして、カメラコント
ロールユニット23の撮像出力Ｃは制御部31に出力される
ようになっている。

第３図は静止画用高解像撮像装置20のブロック図であ
る。24は、観察光路中に位置する約2000画素程度のCCD
ラインセンサーと、該CCDラインセンサーをその画素の
整列方向と直角に移動させる駆動部を有するラインセン
サー部である。25はセンサ駆動回路であって、２次元画
像が得られるようにラインセンサー部24にラインセンサ
ー操作面26（第２図）上を面走査させるための駆動信号
ｑをラインセンサー部24に出力すると共に、観察光路中
に位置するRGBフィルタ27をラインセンサー部24の面走
査に対して同期させるための同期信号ｐをフィルタ駆動
部28へ出力するようになっている。フィルタ駆動部28は
同期信号ｐに応じてRGBフィルタ27を駆動するように構
成されている。29はラインセンサー部24からの出力信号
を増幅し、A/D変換する増幅・A/D変換回路、30は増幅・
A/D変換回路29からの出力を画像信号として形成して記
憶し、出力する映像出力回路である。

制御部31は、変倍操作検出信号ｆと準焦操作検出信号
ｇとステージ移動検出信号ｈがOR回路にて構成した観察
像変動検出回路（図示しない）に入力されることによ
り、観察像変動を検出するよう構成されており、さらに
観察像変動の検出に基づいて光路切換ミラー部18へ光路
切換ミラー駆動信号ｅを出力し、観察像変動状態では撮
像装置22とカメラコントロールユニット23からの映像出
ｃを、観察像無変動状態では静止画用高解像撮像装置20
からの高解像映像出力ａを選択して、TVモニタ32へ映像
出力ｄとして出力するように構成されている。

本実施例は上述の如く構成されているから、顕微鏡観
察における、変倍，準焦，ステージ移動の操作時には、
変倍，準焦，ステージ移動の各操作が夫々変倍検出部1
2,準焦検出部14,ステージ移動検出部16にて各々検出さ
れ各々の検出信号f,g,hが制御部31へ出力される。制御
部31では観察像変動検出回路に入力された変倍操作検出
信号f,準焦操作検出信号g,ステージ移動検出信号ｈによ
り変倍，準焦，ステージ移動の操作を検知し、観察像が
変動状態であることを判定する。又、変倍，準焦，ステ
ージ移動の非操作時には、同様にして観察像が静止状態
であることを判定する。

上記判定により、観察像が静止状態と判断された場
合、光路切換ミラー部18へ制御部31から光路切換ミラー
駆動信号ｅが出力されて光路切換ミラーが182の位置に
設定され、観察像が静止画用高解像撮像装置20へ結像ア
ダプタ19を介して導かれる。そして静止画用高解像撮像
装置20からの高解像映像出力ａが制御部31にて選択さ
れ、TVモニタ32へ出力される。この時、静止画用高解像
撮像装置20では、センサ駆動回路25により、RGBフィル
タ27においてまずＲフィルタ部を観察光路内に挿入し且
つラインセンサーをラインセンサー走査面26上を面走査
させる。そして、ラインセンサーからの出力を増幅・A/
D変換回路29に入力し、増幅，積分,A/D変換等の処理を
行い、映像出力回路30にてＲ画像信号として形成し記憶
しておく。Ｒ画像走査が終了すると、ラインセンサーは
最初の位置へ戻され、次にRGBフィルタ27においてＧフ
ィルタ部が観察光路内に挿入され、以下は同様にしてＧ
画像信号が得られる。更に、次には同様にしてＢフィル
タが観察光路内に挿入され、Ｂ画像信号が得られる。こ
のように映像出力回路30にて得られたR,G,Bの各々の画
像信号を映像出力Ｃとして制御部31に出力する。ここで
得られるR,G,Bの各画像は各々約400万画素（2000×200
0）分の分解能を有する２次元CCDで撮像された場合と同
等の画像となる。更にラインセンサーの画素数を増すこ
とにより水平方向の分解能を上げることができ、前記ラ
インセンサーの面走査における垂直方向の走査数を増や
すことにより、垂直方向の分解能を上げることが可能で
ある。

又、制御部31にて観察像が変動状態であると判断した
場合は、光路切換ミラー部18への制御部31からの光路切
換ミラー駆動信号ｅにより光路切換ミラーが181の位置
に切換えられ、観察像が撮像装置22へ結像アダプタ21を
介して導かれる。そして、撮像装置22により撮像され、
カメラコントロールユニット23により出力される映像出
力ｃが制御部31にて選択され、TVモニタ32へ出力され
る。

かくして、本実施例によれば、変倍，準焦，試料の移
動等の操作時は、観察像が変動状態となるので撮像装置
により得られるTVモニタ画像による観察が可能であり、
その操作終了後には、観察像が静止状態となるので静止
画用高解像撮像装置によりTVモニタにて高解像画像によ
る観察が可能となる。又、本実施例は、光路切換ミラー
部により光路をテレビカメラと静止画用高解像撮像装置
の何れかの方向へ切換えているために照明光量が観察光
路をハーフミラー等で分割させる方法より少量ですむと
いう利点もある。

尚、特に図示はしないが、制御部31に録画のための画
像メモリー手段を接続すれば、後に再生が可能となり、
複数の画像の比較等が簡単に実施できることは言うまで
もない。

又、静止画用高解像撮像装置20において、ラインセン
サー部24にCCDラインセンサーの各画素に順次R,G,Bのフ
ィルタを設置して成る約2500画素のカラーCCDラインセ
ンサーを用いることも可能であり、これを用いた場合、
一度の走査でR,G,B各々の画像が得られることになるの
で、RGBフィルタ27及びフィルタ駆動部28が不要にな
る。

第４図は第２実施例を示しており、第１実施例と同じ
構成要素は同じ符号を付してその説明は省略する。

顕微鏡鏡体33には、観察光学系，変倍駆動部，準焦駆
動部，ステージ駆動部（何れも図示しない）が設けら
れ、観察光路17にはビームスプリッタ34が設けられてい
る。そして、ビームスプリッタ34により分割された一方
の光路には結像アダプタ19と静止画用高解像撮像装置20
が、他方の光路には結像アダプタ22と撮像装置23が各々
設けられている。又、撮像装置22に接続されたカメラコ
ントロールユニット23からは制御部31の制御回路35と観
察像変動検出回路36へ映像出力ｃが出力されている。

観察像変動検出回路36は、第５図に示した如く、A/D
変換回路37,38と、映像出力ｃに同期してスイッチ39を
切換える同期回路40と、A/D変換回路37からの出力をA/D
変換回路38からの出力と同期させるためのディレイ回路
41と、そのディレイ回路41とA/D変換回路38からの出力
を比較するコンパレート回路とを有している。

本実施例は上述の如く構成されており、光路分割のた
めにビームスプリッタ34を用いているので静止画用高解
像撮像装置20及び撮像装置22には観察像が常時導かれ、
そのため高解像映像出力ａと映像出力ｃは常に出力可能
となっている。

観察像変動検出部36においては同期回路40により動作
せしめられるスイッチ39により最初の映像出力ｃがA/D
変換回路37に入力される。A/D変換回路37からの出力
は、ディレイ回路41に入力される。スイッチ39は同期回
路40により映像出力ｃに同期して切換えられるため、次
に描出された映像出力ｃ′は（図示せず）はA/D変換回
路38に入力される。同期回路40とスイッチ39により選択
され描出される映像出力c,c′は適宜等時間間隔で選択
され、その間隔としては100msec程度で十分である。
又、その間映像出力は、A/D変換回路37,38のどちらにも
入力されない。A/D変換回路38の出力とディレイ回路41
の出力は同期してコンパレータ回路42に入力され比較さ
れる。この結果、前記両入力信号に相異がある場合は観
察像変動状態即ち変倍，準焦，試料の移動等の操作中で
あると判断し、観察像が静止状態でないことを示す信号
として観察像変動検出信号ｈを制御回路35へ出力する。
制御回路35では、第１実施例と同様に観察像変動検出信
号ｈに基づいて、変倍，準焦，試料の移動等の操作中は
撮像装置22からの映像出力ｃをTVモニタ32へ映像出力ｄ
として出力し、観察像静止状態であれば高解像撮像装置
20からの高解像映像出力ａをTVモニタ32へ映像出力ｄと
して出力する。

以上のように、本実施例は、ビームスプリッタ34を用
いているので、撮像装置22からは常に像が得られること
になる。従って、撮像装置22から得られる映像出力より
観察像変動を検出することができるため、変倍，準焦，
ステージ移動等の各操作の検出部を鏡体まわりに設ける
必要がなくなり、このことにより鏡体部の構成が簡単に
なり、小型化につながるため、操作空間が増し、操作性
が向上する。

尚、本実施例において、撮像装置22をピント検出セン
サとして用いることもでき、これを利用してオートフォ
ーカス機構を設けると操作性と一層向上させることも可
能となる。

〔発明の効果〕

本発明による顕微鏡装置は、顕微鏡観察における変
倍，準焦，試料の移動等の操作時は、観察像が変動状態
となるので撮像装置により得られるTVモニタ画像による
観察が可能であり、操作終了後には、観察像が静止像状
態となるので静止画用高解像撮像装置によりTVモニタに
て高解像の画像による観察が可能となる。その結果ハイ
ビジョンシステムを用いなくとも高解像な画像がTVモニ
タにて得られ且つ接眼レンズによる観察を不要とするこ
とができる。又、ハイビジョンレベルの高解像の画像を
得るための装置としては静止画用であるため、安価な構
成とすることができ、実用的となる。又、研究，教育等
の場において供覧するという場合に操作性が一層向上す
るという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による顕微鏡装置の概念図、第２図は第
１実施例のブロック図、第３図は第１実施例の静止画用
高解像撮像装置のブロック図、第４図は第２実施例のブ
ロック図、第５図は第２実施例の観察像変動検出回路の
ブロック図である。 1,10,33……顕微鏡鏡体、2,20……静止画用高解像撮像
装置、3,22……撮像装置、4,31……制御部、５……TVモ
ニタ、11……変倍駆動部、12……変倍検出部、13……準
焦駆動部、14……準焦検出部、15……ステージ駆動部、
16……ステージ移動検出部、17……観察光路、18……光
路切換ミラー部、12,21……結像アダプタ、23……カメ
ラコントロールユニット、24……ラインセンサー部、25
……センサ駆動回路、26……ラインセンサー走査面、27
……RGBフィルタ、28……フィルタ駆動部、29……増幅
・A/D変換回路、30……映像出力回路、31……制御部、3
2……TVモニタ、34……ビームスプリッタ、35……制御
回路、36……観察像変化検出部、37,38……A/D変換回
路、39……スイッチ、40……同期回路、41……ディレイ
回路、42……コンパレート回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】観察光路を分割又は切換えるための、分割
   又は切換え部材を有し、該分割又は切換え部材により分
   割又は切換えられた一方の光路には静止画用高解像撮像
   装置を、他方の光路には動画用撮像装置を夫々設けて成
   る顕微鏡装置において、 顕微鏡観察時の変倍又は焦準等の光学系の変動、又は標
   本の移動又は観察部位の変更等の観察標本の変動の少な
   くとも一つの変動を検出する観察像変動検出部と、前記
   観察像変動検出部からの観察像変動検出信号により観察
   像変動を検知し、観察像変動状態では前記動画用撮像装
   置からの映像出力を、観察像無変動状態では前記静止画
   用高解像撮像装置からの高解像映像出力を、選択して画
   像表示装置に表示する装置及び／又は録画する装置を備
   えていることを特徴とする顕微鏡装置。