JP3047831U - デジタル式光学顕微鏡及び望遠鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コンパクトで、煩わしい配線作業を行うことな
く、簡単に被観察物の観察・記録が行なえる光学顕微鏡
及び望遠鏡を提供する。 【解決手段】鏡筒３下端部に接続された対物レンズ２か
らの像光を受光する撮像素子（ＣＣＤ６）と、ＣＣＤ６
の出力をデジタル処理して映像信号の形成及び画像の記
録を行う信号処理手段１３と、信号処理手段１３の信号
を基に映像を表示する映像表示手段（ＬＣＤ１４）とを
一体的に備えた構成とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、研究用、教材用等に使用されるデジタル式光学顕微鏡及び望遠鏡に 関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、生物顕微鏡や金属顕微鏡などの光学顕微鏡における被観察物の観察は、 左右の接眼レンズを覗き込んで直接光学像を観察する方式が一般的であるが、こ の方式では観察像の記録ができず、また、習熟者でないと二つの接眼レンズを通 じて良好な観察像を観察するのが難しく、さらに、目の疲労が激しいため長時間 の観察が困難であるという問題を有していた。これはアウトドア活動等で使用さ れる望遠鏡についても共通する問題となっていた。

【０００３】 そこで、これらの問題を解決する方法として、カメラマウントアダプター（Ｃ マウントアダプタ−）を介して光学顕微鏡の鏡筒、あるいは望遠鏡の鏡体にＣＣ Ｄ（電荷結合素子）カメラを接続し、ＣＲＴ（陰極線管）ディスプレイに被観察 物の映像を表示し、さらに表示映像をビデオデッキなどの外部記録媒体に記録す る方法が用いられている。この方法によれば、観察像の記録が可能であるばかり でなく、観察者は接眼レンズを覗き込む必要がないため、長時間の観察でも目の 疲労が少なくて済むという利点を有する。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記方法で使用するＣＣＤカメラは、従来からアナログ方式が一般的 であるため、記録した映像は高画質とはいえず、細部が不鮮明になるという不都 合が生じていた。そこで、映像信号をデジタル処理して外部コンピュータ等のデ ジタル機器に入力して記録すれば高画質の画像を記録することが可能となるが、 この場合には、アナログ信号をデジタル信号に変換する画像入力用ボード（ビデ オキャプチャーボード）等を介してＣＣＤカメラの映像信号をコンピュータに入 力する必要があった。

【０００５】 さらに、上記方法では、光学顕微鏡あるいは望遠鏡の他にＣＣＤカメラ、Ｃマ ウントアダプタ−、ＣＲＴディスプレイ及び両者を接続するケーブルが必要とな る上に配線作業が煩雑で、ＣＲＴディスプレイの分だけ装置の占有面積も大きく なるという新たな問題が生じていた。

【０００６】 そこで、本考案は、コンパクトで、外部機器に接続することなくデジタル信号 による画像の記録が行なえるとともに、長時間の観察でも目の疲労が少なくて済 む光学顕微鏡及び望遠鏡を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案にかかる光学顕微鏡及び望遠鏡は、対物レン ズからの像光を受光する撮像素子と、撮像素子の出力をデジタル処理して映像信 号の形成及び画像の記録を行う信号処理手段と、信号処理手段の信号を基に映像 を表示する映像表示手段とを一体的に備えたことを特徴とするものである。

【０００８】 すなわち、本考案は、顕微鏡及び望遠鏡に映像表示手段、信号処理手段等を一 体的に組込むことにより、外部機器に接続することなくデジタル信号による画像 の記録が可能になるとともに、接眼レンズを覗き込むことなく被観察物の観察が できるというものである。さらに、撮像素子の出力をデジタル処理するため、外 部出力端子を設けておけば、シリアルケーブル等を介するだけで、ビデオキャプ チャーボードを用いることなく外部コンピュータにデータ入力可能となり、画像 処理等が容易に行える利点を有する。

【０００９】 ここでいう望遠鏡とは、単眼方式のものに限らず双眼鏡も含むものである。ま た、映像表示手段としては、ＣＲＴディスプレイ、液晶表示デバイス（ＬＣＤ） 等を挙げることができるが、軽量・薄型で顕微鏡をコンパクト化可能なＬＣＤを 使用するのが好ましい。撮像素子としては、ＣＣＤ、フォトダイオードアレイ等 を例示することができる。また、信号処理手段としては、Ａ／Ｄコンバータ、フ ラッシュメモリー、ＣＰＵ、画像処理ＩＣなどから構成されたものを使用するこ とができる。

【００１０】 本考案にかかる光学顕微鏡及び望遠鏡は、映像表示手段による被観察物の観察 が可能であればよく、接眼レンズによる被観察物の観察が可能であるか否かは問 わない。ただ、ＬＣＤ等の映像表示手段は、被観察物の分解能、色再現性におい て、接眼レンズによる直接観察に対して劣るため、接眼レンズによる被観察物の 観察も可能とすれば、例えば、細部観察が必要な研究用として、より広範な用途 に使用することができる。

【００１１】 そこで、本考案では、前記顕微鏡あるいは望遠鏡において、対物レンズからの 光路として２光路を有する鏡筒あるいは鏡体と、対物レンズからの像光を光路の 一方または両方に誘導可能な光路切換手段と、光路の一方に接続される接眼観察 系部材とを備え、撮像素子を光路の他方に接続した構成を採用可能とした。この ように、鏡筒あるいは鏡体の光路を２つとし、その分岐点に光路切換手段を設け ることによって、接眼レンズ及び／又は映像表示手段による被観察物の観察が可 能となる。ここで接眼観察系部材とは、接眼レンズによる光学像の観察を可能と するための部材をいい、接眼レンズのほか、結像レンズ等を含むものである。

【００１２】 上述の光学顕微鏡において、被観察物の像光を得るためには従来から使用され ている透過照明や落射照明等の照明手段を用いればよい。ただ、ＣＣＤ等の撮像 素子は、露出に対する寛容度が低く、また、観察像が高倍率になるほど、対物レ ンズに入射する光量が少なくなるため、映像表示手段上の映像が暗く不鮮明にな るおそれが生じる。

【００１３】 そこで、本考案においては、従来の照明手段に加えて鏡筒下部の内周上に、対 物レンズに向けて発光するリング状の照明手段を設けた構成を採用可能とした。 このように、対物レンズに向けて発光する照明手段を設ければ、照明光は被観察 物上に集光するため、高倍率の観察像においても、光度の高い像光が得られる。 また、照明をリング状とすることで、被観察物上に照射する照明光は濃淡むらの ない、均一な光となり、影のない鮮明な観察像を得ることができる。なお、リン グ状の照明手段には、照明光が直接、撮像素子あるいは接眼レンズに入光するの を防止するために、適当なカバーをすればよい。

【００１４】 照明手段の光源としては、周知のものであれば、特に制限なく使用することが できる。ただ、ハロゲンライトのような白熱光では熱を発生するため、熱に弱い 被観察物を損なうおそれがあること、さらに被観察物の寸法を測定する場合には 熱による寸法変化が生じることなどから熱を発生しない発光ダイオードを使用す るのが好ましい。この発光ダイオードを照明手段に使用する場合には、複数個の 発光ダイオードを鏡筒内周上に並べれば十分な光度の照明を提供することができ る。

【００１５】 また、信号処理手段に、撮像素子からの出力信号を受けて光量を演算し、この 光量に応じて照明手段の発光量を制御する制御部を設ければ、観察倍率等が変化 した場合においても、一定光度の像光を得ることができ、画像を記録する際に光 量不足となるおそれがない。

【００１６】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本考案にかかる 光学顕微鏡及び望遠鏡の基本的な構成は同じであるため、以下の説明は光学顕微 鏡を中心に行うものとする。図１は、本考案にかかるデジタル式光学顕微鏡の実 施の形態を示す構成図である。このデジタル式光学顕微鏡１は、対物レンズ２か らの光路が途中で分岐した形状の鏡筒３を有し、分岐した一方の光路には接眼観 察系部材として、結像レンズ４及び接眼レンズ５が配置され、他方の光路には、 結像レンズ４を介してＣＣＤ６が配置されている。光路の分岐点にはビームスプ リッタ７が設置され、両方の光路に対物レンズ２からの像光を誘導可能としてい る。

【００１７】 ８は、被観察物９が載置されるステージであり、被観察物９の周囲には落射照 明１１や透過照明１２などの適当な照明手段が設けられており、用途に合わせて 照明手段の使い分けができるようになっている。

【００１８】 被観察物９からの像光は、対物レンズ２、ビームスプリッタ７、結像レンズ４ を経由して接眼レンズ５及びＣＣＤ６上で結像する。ＣＣＤ６上で結像した映像 は、電気信号として出力され、信号処理手段１３によってデジタル処理されたの ち、ＬＣＤ１４に表示される。このとき、信号処理手段１３は、制御部１５にお いてＣＣＤ６から受けた電気信号を基に光量を演算し、この光量に応じて鏡筒３ の内周上にリング状に並べられた複数個の発光ダイオードからなる照明手段１６ の電源１７を制御する信号を出力し、発光ダイオードの発光量を制御する。従っ て、観察条件が変化しても、ＬＣＤ１４上に一定光度の鮮明な映像を表示するこ とができる。

【００１９】 図２は、図１の実施の形態における信号処理手段の回路構成を示すブロック図 である。この信号処理手段１３は、Ａ／Ｄコンバータ１８、ＣＰＵ１９、ＤＲＡ Ｍ２１、画像処理ＩＣ２２、フラッシュメモリー２３、及び出力部２４を備えて おり、出力部２４からの信号によってＬＣＤ１４上に被観察物９の映像が表示さ れる。また、映像のうち、必要な画像はそのままフラッシュメモリー２３に記録 することができ、メモリーカード２５のような記録媒体に記録することも可能で ある。

【００２０】 さらに、信号処理手段のＣＰＵ１９、ＤＲＡＭ２１、画像処理ＩＣ２２は、照 明手段１６の発光量を制御する制御部１５としての機能をも備えており、ＣＣＤ ６からの信号を基に光量を演算し、予め入力された光量値と比較して、入力値よ りも少ない場合にはＣＣＤ６が受光する像光の光量が入力値になるように照明手 段１６の発光量を制御する信号を出力する。なお、予め入力される光量値は、キ ーボード入力によって設定できるほか、先の撮影時の光量をメモリーして使用す ることができる。

【００２１】 出力部２４は、信号処理手段１３の信号をＬＣＤ１４に出力する機能と、映像 データを外部機器に転送する機能と、照明手段１６の電源１７の出力を制御する 信号３０を出力する機能とを有しており、映像データを転送するためにＮＴＳＣ エンコーダ２６、インターフェース２７などを備えている。ＮＴＳＣエンコーダ ２６からの出力は接続ケーブルを介して外部モニター２８に入力され、映像を表 示することが可能であり、多人数での観察に特に有利である。また、インターフ ェース２７からの出力はシリアルケーブルなどを介して外部コンピュータ２９に 入力可能で、画像を記録したり、複雑な画像処理、数値計算などを行うことがで きる。

【００２２】 なお、図１及び図２において、制御部１５、電源１７、照明手段１１、１２、 １６及び照明電源制御信号３０を除き、かつ３を鏡体と置換えれば、そのまま望 遠鏡の実施の形態を示す構成図及びブロック図となる。

【００２３】 図３は、本考案にかかる光学顕微鏡の別の実施の形態を示す斜視図である。こ のデジタル式光学顕微鏡１は、生物顕微鏡タイプであって、脚部３１と、脚部３ １に立設されたアーム３２と、アーム３２によって支持される鏡筒３と、鏡筒３ の上部に設けられた結像レンズ４及びＣＣＤ６（図示せず）と、ＣＣＤ６の出力 をデジタル処理する信号処理手段１３（図示せず）と、信号処理手段の信号を基 に映像を表示するＬＣＤ１４と、鏡筒３の下部に取付けられた倍率の異なる対物 レンズ２とを備えている。被観察物９はステージ８の上に載置され、ステージ８ の下方の脚部３１に取付けられた透過照明１２によって、像光が鏡筒３内に導入 される。

【００２４】 映像を表示するＬＣＤ１４には、チルト用ハンドル３３が取付けられており、 観察者の観察位置に合せて画面の傾斜角度を調節することで良好な映像が観察で きるようになっている。また、脚部３１には、画像を記録するためのシャッター ボタン３４が設置されており、このボタン３４を押圧するだけで簡単に必要な画 像を記録できる構成となっている。

【００２５】 なお、この光学顕微鏡１には、接眼観察系部材は設けられておらず、ＬＣＤ１ ４に表示された映像によって観察を行うものであり、長時間の観察用、あるいは アウトドア活動における生物観察用などに使用することができる。

【００２６】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案に係る光学顕微鏡あるいは望遠鏡は、 撮像素子、信号処理手段及び映像表示手段を一体的に備えているため、コンパク トで、外部機器に接続することなくデジタル信号による画像記録が可能となる上 に、映像表示手段を通して非観察物を観察することにより、目の疲労が少なくて 済むという有利な効果を有する。特に本考案に係る望遠鏡は携帯性に優れ、バー ドウォッチングなどに最適である。

【００２７】 さらに、接眼観察系部材を備えた光学顕微鏡あるいは望遠鏡は、接眼レンズに よる光学像の観察及び／又は映像表示手段による映像の観察が可能となり、ポイ ントとなる部分では接眼レンズを通して細部の観察ができるため、より広範な用 途での使用が可能となる。

【００２８】 また、光学顕微鏡において、鏡筒下部の内周上にリング状の照明手段を設けれ ば、高倍率下における観察映像が光量不足になるおそれがなく、さらに、光源と して発光ダイオードを使用することによって、発熱による弊害を防止することが 可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案にかかる光学顕微鏡の実施の形態を示す
構成図

【図２】信号処理手段の回路構成を示すブロック図

【図３】光学顕微鏡の別の実施の形態を示す斜視図

【符号の説明】

１ 光学顕微鏡 ２ 対物レンズ ３ 鏡筒 ４ 結像レンズ ５ 接眼レンズ ６ ＣＣＤ ７ ビームスプリッタ ８ ステージ ９ 被観察物 １１ 落射照明 １２ 透過照明 １３ 信号処理手段 １４ ＬＣＤ １５ 制御部 １６ 照明手段 １７ 電源 １８ Ａ／Ｄコンバータ １９ ＣＰＵ ２１ ＤＲＡＭ ２２ 画像処理ＩＣ ２３ フラッシュメモリー ２４ 出力部 ２５ メモリーカード ２６ ＮＴＳＣエンコーダ ２７ インターフェース ２８ 外部モニター ２９ 外部コンピュータ

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 対物レンズからの像光を受光する撮像素
   子と、該撮像素子の出力をデジタル処理して映像信号の
   形成及び画像の記録を行う信号処理手段と、該信号処理
   手段の信号を基に映像を表示する映像表示手段とを一体
   的に備えたことを特徴とするデジタル式光学顕微鏡。
2. 【請求項２】 対物レンズからの像光を受光する撮像素
   子と、該撮像素子の出力をデジタル処理して映像信号の
   形成及び画像の記録を行う信号処理手段と、該信号処理
   手段の信号を基に映像を表示する映像表示手段とを一体
   的に備えたことを特徴とするデジタル式望遠鏡。
3. 【請求項３】 対物レンズからの光路として２光路を有
   する鏡筒と、前記対物レンズからの像光を前記光路の一
   方または両方に誘導可能な光路切換手段と、前記光路の
   一方に接続される接眼観察系部材と、前記光路の他方に
   接続される撮像素子と、該撮像素子の出力をデジタル処
   理して映像信号の形成及び画像の記録を行う信号処理手
   段と、該信号処理手段の信号を基に映像を表示する映像
   表示手段とを一体的に備え、接眼レンズ及び／又は映像
   表示手段による被観察物の観察を可能としたことを特徴
   とするデジタル式光学顕微鏡。
4. 【請求項４】 対物レンズからの光路として２光路を有
   する鏡体と、前記対物レンズからの像光を前記光路の一
   方または両方に誘導可能な光路切換手段と、前記光路の
   一方に接続される接眼観察系部材と、前記光路の他方に
   接続される撮像素子と、該撮像素子の出力をデジタル処
   理して映像信号の形成及び画像の記録を行う信号処理手
   段と、該信号処理手段の信号を基に映像を表示する映像
   表示手段とを一体的に備え、接眼レンズ及び／又は映像
   表示手段による被観察物の観察を可能としたことを特徴
   とするデジタル式望遠鏡。
5. 【請求項５】 前記対物レンズが接続される鏡筒下部の
   内周上に、前記対物レンズに向けて発光するリング状の
   照明手段を設けたことを特徴とする請求項１又は３記載
   のデジタル式光学顕微鏡。
6. 【請求項６】 前記照明手段が、複数の発光ダイオード
   をリング状に配したものである請求項５記載のデジタル
   式光学顕微鏡。
7. 【請求項７】 前記信号処理手段が、前記撮像素子から
   の出力信号を受けて光量を演算し、該光量に応じて前記
   照明手段の発光量を制御する制御部を備えたことを特徴
   とする請求項５又は６記載のデジタル式光学顕微鏡。