JP5982815B2

JP5982815B2 - 顕微鏡

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Publication number: JP5982815B2
Application number: JP2011280846A
Authority: JP
Inventors: 健河原畑
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2031-12-22
Also published as: JP2013130760A

Description

本発明は、顕微鏡に関する。

スタンドと、そのスタンドに着脱可能な顕微鏡本体からなる顕微鏡システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許公開２０１０−２５６４３８号公報

この種の顕微鏡システムでは、観察時において、手動により焦点位置を調整しているため、ＡＦ（Autofocus）機能を用いて焦点位置の調整を行いたいという要求がある。

また、顕微鏡システムにおいて、顕微鏡本体は、スタンドから取り外されて使用されるだけでなく、スタンドに取り付けられても使用されるが、顕微鏡本体をスタンドに取り付けた状態での観察を行う場合において、ＡＦ機能を用いた焦点位置の調整を行うと、ＡＦ動作時に必要なストローク範囲を確保できない恐れがある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、顕微鏡本体をスタンドに取り付けた状態での観察を行う場合において、ＡＦ動作時に、十分なストローク範囲を確保できるようにするものである。

本発明の顕微鏡は、ステージに載置された標本を観察させるためのスタンドと、前記スタンドに着脱可能な本体からなる顕微鏡であって、前記本体が前記スタンドに取り付けられているかどうかを判定する判定手段を備え、前記本体は、標本からの観察光を集光する対物レンズと、前記対物レンズからの観察光を結像する結像光学系と、前記結像光学系により結像された前記標本の像を撮像する撮像手段と、前記対物レンズを、光軸方向に駆動する第１の駆動手段と、前記判定手段により前記本体が前記スタンドから取り外されていると判定された場合、前記第１の駆動手段により前記対物レンズを駆動することにより、前記標本の表面に対する前記対物レンズの焦点位置を調整する第１の調整手段とを備え、前記スタンドは、前記ステージに載置された前記標本を観察可能な位置に、前記本体を固定する固定手段と、前記固定手段により固定された前記本体を、光軸方向に駆動する第２の駆動手段と、前記判定手段により前記本体が前記スタンドに取り付けられていると判定された場合、前記第２の駆動手段により前記本体を駆動することにより、前記標本の表面に対する前記対物レンズの焦点位置を調整する第２の調整手段とを備える。

本発明によれば、ＡＦ動作時に、十分なストローク範囲を確保できる。

本発明を適用した顕微鏡観察システムの一実施の形態の構成例を示す図である。顕微鏡本体の外観を先端側から見たときの斜視図である。可動ユニットの外観を先端側から見たときの斜視図である。本体先端部の筐体の外観を先端側から見たときの斜視図である。筐体前端面部を後端側から見たときの斜視図である。本体先端部の外観を示す斜視図である。本体先端部を後端側から見たときの斜視図である。可動ユニットを駆動させたときの本体先端部の外観を示す斜視図である。顕微鏡本体によるＡＦ制御処理を説明するフローチャートである。スタンドによるＡＦ制御処理を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明を適用した顕微鏡観察システムの一実施の形態の構成例を示す図である。

図１の顕微鏡観察システムは、観察対象となる標本を拡大した画像（以下、観察画像という）を取得する顕微鏡１１と、顕微鏡１１により取得された観察画像を表示するモニタ１２とが接続されて構成される。

顕微鏡１１は、顕微鏡本体２１と、モニタ１２に接続されているスタンド２２とから構成されており、顕微鏡本体２１は、スタンド２２に対して着脱可能となる。図１においては、顕微鏡本体２１がスタンド２２から取り外された状態が図示されており、さらに、顕微鏡本体２１とスタンド２２の筐体内の構造が破線により示されている。

モニタ１２は、顕微鏡本体２１により取得された観察画像を表示する他、顕微鏡本体２１のズーム倍率や照明光の光量等の観察条件に関する各種の情報等を表示する。また、モニタ１２には、タッチパネルが重畳されて設けられており、観察者が、モニタ１２に表示されるボタン等をタッチすることにより、顕微鏡１１に対する各種の操作を行うことができる。

顕微鏡本体２１は、本体部３１、本体先端部３２、表示操作部３３、及びグリップ部３４から構成される。

本体部３１と本体先端部３２は、共に円筒状の形状からなり、本体先端部３２は、本体部３１の先端側に取り付けられる。本体部３１と本体先端部３２が結合されて形成される本体筐体のうち、本体先端部３２側には、対物レンズ４１が配置され、本体部３１側には、ズームレンズ４２ａ乃至４２ｄ、結像レンズ４３、及び撮像素子４４が配置される。すなわち、筐体内には、先端側から後端側に向かって、対物レンズ４１乃至撮像素子４４が、光軸Ｌ１に沿って配置される。また、本体先端部３２には、標本に照明光を照射する光源として、複数のLED４５が実装される。複数のLED４５は、対物レンズ４１の円周外側に沿うように、輪帯状に並んで配置されるリング照明である。なお、対物レンズ４１やLED４５等、本体先端部３２の詳細な構成については後述する。

本体部３１にはまた、顕微鏡本体２１の各部の動作を制御する制御基板４６と、所定の画像処理を実行する画像処理基板４７と、観察画像のデータを記録する記録部４８とが設けられる。

標本からの観察光は、本体先端部３２内に配置される対物レンズ４１を介して、本体部３１の内部に導入され、ズームレンズ４２ａ乃至４２ｄにより所定の倍率に拡大された後、結像レンズ４３により撮像素子４４の受光面に標本の像が結像される。そして、画像処理基板４７によって、撮像素子４４により結像された画像信号に対して、所定の画像処理が施され、それにより得られる観察画像のデータが、記録部４８に記録される。

表示操作部３３には、複数の操作ボタンを供えた操作部（不図示）が本体部３１の側面に固定されており、観察画像を表示する表示部（不図示）がヒンジ部を介して、本体部３１に対して開閉可能かつ回転可能に取り付けられる。

グリップ部３４は、例えば、リチウムイオン２次電池等のバッテリ４９を収容可能に構成される。バッテリ４９は、顕微鏡本体２１がスタンド２２から取り外されたときに、顕微鏡本体２１内の各部への電力の供給を行う。また、バッテリ４９の充電は、例えば、顕微鏡本体２１がスタンド２２に接続されているときに、スタンド２２に内蔵されている充電ユニット６０から供給される電力により行ったり、グリップ部３４からバッテリ４９を抜き出して専用の充電装置に装着して行ったりすることができる。

また、グリップ部３４と本体部３１との接続部分の近傍の、グリップ部３４の先端側の側面には、撮像ボタン５０が配設される。例えば、観察者が撮像ボタン５０を操作すると、撮像素子４４により撮像された観察画像のデータが記録部４８に記録される。

スタンド２２は、水平方向に広がる基部２２ａと、鉛直方向に延びる支柱部２２ｂとにより略Ｌ字状に形成されており、基部２２ａの上面に、標本１３が載置されるステージ５１が配設され、支柱部２２ｂのステージ５１側の側面にアーム部５２が配設される。

アーム部５２は、支柱部２２ｂから延びる先端側に、顕微鏡本体２１と機構的に接続される嵌合部５３と、顕微鏡本体２１と電気的に接続されるコネクタ部５４とが設けられる。嵌合部５３とコネクタ部５４が、それぞれ、顕微鏡本体２１の対応する位置に設けられた嵌合部とコネクタ部（いずれも不図示）と接続されることで、顕微鏡本体２１とスタンド２２とは機構的に接続されるのと同時に、電気的にも接続される。すなわち、顕微鏡本体２１とスタンド２２とが電気的に接続されることで、コネクタ部５４を介して、スタンド２２から顕微鏡本体２１に電力及び制御信号が供給され、顕微鏡本体２１からスタンド２２に観察画像のデータが供給される。

スタンド２２の内部には、電源（不図示）からの電力を、コネクタ部５４を介して顕微鏡本体２１の各部に供給する給電部５９が設けられる。給電部５９は、充電ユニット６０を備える。この充電ユニット６０は、電源（不図示）から給電部５９に供給された電力を、コネクタ部５４を介してバッテリ４９に供給することで、バッテリ４９を充電することも可能である。

スタンド２２の内部にはまた、スタンド２２の各部の動作を制御する制御基板６１と、所定の画像処理を実行する画像処理基板６２と、観察画像のデータを記録する記録部６３が設けられる。顕微鏡本体２１からコネクタ部５４を介して供給された観察画像のデータは、制御基板６１による制御に基づいて、記録部６３に記録される。

また、アーム部５２は、支柱部２２ｂの長手方向に沿って移動可能に構成される。基部２２ａの手前側の側面には、ステージ５１の上下動ハンドル５５が設けられる。

基部２２ａの手前側の側面には、顕微鏡本体２１をスタンド２２に取り付けた状態で使用する際、顕微鏡本体２１のズーム倍率を変化させるときに操作されるズームスイッチ５６と、LED４５による照明光の光量を調整させるときに操作される調光スイッチ５７と、ＡＦ制御を実行させるときに操作されるＡＦスイッチ５８が設けられる。

スタンド２２の内部には、モータ６４、減速ギアトレイン６５、及びラック６６が設けられており、ラック６６が、ガイド（不図示）によって上下動可能に支持されているアーム部５２に取り付けられている。

例えば、観察者により、顕微鏡本体２１の上下動の駆動が指示された場合、その指示に応じた信号が制御基板６１に供給され、制御基板６１が、モータ６４の回転を制御する。モータ６４の回転は、減速ギアトレイン６５により減速されてラック６６に伝達され、ラック６６が上下動することにより、アーム部５２を介して顕微鏡本体２１が上下動する。このように、顕微鏡１１は、顕微鏡本体２１の上下動が電動で駆動可能となるように構成されている。

以上のように、顕微鏡観察システムにおいて、顕微鏡本体２１は、スタンド２２に取り付けられた状態で使用される場合、本体部３１の先端側が、略鉛直方向の下方（標本１３に対向する位置）を向くように接続され、ステージ５１に載置された標本１３の観察を行う。また、顕微鏡本体２１は、スタンド２２から取り外された状態で標本の観察に必要なブロックを全て備えており、顕微鏡本体２１単独で使用することができる。

次に、スタンド２２から取り外された状態で使用される、顕微鏡本体２１について説明する。

図２は、顕微鏡本体２１を先端側から見たときの斜視図である。

図２に示すように、本体先端部３２の先端面には、対物レンズ４１が配置される円形開口部と、その円形開口部の円周外側に沿うように、等角度間隔で配置された８個の矩形開口部が形成される。これらの矩形開口部に対応して、本体先端部３２の内部にはLED４５が配置されており、それらのLED４５からの照明光が、後述する照明光学部材等の照明光学系により集光され、対応する矩形開口部を通過して標本に照射される。また、照明光学系は、対物レンズ４１の焦点位置が合った状態で、標本に対して最適な照明光を照射できるように、調整されているため、観察者は、顕微鏡本体２１の先端側の対物レンズ４１を標本に向けることで、良好な照明状態のもとで観察を行うことができる。

なお、図２では図示していないが、顕微鏡本体２１をスタンド２２から取り外して使用する場合には、焦点合わせの支援や、標本面に焦点を合わせたときの対物レンズ４１の先端から標本面までの作動距離を一定に保つ目的で、顕微鏡本体２１の姿勢を保持させる姿勢保持部材が本体先端部３２の先端側に取り付けられる場合がある。この姿勢保持部材は、点（３点以上が望ましい）又はある程度の面積以上の領域で荷重を支持する。姿勢保持部材としては、例えば、光軸Ｌ１の方向（光軸方向）の両端面が開口した中空円筒の形状からなるキャップ等が用いられる。

前述したように、本体先端部３２は、本体部３１とは別の筐体として構成されており、所定の固定方法により、本体部３１に取り付けられることで、本体筐体が構成される。ここで、図３乃至図８を参照して、本体筐体を構成する筐体のうち、本体先端部３２の筐体の内部構造について説明する。

本体先端部３２の内部構造であるが、図３に示すように、対物レンズ４１を収容する対物レンズ鏡筒１１１の後端側には、その対物レンズ鏡筒１１１の円筒に沿ったフランジ状の突起であるフランジ部１１１Ａが設けられる。このフランジ部１１１Ａには、LED基板１１２がねじ止め等により固定される。LED基板１１２上には、前述した複数のLED４５、すなわち、LED４５−１乃至４５−８（不図示）が等角度間隔で配置されており、それらのLED４５に対して、照明光学部材１１６を構成する集光レンズ１１６Ａ−１乃至１１６Ａ−８が、覆い被さるように取り付けられる。すなわち、照明光学部材１１６により、各LED４５からの照明光が集光され、標本に向けて照射される。また、フランジ部１１１Ａには、所定のガイド孔（不図示）が対物レンズ鏡筒１１１を挟んで対向する位置に形成されており、それらのガイド孔には、対物レンズ４１を光軸方向に案内するためのバーガイド１１３−１及び１１３−２が挿通される。

図４は、本体先端部３２の筐体１２１を図示している。図４に示すように、筐体１２１は、光軸方向の両端面が開口した中空円筒であり、後端面の円形開口部は、対物レンズ鏡筒１１１の径よりも若干大きな径とされる。後端面にはまた、バーガイド１１３−１及び１１３−２をねじで固定するための孔１２１Ａ−１及び１２１Ａ−２と、ステッピングモータ１１４（図３）を固定するためのねじ孔１２１Ｂ−１及び１２１Ｂ−２やリードスクリュー軸用の軸孔１２１Ｃと、LED４５のケーブル類等を通すための開口部１２１Ｄとが形成される。

すなわち、筐体１２１の後端面に形成された孔１２１Ａ−１及び１２１Ａ−２には、バーガイド１１３−１及び１１３−２の後端側が固定され、後端面に形成された円形開口部には、対物レンズ鏡筒１１１の後端面側が隙間嵌めされる。また、対物レンズ鏡筒１１１において、LED基板１１２や照明光学部材１１６が取り付けられるフランジ部１１１Ａは、ドーナツ型の形状を有しており、その内周円は、対物レンズ鏡筒１１１に収容された対物レンズ４１の光路となるが、その外周円は、筐体１２１の内壁に対応する形状になっている。従って、筐体１２１の後端面にねじ止め等により固定されたバーガイド１１３−１及び１１３−２のそれぞれが、フランジ部１１１Ａに形成されたガイド孔を挿通することで、対物レンズ鏡筒１１１が、筐体１２１に取り付けられる。

図５は、筐体１２１の前端側に取り付けられる筐体前端面部１３１を図示している。図５に示すように、筐体前端面部１３１は円形の形状を有し、その径は、筐体１２１の先端側の内径よりも若干小さな径とされる。また、筐体前端面部１３１には、対物レンズ鏡筒１１１の径よりも若干大きな径とされる円形開口部１３１Ａと、その円形開口部１３１Ａの円周外側に沿うように、矩形開口部１３１Ｂ−１乃至１３１Ｂ−８が形成される。

また、筐体前端面部１３１には、周上の所定の位置に、筐体１２１の内壁に形成される位置決めピン（不図示）に対応する位置決めピン溝１３１Ｃが形成される。さらに、筐体前端面部１３１には、筐体１２１の後端面に形成された孔１２１Ａ−１及び１２１Ａ−２の光軸方向の対応する位置に、バーガイド１１３−１及び１１３−２の先端側を取り付けるための取付穴１３１Ｄ−１及び１３１Ｄ−２が形成される。

そして、図６に示すように、図４に示した筐体１２１には、図３に示した対物レンズ鏡筒１１１等が収容され、その対物レンズ鏡筒１１１等が収容された筐体１２１に対して、その内壁に形成された位置決めピン（不図示）と、位置決めピン溝１３１Ｃとが合うように筐体前端面部１３１（図５）が筐体１２１の先端面側に嵌め込まれ、筐体１２１の側面がねじ止めにより固定される。このとき、筐体前端面部１３１の取付穴１３１Ｄ−１及び１３１Ｄ−２には、バーガイド１１３−１及び１１３−２の先端側が固定され、円形開口部１３１Ａには、対物レンズ鏡筒１１１の先端面側が隙間嵌めされる。また、矩形開口部１３１Ｂ−１乃至１３１Ｂ−８には、照明光学部材１１６の集光レンズ１１６Ａ−１乃至１１６Ａ−８の先端部分が隙間嵌めされる。

また、図６に示した筐体１２１を、反対の後端側から見ると、図７に示すようになる。すなわち、図７に示すように、ステッピングモータ１１４は、筐体１２１の後端面の裏面からねじ孔１２１Ｂ−１及び１２１Ｂ−２（図４）に螺合されたねじにより取り付けられ、そのリードスクリュー軸のみが、軸孔１２１Ｃ（図４）を通じて磁石などによりフランジ部１１１Ａの裏面に形成された取付部（不図示）に固定される。また、原点センサ１１５についても同様に、筐体１２１の後端面の裏面からねじ止めされ、フランジ部１１１Ａの裏面に形成された突起部（不図示）が、フォトインタラプタの遮光板とされる。すなわち、対物レンズ鏡筒１１１に設けられたフランジ部１１１Ａの裏面には、前述したガイド孔（不図示）をバーガイド１１３−１及び１１３−２が挿通している他、ステッピングモータ１１４と、原点センサ１１５が取り付けられる。

ステッピングモータ１１４には、光軸方向に延び正逆自在に回転するリードスクリューが取り付けられている。リードスクリューの先端には、ポリアセタール等からなるナットがねじにより嵌合される。このナットの一部は、フランジ部１１１Ａの裏面に形成された取付部に固定され、ステッピングモータ１１４の回転を光軸方向の運動に変換する。ステッピングモータ１１４は、制御基板４６の制御にしたがって、先端部が取付部に固定されたリードスクリューを正回転方向又は逆回転方向に回転させる。なお、ステッピングモータ１１４として、モータの回転軸が出入りするタイプを使用することも可能である。この場合、モータの回転軸と、取付部との接続にばねや磁石を利用することができる。

原点センサ１１５は、例えば、フォトインタラプタであり、フランジ部１１１Ａの裏面に形成された突起部が、フォトインタラプタの遮光板となる。フォトインタラプタは、本体先端部３２の筐体内の所定の位置に固定され、発光部からの光を突起部が遮るのを受光部で検出する。なお、フォトインタラプタを対物レンズ鏡筒１１１側に設け、遮光板を本体先端部３２の筐体側に設けてもよい。

図６の説明に戻り、図６の本体先端部３２は、前述した内部構造を有して構成されるため、その内部では、対物レンズ鏡筒１１１（対物レンズ４１）と、そのフランジ部１１１Ａ上に設けられたLED４５や照明光学部材１１６（照明光学系）（以下、これらをまとめて可動ユニットともいう）が、フランジ部１１１Ａを挿通したバーガイド１１３−１及び１１３−２により案内され、光軸方向に駆動可能とされる。

例えば、ステッピングモータ１１４の駆動に応じてリードスクリューが正回転することで、可動ユニットがバーガイド１１３−１及び１１３−２により先端方向に案内されると、図８に示すように、円形開口部１３１Ａと矩形開口部１３１Ｂ−１乃至１３１Ｂ−８から、対物レンズ鏡筒１１１と、集光レンズ１１６Ａ−１乃至１１６Ａ−８の先端部分のそれぞれが突き出してくる。このように、可動ユニットとして一体的に構成される、対物レンズ４１と、照明光学系とが、いわば同期して光軸方向に駆動することになる。

一方、例えば、ステッピングモータ１１４の駆動に応じてリードスクリューが逆回転することで、可動ユニットがバーガイド１１３−１及び１１３−２により後端方向に案内されると、突き出ていた対物レンズ４１と、集光レンズ１１６Ａ−１乃至１１６Ａ−８の先端部分が、本体先端部３２の筐体１２１内に引っ込むことになる。

このとき、筐体１２１内で駆動する可動ユニットの光軸方向の位置は、前述したように、原点センサ１１５により検出される。具体的には、光軸方向の所定の基準位置を原点位置として定めて、その原点位置に対応する位置にフォトインタラプタを設けておくことにより、可動ユニットが原点位置に駆動されたとき、フランジ部１１１Ａの裏面に形成された突起部により、発光部からの光が遮られるようにする。これにより、制御基板４６は、原点センサ１１５からの検出信号により可動ユニットが原点位置にあるか否かを判定することが可能となる。

以上のように、顕微鏡本体２１においては、対物レンズ４１及び照明光学系の双方が同期して、光軸方向の任意の位置に駆動される。そして、顕微鏡本体２１では、対物レンズ４１及び照明光学系を光軸方向に駆動させて、標本の表面に対する対物レンズ４１の焦点位置を調整することで、ＡＦ制御を実行することが可能となる。

そこで、次に、図９のフローチャートを参照して、顕微鏡本体２１により実行されるＡＦ制御処理について説明する。

ステップＳ１１において、制御基板４６は、スタンド２２のアーム部５２との接続状況を監視することで、顕微鏡本体２１がスタンド２２から取り外されたか否かを判定する。

ステップＳ１１において、スタンド２２から取り外されていないと判定された場合、ステップＳ１１の判定処理が繰り返される。この場合、顕微鏡本体２１は、スタンド２２に取り付けられており、ステージ５１上に載置された標本１３を観察することになる。

一方、ステップＳ１１において、スタンド２２から取り外されていると判定された場合、ステップＳ１２において、ＡＦ制御権が、スタンド２２側から顕微鏡本体２１側に遷移される。

このＡＦ制御権は、ＡＦ制御を実行する主体が、顕微鏡本体２１の制御基板４６であるか、又はスタンド２２の制御基板６１であるかを示すものであり、ＡＦ制御権が顕微鏡本体２１にある場合、制御基板４６がＡＦ制御を実行し、ＡＦ制御権がスタンド２２にある場合、制御基板６１がＡＦ制御を実行する。ここでは、ＡＦ制御権が、顕微鏡本体２１側に移ったので、それ以降は、制御基板４６によりＡＦ制御が実行されることになる。

ステップＳ１３において、制御基板４６は、ステッピングモータ１１４の駆動を制御することにより、可動ユニットを中間位置に駆動させる。

ここで、中間位置とは、原点センサ１１５により検出される原点位置と、可動ユニットが光軸方向に最も突き出したときの位置（最大駆動位置）との中間の位置（基準位置）であって、例えば、可動ユニットが中間位置にある場合には、図６に示したような、可動ユニットが筐体１２１内に収容された状態とされる。換言すれば、最大駆動位置は、可動ユニットが標本に最も近づく位置であり、原点位置は、可動ユニットが標本から最も離れる位置であるといえる。

後述するように、顕微鏡本体２１がスタンド２２に取り付けられた場合、可動ユニットが最大駆動位置に駆動されているので、顕微鏡本体２１がスタンド２２から取り外されたとき、可動ユニットが最大駆動位置から中間位置に駆動されるようにすることで、可動ユニットを、ＡＦ制御に最適な位置に戻してから、ＡＦ制御を開始することが可能となる。すなわち、可動ユニットが最大駆動位置にある状態のままでＡＦ制御を開始しようとすると、可動ユニットをそれ以上、標本側に突き出すように駆動することができないため、ＡＦ制御を開始する前に、可動ユニットを中間位置に駆動して、ストロークの中心位置にくるようにする。これにより、対物レンズ４１の焦点位置を調整するに際し、可動ユニットは、ストロークの中心位置（中間位置）を基準位置として、標本側又はその反対側に駆動される。

ステップＳ１４において、制御基板４６は、観察者により、表示操作部３３に表示されたタッチパネルのＡＦボタンが押下されたか否かを判定する。

ステップＳ１４において、ＡＦボタンが押下されていないと判定された場合、ステップＳ１４の判定処理が繰り返される。一方、ステップＳ１４において、ＡＦボタンが押下されたと判定された場合、処理は、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５において、画像処理基板４７は、観察画像のデータを取得する。そして、画像処理基板４７は、ステップＳ１６において、取得した観察画像のデータに基づいて、標本像のコントラストを求め、焦点評価値を演算する。

ステップＳ１７において、画像処理基板４７は、演算された焦点評価値に基づいて、コントラストのピーク位置を超えたか否かを判定する。

ステップＳ１７において、ピーク位置を超えていないと判定された場合、処理は、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８において、制御基板４６は、ステッピングモータ１１４の駆動を制御することにより、可動ユニットを、光軸方向に所定の駆動量だけ駆動する。そして、前述したステップＳ１５乃至Ｓ１８が繰り返され、コントラストのピーク位置を超えたと判定された場合（ステップＳ１７の「Yes」）、処理は、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９において、画像処理基板４７は、演算された焦点評価値に基づいて、合焦位置を決定する。

ステップＳ２０において、制御基板４６は、決定された合焦位置に基づいて、ステッピングモータ１１４の駆動を制御することにより、可動ユニットを、光軸方向に所定の駆動量だけ駆動する。これにより、標本の表面に対する対物レンズ４１の焦点位置が調整される。

ステップＳ２０の処理が終了すると、制御基板４６及び画像処理基板４７により実行されるＡＦ制御処理は終了する。

以上のように、顕微鏡１１においては、顕微鏡本体２１がスタンド２２から取り外された状態での観察を行う場合、画像処理基板４７によって、合焦位置が決定され、制御基板４６によって、その合焦位置に応じて可動ユニットが駆動されることにより、ＡＦ制御が実行される。

また、顕微鏡本体２１は、スタンド２２から取り外された状態で使用されるだけでなく、スタンド２２に取り付けられた状態でも使用されるが、次に、顕微鏡本体２１がスタンド２２取り付けられた状態での観察を行う場合における、ＡＦ制御について説明する。

ここで、図１０のフローチャートを参照して、スタンド２２により実行されるＡＦ制御処理について説明する。

ステップＳ３１において、制御基板６１は、アーム部５２の接続状況を監視することで、顕微鏡本体２１がスタンド２２に取り付けられたか否かを判定する。

ステップＳ３１において、顕微鏡本体２１がスタンド２２に取り付けられていないと判定された場合、ステップＳ３１の判定処理が繰り返される。この場合、顕微鏡本体２１は、スタンド２２に固定されておらず、単独で使用されている。

一方、ステップＳ３１において、顕微鏡本体２１がスタンド２２に取り付けられていると判定された場合、ステップＳ３２において、ＡＦ制御権が、顕微鏡本体２１側からスタンド２２側に遷移される。これにより、それ以降は、制御基板６１によりＡＦ制御が実行されることになる。

ステップＳ３３において、制御基板６１は、制御基板４６に対して、可動ユニットを最大駆動位置に駆動させる。すなわち、制御基板４６は、制御基板６１からの指示にしたがって、ステッピングモータ１１４の駆動を制御することにより、可動ユニットを最大駆動位置に駆動させる。これにより、可動ユニットが光軸方向に最も突き出した状態となるので、後述するＡＦ制御を実行するに際し、作動距離を稼ぐことができる。

ステップＳ３４において、制御基板６１は、観察者によりＡＦスイッチ５８が押下されたか否かを判定する。

ステップＳ３４において、ＡＦスイッチ５８が押下されていないと判定された場合、ステップＳ３４の判定処理が繰り返される。一方、ステップＳ３４において、ＡＦスイッチ５８が押下されたと判定された場合、処理は、ステップＳ３５に進む。

ステップＳ３５において、画像処理基板６２は、顕微鏡本体２１から観察画像のデータを取得する。そして、画像処理基板６２は、ステップＳ３６において、取得した観察画像のデータに基づいて、標本像のコントラストを求め、焦点評価値を演算する。

ステップＳ３７において、画像処理基板６２は、演算された焦点評価値に基づいて、コントラストのピーク位置を超えたか否かを判定する。

ステップＳ３７において、ピーク位置を超えていないと判定された場合、処理は、ステップＳ３８に進む。ステップＳ３８において、制御基板６１は、モータ６４の駆動を制御することにより、アーム部５２を、光軸方向に所定の駆動量だけ駆動する。そして、前述したステップＳ３５乃至Ｓ３８が繰り返され、コントラストのピーク位置を超えたと判定された場合（ステップＳ３７の「Yes」）、処理は、ステップＳ３９に進む。

ステップＳ３９において、画像処理基板６２は、演算された焦点評価値に基づいて、合焦位置を決定する。

ステップＳ４０において、制御基板６１は、決定された合焦位置に基づいて、モータ６４の駆動を制御することにより、アーム部５２を、光軸方向に所定の駆動量だけ駆動する。これにより、標本の表面に対する対物レンズ４１の焦点位置が調整される。

ステップＳ４０の処理が終了すると、制御基板６１及び画像処理基板６２により実行されるＡＦ制御処理は終了する。

以上のように、顕微鏡１１においては、顕微鏡本体２１がスタンド２２に取り付けられた状態での観察を行う場合、画像処理基板６２によって、合焦位置が決定され、制御基板６１によって、その合焦位置に応じて、アーム部５２に固定された顕微鏡本体２１が駆動されることにより、ＡＦ制御が実行される。

すなわち、顕微鏡１１においては、アーム部５２に固定された顕微鏡本体２１が駆動されることで、焦点位置の調整が行われるので、本体先端部３２内の可動ユニットが駆動される場合と比べて、ＡＦ動作時に、十分なストローク範囲を確保することができる。

具体的には、顕微鏡本体２１側の可動ユニットを駆動して焦点位置の調整を行う場合、スタンド２２側のアーム部５２を駆動する場合と同じだけのストロークを確保しようとすると、その分、顕微鏡本体２１の筐体を大きくする必要がある。その理由であるが、顕微鏡本体２１の筐体内において、光軸方向のストロークを確保しようとすると、ストロークが長くなるだけでなく、長くした分だけ端と端の位置では入ってくる光の量が変ってしまうため、条件の悪い位置だと暗くなってしまうという問題がある。その対処としては、レンズの直径を大きくすればよいのだが、その分筐体も大きくしなければならず、顕微鏡本体２１の可搬性が失われてしまい、これでは、スタンド２２に着脱可能な顕微鏡としての意義が失われてしまう。そこで、顕微鏡１１においては、ＡＦ動作時に、本体先端部３２内の可動ユニットではなく、アーム部５２に固定された顕微鏡本体２１全体を駆動することで、十分なストローク範囲を確保しつつ、焦点位置の調整が行われるようにしている。

また、顕微鏡１１においては、顕微鏡本体２１がスタンド２２に取り付けられた状態での観察を行う場合に、十分なストローク範囲を確保できるので、標本として高さのあるものの一部を観察するときであっても容易に観察を行うことが可能となる。さらに、スタンド２２には、顕微鏡本体２１のステッピングモータ１１４よりも強力なモータ６４を搭載できるので、スタンド２２側でＡＦ制御をしたほうが、より迅速に焦点位置の調整を行うことができる。

なお、前述した説明では、顕微鏡本体２１がスタンド２２から取り外された状態で、ＡＦ制御を実行させる場合、表示操作部３３に表示されたタッチパネルの所定のボタンにより操作するとして説明したが、他の操作手段を用いてもよく、例えば、本体部３１又はグリップ部３４に、専用のスイッチ（不図示）を設けて、そのスイッチが操作された場合に、ＡＦ制御が実行されるようにしてもよい。また、顕微鏡本体２１が、スタンド２２に取り付けられた状態で、ＡＦ制御を実行させる場合には、ＡＦスイッチ５８により操作するとして説明したが、他の操作手段を用いてもよく、例えば、モニタ１２に表示されるタッチパネルの所定のボタン等がタッチされた場合に、ＡＦ制御が実行されるようにしてもよい。

また、顕微鏡本体２１がスタンド２２に取り付けられた場合のＡＦ制御処理（図１０）において、スタンド２２側の画像処理基板６２が実行する画像処理を、顕微鏡本体２１側の画像処理基板４７で実行させることも可能である。さらに、制御基板６１は、ＡＦ制御を実行する際に、アーム部５２を駆動するのみならず、ステージ５１を光軸方向に駆動するようにしてもよい。

なお、本明細書において、コンピュータに各種の処理を行わせるためのプログラムを記述する処理ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むものである。

また、プログラムは、１のコンピュータにより処理されるものであってもよいし、複数のコンピュータによって分散処理されるものであってもよい。さらに、プログラムは、遠方のコンピュータに転送されて実行されるものであってもよい。

なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

また、本発明の実施の形態は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１１顕微鏡，１２モニタ，２１顕微鏡本体，２２スタンド，３１本体部，３２本体先端部，３３表示操作部，３４グリップ部，４１対物レンズ，４５，４５−１乃至４５−８ LED，４６制御基板，４７画像処理基板，４８記録部，６１制御基板，６２画像処理基板，６３記録部，６４モータ，１１１対物レンズ鏡筒，１１１Ａフランジ部，１１２ LED基板，１１３−１，１１３−２バーガイド，１１４ステッピングモータ，１１５原点センサ，１１６照明光学部材，１１６Ａ−１乃至１１６Ａ−８集光レンズ，１２１筐体，１３１筐体前端面部

Claims

ステージに載置された標本を観察させるためのスタンドと、前記スタンドに着脱可能な本体からなる顕微鏡であって、
前記本体が前記スタンドに取り付けられているかどうかを判定する判定手段を備え、
前記本体は、
標本からの観察光を集光する対物レンズと、
前記対物レンズからの観察光を結像する結像光学系と、
前記結像光学系により結像された前記標本の像を撮像する撮像手段と、
前記対物レンズを、光軸方向に駆動する第１の駆動手段と、
前記判定手段により前記本体が前記スタンドから取り外されていると判定された場合、前記第１の駆動手段により前記対物レンズを駆動することにより、前記標本の表面に対する前記対物レンズの焦点位置を調整する第１の調整手段と
を備え、
前記スタンドは、
前記ステージに載置された前記標本を観察可能な位置に、前記本体を固定する固定手段と、
前記固定手段により固定された前記本体を、光軸方向に駆動する第２の駆動手段と、
前記判定手段により前記本体が前記スタンドに取り付けられていると判定された場合、前記第２の駆動手段により前記本体を駆動することにより、前記標本の表面に対する前記対物レンズの焦点位置を調整する第２の調整手段と
を備える顕微鏡。
前記第１の駆動手段は、前記判定手段により前記本体が前記スタンドに取り付けられていると判定された場合、前記対物レンズを、前記ステージに載置された前記標本に最も近づく位置まで駆動する
請求項１に記載の顕微鏡。
前記第１の駆動手段は、前記判定手段により前記本体が前記スタンドから取り外されていると判定された場合、前記対物レンズを、光軸方向における所定の基準位置に駆動する
請求項１又は２に記載の顕微鏡。
前記基準位置は、前記対物レンズが、前記標本に対して、最も近づく位置と、最も離れる位置との中間位置である
請求項３に記載の顕微鏡。