JP5993276B2 - 顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は、試料に対して偏光観察または微分干渉観察が可能な顕微鏡に関する。

従来、偏光観察を行う顕微鏡において、照明光学系および結像光学系の光路にそれぞれポラライザおよびアナライザを着脱自在に挿入する技術が知られている（特許文献１参照）。この技術では、ユーザがアナライザを回転させながら試料のコントラストや明暗を調整することで、試料の内部構造を観察する。

また、微分干渉観察を行う顕微鏡において、微分干渉プリズムの位置データを記録し、この記録した位置に微分干渉プリズムを移動させてリタデーションの調整を行う技術が知られている（特許文献２参照）。

特開２０１０−２２４３４３号公報 特開平９−３２５２８１号公報

ところで、上述した特許文献１では、画像で確認しながら、ポラライザを通過する光の振動方向とアナライザを通過する光の振動方向とが直交するようにアナライザを回転させることによってクロスニコルに調整する。また、上述した特許文献２でも、ポラライザとアナライザからなる偏光観察機構を設けた場合、クロスニコルの調整が必要になる。

しかしながら、アナライザの回転によるクロスニコルの調整は、技量が低い使用者にとって難しかった。このため、簡易な操作でポラライザに対してアナライザをクロスニコルに調整することができる技術が望まれていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、偏光観察および／または微分干渉観察を行う際に、簡易な操作でクロスニコルに調整することができる顕微鏡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、本発明にかかる顕微鏡は、試料を載置するステージと、前記試料に対して照明光を照射する光源と、前記光源が照射する前記照明光を前記試料に集光する対物レンズと、前記光源が出射した前記照明光を前記対物レンズに反射する一方、前記対物レンズを介して入射する前記試料で反射した反射光を透過するハーフミラーと、前記光源と前記ハーフミラーとの光路上に配置され、前記光源が照射する前記照明光の１方向の偏光成分のみを透過させるポラライザと、前記対物レンズの光軸を中心として回転可能に観察側の光路上に配置され、基準位置からの回転角度に応じた前記反射光の偏光成分を透過させるアナライザと、前記アナライザを透過した前記反射光を受光して電気信号に変換することによって、前記試料の画像データを生成する撮像部と、偏光観察時に前記撮像部が生成する前記画像データに含まれる輝度値に基づいて、前記ポラライザを透過する前記照明光の偏光成分の振動方向と前記アナライザを透過する前記反射光の偏光成分の振動方向とが直交するクロスニコルの状態である前記アナライザの回転角度をクロスニコル位置として検出するクロスニコル検出部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記撮像部は、時系列に沿って連続的に前記画像データを順次生成し、前記クロスニコル検出部は、前記アナライザが回転する際に、前記輝度値が最小になる前記アナライザの回転角度を前記クロスニコル位置として検出することを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記画像データに対応する画像を表示する表示部と、前記クロスニコル検出部が前記クロスニコル位置を検出した場合、前記アナライザが前記クロスニコル位置にあることを示す情報を前記表示部に出力させる出力制御部と、をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において所定の位置からの前記アナライザの回転角度を検出する回転角度検出部と、前記クロスニコル検出部が前記クロスニコル位置を検出した場合、前記回転角度検出部が検出した前記回転角度を記録する記録部と、をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記光軸を中心として前記アナライザを回転駆動させる駆動部と、前記記録部が記録する前記回転角度に基づいて、前記駆動部を駆動させて前記アナライザを前記クロスニコル位置に回転させる駆動制御部と、をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記駆動制御部は、前記回転角度検出部が検出した現在の回転角度と前記記録部が記録する前記回転角度とに基づいて、前記アナライザを最も近いクロスニコル位置に回転させることを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記ハーフミラーと前記対物レンズとの光路上に進退可能に配置され、前記ポラライザを透過した１方向の偏光成分の光を互いに直交する２つの直線偏光成分に分離する一方、前記試料で反射した２つの直線偏光成分に分離された光を重ね合わせる微分干渉プリズムと、前記光路に対して前記微分干渉プリズムを水平方向に移動させる微分干渉駆動部と、微分干渉観察を指示する指示信号の入力を受け付ける微分干渉観察操作部と、をさらに備え、前記出力制御部は、前記微分干渉観察操作部から前記指示信号が入力された場合において、前記アナライザがクロスニコル位置にないとき、微分干渉観察ができない旨を前記表示部に表示させることを特徴とする。

本発明にかかる顕微鏡によれば、クロスニコル検出部が偏光観察時に撮像部によって生成される画像データに含まれる輝度値に基づいて、ポラライザを透過する照明光の偏光成分の振動方向とアナライザを透過する反射光の偏光成分の振動方向とが直交するクロスニコルの状態であるアナライザの回転角度をクロスニコル位置として検出するので、簡易な操作でクロスニコルへ調整することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の機能構成を模式的に示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡のアナライザ機構の構成を模式的に示す図である。 図３は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図４は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡のクロスニコル検出部が画像処理部によって画像処理が施された画像データに含まれる輝度値に基づいて、アナライザのクロスニコル位置を検出する検出方法を説明する図である。 図５は、本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡の機能構成を模式的に示すブロック図である。 図６は、本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図７は、本発明の実施の形態３にかかる顕微鏡の機能構成を示すブロック図である。 図８は、本発明の実施の形態３にかかる顕微鏡が実行する処理の概要を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）について説明する。また、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。なお、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付して説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の機能構成を模式的に示すブロック図である。なお、図１において、顕微鏡１が載置される平面をＸＹ平面とし、ＸＹ平面と垂直な方向をＺ方向として説明する。

図１に示す顕微鏡１は、試料Ｓを観察する顕微鏡本体部１０と、顕微鏡本体部１０が試料Ｓを撮像した画像データに対応する画像を表示する表示部２０と、顕微鏡１の各種データを記録する記録部２１と、顕微鏡本体部１０および表示部２０の駆動を制御するコントローラ３０と、を備える。

顕微鏡本体部１０は、ステージ１０１と、レボルバ１０２と、対物レンズ１０３と、光源１０４と、平行レンズ１０５と、ポラライザ１０６と、ハーフミラー１０７と、アナライザ機構１０８と、回転角度検出部１０９と、結像レンズ１１０と、撮像部１１１と、を備える。

ステージ１０１は、試料Ｓが載置される。ステージ１０１は、ＸＹＺ方向に移動自在に構成される。ステージ１０１は、コントローラ３０の制御のもと、モータ等の駆動部によってＸＹ平面内で移動自在に構成されてもよい。

レボルバ１０２は、倍率（観察倍率）が異なる複数の対物レンズ１０３を保持する。レボルバ１０２は、顕微鏡本体部１０に対して回転自在に設けられ、試料Ｓの観察に用いる対物レンズ１０３を試料Ｓの上方に配置する。

対物レンズ１０３は、光源１０４が照射する照明光を試料Ｓに集光する。対物レンズ１０３は、たとえば１倍、２倍、４倍の比較的に倍率の低い対物レンズ１０３ａ（以下、「低倍対物レンズ１０３ａ」という）と、１０倍、２０倍、４０倍の低倍対物レンズ１０３ａの倍率に対して高倍率である対物レンズ１０３ｂ（以下、「高倍対物レンズ１０３ｂ」という）とを少なくとも１つずつレボルバ１０２に装着される。なお、低倍対物レンズ１０３ａおよび高倍対物レンズ１０３ｂの倍率は、一例であり、高倍対物レンズ１０３ｂが低倍対物レンズ１０３ａに対して倍率が高ければよい。

光源１０４は、コントローラ３０の制御のもと、試料Ｓに照明光を出射する。光源１０４は、ハロゲンランプ、キセノンランプまたはＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の白色光源によって構成される。

平行レンズ１０５は、光源１０４から出射された照明光（以下、「落射照明光」という）を集光して平行光に変換する。

ポラライザ１０６は、光源１０４とハーフミラー１０７との光路上（照明光学系）に配置され、光源１０４が照射する照明光の１方向の偏光成分のみを透過させる。ポラライザ１０６は、フィルタ等の光学素子の１つである偏光板を用いて構成される。

ハーフミラー１０７は、照明光を対物レンズ１０３に反射する一方、対物レンズ１０３を介して入射される試料Ｓの反射光を透過する。

アナライザ機構１０８は、観察側に配置され、対物レンズ１０３およびハーフミラー１０７を介して入射される試料Ｓの反射光の１方向の偏光成分のみを透過させる。

ここで、アナライザ機構１０８の構成について詳細に説明する。図２は、アナライザ機構１０８の構成を模式的に示す図である。

図２に示すように、アナライザ機構１０８は、フィルタ等の光学素子の１つである偏光板を用いて構成され、対物レンズ１０３の光軸を中心として回転可能に観察側の光路上に配置されたアナライザ１０８ａと、回転可能な操作部１０８ｂと、操作部１０８ｂの回転をアナライザ１０８ａに伝達するベルト１０８ｃと、を有する。アナライザ１０８ａは、基準位置からの回転角度に応じた反射光の偏光成分を透過させる。ここで、基準位置とは、ポラライザ１０６を透過する光の偏光成分の振動方向とアナライザ１０８ｃを透過する光の偏光成分の振動方向とが直交するクロスニコルの状態になる位置である。また、操作部１０８ｂには、アナライザ１０８ａの回転角度を示すメモリ１０８ｄが設けられている。これにより、ユーザが操作部１０８ｂを操作することにより、アナライザ１０８ａも回転する。なお、アナライザ機構１０８は、操作部１０８ｂの回転をアナライザ１０８ａに伝達することができればよく、ベルト１０８ｃに換えて歯車等であってもよい。

回転角度検出部１０９は、アナライザ１０８ａの回転角度を検出し、この検出結果をコントローラ３０に出力する。ここで、回転角度とは、基準位置からアナライザ１０８ａが回転した位置までの角度である。回転角度検出部１０９は、ロータリーエンコーダや光フォトインタラプタ等を用いて構成される。

結像レンズ１１０は、アナライザ１０８ａを介して入射された試料Ｓの反射光を集光して観察像を結像する。

撮像部１１１は、結像レンズ１１０によって結像された観察像を受光して光電変換を行うことによって、試料Ｓの画像データを生成し、この画像データをコントローラ３０に出力する。撮像部１１１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いて構成される。

表示部２０は、後述するコントローラ３０を介して入力される画像データに対応する画像や顕微鏡１の操作情報を表示する。表示部２０は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等からなる表示パネルを用いて構成される。表示部２０は、後述するコントローラ３０からアナライザ１０８ａがポラライザ１０６の振動方向とアナライザ１０８ａの振動方向とが直交したクロスニコルの状態であるクロスニコル位置にあることを示す信号が入力された場合、アナライザ１０８ａがクロスニコル位置にあることを示す情報を表示する。また、表示部２０は、クロスニコル位置を登録する指示信号の入力を受け付けるクロスニコル登録ボタン２０１を有する。

記録部２１は、顕微鏡１を動作させる各種プログラム、プログラムの実行中に使用される各種データおよび撮像部１１１が生成した画像データ等を記録する。また、記録部２１は、表示部２０からアナライザ１０８ａのクロスニコル位置を記録する指示信号が入力された場合、後述するクロスニコル登録部３０３の制御のもと、回転角度検出部１０９が検出したアナライザ１０８ａの回転角度をクロスニコル位置として記録する。記録部２１は、揮発性メモリおよび不揮発性メモリ等を用いて構成される。

コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリ等を用いて構成され、顕微鏡１を構成する各部に対して制御信号や各種データの送信を行うことにより、顕微鏡１の動作を統括的に制御する。

ここで、コントローラ３０の詳細な構成について説明する。コントローラ３０は、画像処理部３０１と、クロスニコル検出部３０２と、クロスニコル登録部３０３と、駆動制御部３０４と、出力制御部３０５と、を有する。

画像処理部３０１は、撮像部１１１から順次入力される画像データに対して、所定の画像処理を行い、この画像処理を行った画像データを表示部２０に順次出力する。具体的には、画像処理部３０１は、画像データに対して、オプティカルブラック低減処理、ホワイトバランス調整処理、カラーマトリクス演算処理、ガンマ補正処理、色再現処理およびエッジ強調処理等の画像処理を行って表示部２０に出力する。また、画像処理部３０１は、画像データの輝度値を算出する。

クロスニコル検出部３０２は、画像処理部３０１が画像処理を施した画像データに含まれる輝度値に基づいて、ポラライザ１０６を透過する照明光の偏光成分の振動方向とアナライザ１０８ａを透過する反射光の偏光成分の振動方向とが直交するクロスニコルの状態であるアナライザ１０８ａの回転角度をクロスニコル位置として検出する。具体的には、クロスニコル検出部３０２は、画像処理部３０１が時系列に沿って連続的に画像処理を施した複数の画像データそれぞれに含まれる輝度値に基づいて、輝度値が最小値になった時点の画像データに対応するアナライザ１０８ａの回転位置をクロスニコル位置として検出する。

クロスニコル登録部３０３は、クロスニコル登録ボタン２０１からアナライザ１０８ａのクロスニコル位置を登録する指示信号が入力された場合、回転角度検出部１０９が検出したアナライザ１０８ａの回転角度を記録部２１に記録する。

駆動制御部３０４は、顕微鏡１の駆動を制御する。具体的には、駆動制御部３０４は、図示しない操作入力部から撮像部１１１の静止画撮影を指示する指示信号が入力された場合、撮像部１１１に静止画撮影を実行させる。また、駆動制御部３０４は、光源１０４の点灯を制御する。

出力制御部３０５は、クロスニコル検出部３０２がクロスニコル位置を検出した場合、アナライザ１０８ａがクロスニコル位置であること示す情報を表示部２０に出力させる。なお、出力制御部３０５は、クロスニコル検出部３０２がクロスニコル位置を検出した場合、アナライザ１０８ａがクロスニコル位置であることを示す情報を音声や振動等で表示部２０に出力させてもよい。

以上のように構成された顕微鏡本体部１０は、光源１０４によって出射された照明光が平行レンズ１０５で平行光となってポラライザ１０６を透過する。ポラライザ１０６を透過した光は、１方向の偏光成分のみとなり、ハーフミラー１０７で反射し、対物レンズ１０３を介して試料Ｓに照射される。試料Ｓで反射した反射光は、ハーフミラー１０７およびアナライザ１０８ａを透過し、結像レンズ１１０によって集光されて撮像部１１１の受光面で結像される。この場合において、ポラライザ１０６の振動方向とアナライザ１０８ａの振動方向とが直交方向に配置されているとき、画像データに含まれる輝度値が最小になる。この状態をクロスニコルと呼ぶ。なお、クロスニコルは、観察する試料Ｓによって、輝度値に差が生じるが、クロスニコルの状態でのアナライザ１０８ａの位置に関しては変化しない。これにより、アナライザ１０８ａをクロスニコル位置の状態で偏光観察を行うことによって、複屈折の特性を持った試料Ｓ等を容易に観察することができる。

つぎに、顕微鏡１が実行する処理について説明する。図３は、顕微鏡１が実行する処理の概要を示すフローチャートである。なお、図３においては、ユーザがアナライザ１０８ａをクロスニコル位置に設定する方法について説明する。

図３に示すように、コントローラ３０は、操作部１０８ｂが操作されたか否かを判断する（ステップＳ１０１）。具体的には、コントローラ３０は、回転角度検出部１０９から入力される検出結果に基づいて、操作部１０８ｂが操作されたか否かを判断する。たとえば、コントローラ３０は、回転角度検出部１０９から検出結果の入力がない場合、操作部１０８ｂが操作されていないと判断する。操作部１０８ｂが操作されたとコントローラ３０が判断した場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、ステップＳ１０２へ移行する。これに対して、操作部１０８ｂが回転されていないとコントローラ３０が判断した場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、コントローラ３０は、この判断を続ける。

続いて、画像処理部３０１は、画像データに対して画像処理を施すことによって画像データに含まれる輝度値を算出する（ステップＳ１０２）。この場合、画像処理部３０１は、画像データに含まれる全ての輝度成分の平均化を行って輝度値を算出、または画像データの所定の領域の輝度成分の平均化を行って輝度値を算出してもよい。

その後、クロスニコル検出部３０２は、画像処理部３０１が画像処理を施した画像データに含まれる輝度値に基づいて、アナライザ１０８ａのクロスニコル位置を検出する（ステップＳ１０３）。

図４は、クロスニコル検出部３０２が画像処理部３０１によって画像処理が施された画像データに含まれる輝度値に基づいて、アナライザ１０８ａのクロスニコル位置を検出する検出方法を説明する図である。図４において、横軸がアナライザ１０８ａの回転角度を示し、縦軸が輝度値を示す。

図４に示すように、クロスニコル検出部３０２は、画像処理部３０１が順次画像処理を施した各画像データに含まれる輝度値を比較し、輝度値が最小値になる回転角度をアナライザ１０８ａのクロスニコル位置として検出する。具体的には、クロスニコル検出部３０２は、アナライザ１０８ａの各回転角度θ_１〜θ_６に応じて算出される輝度値Ｐ１〜Ｐ６を順次比較し、輝度値が減少している状態（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ４＞Ｐ５）から輝度値が増加する状態（Ｐ５＜Ｐ６）に移行する直前の回転角度（θ_５）を検出し、この回転角度θ_５をアナライザ１０８ａのクロスニコル位置として検出する。なお、アナライザ１０８ａを回転させる前の輝度値より回転された後の輝度値が大きい場合、アナライザ１０８ａを回転させて、回転させる前の輝度値が回転した後の輝度値より大きくなった位置をアナライザ１０８ａのクロスニコル位置として検出する。

ステップＳ１０３の後、コントローラ３０は、アナライザ１０８ａが１８０度以上回転されたか否かを判断する（ステップＳ１０４）。アナライザ１０８ａが１８０度以上回転されたとコントローラ３０が判断した場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、ステップＳ１０５へ移行する。これに対して、アナライザ１０８ａが１８０度以上回転されていないとコントローラ３０が判断した場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、顕微鏡１は、ステップＳ１０２へ移行する。

続いて、コントローラ３０は、操作部１０８ｂが操作されたか否かを判断する（ステップＳ１０５）。操作部１０８ｂが操作されたとコントローラ３０が判断した場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、ステップＳ１０６へ移行する。これに対して、操作部１０８ｂが操作されたとコントローラ３０が判断しない場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、コントローラ３０は、この判断を続ける。

その後、アナライザ１０８ａがクロスニコル位置である場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、ステップＳ１０７へ移行する。これに対して、アナライザ１０８ａがクロスニコル位置でない場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、顕微鏡１は、ステップＳ１０５へ戻る。

ステップＳ１０７において、出力制御部３０５は、アナライザ１０８ａがクロスニコル位置であることを示す情報を表示部２０に表示させる。この場合、表示部２０は、出力制御部３０５から入力された情報に応じて、アナライザ１０８ａがクロスニコル位置であることを示す情報を画像に重畳して表示する。なお、出力制御部３０５は、音声や振動等でアナライザ１０８ａがクロスニコル状態であることを示す情報を表示部２０に出力させてもよい。

続いて、クロスニコル登録ボタン２０１が操作された場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、クロスニコル登録部３０３は、回転角度検出部１０９が検出したアナライザ１０８ａの回転角度をクロスニコル位置情報として記録部２１に記録する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０９の後、顕微鏡１は、本処理を終了する。これに対して、クロスニコル登録ボタン２０１が操作されていない場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、顕微鏡１は、本処理を終了する。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、クロスニコル検出部３０２が偏光観察時に撮像部１１１によって生成される画像データに含まれる輝度値に基づいて、ポラライザ１０６を透過する照明光の偏光成分の振動方向とアナライザ１０８ａを透過する反射光の偏光成分の振動方向とが直交するクロスニコルの状態であるアナライザ１０８ａの回転角度をクロスニコル位置として検出するので、偏光観察時に簡易な操作でクロスニコルへ調整することができる。

また、本発明の実施の形態１によれば、出力制御部３０５がクロスニコル検出部３０２によってアナライザ１０８ａのクロスニコル位置を検出した場合、アナライザ１０８ａがクロスニコル位置にあることを示す情報を表示部２０に表示させる。この結果、操作者は、アナライザ１０８ａをクロスニコル位置に容易に調整することができる。

また、本発明の実施の形態１によれば、クロスニコル登録部３０３がクロスニコル検出部３０２によってアナライザ１０８ａのクロスニコル位置を検出した場合、回転角度検出部１０９が検出したアナライザ１０８ａの回転角度をクロスニコル位置として記録部２１に記録する。この結果、操作者は、再度、アナライザ１０８ａをクロスニコル位置に調整する際に容易に調整することができる。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２にかかる顕微鏡は、アナライザが自動に回転する機構を有する。このため、以下においては、本実施の形態２にかかる顕微鏡の構成を説明後、本実施の形態２にかかる顕微鏡が実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態１にかかる顕微鏡の構成と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図５は、本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡の機能構成を模式的に示すブロック図である。図５に示す顕微鏡２は、記録部２１と、試料Ｓを観察する顕微鏡本体部４０と、顕微鏡本体部４０が試料Ｓを撮像した画像データに対応する画像を表示する表示部５０と、顕微鏡本体部４０および表示部５０の駆動を制御するコントローラ６０と、を備える。

顕微鏡本体部４０は、ステージ１０１と、レボルバ１０２と、対物レンズ１０３と、光源１０４と、平行レンズ１０５と、ポラライザ１０６と、ハーフミラー１０７と、回転角度検出部１０９と、結像レンズ１１０と、撮像部１１１と、アナライザ４０１と、アナライザ駆動部４０２と、を備える。

アナライザ４０１は、観察側に配置され、対物レンズ１０３およびハーフミラー１０７を介して入射される試料Ｓの反射光の１方向の偏光成分のみを透過させる。アナライザ４０１は、フィルタ等の光学素子の１つである偏光板を用いて構成され、対物レンズ１０３の光軸を中心に回転可能に設けられる。アナライザ４０１は、回転角度に応じて反射光を透過させる偏光成分を変化させる。

アナライザ駆動部４０２は、コントローラ６０の制御のもと、アナライザ４０１を対物レンズ１０３の光軸を中心に回転させる。アナライザ駆動部４０２は、ステッピングモータやＤＣモータ等を用いて構成される。

表示部５０は、コントローラ６０を介して入力される画像データに対応する画像や顕微鏡２の操作情報を表示する。表示部５０は、液晶または有機ＥＬ等からなる表示パネルを用いて構成される。また、表示部５０は、顕微鏡２を最適な偏光観察条件に駆動させる指示信号の入力を受け付ける偏光観察条件ボタン５０１を有する。

コントローラ６０は、ＣＰＵおよびメモリ等を用いて構成され、顕微鏡２を構成する各部に対して制御信号や各種データの送信を行うことにより、顕微鏡２の動作を統括的に制御する。ここで、コントローラ６０の詳細な構成について説明する。コントローラ６０は、画像処理部３０１と、クロスニコル検出部３０２と、クロスニコル登録部３０３と、出力制御部３０５と、駆動制御部６０１と、を有する。

駆動制御部６０１は、アナライザ駆動部４０２の駆動を制御する。具体的には、駆動制御部６０１は、偏光観察条件ボタン５０１から顕微鏡２を最適な偏光観察条件に切り替える指示信号が入力された場合、アナライザ駆動部４０２を駆動し、アナライザ４０１を回転させることによって、顕微鏡２を最適な偏光観察の状態に切り替える。具体的には、アナライザ４０１をクロスニコル位置に回転させる。

つぎに、顕微鏡２が実行する処理について説明する。図６は、顕微鏡２が実行する処理の概要を示すフローチャートである。

図６に示すように、コントローラ６０は、偏光観察条件ボタン５０１が操作されたか否かを判断する（ステップＳ２０１）。具体的には、コントローラ６０は、偏光観察条件ボタン５０１から偏光観察を指示する指示信号が入力されたか否かを判断する。偏光観察条件ボタン５０１が操作されたとコントローラ６０が判断した場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、顕微鏡２は、ステップＳ２０２へ移行する。これに対して、偏光観察条件ボタン５０１が操作されていないとコントローラ６０が判断した場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、コントローラ６０は、この判断を繰り返す。

続いて、駆動制御部６０１は、アナライザ駆動部４０２を駆動し、アナライザ４０１を回転させる（ステップＳ２０２）。

その後、画像処理部３０１は、撮像部１１１が時系列に沿って連続的に生成する画像データに対して画像処理を施すことによって、画像データの輝度値を算出する（ステップＳ２０３）。

続いて、クロスニコル検出部３０２は、画像処理部３０１が順次算出した輝度値に基づいて、輝度値が最小になるアナライザ４０１の回転角度をアナライザ４０１のクロスニコル位置として検出する（ステップＳ２０４）。

その後、クロスニコル登録部３０３は、クロスニコル検出部３０２が検出したアナライザ４０１の回転角度をアナライザ４０１のクロスニコル位置として記録部２１に記録する（ステップＳ２０５）。

続いて、駆動制御部６０１は、記録部２１が記録するアナライザ４０１の回転角度に基づいて、アナライザ駆動部４０２を駆動させ、アナライザ４０１をクロスニコル位置の回転角度に回転させる（ステップＳ２０６）。ステップＳ２０６の後、顕微鏡２は、本処理を終了する。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、偏光観察条件ボタン５０１が操作された場合、駆動制御部６０１が、記録部２１によって記録されたアナライザ４０１の回転角度に基づいて、アナライザ駆動部４０２を駆動させ、アナライザ４０１をクロスニコル位置の回転角度に回転させる。この結果、操作者は、偏光観察条件ボタン５０１を操作するだけで、偏光観察を行うことが可能なクロスニコル位置にアナライザ４０１を調整することができる。

なお、本発明の実施の形態２では、アナライザ４０１を停止位置から１回転させることによって、２箇所のクロスニコル位置を検出し、この２箇所の回転位置を記録部２１に記録してもよい。この場合、駆動制御部６０１は、アナライザ駆動部４０２を駆動し、アナライザ４０１を現在の位置から最も近いクロスニコル位置に回転するようにしてもよい。

（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態２にかかる顕微鏡は、偏光観察と微分干渉観察とを行うことができる。このため、以下においては、本実施の形態３にかかる顕微鏡の構成を説明後、本実施の形態３にかかる顕微鏡が実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態１にかかる顕微鏡２と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

図７は、本発明の実施の形態３にかかる顕微鏡の機能構成を模式的に示すブロック図である。図７に示す顕微鏡３は、記録部２１と、試料Ｓを観察する顕微鏡本体部７０と、顕微鏡本体部７０が生成した画像データに対応する画像を表示する表示部８０と、顕微鏡本体部７０および表示部８０の駆動を制御するコントローラ９０と、を備える。

顕微鏡本体部７０は、ステージ１０１と、レボルバ１０２と、対物レンズ１０３と、光源１０４と、平行レンズ１０５と、ポラライザ１０６と、ハーフミラー１０７と、回転角度検出部１０９と、結像レンズ１１０と、撮像部１１１と、アナライザ４０１と、アナライザ駆動部４０２と、微分干渉プリズム７０１と、微分干渉駆動部７０２と、を備える。

微分干渉プリズム７０１は、対物レンズ１０３とハーフミラー１０７との光路上に対して進退可能に設けられる。微分干渉プリズム７０１は、ポラライザ１０６を透過した１方向の偏光成分になった光を、互いに直交する２つの直線偏光成分に分離する一方、試料Ｓで反射した２つの直線偏光成分に分離された光を重ね合わせる。これにより、互いに直交する２つの直線偏光成分に分離された光は、試料Ｓで反射することによって、位相差が生じ、干渉が生じた状態で微分干渉プリズム７０１に入射することによって、２つの直線偏光成分が重ね合わせられる。そして、重ね合わされた光は、アナライザ４０１を透過する際に、１方向の偏光成分となる。

微分干渉駆動部７０２は、コントローラ９０の制御のもと、微分干渉プリズム７０１を光路に対して水平方向に移動させる。微分干渉駆動部７０２は、ステッピングモータやＤＣモータ等を用いて構成される。

表示部８０は、コントローラ９０を介して入力される画像データに対応する画像および顕微鏡３の操作情報を表示する。表示部８０は、液晶または有機ＥＬ等からなる表示パネルを用いて構成される。また、表示部８０は、偏光観察条件ボタン５０１と、顕微鏡３を最適な微分干渉条件に駆動させる指示信号の入力を受け付ける微分干渉観察条件ボタン８０１と、微分干渉プリズム７０１を水平方向に＋側または−側に移動させる指示信号の入力を受け付ける微分干渉調整ボタン８０２と、を有する。

コントローラ９０は、ＣＰＵおよびメモリ等を用いて構成され、顕微鏡３を構成する各部に対して制御信号や各種データの送信を行うことにより、顕微鏡３の動作を統括的に制御する。ここで、コントローラ９０の詳細な構成について説明する。コントローラ９０は、画像処理部３０１と、クロスニコル検出部３０２と、クロスニコル登録部３０３と、出力制御部３０５と、駆動制御部９０１と、を有する。

駆動制御部９０１は、偏光観察条件ボタン５０１から顕微鏡３を最適な偏光観察条件に切り替える指示信号が入力された場合、アナライザ駆動部４０２を駆動し、アナライザ４０１をクロスニコル位置に回転させることによって、顕微鏡３を最適な偏光観察の状態に切り替える。また、駆動制御部９０１は、微分干渉観察条件ボタン８０１から顕微鏡３を最適な微分干渉観察条件に切り替える指示信号が入力された場合、微分干渉駆動部７０２を駆動し、微分干渉プリズム７０１を水平方向に沿って光路上に移動させることによって、顕微鏡３を最適な微分干渉観察の状態に切り替える。

つぎに、顕微鏡３が実行する処理について説明する。図８は、顕微鏡３が実行する処理の概要を示すフローチャートである。

図８に示すステップＳ３０１〜ステップＳ３０６は、図６のステップＳ２０１〜ステップＳ２０６それぞれに対応する。

ステップＳ３０７において、微分干渉観察条件ボタン８０１が操作された場合（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）において、アナライザ４０１がクロスニコル位置であるとき（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）、駆動制御部９０１は、微分干渉駆動部７０２を駆動し、微分干渉プリズム７０１を光路上に移動させる（ステップＳ３０９）。

続いて、微分干渉調整ボタン８０２が操作された場合（ステップＳ３１０：Ｙｅｓ）、駆動制御部９０１は、微分干渉駆動部７０２を駆動し、指示信号に応じた量だけ微分干渉プリズム７０１を＋側または−側に移動させる（ステップＳ３１１）。これにより、ユーザは、微分干渉観察において、きめ細やかなリタデーション調整を行うことができる。ステップＳ３１１の後、顕微鏡３は、本処理を終了する。これに対して、微分干渉調整ボタン８０２が操作されてない場合（ステップＳ３１０：Ｎｏ）、顕微鏡３は、本処理を終了する。

ステップＳ３０７において、微分干渉観察条件ボタン８０１が操作されていない場合（ステップＳ３０７：Ｎｏ）、顕微鏡３は、本処理を終了する。

ステップＳ３０８において、アナライザ４０１がクロスニコル位置でないとき（ステップＳ３０８：Ｎｏ）、出力制御部３０５は、表示部８０に微分干渉観察ができない旨を出力させることによって警告させる（ステップＳ３１２）。具体的には、微分干渉観察は、アナライザ４０１がクロスニコル位置でないとき、リタデーション調整を行うことができない。このため、出力制御部３０５は、ユーザに対してアナライザ４０１をクロスニコル位置に調整させる旨、たとえば偏光観察条件ボタン５０１を操作して下さい等のメッセージを表示部８０に表示させる。ステップＳ３１２の後、顕微鏡３は、本処理を終了する。

以上説明した本発明の実施の形態３によれば、微分干渉観察条件ボタン８０１が操作された場合、アナライザ４０１がクロスニコル位置でない場合、駆動制御部９０１がアナライザ４０１をクロスニコル位置に調整した後に、微分干渉駆動部７０２を駆動し、微分干渉プリズム７０１を光路上に移動させる。この結果、最適なリタデーション調整を行うことができる。

なお、本発明では、顕微鏡本体部、表示部およびコントローラを備えた顕微鏡を例に説明したが、たとえば試料を拡大する対物レンズ、対物レンズを介して試料を撮像する撮像機能、および画像を表示する表示機能を備えた撮像装置、たとえばビデオマイクロスコープ等であっても、本発明を適用することができる。

また、本発明では、顕微鏡装置として正立型顕微鏡装置を例に説明したが、たとえば倒立型顕微鏡装置であっても適用することができる。さらに、顕微鏡装置を組み込んだライン装置といった各種システムにも、本発明を適用することができる。

また、本発明では、表示部とコントローラとが別々に構成されていたが、一体的に形成されたものであってもよい。

また、本発明では、アナライザが回転されていたが、ポラライザが回転する場合であっても適用することができる。

１，２，３ 顕微鏡
１０，４０，７０ 顕微鏡本体部
２０，５０，８０ 表示部
２１ 記録部
３０，６０，９０ コントローラ
１０１ ステージ
１０２ レボルバ
１０３ 対物レンズ
１０４ 光源
１０５ 平行レンズ
１０６ ポラライザ
１０７ ハーフミラー
１０８ アナライザ機構
１０８ａ，４０１ アナライザ
１０８ｂ 操作部
１０８ｃ ベルト
１０８ｄ メモリ
１０９ 回転角度検出部
１１０ 結像レンズ
１１１ 撮像部
２０１ クロスニコル登録ボタン
３０１ 画像処理部
３０２ クロスニコル検出部
３０３ クロスニコル登録部
３０４，６０１，９０１ 駆動制御部
３０５ 出力部制御部
４０２ アナライザ駆動部
５０１ 偏光観察条件ボタン
７０１ 微分干渉プリズム
７０２ 微分干渉駆動部
８０１ 微分干渉観察条件ボタン

Claims (7)

1. 試料を載置するステージと、
   前記試料に対して照明光を照射する光源と、
   前記光源が照射する前記照明光を前記試料に集光する対物レンズと、
   前記光源が出射した前記照明光を前記対物レンズに反射する一方、前記対物レンズを介して入射する前記試料で反射した反射光を透過するハーフミラーと、
   前記光源と前記ハーフミラーとの光路上に配置され、前記光源が照射する前記照明光の１方向の偏光成分のみを透過させるポラライザと、
   前記対物レンズの光軸を中心として回転可能に観察側の光路上に配置され、基準位置からの回転角度に応じた前記反射光の偏光成分を透過させるアナライザと、
   前記アナライザを透過した前記反射光を受光して電気信号に変換することによって、前記試料の画像データを生成する撮像部と、
   偏光観察時に前記撮像部が生成する前記画像データに含まれる輝度値に基づいて、前記ポラライザを透過する前記照明光の偏光成分の振動方向と前記アナライザを透過する前記反射光の偏光成分の振動方向とが直交するクロスニコルの状態である前記アナライザの回転角度をクロスニコル位置として検出するクロスニコル検出部と、
   を備えたことを特徴とする顕微鏡。
2. 前記撮像部は、時系列に沿って連続的に前記画像データを順次生成し、
   前記クロスニコル検出部は、前記アナライザが回転する際に、前記輝度値が最小になる前記アナライザの回転角度を前記クロスニコル位置として検出することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記画像データに対応する画像を表示する表示部と、
   前記クロスニコル検出部が前記クロスニコル位置を検出した場合、前記アナライザが前記クロスニコル位置にあることを示す情報を前記表示部に出力させる出力制御部と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡。
4. 所定の位置からの前記アナライザの回転角度を検出する回転角度検出部と、
   前記クロスニコル検出部が前記クロスニコル位置を検出した場合、前記回転角度検出部が検出した前記回転角度を記録する記録部と、
   をさらに備えた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。
5. 前記光軸を中心として前記アナライザを回転駆動させる駆動部と、
   前記記録部が記録する前記回転角度に基づいて、前記駆動部を駆動させて前記アナライザを前記クロスニコル位置に回転させる駆動制御部と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡。
6. 前記駆動制御部は、前記回転角度検出部が検出した現在の回転角度と前記記録部が記録する前記回転角度とに基づいて、前記アナライザを最も近いクロスニコル位置に回転させることを特徴とする請求項５に記載の顕微鏡。
7. 前記ハーフミラーと前記対物レンズとの光路上に進退可能に配置され、前記ポラライザを透過した１方向の偏光成分の光を互いに直交する２つの直線偏光成分に分離する一方、前記試料で反射した２つの直線偏光成分に分離された光を重ね合わせる微分干渉プリズムと、
   前記光路に対して前記微分干渉プリズムを水平方向に移動させる微分干渉駆動部と、
   微分干渉観察を指示する指示信号の入力を受け付ける微分干渉観察操作部と、
   をさらに備え、
   前記出力制御部は、前記微分干渉観察操作部から前記指示信号が入力された場合において、前記アナライザがクロスニコル位置にないとき、微分干渉観察ができない旨を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡。

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