JP6029396B2

JP6029396B2 - Phase contrast microscope

Info

Publication number: JP6029396B2
Application number: JP2012202121A
Authority: JP
Inventors: 内田　秀樹; 秀樹内田; 金井　大輔; 大輔金井
Original assignee: Kyocera Corp; Kyocera Optec Co Ltd
Current assignee: Kyocera Corp; Kyocera Optec Co Ltd
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2032-09-13
Also published as: JP2014056193A

Description

本発明は、試料を自動的に合焦させる位相差顕微鏡に関する。 The present invention relates to a phase contrast microscope that automatically focuses a sample.

光の回折および干渉を利用して、生体細胞などの無色透明な標本を可視化して観察可能な位相差顕微鏡が知られている（特許文献１参照）。 There is known a phase contrast microscope that can visualize and observe a colorless and transparent specimen such as a living cell by using diffraction and interference of light (see Patent Document 1).

特開平０５−３３３２７２号公報JP 05-333272 A

位相差顕微鏡による試料の観察では、光学像の合焦調整を観察者が手動で行う必要があり、合焦調整は煩雑で、その精度は観察者の熟練度に応じて変動する。 When observing a sample with a phase contrast microscope, it is necessary for the observer to manually adjust the focus of the optical image. The focus adjustment is complicated, and the accuracy varies depending on the skill level of the observer.

したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、自動的に合焦調整を行う位相差顕微鏡を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention made in view of such circumstances is to provide a phase contrast microscope that automatically performs focusing adjustment.

上述した諸課題を解決すべく、第１の観点による位相差顕微鏡は、
照明光の照射面および透過面をともに平面状に形成した試料を観察する位相差顕微鏡であって、
前記照明光の光路に沿ってコンデンサレンズおよび対物レンズの間において変位可能であって、前記試料を載置するステージと、
前記照明光を射出する光源と前記コンデンサレンズとの間に設けられる照明光学系と、
前記対物レンズの下方に該対物レンズの光軸に対して４５度傾けて配置され、前記ステージと撮像素子との間で光路を９０度曲げるミラーと、
変倍機能を有し、前記ミラーと前記撮像素子との間に軸方向を水平にして配置されて前記対物レンズと協働して前記試料の光学像を前記撮像素子に結像させる結像光学系と、
リング状の開口を有し、前記コンデンサレンズの前側焦点位置に配置される開口絞りと、
前記対物レンズの後側焦点位置に配置される位相板と、
前記対物レンズの出射側に配置された位相差リングと、
前記試料の光学像を像面において合焦させるように、前記ステージを前記光路に沿って変位させる制御部とを備え、
前記結像光学系の入射瞳位置が前記ミラーに対して前記対物レンズの側に位置づけられると共に、前記位相板の共役点が前記撮像素子よりも前記結像光学系の反対側に位置づけられている
ことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, the phase contrast microscope according to the first aspect is
A phase-contrast microscope for observing a sample in which both an illumination light irradiation surface and a transmission surface are formed in a planar shape,
A stage that is displaceable between the condenser lens and the objective lens along the optical path of the illumination light, and on which the sample is placed;
An illumination optical system provided between the light source for emitting the illumination light and the condenser lens;
A mirror that is disposed below the objective lens at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the objective lens, and that bends the optical path by 90 degrees between the stage and the imaging device;
Imaging optics having a zooming function and arranged horizontally between the mirror and the image sensor and forming an optical image of the sample on the image sensor in cooperation with the objective lens The system,
An aperture stop having a ring-shaped aperture and disposed at a front focal position of the condenser lens;
A phase plate disposed at a rear focal position of the objective lens;
A phase difference ring disposed on the exit side of the objective lens;
A controller that displaces the stage along the optical path so as to focus the optical image of the sample on the image plane ;
The entrance pupil position of the imaging optical system is positioned on the objective lens side with respect to the mirror, and the conjugate point of the phase plate is positioned on the opposite side of the imaging optical system with respect to the imaging device. It is characterized by this.

また、第２の観点による位相差顕微鏡は、
前記ステージを変位させる入力を検出する入力部を更に備え、前記制御部は前記入力部の検出に基づいて前記ステージを前記光路に沿って変位させることも可能である
ことが好ましい。 The phase contrast microscope according to the second aspect is
It is preferable that an input unit for detecting an input for displacing the stage is further provided, and the control unit is capable of displacing the stage along the optical path based on detection of the input unit.

また、第３の観点による位相差顕微鏡は、
コントラスト検出方式によって前記光学像を合焦させる
ことが好ましい。 The phase contrast microscope according to the third aspect is
The optical image is preferably focused by a contrast detection method.

また、第４の観点による位相差顕微鏡は、
位相差検出方式によって前記光学像を合焦させる
ことが好ましい。 The phase contrast microscope according to the fourth aspect is
The optical image is preferably focused by a phase difference detection method.

上記のように構成された本発明に係る位相差顕微鏡によれば、自動的に合焦調整が可能である。 According to the phase contrast microscope according to the present invention configured as described above, focus adjustment can be automatically performed.

本発明の一実施形態に係る位相差顕微鏡の側面図である。It is a side view of the phase contrast microscope concerning one embodiment of the present invention. 図１に示す顕微鏡の構造を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the structure of the microscope shown in FIG. 撮像画像および操作キーを含む、表示装置に表示される画面である。It is a screen displayed on a display device including a captured image and operation keys.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本発明の一実施形態に係る位相差顕微鏡について説明する。図１は、本実施形態に係る撮像装置の外観図である。 First, a phase contrast microscope according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is an external view of an imaging apparatus according to the present embodiment.

位相差顕微鏡１０は、例えば皮膚から採取した角質等の細胞を試料とし、それを視覚的に拡大して観察する際に用いられる。位相差顕微鏡１０は、プラスチック等の樹脂材料や金属板等により形成される筐体１１に収容されて１つのユニットとして構成され、筐体１１ごと持ち運び可能である。 The phase-contrast microscope 10 is used, for example, when a cell such as keratin collected from the skin is used as a sample and the sample is visually magnified and observed. The phase-contrast microscope 10 is housed in a housing 11 formed of a resin material such as plastic, a metal plate, or the like, is configured as one unit, and can be carried together with the housing 11.

筐体１１の側面１２には試料差込口１３が設けられる。試料差込口１３にはプレパラート１４に構成された試料、すなわち照明光の照射面および透過面をともに平面状に形成した試料を差込み可能である。プレパラート１４が差込まれているとき、位相差顕微鏡１０は試料の像を拡大し、試料の拡大画像を表示装置１５に表示させる。 A sample insertion port 13 is provided on the side surface 12 of the housing 11. It is possible to insert into the sample insertion port 13 a sample configured in the preparation 14, that is, a sample in which both the irradiation surface and the transmission surface of the illumination light are formed in a planar shape. When the preparation 14 is inserted, the phase contrast microscope 10 enlarges the sample image and causes the display device 15 to display an enlarged image of the sample.

位相差顕微鏡１０は、図１に示すように、側面１２が鉛直方向に平行となり、試料差込口１３に差込まれたプレパラート１４が水平となる正規姿勢で用いられる。以下の説明においては、位相差顕微鏡１０が正規姿勢に維持されているものとする。 As shown in FIG. 1, the phase contrast microscope 10 is used in a normal posture in which the side surface 12 is parallel to the vertical direction and the preparation 14 inserted into the sample insertion port 13 is horizontal. In the following description, it is assumed that the phase-contrast microscope 10 is maintained in a normal posture.

図２に示すように、位相差顕微鏡１０は、光源ユニット１６、第１のミラー１７、開口絞り１８、コンデンサレンズ１９、明視野用透過光源２０、暗視野用透過光源２１、ステージユニット２２、対物レンズ２３、暗視野用反射光源２４、位相板２５、第２のミラー２６、変倍機能を有する結像光学系２７、撮像素子２８、画像処理部２９、および制御部３０を含んで構成される。 As shown in FIG. 2, the phase contrast microscope 10 includes a light source unit 16, a first mirror 17, an aperture stop 18, a condenser lens 19, a bright field transmission light source 20, a dark field transmission light source 21, a stage unit 22, an objective. A lens 23, a dark field reflection light source 24, a phase plate 25, a second mirror 26, an imaging optical system 27 having a magnification function, an image sensor 28, an image processing unit 29, and a control unit 30 are configured. .

光源ユニット１６は、光源３１および照明光学系３２を有する。光源ユニット１６は、位相差顕微鏡１０の上方において、照明光学系３２の光軸が水平になるように配置される。照明光学系３２は光源３１から出射される照明光を、プレパラート１４を均一に照明する光として出射する。すなわち、光源ユニット１６はケーラ照明として機能する。 The light source unit 16 includes a light source 31 and an illumination optical system 32. The light source unit 16 is disposed above the phase contrast microscope 10 so that the optical axis of the illumination optical system 32 is horizontal. The illumination optical system 32 emits the illumination light emitted from the light source 31 as light that uniformly illuminates the preparation 14. That is, the light source unit 16 functions as Koehler illumination.

第１のミラー１７は、平面ミラーであって、光源ユニット１６から出射する照明光の出射方向において、水平面に対して４５°傾斜する姿勢で固定される。第１のミラー１７は、光源ユニット１６から出射する照明光を鉛直下方に屈折させる。 The first mirror 17 is a plane mirror, and is fixed in a posture inclined at 45 ° with respect to the horizontal plane in the emission direction of the illumination light emitted from the light source unit 16. The first mirror 17 refracts illumination light emitted from the light source unit 16 vertically downward.

開口絞り１８は、コンデンサレンズ１９の前側焦点位置に配置される。開口絞り１８は、例えばリング状の開口を有する。開口絞り１８は、照明光を絞り、鉛直下方に出射する。 The aperture stop 18 is disposed at the front focal position of the condenser lens 19. The aperture stop 18 has, for example, a ring-shaped opening. The aperture stop 18 stops the illumination light and emits it vertically downward.

コンデンサレンズ１９は、開口絞り１８の鉛直下方に配置される。コンデンサレンズ１９は、開口絞り１８を通過した照明光をプレパラート１４に集光するように出射する。 The condenser lens 19 is disposed vertically below the aperture stop 18. The condenser lens 19 emits the illumination light that has passed through the aperture stop 18 so as to be condensed on the preparation 14.

明視野用透過光源２０は、開口絞り１８およびコンデンサレンズ１９の間に設けられる。明視野用透過光源２０は、コンデンサレンズ１９を介してプレパラート１４に照射する照明光を出射する。 The bright-field transmission light source 20 is provided between the aperture stop 18 and the condenser lens 19. The bright-field transmission light source 20 emits illumination light that irradiates the preparation 14 via the condenser lens 19.

暗視野用透過光源２１は、コンデンサレンズ１９およびステージユニット２２の間に設けられる。暗視野用透過光源２１は、プレパラート１４に直接照射する照明光を出射する。 The dark field transmission light source 21 is provided between the condenser lens 19 and the stage unit 22. The dark-field transmission light source 21 emits illumination light that directly irradiates the preparation 14.

ステージユニット２２は、コンデンサレンズ１９から出射する照明光の光路状に設けられる。ステージユニット２２は、支持枠体３３、ステージ３４、およびステージ駆動機構３５を有する。 The stage unit 22 is provided in the optical path of illumination light emitted from the condenser lens 19. The stage unit 22 includes a support frame 33, a stage 34, and a stage drive mechanism 35.

支持枠体３３は、筐体１１に固定される。支持枠体３３の側面には筐体１１の試料差込口１３に連なる開口３６が形成される。試料差込口１３から差込まれたプレパラート１４は、開口３６を通過してステージ３４上に載置される。 The support frame 33 is fixed to the housing 11. An opening 36 connected to the sample insertion port 13 of the housing 11 is formed on the side surface of the support frame 33. The preparation 14 inserted from the sample insertion port 13 passes through the opening 36 and is placed on the stage 34.

ステージ３４は、載置面がコンデンサレンズ１９の光軸と直交するように、支持枠体３３内で収容される。ステージ３４は、コンデンサレンズ１９の光軸に垂直な２方向（以下、Ｘ方向およびＹ方向と呼ぶ。）および光軸に沿った方向（以下、Ｚ方向と呼ぶ。）の３方向に変位可能に支持される。したがって、ステージ３４は、照明光の光路に沿った方向（Ｚ方向）に沿って変位可能である。 The stage 34 is accommodated in the support frame 33 so that the mounting surface is orthogonal to the optical axis of the condenser lens 19. The stage 34 can be displaced in three directions: two directions perpendicular to the optical axis of the condenser lens 19 (hereinafter referred to as X direction and Y direction) and a direction along the optical axis (hereinafter referred to as Z direction). Supported. Therefore, the stage 34 can be displaced along a direction (Z direction) along the optical path of the illumination light.

ステージ駆動機構３５は、制御部３０の指示に基づいて、ステージ３４をＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に変位させる。ステージ駆動機構３５がステージ３４を変位させることにより、ステージ３４に載置したプレパラート１４もステージ３４とともに変位する。 The stage drive mechanism 35 displaces the stage 34 in the X direction, the Y direction, and the Z direction based on an instruction from the control unit 30. When the stage drive mechanism 35 displaces the stage 34, the preparation 14 placed on the stage 34 is also displaced together with the stage 34.

対物レンズ２３は、コンデンサレンズ１９と同軸であって、コンデンサレンズ１９との間にステージユニット２２を挟む位置に配置される。 The objective lens 23 is coaxial with the condenser lens 19 and is disposed at a position where the stage unit 22 is sandwiched between the objective lens 23 and the condenser lens 19.

暗視野用反射光源２４は、ステージユニット２２および対物レンズ２３の間に設けられる。暗視野用反射光源２４は、プレパラート１４に直接照射する照明光を出射する。 The dark field reflection light source 24 is provided between the stage unit 22 and the objective lens 23. The dark field reflection light source 24 emits illumination light that directly irradiates the preparation 14.

位相板２５は、対物レンズ２３の後側焦点位置に配置される。位相板２５は、開口絞り１８の開口と整合する形状の位相板であって、入射する光の位相を１／４波長ずらす。したがって、光源ユニット１６から照明光を発光させた場合に、試料を透過する直線光が位相板２５に集光するため直線光の位相が１／４波長ずらされ、試料を回折する回折光の殆どが位相板２５以外の領域を通過する。 The phase plate 25 is disposed at the rear focal position of the objective lens 23. The phase plate 25 is a phase plate having a shape matching the aperture of the aperture stop 18 and shifts the phase of incident light by a quarter wavelength. Therefore, when the illumination light is emitted from the light source unit 16, the linear light transmitted through the sample is condensed on the phase plate 25, so that the phase of the linear light is shifted by ¼ wavelength, and most of the diffracted light that diffracts the sample. Passes through a region other than the phase plate 25.

第２のミラー２６は、対物レンズ２３の光軸上に配置される平面ミラーであって、第１のミラー１７に対して９０°傾斜する姿勢で固定される。第２のミラー２６は、試料の光学像を水平方向に屈折させる。 The second mirror 26 is a plane mirror disposed on the optical axis of the objective lens 23 and is fixed in a posture inclined by 90 ° with respect to the first mirror 17. The second mirror 26 refracts the optical image of the sample in the horizontal direction.

変倍機能を有する結像光学系２７は、第２のミラー２６による光学像の屈折方向に配置される。したがって、結像光学系２７の光軸は、照明光学系３２の光軸と平行である。結像光学系２７はチューブレンズを含む複数のレンズ３７を有し、各レンズ３７を連動させて光軸に沿って変位させることにより焦点距離を変化させる。結像光学系２７は対物レンズ２３と協働して、試料の光学像を所定の位置の像面に結像させる。また、結像光学系２７は対物レンズ２３と協働して、位相差顕微鏡１０の倍率を１２０倍から７００倍の範囲で変更することが可能である。 The imaging optical system 27 having a zoom function is disposed in the direction of refraction of the optical image by the second mirror 26. Therefore, the optical axis of the imaging optical system 27 is parallel to the optical axis of the illumination optical system 32. The imaging optical system 27 has a plurality of lenses 37 including tube lenses, and the focal length is changed by displacing the lenses 37 along the optical axis in conjunction with each other. The imaging optical system 27 cooperates with the objective lens 23 to form an optical image of the sample on an image plane at a predetermined position. The imaging optical system 27 can change the magnification of the phase-contrast microscope 10 in the range of 120 to 700 times in cooperation with the objective lens 23.

撮像素子２８は、所定の位置である像面と重なるように配置される。したがって、撮像素子２８は受光面が鉛直方向に平行となるように配置される。撮像素子２８は、例えばＣＣＤ撮像素子およびＣＭＯＳ撮像素子であり、受光面上に結像する光学像を撮像する。撮像素子２８は、光学像の撮像により画像信号として撮像画像を生成する。 The image sensor 28 is disposed so as to overlap an image plane at a predetermined position. Therefore, the image sensor 28 is arranged so that the light receiving surface is parallel to the vertical direction. The image pickup device 28 is, for example, a CCD image pickup device or a CMOS image pickup device, and picks up an optical image formed on the light receiving surface. The image sensor 28 generates a captured image as an image signal by capturing an optical image.

通常、位相差顕微鏡に使用する対物レンズ２３は出射光が平衡となるアフォーカル光学系を採用し、出射側には位相板２５と位相差リング４５を備えている。そして結像光学系２７には、この位相差リング４５の存在が撮像素子２８の撮像面に結像される像に影響を与えないような設計を行っている。 Usually, the objective lens 23 used in the phase contrast microscope employs an afocal optical system in which the outgoing light is balanced, and includes a phase plate 25 and a phase difference ring 45 on the outgoing side. The imaging optical system 27 is designed so that the presence of the phase difference ring 45 does not affect the image formed on the imaging surface of the image sensor 28.

一方、本発明の位相差顕微鏡１０における変倍機能を有する結像光学系２７は、対物レンズ２３との間に光軸を９０度曲げるためのミラー２６を配するために、この配置空間を確保しつつ、上述した位相差リング４５の影響を防止することが必要となるため、結像光学系２７の入射瞳位置４６を、反射ミラー２６に対して対物レンズ２３側に位置づけると共に、位相板２５の共役点４７を撮像素子２８よりも図中右側、つまり結像光学系２７の反対側に位置づけるように設計することが望ましい。 On the other hand, the imaging optical system 27 having a zooming function in the phase-contrast microscope 10 of the present invention secures this arrangement space in order to arrange the mirror 26 for bending the optical axis by 90 degrees with the objective lens 23. However, since it is necessary to prevent the influence of the phase difference ring 45 described above, the entrance pupil position 46 of the imaging optical system 27 is positioned on the objective lens 23 side with respect to the reflection mirror 26 and the phase plate 25. It is desirable to design so that the conjugate point 47 is positioned on the right side in the figure relative to the imaging element 28, that is, on the opposite side of the imaging optical system 27.

また、位相差顕微鏡１０の倍率は、対物レンズ２３の光学倍率と結像光学系２７の光学倍率との積で決まるが、本発明のように、撮像面に結像させ、それを表示装置１５に表示させる場合には、観察者が視認する倍率は、撮像素子２８の大きさや使用する表示装置１５の大きさとの総合的な関係で決まる。 The magnification of the phase-contrast microscope 10 is determined by the product of the optical magnification of the objective lens 23 and the optical magnification of the imaging optical system 27. As in the present invention, an image is formed on the imaging surface and is displayed on the display device 15. When the image is displayed on the screen, the magnification visually recognized by the observer is determined by a comprehensive relationship with the size of the image sensor 28 and the size of the display device 15 to be used.

それゆえ、本発明では例えば２０倍の対物レンズ２３を使用し、結像光学系２７の変倍率（ズーム比）を６倍程度とし光学倍率を３から２０倍に設計し、撮像素子２８として１／４インチのＣＣＤもしくはＣＭＯＳに取込んで１４インチのモニタに表示する場合には、２００倍から１４００倍程度の拡大率を確保することが可能となる。 Therefore, in the present invention, for example, the 20 × objective lens 23 is used, the magnification ratio (zoom ratio) of the imaging optical system 27 is set to about 6 times, and the optical magnification is designed to be 3 to 20 times. When the image is taken in a ¼ inch CCD or CMOS and displayed on a 14 inch monitor, an enlargement ratio of about 200 to 1400 times can be secured.

画像処理部２９は、撮像素子２８から撮像画像を取得して、所定の画像処理を施す。画像処理部２９は、画像処理を施した撮像画像を表示装置１５に送信する。また、画像処理部２９は、取得した撮像画像から多様な情報を取得し、必要に応じて制御部３０に送信する。 The image processing unit 29 acquires a captured image from the image sensor 28 and performs predetermined image processing. The image processing unit 29 transmits the captured image subjected to the image processing to the display device 15. Further, the image processing unit 29 acquires various information from the acquired captured image, and transmits it to the control unit 30 as necessary.

制御部３０は、位相差顕微鏡１０を構成する各部位を制御する。例えば、制御部３０は、光源ユニット１６、明視野用透過光源２０、暗視野用透過光源２１、および暗視野用反射光源２４の発光および消灯の切替を制御する。また、制御部３０は、ステージ３４のＸ方向およびＹ方向への変位を制御する。さらに、制御部３０は、後述するように、試料の光学像を像面上に合焦させるように、ステージ３４のＺ方向への変位を制御する。 The control unit 30 controls each part constituting the phase contrast microscope 10. For example, the control unit 30 controls switching of light emission and extinction of the light source unit 16, the bright-field transmission light source 20, the dark-field transmission light source 21, and the dark-field reflection light source 24. Further, the control unit 30 controls the displacement of the stage 34 in the X direction and the Y direction. Furthermore, as will be described later, the control unit 30 controls the displacement of the stage 34 in the Z direction so that the optical image of the sample is focused on the image plane.

表示装置１５は、例えばディスプレイを有するタブレット端末であって、有線または無線で位相差顕微鏡１０と通信する。前述のように、表示装置１５は、画像処理部２９から送信される撮像画像をディスプレイに表示する。表示装置１５は、タッチパネルを有しており、位相差顕微鏡１０を制御するための多様な入力を検出する入力部として機能し得る。ただし、表示装置１５は、デスクトップ型およびノート型のコンピュータならびにキーボードなどの入力部の組合せによって構成されていてもよい。 The display device 15 is a tablet terminal having a display, for example, and communicates with the phase-contrast microscope 10 in a wired or wireless manner. As described above, the display device 15 displays the captured image transmitted from the image processing unit 29 on the display. The display device 15 has a touch panel and can function as an input unit that detects various inputs for controlling the phase-contrast microscope 10. However, the display device 15 may be configured by a combination of desktop and notebook computers and an input unit such as a keyboard.

表示装置１５は、図３に示すように、位相差顕微鏡１０から取得する撮像画像３８に加えて、位相差顕微鏡１０を操作する複数の操作キーを表示する。表示装置１５は、ユーザが操作キーに触れると、当該操作キーに応じた入力を検出し、制御部３０に送信する。操作キーは、例えばＸ方向位置調整キー３９、Ｙ方向位置調整キー４０、倍率選択キー４１、観察モード選択キー４２、オートフォーカスキー４３、および手動フォーカスキー４４を含む。 As shown in FIG. 3, the display device 15 displays a plurality of operation keys for operating the phase contrast microscope 10 in addition to the captured image 38 acquired from the phase contrast microscope 10. When the user touches the operation key, the display device 15 detects an input corresponding to the operation key and transmits the input to the control unit 30. The operation keys include, for example, an X direction position adjustment key 39, a Y direction position adjustment key 40, a magnification selection key 41, an observation mode selection key 42, an auto focus key 43, and a manual focus key 44.

Ｘ方向位置調整キー３９は、当該キーへの入力を検出すると、ステージ３４をＸ方向に沿って変位させる。Ｙ方向位置調整キー４０は、当該キーへの入力を検出すると、ステージ３４をＹ方向に沿って変位させる。倍率選択キー４１では複数の倍率のいずれかを選択可能であり、いずれかのキーへの入力を検出すると、当該キーに対応する倍率となるように結像光学系２７を構成するレンズが変位される。観察モード選択キー４２では、位相差観察、明視野観察、および暗視野観察のいずれかを選択可能であり、選択した観察モードに応じて、用いる照明光が選択される。ユーザが位相差観察モードを選択したときには、光源ユニット１６のみが発光する。ユーザが明視野観察モードを選択したときには、明視野用透過光源２０のみが発光する。ユーザが暗視野観察モードを選択したときには、暗視野用透過光源２１および暗視野用反射光源２４のみが発光する。オートフォーカスキー４３は、当該キーへの入力を検出すると、後述するように、ステージ３４をＺ方向に沿って変位させ、試料の光学像の合焦調整が行われる。手動フォーカスキー４４は、当該キーへの入力を検出すると、ステージ３４をＺ方向に沿って単位変化量ずつ変位させ、手動による合焦調整を可能にする。 When the X direction position adjustment key 39 detects an input to the key, the X direction position adjustment key 39 displaces the stage 34 along the X direction. The Y-direction position adjustment key 40 displaces the stage 34 along the Y direction when detecting an input to the key. The magnification selection key 41 can select one of a plurality of magnifications. When an input to any of the keys is detected, the lens constituting the imaging optical system 27 is displaced so that the magnification corresponding to the key is obtained. The The observation mode selection key 42 can select any of phase difference observation, bright field observation, and dark field observation, and the illumination light to be used is selected according to the selected observation mode. When the user selects the phase difference observation mode, only the light source unit 16 emits light. When the user selects the bright field observation mode, only the bright field transmission light source 20 emits light. When the user selects the dark field observation mode, only the dark field transmission light source 21 and the dark field reflection light source 24 emit light. When the autofocus key 43 detects an input to the key, the stage 34 is displaced along the Z direction to adjust the focus of the optical image of the sample, as will be described later. When the manual focus key 44 detects an input to the key, the stage 34 is displaced by a unit change amount along the Z direction to enable manual focus adjustment.

次に、位相差顕微鏡１０におけるオートフォーカス機能について説明する。前述のように、オートフォーカスキー４３への入力を検出すると、制御部３０はコントラスト検出方式によりオートフォーカス機能を実行する。まず、制御部３０は、撮像した画像のコントラスト値を画像処理部２９に算出させる。次に、制御部３０は、ステージ３４をＺ方向に沿って単位変位量だけ変位させるように、ステージ駆動機構３５を制御する。制御部３０は、ステージ３４の変位後に撮像した画像のコントラスト値を画像処理部２９に算出させる。制御部３０は、コントラスト値が最大となるまで、ステージ３４の変位およびコントラスト値の比較を繰返す。制御部３０は、コントラスト値が最大となる位置に、ステージ３４を配置させオートフォーカス機能を完了する。 Next, the autofocus function in the phase contrast microscope 10 will be described. As described above, when the input to the autofocus key 43 is detected, the control unit 30 executes the autofocus function by the contrast detection method. First, the control unit 30 causes the image processing unit 29 to calculate the contrast value of the captured image. Next, the control unit 30 controls the stage drive mechanism 35 so that the stage 34 is displaced by a unit displacement amount along the Z direction. The control unit 30 causes the image processing unit 29 to calculate the contrast value of the image captured after the stage 34 is displaced. The control unit 30 repeats the comparison of the displacement of the stage 34 and the contrast value until the contrast value becomes maximum. The control unit 30 arranges the stage 34 at a position where the contrast value is maximized, and completes the autofocus function.

以上のような構成の本実施形態の位相差顕微鏡によれば、プレパラート１４を載置するステージ３４を光軸に沿って変位させることによるオートフォーカス機能を実行可能である。なお、従来の位相差顕微鏡では、多様な試料の観察を目的として試料の大きさおよび形状が多様であるため、ステージの変位によりオートフォーカスを実行することは困難であった。一方、本実施形態では、観察する試料が照明光の照射面および透過面ともに平面状に形成した試料に限定されるので、ステージ３４の変位によるオートフォーカスが可能である。 According to the phase contrast microscope of the present embodiment configured as described above, an autofocus function can be executed by displacing the stage 34 on which the preparation 14 is placed along the optical axis. In the conventional phase-contrast microscope, the size and shape of the sample are various for the purpose of observing various samples, so that it is difficult to execute autofocus by the displacement of the stage. On the other hand, in the present embodiment, the sample to be observed is limited to a sample in which both the irradiation surface and the transmission surface of the illumination light are formed in a planar shape, so that autofocus by displacement of the stage 34 is possible.

また、本実施形態の位相差顕微鏡によれば、手動フォーカスキー４４への入力により、合焦調整が可能なので、オートフォーカス機能の実行後、ユーザが微調整を行うことも可能である。このような微調整により、画像全体的にボケが発生しても、被写体にとって所望の部位に対して光学像を合焦させることが可能である。 Further, according to the phase contrast microscope of the present embodiment, since the focus adjustment can be performed by inputting to the manual focus key 44, the user can perform fine adjustment after executing the autofocus function. By such fine adjustment, even if blurring occurs in the entire image, it is possible to focus the optical image on a desired part of the subject.

本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。 Although the present invention has been described based on the drawings and embodiments, it should be noted that those skilled in the art can easily make various changes and modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention.

例えば、本実施形態において、オートフォーカスは、コントラスト検出方式に基づいて実行される構成であるが、例えば位相差検出方式のように他の方式に基づいてオートフォーカスを実行する構成であってもよい。 For example, in the present embodiment, autofocus is configured to be executed based on a contrast detection method, but may be configured to execute autofocus based on another method, such as a phase difference detection method. .

１０位相差顕微鏡
１１筐体
１２側面
１３試料差込口
１４プレパラート
１５表示装置
１６光源ユニット
１７第1のミラー
１８開口絞り
１９コンデンサレンズ
２０明視野用透過光源
２１暗視野用透過光源
２２ステージユニット
２３対物レンズ
２４暗視野用反射光源
２５位相板
２６第２のミラー
２７結像光学系
２８撮像素子
２９画像処理部
３０制御部
３１光源
３２照明光学系
３３支持枠体
３４ステージ
３５ステージ駆動機構
３６開口
３７レンズ
３８撮像画像
３９Ｘ方向位置調整キー
４０Ｙ方向位置調整キー
４１倍率選択キー
４２観察モード選択キー
４３オートフォーカスキー
４４手動フォーカスキー
４５位相差リング
４６入射瞳位置
４７共役点 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Phase-contrast microscope 11 Case 12 Side surface 13 Sample insertion port 14 Preparation 15 Display apparatus 16 Light source unit 17 1st mirror 18 Aperture stop 19 Condenser lens 20 Bright field transmission light source 21 Dark field transmission light source 22 Stage unit 23 Objective Lens 24 Dark-field reflection light source 25 Phase plate 26 Second mirror 27 Imaging optical system 28 Imaging element 29 Image processing unit 30 Control unit 31 Light source 32 Illumination optical system 33 Support frame body 34 Stage 35 Stage drive mechanism 36 Aperture 37 Lens 38 Captured image 39 X direction position adjustment key 40 Y direction position adjustment key 41 Magnification selection key 42 Observation mode selection key 43 Auto focus key 44 Manual focus key 45 Phase difference ring 46 Entrance pupil position 47 Conjugate point

Claims

A phase-contrast microscope for observing a sample in which both an illumination light irradiation surface and a transmission surface are formed in a planar shape,
A stage that is displaceable between the condenser lens and the objective lens along the optical path of the illumination light, and on which the sample is placed;
An illumination optical system provided between the light source for emitting the illumination light and the condenser lens;
A mirror that is disposed below the objective lens at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the objective lens, and that bends the optical path by 90 degrees between the stage and the imaging device;
Imaging optics having a zooming function and arranged horizontally between the mirror and the image sensor and forming an optical image of the sample on the image sensor in cooperation with the objective lens The system,
An aperture stop having a ring-shaped aperture and disposed at a front focal position of the condenser lens;
A phase plate disposed at a rear focal position of the objective lens;
A phase difference ring disposed on the exit side of the objective lens;
A controller that displaces the stage along the optical path so as to focus the optical image of the sample on the image plane ;
The entrance pupil position of the imaging optical system is positioned on the objective lens side with respect to the mirror, and the conjugate point of the phase plate is positioned on the opposite side of the imaging optical system with respect to the imaging element. phase contrast microscope, characterized in that there.

The phase contrast microscope according to claim 1, further comprising an input unit that detects an input for displacing the stage, and the control unit displaces the stage along the optical path based on detection of the input unit. A phase-contrast microscope characterized in that it is also possible.

The phase contrast microscope according to claim 1, wherein the optical image is focused by a contrast detection method.

The phase contrast microscope according to claim 1, wherein the optical image is focused by a phase difference detection method.