JP6095359B2

JP6095359B2 - 顕微鏡

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Publication number: JP6095359B2
Application number: JP2012281691A
Authority: JP
Inventors: 翔大細野; 名取　靖晃; 靖晃名取; 丸山　規夫; 規夫丸山
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2032-12-25
Also published as: JP2014126607A

Description

本発明は、試料に対して偏光観察が可能な顕微鏡に関する。

従来、試料の偏光観察を行う顕微鏡では、照明光学系および結像光学系の光路内に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および特許文献２参照）。この技術では、ユーザがポラライザを回転させながら試料の観察像のコントラストや明暗を調整することで、試料の表面を観察する。

特開平２−２０７４０１号公報特開平４−１０７４１７号公報

ところで、上述した特許文献１，２では、ユーザが画像で確認しながらポラライザを回転させることによって、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クロスニコルに調整したり、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平行なパラニコルに調整したり、所望の偏光観察条件になるように調整したりする。

しかしながら、ポラライザまたはアナライザの回転による偏光観察条件の調整は、技量が低いユーザにとって難しかった。このため、簡易な操作で所望の偏光観察条件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、簡易な操作で所望の偏光観察条件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、円環状をなし、前記試料に対して斜めから照明光を照射する照明部と、
前記照明部の下部に配置され、前記照明部から照射される前記照明光の１方向の振動成分のみを透過させる第１偏光板と、前記試料で反射した反射光の所定方向の振動成分のみを透過させる第２偏光板と、前記第２偏光板を透過した光を集光して前記試料の観察像を結像する対物レンズと、前記対物レンズが結像した前記観察像を受光して光電変換を行うことによって前記試料の画像データを所定の周期で生成する撮像部と、前記撮像部が生成した前記画像データに対応する画像を表示可能な表示部と、前記第１偏光板および前記第２偏光板の少なくとも一方を他方に対して相対的に回転させることによって、前記第１偏光板が透過させる前記照明光の偏光面と前記第２偏光板が透過させる前記反射光の偏光面との交差角度を変更する回転部と、前記回転部によって前記第１偏光板および前記第２偏光板の少なくとも一方を回転させた際に、前記撮像部が前記所定の周期で生成した複数の前記画像データにそれぞれ対応する複数の画像を前記表示部に一覧表示させる表示制御部と、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、前記第１偏光板が透過させる前記照明光の偏光面と前記第２偏光板が透過させる前記反射光の偏光面との交差角度が所定角度変化する毎に前記画像データを生成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、前記第１偏光板の主面と前記第２偏光板の主面は、平面であり、かつ互いの主面と直交する中心軸が一致し、前記回転部は、前記第１偏光板を前記中心軸の周り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、前記第２偏光板に対して、前記第１偏光板を相対的に回転させる駆動部と、前記第１偏光板が透過させる前記照明光の偏光面と前記第２偏光板が透過させる前記反射光の偏光面との交差角度が所定の角度毎に変化するように前記駆動部を制御する駆動制御部と、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、前記第１偏光板の基準位置からの回転角度を検出する回転角度検出部と、前記撮像部が生成した前記画像データと該画像データが生成された際に前記回転角度検出部が検出した前記回転角度とを対応付けて記録する記録部と、前記表示部が表示する前記複数の画像のいずれか１つ以上を選択する指示信号の入力を受け付ける画像選択部と、をさらに備え、前記駆動制御部は、前記駆動部を駆動することによって、前記画像選択部から入力される前記指示信号によって選択された前記画像データに対応する前記回転角度に前記第１偏光板を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、前記画像選択部から入力された前記選択信号によって選択された少なくとも２つの画像データを合成して合成画像データを生成する画像合成部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、前記画像合成部は、少なくとも２つの画像データをそれぞれ構成する各画素の輝度情報を比較し、輝度が高い方の輝度情報を用いて前記合成画像データを生成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、前記画像合成部は、前記記録部が記録する複数の画像データを合成して前記合成画像データを生成する画像合成部をさらに備えたことを特徴とする。

本発明にかかる顕微鏡によれば、表示制御部が回転部の回転によって第１偏光板および第２偏光板の少なくとも一方を回転させた際に、撮像部によって所定の周期で生成された複数の画像データにそれぞれ対応する複数の画像を表示部に一覧表示させるので、簡易な操作で所望の偏光観察条件に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、図１の矢視Ａ方向の正面図である。図３は、図２のＢ−Ｂ線の部分断面図である。図４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５は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の表示部が表示する画像の一例を示す図である。図６は、本発明の実施の形態１の変形例にかかる顕微鏡の偏光観察ユニットの構成を模式的に示す部分断面図である。図７は、本発明の実施の形態２の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８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９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、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を図面とともに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示しているに過ぎない。すなわち、本発明は、各図で例示された形状、大きさおよび位置関係のみに限定されるものではない。また、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２と、顕微鏡本体部２に着脱自在に装着され、試料Ｓに対して斜め方向から所定の偏光状態の照明光を照射する偏光観察ユニット３と、顕微鏡本体部２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４と、顕微鏡１の各種データを記録する記録部５と、顕微鏡本体部２および表示部４の駆動を制御するコントローラ６と、を備える。

顕微鏡本体部２は、ステージ２１と、対物レンズ２２と、光源２３と、平行レンズ２４と、ハーフミラー２５と、ズームレンズ２６と、結像レンズ２７と、撮像部２８と、を備える。

ステージ２１は、試料Ｓが載置される。ステージ２１は、ＸＹＺ方向に移動自在に構成される。ステージ２１は、コントローラ６の制御のもと、モータ等の駆動部（図示せず）によってＸＹＺ方向に移動自在に構成されてもよい。

対物レンズ２２は、試料Ｓの上方に配置され、光源２３が出射する照明光を試料Ｓに集光する一方、試料Ｓで反射した反射光を集光して試料Ｓの観察像を結像する。対物レンズ２２は、たとえば１倍、２倍、４倍の低倍、または１０倍、２０倍、４０倍の高倍のものが顕微鏡本体部２に着脱自在に設けられる。

光源２３は、コントローラ６の制御のもと、試料Ｓに照明光を出射する。光源２３は、ハロゲンランプ、キセノンランプおよびＬＥＤ（Light Emitting Diode）等によって構成される。

平行レンズ２４は、光源２３から出射された照明光を集光して平行光に変換する。平行レンズ２４は、一または複数のレンズを用いて構成される。

ハーフミラー２５は、落射照明光を対物レンズ２２に反射する一方、対物レンズ２２を介して入射される試料Ｓの反射光を透過する。

ズームレンズ２６は、光軸Ｌ上を移動可能であり、観察画像を拡大または縮小する。ズームレンズ２６は、一または複数のレンズを用いて構成される。

結像レンズ２７は、ハーフミラー２５およびズームレンズ２６を透過した試料Ｓの反射光を集光して試料Ｓの観察像を結像する。結像レンズ２７は、一または複数のレンズを用いて構成される。

撮像部２８は、結像レンズ２７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６に出力する。撮像部２８は、所定の周期で画像データを生成する。具体的には、撮像部２８は、後述する第１偏光板としてのポラライザが透過させる照明光の偏光面と第２偏光板としてのアナライザが透過させる反射光の偏光面との交差角度が所定角度変化する毎に試料Ｓの画像データを生成する。撮像部２８は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いて構成される。

偏光観察ユニット３は、顕微鏡本体部２に着脱自在であり、試料Ｓに対して斜め方向から所定の偏光状態の照明光を照射する一方、試料Ｓで反射した反射光の所定方向の偏光成分のみを透過する。ここで、偏光観察ユニット３の詳細な構成について説明する。図２は、図１の矢視Ａ方向からの正面図である。図３は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。

図２および図３に示すように、偏光観察ユニット３は、顕微鏡本体部２に着脱自在な装着部３１と、対物レンズ２２の光軸Ｌを中心に円環状に複数配置され、試料Ｓに対して斜め方向から照明光を照射する側射光源３２と、側射光源３２が照射する照明光の１方向の振動成分を透過させる第１偏光板としてのポラライザ３３と、装着部３１に着脱自在に装着され、ポラライザ３３を保持する第１保持部３４と、試料Ｓで反射した反射光の所定の振動成分のみを透過させる第２偏光板としてのアナライザ３５と、アナライザ３５を対物レンズ２２の直下に配置して保持する第２保持部３６と、第２保持部３６に設けられ、第１保持部３４を回転させる駆動部３７と、第１保持部３４の回転角度を検出する回転角度検出部３８と、を備える。

装着部３１は、対物レンズ２２の光軸Ｌを中心軸に厚みを有する円環状をなし、顕微鏡本体部２に着脱可能に設けられる。装着部３１は、外周側の側面にネジ切りが施されている。

側射光源３２は、対物レンズ２２の光軸Ｌを中心にして円環状に複数配置され、試料Ｓに対して斜め方向から照明光を照射する。側射光源３２は、ＬＥＤ等によって構成される。

ポラライザ３３は、側射光源３２の下部に配置され、側射光源３２が照射する照明光の１方向の振動成分のみを透過する。ポラライザ３３は、円環状をなす。ポラライザ３３は、対物レンズ２２の光軸Ｌを中心に回転可能であり、回転角度に応じて、側射光源３２によって照射された照明光を透過させる偏光成分を変化させる。また、ポラライザ３３は、ポラライザ３３の主面とアナライザ３５の主面とが平面であり、かつ互いの主面と直交する中心軸が一致するように配置される。

第１保持部３４は、ポラライザ３３を保持する。第１保持部３４は、対物レンズ２２の光軸Ｌを中心に回転可能である。第１保持部３４は、第１偏光板としてのポラライザ３３を第２偏光板としてのアナライザ３５に対して相対的に回転させることによって、ポラライザ３３が透過させる照明光の偏光面とアナライザ３５が透過させる反射光の偏光面との交差角度を偏光する。具体的には、第１保持部３４は、駆動部３７からの動力が伝達されることによって対物レンズ２２の光軸Ｌを中心軸とし、この中心軸の周りに回転することによって、ポラライザ３３が透過させる照明光の偏光面とアナライザ３５が透過させる反射光の偏光面との交差角度を偏光する。また、第１保持部３４の正面側には、ポラライザ３３の回転角度を示す回転目盛３４ａを有する。具体的には、回転目盛３４ａには、０度、４５度、９０度がそれぞれ記載されている。なお、回転目盛３４ａは、０度〜９０度までが記載されてもよい。

アナライザ３５は、対物レンズ２２と対向する位置に配置され、ポラライザ３３を介して試料Ｓで反射した反射光のうち、所定方向の振動成分のみを透過する。アナライザ３５は、ポラライザ３３が基準位置から回転した回転角度に応じて偏光された光であって、試料Ｓで反射した反射光のうち所定方向に偏光した光のみ透過させる。ここで、基準位置とは、ポラライザ３３を透過する光の偏光成分の振動方向とアナライザ３５を透過する光の偏光成分の振動方向とが平行になるパラニコルの状態になる位置（０度）である。また、アナライザ３５は、ポラライザ３３が基準位置から回転した回転角度が９０度の場合、ポラライザ３３を透過する光の偏光成分の振動方向とアナライザ３５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。

第２保持部３６は、略円環状をなし、装着部３１に着脱自在に設けられる。第２保持部３６は、対物レンズ２２と対向する位置にアナライザ３５を保持する。また、本発明の実施の形態１では、第１保持部および第２保持部３６が回転部として機能する。

駆動部３７は、第２保持部３６の内周側に設けられ、コントローラ６の制御のもと、第１保持部３４を対物レンズ２２の光軸Ｌを中心に回転させることによって、アナライザ３５に対して、ポラライザ３３を相対的に回転させる。駆動部３７は、モータ３７ａと、ギア３７ｂと、を有する。モータ３７ａは、ステッピングモータ等によって構成される。ギア３７ｂは、第１保持部３４の側面に歯合することによって、モータ３７ａの動力を第１保持部３４に伝達する。

回転角度検出部３８は、基準位置からのポラライザ３３の回転角度を検出し、この検出結果をコントローラ６に出力する。ここで、回転角度とは、基準位置からポラライザ３３が回転した位置までの角度である。具体的には、回転角度は、ポラライザ３３が透過させる照明光の偏光面とアナライザ３５が透過させる反射光の偏光面との交差する角度である。回転角度検出部３８は、センサ３８ａと、基準位置を示す旗３８ｂと、を有する。センサ３８ａは、光フォトインタラプタまたはロータリエンコーダ等を用いて構成される。

図１に戻り、顕微鏡１の構成の説明を続ける。
表示部４は、後述するコントローラ６を介して入力される画像データに対応する画像、顕微鏡１の操作情報を表示する。表示部４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４は、後述するコントローラ６からポラライザ３３とアナライザ３５の少なくとも一方を回転させた際に、撮像部２８によって所定の周期で撮像された複数の画像データそれぞれに対応する複数の画像を一覧表示する。また、表示部４は、複数の画像を一覧表示させる指示信号の入力を受け付けるプレビュー開始ボタン４１と、表示部４が表示する複数の画像のいずれかを選択する指示信号の入力を受け付ける画像選択ボタン４２と、を有する。

記録部５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２８が生成した画像データ等を記録する。記録部５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６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）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って、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６の詳細な構成について説明する。コントローラ６は、画像処理部６１と、駆動制御部６２と、表示制御部６３と、を有する。

画像処理部６１は、撮像部２８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４に順次出力する。具体的には、画像処理部６１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４に出力する。

駆動制御部６２は、プレビュー開始ボタン４１からポラライザ３３をアナライザ３５に対して相対的に回転させる指示信号が入力された場合、駆動部３７を駆動することにより、ポラライザ３３をアナライザ３５に対して相対的に回転させる。具体的には、駆動制御部６２は、ポラライザ３３が透過させる照明光の偏光面とアナライザ３５が透過させる反射光の偏光面との交差角度が所定の角度毎に、たとえば１０度毎に変化するように駆動部３７を制御する。

表示制御部６３は、表示部４の表示態様を制御する。具体的には、表示制御部６３は、画像処理部６１が画像処理を施した画像データに対応する画像を表示部４に表示させる。また、表示制御部６３は、プレビュー開始ボタン４１からポラライザ３３をアナライザ３５に対して相対的に回転させる指示信号が入力された場合、第１保持部３４を第２保持部３６に対して回転させた際に撮像部２８が所定の間隔で撮像した複数の画像データそれぞれに対応する複数の画像を表示部４に一覧表示させる。具体的には、表示制御部６３は、ポラライザ３３がアナライザ３５に対して相対的に所定の回転角度毎に回転している際に、撮像部２８が所定の周期、たとえば１０度毎に順次生成した複数の画像データそれぞれに対応する複数の画像を表示部４に一覧表示させる。

以上のように構成された顕微鏡１は、側射光源３２によって照射された照明光がポラライザ３３を透過する。ポラライザ３３を透過した光は、１方向の偏光成分のみとなり、試料Ｓに照射される。試料Ｓで反射した反射光は、所定の偏光成分のみアナライザ３５を透過する。アナライザ３５を透過した光は、対物レンズ２２で集光される。対物レンズ２２で集光された光は、ハーフミラー２５、ズームレンズ２６を透過し、結像レンズ２７によって集光されて撮像部２８の受光面で結像される。

つぎに、顕微鏡１が実行する処理について説明する。図４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。

図４に示すように、コントローラ６は、プレビュー開始ボタン４１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６は、プレビュー開始ボタン４１からポラライザ３３をアナライザ３５に対して相対的に回転させる指示信号が入力されたか否かを判断する。この場合、コントローラ６は、プレビュー開始ボタン４１から指示信号が入力されたとき、プレビュー開始ボタン４１が操作されたと判断する。プレビュー開始ボタン４１が操作されたとコントローラ６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。これに対してプレビュー開始ボタン４１が操作されていないとコントローラ６が判断した場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、顕微鏡１は、この判断を続ける。

ステップＳ１０２において、駆動制御部６２は、駆動部３７を駆動させることによって、ポラライザ３３をアナライザ３５に対して相対的に回転させるプレビュー動作を開始する。

続いて、コントローラ６は、ポラライザ３３が予め設定された回転角度毎に、撮像部２８に試料Ｓを撮像させる（ステップＳ１０３）。たとえば、コントローラ６は、ポラライザ３３が基準位置（０度）から１０度変化する毎に、撮像部２８に試料Ｓを撮像させて試料Ｓの画像データを生成させる。この際、コントローラ６は、撮像部２８が試料Ｓを撮像した時点で回転角度検出部３８が検出した回転角度と撮像部２８が生成した画像データとを対応付けて記録部５に記録する。

その後、コントローラ６は、ポラライザ３３の振動方向とアナライザ３５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（９０度）にポラライザ３３が回転してプレビュー動作が終了したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。ポラライザ３３とアナライザ３５とがクロスニコルの状態になる位置までポラライザ３３が回転してプレビュー動作が終了したと判断した場合（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、ポラライザ３３とアナライザ３５とがクロスニコルの状態になる位置までポラライザ３３が回転しておらず、プレビュー動作が終了していないとコントローラ６が判断した場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、顕微鏡１は、ステップＳ１０３へ戻る。

ステップＳ１０５において、表示制御部６３は、記録部５が記録するアナライザ３５に対するポラライザ３３の回転角度毎に、撮像部２８が試料Ｓを撮像することによって生成した複数の画像データそれぞれに対応する複数の画像を表示部４に一覧表示させる。具体的には、図５に示すように、表示制御部６３は、ポラライザ３３がアナライザ３５に対する回転角度毎、たとえば、１０度毎に撮像部２８が試料Ｓを撮像することによって生成された９枚の画像Ｗ１〜Ｗ９を表示部４に一覧表示させる。これにより、ユーザは、所望の偏光観察条件の画像を直感的に把握することができる。

続いて、所定時間（たとえば３秒）内に、選択ボタンを介して表示部４が一覧表示する複数の画像のいずれか１つが選択された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、駆動制御部６２は、選択された画像に対応付けられた回転角度にポラライザ３３が位置するように駆動部３７を駆動させる（ステップＳ１０７）。これにより、ユーザは、簡易な操作で所望の偏光観察条件に調整することができる。ステップＳ１０７の後、顕微鏡１は、本処理を終了する。

ステップＳ１０６において、所定時間内に、選択ボタンを介して表示部４が一覧表示する複数の画像のいずれか１つが選択されていない場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、コントローラ６は、撮像部２８が試料Ｓを撮像するポラライザ３３の回転角度幅をさらに小さく設定する（ステップＳ１０８）。たとえば、コントローラ６は、撮像部２８が試料Ｓを撮像するポラライザ３３の回転角度幅を１０度から５度に設定する。ステップＳ１０８の後、顕微鏡１は、ステップＳ１０３へ戻る。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、第１保持部３４を回転させることによって、ポラライザ３３をアナライザ３５に対して相対的に回転させた際に、表示制御部６３が撮像部２８によって所定の周期で生成された複数の画像データそれぞれに対応する複数の画像を表示部４に一覧表示させる。これにより、ユーザは、所望の偏光観察条件を直感的に把握することができる。

また、本発明の実施の形態１によれば、表示部４によって偏光観察条件が異なる複数の画像が表示されている際に、画像選択ボタン４２から画像を選択する指示信号が入力された場合、駆動制御部６２が選択された画像に対応付けられたアナライザ３５に対するポラライザ３３の回転角度になるように駆動部３７を駆動させる。これにより、ユーザは、簡易な操作で所望の偏光観察条件に調整することができる。

なお、本発明の実施の形態１では、駆動制御部６２がプレビュー動作としてポラライザ３３をアナライザ３５に対して所定の角度間隔で回転させながら撮像部２８に試料Ｓを撮像させていたが、時間であっても適用することができる。具体的には、駆動制御部６２は、プレビュー動作としてアナライザ３５をポラライザ３３に対して相対的に自動で回転させながら、所定の時間毎、たとえば１０秒毎に撮像部２８に試料Ｓを撮像させてもよい。

また、本発明の実施の形態１では、偏光観察ユニット３内に駆動部３７のモータ３７ａが設けられていたが、たとえば顕微鏡本体部２に設けてもよい。これにより、熱によるポラライザ３３や側射光源３２の劣化を軽減することができる。

また、本発明の実施の形態１では、側射光源３２とポラライザ３３との間にフロストを設けてもよい。具体的には、図６に示すように、偏光観察ユニット７は、側射光源３２とポラライザ３３との間にフロスト７１を備える。これにより、側射光源３２が照射する照明光のハレーションを低減することができる。

（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、上述した実施の形態と同様の構成を有し、実行する処理が異なる。具体的には、本実施の形態２にかかる顕微鏡は、手動によってポラライザをアナライザに対して相対的に回転させる。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１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７は、本実施の形態２にかかる顕微鏡１が実行する処理の概要を示すフローチャートである。

図７に示すように、コントローラ６は、プレビュー開始ボタン４１が操作されたか否かを判断する（ステップＳ２０１）。プレビュー開始ボタン４１が操作されたとコントローラ６が判断した場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、ステップＳ２０２へ移行する。これに対して、プレビュー開始ボタン４１が操作されていないとコントローラ６が判断した場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、顕微鏡１は、この判断を続ける。

ステップＳ２０２において、駆動制御部６２は、撮像部２８に予め設定された時間毎に試料Ｓを撮像させる。たとえば、駆動制御部６２は、撮像部２８に１０秒毎に試料Ｓを撮像させる。この場合、ユーザは、第１保持部３４を対物レンズ２２の光軸Ｌを中心に回転させることによって、ポラライザ３３が透過させる照明光の偏光面とアナライザ３５が透過させる反射光の偏光面との交差角度を変更する。さらに、コントローラ６は、回転角度検出部３８が検出する回転角度と撮像部２８が生成した画像データとを対応付けて記録部５に記録する。

続いて、試料Ｓに対し、撮像部２８による全ての撮像が終了した場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、表示制御部６３は、記録部５が記録する時間毎に、撮像部２８が試料Ｓを撮像することによって生成した複数の画像データそれぞれに対応する画像を表示部４に一覧表示させる（たとえば、図５を参照）。

ステップＳ２０４〜ステップＳ２０６は、図４のステップＳ１０５〜ステップＳ１０７にそれぞれ対応する。

ステップＳ２０３において、試料Ｓに対し、撮像部２８による全ての撮像が終了していない場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、顕微鏡１は、ステップＳ２０２へ戻る。

ステップＳ２０７において、コントローラ６は、撮像部２８が試料Ｓを撮像する時間間隔を設定する。たとえば、コントローラ６は、撮像部２８が試料を撮像する時間間隔を、１０秒から５秒に設定する。ステップＳ２０７の後、顕微鏡１は、ステップＳ２０２へ戻る。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、表示制御部６３が時間毎に撮像部２８によって撮像された複数の画像データそれぞれに対応する複数の画像を表示部４に一覧表示させる。これにより、ユーザは、所望の偏光観察画像を比較できるため、所望の偏光観察条件を直感的に把握することができる。

また、本発明の実施の形態２によれば、表示部４によって偏光観察条件が異なる複数の画像が表示されている際に、画像選択ボタン４２から画像を選択する指示信号が入力された場合、駆動制御部６２が選択された画像に対応付けられたアナライザ３５に対するポラライザ３３の回転角度になるように駆動部３７を駆動させる。これにより、ユーザは、簡易な操作で所望の偏光観察条件に調整することができる。

（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。本発明の実施の形態３は、少なくとも偏光観察条件が互いに異なる２つの画像を合成して合成画像を表示部に表示させることによって、ユーザに所望の偏光観察条件を把握させる。このため、以下においては、上述した実施の形態１と異なる構成を説明後、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と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

図８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。なお、図８において、顕微鏡１００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８に示す顕微鏡１００は、顕微鏡本体部２と、偏光観察ユニット３と、記録部５と、顕微鏡本体部２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８と、顕微鏡本体部２および表示部８の駆動を制御するコントローラ９と、を備える。

表示部８は、後述するコントローラ９を介して入力される画像データに対応する画像、顕微鏡１００の操作情報を表示する。表示部８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。表示部８は、後述するコントローラ９からポラライザ３３とアナライザ３５との相対的な回転角度が異なる状態で撮像部２８によって順次撮像された複数の画像データそれぞれに対応する複数の画像を一覧表示する。また、表示部８は、プレビュー開始ボタン４１と、画像選択ボタン４２と、選択された画像を合成する指示信号の入力を受け付ける画像合成ボタン８１と、を有する。

コントローラ９は、ＣＰＵ等を用いて構成され、顕微鏡１００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って、顕微鏡１００の動作を統括的に制御する。

ここで、コントローラ９の詳細な構成について説明する。コントローラ９は、画像処理部６１と、駆動制御部６２と、表示制御部６３と、画像合成部９１と、を有する。

画像合成部９１は、画像選択ボタン４２が入力を受け付けた指示信号に応じて選択された少なくとも２つの画像データを合成して合成画像データを生成する。具体的には、画像合成部９１は、選択された２つの画像データの各画素の輝度値を比較し、輝度値が高い方の輝度情報を用いることによって２つの画像データを合成して合成画像データを生成する。なお、画像合成部９１は、周知技術のハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）を用いて少なくとも２つの画像データを合成して合成画像データを生成してもよい。

以上のように構成された顕微鏡１００が実行する処理について説明する。図９は、顕微鏡１００が実行する処理の概要を示すフローチャートである。

図９において、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０７は、図４のステップＳ１０１〜ステップＳ１０７にそれぞれ対応する。

ステップＳ３０８において、画像合成ボタン８１が操作された場合（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）において、少なくとも２枚の画像が選択されたとき（ステップＳ３０９：Ｙｅｓ）、画像合成部９１は、２枚の画像の各画素の輝度を比較する（ステップＳ３１０）。

続いて、画像合成部９１は、輝度が高い方の画素の輝度情報を選択し（ステップＳ３１１）、選択した画素の輝度情報を用いて２つの画像データを合成して合成画像データを生成する（ステップＳ３１２）。

その後、表示制御部６３は、画像合成部９１が生成した合成画像データに対応する合成画像を表示部８に表示させる（ステップＳ３１３）。これにより、ユーザは、所望の偏光観察条件の画像を把握することができる。ステップＳ３１３の後、顕微鏡１００は、本処理を終了する。

ステップＳ３０８において、画像合成ボタン８１が操作されていない場合（ステップＳ３０８：Ｎｏ）、またはステップＳ３０９において、２枚の画像が選択されていない場合（ステップＳ３０９：Ｎｏ）、コントローラ９は、ポラライザ３３に対するポラライザ３３の回転角度を小さくして再設定する（ステップＳ３１４）。ステップＳ３１４の後、顕微鏡１００は、ステップＳ３０３へ戻る。

以上説明した本発明の実施の形態３によれば、画像合成ボタン８１が操作された場合、画像合成部９１が画像選択ボタン４２によって選択された少なくとも２つの画像データの各画素を比較し、この輝度が高い方の輝度情報を用いることによって２つの画像データを合成した合成画像データを生成する。これにより、ユーザが所望する偏光観察条件の画像を得ることができる。

また、本発明の実施の形態３では、画像合成部９１が２つの画像データの各画素を用いて合成する際に、輝度にハレーションを防止する値を示す閾値を設けてもよい。この場合、画像合成部９１は、輝度が閾値より低い画素を隣接する画素で補間することによって合成画像データを生成する。これにより、ハレーションを低減した偏光観察条件の画像を得ることができる。

また、本発明の実施の形態３では、画像合成部９１は、２つの画像データを合成して合成画像データを生成していたが、複数の画像データ、たとえば２つ以上の画像データを合成して合成画像データを生成してもよい。もちろん、画像合成部９１は、プレビュー動作によって撮像部２８によって生成された全ての画像データを合成して合成画像データを生成してもよい。この場合、画像合成部９１は、各画像データの画素の輝度に基づいて、各画像データの係数を算出し、この算出した係数に応じて全ての画像データを合成してもよい。

また、本発明の実施の形態３では、手動で第１保持部３４を回転させる場合であっても適用することができる。

なお、本発明では、顕微鏡本体部２と偏光観察ユニット３とを一体的に形成されてもよい。

また、本発明では、アナライザ３５を対物レンズ２２と撮像部２８との光路上に配置しても適用することができる。

また、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。

１，１００顕微鏡
２顕微鏡本体部
３，７偏光観察ユニット
４，８表示部
５記録部
６，９コントローラ
２１ステージ
２２対物レンズ
２３光源
２４平行レンズ
２５ハーフミラー
２６ズームレンズ
２７結像レンズ
２８撮像部
３１装着部
３２側射光源
３３ポラライザ
３４第１保持部
３４ａ回転目盛
３５アナライザ
３６第２保持部
３７駆動部
３８回転角度検出部
３８ａセンサ
３８ｂ旗
４１プレビュー開始ボタン
４２画像選択ボタン
６１画像処理部
６２駆動制御部
６３表示制御部
７１フロスト
８１画像合成ボタン
９１画像合成部

Claims

試料を載置するステージと、
円環状をなし、前記試料に対して斜めから照明光を照射する照明部と、
前記照明部の下部に配置され、前記照明部から照射される前記照明光の１方向の振動成分のみを透過させる第１偏光板と、
前記試料で反射した反射光の所定方向の振動成分のみを透過させる第２偏光板と、
前記第２偏光板を透過した光を集光して前記試料の観察像を結像する対物レンズと、
前記対物レンズが結像した前記観察像を受光して光電変換を行うことによって前記試料の画像データを所定の周期で生成する撮像部と、
前記撮像部が生成した前記画像データに対応する画像を表示可能な表示部と、
前記第１偏光板および前記第２偏光板の少なくとも一方を他方に対して相対的に回転させることによって、前記第１偏光板が透過させる前記照明光の偏光面と前記第２偏光板が透過させる前記反射光の偏光面との交差角度を変更する回転部と、
前記回転部によって前記第１偏光板および前記第２偏光板の少なくとも一方を回転させた際に、前記撮像部が前記所定の周期で生成した観察条件が異なる複数の前記画像データにそれぞれ対応する複数の画像を前記表示部に一覧表示させる表示制御部と、
を備えたことを特徴とする顕微鏡。
前記撮像部は、前記第１偏光板が透過させる前記照明光の偏光面と前記第２偏光板が透過させる前記反射光の偏光面との交差角度が所定角度変化する毎に前記画像データを生成することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
前記第１偏光板の主面と前記第２偏光板の主面は、平面であり、かつ互いの主面と直交する中心軸が一致し、
前記回転部は、前記第１偏光板を前記中心軸の周りに回転させることを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡。
前記第２偏光板に対して、前記第１偏光板を相対的に回転させる駆動部と、
前記第１偏光板が透過させる前記照明光の偏光面と前記第２偏光板が透過させる前記反射光の偏光面との交差角度が所定の角度毎に変化するように前記駆動部を制御する駆動制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡。
前記第１偏光板の基準位置からの回転角度を検出する回転角度検出部と、
前記撮像部が生成した前記画像データと該画像データが生成された際に前記回転角度検出部が検出した前記回転角度とを対応付けて記録する記録部と、
前記表示部が表示する前記複数の画像のいずれか１つ以上を選択する指示信号の入力を受け付ける画像選択部と、
をさらに備え、
前記駆動制御部は、前記駆動部を駆動することによって、前記画像選択部から入力される前記指示信号によって選択された前記画像データに対応する前記回転角度に前記第１偏光板を回転させることを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡。
試料を載置するステージと、
円環状をなし、前記試料に対して斜めから照明光を照射する照明部と、
前記照明部の下部に配置され、前記照明部から照射される前記照明光の１方向の振動成分のみを透過させる第１偏光板と、
前記試料で反射した反射光の所定方向の振動成分のみを透過させる第２偏光板と、
前記第２偏光板を透過した光を集光して前記試料の観察像を結像する対物レンズと、
前記対物レンズが結像した前記観察像を受光して光電変換を行うことによって前記試料の画像データを所定の周期で生成する撮像部と、
前記撮像部が生成した前記画像データに対応する画像を表示可能な表示部と、
前記第１偏光板および前記第２偏光板の少なくとも一方を他方に対して相対的に回転させることによって、前記第１偏光板が透過させる前記照明光の偏光面と前記第２偏光板が透過させる前記反射光の偏光面との交差角度を変更する回転部と、
前記回転部によって前記第１偏光板および前記第２偏光板の少なくとも一方を回転させた際に、前記撮像部が前記所定の周期で生成した複数の前記画像データにそれぞれ対応する複数の画像を前記表示部に一覧表示させる表示制御部と、
前記第２偏光板に対して、前記第１偏光板を回転させる駆動部と、
前記第１偏光板の基準位置からの回転角度を検出する回転角度検出部と、
前記撮像部が生成した前記画像データと該画像データが生成された際に前記回転角度検出部が検出した前記回転角度とを対応付けて記録する記録部と、
前記表示部が表示する前記複数の画像のいずれか１つ以上を選択する指示信号の入力を受け付ける画像選択部と、
前記駆動部を駆動することによって、前記画像選択部から入力される前記指示信号によって選択された前記画像データに対応する前記回転角度に前記第１偏光板を回転させる駆動制御部と、
を備えたことを特徴とする顕微鏡。
前記撮像部は、前記第１偏光板が透過させる前記照明光の偏光面と前記第２偏光板が透過させる前記反射光の偏光面との交差角度が所定角度変化する毎に前記画像データを生成することを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡。
前記第１偏光板の主面と前記第２偏光板の主面は、平面であり、かつ互いの主面と直交する中心軸が一致することを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡。
前記画像選択部から入力された前記指示信号によって選択された少なくとも２つの画像データを合成して合成画像データを生成する画像合成部をさらに備えたことを特徴とする請求項５または８に記載の顕微鏡。
前記画像合成部は、少なくとも２つの画像データをそれぞれ構成する各画素の輝度情報を比較し、輝度が高い方の輝度情報を用いて前記合成画像データを生成することを特徴とする請求項９に記載の顕微鏡。
前記記録部が記録する複数の画像データを合成して合成画像データを生成する画像合成部をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡。