JPH05297280A - 顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 標本像の各部位が望ましいコントラスト状態
となるように照明する。 【構成】 対物レンズ１１により結像した標本像ＯをＣ
ＣＤ１６で面撮像し、さらに画像処理信号生成部４の増
幅回路により電荷信号を所定の画像信号に変換する。画
像信号の光強度分布に対応した画像補正情報を画像補正
コントローラ５に入力する。これにより照明強度分布情
報を設定し、コンデンサレンズに関して標本Ｏとほぼ共
役な位置に配置されたＣＲＴ照明８を照明強度分布情報
に基づいた所定分布をなす照明強度で発光させ標本Ｏを
照明する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は顕微鏡に係り、特に観察
標本像を部分的に照明してコントラストを調整できるよ
うにした顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に顕微鏡では標本を観察あるいは写
真撮影する場合、何らかの光源により標本を照明するこ
とが不可欠である。この場合、拡大された標本像は倍率
の２乗に反比例して暗くなるので、高倍率になるほど強
力な照明装置が必要になる。このため実用顕微鏡では照
明装置が内蔵されたり、専用の外部照明装置を取り付け
たりするようになっている。また、対物レンズによって
拡大された標本像（対物像）の結像状態はその照明の具
合により変化するので、標本を高い精度で観察するため
には、標本の状態に応じた適切な照明状態を設定する必
要がある。

【０００３】ところで、顕微鏡において標本を照明する
場合、光源を直接標本面に置くことはその構造上できな
い。このため光源と標本面との間に照明レンズ等を備え
た照明光学系を配置し、この照明光学系により形成され
た光源像を２次光源として標本を照明するようにしてい
る。この照明光学系に求められる重要な要件のひとつに
照明視野内でのムラのない一様照明であることが挙げら
れる。

【０００４】この照明ムラを除去した照明光学系として
ケーラー照明がある。このケーラー照明はタングステン
ランプ等の光源のフィラメント像を一旦照明レンズの前
側焦点に結んで２次光源を形成し、さらにこの光源像を
対物レンズの後側焦点に結像する構成になっている。こ
れにより光源からの光線を照明ムラのない一様平行光線
として標本面に入射させることができる。現在の実用顕
微鏡ではほとんどこのケーラー照明が採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、顕微鏡観察
の対象となる標本はその状態が種々異なる。たとえば標
本の観察したい部位あるいは撮影したい部位の光透過性
が低く、その周囲の背景との明暗の差、すなわちコント
ラストが著しく大きい場合や小さい場合や、視野内での
対象の面積比が大きい場合等がある。このような状態で
も従来は上述の一様照明で標本を照明して観察を行って
いた。この場合にもこの種の照明装置にはトランス等に
よる調光装置が備えられているので、照明強度を調整
し、標本面全体の像面照度を変えて面全体の明暗の調整
を行うことは可能である。

【０００６】しかしながら、このような照明下では上述
のような関係にある観察部位とその周囲の背景のそれぞ
れを望ましいコントラスト状態とすることができない。
たとえば、暗い観察部位を適正照度とするために照明の
輝度を上げると、背景部分のいわゆる「白とび」が生じ
てしまい、反対に背景部分の像面照度を抑えるように照
明の輝度を下げると観察部位の像がつぶれて鮮明な観察
像が得られないという問題がある。

【０００７】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、標本像の光強度分布を検出
して、この光強度分布に対応した照明強度を設定して標
本の各部位を異なった照明強度で照明できるようにした
顕微鏡を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、対物レンズにより結像した標本像を面撮
像し、所定の画像信号に変換する画像入力手段と、該画
像入力手段からの画像信号の光強度分布に対応した画像
補正情報を入力して照明強度分布情報を設定する画像補
正手段と、コンデンサレンズに関して標本とほぼ共役な
位置に配置され、前記画像手段からの照明強度分布情報
に基づいて前記標本を照明する照明手段とを備えたこと
を特徴とするものである。

【０００９】この場合、前記照明手段は前記標本を部分
的に異なった照明強度で照明可能であることが好まし
く、また前記照明手段は発光面が前記コンデンサレンズ
に関して標本とほぼ共役な位置に配置されるかあるいは
光透過面が前記コンデンサレンズに関して標本とほぼ共
役な位置に配置されることが好ましい。

【００１０】

【作用】本発明によれば、対物レンズにより結像した標
本像を画像入力手段の検出部で面撮像し、さらに同手段
の増幅回路により前記面撮像による電荷信号を所定の画
像信号に変換し、前記画像信号の光強度分布に対応した
画像補正情報を画像補正手段に入力して照明強度分布情
報を設定し、コンデンサレンズに関して標本とほぼ共役
な位置に配置された照明手段により前記画像手段からの
照明強度分布情報に基づいた所定分布をなす照明強度で
標本を照明するようにしたことにより観察している像の
状態に応じて照明強度及び照明部分を変化させることが
できるので、標本像の各部位を望ましいコントラスト状
態とすることができる。

【００１１】この場合、前記照明手段により前記標本面
を部分的に異なった照明強度で照明できるようにしたの
で、細部の部分的なコントラスト調整も可能となる。

【００１２】また、前記照明手段の発光面を前記コンデ
ンサレンズに関して標本とほぼ共役な位置に配置したの
で、発光面上に形成された画像照明を標本面の近傍に結
像させることができる。さらに前記照明手段の光透過面
を前記コンデンサレンズに関して標本とほぼ共役な位置
に配置したので、この光透過面からの透過光を標本面の
近傍に結像させることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明による顕微鏡の一実施例を図１
を参照して説明する。図１は本実施例による顕微鏡の概
略構成を示した機器構成図である。同図において、顕微
鏡１は、対物レンズ１１により結像した標本Ｏの標本像
を肉眼観察するための観察光路２と、この観察光路２か
らハーフミラー１２を介して分割され標本像を画像情報
として取り出す画像撮像光路３の２個の光路を有してい
る。

【００１４】このうち画像撮像光路３上には標本像を面
撮像し、所定の増幅処理を行って画像信号に変換する画
像入力手段である画像処理信号生成部４と、肉眼観察し
ている標本像の光強度分布に応じてコントラスト調整す
るため補正値を操作パネル５ａから入力する画像補正手
段である画像補正コントローラ５と、この画像補正コン
トローラ５から出力された照明強度分布情報Ｓ３に基づ
いて標本面６を照明するため標本面６の下方においてコ
ンデンサレンズ７に関して標本面６とほぼ共役に配置さ
れたＣＲＴ照明８からなる照明手段１０とから構成され
ている。

【００１５】まず、図１に示した主光線の光路図をもと
に、照明手段１０と、この照明手段１０により照明され
た標本を観察する観察光路２について説明し、さらに画
像撮像光路３における信号回路及び照明強度分布情報の
設定について説明する。同図において、ＣＲＴ照明８は
電子ビームＢの走査により発光面８ａにおいて点発光す
るＣＲＴ画像表示装置を使用したものである。このＣＲ
Ｔ照明８は図示しない顕微鏡ベース内に収容されてお
り、このＣＲＴ照明８の発光面８ａの上方位置にはコン
デンサレンズ７が配置されている。すなわち標本面６と
ＣＲＴ照明８の発光面８ａとはコンデンサレンズ７に関
してほぼ像共役な関係が保持されているが、発光面８ａ
上の点光源像が標本面６に鮮明に形成されないように標
本面６から僅かにずれた位置に点光源像が結像するよう
に各部材の位置関係が設定されている。また標本面６の
下面等に散乱面を形成しても同様の効果を得ることがで
きる。

【００１６】また、この照明光学系の対物レンズ１１上
方の鏡筒上部位置にはハーフミラー１２が配置されてい
る。このハーフミラー１２により対物レンズ１１からの
光線の一部は透過して観察者１４に至り、他の一部は反
射し分割して画像撮像光路３を形成する。一方、このハ
ーフミラー１２の上方にはミラー１３が配置され、ミラ
ー１３により透過光は反射し、観察者１４が接眼レンズ
１５を通して点Ｑ位置で結像した対物像を容易に拡大観
察できるように観察光路２が傾斜している。

【００１７】ここでハーフミラー１２により分割して形
成された画像撮像光路３について説明する。画像撮像光
路３における上述の点Ｑと共役な標本像を結像する位置
Ｑ´には２次元イメージセンサとしてのＣＣＤ 撮像素
子１６が配置されている。このＣＣＤ 撮像素子１６は
その感光面サイズが視野内に結像する各倍率の対物像を
全体にわたり検知できる程度に大きく設定されている。
なお、ＣＣＤ 撮像素子１６は顕微鏡の一部に一体的に
組み込まれていても良いし、またアダプタを介して外部
のＴＶカメラを搭載しても良い。

【００１８】ＣＣＤ 撮像素子１６を入力部として光学
的な標本像は信号に変換され、以後信号回路により取り
扱われることとなる。その信号回路について説明する。
ＣＣＤ 撮像素子１６には図示しない駆動回路が接続さ
れ、この駆動回路によりＣＣＤ 撮像素子１６にクロッ
クパルス等の各種のパルス信号が所定のタイミングで発
振される。そしてＣＣＤ 撮像素子１６による撮像で得
られた転送電荷信号Ｓ１は図示しないプリアンプで増幅
された後に画像処理信号生成部４に出力される。この画
像処理信号生成部４では画面に分布した像の光強度信号
に対して画像信号としての輪郭補正等が施される。さら
にこの光強度信号は同期調整された後に画像出力信号Ｓ
２として画像補正コントローラ５に出力される。

【００１９】この画像補正コントローラ５は照明装置と
して使用されているＣＲＴ照明８のＣＲＴ制御部９に照
明強度分布情報Ｓ３を出力する機能を果たすものであ
る。このＣＲＴの発光面８ａを走査して得られる画像を
面光線としてその対向して設けられたコンデンサレンズ
７を介して標本面６を照射する構成となっている。この
ためＣＲＴ制御部９に出力される照明強度分布情報Ｓ３
は通常の画像出力信号と同様の信号形態とみなせる。し
たがって、照明強度分布情報Ｓ３によりＣＲＴ制御部９
を介して偏向コイル８ｂに所定の電圧を印加し、この偏
向コイルを通過する電子ビームＢを所定方向に偏向走査
させ画像をＣＲＴ照明８の発光面８ａに形成させること
ができる。

【００２０】また、この画像補正コントローラ５の前面
の操作パネル５ａには照明強度分布情報Ｓ３の信号出力
の調整を行う輝度調整スイッチＳＷ１と、画像出力信号
Ｓ２の信号出力値のスレショルドを設定するを行うスレ
ショルド設定スイッチＳＷ２と、画面の明暗反転スイッ
チＳＷ３とが備えられている。このうち輝度調整スイッ
チＳＷ１はＣＲＴ照明８に出力される画像の輝度のＨ−
Ｌを調整する無段階切替えロータリスイッチで、この輝
度調整スイッチＳＷ１によりＣＲＴ照明８の発光面８ａ
全体の画面の明暗を連続的に調整することができる。

【００２１】ところで、標本像は視野内の各部位で異な
る光強度分布を示している。この標本像の所定の光強度
信号値と画像補正コントローラ５で設定されたスレショ
ルドとが比較される。すなわち、接眼レンズ１５を通し
て観察している標本像の観察部位１７の輪郭近傍の光強
度信号をスレショルド設定スイッチＳＷ２によりスレシ
ョルドとして設定し、明暗反転スイッチＳＷ３のＯＮ，
ＯＦＦで設定スレショルドを境にしてＣＲＴ照明８の発
光面８ａに標本像の明暗反転像を形成することができ
る。

【００２２】たとえば、発光面８ａに出力された観察像
とその周囲の背景のうち、スレショルドの一方の側の信
号出力を大きくすれば、その部分の画像を明るくするこ
とができる。この場合、画面のコントラスト強調効果が
得られる。また、他方の側の信号出力を小さくすれば、
画像を暗くでき、画面にコントラスト抑制効果を加えら
れる。このように光強度分布をもとに部分的に明暗反転
した画像照明を行うことができる。

【００２３】これにより観察者は標本像を観察しながら
リアルタイムで暗い画像のコントラストを強調したり、
ハイコントラストの画像を抑えたりすることができる。

【００２４】次に、このように構成された本発明による
顕微鏡の照明操作について図２を参照して説明する。図
２（ａ）は観察部位１７の透過率が小さく背景が過度に
明るい状態の標本像の一例を示したものであり、図２
（ｂ）はＣＲＴ照明８の発光面８ａにおける画像補正を
施した画像照明を示した説明図である。なお図２（ｂ）
で示した枠内の格子模様は発光面８ａで蛍光体が発光し
ていない暗部を模式的に示したものである。この同図
（ａ）において、視野内の標本像全体はハイコントラス
トな状態にある。このとき標本像の観察部位１７をより
鮮明な明るさ状態で観察するには、まず明暗反転スイッ
チＳＷ３をＯＮにして初期スレショルドを境界とするＣ
ＲＴ照明８の明暗反転像で標本面６を照明する。さらに
スレショルド設定スイッチＳＷ２を調整し、明暗反転像
の発光範囲を変化させる。そしてスレショルドを観察部
位１７の輪郭１７ａの光強度と一致させる。このときの
ＣＲＴ照明８の発光面８ａの明暗反転像は同図（ｂ）Ａ
に示したように観察部位１７の形状と一致した形状とな
る。この状態の明暗反転像の光線はコンデンサレンズ７
を通じて観察部位１７のみに結像する。これにより観察
部位１７の周囲の背景を明るくすることなく観察部位１
７のみの照度を上げることができ、鮮明な観察部位１７
の像を得ることができる。

【００２５】さらに視野内の観察部位１７のうち透過性
がかなり低い暗部１７ｂを観察することも可能である。
すなわちこの暗部１７ｂの光強度に画像補正コントロー
ラ５のスレショルドを合わせた反転照明を設定する。こ
の状態で標本面６を照明することにより背景の照度をそ
のままにして暗部１７ｂのみにスポット状の光線束を照
射することができる（同図（ｂ）Ｂ参照）。

【００２６】また、ＣＲＴ照明８の発光面８ａ輝度が不
足している場合には、同図（ｂ）Ｃに示したように輝度
調整スイッチＳＷ１により発光部の輝度を上げれば良
い。このようにして観察者の好みにより標本像の一部を
部分的に照明してその部分のコントラストを自由に設定
することができる。

【００２７】一方、標本の観察部位１７の透過性が高
く、視野全体を適正照度にすると観察部位１７と背景と
のコントラストが低くなり、観察部位１７の鮮明像が得
られない場合がある。このような場合には同図（ｂ）Ｄ
に示したようにスレショルドを観察部位１７の輪郭の光
強度に一致させ、さらに明暗反転スイッチＳＷ３をＯＦ
Ｆにして標本面６の光強度分布と同位相の照明強度分布
を設定する。これにより視野内の観察部位１７の照明を
抑えるとともに背景部分を照明してコントラストのある
標本像を得ることができる。

【００２８】また、上述のＣＲＴ照明８はモノクロＣＲ
Ｔ照明を使用するようになっているが、カラーＣＲＴ照
明を使用し、ＲＧＢ調整により標本像の色補正を行うこ
とも可能である。さらに照明面が標本面と共役な位置に
あるので、ＣＲＴ照明上に標本に関するデータ等の数値
や各種の文字情報表示してさらにそれを標本面に映し出
すことができる。この状態をそのままＴＶ観察したり、
写真撮影することで標本の観察部位の寸法測定や面積計
算を容易に行うこともできる。

【００２９】次に他の実施例としてＣＲＴ照明８に代え
て透過型ドットマトリクス液晶（以下、ＬＣＤと記
す。）を減光フィルタとして使用し、光源からの平行光
線のうちＬＣＤの所定部分を透過した光線により標本面
６を照明するようにした顕微鏡の構成について図３を参
照して説明する。同図において、標本像を撮像して所定
の照明強度分布情報を得る構成については図１と同様で
あるため図１と同一符号を付してその説明を省略する。
本実施例における照明装置の光学系ではハロゲンランプ
を光源とし、この光源から出射した拡散光をコレクタレ
ンズで平行光とした光束が利用されている。この光束の
進行方向にはＬＣＤ２３が配置されている。このＬＣＤ
２３はＣＭＯＳ駆動回路等を有する表示制御部２４に接
続され、この表示制御部２４により制御され減光フィル
タとして作用するものである。

【００３０】本実施例において、画像補正コントローラ
５から出力された照明強度分布情報Ｓ３の信号は表示制
御部２４に出力される。この表示制御部では照明強度分
布情報Ｓ３信号に従ってＬＣＤ２３の該当画素が明状態
２３ａあるいは暗状態２３ｂとが選択的に設定される
（図４参照）。

【００３１】これにより上述の図２（ｂ）Ａに示したＣ
ＲＴ照明８の発光面８ａの明暗反転像と同じ形状の光吸
収部を有する減光フィルタを形成することができる。こ
のＬＣＤ２３の減光フィルタを平行光線の光路上に配置
することにより上述の実施例と同様の効果を得ることが
できる。また、この場合視野内の輝度を高めるには点光
源の調光部によりランプの輝度を上げるようになってい
る。これにより上述の図２（ｂ）Ｃと同様の輝度調整も
可能である。このように本実施例によれば、ＣＲＴ照明
８に比べ照明装置をよりコンパクトにでき、この照明装
置を利用すれば顕微鏡の小型化を図ることができる。

【００３２】なお、ＬＣＤに代えてＥＣＤディバイスを
減光フィルタとして使用することもできる。この場合に
は光線は着色光となるが、生物体のように動きのある対
象に対して迅速に発色、消色が行えるという効果を有し
ている。また、上述の実施例では透過照明を例に説明し
たが、反射照明装置を備えた顕微鏡においても同様の効
果を奏することは明かである。さらに、上述の画像補正
コントローラ５では、画像処理機能として明暗反転、ス
レショルド設定、輝度調整により画像調整が使われてい
るが、これら以外にも輪郭強調処理やその他各種の画像
処理手法を用いて標本像の画像調整を行うこともでき
る。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、あらゆる状態の標本に対しても最適なコント
ラスト状態を設定でき、最適な照明状態で標本観察を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による顕微鏡の一実施例を示した概略機
器構成図。

【図２】図１に示した実施例のＣＲＴ照明の操作の一例
を説明した説明図。

【図３】本発明による顕微鏡の他の実施例を示した概略
機器構成図。

【図４】図３に示した実施例の減光フィルタの一例を示
した平面図。

【符号の説明】

１ 顕微鏡 ２ 観察光路 ３ 画像撮像光路 ４ 画像処理信号生成部 ５ 画像補正コントローラ ６ 標本面 ７ コンデンサレンズ ８ ＣＲＴ照明 ８ａ 発光面 ９ ＣＲＴ制御部 １１ 対物レンズ １２ ハーフミラー １６ ＣＣＤ撮像素子 ２３ ＬＣＤ ２４ 表示制御部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対物レンズにより結像した標本像を面撮像
   し、所定の画像信号に変換する画像入力手段と、該画像
   入力手段からの画像信号の光強度分布に対応した画像補
   正情報を入力して照明強度分布情報を設定する画像補正
   手段と、コンデンサレンズに関して標本とほぼ共役な位
   置に配置され、前記画像手段からの照明強度分布情報に
   基づいて前記標本を照明する照明手段とを備えたことを
   特徴とする顕微鏡。
2. 【請求項２】前記照明手段は、前記標本を部分的に異な
   った照明強度で照明可能であることを特徴とする請求項
   １記載の顕微鏡。
3. 【請求項３】前記照明手段は、発光面が前記コンデンサ
   レンズに関して標本とほぼ共役な位置に配置されたこと
   を特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
4. 【請求項４】前記照明手段は、光透過面が前記コンデン
   サレンズに関して標本とほぼ共役な位置に配置されたこ
   とを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。