KR20130069540A - 디지털 현미경 - Google Patents

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KR20130069540A
KR20130069540A KR1020127020167A KR20127020167A KR20130069540A KR 20130069540 A KR20130069540 A KR 20130069540A KR 1020127020167 A KR1020127020167 A KR 1020127020167A KR 20127020167 A KR20127020167 A KR 20127020167A KR 20130069540 A KR20130069540 A KR 20130069540A
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Abstract

디지털 현미경(1)은, 명시야 조명광을 공급하는 하프 미러(13)와, 암시야 조명광을 공급하는 링 렌즈(16)와, 조작부(26)에서의 조작에 따라서 명시야 조명광과 암시야 조명광의 혼합 비율을 바꾸는 기구를 구비한다. 혼합 비율을 바꾸는 기구는, 하프 미러(13)에 광을 공급하는 광섬유 다발(17)과, 링 렌즈(16)에 광을 공급하는 광섬유 다발(18)과, 광원으로부터의 광을 광섬유 다발(17) 및 광섬유 다발(18)에 입광시키는 광섬유 다발(19)을 갖는다. 광섬유 다발(17)의 입광단과 광섬유 다발(18)의 입광단이 같은 방향을 향하여 인접해서 배치되어 있고, 또한, 광섬유 다발(19)의 출광단이 양 입광단에 대향해서 배치되어 있다. 그리고, 출광단과 양 입광단을 대향시킨 상태를 유지하면서, 조작부(26)에서의 조작량에 따라서 광섬유 다발(19)의 출광단을 이동시킨다. 이에 의해, 적절히 시료를 투영할 수 있다.

Description

디지털 현미경{DIGITAL MICROSCOPE}
[관련된 출원]
본 출원에서는, 2010년 5월 10일에 일본국에 출원된 특허출원번호 2010-108404의 이익을 주장하여, 상기 출원의 내용은 인용함에 의해 여기에 수록되어 있는 것으로 한다.
본 발명은, 디지털 현미경에 관한 것으로, 특히, 명시야(明視野) 조명 및 암시야(暗視野) 조명에 의해 화상을 촬상하는 디지털 현미경에 관한 것이다.
종래부터, 명시야 조명 혹은 암시야 조명을 이용하여, 시료(試料)를 촬상(撮像)하는 디지털 현미경이 알려져 있다. 명시야 조명을 이용한 명시야 관찰에서는, 확대 광학계와 평행한 광을 시료에 조사(照射)하여, 그 반사광을 관찰한다. 이에 대해, 암시야 조명을 이용한 암시야 관찰은, 시료에 비스듬히 광을 비추어 생긴 산란광(散亂光)이나 반사광(反射光)을 관찰한다.
특허문헌 1은, 명시야 관찰과 암시야 관찰의 양쪽을 행할 수 있는 확대 관찰 장치를 제안하고 있다. 특허문헌 1에 기재된 확대 관찰 장치는, 낙사(落射) 조명부에 접속된 제1 광섬유 다발과, 측사(側射) 조명부에 접속된 제2 광섬유 다발을 내장하는 광섬유 케이블을 갖는다. 확대 관찰 장치는, 본체부에 구비된 스위칭 수단에 의해, 광원으로부터의 광을 제1 광섬유 다발에 도입하는지 안하는지를 스위칭한다.
특허문헌 1에서는, 제1 광섬유 다발에 광이 도입되지 않는 경우에는, 제2 광섬유 다발을 통해서 측사 조명이 행하여진다. 제1 광섬유 다발에 광이 도입되는 경우에는, 측사 조명과 낙사 조명의 양쪽 모두 행하여진다. 특허문헌 1에서는, 낙사 조명광의 강도가 크고, 시료로부터의 직접 반사광 성분이 크기 때문에, 제1 광섬유 다발에 광을 도입함에 의해, 실질적으로 낙사 조명이 행하여진다.
일본 공개특허 2009-128881호 공보
상기한 바와 같은 종래의 디지털 현미경은, 명시야 조명과 암시야 조명의 스위칭에 의해, 명시야 관찰과 암시야 관찰 중 어느 한쪽을 행할 수 있다. 그러나, 반대로 말하면, 명시야 관찰과 암시야 관찰 중 어느 한쪽 밖에 행할 수 없다. 이에 대해, 시료 표면의 미세한 요철 등을 적절히 투영할 수 있는 디지털 현미경이 요망되었다.
본 발명은, 상기 배경에 감안하여, 더 적절히 시료를 투영할 수 있는 디지털 현미경을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 디지털 현미경은, 시료에 명시야 조명광을 공급하는 명시야 조명부와, 상기 시료에 암시야 조명광을 공급하는 암시야 조명부와, 명시야 조명광과 암시야 조명광의 혼합 비율을 지정하는 조작부와, 상기 조작부에서의 조작에 따라서 명시야 조명광과 암시야 조명광의 혼합 비율을 바꾸는 혼합 비율 변경부와, 상기 시료에서 반사 또는 산란된 광을 집광하는 확대 광학계와, 상기 확대 광학계를 통해 입사된 광을 광전(光電) 변환하여 상기 시료를 촬상하는 촬상부와, 상기 촬상부에서 촬상된 화상을 표시하는 표시부를 구비하고, 상기 혼합 비율 변경부는, 상기 명시야 조명부에 광을 공급하는 제1 광전송로와, 상기 암시야 조명부에 광을 공급하는 제2 광전송로와, 광원으로부터의 광을 상기 제1 광전송로 및 상기 제2 광전송로에 입광(入光)시키는 제3 광전송로를 갖고, 상기 제1 광전송로의 입광단(入光端)과 상기 제2 광전송로의 입광단이 같은 방향을 향하여 인접해서 배치되어 있는 동시에, 상기 제3 광전송로의 출광단(出光端)이 상기 양 입광단에 대향해서 배치되어 있으며, 상기 출광단과 상기 양 입광단을 대향시킨 상태를 유지하면서, 상기 조작부에서의 조작량에 따라서 상기 출광단을 이동시킨다. 여기서, 광전송로로서는, 광섬유, 광섬유 다발, 아크릴 등을 이용할 수 있다. 상기 조작부는, 회전량에 따라 상기 출력단의 이동량을 제어하는 다이얼이어도 좋다.
이와 같이 조작부에서의 조작에 따라서 명시야 조명과 암시야 조명의 혼합 비율을 바꿀 수 있는 구성에 의해, 명시야 조명 또는 암시야 조명에서는 보기 어려웠던 시료 표면의 질감 등을 적절히 투영할 수 있다. 또한, 조작에 따라서 시료의 양상이 서서히 바뀌므로, 그 변화로부터도 정보를 얻을 수 있다. 또한, 광원으로부터의 광을 전달하는 제3 광전송로의 출광단과, 제1 광전송로, 제2 광전송로의 입광단에 대향시킨 상태를 유지하면서 출광단을 이동시키는 간이한 구성에 의해, 출광단의 이동에 수반하여 제1 광전송로, 제2 광전송로에 입광되는 광량을 조정할 수 있다.
본 발명의 디지털 현미경에 있어서, 상기 제1 광전송로 또는 상기 제2 광전송로는, 복수의 광섬유를 묶은 광섬유 다발에 의해서 구성되고, 그 입광단으로부터 출광단까지의 사이에 있어서, 상기 복수의 광섬유가 짜 넣어져 있어도 좋다. 이와 같이 복수의 광섬유가 짜 넣어진 구성에 의해, 출광단에서의 각 광섬유의 위치를, 같은 광섬유의 입광단에서의 위치와 다르게 할 수 있다. 이에 의해, 입광단의 일부 영역(예를 들면, 좌측 절반의 영역)에 있는 복수의 광섬유에 광이 입사한 경우이어도, 광이 입사한 광섬유는, 출광단에서는 광섬유 다발의 전체에 분포되어 있으므로, 출광단의 전체로부터 광을 출사(出射)시킬 수 있다.
본 발명의 디지털 현미경에 있어서, 상기 제1 광전송로의 입광단의 직경은, 상기 제2 광전송로의 입광단의 직경보다 작아도 좋다. 이 구성에 의해, 명시야 조명부에 공급하는 광량을 줄여, 암시야 조명광의 반사광 또는 산란광의 성분을 살린 화상을 적절히 표시할 수 있다.
본 발명의 디지털 현미경은, 리볼버에 장착된 복수의 대물(對物)렌즈와, 복수의 상기 대물렌즈의 각각에 부착된 링 렌즈와, 상기 각 링 렌즈에 광을 공급하는 복수의 제4 광전송로를 구비하여, 각각의 상기 제4 광전송로의 입광단은, 상기 리볼버의 회전 중심을 중심으로 하여 등각도로 배치되어 있고, 상기 리볼버를 회전시키면 상기 제4 광전송로의 입력단과 상기 제2 광전송로의 출력단이 대향하도록 구성해도 좋다. 이 구성에 의해, 리볼버를 회전하여 대물렌즈를 바꾼 경우에도, 링 렌즈에 암시야 조명광을 공급할 수 있다. 명시야 조명과 암시야 조명의 혼합 비율을 바꾸는 구성을, 리볼버를 구비한 디지털 현미경에도 적용할 수 있다.
본 발명의 디지털 현미경은, 상기 복수의 대물렌즈 중, 어느 대물렌즈가 이용되고 있는지를 검지하는 대물렌즈 검지부와, 검지된 대물렌즈에 대응한 색을 점등시키는 발광부를 구비해도 좋다. 이 구성에 의해, 현재 이용되고 있는 대물렌즈를 용이하게 파악할 수 있다.
본 발명의 디지털 현미경은, 상기 복수의 대물렌즈 중, 어느 대물렌즈가 이용되고 있는지를 검지하는 대물렌즈 검지부와, 검지된 대물렌즈의 배율과 상기 확대 광학계의 배율에 기초하여, 상기 표시부에 표시된 화상상에서의 거리를 실제의 거리로 환산하는 연산 처리부를 구비해도 좋다. 이 구성에 의해, 대물렌즈가 바뀐 경우에도, 화상에 비치는 2점간의 실제의 거리를 용이하게 구할 수 있다. 아울러, 확대 광학계의 배율은, 공지의 방법에 의해, 검지할 수 있다.
본 발명의 다른 형태의 디지털 현미경은, 시료에 명시야 조명광을 공급하는 명시야 조명부와, 상기 시료에 암시야 조명광을 공급하는 암시야 조명부와, 명시야 조명광과 암시야 조명광의 혼합 비율을 지정하는 조작부와, 상기 조작부에서의 조작에 따라서 명시야 조명광과 암시야 조명광의 혼합 비율을 바꾸는 혼합 비율 변경부와, 상기 시료에서 반사 또는 산란된 광을 집광(集光)하는 확대 광학계와, 상기 확대 광학계를 통해서 입사된 광을 광전 변환하여 상기 시료를 촬상하는 촬상부와, 상기 촬상부에서 촬상된 화상을 표시하는 표시부를 구비한다.
이와 같이 조작부에서의 조작에 따라서 명시야 조명과 암시야 조명의 혼합 비율을 바꿀 수 있는 구성에 의해, 명시야 조명 또는 암시야 조명에서는 보기 어려웠던 시료 표면의 질감 등을 적절히 투영할 수 있다. 또한, 조작에 따라서 시료의 양상이 서서히 바뀌므로, 그 변화로부터도 정보를 얻을 수 있다.
본 발명은, 명시야 조명 또는 암시야 조명에서는 보기 어려웠던 시료 표면의 질감 등을 적절히 투영할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
이하에 설명하는 바와 같이, 본 발명에는 다른 형태가 존재한다. 따라서, 이 발명의 개시는, 본 발명의 일부의 제공을 의도하고, 여기서 기술되어 청구되는 발명의 범위를 제한하는 것은 의도되지 않았다.
도 1은 제1 실시 형태의 디지털 현미경의 전체 구성도이다.
도 2는 촬상기기의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 대물렌즈의 구성을 나타내는 분해도이다.
도 4는 조작부의 구성을 나타내는 분해도이다.
도 5a는 명시야 조명시에서의 광섬유 다발의 출력단의 위치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 5b는 암시야 조명시에서의 광섬유 다발의 출력단의 위치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 5c는 명암 혼합 조명시에서의 광섬유 다발의 출력단의 위치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 6a는 명시야 조명시에서의 광섬유 다발의 출력단의 위치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6b는 암시야 조명시에서의 광섬유 다발의 출력단의 위치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6c는 명암 혼합 조명시에서의 광섬유 다발의 출력단의 위치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7a는 명시야 조명광만에 의한 촬영 화상의 예를 나타내는 도면이다.
도 7b는 명암 혼합 조명광에 의한 촬영 화상의 예를 나타내는 도면이다.
도 7c는 명암 혼합 조명광에 의한 촬영 화상의 예를 나타내는 도면이다.
도 7d는 명암 혼합 조명광에 의한 촬영 화상의 예를 나타내는 도면이다.
도 7e는 명암 혼합 조명광에 의한 촬영 화상의 예를 나타내는 도면이다.
도 7f는 암시야 조명광만에 의한 촬영 화상의 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 리볼버를 구비한 촬상기기의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 9는 리볼버의 상면을 나타내는 사시도이다.
도 10은 조작부의 다른 구성을 나타내는 분해도이다.
이하에, 본 발명의 상세한 설명을 서술한다. 이하에 설명하는 실시 형태는 본 발명의 단순한 예이며, 본 발명은 여러 가지 형태로 변형할 수 있다. 따라서, 이하에 개시하는 특정의 구성 및 기능은, 청구의 범위를 한정하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 실시 형태의 디지털 현미경에 대해 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 제1 실시 형태의 디지털 현미경(1)의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 디지털 현미경(1)은, 시료를 촬상하는 촬상기기(10)와, 촬상된 화상의 가공, 관리 등을 행하는 본체 장치(40)를 갖는다. 촬상기기(10)와 본체 장치(40)는, 광섬유 다발(19) 및 데이터 케이블(20)에 의해서 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 촬상기기(10)와 본체 장치(40)가 분리된 형태에 대해 설명하고 있지만, 디지털 현미경(1)은, 촬상기기(10)와 본체 장치(40)를 일체로 하여, 촬상기기(10)에 촬상 화상을 처리하는 기능이나 화상을 표시하는 화면을 구비해도 좋다.
광섬유 다발(19)은, 본체 장치(40)가 갖는 광원으로부터의 광을 촬상기기 (10)에 공급한다. 이 광섬유 다발(19)은, 본 발명의 「제3 광전송로」에 상당한다. 데이터 케이블(20)은, 촬상기기(10)에서 촬상된 화상 데이터, 및, 줌 배율이나 스테이지(11)의 위치를 나타내는 데이터를 본체 장치(40)에 송신한다. 아울러, 도 1에서는, 1개의 데이터 케이블(20)을 나타내고 있지만, 화상 데이터를 송신하는 케이블, 줌 배율의 데이터를 송신하는 케이블, 스테이지(11)의 위치를 나타내는 데이터를 송신하는 케이블을 각각 설치해도 좋다.
도 2는, 촬상기기(10)의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 촬상기기 (10)는, 기본적으로는 광학 현미경과 같은 구성을 갖는다. 촬상기기(10)는, 시료를 재치(載置)하는 스테이지(11)와, 스테이지(11)상에 재치된 시료를 촬상하는 촬상소자(15)를 갖는다. 스테이지(11)와 촬상소자(15)를 연결하는 광축(이하, 「촬상광축 (A)」이라고 함)상에는, 대물렌즈(12), 하프 미러(13), 확대 광학계(14)가 배치되어 있다.
하프 미러(13)는, 촬상광축(A)에 대해서 수직방향으로부터 입사되는 광을 반사한다. 반사된 광은, 명시야 조사광으로서 스테이지(11)에 조사된다. 하프 미러 (13)는, 명시야 조사광을 스테이지(11)에 공급하는 「명시야 조명부」에 해당한다. 또한, 하프 미러(13)는, 스테이지(11)상의 시료에 의해 반사 또는 산란되어 촬상소자(15)로 향하는 광을 투과한다.
대물렌즈(12)에는, 링 렌즈(16)가 부착되어 있다. 링 렌즈(16)에는, 광섬유가 접속되어, 광섬유를 통해서 광이 공급된다. 링 렌즈(16)는, 스테이지(11)에 대해서 측방으로부터 암시야 조명광을 공급한다. 링 렌즈(16)에는, 도시하지 않는 링 형상의 프리즘이 부착되어 있는데, 프리즘에 의해 링 렌즈(16)로부터의 광을, 스테이지(11)에 재치된 시료를 향하게 한다. 링 렌즈(16)는, 「암시야 조명부」에 해당한다.
본체 장치(40)와 촬상기기(10)를 접속하는 광섬유 다발(19)은, 촬상기기(10)에서 분기되어 있다. 광섬유 다발(19)의 출광단의 근방에는 2개의 광섬유 다발 (17,18)이 같은 방향을 향하여 인접해서 배치되어 있다. 광섬유 다발(19)의 출광단과 광섬유 다발(17,18)의 입광단은 대향되어 있어, 광섬유 다발(19)으로부터 출사한 광이 광섬유 다발(17,18)에 입광한다. 2개의 광섬유 다발(17,18) 중 1개는, 하프 미러(13)로 광을 공급하는 광섬유 다발(17)이다. 이 광섬유 다발(17)은, 「제1 광전송로」에 상당한다. 이 광섬유 다발(17)의 출광단에는, 복수의 렌즈와 미러로 이루어지는 조사 광학계(21)가 배치되어 있다. 광섬유 다발(17)으로부터 출사된 광은, 조사 광학계(21)를 지나 하프 미러(13)에 입사한다. 다른쪽의 광섬유 다발(18)은, 링 렌즈(16)로 광을 공급하는 광섬유이다. 이 광섬유 다발(18)은, 링 렌즈(16)가 장착된 대물렌즈(12)로 뻗어 있다. 이 광섬유 다발(18)은, 「제2 광전송로」에 상당한다. 아울러, 본 실시 형태에서는, 제1 광전송로를 광섬유 다발(17)에 의해서 구성하는 예를 들고 있지만, 제1 광전송로는 아크릴에 의해서 구성해도 좋다.
아울러, 광섬유 다발(17)의 직경은, 광섬유 다발(18), 광섬유 다발(19)의 직경보다 작다. 명암 혼합 조명시에, 암시야 조명광의 반사광 또는 산란광의 성분이 화상에 적절히 반영되도록, 명시야 조사광의 광량을 억제할 수 있도록, 광섬유 다발(17)의 직경을 작게 하고 있다. 본 실시 형태에서는, 광섬유 다발(17)의 직경은 3mm, 광섬유 다발(18), 광섬유 다발(19)의 직경은 6mm이다. 아울러, 여기서 나타낸 수치는 일례이며, 각 광섬유 다발(17∼19)의 직경은, 상기 수치에 한정되는 것은 아니다. 광섬유 다발(17)의 직경은 2∼4mm가 바람직하고, 더 바람직하게는 2∼3mm이다. 광섬유 다발(18,19)의 직경은 6∼7mm가 바람직하다.
도 3은, 대물렌즈(12)의 구성을 나타내는 분해도이다. 대물렌즈(12)는, 복수의 렌즈(23a)를 유지하는 통 형상의 렌즈 유지부재(23b)와, 렌즈 유지부재(23b)를 덮는 케이스(24)를 구비하고 있다. 케이스(24)는, 상측 케이스(24a)와 하측 케이스 (24b)를 갖는다. 링 렌즈(16)는, 하측 케이스(24b)의 내부에 끼워 넣어진다. 즉, 링 렌즈(16)는, 하측 케이스(24b)와 렌즈 유지부재(23b) 사이의 공간에 위치한다. 상측 케이스(24a)의 중공 부에 인접해서 형성된 구멍(24c)에는, 광섬유 다발(25)이 들어가 있다. 광섬유 다발(25)의 입광단은, 광섬유 다발(18)의 출광단과 대향되어 있다. 광섬유 다발(25)은, 뿔뿔이 흩어져, 렌즈 유지부재(23b)와 케이스(24) 사이의 공간을 지나 링 렌즈(16)에 접속되어 있다. 도 3에서는, 4개의 광섬유를 나타내고 있지만, 더 많은 광섬유를 포함하는 광섬유 다발(25)을 이용해도 좋다.
광섬유 다발(19)은, 유지부재(22)에 의해 유지되어 있다(도 2 참조). 이 유지부재(22)는, 조작부(26)(도 1 참조)의 조작에 의해 슬라이딩한다. 슬라이딩 방향은, 광섬유 다발(19)의 출광단과 광섬유 다발(17) 및 광섬유 다발(18)의 입광단이 대향된 상태를 유지하는 평면내에서, 광섬유 다발(17)의 입광단의 중심과 광섬유 다발(18)의 입광단의 중심을 연결하는 직선 방향이다. 이 구성에 의해, 광섬유 다발(19)로부터, 광섬유 다발(17) 및 광섬유 다발(18)에 입광하는 광량을 바꾸고, 명시야 조명광과 암시야 조명광의 혼합 비율을 바꿀 수 있다. 광섬유 다발(19)의 이동량은, 촬상기기(10)에 설치된 조작부(26)의 조작량에 따라서 결정된다. 본 실시 형태에서는, 조작부(26)는, 도 1에 나타내는 바와 같이 다이얼식의 조작부(26)이다.
도 4는, 조작부(26)의 구성을 나타내는 분해도이다. 조작부(26)는, 유저에 의해 조작되는 다이얼부(27)와, 다이얼부(27)를 회동(回動) 가능하게 지지하는 기부(基部, 28)와, 다이얼부(27)의 덮개(29)와, 유지부재(22)를 삽입하는 구멍(30a)을 갖는 작동부(30)와, 기부(28)에 형성된 볼록부(28a)를 중심으로 회동하는 판 형상부(31)를 갖는다. 판 형상부(31)에 형성된 볼록부(31b)는 다이얼부(27)에 형성된 구멍(27b)에 삽입된다. 또한, 작동부(30)의 상방에 있는 타원 형상의 부분(30b)은, 덮개(29)의 하측에 형성된 구멍(29a)에 삽입된다.
이상의 구성에 의해, 다이얼부(27)가 회동하면, 판 형상부(31)가 오목부 (31a)를 중심으로 회동한다. 이에 의해, 판 형상부(31)의 구멍(31c)의 가장자리에 밀려, 작동부(30)가 지면(紙面)의 전후방향으로 슬라이딩한다. 이에 의해, 작동부 (30)에 삽입된 유지부재(22)도 슬라이딩한다.
도 5a 내지 도 5c는, 명시야 조명광과, 암시야 조명광의 혼합 비율을 변화시켰을 때의 광섬유 다발(19)의 출력단의 위치의 일례를 나타내는 단면도, 도 6a 내지 도 6c는 광섬유 다발(19)의 출력단의 위치의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5a 및 도 6a는 명시야 조명시, 도 5b 및 도 6b는 암시야 조명시, 도 5c 및 도 6c는 명암 혼합 조명시에 있어서의 광섬유 다발(19)의 출력단의 위치의 일례를 나타낸다. 명시야 조명시에는, 도 5a 및 도 6a에 나타내는 바와 같이, 광섬유 다발(19)의 출력단은 광섬유 다발(17)측에 있어, 광섬유 다발(17)에만 광을 공급한다. 반대로, 암시야 조명시에는, 도 5b 및 도 6b에 나타내는 바와 같이, 광섬유 다발(19)의 출력단은 광섬유 다발(18)측에 있어, 광섬유 다발(18)에만 광을 공급한다. 명암 혼합 조명시에는, 도 5c 및 도 6c에 나타내는 바와 같이 광섬유 다발(19)의 출력단이 광섬유 다발(17)과 광섬유 다발(18)의 양쪽 모두에 걸리는 위치에 있어, 광섬유 다발 (17) 및 광섬유 다발(18)의 양쪽 모두에 광을 공급한다.
광섬유 다발(17) 및 광섬유 다발(18)은, 그 입광단으로부터 출광단까지의 사이에 있어서, 복수의 광섬유가 짜 넣어져 구성되어 있다. 이와 같이 복수의 광섬유가 짜 넣어진 구성에 의해, 출광단에 있어서의 각 광섬유의 위치를, 같은 광섬유의 입광단에 있어서의 위치와 다르게 된다. 더 구체적으로는, 광섬유 다발의 단면(斷面)에 있어서의 각 광섬유의 위치가, 입광단과 출광단에서 랜덤(random) 배치로 된다. 이에 의해, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 광섬유(17,18)의 입광단의 일부 영역에 있는 복수의 광섬유에 광이 입사한 경우이어도, 광이 입사한 광섬유는 출광단에서는 광섬유 다발의 전체에 분포되어 있으므로, 출광단의 전체로부터 광을 출사할 수 있다. 따라서, 출광(出光)된 광을 하프 미러(13) 또는 링 렌즈(16)를 통하여 시료에 광을 조사할 때, 전방위로부터 광을 조사함이 가능해진다. 광섬유 다발(17, 18)의 일부 영역에 광을 입사시킴에 기인하여, 음영이 생기지 않도록 할 수 있다.
광섬유 다발(19)의 위치를 도 6a에 나타내는 상태로부터 도 6b에 나타내는 상태로 서서히 슬라이딩하여 조금씩 암시야 조명광의 광량을 증대시켜 감에 의해, 서서히 변해가는 시료 표면의 양상을 관찰할 수 있다.
다음으로, 본체 장치(40)에 대해 설명한다. 본체 장치(40)는, 촬상기기(10)로부터 화상 데이터를 수신하는 통신 인터페이스와, 수신된 화상의 편집이나 관리를 행하는 제어부와, 화상 데이터를 표시하는 모니터(41)와, 유저로부터의 조작을 받는 조작부(42)를 갖는다. 제어부는, 수신한 화상 데이터를 가공하여 3차원 화상을 생성하거나, 콘트라스트의 조정을 하거나 에지의 강조를 행하거나 하는 기능을 갖는다. 또한, 조작부(42)에서, 거리를 측정하고 싶은 2점이 특정된 경우에, 2점간의 거리를 계산하는 기능을 갖는다. 이 외에도, 본체 장치(40)는, 다양한 화상 처리를 행할 수 있다. 이상, 제1 실시 형태의 디지털 현미경(1)에 대해 설명하였다.
제1 실시 형태의 디지털 현미경(1)은, 조작부(26)에서의 조작에 따라서 명시야 조명과 암시야 조명의 혼합 비율을 바꿀 수 있으므로, 명시야 조명 또는 암시야 조명에서는 보기 어려웠던 시료 표면의 질감 등을 적절히 투영할 수 있다. 도 7a 내지 도 7f는, 본 실시 형태의 디지털 현미경(1)에 의해 태양전지(solar battery) 의 멀티 셀 표면을 촬상한 화상을 나타내는 도면이다. 도 7a는 명시야 조명광만에 의한 화상, 도 7f는 암시야 조명광만에 의한 화상, 도 7b 내지 도 7e는 명시야로부터 암시야로 서서히 혼합 비율을 바꾼 화상이다. 이와 같이 혼합 비율을 바꿈에 의해 같은 시료 표면에서도 양상이 다르다. 이 예에서는, 도 7d에 나타내는 화상이 시료 표면의 요철을 잘 투영하고 있다.
제1 실시 형태의 디지털 현미경(1)은, 조작에 따라서, 도 7a∼도 7f에 나타내는 바와 같이, 시료의 양상이 서서히 변해가는 모양을 관찰할 수 있으므로, 그 변화로부터도 정보를 얻을 수 있다.
제1 실시 형태의 디지털 현미경(1)은, 광섬유 다발(19)의 출력단과 광섬유 다발(17) 및 광섬유 다발(18)의 입력단을 대향해서 배치하고, 광섬유 다발(19)의 출력단을 슬라이딩시킨다고 하는 간이한 구성에 의해, 명시야 조명광과 암시야 조명광의 혼합 비율을 바꿀 수 있다. 예를 들면, 상기한 특허문헌 1에 기재된 확대 관찰 장치는, 명시야 조명과 암시야 조명을 스위칭하기 위해, 제1 광섬유 다발과 제2 광섬유 다발을 내장한 광섬유 케이블이 필요하다. 그러나, 이러한 분할 파이버는, 매우 비용이 높다. 본 실시 형태에서는, 통상의 광섬유 다발을 이용할 수 있으므로, 제조비용을 억제할 수 있다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 제2 실시 형태의 디지털 현미경에 대해 설명한다. 제2 실시 형태의 디지털 현미경의 기본적인 구성은, 제1 실시 형태의 디지털 현미경(1)과 같다. 제2 실시 형태의 디지털 현미경은, 리볼버(32)에 장착된 복수의 대물렌즈(12)를 갖고 있어, 리볼버(32)를 회전하여 대물렌즈(12)를 교환함에 의해, 용이하게 배율을 변경할 수 있다.
도 8은, 리볼버(32)를 구비한 촬상기기의 일부를 나타내는 사시도이다. 도 8에서는, 리볼버(32)에 3개의 대물렌즈(12)가 장착된 예를 나타내고 있지만, 리볼버 (32)에 장착되는 대물렌즈(12)의 수는, 4 이상이어도 좋고, 2라도 좋다. 리볼버 (32)를 회전함에 의해, 관찰에 이용하는 대물렌즈(12)를 교환할 수 있다.
도 9는, 리볼버(32)의 상면을 나타내는 사시도이다. 리볼버(32)의 상면에는, 촬상광축(A)이 통과하는 구멍(33)의 옆에, 링 렌즈(16)에 광을 공급하는 광섬유 다발(25)(도 3 참조)의 입광단을 노출시키는 구멍(34)이 형성되어 있다. 각 구멍(34)으로부터 입광단이 노출된 복수의 광섬유 다발은, 「복수의 제4 광전송로」에 해당한다. 이 구멍(34)은, 리볼버(32)의 회전 중심 O를 중심으로 하여 등간격(120° 간격)으로 형성되어 있다. 따라서, 리볼버(32)를 회전시켜 대물렌즈(12)를 교환하면, 어느 대물렌즈(12)를 이용했을 때에도, 구멍(34)이 광섬유 다발(18)의 출광단과 대향하는 위치에 온다. 이에 의해, 리볼버(32)를 회전하여 대물렌즈(12)를 교환해도, 링 렌즈(16)에 암시야 조명광을 공급할 수 있어, 명시야 조명광과 암시야 조명광의 혼합광에 의한 관찰을 행할 수 있다.
리볼버(32)의 상면에는, 회전 중심을 사이에 두고 각 대물렌즈(12)와 대칭인 위치에, 대물렌즈(12)를 특정하기 위한 식별자(35)를 갖는다. 리볼버(32)의 상측을 덮는 덮개부(36)에는, 식별자(35)를 읽어내는 광학 판독 장치(37)가 매설되어 있다. 광학 판독 장치(37)에 의해 식별자(35)를 읽어냄에 의해, 관찰에 이용되고 있는 대물렌즈(12)를 특정할 수 있다. 식별자(35) 및 광학 판독 장치(37)는, 「대물렌즈 검출부」에 해당한다. 광학 판독 장치는, 읽어낸 식별자의 데이터를 본체 장치(40)에 송신한다. 이에 의해, 본체 장치(40)는, 관찰에 이용되고 있는 대물렌즈 (12)를 특정할 수 있다.
본체 장치(40)는, 대물렌즈(12)를 특정하는 데이터를 수신함에 의해, 예를 들면, 이용되고 있는 대물렌즈(12)를 특정하는 정보를 표시할 수 있다. 아울러, 대물렌즈(12)를 특정하는 정보로서는, 대물렌즈(12)의 배율 정보를 표시해도 좋고, 대물렌즈(12)에 따라 미리 정해진 색을 점등해도 좋다. 색으로 표시함에 의해, 어느 대물렌즈(12)를 이용하고 있는지를 직감적으로 이해할 수 있다.
또한, 본체 장치(40)는, 확대 광학계(14)에 의한 줌 배율의 정보 및 대물렌즈(12)의 배율의 정보를 수신함에 의해, 촬상기기(10)에 의한 전체의 배율을 파악할 수 있으므로, 화상상에 있어서의 2점간의 거리를 실제의 거리로 환산할 수 있다. 즉, 복수의 대물렌즈를 갖는 디지털 현미경에 있어서도, ACS(Auto Calibration System)를 실현할 수 있다. 아울러, ACS의 상세는, 일본국 공개특허 제2008-233201호에 기재되어 있다.
이상, 본 발명의 디지털 현미경에 대해 실시 형태를 들어 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기한 실시 형태에서는, 명시야 조명광과 암시야 조명광의 혼합 비율을 지시하는 조작부로서 다이얼식의 조작부(26)를 예로 했지만, 조작부는 반드시 다이얼식일 필요는 없다.
도 10은, 슬라이딩식의 조작부(50)의 구성을 나타내는 분해도이다. 슬라이딩식의 조작부(50)는, 유저에 의해서 조작되는 슬라이딩부(51)와, 슬라이딩을 이동 가능하게 지지하는 기부(52)와, 슬라이딩부(51)의 덮개(53)을 갖는다. 광섬유 다발 (19)을 유지한 유지부재(22)는, 슬라이딩부(51)에 형성된 구멍(51a)에 삽입된다. 슬라이딩부(51)를 지면의 앞뒤로 이동시킴에 의해, 유지부재(22)도 슬라이딩된다.
상기한 제2 실시 형태에서는, 이용하고 있는 대물렌즈(12)를 특정하기 위해 식별자(35) 및 광학 판독 장치(37)를 사용하는 예에 대해 설명했지만, 대물렌즈 (12)를 특정하는 수단은, 상기 수단에 한정되지 않는다. 예를 들면, 로터리 인코더나 포텐셔미터를 이용하여 리볼버(32)의 회전 각도를 검출하여, 회전 각도로부터 대물렌즈(12)를 특정해도 좋다.
상기 실시 형태에서 설명한 촬상기기(10)에 있어서, 암시야 조명광을 공급하는 광로상에 에지나 콘트라스트를 강조하는 필터를 삽입해도 좋다. 예를 들면, 광섬유 다발(18)과 광섬유 다발(25) 사이나, 링 렌즈(16)의 아래(링 렌즈(16)와 스테이지(11) 사이)에, 필터를 삽입할 수 있다. 이에 의해, 에지나 콘트라스트를 강조한 화상을 얻을 수 있다.
상기 실시 형태에서 설명한 촬상기기(10)에 있어서, 명시야 조사광 또는 암시야 조사광을 조사할 방향을 제어하여, 시료의 음영을 표시하는 것으로 해도 좋다. 예를 들면, 링 렌즈(16)의 하부에 광을 컷팅하는 가동(可動)의 필터를 마련함에 의해, 링 렌즈(16)로부터 조사되는 광의 일부를 컷팅해도 좋다. 이 필터를 이동시킴에 의해, 시료에 대해서 암시야 조사광을 비추는 방향을 바꾸어 다양한 각도로부터의 광에 의해 음영을 붙인 화상을 취득할 수 있다.
이상으로 현시점에서 생각할 수 있는 본 발명의 적합한 실시 형태를 설명했지만, 본 실시 형태에 대해서 다양한 변형이 가능하고, 그리고, 본 발명의 진실된 정신과 범위내에 있는 그러한 모든 변형을 첨부의 청구의 범위가 포함함이 의도되어 있다.
[산업상 이용 가능성]
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 명시야 조명 또는 암시야 조명에서는 보기 어려웠던 시료 표면의 질감 등을 적절히 투영할 수 있다고 하는 효과를 갖고, 디지털 현미경으로서 유용하다.
1 : 디지털 현미경
10 : 촬상기기
11 : 스테이지
12 : 대물렌즈
13 : 하프 미러
14 : 확대 광학계
15 : 촬상소자
16 : 링 렌즈
17∼19 : 광섬유 다발
20 : 데이터 케이블
21 : 조사 광학계
22 : 유지부재
23a : 렌즈
23b : 렌즈 유지부재
24 : 케이스
25 : 광섬유 다발
26 : 조작부
32 : 리볼버
40 : 본체 장치
41 : 모니터
42 : 조작부

Claims (8)

  1. 시료에 명시야 조명광을 공급하는 명시야 조명부와,
    상기 시료에 암시야 조명광을 공급하는 암시야 조명부와,
    명시야 조명광과 암시야 조명광의 혼합 비율을 지정하는 조작부와,
    상기 조작부에서의 조작에 따라서 명시야 조명광과 암시야 조명광의 혼합 비율을 바꾸는 혼합 비율 변경부와,
    상기 시료에서 반사 또는 산란된 광을 집광하는 확대 광학계와,
    상기 확대 광학계를 통해서 입사된 광을 광전 변환하여 상기 시료를 촬상하는 촬상부와,
    상기 촬상부에서 촬상된 화상을 표시하는 표시부를 구비하고,
    상기 혼합 비율 변경부는,
    상기 명시야 조명부에 광을 공급하는 제1 광전송로와,
    상기 암시야 조명부에 광을 공급하는 제2 광전송로와,
    광원으로부터의 광을 상기 제1 광전송로 및 상기 제2 광전송로에 입광시키는 제3 광전송로를 가지며,
    상기 제1 광전송로의 입광단(入光端)과 상기 제2 광전송로의 입광단이 같은 방향을 향하여 인접해서 배치되어 있는 동시에, 상기 제3 광전송로의 출광단이 상기 양 입광단에 대향해서 배치되어 있고, 상기 출광단과 상기 양 입광단을 대향시킨 상태를 유지하면서, 상기 조작부에서의 조작량에 따라서 상기 출광단을 이동시키는 디지털 현미경.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 광전송로 또는 제2 광전송로는, 복수의 광섬유를 묶은 광섬유 다발에 의해 구성되고, 그 입광단으로부터 출광단까지의 사이에서, 상기 복수의 광섬유가 짜 넣어져 있는 디지털 현미경.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제1 광전송로의 입광단의 직경은, 상기 제2 광전송로의 입광단의 직경보다 작은 디지털 현미경.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조작부는, 회전량에 의해 상기 출력단의 이동량을 제어하는 다이얼인 디지털 현미경.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 리볼버에 장착된 복수의 대물렌즈와,
    복수의 상기 대물렌즈의 각각에 부착된 링 렌즈와,
    상기 각 링 렌즈에 광을 공급하는 복수의 제4 광전송로를 구비하고,
    각각의 상기 제4 광전송로의 입광단은, 상기 리볼버의 회전 중심을 중심으로 하여 등각도로 배치되어 있으며, 상기 리볼버를 회전시키면 상기 제4 광전송로의 입력단과 상기 제2 광전송로의 출력단이 대향하는 디지털 현미경.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 복수의 대물렌즈 중, 어느 대물렌즈가 이용되고 있는지를 검지하는 대물렌즈 검지부와,
    검지된 대물렌즈에 대응한 색을 점등시키는 발광부를 구비하는 디지털 현미경.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 복수의 대물렌즈 중, 어느 대물렌즈가 이용되고 있는지를 검지하는 대물렌즈 검지부와,
    검지된 대물렌즈의 배율과 상기 확대 광학계의 배율에 기초하여, 상기 표시부에 표시된 화상상에서의 거리를 실제의 거리로 환산하는 연산 처리부를 구비하는 디지털 현미경.
  8. 시료에 명시야 조명광을 공급하는 명시야 조명부와,
    상기 시료에 암시야 조명광을 공급하는 암시야 조명부와,
    명시야 조명광과 암시야 조명광의 혼합 비율을 지정하는 조작부와,
    상기 조작부에서의 조작에 따라서 명시야 조명광과 암시야 조명광의 혼합 비율을 바꾸는 혼합 비율 변경부와,
    상기 시료에서 반사 또는 산란된 광을 집광하는 확대 광학계와,
    상기 확대 광학계를 통해 입사된 광을 광전 변환하여 상기 시료를 촬상하는 촬상부와,
    상기 촬상부에서 촬상된 화상을 표시하는 표시부를 구비하는 디지털 현미경.
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