JP2002296508A

JP2002296508A - 顕微鏡システム

Info

Publication number: JP2002296508A
Application number: JP2001099263A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Suzuki; 昭俊鈴木; Yasushi Ogiwara; 康史荻原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-09
Also published as: US20020176160A1; DE10214191A1

Abstract

(57)【要約】【課題】標本を観察する際の最適な倍率が簡単に得ら
れる顕微鏡システムを提供する。【解決手段】対物レンズ(３１,３２)と、対物レンズ
により形成される標本１１の像を撮像して画像信号を出
力する撮像素子２０と、撮像素子が画像信号を出力する
際の電子ズーム倍率を設定する設定手段２７と、対物レ
ンズの倍率と電子ズーム倍率を基に、撮像素子からの画
像信号によって表される標本画像の倍率を調整する調整
手段２９とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、標本の観察に用い
られる顕微鏡システムに関し、特に、標本を観察する際
の倍率を電動で制御可能な顕微鏡システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、対物レンズの駆動機構（電動
レボルバ装置）を電動で制御することにより、標本を観
察する際の倍率を切り換え可能な顕微鏡システムが知ら
れている。この顕微鏡システムでは、コンピュータに予
め設定した観察条件に応じて対物レンズが切り換えら
れ、異なる倍率での標本の観察が可能となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
顕微鏡システムでは、対物レンズの倍率(４倍,１０倍,
２０倍,４０倍,６０倍,１００倍)とは異なる倍率(例え
ば４３倍)が観察条件としてコンピュータに設定されて
いても、対物レンズの倍率に応じた倍率での観察しかで
きなかった。

【０００４】つまり、例えば４倍の対物レンズでは標本
の観察対象部分(細胞など)が小さ過ぎ、１０倍の対物レ
ンズでは観察対象部分が大きくなり過ぎるといった不具
合があっても、４倍と１０倍との間に存在する所望の最
適な倍率での観察はできなかった。本発明の目的は、標
本を観察する際の最適な倍率が簡単に得られる顕微鏡シ
ステムを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の顕微鏡システム
は、対物レンズと、対物レンズにより形成される標本の
像を撮像して画像信号を出力する撮像素子と、撮像素子
が画像信号を出力する際の電子ズーム倍率を設定する設
定手段と、対物レンズの倍率と電子ズーム倍率を基に、
撮像素子からの画像信号によって表される標本画像の倍
率を調整する調整手段とを備えたものである。

【０００６】この顕微鏡システムによれば、標本を観察
する際の最適な倍率（標本画像の最適な倍率）が対物レ
ンズの倍率とは異なる場合でも、対物レンズの倍率と、
設定手段により設定される撮像素子の電子ズーム倍率と
の積に応じて、その最適な倍率を電動で実現することが
できる。つまり、対物レンズの倍率とは異なる最適な倍
率での観察が可能となる。

【０００７】また、本発明の顕微鏡システムは、好まし
くは、倍率が異なる複数の対物レンズと、複数の対物レ
ンズのうち何れか１つを所定光路に挿入する挿入手段と
をさらに備えたものである。この場合、撮像素子は、所
定光路に挿入された対物レンズにより形成される標本の
像を撮像する。調整手段は、所定光路に挿入された対物
レンズの倍率と電子ズーム倍率を基に標本画像の倍率を
調整する。

【０００８】この顕微鏡システムによれば、標本を観察
する際の最適な倍率（標本画像の最適な倍率）が対物レ
ンズの倍率とは異なる場合でも、挿入手段により所定光
路に挿入される対物レンズの倍率と撮像素子の電子ズー
ム倍率との積に応じて、その最適な倍率を電動で実現す
ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を詳細に説明する。本発明の本実施形態は、請求項
１〜請求項５に対応する。本実施形態の顕微鏡システム
１０は、図１に示すように、観察対象となる標本１１を
載置するステージ部１２と、標本１１を照明する照明部
(１３,１４,１５)と、標本１１の拡大像を形成する結像
部(１６,１７,１８,１９)と、標本１１の拡大像を撮像
するＣＣＤセンサ２０と、制御部２１と、表示装置２２
と、入力装置２３とで構成されている。

【００１０】このうち、ステージ部１２,照明部(１３〜
１５),結像部(１６〜１９),ＣＣＤセンサ２０,制御部２
１は、顕微鏡システム１０の筐体(不図示)の内部に収容
され、表示装置２２,入力装置２３は、筐体の外部に配
置されている。また、顕微鏡システム１０の筐体の内部
において、照明部(１３〜１５)はステージ部１２の下方
に配置され、結像部(１６〜１９),ＣＣＤセンサ２０は
ステージ部１２の上方に配置されている。顕微鏡システ
ム１０は、標本１１を透過照明で観察する装置である。

【００１１】次に、本実施形態の顕微鏡システム１０の
各構成要素(１２〜２３)について個別に説明する。ステ
ージ部１２は、駆動モータ(不図示)によってｘ方向に移
動可能な電動ステージ１２ｘと、ｙ方向に移動可能な電
動ステージ１２ｙと、電動ステージ１２ｘ,１２ｙのｘ
位置,ｙ位置を検出するｘカウンタ,ｙカウンタ(不図示)
とで構成されている。

【００１２】照明部(１３〜１５)は、照明光源１３と、
拡散板１４と、コンデンサレンズ１５とで構成され、コ
ンデンサレンズ１５の光軸をｚ方向に揃えて配置されて
いる。この照明部(１３〜１５)において、照明光源１３
から射出された光は、拡散板１４によって拡散され、コ
ンデンサレンズ１５によって集光されて、標本１１に入
射する。照明部(１３〜１５)から標本１１に入射した光
は、標本１１を透過したのち、結像部(１６〜１９)に導
かれる。

【００１３】結像部(１６〜１９)は、対物レンズ部１６
と、ミラー１７と、縮小レンズ部１８と、ミラー１９と
で構成されている。この結像部(１６〜１９)において、
標本１１からの透過光は、対物レンズ部１６を介して平
行光に変換され、縮小レンズ部１８を介して所定面１８
ａ（ＣＣＤセンサ２０の撮像面）に結像される。また、
結像部(１６〜１９)において、標本１１からの透過光が
所定面１８ａに結像するまでの光路（以下「観察光路１
０ａ」という）は、対物レンズ部１６と縮小レンズ部１
８との間の平行光路上でミラー１７によって９０度偏向
され、縮小レンズ部１８と所定面１８ａとの間の結像光
路上でミラー１９によって９０度偏向される。

【００１４】すなわち、観察光路１０ａは、標本１１と
ミラー１７との間（対物レンズ部１６の配置部分）がｚ
方向に平行であり、ミラー１７,１９の間（縮小レンズ
部１８の配置部分）がｘ方向に平行であり、ミラー１９
と所定面１８ａとの間がｚ方向に平行である。ちなみ
に、ミラー１７は、観察光路１０ａから退避可能であ
る。ミラー１７を観察光路１０ａから退避させることに
より、対物レンズ部１６からの平行光を別の光学系(不
図示)に導くことができる。別の光学系とは、例えば、
標本１１を含む広い範囲（プレパラート全体）を観察す
るための光学系である。ミラー１９は、ミラー１７によ
って裏返しになった像を表像に戻すための光学素子であ
る。

【００１５】さて、対物レンズ部１６と縮小レンズ部１
８の詳細について説明する。対物レンズ部１６には、４
０倍の対物レンズ３１と、１０倍の対物レンズ３２とが
設けられる。これらの対物レンズ３１,３２は共に、光
軸がｚ方向に揃えられている。

【００１６】また、対物レンズ部１６には、対物レンズ
３１,３２をｘ方向に所定の間隔をあけて支持すると共
に、駆動モータ(不図示)によってｘ方向に移動可能な支
持部材(不図示)が設けられる。この支持部材を移動させ
ることにより、対物レンズ３１,３２のうち何れか１つ
を観察光路１０ａに挿入させることができる。さらに、
対物レンズ部１６には、観察光路１０ａの外に、センサ
３３が設けられる。このセンサ３３は、観察光路１０ａ
に挿入されている対物レンズの種類(３１または３２)を
検知するためのものである。

【００１７】一方、縮小レンズ部１８には、１/２倍の
縮小レンズ３４と、１倍の縮小レンズ３５とが設けられ
る。これらの縮小レンズ３４,３５は共に、光軸がｘ方
向に揃えられている。また、縮小レンズ部１８には、縮
小レンズ３４,３５をｚ方向に所定の間隔をあけて支持
すると共に、駆動モータ(不図示)によってｚ方向に移動
可能な支持部材(不図示)が設けられる。この支持部材を
移動させることにより、縮小レンズ３４,３５のうち何
れか１つを観察光路１０ａに挿入させることができる。

【００１８】さらに、縮小レンズ部１８には、観察光路
１０ａの外に、センサ３６が設けられる。このセンサ３
６は、観察光路１０ａに挿入されている縮小レンズの種
類(３４または３５)を検知するためのものである。本実
施形態の顕微鏡システム１０では、対物レンズ部１６お
よび縮小レンズ部１８が上記のように構成されるため、
観察光路１０ａに１０倍の対物レンズ３２と１/２倍の
縮小レンズ３４とが挿入されたとき、５倍の拡大倍率
で、標本１１の拡大像が所定面１８ａに形成される。こ
の５倍の拡大倍率を有する光学系（対物レンズ３２と縮
小レンズ３４との組み合わせ）について、適宜、拡大光
学系(３２,３４)という（図２）。

【００１９】また、観察光路１０ａ（図１）に１０倍の
対物レンズ３２と１倍の縮小レンズ３５とが挿入された
ときは、１０倍の拡大倍率で、標本１１の拡大像が所定
面１８ａに形成される。この１０倍の拡大倍率を有する
光学系（対物レンズ３２と縮小レンズ３５との組み合わ
せ）について、適宜、拡大光学系(３２,３５)という
（図２）。

【００２０】さらに、観察光路１０ａ（図１）に４０倍
の対物レンズ３１と１/２倍の縮小レンズ３４とが挿入
されたときは、２０倍の拡大倍率で、標本１１の拡大像
が所定面１８ａに形成される。この２０倍の拡大倍率を
有する光学系（対物レンズ３１と縮小レンズ３４との組
み合わせ）について、適宜、拡大光学系(３１,３４)と
いう（図２）。

【００２１】また、観察光路１０ａ（図１）に４０倍の
対物レンズ３１と１倍の縮小レンズ３５とが挿入された
ときは、４０倍の拡大倍率で、標本１１の拡大像が所定
面１８ａに形成される。この４０倍の拡大倍率を有する
光学系（対物レンズ３１と縮小レンズ３５との組み合わ
せ）について、適宜、拡大光学系(３１,３５)という
（図２）。

【００２２】なお、本実施形態では、対物レンズと縮小
レンズを組み合わせた光学系の例を示したが、対物レン
ズのみでも実施可能である。また、拡大光学系の例を示
したが、０.５倍の対物レンズを使用することも可能で
ある。このように、本実施形態の顕微鏡システム１０で
は（図１）、所定面１８ａに拡大像を形成する拡大光学
系が、２つの対物レンズ(３１,３２)のうち観察光路１
０ａに挿入されている方と、２つの縮小レンズ(３４,３
４)のうち観察光路１０ａに挿入されている方との組み
合わせに応じて、４通り存在する（図２）。また、４通
りの拡大光学系は、互いに拡大倍率が異なっている。

【００２３】ここで、４通りの拡大光学系は、各々の倍
率を最小倍率から最大倍率まで大きさの順に並べたとき
(５倍,１０倍,２０倍,４０倍)、隣り合う倍率の小さい
方Ｓ(例えば１０倍)に対する大きい方Ｂ(例えば２０倍)
の比Ｂ/Ｓが一定である。本実施形態の顕微鏡システム
１０ではＢ/Ｓ＝２である。

【００２４】また、本実施形態の顕微鏡システム１０に
おいて、所定面１８ａに形成された拡大像を撮像するＣ
ＣＤセンサ２０は、ＣＣＤ(電荷結合素子)を用いた２次
元撮像素子であり、ｘｙ方向に２次元配列された複数の
受光部を有する。ＣＣＤセンサ２０は、標本１１の拡大
像を撮像して画像信号を出力する。制御部２１は、ステ
ージ部１２に接続されたステージ制御回路２４と、対物
レンズ部１６に接続された対物レンズ駆動回路２５と、
縮小レンズ部１８に接続された縮小レンズ駆動回路２６
と、ＣＣＤセンサ２０および表示装置２２に接続された
ＣＣＤ制御回路２７と、メモリ２８と、コントローラ２
９とで構成されている。コントローラ２９には、制御部
２１を構成する各々の回路(２４〜２７)やメモリ２８が
接続されるだけでなく、表示装置２２,入力装置２３,対
物レンズ部１６のセンサ３３,縮小レンズ部１８のセン
サ３６も接続される。

【００２５】ステージ制御回路２４は、コントローラ２
９からの制御信号に基づいて、ステージ部１２の駆動モ
ータ(不図示)を回転させ、電動ステージ１２ｘ,１２ｙ
をｘ方向,ｙ方向に移動させる。また、ステージ制御回
路２４は、ステージ部１２のｘカウンタ,ｙカウンタ(不
図示)の値を読み取り、電動ステージ１２ｘ,１２ｙのｘ
位置,ｙ位置を表す信号をコントローラ２９に出力す
る。

【００２６】対物レンズ駆動回路２５は、コントローラ
２９からの制御信号に基づいて、対物レンズ部１６の駆
動モータ(不図示)を回転させ、支持部材(不図示)を対物
レンズ３１,３２と共にｘ方向に移動させる。その結
果、対物レンズ３１または対物レンズ３２が観察光路１
０ａに位置決めされる。なお、観察光路１０ａに挿入さ
れた対物レンズの種類(３１または３２)を表す信号（セ
ンサ３３の検知信号）は、センサ３３からコントローラ
２９に出力される。

【００２７】縮小レンズ駆動回路２６は、コントローラ
２９からの制御信号に基づいて、縮小レンズ部１８の駆
動モータ(不図示)を回転させ、支持部材(不図示)を縮小
レンズ３４,３５と共にｚ方向に移動させる。その結
果、縮小レンズ３４または縮小レンズ３５が観察光路１
０ａに位置決めされる。なお、観察光路１０ａに挿入さ
れた縮小レンズの種類(３４または３５)を表す信号（セ
ンサ３６の検知信号）は、センサ３６からコントローラ
２９に出力される。

【００２８】ＣＣＤ制御回路２７は、コントローラ２９
からの制御信号に基づいて、ＣＣＤセンサ２０にタイミ
ング信号を出力する。このタイミング信号は、ＣＣＤセ
ンサ２０の各受光部に蓄積された電荷を転送させるため
のクロック信号である。ＣＣＤセンサ２０では、ＣＣＤ
制御回路２７からのタイミング信号に基づいて電荷を転
送し、画像信号(アナログ信号)を出力する。

【００２９】また、ＣＣＤ制御回路２７は、コントロー
ラ２９からの制御信号に基づいて、ＣＣＤセンサ２０が
画像信号を出力する際の電子ズーム倍率を設定する。本
実施形態の顕微鏡システム１０では、上記した４通りの
拡大光学系（図２）として、隣り合う倍率の比Ｂ/Ｓが
一定のもの（Ｂ/Ｓ＝２）を用いたため、電子ズーム倍
率を隣り合う倍率の比Ｂ/Ｓ(＝２)以下でかつ１以上の
値に設定する。つまり、電子ズーム倍率は、１倍〜２倍
の間の任意の倍率に設定される。

【００３０】したがって、ＣＣＤセンサ２０からＣＣＤ
制御回路２７には、ＣＣＤ制御回路２７によって設定さ
れた電子ズーム倍率(１倍〜２倍)に基づいて電気的に信
号処理された後の画像信号が出力される。この画像信号
は標本画像を表している。そして、ＣＣＤ制御回路２７
は、ＣＣＤセンサ２０からの画像信号(アナログ信号)を
増幅し、ディジタル信号に変換して、表示装置２２に出
力する。その結果、表示装置２２の画面２２ａには、画
像信号によって表される標本画像(静止画像)がほぼ全面
に表示される。

【００３１】ここで、表示装置２２の画面２２ａに表示
される標本画像の倍率（表示倍率）は、ＣＣＤセンサ２
０が標本１１の拡大像を撮像するときに観察光路１０ａ
に挿入されていた拡大光学系の倍率(５倍,１０倍,２０
倍,４０倍)と、ＣＣＤセンサ２０が画像信号を出力する
ときに設定された電子ズーム倍率(１倍〜２倍)との積で
決まる（図２）。

【００３２】例えば、５倍の拡大光学系(３２,３４)を
観察光路１０ａに挿入したときに、電子ズーム倍率の設
定値を１倍〜２倍の間で変化させると、標本画像の倍率
（表示倍率）を５倍〜１０倍の間で変化させることがで
きる。つまり、５倍の拡大光学系(３２,３４)と１０倍
の拡大光学系(３２,３５)との間の倍率を電子ズーム倍
率によって補完できる。

【００３３】また、１０倍の拡大光学系(３２,３５)を
観察光路１０ａに挿入したときに、電子ズーム倍率の設
定値を１倍〜２倍の間で変化させると、標本画像の倍率
（表示倍率）を１０倍〜２０倍の間で変化させることが
できる。つまり、１０倍の拡大光学系(３２,３５)と２
０倍の拡大光学系(３１,３４)との間の倍率を電子ズー
ム倍率によって補完できる。

【００３４】さらに、２０倍の拡大光学系(３１,３４)
を観察光路１０ａに挿入したときに、電子ズーム倍率の
設定値を１倍〜２倍の間で変化させると、標本画像の倍
率（表示倍率）を２０倍〜４０倍の間で変化させること
ができる。つまり、２０倍の拡大光学系(３１,３４)と
４０倍の拡大光学系(３１,３５)との間の倍率を電子ズ
ーム倍率によって補完できる。

【００３５】そして、４０倍の拡大光学系(３１,３５)
を観察光路１０ａに挿入したときに、電子ズーム倍率の
設定値を１倍〜２倍の間で変化させると、標本画像の倍
率（表示倍率）を４０倍〜８０倍の間で変化させること
ができる。このように、本実施形態の顕微鏡システム１
０では、４通りの拡大光学系の倍率(５倍,１０倍,２０
倍,４０倍)と電子ズーム倍率(１倍〜２倍)との組み合わ
せを制御することにより、標本画像の倍率（表示倍率）
を５倍〜８０倍の間の任意の倍率に調整できる。

【００３６】標本画像の倍率（表示倍率）の調整は、詳
細は後述するが、入力装置２３からコントローラ２９に
対して入力された標本画像の倍率（表示倍率）の指定値
に基づいて行われる。ここで、入力装置２３からコント
ローラ２９への指定値の入力について説明しておく。標
本画像の倍率（表示倍率）の指定値を入力する際、表示
装置２２の画面２２ａには操作メニュー２２ｂ(図３
(ａ))が表示される。そして、操作メニュー２２ｂ内の
倍率指定部２２ｃを操作することにより、標本画像の倍
率（表示倍率）の指定値を入力できる。倍率指定部２２
ｃの操作は、入力装置２３を使って行われる。

【００３７】倍率指定部２２ｃには、図３(ｂ)に示すよ
うに、倍率を下げるためのＤＯＷＮボタン４１と、倍率
を上げるためのＵＰボタン４２と、スライダ４３と、入
力ボックス４４とがある。入力装置２３を使って、ＤＯ
ＷＮボタン４１やＵＰボタン４２を１倍ステップずつ操
作したり、スライダ４３を左右に動かしたり、入力ボッ
クス４４に直接入力したりすることで、標本画像の倍率
（表示倍率）の指定値（５倍〜８０倍の間の任意の値）
をコントローラ２９に入力できる。

【００３８】ところで、標本画像の倍率（表示倍率）を
調整するために、観察光路１０ａに挿入されている拡大
光学系を別のものに交換するとき、対物レンズ３１,３
２と縮小レンズ３４,３５との少なくとも一方が、各々
の支持部材(不図示)と共に、観察光路１０ａに交差する
方向に動かされ、位置決めされる。しかし、対物レンズ
３１,３２の支持部材への取付間隔と対物レンズ駆動回
路２５による移動量とが一致しなかったり、縮小レンズ
３４,３５の支持部材への取付間隔と縮小レンズ駆動回
路２６による移動量とが一致しなかったりすると、表示
装置２２の画面２２ａに表示された標本画像は、ずれて
しまう（偏心ずれ）。

【００３９】例えば、観察光路１０ａに挿入されている
拡大光学系(３１,３４)を別の拡大光学系(３２,３４)に
交換するときのように、対物レンズ３１,３２を動かし
た場合（図４）を例に偏心ずれを説明する。この場合の
標本１１は、十字線４５が刻まれたテストパターンであ
る。

【００４０】拡大光学系(３１,３４)を観察光路１０ａ
に挿入して十字線４５を画面２２ａの中心Ｃに位置決め
した後（図４(ａ)）、対物レンズ３１,３２を動かし
て、拡大光学系(３２,３４)に交換すると、十字線４５
は画面２２ａの中心Ｃからずれてしまう（図４(ｂ)）。
このずれΔｘ,Δｙが偏心ずれである。このような、拡
大光学系を交換したときに生じる偏心ずれΔｘ,Δｙ
は、電動ステージ１２ｘ,１２ｙを制御して、標本１１
側を偏心ずれΔｘ,Δｙの分だけ移動させることによっ
て補正することができる（詳細は後述する）。偏心ずれ
Δｘ,Δｙを補正するために必要な電動ステージ１２ｘ,
１２ｙの移動量は、顕微鏡システム１０において一定値
である。これは、対物レンズ３１,３２と縮小レンズ３
４,３５が各々、支持部材に固定されているからであ
る。

【００４１】このため、顕微鏡システム１０では、対物
レンズ３１,３２を動かすことによって拡大光学系を交
換したときに生じる偏心ずれΔｘ₁,Δｙ₁と、縮小レン
ズ３４,３５を動かすことによって拡大光学系を交換し
たときに生じる偏心ずれΔｘ₂,Δｙ₂とが予めメモリ２
８に格納されている。ここで、上記した対物レンズ部１
６の駆動モータおよび対物レンズの支持部材(何れも不
図示)と、対物レンズ駆動回路２５と、縮小レンズ部１
８の駆動モータおよび縮小レンズの支持部材(何れも不
図示)と、縮小レンズ駆動回路２６とは、請求項の「挿
入手段」に対応する。観察光路１０ａは「所定光路」に
対応する。ＣＣＤ制御回路２７は「設定手段」に対応す
る。コントローラ２９は「調整手段」に対応し、入力装
置２３は「入力手段」に対応する。メモリ２８,コント
ローラ２９,ステージ制御回路２４は「補正手段」に対
応する。

【００４２】次に、上記のように構成された顕微鏡シス
テム１０の動作について、図５および図６のフローチャ
ートを用いて説明する。顕微鏡システム１０に電源が投
入されると、コントローラ２９は、顕微鏡システム１０
の各部を初期化し、図５および図６のフローチャートに
よる制御を開始する。表示装置２２の画面２２ａに表示
された操作メニュー２２ｂ(図３)の倍率指定部２２ｃと
入力装置２３とを用い、標本画像の倍率（表示倍率）の
指定値（５倍〜８０倍の間の任意の値）が入力されると
（ステップＳ１がＹ）、コントローラ２９は、まず、観
察光路１０ａに挿入するべき拡大光学系の倍率を４通り
(５倍,１０倍,２０倍,４０倍)の中から選択する。

【００４３】以下、標本画像の倍率（表示倍率）の指定
値を「指定倍率」、拡大光学系の倍率を「光学倍率」と
いうことにして、説明を続ける。観察光路１０ａに挿入
するべき光学倍率を４通り(５倍,１０倍,２０倍,４０
倍)の中から１つ選択するため、コントローラ２９は、
最も大きい倍率(４０倍)から小さい倍率へ、順に指定倍
率との大小比較を行う(ステップＳ２,Ｓ４,Ｓ６)。

【００４４】そして、指定倍率が光学倍率(４０倍)より
大きい場合（ステップＳ２がＹ）、観察光路１０ａに挿
入するべき光学倍率として４０倍を選択するため、ステ
ップＳ３に進む。光学倍率が４０倍となるのは、４０倍
の対物レンズ３１と１倍の縮小レンズ３５との組み合わ
せである。したがって、対物レンズの倍率を表す変数Ｍ
ａに４０を入力し、縮小レンズの倍率を表す変数Ｍｂに
１を入力する。

【００４５】また、指定倍率が光学倍率(４０倍)より小
さく（ステップＳ２がＮ）、光学倍率(２０倍)より大き
い場合（ステップＳ４がＹ）、観察光路１０ａに挿入す
るべき光学倍率として２０倍を選択するため、ステップ
Ｓ５に進む。光学倍率が２０倍となるのは、４０倍の対
物レンズ３１と１/２倍の縮小レンズ３４との組み合わ
せである。したがって、対物レンズの倍率を表す変数Ｍ
ａに４０を入力し、縮小レンズの倍率を表す変数Ｍｂに
１/２を入力する。

【００４６】また、指定倍率が光学倍率(２０倍)より小
さく（ステップＳ４がＮ）、光学倍率(１０倍)より大き
い場合（ステップＳ６がＹ）、観察光路１０ａに挿入す
るべき光学倍率として１０倍を選択するため、ステップ
Ｓ７に進む。光学倍率が１０倍となるのは、１０倍の対
物レンズ３２と１倍の縮小レンズ３５との組み合わせで
ある。したがって、対物レンズの倍率を表す変数Ｍａに
１０を入力し、縮小レンズの倍率を表す変数Ｍｂに１を
入力する。

【００４７】また、指定倍率が光学倍率(１０倍)より小
さい場合（ステップＳ６がＮ）、観察光路１０ａに挿入
するべき光学倍率として５倍を選択するため、ステップ
Ｓ８に進む。光学倍率が５倍となるのは、１０倍の対物
レンズ３２と１/２倍の縮小レンズ３４との組み合わせ
である。したがって、対物レンズの倍率を表す変数Ｍａ
に１０を入力し、縮小レンズの倍率を表す変数Ｍｂに１
/２を入力する。

【００４８】このように、ステップＳ２〜Ｓ８の処理を
実行することで、４通り(５倍,１０倍,２０倍,４０倍)
の光学倍率の中から、指定倍率より小さく、かつ、指定
倍率との差が最も小さい１つの光学倍率(Ｍａ×Ｍｂ)が
選択される。このように、拡大光学系の光学倍率を選択
する選択部は、コントローラ２９に設けられている。

【００４９】次に、コントローラ２９は、選択した光学
倍率(Ｍａ×Ｍｂ)の拡大光学系のうち、Ｍａ倍の対物レ
ンズ(３１,３２)が、現在、観察光路１０ａに挿入され
ているか否かを判定する（ステップＳ９）。この判定
は、対物レンズ部１６のセンサ３３からの検知信号に基
づいて行われる。そして、選択したＭａ倍の対物レンズ
(３１,３２)が現在のところ観察光路１０ａの外に位置
している場合（ステップＳ９がＮ）、コントローラ２９
は、選択したＭａ倍の対物レンズ(３１,３２)を観察光
路１０ａに挿入するため、対物レンズ駆動回路２５に制
御信号を出力して、対物レンズ３１,３２をｘ方向に移
動させる（ステップＳ１０）。

【００５０】さらに、コントローラ２９は、対物レンズ
３１,３２を移動させたときに生じる偏心ずれを補正す
るため、メモリ２８に格納されている偏心ずれΔｘ₁,Δ
ｙ₁を読み出し、読み出した偏心ずれΔｘ₁,Δｙ₁に基づ
いて、ステージ制御回路２４を制御する。その結果、電
動ステージ１２ｘ,１２ｙは、偏心ずれΔｘ₁,Δｙ₁の分
だけｘ方向,ｙ方向に動かされ、対物レンズ３１,３２に
起因する偏心補正が終了する(ステップＳ１１)。

【００５１】なお、ステップＳ９において、選択したＭ
ａ倍の対物レンズ(３１,３２)が既に観察光路１０ａに
挿入されている場合(ステップＳ９がＹ)には、対物レン
ズ３１,３２を切り替える必要がないため、ステップＳ
１０,Ｓ１１の処理を実行せずに、次のステップＳ１２
（図６）に進む。ステップＳ１２において、コントロー
ラ２９は、選択した光学倍率(Ｍａ×Ｍｂ)の拡大光学系
のうち、Ｍｂ倍の縮小レンズ(３４,３５)が、現在、観
察光路１０ａに挿入されているか否かを判定する。この
判定は、縮小レンズ部１８のセンサ３６からの検知信号
に基づいて行われる。

【００５２】そして、選択したＭｂ倍の縮小レンズ(３
４,３５)が現在のところ観察光路１０ａの外に位置して
いる場合（ステップＳ１２がＮ）、コントローラ２９
は、選択したＭｂ倍の縮小レンズ(３４,３５)を観察光
路１０ａに挿入するため、縮小レンズ駆動回路２６に制
御信号を出力して、縮小レンズ３４,３５をｚ方向に移
動させる（ステップＳ１３）。

【００５３】さらに、コントローラ２９は、縮小レンズ
３４,３５を移動させたときに生じる偏心ずれを補正す
るため、メモリ２８に格納されている偏心ずれΔｘ₂,Δ
ｙ₂を読み出し、読み出した偏心ずれΔｘ₂,Δｙ₂に基づ
いて、ステージ制御回路２４を制御する。その結果、電
動ステージ１２ｘ,１２ｙは、偏心ずれΔｘ₂,Δｙ₂の分
だけｘ方向,ｙ方向に動かされ、縮小レンズ３４,３５に
起因する偏心補正が終了する(ステップＳ１４)。

【００５４】なお、ステップＳ１２において、選択した
Ｍｂ倍の縮小レンズ(３４,３５)が既に観察光路１０ａ
に挿入されている場合(ステップＳ１２がＹ)には、縮小
レンズ３４,３５を切り替える必要がないため、ステッ
プＳ１３,Ｓ１４の処理を実行せずに、次のステップＳ
１５に進む。このように、ステップＳ９〜Ｓ１１(図
５),ステップＳ１２〜Ｓ１４(図６)の処理を実行するこ
とで、観察光路１０ａには選択した光学倍率(Ｍａ×Ｍ
ｂ)を有する拡大光学系が挿入され、偏心ずれも補正さ
れたことになる。その結果、所定面１８ａ(ＣＣＤセン
サ２０の撮像面)には、選択した光学倍率(Ｍａ×Ｍｂ)
に応じた拡大倍率で、標本１１の拡大像が良好に形成さ
れる。

【００５５】次に、コントローラ２９は、選択した光学
倍率(Ｍａ×Ｍｂ)に対する指定倍率の比Ｍｃを算出部で
算出し（ステップＳ１５）、算出結果の比Ｍｃに基づい
て、ＣＣＤ制御回路２７を制御する(ステップＳ１６)。
その結果、ＣＣＤセンサ２０が画像信号を出力する際の
電子ズーム倍率は、算出結果の比Ｍｃと等しい値に設定
される。

【００５６】そして最後に、コントローラ２９は、ＣＣ
Ｄ制御回路２７を制御して表示装置２２の画面２２ａに
標本画像を表示させる（ステップＳ１７）。このとき、
表示装置２２の画面２２ａには、これまでのステップＳ
２〜Ｓ１６を経て調整された倍率に基づいて、標本画像
が表示される。得られた標本画像の倍率（表示倍率）
は、選択した光学倍率(Ｍａ×Ｍｂ)と電子ズーム倍率
(比Ｍｃ)との積で決まる。これは、ステップＳ１（図
５）で入力された指定倍率に他ならない。

【００５７】例えば、指定倍率が「４３」の場合、観察
光路１０ａに挿入するべき光学倍率(Ｍａ×Ｍｂ)として
４０倍が選択され、電子ズーム倍率(比Ｍｃ)として１.
０７５倍が算出される。以上説明したように、本実施形
態の顕微鏡システム１０によれば、標本画像の最適な倍
率(指定倍率)が拡大光学系の倍率とは異なる場合でも、
観察光路１０ａに挿入される拡大光学系の倍率(Ｍａ×
Ｍｂ)と電子ズーム倍率(比Ｍｃ)との積に応じて、その
最適な倍率(指定倍率)を電動で実現することができる。
つまり、拡大光学系の倍率とは異なる最適な倍率(指定
倍率)での標本１１の観察が可能となる。

【００５８】本実施形態の顕微鏡システム１０では、対
物レンズ(１０倍,４０倍)と縮小レンズ(１倍,１/２倍)
を用いると共に、１倍〜２倍の電気ズーム倍率を用いる
ため、５倍〜８０倍の間の連続した広い範囲での標本１
１の観察が可能となる。さらに、ＣＣＤセンサ２０の電
子ズーム機構を用いるため、拡大光学系に光学ズーム機
構を搭載する必要はなく、装置の大型化や高コスト化を
回避することもできる。

【００５９】また、観察光路１０ａに挿入するべき拡大
光学系を選択する際、指定倍率より小さく、かつ、指定
倍率との差が最も小さい１つの光学倍率(Ｍａ×Ｍｂ)に
基づいて選択を行うと共に、電子ズーム倍率を算出する
際、選択した光学倍率(Ｍａ×Ｍｂ)に対する指定倍率の
比Ｍｃに基づいて算出を行うため、４通りの拡大光学系
の倍率(５倍,１０倍,２０倍,４０倍)を有効に利用しつ
つ、できるだけ小さい値の電子ズーム倍率(１倍〜２倍)
を利用して、標本画像の倍率(表示倍率)を調整できる。

【００６０】さらに、電子ズーム倍率として、１倍〜２
倍の間の任意の値を利用するため、電子ズーム倍率の値
による標本画像の解像度のばらつきを小さくできると共
に、標本画像の解像度を良好に保つこともできる。ま
た、標本画像の倍率を調整するズーミング時に、対物レ
ンズ３１,３２や縮小レンズ３４,３５を切り替えたとき
の偏心ずれを補正するため、標本画像の中心位置がずれ
ることはない。つまり、表示装置２２の画面２２ａ上で
固定された中心位置を維持しつつ、正しいズームミング
を行うことができる。

【００６１】さらに、本実施形態の顕微鏡システム１０
では、対物レンズ３１,３２と縮小レンズ３４,３５との
組み合わせによって拡大光学系を構成するため、低倍率
での観察を良好なＮＡで行える。なお、上記した実施形
態では、２本の対物レンズ(３１,３２)が支持部材に固
定された構成を例に説明したが、着脱可能な対物レンズ
の場合にも、本発明を適用できる。

【００６２】例えば対物レンズが２本の場合、コントロ
ーラ１９は、対物レンズ部１６の支持部材に取り付けら
れた対物レンズの倍率(Ｍ１,Ｍ２)が入力装置２３から
入力されると、入力された倍率(Ｍ１,Ｍ２)と縮小レン
ズ(３４,３５)の倍率との組み合わせに基づいて、拡大
光学系の倍率（光学倍率）を４通り計算し、計算結果の
うち最も大きい光学倍率から小さい光学倍率へ、順に、
変数Ｋ１,Ｋ２,Ｋ３,Ｋ４に入力する。

【００６３】そして、図５のステップＳ２,Ｓ４,Ｓ６の
「４０」,「２０」,「１０」を各々「Ｋ１」,「Ｋ２」,
「Ｋ３」に変更すると共に、ステップＳ３,Ｓ５の「４
０」を「Ｍ１」に変更し、ステップＳ７,Ｓ８の「１
０」を「Ｍ２」に変更したフローチャート（Ｍ１＞Ｍ
２）に基づいて制御することにより、上記した実施形態
と同様の結果が得られる。

【００６４】ただし、２本の対物レンズを新たに取り付
けたことにより偏心ずれが異なってしまう場合には、次
のようにして予め偏心ずれを測定し、メモリ２８に格納
しておくことが好ましい。偏心ずれの測定は、標本１１
として、十字線４５が刻まれたテストパターン（図４参
照）を用いて行われる。まず、一方の対物レンズを観察
光路１０ａに挿入して十字線４５を画面２２ａの中心Ｃ
に位置決めし（図４(ａ)）、この地点での現在地入力を
行う。次に、他方の対物レンズに交換すると、十字線４
５は画面２２ａの中心Ｃからずれている（図４(ｂ)）た
め、再度、十字線４５を画面２２ａの中心Ｃに位置決め
し、この地点での現在地入力を行う。

【００６５】現在地入力を行うと、コントローラ２９
は、ステージ部１２のｘｙカウンタの値を読み取って記
憶する。このため、２回の現在地入力によって得られた
ｘｙカウンタの値の差（Δｘ,Δｙ）が偏心ずれとし
て、メモリ２８に格納される。このようにして偏心ずれ
を予め測定し、メモリ２８に格納しておくことで、着脱
可能な対物レンズの場合にも、良好に偏心補正を行うこ
とができる。

【００６６】また、上記した実施形態では、２本の対物
レンズ(３１,３２)と２本の縮小レンズ(３４,３５)との
組み合わせによって、倍率が異なる４通りの拡大光学系
を構築したが、本発明はこの例に限定されない。例え
ば、１本の対物レンズと複数の縮小レンズとの組み合わ
せによって、倍率が異なる複数の拡大光学系を構築して
もいい。また、複数の対物レンズと１本の縮小レンズと
の組み合わせによって、倍率が異なる複数の拡大光学系
を構築してもいい。また、縮小レンズに代えて拡大レン
ズを用いても良い。

【００６７】さらに、上記した実施形態では、透過照明
で標本１１を観察する顕微鏡システム１０の例を説明し
たが、反射照明（落射照明）の顕微鏡システムにも本発
明を適用できる。また、上記した実施形態では、接眼レ
ンズのない顕微鏡システム１０を例に説明したが、通常
の顕微鏡と同様に、接眼レンズを用いた標本の観察も可
能な顕微鏡システムにも本発明は適用できる。

【００６８】さらに、上記した実施形態では、ＣＣＤセ
ンサ２０を内蔵した顕微鏡システム１０の例を説明した
が、ＣＣＤセンサが着脱可能であっても、同様の効果が
得られる。これは、デジタルカメラ（ＣＣＤセンサを有
する）を外付けにした場合に相当する。この場合、ＣＣ
Ｄセンサの電子ズーム倍率をコントローラ２９によって
制御するため、デジタルカメラ（ＣＣＤセンサ）には、
デジタル制御端子（ＲＳ２３２ＣやＵＳＢなど）が必要
になる。

【００６９】また、本発明では、対物レンズと撮像素子
の間に光学ズームを備えた構成でも良い。この場合、対
物レンズと、光学ズームによる倍率と、電子ズーム倍率
とを調整手段により調整する。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の顕微鏡シ
ステムによれば、標本を観察する際の最適な倍率（標本
画像の最適な倍率）が容易に設定可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の顕微鏡システムの全体構成図であ
る。

【図２】本実施形態の顕微鏡システムにおける標本画像
の倍率(表示倍率)を説明する図である。

【図３】表示装置の画面に表示された操作メニュー(ａ)
および倍率操作部(ｂ)を説明する図である。

【図４】拡大光学系を切り換えたときに生じる偏心ずれ
を説明する図である。

【図５】本実施形態の顕微鏡システムにおける動作の手
順を示すフローチャートである。

【図６】本実施形態の顕微鏡システムにおける動作の手
順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０顕微鏡システム１１標本１２ステージ部１３照明光源１４拡散板１５コンデンサレンズ１６対物レンズ部１７，１９ミラー１８縮小レンズ部２０ＣＣＤセンサ２１制御部２２表示装置２３入力装置３１，３２対物レンズ３３，３６センサ３４，３５縮小レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H044 AC00 BB01 BB07 DE01 HC00 2H052 AD06 AD10 AD17 AD18 AF14 AF21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対物レンズと、前記対物レンズにより形成される標本の像を撮像して画
像信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子が前記画像信号を出力する際の電子ズーム
倍率を設定する設定手段と、前記対物レンズの倍率と前記電子ズーム倍率を基に、前
記撮像素子からの前記画像信号によって表される標本画
像の倍率を調整する調整手段とを備えたことを特徴とす
る顕微鏡システム。
【請求項２】請求項１に記載の顕微鏡システムにおい
て、倍率が異なる複数の前記対物レンズと、前記複数の対物レンズのうち何れか１つを所定光路に挿
入する挿入手段とをさらに備え、前記撮像素子は、前記所定光路に挿入された対物レンズ
により形成される標本の像を撮像し、前記調整手段は、前記所定光路に挿入された対物レンズ
の倍率と前記電子ズーム倍率を基に、前記標本画像の倍
率を調整することを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項３】請求項２に記載の顕微鏡システムにおい
て、前記調整手段に対して前記標本画像の倍率の指定値を入
力する入力手段を備え、前記調整手段は、前記入力手段からの前記指定値に基づ
いて前記挿入手段と前記設定手段とを制御し、前記標本
画像の倍率が前記指定値と等しくなるように調整を行う
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項４】請求項３に記載の顕微鏡システムにおい
て、前記調整手段は、前記複数の対物レンズの各々の倍率のうち、前記指定値
より小さく、かつ、前記指定値との差が最も小さい倍率
を選択する選択部と、前記選択部によって選択された倍率に対する前記指定値
の比を算出する算出部とを含み、前記挿入手段は、前記複数の対物レンズのうち、前記選
択部によって選択された倍率を有する対物レンズを前記
所定光路に挿入し、前記設定手段は、前記算出部によって算出された比と等
しい値に前記電子ズーム倍率を設定することを特徴とす
る顕微鏡システム。
【請求項５】請求項１から請求項４の何れか１項に記
載の顕微鏡システムにおいて、前記挿入手段が前記所定光路に挿入する対物レンズを変
更したときに、変更前の対物レンズと変更後の対物レン
ズとの偏心ずれを補正する補正手段を備えたことを特徴
とする顕微鏡システム。