JP2000023026A

JP2000023026A - 撮像式マイクロスコープ

Info

Publication number: JP2000023026A
Application number: JP10187988A
Authority: JP
Inventors: Akira Miyaguchi; 口章宮
Original assignee: Moritex Corp
Current assignee: Moritex Corp
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の小型化を図ると共に、消費電力を少な
くし、光源の発熱を抑え、かつ、鮮明な静止画像を撮像
できるようにする。【解決手段】動画撮像用照明系(5A)と静止画撮像用照
明系(5B)の二系統の照明系を有しており、被写体（Ｗ）
の位置決めなどを行う動画撮像時は、明るく鮮明な画像
を必要としないので、低輝度の動画撮像用照明系(5A)で
照明すれば足り、また、観察を行うときは、高輝度の静
止画撮像用照明系(5B)で瞬間的な照明を行うことにより
鮮明な画像を映し出すことができる。しかも、高輝度光
で連続的に照明することがないので、消費電力及び発熱
量が少なくて済む。また、輝度調整可能な一の照明系を
用いて、動画撮像時は暗く、静止画撮像時で明るく照明
するようにしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像素子により任
意の倍率で被写体の動画像を撮像すると共に、任意のタ
イミングで静止画撮像信号が出力されたときにその静止
画像を撮像し、その画像をディスプレイ装置に映し出し
て観察する撮像式マイクロスコープに関する。

【０００２】

【従来の技術】撮像式マイクロスコープは、被写体を任
意の倍率で撮像することより顕微鏡的な拡大画像を電子
情報として得ることができるため、特に最近では、理化
学実験などにおいて、観察した顕微鏡画像をコンピュー
タなどに入力して電子ファイル化するためなどに使用さ
れている。

【０００３】この種の撮像式マイクロスコープは、撮
像素子として例えばＣＣＤ素子を内蔵したＣＣＤカメラ
と、ＣＣＤ素子の撮像面に観察物の像を結像させる撮像
光学系と、被写体に照明光を照射する照明系を備えてい
る。そして、ＣＣＤ素子で撮像された画像をディスプレ
イ装置に映し出して、被写体を位置決めして構図を決め
た後、静止画撮像ボタンを押して静止画像を撮像するよ
うにしている。この場合において、倍率が高くなればな
る程、レンズと被写体間の距離が近接して、当該レンズ
に入射される光量も減少するので、その分、画像が暗く
なってしまい、鮮明な画像を得ることができない。この
ため従来は、高輝度の照明光を連続的に照射することに
より、画像を明るくし、鮮明な画像を映し出していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高輝度
の光源を連続的に点灯すると、その消費エネルギーが大
きいだけでなく、発熱のため周囲の電子部品，電子回路
に悪影響を与えるという問題があった。特に、ＣＣＤ素
子に画像を取り込む光学系の光軸に沿って被写体に対し
て照明光を同軸落射させる撮像式マイクロスコープにお
いては、スコープ本体や鏡筒内などに光源装置を内蔵さ
せていることが多いため、光源の熱が、電子部品，電子
回路に伝わり易い。このため、装置内に放熱用の空間を
確保せざるを得ず、装置全体が大型化するという問題が
あった。

【０００５】そこで本発明は、消費電力を少なくして
光源の発熱を抑えて装置の小型化を図ることができ、な
おかつ、鮮明な静止画像を撮像できるようにすることを
技術的課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明は、撮像素子により任意の倍率で被写体の動
画像を撮像すると共に、任意のタイミングで静止画撮像
信号が出力されたときにその静止画像を撮像する撮像式
マイクロスコープにおいて、撮像素子で被写体の動画像
を撮像している間、被写体に対し低輝度の照明光を照射
する動画撮像用照明系と、前記静止画撮像信号が出力さ
れたときにこれに同期して被写体に高輝度の照明光を瞬
間的に照射する静止画撮像用照明系とを備えたことを特
徴とする。

【０００７】本発明によれば、動画撮像用照明系と静
止画撮像用照明系の二系統の照明系を有しており、動画
撮像用照明系の輝度が低く、単発点灯される静止画撮像
用照明系の輝度が高く設定されているので、動画撮像用
照明系を連続点灯していても消費電力及び発熱が少な
く、また、静止画撮像用照明系で高輝度の照明光を照射
しても、高輝度光が瞬間的に照射されるのみであるか
ら、やはり消費電力及び発熱量が少なくて済む。そし
て、被写体の位置決めなどを行う場合は、観察時ほど明
るく鮮明な画像を必要としないので、低輝度の動画撮像
用照明系で照明すれば足り、また、観察を行うときは、
高輝度の静止画撮像用照明系で照明することにより鮮明
な画像を映し出すことができる。

【０００８】また、本発明に係る他の撮像式マイクロ
スコープは、被写体に照明光を照射する光源として輝度
調整可能な発光素子を備え、撮像素子で被写体の動画像
を撮像している間、前記発光素子を低輝度で発光させ、
静止画撮像信号が出力されたときにこれに同期して前記
発光素子を瞬間的に高輝度で発光させる照明光制御装置
を備えたことを特徴とする。

【０００９】これによれば、動画撮像時には発光素子
を低輝度で点灯させることができ、静止画撮像時には発
光素子を高輝度で点灯させることができるので、やは
り、消費電力及び発熱量が少なくて済む。

【００１０】さらに、本発明に係る他の撮像式マイク
ロスコープは、被写体に照明光を照射する光源として輝
度調整可能な発光素子を備え、所定の露光タイミング及
び所定の露光時間で露光される撮像素子の露光時にこれ
に同期して前記発光素子を瞬間点灯させ、撮像素子の非
露光時に発光素子を消灯させ又は供給電圧を低下させる
照明光制御装置を備えたことを特徴とする。

【００１１】これによれば、動画及び静止画のいずれ
を撮像するときでも、撮像素子が露光状態にあるときに
発光素子を瞬間的に点灯させ、撮像素子が非露光状態に
あるときは発光素子を消灯させるようにしているので、
その分、消費電力及び発熱量が少なくて済む。また、こ
のように断続的に発光素子を点滅させる場合、発光素子
は撮像素子の露光タイミングに同期して点滅されている
ので、常に、照明光が照射された被写体が露光されて明
るく鮮明な画像を撮像することができるだけでなく、瞬
間的に点灯させるのであれば、連続最大定格電圧より高
い電圧を供給することができるので、通常よりも明るく
点灯させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係る撮像
式マイクロスコープの一例を示す概略構成図、図２は本
発明に係る他の撮像式マイクロスコープを示す概略構成
図、図３及び図４は撮像素子の露光タイミングと発光素
子に供給される駆動パルス信号の関係を示すグラフであ
る。

【００１３】図１に示す撮像式マイクロスコープ１
は、ＣＣＤ素子（撮像素子）２により任意の倍率で被写
体Ｗの動画像を撮像すると共に、任意のタイミングで静
止画撮像信号が出力されたときにその静止画像を撮像
し、これらの画像をディスプレイ装置１１に映し出すも
ので、ＣＣＤ素子２を備えたＣＣＤカメラ３と、前記Ｃ
ＣＤ素子２の撮像面に被写体Ｗの像を結像させる撮像光
学系４と、被写体Ｗに対して照明光を照射する照明系５
を備えている。

【００１４】ＣＣＤカメラ３は、前記ＣＣＤ素子２か
ら出力された画像データをデジタル化する画像デジタイ
ズ回路６と、その画像データを前記ディスプレイ装置１
１に出力する動画出力回路７と、静止画撮像ボタン８を
操作することによって静止画撮像信号が出力されたとき
に前記画像デジタイズ回路６から出力された画像データ
を記憶する画像メモリ９と、当該画像メモリ９に記憶さ
れた一以上の画像データから任意の画像を選択して前記
ディスプレイ装置１１に出力する静止画出力回路１０と
を備えている。この画像メモリ９としては、ＲＡＭなど
のＩＣメモリや、フロッピーディスクや光磁気ディスク
などの交換可能な記録媒体など、従来公知の任意の記憶
手段を採用し得る。

【００１５】また、前記照明系５は、前記ＣＣＤ素子
２で被写体Ｗの動画像を撮像している間、被写体Ｗに対
し低輝度の照明光を照射する動画撮像用照明系５Ａと、
静止画撮像信号が出力されたときにこれに同期して被写
体Ｗに高輝度の照明光を瞬間的に照射する静止画撮像用
照明系５Ｂとを備えている。前記動画撮像用照明系５Ａ
は、消費電力の少ないＬＥＤなどの低輝度光源１２Ａ
と、マイクロスコープ１の電源スイッチ（図示せず）の
投入によって前記光源１２Ａに電力を供給する点灯回路
１３Ａを備えている。また、前記静止画撮像用照明系５
Ｂは、ハロゲンランプなどの高輝度光源１２Ｂと、静止
画撮像ボタン８が押されて静止画撮像信号が出力された
ときに前記光源１２Ｂに電力を供給する点灯回路１３Ｂ
を備えている。

【００１６】そして、前記各光源１２Ａ，１２Ｂは、
ＣＣＤ素子２を内蔵したケーシング１４に対して交換可
能に装着された鏡筒１５に一体的に配設されている。当
該鏡筒１５内には、その光軸Ｘに沿って、対物レンズ１
６と接眼レンズ１７が配設されている。そして、対物レ
ンズ１６の周囲には、前記動画撮像用照明系５Ａの低輝
度光源１２Ａが環状に配設されて、その照明光を対物レ
ンズ１６を透過させずに被写体Ｗの斜め上方から照射さ
せるように成されている。また、各レンズ１６，１７間
には、前記静止画撮像用照明系５Ｂの高輝度光源１２Ｂ
から照射された照明光を前記光軸Ｘに同軸落射させるハ
ーフミラー１８が配設されている。

【００１７】なお、ＣＣＤ素子２を内蔵したケーシン
グ１４と、各回路６，７，１０，１３Ａ，１３Ｂ等を内
蔵したドライバ１９は、互いにケーブル２０を介して接
続されている。また、２１は撮像式マイクロスコープ１
を支持するためのスタンドである。

【００１８】これによれば、マイクロスコープ１の電
源を投入すると、動画撮像用照明系５Ａの低輝度光源１
２Ａが点灯されて、低輝度の照明光が被写体Ｗに照射さ
れ、ＣＣＤ素子２で撮像された画像が、画像デジタイズ
回路６でデジタル化されて動画出力回路７からディスプ
レイ装置１１に出力されるので、まず、被写体Ｗの撮像
位置を確認する。このとき、ディスプレイ装置１１の画
面は暗目であるが、被写体Ｗの撮像位置を確認する場合
は、それ程、明るくする必要もない。したがって、長時
間連続して点灯していてもエネルギー消費量が少なく、
発熱量も少ない。

【００１９】次いで、被写体Ｗの位置決めが終了した
時点で、静止画撮像ボタン８を押すと、静止画撮像信号
が出力される。これにより、静止画撮像用照明系５Ｂの
高輝度光源１２Ｂが瞬間的に点灯され、被写体Ｗが明る
く照明されると同時にＣＣＤ素子２により撮像される。
そして、ＣＣＤ素子２で撮像された画像が、画像デジタ
イズ回路６でデジタル化されて画像メモリ９に出力され
て記憶され、静止画出力回路１０からディスプレイ装置
１１に映し出される。

【００２０】この場合に、ＣＣＤ素子２の露光タイミ
ングと、高輝度光源１２Ｂの点灯タイミングが同期して
いるので、高輝度光源１２Ｂは、ＣＣＤ素子２で撮像し
た１画面分の画像データを記憶するまでの極めて短い間
だけ瞬間的に点灯すれば足り、長時間連続的に点灯し続
ける必要はないので、その発熱量が極めて少なく、装置
全体を小型化できるだけでなく、エネルギーの消費量も
少なくて済む。また、高輝度光源１２Ｂを瞬間的に点灯
しても、ＣＣＤ素子２の露光時間も短いので、被写体Ｗ
は明るい照明光が照射された状態で撮像され、したがっ
て、その画像は明るく鮮明なものとなる。

【００２１】図２は、本発明に係る他の撮像式マイク
ロスコープを示し、図１と共通する部分については同一
符号を付して詳細説明は省略する。本例の撮像式マイク
ロスコープ３１は、一の照明系３２で動画撮像時に低輝
度照明光を、静止画撮像時に高輝度照明光を照射するよ
うに成されている。この照明系３２は、光源として輝度
調整可能な高輝度ＬＥＤなどの発光素子３３…を備え、
ＣＣＤ素子２で被写体Ｗの動画像を撮像している間、前
記発光素子３３を低輝度で発光させ、静止画撮像信号が
出力されたときにこれに同期して前記発光素子３３を瞬
間的に高輝度で発光させる照明光制御装置３４を備えて
いる。

【００２２】前記照明光制御装置３４は、発光素子３
３に供給される駆動パルス信号ＰＤをＣＣＤ素子２の露
光タイミングに同期して出力させる発光タイミング同期
回路３５と、その駆動パルス信号ＰＤのパルス幅をＣＣ
Ｄ素子２の露光時間に応じて設定する発光時間設定回路
３６と、前記駆動パルス信号ＰＤの振幅を輝度設定器３
７に設定された動画撮像時と静止画撮像時の夫々の輝度
に応じて可変制御する輝度制御回路３８とを備えて成
る。

【００２３】なお、ＣＣＤカメラ３の動画出力回路７
は、前記ＣＣＤ素子２により所定の撮像周期及び露光時
間で撮像された画像データをその撮像周期に応じた一定
時間間隔で連続的に出力することによりディスプレイ装
置１１に動画として映し出し、ＣＣＤ素子２の撮像周期
の時間間隔は１／６０秒程度、露光時間は１／100 〜１
／50000 秒程度に設定される。

【００２４】図３は、この照明系３２の照明光制御装
置３４から発光素子３３に対して出力される駆動パルス
信号ＰＤと、ＣＣＤ素子２の露光タイミングの関係を示
す。まず、発光タイミング同期回路３５により、ＣＣＤ
素子２の露光タイミングに同期した同期パルス信号Ｐ₁
が出力され、次いで、発光時間設定回路３６により、前
記同期パルス信号Ｐ₁の各パルスにつきパルス幅をＣＣ
Ｄ素子２の露光時間に応じて、撮像周期の時間間隔より
短い時間に設定した発光時間設定信号Ｐ₂が出力され
る。

【００２５】そして、輝度設定器３７には、動画撮像
時の輝度を設定する低輝度設定器３７ａと、静止画撮像
時の輝度を設定する高輝度設定器３７ｂを備え、夫々の
輝度に応じて輝度制御回路３８により、発光時間設定信
号Ｐ₂の振幅が制御され、動画撮像時は振幅が小さく、
静止画撮像時は振幅が大きい駆動パルス信号ＰＤが出力
される。このとき、動画撮像時は低輝度設定器３７ａに
設定された低い輝度に応じて振幅の小さいパルス信号Ｐ
m を連続的に出力させ、静止画撮像時は高輝度設定器３
７ｂに設定された高い輝度に応じて振幅の大きいパルス
信号Ｐs を単発的に出力させる。

【００２６】例えば、動画を撮像するときに、発光タ
イミング同期回路３５からＣＣＤ素子２の撮像周期に同
期した発光タイミング同期信号が10／600 秒ごとに出力
され、その露光時間が１／600 秒であるときに、発光時
間設定回路３６により発光時間設定信号Ｐ₂のパルス幅
を露光時間と等しい１／600 秒にすれば、残りの９／60
0 秒間は発光素子３３が消灯される。したがって、発光
素子３３を連続点灯する場合に比して画像の明るさは等
しく、電力量は単純計算で１／１０になり、その分、発
光素子３３の寿命も延びる。

【００２７】また、静止画を撮像するときに瞬間的に
短時間だけ発光素子を点滅させる場合は、連続点灯が許
容されている連続最大定格電圧より高い電圧を供給して
より明るく点灯させてることができ、例えば定格の２〜
３倍の電圧を１／600 秒間だけ供給しても、発光素子３
３が破壊されることがない。また、このように高い電圧
を供給しても、単発的且つ瞬間的であるので、消費電力
量は格別増えることはない。さらに、発光素子３３が点
灯している間に発熱しても、発光素子３３が消灯してい
る間に冷却されるので、その熱により電子回路などに悪
影響を及ぼすおそれもない。したがって、放熱用の空間
を確保する必要がなく、装置全体を小型化することがで
きる。

【００２８】なお、上述の説明では、輝度設定器３７
に、動画撮像時の低い輝度を設定する低輝度設定器３７
ａと、静止画撮像時の高い輝度を設定する高輝度設定器
３７ｂを設ける場合について説明したが、動画も静止画
も同じ光量で照明する場合は、特に、低輝度設定器３７
ａと高輝度設定器３７ｂを設けずに、動画と静止画とで
区別せずに一つの輝度を設定しておき、その輝度に応じ
て駆動パルス信号ＰＤの振幅を輝度制御回路３８により
調整する。

【００２９】そして、本例においては、動画撮像時，
静止画撮像時のいずれを撮像する場合も、例えば、連続
点灯が許容されている定格電圧の1.5 倍の電圧を１／60
0 秒間ずつ供給すると、連続点灯する場合に比して３／
２０の電力量で約倍の明るさの画像が得られることにな
る。この場合、動画撮像時も静止画撮像時も輝度は同じ
であるが、発光素子３３を駆動パルス信号ＰＤで極めて
短い周期で点滅させているので、前述と同様に省エネが
図られ、発熱も抑えられる。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、被
写体の位置決めなどを行う動画撮像時に低輝度の照明光
を照射し、被写体の観察を行う静止画撮像時には高輝度
の照明光を照射するようにしているので、連続して高輝
度の照明光を照射する場合に比して、電力消費量が節約
され省エネが図られるだけでなく、マイクロスコープ内
に組み込まれた電子回路，電子機器に悪影響を及ぼす発
熱を最低限に抑えることができ、ひいては、装置全体を
小型化できるという大変優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る撮像式マイクロスコープの一例を
示す概略構成図。

【図２】本発明に係る他の撮像式マイクロスコープを示
す概略構成図。

【図３】撮像素子の撮像タイミングと駆動パルスの関係
を示すグラフ。

【図４】撮像素子の撮像タイミングと駆動パルスの関係
を示すグラフ。

【符号の説明】

１，３１・・撮像式マイクロスコープＷ・・・・・被写体２・・・・・ＣＣＤ素子（撮像素子）３・・・・・ＣＣＤカメラ５，３２・・照明系５Ａ・・・・動画撮像用照明系５Ｂ・・・・静止画撮像用照明系３３・・・・・発光素子３４・・・・・照明光制御装置３５・・・・・発光タイミング同期回路３６・・・・・発光時間設定回路３７・・・・・輝度設定器３８・・・・・輝度制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子（２）により任意の倍率で被写
体（Ｗ）の動画像を撮像すると共に、任意のタイミング
で静止画撮像信号が出力されたときにその静止画像を撮
像する撮像式マイクロスコープにおいて、撮像素子（２）で被写体（Ｗ）の動画像を撮像している
間、被写体（Ｗ）に対し低輝度の照明光を照射する動画
撮像用照明系（5A）と、前記静止画撮像信号が出力され
たときにこれに同期して被写体（Ｗ）に高輝度の照明光
を瞬間的に照射する静止画撮像用照明系（5B）とを備え
たことを特徴とする撮像式マイクロスコープ。
【請求項２】撮像素子（２）により任意の倍率で被写
体（Ｗ）の動画像を撮像すると共に、任意のタイミング
で静止画撮像信号が出力されたときにその静止画像を撮
像する撮像式マイクロスコープにおいて、被写体（Ｗ）に照明光を照射する光源として輝度調整可
能な発光素子（33）を備え、撮像素子（２）で被写体
（Ｗ）の動画像を撮像している間、前記発光素子（33）
を低輝度で発光させ、前記静止画撮像信号が出力された
ときにこれに同期して前記発光素子（33）を瞬間的に高
輝度で発光させる照明光制御装置（34）を備えたことを
特徴とする撮像式マイクロスコープ。
【請求項３】前記照明光制御装置（34）は、発光素子
（33）に供給される駆動パルス信号（PD) を撮像素子
（２）の露光タイミングに同期させる発光タイミング同
期回路（35）と、その駆動パルス信号（PD) のパルス幅
を撮像素子（２）の露光時間に応じて設定する発光時間
設定回路（36）と、前記駆動パルス信号（PD) の振幅を
輝度設定器（37）に設定された動画撮像時と静止画撮像
時の夫々の輝度に応じて可変制御する輝度制御回路（3
8）とを備えて成る請求項２記載の撮像式マイクロスコ
ープ。
【請求項４】撮像素子（２）により任意の倍率で被写
体（Ｗ）の動画像を撮像すると共に、任意のタイミング
で静止画撮像信号が出力されたときにその静止画像を撮
像する撮像式マイクロスコープにおいて、被写体（Ｗ）に照明光を照射する光源として輝度調整可
能な発光素子（33）を備え、所定の露光タイミング及び
所定の露光時間で露光される撮像素子（２）の露光時に
これに同期して前記発光素子（33）を瞬間点灯させ、撮
像素子（２）の非露光時に発光素子（33）を消灯させ又
は供給電圧を低下させる照明光制御装置を備えたことを
特徴とする撮像式マイクロスコープ。