JP2003185931A

JP2003185931A - 顕微鏡システム

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Publication number: JP2003185931A
Application number: JP2001383559A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yoneyama; 貴米山; Tetsuya Shirota; 哲也城田; Masato Kanao; 真人金尾
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2021-12-17
Also published as: JP4071961B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで大型化することなく、観察光学系と
連動して調光を行なっても色温度が変化しない顕微鏡シ
ステムを提供すること。【解決手段】被写体（５）を照明する照明手段（２）
と、前記照明手段によって照明された前記被写体を撮像
素子（８）に投影する結像手段（６，７）と、前記照明
手段の光量を調整する調光手段（１３，１４）と、前記
結像手段により前記撮像素子に投影される被写体像の倍
率を変化させるズーム手段（１１，１２）と、前記調光
手段による調整に応じて、前記撮像素子の駆動パルスに
同期して前記照明手段への通電パルス幅を変えることに
より照明光の光量を制御する制御手段（１４）と、を具
備し、前記制御手段は、前記ズーム手段による倍率の変
化に連動して前記通電パルス幅を可変させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】顕微鏡の照明操作制御において、観察光
学系の変化に対して照明光の強度を連動させる技術は公
知である。例えば、ズームレンズを低倍率から高倍率へ
と変化させた場合、一般に被写体像は暗くなる。特開平
７−２４８４５０号公報では、この照明光の強度を補正
するために、ズーム倍率と光量比のパラメータテーブル
から最適な減光フィルタの組み合わせを選択し、その減
光フィルタを光路中にＩＮ／ＯＵＴすることにより、自
動調光制御をする方法が開示されている。

【０００３】また特開２０００−１３７１６７号公報で
は、被写体を撮像素子により撮像し、その輝度情報を基
に光源へ供給する電源電圧を制御し、調光を行なう方法
が開示されている。さらに特開平９−６８７４２号公報
では、省電力化のため、カメラのシャッターの開閉期間
とＬＥＤの照明期間を同期させる方法が開示されてい
る。

【０００４】また特開平７−２４８４５０号公報には、
対物レンズとズーム機構を備えた顕微鏡システムが開示
されている。この顕微鏡システムは、ズーム機構が観察
光量のパラメータを記憶する手段を有し、このパラメー
タを参照して、変倍前後の観察光量が一定に維持される
よう調光部材（ＮＤフィルタ）を制御（組合せ挿脱）し
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−２４８４５０号公報ではフィルタをＩＮ／ＯＵＴさ
せるため、フィルタ自体、フィルタを駆動する機構、及
び電気制御機構が必要であり、装置が大型化したり、コ
ストが高くなる欠点がある。

【０００６】また、特開２０００−１３７１６７号公報
のように調光を光源の電源電圧で行なう制御では、画像
データを演算するための装置が必要となり、同じく装置
が大型化しコスト高となる。さらに、調光制御が供給電
圧の大きさを変える制御のため、輝度により光源の色温
度が変化し、同じ被写体を観察していても調光を行なう
と被写体の色が変化するという欠点がある。そのため、
被写体である細胞等の状態をその色や形から判断する顕
微鏡観察では、光源の電源電圧を調整する方法で調光を
行なうことは非常に困難である。

【０００７】また従来、低消費電力性能と高信頼性を有
するＬＥＤを照明として利用する製品が発表されてい
る。ＬＥＤ照明の調光制御としては、供給電圧・電流制
御と、供給電流の通電時間を変化させるパルス制御が一
般的である。しかし供給電圧・電流制御は、ＬＥＤにお
いても色温度が変化してしまうため、顕微鏡観察では採
用することができない。

【０００８】そのため、パルス制御によりＬＥＤの調光
を行なうこととなるが、ＬＥＤの点灯期間と消灯期間が
存在することにより、ＴＶ観察では画面上に縞模様がで
るなどの不具合が生じてしまう。そこで特開平９−６８
７４２号公報では、カメラのシャッター開閉期間とＬＥ
Ｄの照明期間を同期させる方法が開示されている。

【０００９】しかし、上述したいずれの従来技術でも、
顕微鏡の光源を使用せずに自然エネルギーの太陽光など
を被写体への光源として省電力化した場合、画像情報と
光源の関連性がなくなるため、調光制御によるシステム
の不具合が生じる可能性がある。

【００１０】また特開平７−２４８４５０号公報では、
変倍前後の観察光量を一定に維持するために光量パラメ
ータをＰＣメモリ等に記憶させる必要があり、光量検知
用の撮像素子や記憶メモリ等の電子デバイスが必要とな
る。さらに、それら電子デバイスのネットワークを構成
するための筐体や配線、電源供給、組立て調整等を必要
とし、非常に高いコストがかかってしまうという問題が
ある。

【００１１】本発明の目的は、低コストで大型化するこ
となく、観察光学系と連動して調光を行なっても色温度
が変化しない顕微鏡システムを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の顕微鏡システムは以下の如く
構成されている。

【００１３】（１）本発明の顕微鏡システムは、被写体
を照明する照明手段と、前記照明手段によって照明され
た前記被写体を撮像素子に投影する結像手段と、前記照
明手段の光量を調整する調光手段と、前記結像手段によ
り前記撮像素子に投影される被写体像の倍率を変化させ
るズーム手段と、前記調光手段による調整に応じて、前
記撮像素子の駆動パルスに同期して前記照明手段への通
電パルス幅を変えることにより照明光の光量を制御する
制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記ズーム手段
による倍率の変化に連動して前記通電パルス幅を可変さ
せる。

【００１４】（２）本発明の顕微鏡システムは上記
（１）に記載のシステムであり、かつ前記制御手段は、
前記調光手段による調整を優先させて前記照明光の光量
を制御する。

【００１５】（３）本発明の顕微鏡システムは上記
（１）または（２）に記載のシステムであり、かつ前記
調光手段により前記照明光の光量が最小になった場合も
前記撮像素子を駆動させる。

【００１６】（４）本発明の顕微鏡システムは上記
（１）乃至（３）のいずれかに記載のシステムであり、
かつ前記調光手段は、前記通電パルス幅を最小から最大
まで可変可能であり、前記照明手段の通電を停止させる
切換手段と一体化されている。

【００１７】（５）本発明の顕微鏡システムは上記
（１）乃至（４）のいずれかに記載のシステムであり、
かつ前記制御手段は、前記調光手段の回転角度に応じて
前記通電パルス幅を変化させる。

【００１８】（６）本発明の顕微鏡システムは上記
（１）乃至（５）のいずれかに記載のシステムであり、
かつ前記制御手段は、前記ズーム手段の回転角度に応じ
て前記通電パルス幅を変化させる。

【００１９】上記手段を講じた結果、それぞれ以下のよ
うな作用を奏する。

【００２０】（１）本発明の顕微鏡システムによれば、
照明光の光量制御を撮像素子の駆動パルスに同期した制
御により行なうため、フィルタやフィルタ駆動装置など
を必要とせず、システムが低コストで大型化することな
く、観察光学系の変化に連動した調光を行なっても色温
度を変化させずにテレビ観察をすることが可能となる。

【００２１】（２）本発明の顕微鏡システムによれば、
ズーム倍率に関わらず照明光の光量を変えることができ
る。

【００２２】（３）本発明の顕微鏡システムによれば、
照明手段を消灯しても撮像素子は駆動しているため、照
明に自然エネルギーである太陽光を使用でき省電力化を
図ることができる。

【００２３】（４）本発明の顕微鏡システムによれば、
調光手段と照明手段の点灯／消灯切換手段とが一体とな
っているため、煩雑な操作をすることなく、確実な照明
手段の操作が可能となる。

【００２４】（５）本発明の顕微鏡システムによれば、
調光手段の回転位置に関わらず、調光手段の回転角度の
変化量に対する照明強度の変化の比率をほぼ一定にする
ことができ、被写体への照明光を最適にする調光操作を
容易に行なうことができる。

【００２５】（６）本発明の顕微鏡システムによれば、
ズーム倍率の変化による照明光強度の変化を確実に補正
することができ、ズーム操作時に調光操作を行なう必要
がなく、常に適切な照明光量で顕微鏡観察を容易に行な
うことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００２７】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る顕微鏡システムの全体構成を示す
図である。図１に示すように、ＬＥＤ照明ユニット１は
ＬＥＤ２とコレクタレンズ３を備えている。顕微鏡本体
１００の上部には、ステージ４が設けられ、ステージ４
上には被写体５が載置されている。さらに顕微鏡本体１
００は、被写体側レンズ６、結像レンズ７、撮像素子で
あるＣＣＤ８、ズーム機構１０、調光コントロール部１
４、ＣＣＤ信号処理部１４１を備えている。ＬＥＤ２の
光軸ａ上に、コレクタレンズ３、ステージ４、被写体側
レンズ６、ズームレンズ群１２、結像レンズ７、及びＣ
ＣＤ８が配置されている。

【００２８】調光コントロール部１４は、ズームボリュ
ーム１１と調光ボリューム１３の抵抗値に基づいてＬＥ
Ｄ照明ユニット１の調光制御を行なう。ＣＣＤ信号処理
部１４１は、ＣＣＤ８、調光コントロール部１４と接続
され、さらに顕微鏡本体１００とは別体のモニタ９に接
続されている。ＣＣＤ信号処理部１４１は、ＣＣＤ８か
らの撮像信号を処理して映像信号を生成する。モニタ９
はＣＣＤ信号処理部１４１からの映像信号を受けて、被
写体５の観察画像を表示する。

【００２９】ＬＥＤ照明ユニット１では、ＬＥＤ２から
下方へ出射された光をコレクタレンズ３で集光して、ス
テージ４上に固定された被写体５への照明を行なう。Ｌ
ＥＤ２からの照明光によって照明された被写体５の像
は、被写体側レンズ６、ズームレンズ群１２、結像レン
ズ７によってＣＣＤ８に結像され、モニタ９で観察され
る。なお、結像される被写体像は、ズーム機構１０によ
って投影倍率（以後、ズーム倍率と称する）を変化させ
ることが可能である。

【００３０】ズーム機構１０の操作、すなわちズーム倍
率の変更は、回し環（図１では不図示。後述する図１９
の回し環６０３に相当する。）で行なわれる。ズームボ
リューム１１は、ズーム倍率の変動により生じる観察像
の明るさ変化をキャンセルするための調光を行なう可変
抵抗器からなる。このズームボリューム１１は、不図示
の連動機構によって、上記回し環の回転操作に連動す
る。調光ボリューム１３は、ズーム機構１０とは無関係
に調光を行なうための可変抵抗器からなる。調光コント
ロール部１４は、ズームボリューム１１と調光ボリュー
ム１３からの出力を受けて、ＬＥＤ照明ユニット１の調
光制御を行なう。

【００３１】この構成によって、(1)ユーザーによる上
記回し環の操作によりズーム倍率が変更された場合に、
それに伴って生じる観察像の明るさ変化が自動的に補正
され、(2)ユーザーは観察像の明るさを変更したい場合
に、調光ボリューム１３を操作することによってズーム
倍率と無関係に照明光量の調整を行なえる。

【００３２】図２の（ａ）は、調光ボリューム１３の回
転角度に対する抵抗値の変化の例を示す図、図２の
（ｂ）は、ズームボリューム１１の回転角度に対する抵
抗値の変化の例を示す図である。ズーム機構１０では、
ズームレンズ群１２が光軸ａ方向へ移動することによ
り、投影倍率を可変させる。すなわちズーム機構１０
は、図２の（ｂ）に示すような倍率に対応した回転角度
に応じて抵抗値が変化する可変抵抗器からなるズームボ
リューム１１にズームレンズ群１２が連動しており、上
記回し環の回転に連動して抵抗値が変化する。また、調
光ボリューム１３は、ユーザーが調光を行なうためのメ
インのボリュームスイッチであり、ズームボリューム１
１と同様、図２の（ａ）に示すように、調光ボリューム
１３の回転角度に応じて抵抗値が変化する可変抵抗器か
らなる。

【００３３】調光コントロール部１４は、ズームボリュ
ーム１１と調光ボリューム１３からの出力を受けて、Ｌ
ＥＤ照明ユニット１の調光制御を行なう。

【００３４】図３は、上記顕微鏡システムの調光機能に
関するブロック図である。図３に示すように、調光コン
トロール部１４では、リファレンス電圧発生器１５が、
メインボリュームゲイン１６、減算器１７、加算器１
９、及びＡ／Ｄコンバータ２０に接続されている。ま
た、メインボリュームゲイン１６が、減算器１７、ズー
ムゲイン１８、及び加算器１９を介してＡ／Ｄコンバー
タ２０に接続され、Ａ／Ｄコンバータ２０がＬＥＤ駆動
パルス発生器２１に接続されている。さらに、メインボ
リュームゲイン１６には調光ボリューム１３が接続さ
れ、ズームゲイン１８にはズームボリューム１１が接続
されている。ＬＥＤ駆動パルス発生器２１には、ＬＥＤ
照明ユニット１とＣＣＤ８が接続されている。

【００３５】リファレンス電圧発生器１５は、メインボ
リュームゲイン１６へ出力する基準電圧ｒｅｆと、Ａ／
Ｄコンバータ２０へ出力する基準電圧ＶＲＢ、ＶＲＴを
発生する。本第１の実施の形態では、リファレンス電圧
発生器１５は、１Ｖの基準電圧ｒｅｆと、それぞれ１
Ｖ、３Ｖの基準電圧ＶＲＢ、ＶＲＴを発生する。

【００３６】メインボリュームゲイン１６は、リファレ
ンス電圧発生部１５から入力した基準電圧ｒｅｆを、調
光ボリューム１３の抵抗値に応じて増幅するものであ
り、ここでは１倍から３倍までの増幅を行なう。ズーム
ゲイン１８は、メインボリュームゲイン１６で増幅され
たリファレンス電圧から減算器１７によって基準電圧ｒ
ｅｆ分減算された電位を、ズームボリューム１１の抵抗
値に応じて増幅するものであり、ここでは１倍から１０
倍までの増幅を行なう。

【００３７】Ａ／Ｄコンバータ２０は、ズームゲイン１
８で増幅された電位に加算器１９によって基準電圧ｒｅ
ｆが再び加算された電位を、Ａ／Ｄ変換するものであ
り、ここでは１Ｖから３Ｖまでの電圧範囲を０から２５
５までの値にＡ／Ｄ変換する。

【００３８】ＬＥＤ駆動パルス発生器２１は、図４に示
すように、ＣＣＤ８の駆動制御を行なうための駆動パル
スを作成するとともに、ＬＥＤ照明ユニット１のＬＥＤ
２への電圧の供給を、ＣＣＤ８の駆動周期Ｔに同期さ
せ、通電パルス幅ｔを可変させて行なうものである。こ
こで通電パルス幅ｔは、Ａ／Ｄコンバータ２０から出力
される０から２５５の値に応じて、最小パルス幅から最
大パルス幅まで可変する。最大パルス幅の場合、連続点
灯が行なわれる。ここでは最小パルス幅はｔminとなっ
ている。

【００３９】次に、以上のように構成された本第１の実
施の形態の顕微鏡システムにおける動作について説明す
る。

【００４０】まず、ＬＥＤ２からの光量を最大値の１／
２、ズーム倍率を１倍として観察する場合について説明
する。光量調整のために、ユーザーが調光ボリューム１
３を回転させると、その回転角度に応じて調光ボリュー
ム１３の抵抗値が変化する。調光コントロール部１４で
は、リファレンス電圧発生器１５によって生成された１
Ｖの基準電位ｒｅｆが、メインボリュームゲイン１６に
よって、調光ボリューム１３の抵抗値に応じて増幅され
る。例えば、ユーザーが調光ボリューム１３の回転角度
を最大値の１／２の角度にしたものとする。この場合、
メインボリュームゲイン１６は調光ボリューム１３の抵
抗値に応じて１倍から３倍まで増幅を行なうものであ
り、ここでは約２Ｖに増幅される。

【００４１】続いて、メインボリュームゲイン１６で増
幅された電位は、減算器１７によって２Ｖから１Ｖへ基
準電圧１Ｖ分の減算が行なわれ、さらにズームゲイン１
８によって、ズームボリューム１１の抵抗値に応じて増
幅される。この場合、ズームゲイン１８はズームボリュ
ーム１１の抵抗値に応じて１倍から１０倍まで増幅を行
なうものであり、ここではズーム倍率が１倍となってい
るので増幅率は１倍となり、電位は１Ｖのままとなる。

【００４２】ズームゲイン１８で増幅された電位は、加
算器１９によって１Ｖから２Ｖへ基準電圧１Ｖ分の加算
が行なわれ、Ａ／Ｄコンバータ２０へ出力される。Ａ／
Ｄコンバータ２０は、１Ｖから３Ｖの電圧範囲を０から
２５５までの値にＡ／Ｄ変換するものであるので、入力
された２Ｖの電位は１２８としてＬＥＤ駆動パルス発生
器２１へ出力される。

【００４３】ＬＥＤ駆動パルス発生器２１は、Ａ／Ｄコ
ンバータ２０から入力した０〜２５５の値に応じて、通
電パルス幅ｔを連続してＣＣＤ８の駆動周期Ｔに同期さ
せ可変するものであるので、通電パルス幅ｔを駆動周期
Ｔの約半分となるように制御する。従って、光量が連続
通電状態であるＭａｘ光量の約１／２となる調光が行な
われる。

【００４４】次に、ユーザーが調光ボリューム１３の回
転角度を最小値である０の角度にしたものとする。この
場合、Ａ／Ｄコンバータ２０の出力は０となるため、通
電パルス幅ｔは最小幅のｔminとなり、最小光量である
Ｍｉｎ光量に調光される。また、調光ボリューム１３の
回転角度が最大値である１の角度の場合は、Ａ／Ｄコン
バータ２０の出力は２５５となり、通電パルス幅ｔは駆
動周期Ｔと同じとなり連続点灯の状態となるので、最大
光量であるＭａｘ光量に調光される。

【００４５】従って、図５に示すように、調光ボリュー
ム１３の回転角度を可変させることで、照明光の連続的
な調光が可能となる。同時に、ＣＣＤ８の駆動パルスと
同期したパルス制御で調光を行なっているため、色温度
の変化がなく、モニタ９で観察可能な調光を行なうこと
ができる。

【００４６】続いて、ズームボリューム１１を可変させ
る場合について説明する。以下では、ズーム倍率を先ほ
どの１倍から１．２倍に可変させる場合について説明す
る。ユーザーがズームボリューム１１を回転させて、先
ほどの１倍の状態から１．２倍の状態に可変させると、
ズームレンズ群１２がズーム倍率に対応した位置に移動
し、ＣＣＤ８への投影倍率が１．２倍となる。

【００４７】同時に、ズームボリューム１１の抵抗値も
倍率に応じて変化する。ズームゲイン１８はズームボリ
ューム１１の抵抗値に応じて、ズーム倍率に対応した増
幅を行なうものであり、ここでは、ズームゲイン１８の
増幅率はズーム倍率の２乗と等しい１．４倍となる。通
電パルス幅ｔは、ズームゲイン１８からの電位に応じて
可変となっているので、通電パルス幅も１．４倍とな
る。このため、ＬＥＤ照明ユニット１からの光量はズー
ム倍率１倍の時の１．４倍となるが、投影倍率のためＣ
ＣＤ８上に投影される光量は１／１．４となる。

【００４８】従って図６に示すように、ＣＣＤ８上の光
量は、ズーム倍率に関わらず一定であり、ズーム倍率を
１．２倍にしてもズーム倍率１倍の時と等しくなる。こ
れにより、ズーム倍率を可変させた場合でも、一定の明
るさの状態で観察を行なうことが可能となる。

【００４９】また、調光コントロール部１４は上述した
構成をなすため、調光ボリューム１３の角度を最小にし
た場合は、ズームボリューム１１の値によらず、Ａ／Ｄ
コンバータ２０の出力は０となるため、通電パルス幅ｔ
は最小幅のｔminとなり、Ｍｉｎ光量に調光される。ま
た、調光ボリューム１３の角度を最大にした場合は、Ａ
／Ｄコンバータ２０の出力は２５５となるため、通電パ
ルス幅ｔは最大幅すなわち連続点灯の状態となり、Ｍａ
ｘ光量に調光される。なお、調光ボリューム１３の角度
を最小にした場合でも、ＣＣＤ８への駆動パルスの出力
は行なわれているので、ＬＥＤ照明ユニット１の光量が
最小となっても、自然エネルギーである太陽光を照明に
使用した観察が可能である。

【００５０】（第２の実施の形態）図７は、本発明の第
２の実施の形態に係る顕微鏡システムの調光機能に関す
るブロック図である。図７において図３と同一な部分に
は同符号を付してある。

【００５１】図７に示すように、調光ボリューム１３と
ＬＥＤ駆動パルス発生器２１に調光スイッチ２２が接続
されている。調光スイッチ２２は、調光ボリューム１３
と一体になっているスイッチであり、調光ボリューム１
３の抵抗値が０となった時に調光ボリューム１３をさら
に抵抗値を下げる方向に回した場合、図８に示すよう
に、ＯＦＦとなり、それ以外ではＯＮとなるものであ
る。

【００５２】次に、以上のように構成された本第２の実
施の形態の顕微鏡システムにおける動作について説明す
る。

【００５３】本第２の実施の形態では、調光ボリューム
１３を用いてＬＥＤ照明ユニット１の調光を行なうまで
は、第１の実施の形態の動作と同様であり、調光ボリュ
ーム１３を可変させることによって、ＬＥＤ２への通電
パルス幅ｔを最小パルス幅から連続点灯が行なわれる最
大パルス幅まで連続的に可変できる。

【００５４】ユーザーが、調光ボリューム１３を抵抗値
が最小の角度からさらに減少する方向に回転させた場
合、調光スイッチ２２はＯＦＦの状態となる。調光スイ
ッチ２２がＯＦＦとなると、ＬＥＤ駆動パルス発生器２
１はＬＥＤ２の通電を停止させる制御を行なう。そし
て、ユーザーが調光ボリューム１３を抵抗値の増加する
方向に回転させ、調光スイッチ２２がＯＮの状態となる
と、ＬＥＤ駆動パルス発生器２１は再びＬＥＤ２の通電
を開始させる制御を行なう。

【００５５】従って、ユーザーは調光ボリューム１３を
操作するだけで、通電パルス幅ｔの可変と通電のＯＮ，
ＯＦＦを行なうことができ、煩雑な操作を行なうことな
く、確実にＬＥＤの点灯操作を行なうことができる。

【００５６】（第３の実施の形態）図９は、本発明の第
３の実施の形態に係る顕微鏡システムの調光機能に関す
るブロック図である。図９において図３，図７と同一な
部分には同符号を付してある。図１０は、第１の実施の
形態における調光ボリューム１３の回転角度に対する抵
抗値（通電パルス幅）の変化を示す図、図１１は調光ボ
リューム１３の回転角度に対するＣＣＤ８上の光量の変
化を示す図である。図１２は、本第３の実施の形態にお
ける調光ボリューム１３’の回転角度に対する抵抗値
（通電パルス幅）の変化を示す図、図１３は調光ボリュ
ーム１３’の回転角度に対するＣＣＤ８上の光量の変化
を示す図である。

【００５７】図９に示すように、本第３の実施の形態で
は、図３に示した調光ボリューム１３に代え、調光ボリ
ューム１３’をメインボリュームゲイン１６に接続して
いる。

【００５８】メインボリュームゲイン１６が、一般的な
オペアンプによって非反転増幅で構成された場合、電位
の増幅率は、式（１＋Ｒ２／Ｒ１）で求められる。ここ
で、Ｒ１を４ｋΩの固定抵抗、Ｒ２を０Ωから８ｋΩま
で可変である調光ボリューム１３'とすると、前記式か
ら、１倍から３倍までの増幅率が得られることになる。

【００５９】しかしながら、図１０に示すように、調光
ボリュームの回転角度の変化に対する抵抗値の変化量が
一定の場合、例えば同じ角度（約３６度）だけ回転させ
ても、電位の変化率は、θａ付近（抵抗値が８００Ω付
近）で約１５％、θｂ付近（抵抗値が８ｋΩ付近）で７
％と、調光ボリュームの回転位置によって異なることに
なる。

【００６０】また、ＬＥＤ２への通電パルス幅ｔは、Ａ
／Ｄ変換された電位に応じて可変となっているため、図
１１に示すように、調光ボリュームの回転角度の変化と
光量の変化の比率が異なることになる。したがって、調
光ボリュームの回転位置によって、回転させる角度が同
じでも照明光の変化の度合いが異なるため、ユーザーに
とって違和感があり、調光操作が煩雑なものとなる。

【００６１】そこで、本第３の実施の形態の調光ボリュ
ーム１３'は、図１２に示すように、同じ角度だけ回転
させた場合、抵抗値が小さいθａ付近では抵抗値の変化
が少なく、抵抗値が大きいθｂ付近では抵抗値の変化が
多くなるような特性を有するものとしている。これによ
り、図１３に示すように、調光ボリューム１３’の回転
角度の変化と光量の変化の比率を等しくすることが可能
となる。よってユーザーは、被写体への調光操作を違和
感なく容易に行なうことができる。

【００６２】なお、本第３の実施の形態では、図１０の
特性を有する調光ボリューム１３を図１２の特性を有す
る調光ボリューム１３’に変更したが、例えば、調光ボ
リューム１３’を図１０の特性を有するものとし、図示
しない調光ボリューム軸に設けてもよい。この場合、調
光ボリューム１３’を軸と連動させる際に、変形カムを
介して回転させることで、図１２に示す抵抗値が小さい
付近では変化量が小さく、抵抗値が大きい付近では変化
量が大きくなるような特性カーブが得られる。また、図
１０に示す調光ボリュームの回転角度を読みとり、ルッ
クアップテーブル等を用いて、図１３に示す特性カーブ
が得られるように変換を行なっても、同様に実現可能で
ある。

【００６３】（第４の実施の形態）図１４は、本発明の
第４の実施の形態に係る顕微鏡システムの調光機能に関
するブロック図である。図１４において図３，図７，図
９と同一な部分には同符号を付してある。図１５は、第
１の実施の形態におけるズームボリューム１１の回転角
度に対する抵抗値（通電パルス幅）の変化を示す図、図
１６はズームボリューム１１の回転角度に対するＣＣＤ
８上の光量の変化を示す図である。図１７は、本第３の
実施の形態におけるズームボリューム１１’の回転角度
に対する抵抗値（通電パルス幅）の変化を示す図、図１
８はズームボリューム１１’の回転角度に対するＣＣＤ
８上の光量の変化を示す図である。

【００６４】図１４に示すように、本第４の実施の形態
では、図３に示したズームボリューム１１に代え、ズー
ムボリューム１１’をズームゲイン１８に接続してい
る。

【００６５】ズームゲイン１８が、一般的なオペアンプ
によって非反転増幅で構成された場合、電位の増幅率
は、式（１＋Ｒ２／Ｒ１）で求められる。ここで、Ｒ１
を１ｋΩの固定抵抗、Ｒ２を０Ωから１０ｋΩまで可変
であるズームボリューム１１'とすると、前記式から、
１倍から１０倍までの増幅率が得られることになる。

【００６６】しかしながら、図１５に示すように、ズー
ムボリュームの回転角度の変化に対する抵抗値の変化量
が一定の場合、例えば同じ角度（約３６度）だけ回転さ
せても、電位の変化率は、θａ付近（抵抗値が１ｋΩ付
近）で約５０％、θｂ付近（抵抗値が１０ｋΩ付近）で
１０％と、ズームボリュームの回転位置によって異なる
ことになる。さらに、ズーム倍率ｘと光量ｙの関係は、
ｙ＝Ａ／ｘ^２、となる。このため、図１６に示すよう
に、ズームボリュームの回転位置によって、ＣＣＤ８上
の光量が異なることになる。

【００６７】そこで、本第４の実施の形態のズームボリ
ューム１１'は、図１７に示すように、同じ角度だけ回
転させた場合、抵抗値が小さいθａ付近では抵抗値の変
化が少なく、抵抗値が大きいθｂ付近では抵抗値の変化
が多くなるような特性を有するものとしている。これに
より、図１８に示すように、ズームボリューム１１’の
回転角度によらず、ＣＣＤ８上の光量を一定とすること
が可能となる。よってユーザーは、被写体への調光操作
を違和感なく容易に行なうことができる。

【００６８】なお、本第４の実施の形態では、図１５の
特性を有するズームボリューム１１を図１７の特性を有
するズームボリューム１１’に変更したが、例えば、ズ
ームボリューム１１’を図１５の特性を有するものと
し、図示しないズームボリューム軸に設けてもよい。こ
の場合、ズームボリューム１１'を軸と連動する際に、
変形カムを介して回転させることで、図１７に示す抵抗
値が小さい付近では変化量が小さく、抵抗値が大きい付
近では変化量が大きくなるような特性カーブが得られ
る。また、図１５に示すズームボリューム回転角度を読
みとり、ルックアップテーブル等を用いて、図１８に示
す特性カーブが得られるように変換を行なっても、同様
に実現可能である。

【００６９】（第５の実施の形態）図１９，図２０は、
本発明の第５の実施の形態に係る顕微鏡システムの構成
を示す断面図である。図１９，図２０は、互いの断面方
向が９０°をなしている。

【００７０】図１９，図２０に示す顕微鏡１’は、試料
Ａを載置するステージ部２００と、試料Ａを照明するた
めの光源部８００と、ステージ部２００に載置された試
料Ａの像を拡大・縮小するズームレンズ部３００と、ズ
ームレンズ部３００により拡大・縮小された像を検出す
る撮像素子を備えた撮像部４００と、撮像部４００で検
出した像のデータを変換し、図示しないパソコンに取り
込むための出力部５００と、前述した構成全体を支える
ベース部６００、から構成されている。

【００７１】ステージ部２００には、観察光軸Ｂ付近に
開口部２０１ａを有するステージ板２０１が、水平方向
に移動可能な状態でステージ受け２０２の上に配置され
ている。ズームレンズ部３００には、レンズ枠３０６に
保持されたレンズ３０１、レンズ枠３０９に保持された
レンズ３０３、レンズ枠３１０に保持されたレンズ３０
４が、それらの光軸Ｂが略一致するよう直線的に配置さ
れている。

【００７２】レンズ枠３０６は、ステージ受け２０２の
光軸Ｂ付近にある嵌合部２０２ｃに摺動可能に嵌合して
いる。レンズ枠３０６の外周に設けられた溝３０６ａに
は、ステージ受け２０２の側面孔２０２ｄに回転可能に
取り付けられた焦準ハンドル２０６の先端の偏心ピン２
０６ａが嵌合している。なお、焦準ハンドル２０６は、
抜け止めピン２０７、バネワッシャ２０８、ワッシャ２
０９により、ステージ受け２０２から抜け落ちることな
く適度な力量で回転可能に保持されている。その結果と
して、焦準ハンドル２０６を回転することで、レンズ３
０１が光軸Ｂ方向に移動し、試料Ａへのピント合わせが
可能になる。

【００７３】図２１の（ａ）は、レンズ枠３０９の構成
を示す斜視図、図２１の（ｂ）は、レンズ枠３１０の構
成を示す斜視図である。レンズ枠３０９，３１０は、そ
れぞれ図２１の（ａ），（ｂ）に示すように、嵌合孔３
０９ａ，嵌合溝３０９ｂ，及びカムフォロア３０９ｃ、
嵌合孔３１０ａ，嵌合溝３１０ｂ，及びカムフォロア３
１０ｃを有している。嵌合孔３０９ａ及び嵌合溝３１０
ｂは後述する２本の支柱６０２，６０２の一方に、嵌合
溝３０９ｂ及び嵌合孔３１０ａは２本の支柱６０２，６
０２の他方に、各々上下方向へ移動可能に嵌合してい
る。

【００７４】図１９，図２０に示すように、２本の支柱
６０２，６０２は、上方のステージ受け２０２と下方の
ベース６０１とに挟持されている。円筒状をなす回し環
６０３は、その内側に後述するカム溝６０３ａ,６０３
ｂを有し、２本の支柱６０２，６０２を囲むよう配置さ
れ、ステージ受け２０２とベース６０１とに挟まれてい
る。回し環６０３の上下端面は、それぞれステージ受け
２０２及びベース６０１との間にわずかな隙間を有して
いる。また回し環６０３は、その内径面の上部と下部
が、それぞれステージ受け２０２とベース６０１の各突
出部の側面に嵌合しており、ステージ受け２０２とベー
ス６０１に対して回転可能な状態にある。カム溝６０３
ａ，６０３ｂには、それぞれレンズ枠３０９のカムフォ
ロア３０９ｃ及びレンズ枠３１０のカムフォロア３１０
ｃが嵌合し、これらが規制されている。

【００７５】図２２は、カム溝６０３ａ,６０３ｂの展
開図である。図２２に示すように、カム溝６０３ａ,６
０３ｂは、それぞれレンズ３０３とレンズ３０４によっ
て試料Ａの像を拡大または縮小し、前後のレンズの焦点
位置に結像させるべく計算された形状を有している。そ
の結果として、回し環６０３を回転することで、カム溝
６０３ａ,６０３ｂに規制されたカムフォロア３０９ｃ,
３１０ｃが押圧され、レンズ３０３とレンズ３０４が光
軸Ｂの方向に移動し、試料Ａの像が拡大または縮小され
る。

【００７６】さらに、回し環６０３の下方口元の内径周
面には内歯ギヤ６０３ｃが設けられ、この内歯ギヤ６０
３ｃは、ベース６０１のざぐり穴６０１ａの嵌合部６０
１ｂに回転可能に取り付けられた変速ギヤ９０１の大ギ
ヤ部９０１ａと噛み合っている。また、大ギヤ部９０１
ａと同軸上で一体的に設けられた小ギヤ部９０１ｂが、
回路基板４０２上に設けられた可変抵抗９０３のボリュ
ームギヤ９０３ａと噛み合い、回転可能な状態にある。
その結果、可変抵抗９０３の抵抗値は、回し環６０３の
回転角度に応じて所定の値に変動可能であり、光源８０
１の照明光量を倍率の変動に合わせて変化させることが
できる。なお、変速ギヤ９０１下方の側面溝にはＣリン
グ９０２が取り付けられ、変速ギヤ９０１が嵌合部６０
１ｂから上方へ抜けることを防止している。

【００７７】撮像部４００は、ズームレンズ部３００に
よってズーム拡大された試料Ａの像を受光する撮像素子
４０１と、受光した像のデータを処理する機能を有する
回路基板４０２とからなる。回路基板４０２上には、撮
像素子４０１が一体的に設けられている。回路基板４０
２は、撮像素子４０１の撮像面がズームレンズ部３００
の光学的な焦点位置に一致するよう、ベース６０１に対
して固定されている。

【００７８】出力部５００は、回路基板４０２上に一体
的に構成された処理回路５０１と、図示しない外部のパ
ソコンに接続するためのＵＳＢ等の端子５０３とからな
る。処理回路５０１と端子５０３は、リード線５０２に
よって電気的に接続され、画像データ出力やパソコンか
らの電源供給を可能にする。

【００７９】光源部８００は、光源８０１と、光源８０
１への供給電源を調節するボリューム８０２と、撮像部
４００から光源８０１の電源を供給するためのケーブル
８０３とを備えており、これらは基板８０４に保持され
ている。また光源部８００は、リングバネ８０５によっ
て筒状部品８０６内に嵌合固定され光源８０１からの照
射光をステージ部２００に載置された試料Ａに集光する
ための集光レンズ８０７と、基板８０４及び筒状部品８
０６を支持し固定ツマミ８０８によってステージ受け２
０２に固定されるアーム８０９とを備えている。アーム
８０９に支持された基板８０４及び筒状部品８０６は、
外装カバー８１０で覆われている。筒状部品８０６の一
部は、集光レンズ８０７からの照射光をステージ板２０
１に照射するために、外装カバー８１０の外に突出して
いる。

【００８０】なお、本第５の実施の形態の顕微鏡システ
ムは、上述した第１〜第４の実施の形態の調光機能を有
しており、図１９，図２０の構成部分には、図１等に示
した部分に相当するものがある。すなわち、試料Ａは被
写体５に、光源８０１はＬＥＤ２に、集光レンズ８０７
はコレクタレンズ３に、ステージ部２００はステージ４
に、撮像素子４０１はＣＣＤ８に、処理回路５０１は調
光コントロール部１４とＣＣＤ信号処理部１４１に各々
相当する。可変抵抗９０３はズームボリューム１１，１
１’に相当する。ボリューム８０２は調光ボリューム１
３，１３’に、各々相当する。

【００８１】以上の構成により、出力部５００に図示し
ないパソコンを接続することで、撮像部４００に前記パ
ソコンから電源が供給される。ステージ板２０１に載置
された試料Ａは、光源部８００により透過照明される。
光源部８００からは、ボリューム８０２による供給電源
の調整により、所望の照明光量を得ることができる。ま
た、試料Ａへのピント合わせは焦準ハンドル２０６で行
なわれる。ズームレンズ部３００により拡大または縮小
された像は、撮像部４００で撮像され、その画像データ
は出力部５００を介して前記パソコンに送られる。

【００８２】観察像の拡大・縮小は、ユーザーが回し環
６０３を回転させて行なうが、このとき変速ギヤ９０１
とボリュームギヤ９０３ａが連動回転し、可変抵抗９０
３の抵抗値を合わせて変動させる。可変抵抗９０３の抵
抗値は、処理回路５０１に入力される。

【００８３】通常、光学系の倍率を変えると像の明るさ
が変化し、撮像した画像が白とびや暗黒になってしまう
場合がある。しかし、処理回路５０１の制御によりズー
ムレンズ部３００の倍率変化に合わせて光源８０１の照
明光量を調整し、撮像素子４０１の受光量が白とびや暗
黒にならない一定の範囲内となるような抵抗曲線を有す
る可変抵抗９０３を用いることで、変倍操作後でもボリ
ューム８０２で調整された観察光量が一定の範囲に保た
れ、観察画像の明るさが一定範囲に保たれる。

【００８４】また、試料Ａの状態によっても観察光量が
異なるため、可変抵抗９０３だけでは暗い試料は変倍後
も暗いままである。その場合は、ボリューム８０２を手
動調整して適切な観察光量に調整する。

【００８５】なお、ボリューム８０２または回し環６０
３の回転操作に応じて、処理回路５０１により、第１〜
第４の実施の形態で述べた調光制御を行なうこともでき
る。

【００８６】本発明は上記各実施の形態のみに限定され
ず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。

【００８７】

【発明の効果】本発明によれば、低コストで大型化する
ことなく、観察光学系と連動して調光を行なっても色温
度が変化しない操作性に優れた顕微鏡システムを提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る顕微鏡システ
ムの全体構成を示す図。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係るボリュームの
回転角度に対する抵抗値の変化の例を示す図。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る顕微鏡システ
ムの調光機能に関するブロック図。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係るＣＣＤの駆動
制御を行なうための駆動パルスを示す図。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る調光ボリュー
ムの回転角度に対するＣＣＤ上の光量の変化を示す図。

【図６】本発明の第１の実施の形態に係るズーム倍率に
対するＣＣＤ上の光量の変化を示す図。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係る顕微鏡システ
ムの調光機能に関するブロック図。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係る調光ボリュー
ムの回転角度に対するＣＣＤ上の光量の変化を示す図。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係る顕微鏡システ
ムの調光機能に関するブロック図。

【図１０】本発明の第１の実施の形態における調光ボリ
ュームの回転角度に対する抵抗値の変化を示す図。

【図１１】本発明の第１の実施の形態における調光ボリ
ュームの回転角度に対するＣＣＤ上の光量の変化を示す
図。

【図１２】本発明の第３の実施の形態における調光ボリ
ュームの回転角度に対する抵抗値の変化を示す図。

【図１３】本発明の第３の実施の形態における調光ボリ
ュームの回転角度に対するＣＣＤ上の光量の変化を示す
図。

【図１４】本発明の第４の実施の形態に係る顕微鏡シス
テムの調光機能に関するブロック図。

【図１５】本発明の第１の実施の形態におけるズームボ
リュームの回転角度に対する抵抗値の変化を示す図。

【図１６】本発明の第１の実施の形態におけるズームボ
リュームの回転角度に対するＣＣＤ上の光量の変化を示
す図。

【図１７】本発明の第３の実施の形態におけるズームボ
リュームの回転角度に対する抵抗値の変化を示す図。

【図１８】本発明の第３の実施の形態におけるズームボ
リュームの回転角度に対するＣＣＤ８上の光量の変化を
示す図。

【図１９】本発明の第５の実施の形態に係る顕微鏡シス
テムの構成を示す断面図。

【図２０】本発明の第５の実施の形態に係る顕微鏡シス
テムの構成を示す断面図。

【図２１】本発明の第５の実施の形態に係るレンズ枠の
構成を示す斜視図。

【図２２】本発明の第５の実施の形態に係るカム溝の展
開図。

【符号の説明】

１…ＬＥＤ照明ユニット２…ＬＥＤ３…コレクタレンズ４…ステージ５…被写体６…被写体側レンズ７…結像レンズ８…ＣＣＤ９…モニタ１０…ズーム機構１１…ズームボリューム１２…ズームレンズ群１３…調光ボリューム１４…調光コントロール部１４１…ＣＣＤ信号処理部１５…リファレンス電圧発生器１６…メインボリュームゲイン１７…減算器１８…ズームゲイン１９…加算器２０…Ａ／Ｄコンバータ２１…ＬＥＤ駆動パルス発生器２２…調光スイッチ１１’…ズームボリューム１３’…調光ボリューム１’…顕微鏡２００…ステージ部２０１…ステージ板２０１ａ…開口部２０２…ステージ受け２０２ｃ…嵌合部２０２ｄ…側面孔２０６…焦準ハンドル２０６ａ…偏心ピン２０７…抜け止めピン２０８…バネワッシャ２０９…ワッシャ３００…ズームレンズ部３０１…レンズ３０３…レンズ３０４…レンズ３０６…レンズ枠３０６ａ…溝３０９…レンズ枠３０９ａ…嵌合孔３０９ｂ…嵌合溝３０９ｃ…カムフォロア３１０…レンズ枠３１０ａ…嵌合孔３１０ｂ…嵌合溝３１０ｃ…カムフォロア４００…撮像部４０１…撮像素子４０２…回路基板５００…出力部５０１…処理回路５０２…リード線５０３…端子６００…ベース部６０１…ベース６０２…支柱６０３…回し環６０３ａ，６０３ｂ…カム溝６０３ｃ…内歯ギヤ８００…光源部８０１…光源８０２…ボリューム８０３…ケーブル８０４…基板８０５…リングバネ８０６…筒状部品８０７…集光レンズ８０８…固定ツマミ８０９…アーム８１０…外装カバー９０１…変速ギヤ９０１ａ…大ギヤ部９０１ｂ…小ギヤ部９０２…Ｃリング９０３…可変抵抗９０３ａ…ボリュームギヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金尾真人東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内Ｆターム(参考） 2H052 AB05 AC05 AC23 AC28 AD03 AD08 AF14 AF21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体を照明する照明手段と、前記照明手段によって照明された前記被写体を撮像素子
に投影する結像手段と、前記照明手段の光量を調整する調光手段と、前記結像手段により前記撮像素子に投影される被写体像
の倍率を変化させるズーム手段と、前記調光手段による調整に応じて、前記撮像素子の駆動
パルスに同期して前記照明手段への通電パルス幅を変え
ることにより照明光の光量を制御する制御手段と、を具
備し、前記制御手段は、前記ズーム手段による倍率の変化に連
動して前記通電パルス幅を可変させることを特徴とする
顕微鏡システム。
【請求項２】前記制御手段は、前記調光手段による調整
を優先させて前記照明光の光量を制御することを特徴と
する請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項３】前記調光手段により前記照明光の光量が最
小になった場合も前記撮像素子を駆動させることを特徴
とする請求項１または２に記載の顕微鏡システム。
【請求項４】前記調光手段は、前記通電パルス幅を最小
から最大まで可変可能であり、前記照明手段の通電を停
止させる切換手段と一体化されていることを特徴とする
請求項１乃至３のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【請求項５】前記制御手段は、前記調光手段の回転角度
に応じて前記通電パルス幅を変化させることを特徴とす
る請求項１乃至４のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【請求項６】前記制御手段は、前記ズーム手段の回転角
度に応じて前記通電パルス幅を変化させることを特徴と
する請求項１乃至５のいずれかに記載の顕微鏡システ
ム。