JP2003207717A

JP2003207717A - 顕微鏡システム

Info

Publication number: JP2003207717A
Application number: JP2002003825A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Shirota; 哲也城田; Takashi Yoneyama; 貴米山; Masato Kanao; 真人金尾
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2003-07-25
Anticipated expiration: 2022-01-10
Also published as: JP4115706B2

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、前記照明手段による前記被写体への照明
角度を変更する照明角度変更手段（１）と、前記照明手
段の光量を調整する調光手段（１３，１４）と、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、前記調光手段の状態に関わ
らず前記照明光の光量を最大にさせる最大光量指示手段
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。

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
明手段による前記被写体への照明角度を変更する照明角
度変更手段と、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、前記調光手段の状態
に関わらず前記制御手段の制御による前記照明光の光量
を最大にさせる最大光量指示手段と、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。

【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、かつ前記照明角度変更
手段は、前記照明手段を、前記被写体に対して前記撮像
素子と対向する位置から前記撮像素子と同一側の位置ま
で移動させる。

【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
制御手段は、前記最大光量指示手段に応じた制御よりも
前記調光手段に応じた制御を優先する。

【００１６】（４）本発明の顕微鏡システムは上記
（２）または（３）に記載のシステムであり、かつ前記
照明角度変更手段と前記最大光量指示手段は連動し、前
記制御手段は、前記照明角度変更手段により前記照明手
段が所定の位置に移動した場合、前記照明光の光量を最
大にさせる。

【００１７】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。

【００１８】（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。
また、落射観察時など一般に最大の照明強度を必要とす
る場合に、ボリュームなどを操作することなく、容易な
操作で顕微鏡観察が可能となる。

【００１９】（２）本発明の顕微鏡システムによれば、
単一の照明手段により異なる観察方法を実行することが
可能になり、低コストのシステムを提供できる。

【００２０】（３）本発明の顕微鏡システムによれば、
照明光の最大光量を容易に解除することができ、顕微鏡
観察を容易な操作で実現することが可能になる。

【００２１】（４）本発明の顕微鏡システムによれば、
落射観察のための照明角度とした場合、照明強度が自動
的に最大になり、透過観察のための照明角度に戻した場
合、自動的に元の照明強度に戻る。そのため、顕微鏡観
察を容易な操作で実現することが可能になる。

【００２２】

【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。

【００２３】（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。

【００２４】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。

【００２５】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。な
お、ＬＥＤ照明ユニット１は線ｌで示すようにＡの位置
からＢの位置へ移動可能となっている。ＬＥＤ照明ユニ
ット１がＡの位置にある場合、被写体５に対して、ＬＥ
Ｄ照明ユニット１とＣＣＤ８は対向する位置にあり、照
明光が被写体５を透過しＣＣＤ８に入射する。一方、Ｌ
ＥＤ照明ユニット１がＢの位置にある場合、被写体５に
対して、ＬＥＤ照明ユニット１とＣＣＤ８は同一側にあ
り、照明光が被写体５に照射されて生じた散乱光がＣＣ
Ｄ８に入射する。すなわちＬＥＤ照明ユニット１は、被
写体５に対して、落射観察のための照明光を照射できる
角度まで移動可能である。

【００２６】ＬＥＤ２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１
２、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。

【００２７】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１２
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。

【００２８】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。

【００２９】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、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１１と同様、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。

【００３０】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。

【００３１】図２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２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、ＭＡＸ
スイッチ２４（図１では不図示）、ＬＥＤ照明ユニット
１、及びＣＣＤ８が接続されている。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】ＬＥＤ駆動パルス発生器２１は、図３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。また、ＭＡＸスイッチ２４は、ユーザーが調光
を行なうためのスイッチであり、押下されている間はＯ
Ｎ、それ以外はＯＦＦとなるモーメンタルスイッチとな
っている。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】従って、図４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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】従って図５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。

【００４６】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。

【００４７】図６は、上述した構成をなす顕微鏡システ
ムの動作手順を示すフローチャートである。以下、図６
を基にＭＡＸスイッチ２４の操作に応じた動作について
説明する。

【００４８】まずステップＳ１で、ユーザーによる調光
ボリューム１３とズームボリューム１１の操作量に応じ
て、調光コントロール部１４にて調光制御が行なわれて
いるとき、ステップＳ２で、ユーザーによりＭＡＸスイ
ッチ２４が押下されると、ＭＡＸスイッチ２４はＯＦＦ
からＯＮの状態に切換わる。この場合ステップＳ３で、
ＬＥＤ駆動パルス発生器２１は、ＭＡＸスイッチ２４が
ＯＮになったことを検知し、調光ボリューム１３、ズー
ムボリューム１１の回転角度に関わらず、ＬＥＤ２への
通電パルス幅ｔを連続通電状態となるように制御する。
これにより、ＬＥＤ２が最大光量となる調光が行なわれ
る。

【００４９】次にステップＳ４で、ユーザーにより再び
ＭＡＸスイッチ２４が押されると、ＭＡＸスイッチ２４
はＯＮからＯＦＦの状態に切換わる。この場合ステップ
Ｓ１に戻り、ユーザーによる調光ボリューム１３とズー
ムボリューム１１の操作量に応じて、調光コントロール
部１４にて調光制御が行なわれる。すなわち、調光ボリ
ューム１３、ズームボリューム１１を可変させることに
よって、ＬＥＤ２への通電パルス幅ｔを最小の通電パル
ス幅から連続通電状態となる最大の通電パルス幅まで連
続的に可変できる。

【００５０】このように、光量を最大にするＭＡＸスイ
ッチ２４を設けたことにより、ユーザーは落射観察時な
ど一般に最大の照明強度を必要とする場合に、調光ボリ
ュームなどを操作することなく、１回のボタン操作で最
大光量に調光することができ、また１回のボタン操作で
最大光量の調光を解除することができる。

【００５１】（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２と同一な部分に
は同符号を付してある。図７では、ＬＥＤ駆動パルス発
生器２１に調光ボリューム１３が接続されている。

【００５２】図８は、上述した構成をなす顕微鏡システ
ムの動作手順を示すフローチャートである。以下、図８
を基にＭＡＸスイッチ２４の操作に応じた動作について
説明する。

【００５３】まずステップＳ１１で、ユーザーによる調
光ボリューム１３とズームボリューム１１の操作量に応
じて、調光コントロール部１４にて調光制御が行なわれ
ているとき、ステップＳ１２で、ユーザーによりＭＡＸ
スイッチ２４が押下されると、ＭＡＸスイッチ２４はＯ
ＦＦからＯＮの状態に切換わる。この場合ステップＳ１
３で、ＬＥＤ駆動パルス発生器２１は、ＭＡＸスイッチ
２４がＯＮになったことを検知し、調光ボリューム１
３、ズームボリューム１１の回転角度に関わらず、ＬＥ
Ｄ２への通電パルス幅ｔを連続通電状態となるように制
御する。これにより、ＬＥＤ２が最大光量となる調光が
行なわれる。

【００５４】次にステップＳ１４で、ユーザーにより再
びＭＡＸスイッチ２４が押されると、ＭＡＸスイッチ２
４はＯＮからＯＦＦの状態に切換わる。この場合、ＬＥ
Ｄ２への連続通電が解除され、ステップＳ１１に戻り、
ユーザーによる調光ボリューム１３とズームボリューム
１１の操作量に応じて、調光コントロール部１４にて調
光制御が行なわれる。ステップＳ１４で、ユーザーによ
りＭＡＸスイッチ２４が押されない場合、ステップＳ１
５で、ユーザーにより調光ボリューム１３が操作される
と、ステップＳ１１に戻り、ユーザーによる調光ボリュ
ーム１３とズームボリューム１１の操作量に応じて、調
光コントロール部１４にて調光制御が行なわれる。

【００５５】このように、ユーザーがＭＡＸスイッチ２
４を操作し調光を最大光量とした状態でも、調光ボリュ
ーム１３を操作することで、調光ボリュームを優先した
調光が行なわれる。これにより、最大光量を必要としな
い顕微鏡観察を容易な操作で実現することが可能とな
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全体構成を示す
図である。図９において図１と同一な部分には同符号を
付してある。第１の実施の形態で述べたように、ＬＥＤ
照明ユニット１は線ｌで示すようにＡの位置からＢの位
置へ移動可能となっており、ＬＥＤ照明ユニット１とＣ
ＣＤ８は被写体５に対して同一側、いわゆる落射観察が
可能な位置まで移動可能となっている。

【００５７】照明角検出センサ２９は、ＬＥＤ照明ユニ
ット１が落射照明可能な位置にあるか否かを検出するセ
ンサであり、フォトインタラプタなどからなり、調光コ
ントロール部１４に接続されている。照明角検出センサ
２９は、ＬＥＤ照明ユニット１が落射照明可能な位置す
なわちＢの位置にある場合、 “Ｈ"信号を出力し、それ
以外の位置にある場合、“Ｌ"信号を出力する。

【００５８】図１０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１０において図２，図７
と同一な部分には同符号を付してある。図１０では、Ｌ
ＥＤ駆動パルス発生器２１に調光ボリューム１３と照明
角検出センサ２９が接続されている。

【００５９】図１１は、上述した構成をなす顕微鏡シス
テムの動作手順を示すフローチャートである。以下、図
１１を基にＬＥＤ照明ユニット１の移動に応じた動作に
ついて説明する。

【００６０】まずステップＳ２１で、ユーザーによる調
光ボリューム１３とズームボリューム１１の操作量に応
じて、調光コントロール部１４にて調光制御が行なわれ
ているとき、ステップＳ２２で、ユーザーによりＬＥＤ
照明ユニット１が落射照明可能な位置（Ｂ）に移動され
ると、照明角検出センサ２９から“Ｈ"信号が出力され
る。この場合ステップＳ２３で、ＬＥＤ駆動パルス発生
器２１は、前記“Ｈ"信号を入力し、調光ボリューム１
３、ズームボリューム１１の回転角度に関わらず、ＬＥ
Ｄ２への通電パルス幅ｔを連続通電状態となるように制
御する。これにより、ＬＥＤ２が最大光量となる調光が
行なわれる。

【００６１】次にステップＳ２４で、ユーザーによりＬ
ＥＤ照明ユニット１が落射照明可能な位置（Ｂ）から移
動されると、照明角検出センサ２９から“Ｌ"信号が出
力される。この場合、ＬＥＤ駆動パルス発生器２１は前
記“Ｌ"信号を入力する。そしてステップＳ２１に戻
り、ユーザーによる調光ボリューム１３とズームボリュ
ーム１１の操作量に応じて、調光コントロール部１４に
て調光制御が行なわれる。

【００６２】またステップＳ２４で、ＬＥＤ照明ユニッ
ト１が落射照明可能な位置（Ｂ）から移動されない場
合、ステップＳ２６で、ユーザーにより調光ボリューム
１３またはズームボリューム１１が操作されると、ステ
ップＳ２７で、その操作量に応じて、調光コントロール
部１４にて調光制御が行なわれる。

【００６３】このように、落射観察時など一般に最大の
照明強度を必要とする場合に、ユーザーはＬＥＤ照明ユ
ニット１を落射照明可能な位置に移動させるだけで、ボ
リュームなどを操作することなく、最大光量に調光する
ことができ、またＬＥＤ照明ユニット１を落射照明可能
な位置から外すだけで、最大光量の調光を解除すること
ができ、ボリュームなどを優先した調光に戻すことがで
きる。これにより、照明方法の変更を含む顕微鏡観察
を、容易な操作で実現することが可能となる。

【００６４】（第４の実施の形態）図１２，図１３は、
本発明の第４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１２，図１３は、互いの断面方
向が９０°をなしている。

【００６５】図１２，図１３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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】図１４の（ａ）は、レンズ枠３０９の構成
を示す斜視図、図１４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１４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。

【００６９】図１２，図１３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。

【００７０】図１５は、カム溝６０３ａ,６０３ｂの展
開図である。図１５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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】図１３に示す照明角検出センサ２９は、第
３の実施の形態で述べたように、光源部８００（ＬＥＤ
照明ユニット１に相当する）が落射照明可能な位置にあ
るか否かを検出するセンサであり、フォトインタラプタ
などからなる。照明角検出センサ２９は、ベース６０１
に設けられており、処理回路５０１に接続されている。
光源部８００は、固定ツマミ８０８を支点として回動す
ることで、線ｌで示すようにＡの位置からＢの位置へ移
動可能となっており、試料Ａに対して同一側、いわゆる
落射観察が可能な位置まで移動可能となっている。この
光源部８００によりＢの位置で落射照明を行なうため、
ステージ受け２０２には光源部８００からの照明光を透
過させる透過孔２１０が設けられている。なお、照明角
検出センサ２９をベース６０１でなくアーム８０９に設
けても、同様に光源部８００が落射照明可能な位置にあ
るか否かを検出することができる。また、照明角検出セ
ンサ２９としてホール素子を用いてもよい。

【００７６】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１２，図１３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，
１１’に相当する。ボリューム８０２は調光ボリューム
１３，１３’に、各々相当する。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】なお、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。上記各実施の形態では顕微鏡システムについて述
べたが、被写体を観察するための照明光の調光を、観察
状態にあわせて容易な操作で変更可能であるいう観点で
は、本発明は顕微鏡システムに限らず、顕微鏡装置を組
み込んだラインシステムといった各種システムに適応す
ることも可能である。

【００８３】

【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顕微鏡システ
ムの調光機能に関するブロック図。

【図３】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４】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５】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６】本発明の第１の実施の形態に係る顕微鏡システ
ムの動作手順を示すフローチャート。

【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顕微鏡システ
ムの動作手順を示すフローチャート。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係る顕微鏡システ
ムの全体構成を示す図。

【図１０】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１１】本発明の第３の実施の形態に係る顕微鏡シス
テムの動作手順を示すフローチャート。

【図１２】本発明の第４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１３】本発明の第４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１４】本発明の第４の実施の形態に係るレンズ枠の
構成を示す斜視図。

【図１５】本発明の第４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２４…ＭＡＸスイッチ２９…照明角検出センサ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２１０…透過孔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 AC04 AC05 AC14 AC22 AC28 AC33 AD03 AD31 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、前記照明手段による前記被写体への照明角度を変更する
照明角度変更手段と、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、前記調光手段の状態に関わらず前記制御手段の制御によ
る前記照明光の光量を最大にさせる最大光量指示手段
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】前記照明角度変更手段は、前記照明手段
を、前記被写体に対して前記撮像素子と対向する位置か
ら前記撮像素子と同一側の位置まで移動させることを特
徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項３】前記制御手段は、前記最大光量指示手段に
応じた制御よりも前記調光手段に応じた制御を優先する
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】前記照明角度変更手段と前記最大光量指示
手段は連動し、前記制御手段は、前記照明角度変更手段により前記照明
手段が所定の位置に移動した場合、前記照明光の光量を
最大にさせることを特徴とする請求項２または３に記載
の顕微鏡システム。