JP2006010740A - 顕微鏡用照明調整方法及び顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】 実際の顕微鏡について照明ムラを少なくすることができる顕微鏡用照明調整方法及び顕微鏡を提供する。
【解決手段】 コレクタレンズ２２によって光源像を開口絞り２６の位置に投射し、光源像を二次光源として対物レンズ１１の瞳に投射することによって標本面の照明とする顕微鏡１において、コレクタレンズ２を光軸方向に移動させて光源像を標本面に合焦させ（合焦工程）、標本面に照射される光量が最大となる位置に光源２１を移動させ（光源位置調整工程）、標本面上の複数の測定領域についてそれぞれ照射される光量を二次元撮像センサ１３（光量測定装置）によって測定し、コレクタレンズ２２を光軸上で各測定領域の照射光量の差が基準範囲内に収まる位置に移動させる（照明ムラ抑制工程）。
【選択図】 図１

Description

この発明は、顕微鏡用照明調整方法及び顕微鏡に関するものである。

顕微鏡において観察対象が設置される標本面上の照明に用いられる照明光学系としては、ケーラー照明光学系が知られている。ケーラー照明光学系は、少なくとも、ガス放電ランプやガス封入ランプ等の光源、コレクタレンズ、視野絞り、開口絞り及び対物レンズにより構成されている。ケーラー照明光学系は、光源のランプアークまたはランプフィラメントを、コレクタレンズにより開口絞りの位置に投射し、この光源像を二次光源として対物レンズの瞳に投射することによって標本面を照明するので、照明ムラが少ない。また、視野絞りの像が対物レンズによって標本面に投射されるので、照射視野が明確に決まる。

このような照明光学系は、例えば顕微鏡の組立時やメンテナンス時、光源の交換時などに照明状態の調整が行われる。この調整は、目視による操作によって行うことができるが、この場合には調整者の調整基準に基づいて調整が行われるので、調整の度に照明状態が変わってしまう可能性がある。そこで、調整者によらず常に照明状態が一定となるように照明光学系を自動調整することが求められていた。このような自動調整方法としては、例えば後記の特許文献１に記載の技術がある。

特許文献１に記載の技術は、顕微鏡対物レンズの瞳面後方、または照明光路の瞳面後方において、光出力が最大となる時に対物フィールドが均一に照明されるという技術思想に基づくものであって、対物フィールドに照射される光線の積分光出力を検出器で測定し、検出器によって検出された光出力が最大になるように、照明光路に対してランプを相対的に自動調整するものである。
特開２００２−２７７７４８号公報（図１等）

しかしながら、特許文献１の技術思想は、照明光学系が理想的な状態にある場合には成立するのであるが、実際の照明光学系には、光源の発光ムラや、レンズの収差、セッティングの誤差（光軸の偏心など）等があるので、特許文献１に記載の技術を実際の顕微鏡に適用しても、常に照明ムラを十分に低減することができるとは限らない。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、実際の顕微鏡について照明ムラを少なくすることができる顕微鏡用照明調整方法及び顕微鏡を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、コレクタレンズによって光源像を開口絞りの位置に投射し、該光源像を二次光源として対物レンズの瞳に投射することによって標本面の照明とする顕微鏡に用いられる顕微鏡用照明調整方法であって、前記コレクタレンズを光軸方向に移動させて前記光源像を前記標本面に合焦させる合焦工程と、前記標本面に照射される光量が最大となる位置に光源を移動させる光源位置調整工程と、前記標本面上の複数の測定領域についてそれぞれ照射される光量を光量測定装置によって測定し、前記コレクタレンズを前記光軸上で前記各測定領域の照射光量の差が基準範囲内に収まる位置に移動させる照明ムラ抑制工程とを有している。

この顕微鏡用照明調整方法では、まず、コレクタレンズ及び光源の位置を、光源像が標本面に合焦しかつ標本面に照射される光量が最大となるように調整して、理論上は標本面が均一に照明される状態とする。
そして、この状態で、標本面上の複数の測定領域についてそれぞれ照射される光量を光量測定装置によって実測しながらコレクタレンズを光軸上で移動させて、各測定領域について実際に照射される光量の差を基準範囲内に収める。
このように、この顕微鏡用照明調整方法では、光量測定装置の実測値に基づいて標本面上の各部に照射される光量を均一にするので、照明光学系の光源の発光ムラやレンズの収差、セッティングのずれ等が生じる実際の顕微鏡についても、その状態に合わせて、照明の調整を適切に行うことができる。

また、この顕微鏡用照明調整方法では、各測定領域に照射される光量は、光量測定装置を用いて測定するので、調整者によらずに高精度の調整を安定して行うことができる。
さらに、光量の測定は、標本面の一部の領域についてのみ行うので、標本面全体について光量の測定を行う場合に比べて、短時間で光量の測定及び分析を行うことができ、調整作業を迅速に行うことができる。

ここで、この顕微鏡用照明調整方法では、標本面に照射される光量の測定は、標本面に設置した光量測定装置によって行ってもよく、また、標本面に平板状の反射板や蛍光板を設置し、この反射板（または蛍光板）を含む光学系によって標本面とは共役となる位置に設置した光量測定装置によって行ってもよい。なお、標本面に蛍光板を設置した場合、蛍光板に照射される光量は、蛍光板から発せられる蛍光の光量に基づいて求める。

また、この顕微鏡用照明調整方法では、前記光源位置調整工程ののちに前記合焦工程を行ってから前記照明ムラ抑制工程に移行するようにしてもよい。

この顕微鏡用照明調整方法では、初回の合焦工程と初回の光源位置調整工程とを行って光源の位置を適正位置に近づけたのちに、再度合焦工程を行って、コレクタレンズの位置をより適正にした状態で照明ムラ抑制工程に移行するので、照明の調整をより精密に行うことができる。
ここで、二度目の合焦工程ののちに二度目の光源位置調整工程を行ってもよい。この場合には、光源の位置をより適正にした状態で照明ムラ抑制工程に移行するので、照明の調整をより精密に行うことができる。
また、初回の合焦工程及び光源位置調整工程ののちに、合焦工程と光源位置調整工程とを複数回繰り返してもよい。この場合において、合焦工程と光源位置調整工程とを繰り返す度に、コレクタレンズや光源を移動させる際の単位移動量を小さくしてゆくことで、これらの位置をより細かく調整することができるので、照明の調整をより精密に行うことができる。

また、この顕微鏡用照明調整方法では、前記標本面の中心に位置する中心領域と、該中心領域とは異なる領域からなる周辺領域とを、それぞれ前記測定領域としてもよい。

この顕微鏡用照明調整方法では、標本面の中心に位置する中心領域に照射される光量と周辺領域に照射される光量とを測定して、これらの光量の差を抑えるように調整を行うので、標本面の中心領域と周辺領域との間での照明ムラを効果的に抑制することができる。

また、この顕微鏡用照明調整方法では、前記周辺領域が複数設けられていてもよい。

この顕微鏡用照明調整方法では、標本面の周辺領域間での光量の差を抑えるように調整を行うことで、周辺領域間での照明ムラを低減することができる。特に、周辺領域を、標本面の中心に対して点対称にして等間隔配置した場合（例えば四つの周辺領域を標本面の中心まわりに約９０°おきに配置した場合）には、標本面の中心に対する光量の偏りを少なくすることができる。

また、この顕微鏡用照明調整方法では、前記顕微鏡は、前記標本面上の標本を撮影する二次元撮像センサを有しており、該二次元撮像センサの出力から前記標本面上の前記測定領域に照射される光量を求めてもよい。

この顕微鏡用照明調整方法では、顕微鏡に備えられている二次元撮像センサ（例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等）を光量測定装置として利用する。このため、新たに光量測定装置を用意する必要がないので、低コストで顕微鏡の照明の調整を行うことができる。ここで、測定領域に照射される光量は、二次元撮像センサの出力信号の大きさ等から直接的に求めてもよく、また、二次元撮像センサの撮影した画像情報を解析することによって求めてもよい。

また、この顕微鏡用照明調整方法では、前記二次元撮像センサを構成する受光素子のうち隣接する複数の受光素子によって撮像される領域を前記測定領域としてもよい。

この顕微鏡用照明調整方法では、隣接する複数の受光素子によって撮像される領域（隣接する各受光素子によって撮像される領域の集合）を測定領域としているので、各受光素子が持つノイズの影響を低減して、測定領域に照射される光量を正確に測定することができる。

ここで、一つの測定領域に対応する受光素子の数が多すぎると、検出感度が悪くなり、測定領域に照射される光量を正確に測定することが困難となる上、光量の測定及び分析に要する時間が増加してしまう。このため、一つの測定領域に対応する受光素子の数は、４〜６４素子とすることが好ましい。

本発明に係る顕微鏡は、コレクタレンズによって光源像を開口絞りの位置に投射し、該光源像を二次光源として対物レンズの瞳に投射することによって標本面の照明とする顕微鏡であって、前記コレクタレンズを光軸方向に移動させるコレクタレンズ位置調整装置と、光源を前記コレクタレンズに対して相対的に移動させる光源位置調整装置と、前記標本面上の複数の測定領域についてそれぞれ照射される光量を測定する光量測定装置と、該光量測定装置の測定値に基づいて前記コレクタレンズ位置調整装置及び前記光源位置調整装置の動作を制御する制御装置とを有している。

このように構成される顕微鏡は、コレクタレンズ位置調整装置、光源位置調整装置、及びこれらの動作を制御する制御装置を有しているので、本発明に係る顕微鏡用照明調整方法を用いた照明の調整を、自動的に行うことができる。

本発明に係る顕微鏡用照明調整方法によれば、実測値に基づいて標本面上に照射される光量を均一にするので、照明光学系のレンズの収差やセッティングのずれ等が存在する実際の顕微鏡についても、その状態に合わせて、照明の調整を適切に行うことができる。

また、本発明に係る顕微鏡によれば、本発明に係る顕微鏡用照明方法を適用して、照明の調整を適切かつ自動的に行うことができる。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を用いて説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について、図１から図６を用いて説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る顕微鏡１は、顕微鏡本体２と、測定対象が設置されるステージ３と、ステージ３上の標本面の観察に用いられる観察光学系４と、標本面を照明する照明光学系５とを有している。
ステージ３は、顕微鏡本体２に対して相対的に移動可能にして設けられている。

観察光学系４は、一般的な顕微鏡に用いられる観察光学系と同様に、対物レンズ１１と結像レンズ１２とを有している。対物レンズ１１と結像レンズ１２とは、互いの光軸を一致させた状態にして、かつ互いの焦点距離の和と同じ距離だけ離間して配置されている。
また、本実施形態では、結像レンズ１２の後方の焦点位置には、これら対物レンズ１１及び結像レンズ１２を介して得られた標本面の像を撮像する二次元撮像センサ１３が設けられている。二次元撮像センサ１３としては、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等、複数の受光素子を二次元的に配列して撮像領域を形成したものが用いられる。

照明光学系５は、一般にケーラー照明に用いられる照明光学系と同様の構成とされている。具体的には、照明光学系５は、ガス放電ランプやガス封入ランプ等（具体的にはハロゲンランプやキセノンランプ、水銀ランプ等）の光源２１と、光源２１から放射される光線を集積するコレクタレンズ２２と、光源２１からコレクタレンズ２２以外の方向に放射される光線を帰還的に反射してコレクタレンズ２２に入射させる反射鏡２３とを有している。

コレクタレンズ２２の光軸方向後方には、対物レンズ１１の焦点面と共役となる位置に、標本面の照射範囲を制限する視野絞り２４が設けられており、視野絞り２４の前記光軸方向後方には、視野絞り２４を無限遠方に結像させるリレーレンズ２５が設けられており、リレーレンズ２５の前記光軸方向後方の焦点面には、対物レンズ１１の射出瞳の径を調整する開口絞り２６が設けられている。ここで、視野絞り２４及び開口絞り２６は、それぞれ独立して開口径を調整可能とされている。

照明光学系５のうち、上記の各構成部材によって構成される部分は、その光軸を観察光学系４の光軸に対して傾斜させて配置されており、上記各構成部材の光軸と観察光学系４の光軸とが交差する位置には、開口絞り２６を通過した光線を対物レンズ１１に向けて反射しつつ対物レンズ１１から結像レンズ１２に向かう光線を通過させる平板状のミラー２７が設けられている。すなわち、本実施形態の照明光学系５は、光源２１から放射される光線を、観察光学系４を介して標本面に投射する、同軸落射型の照明光学系とされている。ここで、ミラー２７としては、例えばハーフミラーやダイクロイックミラー等が用いられる。

また、照明光学系５には、コレクタレンズ２２をその光軸方向に移動させるコレクタレンズ位置調整装置３１と、光源２１をコレクタレンズ２２に対して相対的に移動させる光源位置調整装置３２と、二次元撮像センサ１３の出力に基づいてコレクタレンズ位置調整装置３１及び光源位置調整装置３２の動作を制御する制御装置３３とが設けられている。
本実施形態では、光源位置調整装置３２は、光源２１を、コレクタレンズ２２の光軸に直交する平面上で移動させる構成とされている。

以下、この顕微鏡１の照明調整作業について説明する。この照明調整作業は、顕微鏡１の組立時やメンテナンス時、光源２１の交換時などに実施されるものであって、図２のフローチャートに示す手順で行われる。
ここで、以下に述べる照明調整作業の各工程のうち、合焦工程以降の工程は、制御装置３３が二次元撮像センサ１３の出力に基づいてコレクタレンズ位置調整装置３１及び光源位置調整装置３２の動作を制御することによって自動的に行われる。なお、これらの工程は、調整者が二次元撮像センサ１３の出力に基づいて手動で行ってもよい。

［初期化工程］
まず、顕微鏡１のセッティングを初期化する（ステップＳ１）。具体的には、図１に示すように、調整者がステージ３上の標本面に平板状の照明調整用プレート３６を設置し、この状態でステージ３を移動させて、照明調整用プレート３６を対物レンズ１１の焦点位置に移動させる。照明調整用プレート３６としては、例えば、照明光学系５によって照射された光線を反射する反射板や、照明光学系５によって光線を照射されることで照射光量に応じた光量の蛍光を発する蛍光板等が用いられる。

ここで、顕微鏡１に、ステージ３を移動させるステージ位置調整装置と、ステージ３上の標本面が対物レンズ１１の焦点位置に位置するようステージ位置調整装置の動作を制御する自動合焦装置とが設けられている場合には、この初期化工程のうち、照明調整用プレート３６を設置した以降の操作は、他の工程と同様に自動化することも可能である。

自動合焦装置は、例えば、二次元撮像センサ１３の出力に基づいて、標本面上の照明調整用プレート３６のうち照明光学系４によって照明される領域とそれ以外の領域との間のコントラスト比を求めて、このコントラスト比が最大となるようにステージ３の位置を調整する構成とされる。言い換えれば、二次元撮像センサ１３を構成する受光素子のうち、照明調整用プレート３６の照明されている領域の撮影に寄与する受光素子と他の領域の撮影に寄与する受光素子との出力比を求めて、この出力比が最大となるようにステージ３の位置を調整する構成とされる。

ここで、この照明調整作業中に、二次元撮像センサ１３の受光素子に入射する光線が明るすぎて露出オーバーとなってしまう場合には、二次元撮像センサ１３の露出時間を短くして、受光素子に入射する光線の量を適正範囲内に抑える。一方、受光素子に入射する光線が暗すぎる場合には、二次元撮像センサ１３の露出時間を長くして、受光素子に入射する光線の量を十分確保する。この操作は、例えば二次元撮像センサ１３または照明光学系４に搭載される自動露出時間制御機能を用いて行うことができる。

［合焦工程］
次に、コレクタレンズ２２の光軸方向（以下この方向をＺ軸方向とする）の位置を調整して、光源像を標本面に合焦させる（ステップＳ２）。この合焦工程では、光源像が標本面に合焦すると光源２１から標本面に照射される光量が最大になるということを利用して、コレクタレンズ２２の位置調整が行われる。なお、この合焦工程では、照明光学系５による標本面の照明は、ケーラー照明ではなく、クリティカル照明となる。

本実施形態では、制御装置３３は、標本面において二次元撮像センサ１３に撮影される被撮影領域Ａ_ａｌｌ（図３参照）の光量、すなわち、二次元撮像センサ１３の全撮像領域を構成する各受光素子の平均出力値Ｉ_ａｌｌに基づいて、コレクタレンズ位置調整装置３１の動作を制御する構成とされている。ここで、平均出力値Ｉ_ａｌｌとは、二次元撮像センサ１３の全受光素子の出力の積分値を受光素子の総数で割った値である。

図４に示すように、平均出力値Ｉ_ａｌｌは、コレクタレンズ２２が合焦位置Ｚ_Ｆにある時点を頂点として、コレクタレンズ２２の位置が合焦位置Ｚ_Ｆから外れるに従って漸次減少する。制御装置３３は、このことを利用して、平均出力値Ｉ_ａｌｌが最大となる位置までコレクタレンズ２２を移動させることによって、コレクタレンズ２２を合焦位置Ｚ_Ｆまで移動させる。この合焦工程を経ることで、標本面上に、照明光学系５による円形の照明スポットＳが形成される。

［光源位置調整工程］
次に、コレクタレンズ２２の光軸に対して略垂直となる平面上での光源２１の位置を調整して、光源２１をコレクタレンズ２２の光軸上に移動させる（ステップＳ３）。
光源２１がコレクタレンズ２２の光軸上に位置している場合には、照明スポットＳが標本面の被撮影領域Ａ_ａｌｌの中央部Ａ_０（図３参照）に位置することとなって中央部Ａ_０に照射される光量が最大になる。この光源位置調整工程では、このことを利用して、光源２１の位置調整が行われる。なお、中央部Ａ_０は、照明スポットＳよりも小さい円形の領域とされており、これによって光源２１がコレクタレンズ２２の光軸上に位置している場合には、中央部Ａ_０全体が照明スポットＳ内に納まるようになっている。

本実施形態では、制御装置３３は、二次元撮像センサ１３の撮像領域のうち中央部Ａ_０の撮影に寄与する受光素子（すなわち撮像領域の中央部Ａ_０を構成する受光素子）の平均出力値Ｉ_０に基づいて、光源位置調整装置３２の動作を制御する構成とされている。
ここで、二次元撮像センサ１３は、中央部Ａ_０の撮影に、複数の受光素子が用いられる構成とされている。これにより、各受光素子が持つノイズの影響が低減され、中央部Ａ_０に照射される光量を正確に測定することが可能である。なお、中央部Ａ_０に対応する受光素子の数が多すぎると、検出感度が悪くなり、中央部Ａ_０に照射される光量を正確に測定することが困難となる上、光量の測定及び分析に要する時間が増加してしまう。このため、中央部Ａ_０の撮影に寄与する受光素子の数は、４〜６４素子とすることが好ましい。

最大光出力が得られる光源２１の位置を見つけ出す方法としては、例えばコントラスト法が用いられる。この方法は、光源２１の現在位置を基準として、光源２１の移動方向とその移動後の二次元撮像センサ１３の出力値の変化量とを求めて、単位移動量あたりの出力値の変化量が最も大きくなる方向（ただし出力値が増加する方向）に光源２１を移動させ、以降はこの操作を繰り返すことで、出力値が最大となる位置に光源２１を移動させる方法である。

ここで、制御装置３３は、例えば光軸（Ｚ軸）に略直交する平面上のＸ軸及びＹ軸からなる直交座標系上で光源２１の位置の制御を行う構成とされている。
また、中央部Ａ_０及び照明スポットＳの大きさは十分に確保されていて、照明位置調整工程では、大抵の場合は照明スポットＳの少なくとも一部は中央部Ａ_０にかかるようになっているのであるが、稀に照明スポットＳが中央部Ａ_０にかかっていない場合がある。この場合には、光源２１を移動させても平均出力値Ｉ_０に変化が生じない。
そこで、本実施形態では、制御装置３３は、このように光源２１を移動させても平均出力値Ｉ_０に変化が生じない場合には、スポットＳが中央部Ａ_０にかかるように光源２１を移動させる構成とされている。

具体的には、制御装置３３は、このように光源２１を移動させても平均出力値Ｉ_０に変化が生じない場合には、平均出力値Ｉ_０に変化が生じるまで、Ｘ軸とＹ軸とのうちのいずれか一方の軸に沿って光源２１を移動させる。そして、この操作を行っても平均出力値Ｉ_０に変化がない場合には、制御装置３３は、他方の軸に沿って光源２１を所定量移動させたのちに再び前記一方の軸に沿って移動させ、平均出力値Ｉ_０に変化が生じるまでこの操作を繰り返す。

ここで、初期化工程の直後において光源２１がコレクタレンズ２２の光軸から大きくずれている場合、上記の合焦工程と光源位置調整工程とを各一回ずつ行うだけでは光源２１が標本面上に完全に結像しないことも考えられる。この場合には、上記の合焦工程と光源位置調整工程とをこの順番で複数回繰り返して、光源２１を標本面上により確実に結像させる。具体的には、制御装置３３は、これら工程を予め定めた回数繰り返す構成とするか、または、光源位置調整工程を終えた時点での中央部の平均出力値Ｉ_０と前回の光源位置調整工程での中央部の平均出力値Ｉ_０との差が基準範囲内（例えば現時点での中央部の平均出力値Ｉ_０の５％以内）に収まるまで合焦工程及び光源位置調整工程を繰り返す構成とする。なお、合焦工程と光源位置調整工程とを繰り返す度に、コレクタレンズや光源を移動させる際の単位移動量を小さくしてゆくことで、照明の調整をより精密に行うことができる。

［照明ムラ抑制工程］
次に、標本面上の複数の測定領域についてそれぞれ照射される光量を二次元撮像センサ１３の出力に基づいて測定し、コレクタレンズ２２を、光軸上で各測定領域の照射光量の差が基準範囲内に収まる位置に移動させる（ステップＳ４）。これにより、照明光学系５による標本面の照明は、ケーラー照明となる。
本実施形態では、図３に示すように、標本面上に、前記中央部Ａ_０の周囲を囲むとともに内周縁が中央部Ａ_０の外周縁と接する円環状の周辺領域Ａ_１を設定し、この周辺領域Ａ_１と中央部Ａ_０とを測定領域として利用している。

具体的には、制御装置３３は、二次元撮像センサ１３の撮像領域のうち中央部Ａ_０の撮影に寄与する受光素子の平均出力値Ｉ_０と、周辺領域Ａ_１の撮影に寄与する受光素子の平均出力値Ｉ_１との差が基準範囲内（例えば平均出力値Ｉ_０の５％以内）となるようにコレクタレンズ位置調整装置３１の動作を制御する構成とされている。

コレクタレンズ２２を光軸上で移動させることで、平均出力値Ｉ_０と平均出力値Ｉ_１との比（Ｉ_１／Ｉ_０）は、図５のグラフに示すように変化する。
ここで、図５のグラフ上のＡ点、Ｂ点、Ｃ点のそれぞれの状態について、標本面上の中心からの距離と位置とその位置に対応する二次元撮像センサ１３の受光素子の出力値Ｉとの関係を、図６のグラフに示す。なお、図６（ａ）は図５のＡ点の状態、図６（ｂ）は図５のＢ点の状態、図６（ｃ）は図５のＣ点の状態をそれぞれ示している。
そして、光源位置調整工程を終えた状態がＢ点の状態と異なる場合（例えば図５のＡ点またはＣ点の状態である場合）には、制御装置３３は、Ｉ_１／Ｉ_０の値が１となる図５のＢ点の状態となるよう、コレクタレンズ２２の位置を調整する。

このように、この顕微鏡１では、照明の調整にあたって、二次元撮像センサ１３の各受光素子の実際の出力に基づいて標本面上に照射される光量を均一にするので、照明光学系５の光源２１の発光ムラやレンズの収差、セッティングのずれ等が生じていても、その状態に合わせて、顕微鏡１の照明の調整を適切に行うことができる。
本実施形態では、二次元撮像センサ１３の撮像領域のうち中央部Ａ_０の撮影に寄与する受光素子の平均出力値Ｉ_０と、周辺領域Ａ_１の撮影に寄与する受光素子の平均出力値Ｉ_１との差が基準範囲内（例えば平均出力値Ｉ_０の５％以内）となるように調整を行うので、標本面の中心領域と周辺領域との間での照明ムラを効果的に抑制することができる。

また、各測定領域に照射される光量は、二次元撮像センサ１３を用いて測定するので、調整者によらずに安定的に高精度の調整を行うことができる。さらに、一度この顕微鏡用照明調整方法によって調整した顕微鏡１について再調整を行う場合には、以前行った調整の際の測定値を目標値とすることで、調整に再現性を持たせることができる。
さらに、光量の測定は、標本面の一部の領域についてのみ行うので、標本面全体について光量の測定を行う場合に比べて、短時間で光量の測定及び分析を行うことができ、照明の調整を迅速に行うことができる。

また、この顕微鏡用照明調整方法では、顕微鏡１に備えられている二次元撮像センサ１３を光量測定装置として利用するので、新たに光量測定装置を用意する必要がない。
このため、低コストで顕微鏡１の照明の調整を行うことができる。

ここで、本実施形態では、標本面上の周辺領域Ａ_１を、内周縁が中央部Ａ_０の外周縁と接する形状としたが、これに限られることなく、周辺領域Ａ_１の形状や配置は、任意に設定することができる。例えば、周辺領域Ａ_１は、図７に示すように、内周縁が中央部Ａ_０の外周縁と離間するように配置してもよい。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図８を用いて説明する。
本実施の形態に係る顕微鏡は、第一実施形態に示した顕微鏡１において、標本面上の周辺領域を複数設置したことを主たる特徴とするものである。

本実施形態では、図８に示すように、円環状の周辺領域Ａ_１を設定する代わりに、標本面の中心に対して点対称にして、四つの周辺領域Ａ_２，Ａ_３，Ａ_４，Ａ_５を、標本面の中心まわりに約９０°おきに配置している。ここで、本実施形態では、被撮影領域Ａ_ａｌｌは矩形とされており、これら周辺領域Ａ_２〜Ａ_５は、それぞれ被撮影領域Ａ_ａｌｌのコーナー近傍に配置されている。

このように周辺領域を配置して前記の照明調整作業を行い、光源位置調整工程にて、中央部Ａ_０の撮影に寄与する受光素子の平均出力値Ｉ_０が最大となるように光源２１の位置を調整したのち、さらに、全ての周辺領域Ａ_２〜Ａ_５について、対応する受光素子の平均出力値Ｉ_２〜Ｉ_５が基準範囲内に収まるようにコレクタレンズ２２の位置を調整する。

例えば、まず、（Ｉ_２＋Ｉ_３）−（Ｉ_４＋Ｉ_５）の値を最小（ほぼ０）となるように光源２１を移動させ、その後（Ｉ_２＋Ｉ_４）−（Ｉ_３＋Ｉ_５）の値が最小（ほぼ０）となるように光源２１を移動させる。これにより、全ての周辺領域Ａ_２〜Ａ_５について、対応する受光素子の平均出力値Ｉ_２〜Ｉ_５が最小となり、標本面の中心に対する光量の偏りが少なくなるので、標本面の周辺が均一に照明される、標本面の観察に適した照明を得ることができる。

ここで、測定領域の形状及び配置は、任意とすることができる。
例えば、図９に示す例では、中央部Ａ_０を、被撮影領域Ａ_ａｌｌと相似かつ向きも同一である矩形としている。また、中央部Ａ_０と相似かつ向きも同一でさらに中央部Ａ_０よりも大きい矩形領域を、中央部Ａ_０と同心にして設定し、この矩形領域を四等分にしてそれぞれを周辺領域Ａ_６〜Ａ_９とし、これら周辺領域Ａ_６〜Ａ_９によって標本面の中心まわりの四象限をそれぞれカバーする構成としている。

また、例えば、図１０に示す例では、中央部Ａ_０を円形の領域とし、中央部Ａ_０と同心かつ中央部Ａ_０よりも大径の円環状領域を、標本面の中心を通る直線によって四等分にしてそれぞれを周辺領域Ａ_１０〜Ａ_１３とし、これら周辺領域Ａ_１０〜Ａ_１３によって標本面の中心まわりの四象限をそれぞれカバーする構成としている。

ここで、上記各実施形態では、標本面に照射される光量の測定を、観察光学系４に設けた二次元撮像センサ１３を用いて行う例を示したが、これに限られることなく、二次元撮像センサ１３を標本面に設置してもよい。

また、上記各実施形態では、標本面の各測定領域に照射された光量を、二次元撮像センサ１３を用いて測定する例を示したが、これに限られることなく、各測定領域に照射された光量の測定は、例えば各測定領域に対応して設けられたフォトディテクタを用いて行ってもよい。

本発明の第一実施形態に係る顕微鏡の構成を概略的に示す図である。 本発明の第一実施形態に係る顕微鏡の照明光学系の調整手順を示すフローチャートである。 本発明の第一実施形態に係る顕微鏡の照明光学系の調整方法を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る顕微鏡の照明光学系の調整方法を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る顕微鏡の照明光学系の調整方法を示す図である。 照明光学系による標本面の照明状態の例を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る顕微鏡の照明光学系の調整方法の他の例を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る顕微鏡の照明光学系の調整方法を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る顕微鏡の照明光学系の調整方法の他の例を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る顕微鏡の照明光学系の調整方法の他の例を示す図である。

符号の説明

１ 顕微鏡
１１ 対物レンズ
１３ 二次元撮像センサ（光量測定装置）
２２ コレクタレンズ
２６ 開口絞り
３１ コレクタレンズ位置調整装置
３２ 光源位置調整装置
３３ 制御装置
Ａ_０中心領域（測定領域）
Ａ_１〜Ａ_１３ 周辺領域（測定領域）

Claims (7)

1. コレクタレンズによって光源像を開口絞りの位置に投射し、該光源像を二次光源として対物レンズの瞳に投射することによって標本面の照明とする顕微鏡に用いられる顕微鏡用照明調整方法であって、
   前記コレクタレンズを光軸方向に移動させて前記光源像を前記標本面に合焦させる合焦工程と、
   前記標本面に照射される光量が最大となる位置に光源を移動させる光源位置調整工程と、
   前記標本面上の複数の測定領域についてそれぞれ照射される光量を光量測定装置によって測定し、前記コレクタレンズを前記光軸上で前記各測定領域の照射光量の差が基準範囲内に収まる位置に移動させる照明ムラ抑制工程とを有している顕微鏡用照明調整方法。
2. 前記光源位置調整工程ののちに前記合焦工程を行ってから前記照明ムラ抑制工程に移行する請求項１記載の顕微鏡用照明調整方法。
3. 前記標本面の中心に位置する中心領域と、該中心領域とは異なる領域からなる周辺領域とを、それぞれ前記測定領域とする請求項１または２に記載の顕微鏡用照明調整方法。
4. 前記周辺領域が複数設けられている請求項３記載の顕微鏡用照明調整方法。
5. 前記顕微鏡は、前記標本面上の標本を撮影する二次元撮像センサを有しており、
   該二次元撮像センサの出力から前記標本面上の前記測定領域に照射される光量を求める請求項１から４のいずれかに記載の顕微鏡用照明調整方法。
6. 前記二次元撮像センサを構成する受光素子のうち隣接する複数の受光素子によって撮像される領域を前記測定領域とする請求項５記載の顕微鏡用照明調整方法。
7. コレクタレンズによって光源像を開口絞りの位置に投射し、該光源像を二次光源として対物レンズの瞳に投射することによって標本面の照明とする顕微鏡であって、
   前記コレクタレンズを光軸方向に移動させるコレクタレンズ位置調整装置と、
   光源を前記コレクタレンズに対して相対的に移動させる光源位置調整装置と、
   前記標本面上の複数の測定領域についてそれぞれ照射される光量を測定する光量測定装置と、
   該光量測定装置の測定値に基づいて前記コレクタレンズ位置調整装置及び前記光源位置調整装置の動作を制御する制御装置とを有している顕微鏡。

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