JP2007322603A - 照明制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明では、ＰＷＭ方式において低光量領域低光量領域でのデューティと光量の線形性を確保し、全光量領域において線形性を保障できる照明制御システムを提供する。
【解決手段】少なくとも、ＬＥＤ光源と、ＮＤフィルターと、該ＬＥＤ光源の光軸に対して該ＮＤフィルターを挿脱させる挿脱機構とを有する照明システムを制御する照明制御システムは、前記ＬＥＤ光源の調光指示を取得する調光指示取得手段と、前記挿脱機構の動作を制御する挿脱制御手段と、前記ＬＥＤ光源の調光を制御する調光制御手段と、前記取得した調光指示による光量設定値に基づいて、前記挿脱制御手段及び前記調光制御手段の駆動を制御する制御手段を備えることにより、上記課題の解決を図る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＬＥＤを用いた照明制御システムに関する。

近年、顕微鏡の照明部にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が使用されている。ＬＥＤの特徴として、これまでのハロゲンランプにはなかった長寿命、低消費電力、発熱の低下などが挙げられる。

しかし、ＬＥＤもハロゲンランプと同様に調光時に波長シフトが起きてしまう問題がある。この波長シフトとは、電流値の変更によりＬＥＤの波長特性がずれることであり、観察対象物の観えが一定して観察できなくなる可能性がある。

この問題点を解決するためにＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式（パルス幅を変更して、定電流制御でデジタル的に電圧制御を行う方式のこと。）を用いて調光の制御を行うことにより、波長シフトの対策が行われている。

ところで、従来、ＬＥＤ照明を蛍光観察の照明に使用する方法がある（例えば、特許文献１）。特許文献１では、ＬＥＤを光源としてＰＷＭで調光の制御を行っている。その目的は、観察対象部にダメージを与えないために、目的観察部を探す場合にはパルス幅を小さくして弱い光量にて行い、目的観察部を発見した時のみパルス幅を大きくして強く光量を調節して行っている。

ＰＷＭ方式によるＬＥＤ照明は、デジタル特有である瞬時のＯＮ／ＯＦＦを行い、適切な強弱の設定をすることにより、顕微鏡に必要な低光量領域から高光量領域までの切り換えを実現できる有効な技術である。
特開２００５−２５０１５１号公報

しかしながら、ＰＷＭ方式は瞬時のＯＮ／ＯＦＦに優れているが、応答する回路性質上の限界がある。高周波でのＰＷＭ方式では、ＬＥＤへの電流を供給する回路にどうしても遅延が発生する。

特に、低デューティ領域および高デューティ領域のパルス点灯においては、前述の遅延のために、デューティと光量の線形性が確保できない（図４参照）。低光量領域の調光は、微量な光量の観察を必要とする顕微鏡において重要である。

このように、従来、ＬＥＤ照明では、ＰＷＭ方式において低光量領域でのデューティと光量の線形性を確保することができなかった。
上記の課題に鑑み、本発明では、ＰＷＭ方式において低光量領域でのデューティと光量の線形性を確保し、全光量領域において線形性を保障できる照明制御システムを提供する。

本発明にかかる、少なくとも、ＬＥＤ光源と、ＮＤフィルターと、該ＬＥＤ光源の光軸に対して該ＮＤフィルターを挿脱させる挿脱機構とを有する照明システムを制御する照明制御システムは、前記ＬＥＤ光源の調光指示を取得する調光指示取得手段と、前記挿脱機構の動作を制御する挿脱制御手段と、前記ＬＥＤ光源の調光を制御する調光制御手段と、前記取得した調光指示による光量設定値に基づいて、前記挿脱制御手段及び前記調光制御手段の駆動を制御する制御手段を備えることを特徴とする。

前記照明制御システムにおいて、前記調光制御手段は、前記ＬＥＤ光源に入力される通電パルス幅を制御することにより、該ＬＥＤ光源を調光することを特徴とする。
前記照明制御システムにおいて、前記制御手段は、前記取得した光量設定値が所定値より小さいか否かを判定し、前記調光制御手段は、前記制御手段による前記判定結果に基づいて、前記通電パルス幅を変更することを特徴とする。

前記照明制御システムにおいて、前記制御手段により前記光量設定値が前記所定値より小さいと判定された場合、前記挿脱制御手段は前記ＮＤフィルターを挿入し、前記制御手段により前記光量設定値が前記所定値より大きいと判定された場合、前記挿脱制御手段は前記ＮＤフィルターを脱することを特徴とする。

前記照明制御システムにおいて、前記制御手段は、前記光量設定値が前記所定値より小さいと判定した場合、前記挿脱制御手段を制御して前記ＮＤフィルターを挿入させた後、前記調光制御手段を制御して前記通電パルス幅を大きくさせることを特徴とする。

前記照明制御システムにおいて、前記制御手段は、前記光量設定値が前記所定値より大きいと判定した場合、前記調光制御手段を制御して前記通電パルス幅を小さくさせた後、前記挿脱制御手段を制御して前記ＮＤフィルターを脱させることを特徴とする。

前記所定値は、少なくとも、前記ＬＥＤ光源の光軸に挿入された前記ＮＤフィルターを該光軸から脱する場合に設定される光量である第１の光量設定値と、前記ＬＥＤ光源の光軸に前記ＮＤフィルターを挿入する場合に設定される光量である第２の光量設定値とを含むことを特徴とする。

また、本発明にかかる照明システムは、前記の照明制御システムを備えることを特徴とする。
また、本発明にかかる顕微鏡システムは、前記の照明制御システムを有する照明システムを備えることを特徴とする。

本発明にかかる、少なくとも、ＬＥＤ光源と、ＮＤフィルターと、該ＬＥＤ光源の光軸に対して該ＮＤフィルターを挿脱させる挿脱機構とを有する照明システムを制御する処理をコンピュータに実行させる照明制御プログラムは、前記ＬＥＤ光源の調光指示を取得する調光指示取得処理と、前記挿脱機構の動作を制御する挿脱制御処理と、前記ＬＥＤ光源の調光を制御する調光制御処理と、前記取得した調光指示による光量設定値に基づいて、前記挿脱制御処理及び前記調光制御処理の実行を制御する制御処理を、コンピュータに実行させる。

本発明にかかる、少なくとも、ＬＥＤ光源と、ＮＤフィルターと、該ＬＥＤ光源の光軸に対して該ＮＤフィルターを挿脱させる挿脱機構とを有する照明システムの制御方法は、前記ＬＥＤ光源の調光指示を取得し、前記取得した光量設定値が所定値より小さいか否かを判定し、前記光量設定値が前記所定値より小さいと判定された場合、前記ＮＤフィルターを前記光軸に挿入した後、前記ＬＥＤ光源に入力される通電パルス幅を大きくし、前記光量設定値が前記所定値より大きいと判定された場合、前記通電パルス幅を小さくさせた後、前記ＮＤフィルターを前記光軸から脱させることを特徴とする。

本発明にかかる照明制御システムを用いることにより、ＰＷＭ方式において低光量領域低光量領域でのデューティと光量の線形性を確保し、全光量領域において線形性を保障できる。

本発明にかかる照明制御システムは、少なくとも、ＬＥＤ光源と、ＮＤフィルターと、該ＬＥＤ光源の光軸に対して該ＮＤフィルターを挿脱させる挿脱機構とを有する照明システムを制御する。

照明制御システムは、調光指示取得手段と、挿脱制御手段と、調光制御手段と、制御手段を備える。このように構成することにより、ユーザーより設定された光量に応じて、ＮＤフィルターの挿脱及びＬＥＤ光源の調光を調整することができる。

調光指示取得手段は、ＬＥＤ光源の調光指示を取得する（本発明の実施形態によれば、外部インターフェースコネクタ３０３ｂに対応する）。挿脱制御手段は、挿脱機構の動作を制御する（本発明の実施形態によれば、モータドライバ３０５に対応する）。

調光制御手段は、ＬＥＤ光源の調光を制御する（本発明の実施形態によれば、ＬＥＤドライバ３０６に対応する）。調光制御手段は、ＬＥＤ光源に入力される通電パルス幅を制御することにより、該ＬＥＤ光源を調光する。このように構成することにより、通電パルス幅を変更してＬＥＤを調光することができる。

制御手段は、取得した調光指示による光量設定値に基づいて、挿脱制御手段及び調光制御手段の駆動を制御する（本発明の実施形態によれば、ＣＰＵ３００に対応する）。制御手段は、前記取得した光量設定値が所定値より小さいか否かを判定し、前記調光制御手段は、前記制御手段による前記判定結果に基づいて、前記通電パルス幅を変更する。このように構成することにより、低光量領域でのデューティと光量の線形性とを制御することができる。

制御手段により前記光量設定値が前記所定値より小さいと判定された場合、挿脱制御手段はＮＤフィルターを挿入し、制御手段により前記光量設定値が前記所定値より大きいと判定された場合、前記挿脱制御手段は前記ＮＤフィルターを脱する。

このように構成することにより、低光量領域でのデューティと光量の線形性とを制御することができる。
また、制御手段は、光量設定値が所定値より小さいと判定した場合、挿脱制御手段を制御してＮＤフィルターを挿入させた後、調光制御手段を制御して通電パルス幅を大きくさせる。

このように構成することにより、観察者の目の安全に配慮して、低光量領域でのデューティと光量の線形性とを制御することができる。
また、制御手段は、光量設定値が前記所定値より大きいと判定した場合、調光制御手段を制御して通電パルス幅を小さくさせた後、挿脱制御手段を制御してＮＤフィルターを脱させる。

このように構成することにより、低光量領域から高光量領域に変更する際に、観察者の目の安全に配慮して、デューティを大きくすることができる。
前記所定値は、少なくとも、ＬＥＤ光源の光軸に挿入されたＮＤフィルターを光軸から脱する場合に設定される光量である第１の光量設定値と、ＬＥＤ光源の光軸にＮＤフィルターを挿入する場合に設定される光量である第２の光量設定値とを含む。このとき、第２の光量設定値＜第１の光量設定値とすると、ＮＤフィルター挿入状態とＮＤフィルターなしの状態とで、調光値が同じになる領域が重複して存在する光量領域を得ることができる。

それでは、以下に本発明の実施形態について詳述する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態における顕微鏡システムの全体構成を示す。顕微鏡システムの光学系において、ＬＥＤ１から発せられた照明光は電動制御されたＮＤフィルター２を透過し、コレクタレンズ３で集光させられる。ＮＤフィルター２は、ＬＥＤ１の光軸Ｌ上に配置されている。

上記コレクタレンズ３を透過した照明光は、透過視野絞り４、コンデンサ５を透過後、試料ステージ６上の観察試料Ｓへ照射される。試料ステージ６上方には対物レンズ７があり、対物レンズ７を透過した光は、ビームスプリッター８にて２方向に分岐させられ、その一方の観察光が接眼レンズ９へ導かれ、他方の観察光は撮影用光路（不図示）に導かれる。

次に、本実施形態の顕微鏡システムにおける制御系の構成について説明する。顕微鏡システム全体の動作を管理している制御装置１２は、ケーブル１１を介して照明コントロール部１０と接続されている。

制御装置１２には、操作部１４が接続されている。操作部１４からの入力により制御装置１２を介して照明コントロール部１０の制御を行うことができる。照明コントロール部１０は、ＬＥＤ１、ＮＤフィルター２を駆動および制御するものである。

図２は、本実施形態における制御系の概略構成を示す。制御装置１２は、ＣＰＵ（中央処理演算装置）３００、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）３０１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）３０２、外部インターフェースコネクタ３０３ａ，３０３ｂを備える。ＲＯＭ３０１には、制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ３０２には、制御プログラムの変数データが確保される。

ＣＰＵ３００は、外部インターフェースコネクタ３０３ａを介してケーブル１１と電気的に接続されている。ケーブル１１は照明コントロール部１０の外部インターフェースコネクタ３０４ａと接続されている。そのため、ＣＰＵ３００は、照明コントロール部１０の制御が可能となっている。

照明コントロール部１０は、モータドライバ３０５、ＬＥＤドライバ３０６、外部インターフェースコネクタ３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃを備える。
モータドライバ３０５とＬＥＤドライバ３０６はともに、外部インターフェースコネクタ３０４ａと接続されている。モータドライバ３０５とＬＥＤドライバ３０６はそれぞれ、外部インターフェースコネクタ３０４ｂ，外部インターフェースコネクタ３０４ｃと接続されている。

外部インターフェース３０４ｂ，３０４ｃを介して、モータドライバ３０５とＬＥＤドライバ３０６はそれぞれ、ＮＤフィルター２の駆動用モータ（不図示）およびＬＥＤ１と接続されている。よって、ＮＤフィルター２の光路に対する挿脱およびＬＥＤ１のＰＷＭ方式による点灯を制御することが可能となっている。

ＣＰＵ３００は、外部インターフェースコネクタ３０３ｂを介してケーブル１３と電気的に接続され、操作部１４と接続されている。操作部１４には調光を操作するボリューム（不図示）が備え付けられ、現在の調光値がどのくらいなのか読み取ることができる。操作部１４からのユーザーによる入力信号は、ＣＰＵ３００にて処理される。

なお、ＣＰＵ３００は、モータドライバ３０５およびＬＥＤドライバ３０６について、それぞれモータ回転角を示すアドレス、ＬＥＤを駆動するためのデューティの値を監視し、ＬＥＤのデューティ値、ＮＤフィルターを駆動させるモータの現在位置をＲＡＭ３０２に格納できるように構成されている。

図３Ａは、本実施形態における照明装置の外観斜視図を示す。図３Ｂは、図３Ａの照明装置の内部構成の概要を示す。照明装置１５は、ＬＥＤ１とＮＤフィルター２とが１つのパッケージ内に収められた照明装置の一例を示したものである。

照明装置１５の筐体の外部には、電源コード４０１が延出している。照明装置１５は、ＬＥＤ１、ＮＤフィルター２、及びＮＤフィルター２を駆動させるためのモータ４０２を含んでいる。

図２で説明したように、ＬＥＤ１は、ＬＥＤドライバ３０６により制御される。また、ＮＤフィルター２は、モータドライバ３０５により制御されたモータ４０２により光路に対して挿脱動作を行う。

なお、本実施形態では、ＬＥＤ１とＮＤフィルター２の構成として、１つのパッケージ内に収められている構成を用いたが、これに限定されず、例えば、ＬＥＤ１だけを取り外した機構として、ＮＤフィルター２を顕微鏡内に設置してもよい。

図４は、本実施形態におけるＬＥＤのデューティと光量設定値の関係を示す。同図において、横軸はＬＥＤ１へ入力される入力パルスのデューティ［％］を示し、縦軸はデューティに対応するＬＥＤの光量を示す。

同図において、デューティが５．４以下の領域では、デューティと光量設定値と関係は非線形となっており、デューティが５．４より大きい領域では線形となっている。
このように、ＬＥＤのデューティと光量設定値は、低光量領域以外では線形性を得ることができるが、低光量領域では線形性を保つことが難しい。表１に実際の調光値とデューティとの関係を示す。

図５は、本実施形態におけるＬＥＤのＰＷＭ駆動における低光量領域の調光方法のフローチャートを示す。まず、ユーザーは、制御装置１２の電源を投入する（ステップ１。以下、ステップを「Ｓ」と称する）。そうすると、ＣＰＵ３００は、ＲＯＭ３０１より本実施形態にかかるプログラムを読み出して、以下の処理を実行する。このとき、照明コントロール部１０にも電力が供給される。また、ＣＰＵ３００は、ＲＡＭ３０２に格納されている表１の値を読み込む。

次に、ＣＰＵ３００は、操作部１４からの入力信号により現在の調光量がいくつに設定されているか読み込みをする（Ｓ２）。ここで、調光量のレンジは０〜１００とする。この調光値は、例えばユーザーが設定する操作部１４に設置されているボリューム（不図示）のアナログ値から読み出す。本実施形態において、調光値に対応した線形性が得られる領域は、デューティ５．７〜９５％の範囲であるとする（図４参照）。

調光値６未満の低光量領域での調光方法は、光路ＬにＮＤフィルター２を挿入して行う。ＮＤフィルター２は、透過光１０％（以下、ＮＤ（１０％）と称する。）とする。調光値１０以上の光量領域での調光方法は、ＮＤフィルター２を抜いた状態で行う。調光値６〜１０の光量領域での調光方法は、現在のＮＤフィイルター２の位置を保持する。

このようにすることで、調光値の閾値付近での調光時に、ＮＤフィルター２の挿脱が繰り返される動作を軽減することができる。
次に、ＣＰＵ３００は、前回の調光値と現在の調光値との変化を検出する（Ｓ３）。なお、初回の電源投入時には、Ｓ３の分岐は強制的に「ＮＯ」へ進むようになっている。

２回目以降のＳ３の処理において、前回の調光値と現在の調光値とに変化がなければ（Ｓ３で「ＹＥＳ」へ進む）、ＣＰＵ３００は、現在の調光値、デューティ、及びＮＤフィルター２の情報を制御装置１２内のＲＡＭ３０２に格納し（Ｓ１７）、Ｓ２に戻る。

Ｓ３において、調光値に変化がなければ、ＣＰＵ３３０は、Ｓ２，Ｓ３，Ｓ１７を繰り返し、調光値の読み出しを行い、ＬＥＤ１の光点灯出力をする。
Ｓ３において、調光値に変化があった場合（Ｓ３で「ＮＯ」へ進む）、ＣＰＵ３００は、その調光値が６未満であるかを検出する（Ｓ４）。

Ｓ４にて調光値が６未満の場合（Ｓ４で「ＹＥＳ」へ進む）、ＣＰＵ３００は、ＮＤフィルター２を光路Ｌに挿入し（Ｓ５）、ＮＤフィルター２の挿入時のデューティを算出する（Ｓ６）。調光価６未満の場合は式（１）を用いてデューティを算出する。

Ｄ＝（調光値／０．１［ＮＤフィルター透過率］）×０．９５・・・（１）
ＣＰＵ３００は、Ｓ６で算出したデューティのＰＷＭ信号をＬＥＤ１に出力するように、ＬＥＤドライバ３０６を制御する（Ｓ７）。

また、Ｓ４にて調光値が６以上の場合（Ｓ４で「ＮＯ」へ進む）、ＣＰＵ３００は、その調光値が１０以上であるかを検出する（Ｓ８）。
Ｓ８において、調光値が１０より高い場合（Ｓ８で「ＹＥＳ」へ進む）、低光量領域から線形性領域へ変わることとなるので、ＣＰＵ３００は次の式（２）にてデューティを算出する（Ｓ９）。

Ｄ＝（９５×変更された調光値）／１００・・・（２）
次に、ＣＰＵ３００は、Ｓ９で算出したデューティのＰＷＭ信号をＬＥＤ１に出力するように、ＬＥＤドライバ３０６を制御する（Ｓ１０）。その後、ＣＰＵ３００はＮＤフィルター２を光路Ｌから抜く（Ｓ１１）。

また、Ｓ８において、調光値が１０以下の場合（Ｓ８で「ＮＯ」へ進む）、すなわち、変更された調光値は６以上、１０以下の場合、ＣＰＵ３００は、光路ＬにＮＤフィルター２が挿入されているかを検出する（Ｓ１２）。

Ｓ１２において、ＮＤフィルター２が挿入されていれば（Ｓ１２で「ＹＥＳ」へ進む）、ＣＰＵ３００は、式（１）を用いてデューティを算出し（Ｓ１３）、その算出したデューティのＰＷＭ信号をＬＥＤ１に出力するように、ＬＥＤドライバ３０６を制御する（Ｓ１４）。

Ｓ１２において、ＮＤフィルター２が挿入されていなければ（Ｓ１２で「ＮＯ」へ進む）、ＣＰＵ３００は、式（２）を用いてデューティを算出し（Ｓ１５）、その算出したデューティのＰＷＭ信号をＬＥＤ１に出力するように、ＬＥＤドライバ３０６を制御する（Ｓ１６）。

Ｓ７，Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ１６を終了後、Ｓ１７において、ＣＰＵ３００は、調光値、ＮＤフィルター、及びデューティに関する情報を制御装置１２内のＲＡＭ３０２に格納し、次の調光値変更が起きるまでＳ２，Ｓ３を繰り返す。

なお、図５において、調光値６〜１０のとき、ＮＤフィルター挿入状態とＮＤフィルターなしの状態が存在している（Ｓ１２〜Ｓ１６）。したがって、このような同じ調光が得られる調光領域を重複させ緩衝領域とすることにより、線形性を阻害することなく、切り換えをスムーズに行うことができる。

上記の一連の流れを、実際に例を用いてステップの流れを示す。一例として、電源投入時（初回）の調光値を５０として、途中から調光値を５で調光し、途中から調光値を９で調光する場合について説明する。

Ｓ２より電源投入時（初回）には、調光値５０が読み込まれる。Ｓ３にて、調光値５０と検出され、初回電源投入なのでそのままＳ４に移行する。Ｓ４にて「ＮＯ」となり、Ｓ８に移行する。Ｓ８にて「ＹＥＳ」となり、Ｓ９に移行する。Ｓ９にてデューティＤを式（２）より算出する。

Ｄ＝（９５×５０）／１００＝４７．５％
Ｓ１０より、デューティ４７．５％のＰＷＭ信号をＬＥＤ１に出力する。Ｓ１１にてＮＤフィルター２を光路Ｌから抜く（ＮＤ＝０）。Ｓ１７にて「調光値＝５０」、「ＮＤ＝０」、「デューティ＝４７．５％」をＲＡＭ３０２内に格納する。

次に、調光値５に光量を変更した場合の流れを説明する。Ｓ２より、調光値５を読み込む。Ｓ３より、前回と今回の調光値に変更があるので、Ｓ４に移行する。Ｓ４より、調光値は６未満と検出される。

Ｓ４は「ＹＥＳ」となり、Ｓ５よりＮＤフィルター２を光路Ｌに挿入（ＮＤ＝１）する。Ｓ６よりデューティを式（１）より算出する。
Ｄ＝（５／０．１）×０．９５＝４７．５％
Ｓ７にてデューティ４７．５％のＰＷＭ信号をＬＥＤ１に出力する。Ｓ１７にてＲＡＭ３０２に「調光値＝５」、「ＮＤ＝１」、「デューティ＝４７．５％」を格納する。

次に調光値９に光量を変更した場合の流れを説明する。Ｓ２にて調光値９を読み込む。Ｓ３にて調光値の変更があるのでＳ４に移行する。Ｓ４にて、調光値は６以上と検出されるので「ＮＯ」となり、Ｓ８に移行する。

Ｓ８にて、調光値は１０以下と検出されるので、「ＮＯ」となり、Ｓ１２に移行する。Ｓ１２にて、ＮＤフィルター２が光路Ｌに挿入されているかを検出する。ＮＤ＝１なので、Ｓ１２は「ＹＥＳ」となり、Ｓ１３にて式（１）を用いてデューティを算出する。

Ｄ＝（９／０．１）×０．９５＝８５．５％
Ｓ１４にてデューティ８５．５％のＰＷＭ信号をＬＥＤ１に出力する。Ｓ１７にてＲＡＭ３０２に、「調光値＝９」、「ＮＤ＝１」、「デューティ＝８５．５％」を格納する。

本実施形態によれば、ＬＥＤ照明においてＰＷＭ方式の問題点である低光量領域の線形性を、ＮＤフィルターの挿脱及びデューティのシフトにより、全光量領域において線形性を得ることができる。したがって、色温度の変化なし、接眼観察時における眼にも配慮した照明装置となっている。

なお、本実施形態では、調光値の読み出しに際し、操作部からボリューム抵抗より電圧値を読み出したが、これと異なる構成でもよい。例えば、ＬＥＤ１を点灯させるための調光ＵＰボタンと調光ＤＯＷＮボタンの構成としてもよい。

また、電源を落とす直前に、不揮発性メモリー領域にデューティ、ＮＤフィルターの挿脱状況、及び調光値を保存し、次回電源投入時にメモリーからその保存した内容の読み出しを行い、過去の状態と現在の状態を比較できる構成にしてもよい。

また、本実施形態では、光路にＮＤフィルターを１回挿入し、デューティをシフトして線形性が確保されている範囲全体を使用して、線形性の光量を実現したが、これに限定されず、複数のＮＤフィルターを用い、使用する光量領域ごとにそれらを切り替えるようにしてもよい。このように、複数のＮＤフィルターを用いることで、本実施形態よりもさらに細かい低光量領域を実現する構成でもよい。この一例を図６を用いて説明する。

図６は、本実施形態における複数のＮＤフィルターを有する照明装置の一例を示す。照明装置１５ａは、２枚のＮＤフィルター（透過光１０％。以下、ＮＤ（１０％）と称する。）６０１，６０２を、ＬＥＤ１より発せられる照明光の光路Ｌ上に配置する。なお、同図では、ＮＤフィルターを駆動させるモータは省略している。

光路にＮＤ（１０％）を１枚、２枚を用いた調光値とＮＤフィルターを表２に示す。

なお、表２の構成では、２枚のＮＤフィルター６０１，６０２は同じ透過率としたが、違う透過率でもよい。また、複数のＮＤフィルターを光路Ｌに複数挿入する場合、または複枚数のＮＤフィルターから１枚だけを光量に合わせて挿入する場合でも実現できればどちらでもよい。

このようにすることにより、１枚のＮＤフィルターを用いた場合よりもさらに細かい低光量領域を実現することができる。
なお、表１及び表２に示したＮＤフィルターとデューティの線形性領域に関する値は一例であり、この値に限定されない。

このように、少なくとも、ＬＥＤ光源と、ＮＤフィルターと、該ＬＥＤ光源の光軸に対して該ＮＤフィルターを挿脱させる挿脱機構とを有する照明システムにおいて、ＬＥＤ光源の調光指示を取得し、取得した光量設定値が所定値より小さいか否かを判定し、光量設定値が所定値より小さいと判定された場合には、前記ＮＤフィルターを前記光軸に挿入した後、前記ＬＥＤ光源に入力される通電パルス幅を大きくすることができる。よって、低光量領域においても、デューティを大きくすることができるので、光量の線形性を確保することができる。

また、光量設定値が前記所定値より大きいと判定された場合、前記通電パルス幅を小さくさせた後、前記ＮＤフィルターを前記光軸から脱させる。よって、低光量領域から高光量領域に変更する際に、観察者の目の安全に配慮して、デューティを大きくすることができる。

以上より、本実施形態によれば、顕微鏡において、ユーザーは光量設定値を入力するだけで、コントロールユニットが設定された光量設定値にＮＤフィルターを光路に挿脱及び光源を制御して、適切な光量を実現することができる。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、デューティの視点から考えると、調光値が同じでもＮＤフィルター挿入時とＮＤフィルターなしの２つの場合が考えられる。つまり、２つの方法にて同じ調光が実現できることになっている。

第１の実施形態では、図５のＳ１２にて場合分けをし、それぞれのケースに応じた算出式を用いてデューティを算出している。
そこで、本実施形態では、ＮＤフィルターの使用範囲を限定することで必ず１つの方法にて調光する場合について説明する。

図７は、本実施形態におけるＬＥＤのＰＷＭ駆動における低光量領域の調光方法のフローチャートを示す。図７は、図５において、Ｓ４で「ＮＯ」へ進んだ場合、Ｓ９〜Ｓ１１を実行するようにしたものである。

図７において、ＮＤフィルター２を光路に挿入する条件は、Ｓ４において調光値が６未満であることである。Ｓ４において調光値が６以上あればＮＤフィルター２がない状態で調光を行い、調光値が６未満であればＮＤフィルター２が光路に挿入される構成となる。

なお、第１及び第２の実施形態では、倒立顕微鏡の構成である透過照明で説明を行ったが、正立顕微鏡でも同様の効果を得ることができる。
本発明によれば、ＬＥＤ照明において、ＰＷＭの線形性の確保されているデューティヘのシフト、ＮＤフィルターの両方を用いることで、これまでＰＷＭ方式において実現できなかった低光量領域の線形性を確保し、全光量領域において線形性を保障できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。

第１の実施形態における顕微鏡システムの全体構成を示す。 第１の実施形態における制御系の概略構成を示す。 第１の実施形態における照明装置の外観斜視図を示す。 図３Ａの照明装置の内部構成の概要を示す。 第１の実施形態におけるＬＥＤのデューティと光量設定値の関係を示す。 第１の実施形態におけるＬＥＤのＰＷＭ駆動における低光量領域の調光方法のフローチャートを示す。 第１の実施形態における複数のＮＤフィルターを有する照明装置の一例を示す。 第２の実施形態におけるＬＥＤのＰＷＭ駆動における低光量領域の調光方法のフローチャートを示す。

符号の説明

１ ＬＥＤ
２ ＮＤフィルター
３ コレクタレンズ
４ 透過視野絞り
５ コンデンサ
６ 試料ステージ
７ 対物レンズ
８ ビームスプリッター
９ 接眼レンズ
１０ 照明コントロール部
１１，１３ ケーブル
１２ 制御装置
１４ 操作部
１５ 照明装置
３００ ＣＰＵ
３０１ ＲＯＭ
３０２ ＲＡＭ
３０３ａ，３０３ｂ，３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ 外部インターフェースコネクタ
３０５ モータドライバ
３０６ ＬＥＤドライバ
４０１ 電源コード
４０２ モータ
１５ａ 照明装置
６０１，６０２ ＮＤフィルター

Claims (11)

1. 少なくとも、ＬＥＤ光源と、ＮＤフィルターと、該ＬＥＤ光源の光軸に対して該ＮＤフィルターを挿脱させる挿脱機構とを有する照明システムを制御する照明制御システムであって、
   前記ＬＥＤ光源の調光指示を取得する調光指示取得手段と、
   前記挿脱機構の動作を制御する挿脱制御手段と、
   前記ＬＥＤ光源の調光を制御する調光制御手段と、
   前記取得した調光指示による光量設定値に基づいて、前記挿脱制御手段及び前記調光制御手段の駆動を制御する制御手段
   を備えることを特徴とする照明制御システム。
2. 前記調光制御手段は、前記ＬＥＤ光源に入力される通電パルス幅を制御することにより、該ＬＥＤ光源を調光する
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明制御システム。
3. 前記制御手段は、前記取得した光量設定値が所定値より小さいか否かを判定し、
   前記調光制御手段は、前記制御手段による前記判定結果に基づいて、前記通電パルス幅を変更する
   ことを特徴とする請求項２に記載の照明制御システム。
4. 前記制御手段により前記光量設定値が前記所定値より小さいと判定された場合、前記挿脱制御手段は前記ＮＤフィルターを挿入し、前記制御手段により前記光量設定値が前記所定値より大きいと判定された場合、前記挿脱制御手段は前記ＮＤフィルターを脱する
   ことを特徴とする請求項３に記載の照明制御システム。
5. 前記制御手段は、前記光量設定値が前記所定値より小さいと判定した場合、前記挿脱制御手段を制御して前記ＮＤフィルターを挿入させた後、前記調光制御手段を制御して前記通電パルス幅を大きくさせる
   ことを特徴とする請求項４に記載の照明制御システム。
6. 前記制御手段は、前記光量設定値が前記所定値より大きいと判定した場合、前記調光制御手段を制御して前記通電パルス幅を小さくさせた後、前記挿脱制御手段を制御して前記ＮＤフィルターを脱させる
   ことを特徴とする請求項４に記載の照明制御システム。
7. 前記所定値は、少なくとも、前記ＬＥＤ光源の光軸に挿入された前記ＮＤフィルターを該光軸から脱する場合に設定される光量である第１の光量設定値と、前記ＬＥＤ光源の光軸に前記ＮＤフィルターを挿入する場合に設定される光量である第２の光量設定値とを含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の照明制御システム。
8. 請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の照明制御システムを備える照明システム。
9. 請求項８に記載の照明システムを備える顕微鏡システム。
10. 少なくとも、ＬＥＤ光源と、ＮＤフィルターと、該ＬＥＤ光源の光軸に対して該ＮＤフィルターを挿脱させる挿脱機構とを有する照明システムを制御する処理をコンピュータに実行させる照明制御プログラムであって、
    前記ＬＥＤ光源の調光指示を取得する調光指示取得処理と、
    前記挿脱機構の動作を制御する挿脱制御処理と、
    前記ＬＥＤ光源の調光を制御する調光制御処理と、
    前記取得した調光指示による光量設定値に基づいて、前記挿脱制御処理及び前記調光制御処理の実行を制御する制御処理と、
    を、コンピュータに実行させる照明制御プログラム。
11. 少なくとも、ＬＥＤ光源と、ＮＤフィルターと、該ＬＥＤ光源の光軸に対して該ＮＤフィルターを挿脱させる挿脱機構とを有する照明システムの制御方法であって、
    前記ＬＥＤ光源の調光指示を取得し、
    前記取得した光量設定値が所定値より小さいか否かを判定し、
    前記光量設定値が前記所定値より小さいと判定された場合、前記ＮＤフィルターを前記光軸に挿入した後、前記ＬＥＤ光源に入力される通電パルス幅を大きくし、
    前記光量設定値が前記所定値より大きいと判定された場合、前記通電パルス幅を小さくさせた後、前記ＮＤフィルターを前記光軸から脱させる
    ことを特徴とする照明システムの制御方法。

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