JP3909928B2 - 顕微鏡システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にＡＧＣ（自動利得制御）機能を有するＣＣＤカメラ等の撮像機構を備え、各種光学部材の挿脱が可能な光学顕微鏡に適した顕微鏡システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、光学顕微鏡を用いて標本観察では、対物レンズの倍率を低倍と高倍とで切換える。具体的には、肉眼によって低倍の対物レンズを用いて詳細に観察する部位のサーチを行ない、サーチの結果、観察対象となる部位があれば、高倍の対物レンズに切換えた上で、実際の詳細な観察を実施する。
【０００３】
ところで、対物レンズを介して射出される光量は、以下の式の値を対物レンズ間の射出量の比率Ｋとして求められる。すなわち、
Ｋ＝（対物レンズの開口数）2 ／（対物レンズの倍率）2 …(1)
となるもので、したがって倍率及び開口数が異なる対物レンズに切換えると、光量変化が大きくなり、一定の光量では観察できなくなるといった問題があった。
【０００４】
このため、特開昭５４−１４３２４４号公報では、倍率及び開口数が異なる対物レンズへの切換えを行なっても、得られる明るさが一定となるように、上述の比率Ｋに応じた透過率を有するＮＤフィルタを取付けた対物レンズを用いることが記載されている。
【０００５】
また、特に、細胞検診等の分野では、１日あたりに処理する検体数が多く、観察者は接眼レンズを介しての顕微鏡像の長時間観察によって多大の疲労を生じてしまうことが問題となっている。
【０００６】
そこで、上記問題を解決するための手段の１つとして、肉眼での観察に代えて、顕微鏡の観察像をモニタ画面で表示出力させる方法が知られている。これは例えば、顕微鏡にＣＣＤカメラを接続し、そのＣＣＤカメラで撮像したビデオ信号をＣＲＴ等のモニタ画面にて表示出力させるものである。
【０００７】
ＣＣＤカメラには、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動利得制御）機能が備えられたものがある。このＡＧＣ機能は、ＣＣＤカメラから入力されたビデオ信号に対して、下限を示す第１のしきい値より低いレベルであればこれを増幅し、また逆に上限を示す第２のしきい値よりも高いレベルであればこれを減衰させて、ビデオ信号のレベルを常に適当な範囲内に調整して、表示される際の画像の明るさを一定に保つものである。
【０００８】
ＣＣＤカメラを接続した顕微鏡において、極度に反射率の低い標本や極度に透過率の低い標本などの観察時に、そのビデオ信号のレベルが低すぎて画像化できないもの、あるいは画像化はできても極めて視認し難いものに対して、上述のＡＧＣ機能を使用することで適当な明るさの画像を得ることができるものである。これは、極度に反射率の高い標本や極度に透過率の高い標本などの観察時に、そのビデオ信号のレベルが高すぎる場合であっても同様である。
【０００９】
しかるに、上記のようなＡＧＣ機能を使用することにより、明るさが一様ではない標本に対して、観察者が観察位置を変更させるべく標本を移動した際に、観察標本の明るさに応じて自動的にゲインを調節するため、観察者が得られる画像の明るさの調節を行なう煩わしさがなく、観察者の負担を軽減して効率的な観察を行なうことができるものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＡＧＣ機能を有するＣＣＤカメラを接続した顕微鏡システムにおいて、ＡＧＣ機能を常時使用していると、レボルバに装着された対物レンズの切換えや、フィルタの交換など、各種光学部材の挿脱によって一時的に光路が遮断される場合、光路遮断中の非常に信号レベルの低いビデオ信号に対してＡＧＣ機能が働き、ゲインを大幅に上昇させるように動作するため、光路遮断状態から元の状態に戻った時点では得られる画像が過剰に明るいものとなり、安定した正常な明るさの画像に戻るまでに時間を要することとなる。
【００１１】
これは、具体的には例えば対物レンズの切換時に、レベルの回転によって光路が一時的に遮断され、ＣＣＤカメラへの入射光量がほとんど０（ゼロ）に近くなる。このときのＡＧＣ機能の働きによる増幅率はレボルバを回転させる前に比べて非常に大きい。
【００１２】
次にレボルバの回転が終了して別の対物レンズが光軸上にセットされる。もし、レボルバに取付けられている対物レンズが上述の特開昭５４−１４３２４４号公報に記載されているものであれば、交換を行なう前後のタブレットからの入射光量に変化はなく、本来ならＡＧＣ機能による信号の増幅率は同様となる筈である。しかしながら、実際には光路が遮断された時点で上記のように一時的に増幅率が非常に上昇し、その状態で新たな対物レンズが光路中にセットされて新たな倍率による画像が得られるようになるので、ここで得られる画像は当初光量が過多の異様に白っぽいものとなり、場合によってはサチレーションを発生することもあり、観察者にとって非常に不快な画像となると共に、正常な状態に戻るまではそのＡＧＣ機能の応答特性に応じた一定の時間が必要となる。
【００１３】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ＡＧＣ機能を有するＣＣＤカメラ等の撮像機構を接続した顕微鏡システムにおいて、光学系の部材の変更操作によって得られる光量が急激に変化するような場合であっても、ＡＧＣ機能の実行により画像が不安定になることなく、常に安定した画像を表示させることが可能な顕微鏡システムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ＣＣＤカメラ及び作動可否が設定可能なＡＧＣ（自動利得制御）機能を有し、観察画像をモニタ出力可能な撮像手段と、対物レンズを保持するレボルバの回転操作を含め、光源から上記ＣＣＤカメラに至る観察光軸を形成する光路が一時的に遮断される状態を検出する状態検出手段とを具備し、この状態検出手段の出力に応答して上記ＡＧＣ機能の一時停止及び停止解除を制御することを特徴とする。
【００１５】
このような構成とした結果、光学部材の状態の変化によって撮像手段への入射光量が急激に変化するような場合であってもこれを検出し、一時的にＡＧＣ機能の実行を停止させ、その後に該光学部材が安定してからあらためてＡＧＣ機能の停止を解除するようにしたので、上記撮像手段への入射光量が不安定な状態となる該光学部材の状態が変化している最中ではＡＧＣ機能を一時的にキャンセルし、新しい光学部材の状態に適応して直ちに安定した画像を表示させることができる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記状態検出手段は、上記光源の設定変更、視野絞りの設定変更、開口絞りの設定変更、コンデンサトップレンズの設定変更、ステージ移動操作の有無、及び光学フィルタの挿脱の少なくともいずれか１つをさらに検出することを特徴とする。
【００１７】
このような構成とした結果、上記請求項１記載の発明の作用に加えて、光源の設定変更、視野絞りの設定変更、開口絞りの設定変更、コンデンサトップレンズの設定変更、ステージ移動操作の有無、及び光学フィルタの挿脱など、特に光学部材を光路に対して挿脱するような、撮像手段へ入射される光量が急激に変化する場合であっても、これを検出してＡＧＣ機能を一時的にキャンセルし、常に安定した画像を表示させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下図面を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。
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機能構成を示すもので、先ず顕微鏡の光学系では、ステージ１に載置された標本Ｓの光像を、レボルバ２によって観察光軸上に配置された対物レンズ３を通過させてから結像レンズ５２によってＣＣＤカメラ４に導き、撮像素子上に結像させる。このＣＣＤカメラ４は、ＡＧＣ機能を有し、後述するＡＧＣ動作制御回路７を接続し、結像した標本Ｓの画像をＡＧＣ機能により全体の輝度レベルが略一定となるように増幅／減衰してビデオ信号化するもので、得られたビデオ信号はモニタ５へ送られ、このモニタ５で表示出力される。
【００２１】
上記対物レンズ３は、この第１の実施の形態においてＣＣＤカメラ４への入射光量に影響を及ぼす光学部材として、レボルバ２に複数取付けられ、このレボルバ２の手動による回転操作によって選択的にそのうちの１つが観察光軸上に配置される。
【００２２】
また、レボルバ２には、取付けられているいずれか１つの対物レンズ３が光軸上に正しく配置されているか否かを検出する、例えばホール素子、フォトインタラプタ等のレボルバ穴位置を検出する検出器から構成されるレボルバ回転状態検出部６が配設されるもので、このレボルバ回転状態検出部６の検出信号はＡＧＣ動作制御回路７へ送られる。
【００２３】
ＡＧＣ機能を有する一般的なＣＣＤカメラでは、図２（１）に示すようにＡＧＣ機能の作動／動作停止をカメラ本体の側面等に配設したディップスイッチＤＰの一部、例えば図中の「１」番のスイッチの切換えによって実現している。図３（１）−ａ，（１）−ｂはこのようなディップスイッチＤＰで用いられる構造を例示したものであり、スライダＳＬが移動することで２つの接点ＴＰ，ＴＰ間が接続されているか否かによりスイッチとしてのオン／オフを切換設定するようになっている。図４はこのようなディップスイッチＤＰを用いたカメラ内のＡＧＣ回路の切換動作を説明するためのもので、ディップスイッチＤＰの接点ＴＰの一方が接地され、他方がＡＧＣ回路を構成するＩＣチップＣＰ及び電源ラインと接続される。ディップスイッチＤＰがオフであれば、電源ラインを介して送られてきた電流はＩＣチップＣＰのみに流入するためにＩＣチップＣＰは“Ｈ”レベルの状態となり、ＡＧＣ機能が作動することとなる一方、ディップスイッチＤＰがオンとなると、電源ラインがディップスイッチＤＰを介して接地されてしまうことになるので、電流はほとんどＩＣチップＣＰへは流れず、ＩＣチップＣＰは“Ｌ”レベルとなって規定電圧に達しないので、ＡＧＣ機能は作動しない。
【００２４】
これに対して本実施の形態に係るＣＣＤカメラ４では、図２（２）に示すように外部に２本の導線ＬＬ，ＬＬを導出したディップスイッチ４ａを用いる。図３（２）はこのディップスイッチ４ａの構造を例示したものであり、２つの接点ＴＰ，ＴＰよりそれぞれ導線ＬＬ，ＬＬを接続して外部に導出するものである。
【００２５】
次いで、図５により上記ＣＣＤカメラ４のディップスイッチ４ａからの２本の導線ＬＬ，ＬＬが接続されるＡＧＣ動作制御回路７の構成について説明する。
上記２本の導線ＬＬ，ＬＬは接点１１，１２に接続され、これら接点１１，１２間に常開接点でなるスイッチ１５が配される。このスイッチ１５は、その可動接辺が図示しない絶縁性の接着剤により絶縁された状態で鉄芯１４の一端と接続され、この鉄芯１４の移動に対応してオン／オフする。上記鉄芯１４は、上記レボルバ回転状態検出部６からの導線１８の一部で構成されたコイル１３間を挿通されており、上記スイッチ１５のスイッチ１５を接続した側とは反対側の他端がコイルばね１６を介して位置固定部材１７と固定接続される。
【００２６】
しかるに、コイル１３と鉄芯１４とで電磁ソレノイドを形成し、レボルバ回転状態検出部６からの検出信号が導線１８を介してコイル１３に流れて、鉄芯１４で発生した電磁力がコイルばね１６の弾性を越えた場合、鉄芯１４はコイルばね１６を引っ張る図中の左方向に移動し、その結果、スイッチ１５がオンして、導線ＬＬ，ＬＬにより上記ディップスイッチ４ａが連動してオンするようになる。
【００２７】
次いで上記実施の形態の動作について説明する。
レボルバ２が任意の対物レンズ３を観察光軸上に正しく配置している回転状態では、レボルバ回転状態検出部６からの検出信号は“Ｌ”レベルであり、ＡＧＣ動作制御回路７ではコイル１３に微小電流しか流れず、鉄芯１４に対してこれを移動させるような電磁力は働かないため、スイッチ１５はオフしたままとなる。それゆえ、ＣＣＤカメラ４のディップスイッチ４ａもオフとなり、ＣＣＤカメラ４においてはＡＧＣ機能が作動して、入射光量を光電変換して得られるビデオ信号の信号レベルが一定の範囲内となるように増幅／減衰処理がなされた後にモニタ５へ出力されることとなる。
【００２８】
この状態から次に、レボルバ２を手動にて回転させ、レボルバ２に取付けられている複数の対物レンズ３，３，…がいずれも観察光軸上に位置しない状態となった場合、レボルバ回転状態検出部６がこれを検出して検出信号を“Ｈ”レベルとする。
【００２９】
この検出信号を受けたＡＧＣ動作制御回路７では、コイル１３に所定電流が流れ、コイルばね１６の弾性に打ち勝って鉄芯１４を移動させるような電磁力が働き、スイッチ１５をオンさせることとなる。したがって、ＣＣＤカメラ４のディップスイッチ４ａもオンとなり、ＣＣＤカメラ４においてはＡＧＣ機能が実行する回路部に電力が供給されなくなって、一時的にＡＧＣ機能がキャンセルされる。
【００３０】
この状態では、レボルバ２の回転位置により対物レンズ３が観察光軸を外れているので、光路が遮断され、ＣＣＤカメラ４への入射光量はほとんど“（ゼロ）となる。したがって、ＣＣＤカメラ４ではもしＡＧＣ機能が作動していれば、非常に大きな増幅率での増幅動作が実行されることになるが、実際には上述した如くＡＧＣ機能は一時的にキャンセルされているため、不要な増幅動作は行なわれない。
【００３１】
そのため、次にレボルバ２が手動にてさらに回転され、レボルバ２に取付けられているいずれか所望の倍率の対物レンズ３が観察光軸上に配置され、標本Ｓの画像がＣＣＤカメラ４に結像されるようになると、レボルバ回転状態検出部６がこれを検出して検出信号を再び“Ｌ”レベルとする。
【００３２】
この検出信号を受けたＡＧＣ動作制御回路７では、コイル１３に微小電流しか流さず、鉄芯１４に対してこれを移動させるような電磁力は働かないため、スイッチ１５は再びオフする。ゆえに、ＣＣＤカメラ４のディップスイッチ４ａもオフとなり、ＣＣＤカメラ４においてはＡＧＣ機能の停止状態が解除されて作動を開始し、入射光量を光電変換して得られるビデオ信号の信号レベルが一定の範囲内となるように増幅／減衰処理がなされた後にモニタ５へ出力されることとなる。
【００３３】
したがって、対物レンズ３が観察光軸上に配置され、標本Ｓの画像がＣＣＤカメラ４に結像されるようになった時点から再びＡＧＣ機能が作動されるので、光路の遮断状態でもＡＧＣ機能を働かせていた場合などに発生する、異様に明るいサチレーションを生じたような画像から不安定な状態を経てようやく正常な輝度レベルの画像に徐々に移行する、などといった不快な画像表示を行なうことなく、速やかに安定したＡＧＣ機能による所定の輝度レベルの画像を表示させることができる。
【００３４】
なお、上記実施の形態では、レボルバ２のレボルバ穴の位置によって対物レンズ３が観察光軸上に配置されているか否かを検出するものとして説明したが、他の検出方法を用いるものとしてもよく、例えばレボルバを位置決めするクリックから検出する方法も考えられる。
【００３５】
また、上記ＡＧＣ動作制御回路７は、上記図５で示した構成に代えて、図６に示すようなＬＥＤ２０とフォトトランジスタ２１とを用いた構成としてもよい。この場合、レボルバ回転状態検出部６とＬＥＤ２０のアノード及びカソードが接続され、フォトトランジスタ２１のコレクタ、エミッタが各端子２２，２３を介してＣＣＤカメラ４のディップスイッチ４ａに接続される。
【００３６】
レボルバ回転状態検出部６がレボルバ２の回転により上記対物レンズ３が観察光軸上に正しく配置されていないと検出した場合、その検出信号によりＬＥＤ２０を点灯駆動するようになるもので、このＬＥＤ２０の相対向する位置に配置されたフォトトランジスタ２１が上記ＬＥＤ２０の点灯に応じてオンすると、ＣＣＤカメラ４でのＡＧＣ機能が一時的にキャンセルされる。このため、上記図５に示した構成の場合と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
さらに、上記実施の形態では、観察者のレボルバ２の回転操作が早い場合に、レボルバ回転状態検出部６からの検出信号の出力に遅れを生じ、結果としてＣＣＤカメラ４でＡＧＣ機能がキャンセルされず、非常に高い増幅率をもって光路遮断中の入射光量を増幅した画像が出力されることがあり得る。このような不具合を防止するべく、図７に示すように上記ＡＧＣ動作制御回路７と同様構成の第２のＡＧＣ動作制御回路７１をＡＧＣ動作制御回路７に並列にして設け、観察者がレボルバ２に接触することで操作状態を検出するレボルバ操作状態検出部６１をさらに設けて、このレボルバ操作状態検出部６１の検出信号により第２のＡＧＣ動作制御回路７１のスイッチ１５′をオン／オフするものとすればよい。
【００３８】
この場合、レボルバ操作状態検出部６１は例えば圧電素子等を用いて構成するもので、観察者がレボルバ２の操作部に接触しただけでＣＣＤカメラ４のＡＧＣ機能がキャンセルされ、且つ、観察光軸上に対物レンズ３がない状態で観察者がレボルバ２の操作部から手を離しても上記レボルバ回転状態検出部６とＡＧＣ動作制御回路７とによってＡＧＣ機能をキャンセルした状態は維持されるので、レボルバ２の回転操作による光路遮断中の画像に対してＡＧＣ機能が働いてしまうのを確実に阻止することができる。
【００３９】
また、上記ＡＧＣ動作制御回路７に代えて、図８に示す如く第３のＡＧＣ動作制御回路７２を用いるものとしてもよい。この第３のＡＧＣ動作制御回路７２は、回路本体をスライド操作可能とし、ＡＧＣ動作制御回路７のスイッチ１５に代えて、鉄芯１４の一端と接着状態になく、回路本体のスライド操作状態によっては鉄芯１４から離脱してその動きに影響されない手動操作可能なスイッチ２４を配設したものである。
【００４０】
図８（１）は、スイッチ２４が鉄芯１４と離間しており、レボルバ回転状態検出部６からの検出信号に関係なく、上述した図２（１）のディップスイッチＤＰと同様に手動操作状態に応じてオン／オフし、ＣＣＤカメラ４のＡＧＣ機能を切換設定可能な状態を示す。
【００４１】
これに対して図８（２）は、スイッチ２４が鉄芯１４の一端に貼着した図示しない絶縁性部材を介して接触し、レボルバ回転状態検出部６からの検出信号に対応してオン／オフし、レボルバ２の回転状態に応じてＣＣＤカメラ４のＡＧＣ機能を切換設定する状態を示す。
【００４２】
このように、第３のＡＧＣ動作制御回路７２の本体をスライド操作することにより、ＣＣＤカメラ４のＡＧＣ機能のオン／オフをレボルバ回転状態検出部６からの検出信号で自動的に制御するか、あるいは手動で切換えるかを任意に設定できるものとしてもよい。
【００４３】
（第２の実施の形態）
以下図面を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。
図９は本発明の第２の実施の形態に係る顕微鏡システムの機能構成を示すもので、基本的には第１に示したものと同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００４４】
しかして、ステージ１の下部に観察光軸に沿ってＡＳ（開口絞り）２７、ＮＤフィルタ２６、及び光源２５が配置されており、光源２５から発せられた光がＮＤフィルタ２６で適宜減衰され、ＡＳ２７で絞られた後にステージ１を介してこのステージ１上に載置された標本Ｓに照射され、その透過光が対物レンズ３、結像レンズ５２を介してＣＣＤカメラ４に入射するようになる。
【００４５】
この場合、上記レボルバ２に取付けられた対物レンズ３に代えて、これら光源２５、ＮＤフィルタ２６、及びＡＳ２７をＣＣＤカメラ４への入射光量に影響を及ぼす光学系の光学部材の対象とするもので、その検出手段として、光源２５への供給電流から発光輝度を検出する光源供給電流検出部２８、光路に挿入されているＮＤフィルタ２６の有無を検出するＮＤフィルタ検出部２９、ＡＳ２７での絞り量を検出するＡＳ調節検出部３０を配設する。
【００４６】
光源供給電流検出部２８は、光源２５の明るさを変更している状態、すなわち光源２５を駆動する電源からの供給電流が変動中である場合に“Ｈ”レベルの検出信号を、上記変動中以外では“Ｌ”レベルの検出信号を出力することとなっている。
【００４７】
同様にＮＤフィルタ検出部２９は、ＮＤフィルタ２６の交換時に“Ｈ”レベルの検出信号を、上記交換時以外では“Ｌ”レベルの検出信号を出力することとなっている。
【００４８】
またＡＳ調節検出部３０は、ＡＳ２７の絞り量の変更時である場合に“Ｈ”レベルの検出信号を、上記変更時以外では“Ｌ”レベルの検出信号を出力することとなっている。
【００４９】
しかして、これら光源供給電流検出部２８、ＮＤフィルタ検出部２９、及びＡＳ調節検出部３０からの各検出信号はＡＧＣ動作制御回路３１へ送られる。図１０は上記ＡＧＣ動作制御回路３１の具体的な構成を示すもので、上記図５で説明したものと同様の回路３１ａ〜３１ｃが並列接続されて上記ＡＧＣ動作制御回路３１を構成する。
【００５０】
上記のような構成によれば、上記光源供給電流検出部２８、ＮＤフィルタ検出部２９、及びＡＳ調節検出部３０のいずれか少なくとも１つからの検出信号が“Ｈ”レベルとなった状態で、上記ＡＧＣ動作制御回路３１を構成する回路３１ａ〜３１ｃの対応するスイッチがオンとなり、ＣＣＤカメラ４のＡＧＣ機能がキャンセルされることとなる。したがって、光源供給電流検出部２８への供給電流量を変えて光源２５での発光の明るさを変更する際、あるいはＮＤフィルタ２６を交換する際、あるいはＡＳ２７の絞り量を変更する際に、ＣＣＤカメラ４への入射光量が著しく変化したとしても、ＣＣＤカメラ４のＡＧＣ機能が一時的にキャンセルされているので、無闇にＣＣＤカメラ４での入射光量に対応した増幅、減衰等を行なうことなく、上記変更、交換作業が終了し、ＣＣＤカメラ４で画像を取込む状態となった時点で再びＡＧＣ機能を作動するので、上記変更時でもＡＧＣ機能を働かせていた場合などに発生する、異様に明るいサチレーションを生じたような画像から不安定な状態を経てようやく正常な輝度レベルの画像に徐々に移行する、などといった不快な画像表示を行なうことなく、速やかに安定したＡＧＣ機能による所定の輝度レベルの画像をモニタ５に表示させることができる。
【００５１】
なお、上記図１０で示したＡＧＣ動作制御回路３１を構成する回路３１ａ〜３１ｃに代えて、図１１に示すように上記図８で説明したものと同様構成のスライド操作可能な回路３１ａ′〜３１ｃ′を並列接続するものとしてもよい。
【００５２】
このような構成とすることにより、ＣＣＤカメラ４のＡＧＣ機能のオン／オフを、光源供給電流検出部２８、ＮＤフィルタ検出部２９、及びＡＳ調節検出部３０からの検出信号で自動的に制御するか、あるいはそのうちのいずれかを手動で切換えるか任意に設定することができる。
【００５３】
なお、上記第２の実施の形態では、ＣＣＤカメラ４に入射する光量に変化を与える光学系の光学部材として光源２５、ＮＤフィルタ２６、及びＡＳ２７を挙げたが、これらに限定されるものではなく、複数の光学部材の変化状態を検出刷るものとすればよい。
【００５４】
また、上記第１の実施の形態で説明した、レボルバ２に取付けられた対物レンズ３の切換状態を検出するものと併用することも考えられる。
（第３の実施の形態）
以下図面を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００５５】
図１２は本発明の第３の実施の形態に係る顕微鏡システムの機能構成を示すもので、先ず顕微鏡の光学系では、ステージ１に載置された標本Ｓの光像を、レボルバ４０によって観察光軸上に配置された対物レンズ３を通過させてから結像レンズ５２によってＣＣＤカメラ４１に導き、撮像素子上に結像させる。このＣＣＤカメラ４１は、ＡＧＣ機能を有し、後述する外部コントローラ４２を接続し、結像した標本Ｓの画像をＡＧＣ機能により全体の輝度レベルが略一定となるように増幅／減衰してビデオ信号化するもので、得られたビデオ信号はモニタ５へ送られ、このモニタ５で表示出力される。
【００５６】
上記対物レンズ３は、この第３の実施の形態においてＣＣＤカメラ４１への入射光量に影響を及ぼす光学部材としてレボルバ４０に複数取付けられ、このレボルバ４０の電動回転動作によって選択的にそのうちの１つが観察光軸上に配置される。
【００５７】
また、レボルバ４０は、レボルバ制御部４３の制御の下に図示しないモータによって回転制御されるもので、このレボルバ４０の回転状態は、レボルバ制御部４３内に含まれている、上記図１のレボルバ回転状態検出部６と同様の構成部分で検出し、その検出信号はレボルバ制御部４３から上記外部コントローラ４２へ送出されるものとする。
【００５８】
上記ＣＣＤカメラ４１は、上述した如くＡＧＣ機能を有する一方、図１３に示すようにそのＡＧＣ機能のオン／オフを制御するための制御信号や、他の図示しないＣＣＤカメラを含めて複数のカメラをシリアル番号によって管理するためのカメラＩＤ信号等の各種制御信号を例えばＲＳ２３２Ｃなどのシリアルインタ―フェイス規格に則って送受する外部通信インタフェイス４４を備えている。
【００５９】
次いで、主として外部コントローラ４２による本実施の形態の動作について説明する。
外部コントローラ４２は、例えばジョグダイヤルスイッチ等のスイッチを設け、このスイッチの操作で観察者からの入力を受付けるようになっており、具体的には対物レンズ３の倍率指示、ＣＣＤカメラ４１のＡＧＣ機能のオン／オフ制御等を指示できるようになっている。
【００６０】
これは、より詳細に説明すると、レボルバ２の位置と対物レンズ３との対応、ＣＣＤカメラ４１の外部通信インタフェイス４４を用いたＡＧＣ機能のオン／オフ制御等が予め外部コントローラ４２に記憶されており、観察者から対物レンズ３の倍率指示が行なわれた時点で以下の手順により対物レンズ３の切換設定が行なわれるものである。すなわち、
（１） ＣＣＤカメラ４１に対してＡＧＣ機能をオフさせるコマンドを外部通信インタフェイス４４を介して送信する。
（２） 観察者からの対物レンズ３の倍率指示に応じた信号を外部コントローラ４２からレボルバ制御部４３へ送出する。この送信する信号には、現時点でのレボルバ２の位置から右または左へレボルバ２を何段階回転させるのかという内容の命令が含まれる。
（３） レボルバ制御部４３がレボルバ２への回転命令に従ってレボルバ２を回転駆動させ、観察者の指示した倍率の対物レンズ３が観察光軸上に正しく配置された状態を示す信号を受取った時点で、レボルバ制御部４３からレボルバ２の回転終了を示す信号が外部コントローラ４２に送達される。
（４） 外部コントローラ４２は、レボルバ制御部４３からの信号を受けた時点で外部通信インタフェイス４４を介してＣＣＤカメラ４１にＡＧＣ機能をオンするコマンドを送信する。
【００６１】
以上の（１）〜（４）で示した処理を観察者から対物レンズ３の倍率指示が行なわれる毎に行なうと共に、この顕微鏡システムの起動時にＡＧＣ機能をオンする動作開始コマンドを外部通信インタフェイス４４を介してＣＣＤカメラ４１に送信する処理を実行することで、観察光路が遮断されてＣＣＤカメラ４１への入射光量がほぼ０（ゼロ）となっている状態でＡＧＣ機能により大幅な増幅率を持って入力画像が増幅されてしまうことを未然に防止できる。この結果、対物レンズ３の位置が観察光軸上にないとき、及び正しく配置された後の不快な画像表示をなくすことができ、且つ対物レンズ３の切換交換終了後の画像が安定するまでに要する時間を大幅に短縮することができる。また、上述した処理手順とすることにより、必ず対物レンズ３の位置が観察光軸上にない時にはすでにその前の段階でＡＧＣ機能をオフとしているため、ＣＣＤカメラ４１が光路遮断中の画像を撮像してしまうことはない。
【００６２】
さらに、外部コントローラ４２に図示しないＡＧＣ機能のオン／オフ制御を設定入力する画面入出力インタフェイス機能を設け、観察者からの入力によって対物レンズ３の倍率指示の際にＡＧＣ機能のオン／オフ制御を行なうか否かを示すＡＧＣ機能の制御設定情報を外部コントローラ４２に登録する機能を備えることとしてもよい。
【００６３】
この場合、外部コントローラ４２にこのＡＧＣ機能の制御設定情報が予め登録されており、観察者による対物レンズ３の倍率変更の指示に対応する処理手順を登録されている該制御設定情報によって切換えることで、対物レンズ３の倍率変更の指示を出した際に観察者の選択によってＡＧＣ機能のオン／オフ制御を自動で行なうか、またはＣＣＤカメラ４１の設定状態のみに依存させてＡＧＣ機能のオン／オフ制御を行なうかを選択設定することができることとなる。
【００６４】
これは、上記（１）〜（４）で説明した処理手順を対応させて示すと、対物レンズ３の倍率変更の指示を出した際に観察者の選択によってＡＧＣ機能のオン／オフ制御を自動で行なう場合には、観察者の対物レンズ３の倍率指示に対して上記（１）〜（４）の処理を、システム起動時に（４）の処理を実行するものであり、また、ＣＣＤカメラ４１の設定状態のみに依存させてＡＧＣ機能のオン／オフ制御を行なう場合には、（１），（４）の処理は実行せずに（２），（３）の処理のみを実行するもので、このように観察者にＡＧＣ機能の制御方法を任意に選択させることができるようになる。
【００６５】
なお、ＣＣＤカメラ４１の構成については、上記説明したものに代えて、上記第１または第２の実施の形態で説明したＣＣＤカメラ４を外部コントローラ４２によって直接制御するものとしてもよい。
【００６６】
（第４の実施の形態）
以下図面を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。
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機能構成を示すもので、先ず顕微鏡の光学系では、少なくとも上下方向に移動可能なステージ５５に載置された標本Ｓの光像を、レボルバ４０によって観察光軸上に配置された対物レンズ３を通過させてから結像レンズ５２によってＣＣＤカメラ４１に導き、撮像素子上に結像させる。このＣＣＤカメラ４１は、ＡＧＣ機能を有し、外部コントローラ４２′を接続し、結像した標本Ｓの画像をＡＧＣ機能により全体の輝度レベルが略一定となるように増幅／減衰してビデオ信号化するもので、得られたビデオ信号はモニタ５へ送られ、このモニタ５で表示出力される。
【００６７】
上記対物レンズ３は、この第４の実施の形態においてＣＣＤカメラ４１への入射光量に影響を及ぼす１光学部材としてレボルバ４０に複数取付けられ、このレボルバ４０の電動回転動作によって選択的にそのうちの１つが観察光軸上に配置される。
【００６８】
上記レボルバ４０は、レボルバ制御部４３の制御の下に図示しないモータによって回転制御されるもので、このレボルバ４０の回転状態は、レボルバ制御部４３内に含まれている、上記図１のレボルバ回転状態検出部６と同様の構成部分で検出し、その検出信号はレボルバ制御部４３から上記外部コントローラ４２′へ送出されるものとする。
【００６９】
また、ステージ５５の下部に観察光軸に沿ってトップレンズ５６、ＡＳ（開口絞り）２７、ＦＳ（視野絞り）４５、及び光源２５が配置されており、光源２５から発せられた光がＦＳ４５、ＡＳ２７で絞られた後にトップレンズ５６を介し、ステージ５５を通ってこのステージ５５上に載置された標本Ｓに照射され、その透過光が対物レンズ３、結像レンズ５２を介してＣＣＤカメラ４１に入射するようになる。
【００７０】
この場合、上記レボルバ４０に取付けられた対物レンズ３に加えて、これら光源２５、ＦＳ４５、ＡＳ２７、及びトップレンズ５６をいずれもＣＣＤカメラ４１への入射光量に影響を及ぼす光学系の光学部材の対象とするもので、その制御手段として、光源２５への供給電流により発光輝度を制御する光量制御部４９、図示しない電動駆動機構による光路へのＦＳ４５の挿脱とＦＳ４５の絞り量を制御するＦＳ制御部４８、同じく図示しない電動駆動機構による光路へのＡＳ２７の挿脱とＡＳ２７の絞り量を制御するＡＳ制御部４７、及び図示しない電動駆動機構による光路へのトップレンズ５６の挿脱を制御するトップレンズ制御部５４が配設される。
【００７１】
また、これらと共に上記ステージ５５の移動位置及び移動方向を制御するステージ制御部５３が配設され、これらステージ制御部５３、トップレンズ制御部５４、ＡＳ制御部４７、ＦＳ制御部４８、及び光量制御部４９がいずれも上記外部コントローラ４２′と接続される。
【００７２】
次いで、主として外部コントローラ４２′による本実施の形態の動作について説明する。
外部コントローラ４２′は、例えばジョグダイヤルスイッチ等のスイッチを設け、このスイッチの操作で観察者からの入力を受付けるようになっており、具体的にはＡＳ２７及びＦＳ４５の各絞り量、トップレンズ５６の切換え、光源２５での発光量、対物レンズ３の倍率指示、ＣＣＤカメラ４１のＡＧＣ機能のオン／オフ制御等を指示できるようになっている。
【００７３】
以下、対物レンズ３の倍率指示、ＡＳ２７及びＦＳ４５の各絞り量の調整、光源２５での発光量の調整について詳細を説明するものとするが、外部コントローラ４２′に必要な情報の内容、及びＣＣＤカメラ４１自体に関しては上記第３の実施の形態と同様であるものとして、ここではその説明を省略するものとする。
【００７４】
図１５は対物レンズ３の倍率指示を行なった場合の外部コントローラ４２による制御処理の手順を示すもので、その処理当初にはＣＣＤカメラ４１に対してＡＧＣ機能をオフさせるコマンドを外部通信インタフェイス４４を介して送信する（ステップＳ１）。
【００７５】
その後、ステージ５５と対物レンズ３との衝突を回避するために、ステージ制御部５３によりステージ５５を対物レンズ３から退避する方向に移動させた後（ステップＳ２）、観察者からの対物レンズ３の倍率指示に応じた信号を外部コントローラ４２′からレボルバ制御部４３へ送出し、レボルバ２を回転駆動させて、観察者の指示した倍率の対物レンズ３を観察光軸上に正しく配置させる（ステップＳ３）。
【００７６】
続いて、対物レンズ３の切換えに伴う設定の変更として、ＡＳ制御部４７によりＡＳ２７での絞り量を調整させ（ステップＳ４）、同様にＦＳ制御部４８によりＦＳ４５での絞り量も調整させてから（ステップＳ５）、光量制御部４９により光源２５での発光量を調整させ（ステップＳ６）、さらにトップレンズ制御部５４によりトップレンズ５６を切換交換させる（ステップＳ７）。
【００７７】
次に、ステージ制御部５３によりあらためてステージ５５を元の位置に戻す（ステップＳ７）。この場合、例えばレボルバ２にある交換前後の各対物レンズ３，３間で同焦補正が取れていた場合などは、ステージ５５は正確には元の位置ではなく、補正量が含まれている位置に移動するように制御する。
【００７８】
以上で倍率が指示された対物レンズ３の切換絵を終えたこととなるので、再び外部通信インタフェイス４４を介してＣＣＤカメラ４１にＡＧＣ機能をオンするコマンドを送信する（ステップＳ９）。
【００７９】
以上のステップＳ１〜Ｓ９で示した処理を観察者から対物レンズ３の倍率指示が行なわれる毎に実行すると共に、この顕微鏡システムの起動時にＡＧＣ機能をオンする動作開始コマンドを外部通信インタフェイス４４を介してＣＣＤカメラ４１に送信する処理を実行することで、観察光路が遮断されてＣＣＤカメラ４１への入射光量がほぼ０（ゼロ）となっている状態でもＡＧＣ機能により大幅な増幅率を持って入力画像が増幅されてしまうことを未然に防止できる。この結果、対物レンズ３の位置が観察光軸上にないとき、及び正しく配置された後の不快な画像表示をなくすことができ、且つ対物レンズ３の切換交換終了後の画像が安定するまでに要する時間を大幅に短縮することができる。また、上述した処理手順とすることにより、必ず対物レンズ３の位置が観察光軸上にない時にはすでにその前の段階でＡＧＣ機能をオフとしているため、ＣＣＤカメラ４１が光路遮断中の画像を撮像してしまうことはない。
【００８０】
次にＡＳ２７の絞り量の調整を行なった場合の外部コントローラ４２による制御処理の手順を以下に示す。すなわち、
（１１） まずＣＣＤカメラ４１に対してＡＧＣ機能をオフさせるコマンドを外部通信インタフェイス４４を介して送信する。
（１２） 観察者からのＡＳ２７に関するジョグダイヤルスイッチの操作に応動して外部コントローラ４２′が該ジョグダイヤルスイッチの操作量と操作方向に応じた信号を生成し、ＡＳ制御部４７へ送出する。
（１３） ＡＳ制御部４７が外部コントローラ４２′からの信号を受取り、その信号に見合った量だけＡＳ２７を駆動して所望の絞り量を実現する。ＡＳ２７が信号に対応した正しい絞り量となった時点で、ＡＳ制御部４７から外部コントローラ４２′へ調整の終了を示す信号を送達する。
（１４） 外部コントローラ４２′は、ＡＳ制御部４７からの信号を受けた時点で外部通信インタフェイス４４を介してＣＣＤカメラ４１にＡＧＣ機能をオンするコマンドを送信し、ＡＧＣ機能を再開させる。
【００８１】
次いで、光源２５での発光量の調整とＦＳ４５での絞り量の調整を行なった場合の外部コントローラ４２による制御処理の手順を以下に示す。すなわち、
（２１） まずＣＣＤカメラ４１に対してＡＧＣ機能をオフさせるコマンドを外部通信インタフェイス４４を介して送信する。
（２２） 観察者からの光源２５に関するジョグダイヤルスイッチの操作に応動して外部コントローラ４２′が該ジョグダイヤルスイッチの操作量と操作方向に応じた信号を生成し、光量制御部４９及びＦＳ制御部４８へそれぞれ送出する。
（２３−１） 光量制御部４９が外部コントローラ４２′からの信号を受取り、その信号に見合った量だけ光源２５への供給電流を増減して所望の発光量を実現する。光源２５が信号に対応した正しい発光量となった時点で、光量制御部４９から外部コントローラ４２′へ調整の終了を示す信号を送達する。
（２３−２） 一方、ＦＳ制御部４８も外部コントローラ４２′からの信号を受取り、その信号に見合った量だけＦＳ４５を駆動して所望の絞り量を実現する。ＦＳ４５が信号に対応した正しい絞り量となった時点で、ＦＳ制御部４８から外部コントローラ４２′へ調整の終了を示す信号を送達する。
（２４） 外部コントローラ４２′は、光量制御部４９及びＦＳ制御部４８からの各信号を受けた時点で外部通信インタフェイス４４を介してＣＣＤカメラ４１にＡＧＣ機能をオンするコマンドを送信し、ＡＧＣ機能を再開させる。
【００８２】
以上の（１１）〜（１４）で示した処理あるいは（２１）〜（２４）で示した処理を観察者からの指示が行なわれる毎に行なうことで、ＣＣＤカメラ４１への入射光量が観察者の操作により大幅に変化する状態で、ＡＧＣ機能がこれに追従してしまうことを未然に防止することができる。この結果、光量変動中の不快な画像表示をなくすことができ、且つ光量安定後に画像が安定するまでに要する時間を大幅に短縮することができる。
【００８３】
ここで、本実施の形態では光路中の光量に変化を与える光学部材、及び各光学部材に対応した制御部の個数を限定するものではない。
また、上記図１５におけるＡＧＣ機能がオフされている間のステップＳ４〜Ｓ７の各処理の順序については、説明した順序通りではなくてもよく、任意に偏向可能であることは勿論である。
【００８４】
さらに、上記外部コントローラ４２′に図示しないＡＧＣ機能のオン／オフ制御を設定入力する画面入出力インタフェイス機能を設け、観察者からの入力によって光学部材の変更指示、例えば対物レンズ３の倍率指示の際、トップレンズ５６の切換交換時、ＡＳ２７、ＦＳ４５での各絞り量の変更時、または光源２５での発光量の調整時のそれぞれに対応して、ＡＧＣ機能のオン／オフ制御を行なうか否かを示すＡＧＣ機能の制御設定情報を外部コントローラ４２′に登録する機能を備えることとしてもよい。
【００８５】
この場合、外部コントローラ４２′にこのＡＧＣ機能の制御設定情報が予め登録されており、観察者による各光学部材の変更指示に対応する処理手順を登録されている該制御設定情報によって切換えることで、各光学部材の変更指示を出した際に観察者の選択によってＡＧＣ機能のオン／オフ制御を自動で行なうか、またはＣＣＤカメラ４１の設定状態のみに依存させてＡＧＣ機能のオン／オフ制御を行なうかを選択設定することができることとなる。
【００８６】
これは、上記図１５、（１１）〜（１４）、あるいは（２１）〜（２４）で説明した処理手順を対応させて示すと、対物レンズ３の倍率変更の指示を出した際に観察者の選択によってＡＧＣ機能のオン／オフ制御を自動で行なう場合には、観察者の対物レンズ３の倍率指示に対して上記ステップＳ１〜Ｓ９、（１１）〜（１４）、あるいは（２１）〜（２４）の処理を実行するものであり、また、ＣＣＤカメラ４１の設定状態のみに依存させてＡＧＣ機能のオン／オフ制御を行なう場合には、ステップＳ２〜Ｓ８、（１２），（１３）、または（２２），（２３）の処理のみを実行するもので、このように観察者にＡＧＣ機能の制御方法を任意に選択させることができるようになる。
【００８７】
なお、本発明は、検鏡法の切換えに伴って各部の光学要素の切換、挿脱が行なわれる場合に対しても同様に適用することができる。
その他、本発明は上記第１乃至第４の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、光源から撮像手段に至る光路が一時的に遮断される状態を検出し、その検出結果に応じて撮像手段の自動露出制御機能を一時停止及び停止解除するようにしたので、常に安定した画像を表示させることができる。
【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機能構成を示す図。
【図２】同実施の形態に係るＣＣＤカメラの構成を示す図。
【図３】同実施の形態に係るディップスイッチの構成を説明する図。
【図４】同実施の形態に係るＣＣＤカメラの有するＡＧＣ機能の動作状態を説明する図。
【図５】同実施の形態に係るＡＧＣ動作制御回路の構成を例示する図。
【図６】同実施の形態に係るＡＧＣ動作制御回路の他の構成を例示する図。
【図７】同実施の形態に係る（第１及び第２の）ＡＧＣ動作制御回路の機能構成を説明する図。
【図８】同実施の形態に係る（第３の）ＡＧＣ動作制御回路の機能構成を説明する図。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る顕微鏡システムの機能構成を示す図。
【図１０】同実施の形態に係るＡＧＣ動作制御回路の機能構成を説明する図。
【図１１】同実施の形態に係るＡＧＣ動作制御回路の他の機能構成を説明する図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る顕微鏡システムの機能構成を示す図。
【図１３】同実施の形態に係るＣＣＤカメラの構成を示す図。
【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機能構成を示す図。
【図１５】同実施の形態に係る対物レンズ切換交換時の外部コントローラによる制御処理内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…ステージ
２…レボルバ
３…対物レンズ
４…ＣＣＤカメラ
４ａ…ディップスイッチ
５…モニタ
６…レボルバ回転状態検出部
７…ＡＧＣ動作制御回路
１１，１２…接点
１３，１３′…コイル
１４，１４′…鉄芯
１５，１５′…スイッチ
１６，１６′…コイルばね
１７，１７′…位置固定部材
１８…導線
２０…ＬＥＤ
２１…フォトトランジスタ
２２，２３…端子
２４…スイッチ
２５…光源
２６…ＮＤフィルタ
２７…ＡＳ（開口絞り）
２８…光源供給電流検出部
２９…ＮＤフィルタ検出部
３０…ＡＳ調節検出部
３１…ＡＧＣ動作制御回路
３１ａ〜３１ｃ，３１ａ′〜３１ｃ′…ＡＧＣ動作制御回路
４１…ＣＣＤカメラ
４２，４２′…外部コントローラ
４３…レボルバ制御部
４４…外部通信インタフェイス
４５…ＦＳ（視野絞り）
４７…ＡＳ制御部
４８…ＦＳ制御部
４９…光量制御部
５２…結像レンズ
５３…ステージ制御部
５４…トップレンズ制御部
５５…ステージ
５６…トップレンズ
７１…第２のＡＧＣ動作制御回路
７２…第３のＡＧＣ動作制御回路
ＣＰ…ＩＣチップ
ＤＰ…ディップスイッチ
ＬＬ…導線
Ｓ…標本
ＳＬ…スライダ
ＴＰ…接点
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にＡＧＣ（自動利得制御）機能を有するＣＣＤカメラ等の撮像機構を備え、各種光学部材の挿脱が可能な光学顕微鏡に適した顕微鏡システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、光学顕微鏡を用いて標本観察では、対物レンズの倍率を低倍と高倍とで切換える。具体的には、肉眼によって低倍の対物レンズを用いて詳細に観察する部位のサーチを行ない、サーチの結果、観察対象となる部位があれば、高倍の対物レンズに切換えた上で、実際の詳細な観察を実施する。
【０００３】
ところで、対物レンズを介して射出される光量は、以下の式の値を対物レンズ間の射出量の比率Ｋとして求められる。すなわち、
Ｋ＝（対物レンズの開口数）2 ／（対物レンズの倍率）2 …(1)
となるもので、したがって倍率及び開口数が異なる対物レンズに切換えると、光量変化が大きくなり、一定の光量では観察できなくなるといった問題があった。
【０００４】
このため、特開昭５４−１４３２４４号公報では、倍率及び開口数が異なる対物レンズへの切換えを行なっても、得られる明るさが一定となるように、上述の比率Ｋに応じた透過率を有するＮＤフィルタを取付けた対物レンズを用いることが記載されている。
【０００５】
また、特に、細胞検診等の分野では、１日あたりに処理する検体数が多く、観察者は接眼レンズを介しての顕微鏡像の長時間観察によって多大の疲労を生じてしまうことが問題となっている。
【０００６】
そこで、上記問題を解決するための手段の１つとして、肉眼での観察に代えて、顕微鏡の観察像をモニタ画面で表示出力させる方法が知られている。これは例えば、顕微鏡にＣＣＤカメラを接続し、そのＣＣＤカメラで撮像したビデオ信号をＣＲＴ等のモニタ画面にて表示出力させるものである。
【０００７】
ＣＣＤカメラには、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動利得制御）機能が備えられたものがある。このＡＧＣ機能は、ＣＣＤカメラから入力されたビデオ信号に対して、下限を示す第１のしきい値より低いレベルであればこれを増幅し、また逆に上限を示す第２のしきい値よりも高いレベルであればこれを減衰させて、ビデオ信号のレベルを常に適当な範囲内に調整して、表示される際の画像の明るさを一定に保つものである。
【０００８】
ＣＣＤカメラを接続した顕微鏡において、極度に反射率の低い標本や極度に透過率の低い標本などの観察時に、そのビデオ信号のレベルが低すぎて画像化できないもの、あるいは画像化はできても極めて視認し難いものに対して、上述のＡＧＣ機能を使用することで適当な明るさの画像を得ることができるものである。これは、極度に反射率の高い標本や極度に透過率の高い標本などの観察時に、そのビデオ信号のレベルが高すぎる場合であっても同様である。
【０００９】
しかるに、上記のようなＡＧＣ機能を使用することにより、明るさが一様ではない標本に対して、観察者が観察位置を変更させるべく標本を移動した際に、観察標本の明るさに応じて自動的にゲインを調節するため、観察者が得られる画像の明るさの調節を行なう煩わしさがなく、観察者の負担を軽減して効率的な観察を行なうことができるものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＡＧＣ機能を有するＣＣＤカメラを接続した顕微鏡システムにおいて、ＡＧＣ機能を常時使用していると、レボルバに装着された対物レンズの切換えや、フィルタの交換など、各種光学部材の挿脱によって一時的に光路が遮断される場合、光路遮断中の非常に信号レベルの低いビデオ信号に対してＡＧＣ機能が働き、ゲインを大幅に上昇させるように動作するため、光路遮断状態から元の状態に戻った時点では得られる画像が過剰に明るいものとなり、安定した正常な明るさの画像に戻るまでに時間を要することとなる。
【００１１】
これは、具体的には例えば対物レンズの切換時に、レベルの回転によって光路が一時的に遮断され、ＣＣＤカメラへの入射光量がほとんど０（ゼロ）に近くなる。このときのＡＧＣ機能の働きによる増幅率はレボルバを回転させる前に比べて非常に大きい。
【００１２】
次にレボルバの回転が終了して別の対物レンズが光軸上にセットされる。もし、レボルバに取付けられている対物レンズが上述の特開昭５４−１４３２４４号公報に記載されているものであれば、交換を行なう前後のタブレットからの入射光量に変化はなく、本来ならＡＧＣ機能による信号の増幅率は同様となる筈である。しかしながら、実際には光路が遮断された時点で上記のように一時的に増幅率が非常に上昇し、その状態で新たな対物レンズが光路中にセットされて新たな倍率による画像が得られるようになるので、ここで得られる画像は当初光量が過多の異様に白っぽいものとなり、場合によってはサチレーションを発生することもあり、観察者にとって非常に不快な画像となると共に、正常な状態に戻るまではそのＡＧＣ機能の応答特性に応じた一定の時間が必要となる。
【００１３】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ＡＧＣ機能を有するＣＣＤカメラ等の撮像機構を接続した顕微鏡システムにおいて、光学系の部材の変更操作によって得られる光量が急激に変化するような場合であっても、ＡＧＣ機能の実行により画像が不安定になることなく、常に安定した画像を表示させることが可能な顕微鏡システムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ＣＣＤカメラ及び作動可否が設定可能なＡＧＣ（自動利得制御）機能を有し、観察画像をモニタ出力可能な撮像手段と、対物レンズを保持するレボルバの回転操作を含め、光源から上記ＣＣＤカメラに至る観察光軸を形成する光路が一時的に遮断される状態を検出する状態検出手段とを具備し、この状態検出手段の出力に応答して上記ＡＧＣ機能の一時停止及び停止解除を制御することを特徴とする。
【００１５】
このような構成とした結果、光学部材の状態の変化によって撮像手段への入射光量が急激に変化するような場合であってもこれを検出し、一時的にＡＧＣ機能の実行を停止させ、その後に該光学部材が安定してからあらためてＡＧＣ機能の停止を解除するようにしたので、上記撮像手段への入射光量が不安定な状態となる該光学部材の状態が変化している最中ではＡＧＣ機能を一時的にキャンセルし、新しい光学部材の状態に適応して直ちに安定した画像を表示させることができる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記状態検出手段は、上記光源の設定変更、視野絞りの設定変更、開口絞りの設定変更、コンデンサトップレンズの設定変更、ステージ移動操作の有無、及び光学フィルタの挿脱の少なくともいずれか１つをさらに検出することを特徴とする。
【００１７】
このような構成とした結果、上記請求項１記載の発明の作用に加えて、光源の設定変更、視野絞りの設定変更、開口絞りの設定変更、コンデンサトップレンズの設定変更、ステージ移動操作の有無、及び光学フィルタの挿脱など、特に光学部材を光路に対して挿脱するような、撮像手段へ入射される光量が急激に変化する場合であっても、これを検出してＡＧＣ機能を一時的にキャンセルし、常に安定した画像を表示させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下図面を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。
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機能構成を示すもので、先ず顕微鏡の光学系では、ステージ１に載置された標本Ｓの光像を、レボルバ２によって観察光軸上に配置された対物レンズ３を通過させてから結像レンズ５２によってＣＣＤカメラ４に導き、撮像素子上に結像させる。このＣＣＤカメラ４は、ＡＧＣ機能を有し、後述するＡＧＣ動作制御回路７を接続し、結像した標本Ｓの画像をＡＧＣ機能により全体の輝度レベルが略一定となるように増幅／減衰してビデオ信号化するもので、得られたビデオ信号はモニタ５へ送られ、このモニタ５で表示出力される。
【００２１】
上記対物レンズ３は、この第１の実施の形態においてＣＣＤカメラ４への入射光量に影響を及ぼす光学部材として、レボルバ２に複数取付けられ、このレボルバ２の手動による回転操作によって選択的にそのうちの１つが観察光軸上に配置される。
【００２２】
また、レボルバ２には、取付けられているいずれか１つの対物レンズ３が光軸上に正しく配置されているか否かを検出する、例えばホール素子、フォトインタラプタ等のレボルバ穴位置を検出する検出器から構成されるレボルバ回転状態検出部６が配設されるもので、このレボルバ回転状態検出部６の検出信号はＡＧＣ動作制御回路７へ送られる。
【００２３】
ＡＧＣ機能を有する一般的なＣＣＤカメラでは、図２（１）に示すようにＡＧＣ機能の作動／動作停止をカメラ本体の側面等に配設したディップスイッチＤＰの一部、例えば図中の「１」番のスイッチの切換えによって実現している。図３（１）−ａ，（１）−ｂはこのようなディップスイッチＤＰで用いられる構造を例示したものであり、スライダＳＬが移動することで２つの接点ＴＰ，ＴＰ間が接続されているか否かによりスイッチとしてのオン／オフを切換設定するようになっている。図４はこのようなディップスイッチＤＰを用いたカメラ内のＡＧＣ回路の切換動作を説明するためのもので、ディップスイッチＤＰの接点ＴＰの一方が接地され、他方がＡＧＣ回路を構成するＩＣチップＣＰ及び電源ラインと接続される。ディップスイッチＤＰがオフであれば、電源ラインを介して送られてきた電流はＩＣチップＣＰのみに流入するためにＩＣチップＣＰは“Ｈ”レベルの状態となり、ＡＧＣ機能が作動することとなる一方、ディップスイッチＤＰがオンとなると、電源ラインがディップスイッチＤＰを介して接地されてしまうことになるので、電流はほとんどＩＣチップＣＰへは流れず、ＩＣチップＣＰは“Ｌ”レベルとなって規定電圧に達しないので、ＡＧＣ機能は作動しない。
【００２４】
これに対して本実施の形態に係るＣＣＤカメラ４では、図２（２）に示すように外部に２本の導線ＬＬ，ＬＬを導出したディップスイッチ４ａを用いる。図３（２）はこのディップスイッチ４ａの構造を例示したものであり、２つの接点ＴＰ，ＴＰよりそれぞれ導線ＬＬ，ＬＬを接続して外部に導出するものである。
【００２５】
次いで、図５により上記ＣＣＤカメラ４のディップスイッチ４ａからの２本の導線ＬＬ，ＬＬが接続されるＡＧＣ動作制御回路７の構成について説明する。
上記２本の導線ＬＬ，ＬＬは接点１１，１２に接続され、これら接点１１，１２間に常開接点でなるスイッチ１５が配される。このスイッチ１５は、その可動接辺が図示しない絶縁性の接着剤により絶縁された状態で鉄芯１４の一端と接続され、この鉄芯１４の移動に対応してオン／オフする。上記鉄芯１４は、上記レボルバ回転状態検出部６からの導線１８の一部で構成されたコイル１３間を挿通されており、上記スイッチ１５のスイッチ１５を接続した側とは反対側の他端がコイルばね１６を介して位置固定部材１７と固定接続される。
【００２６】
しかるに、コイル１３と鉄芯１４とで電磁ソレノイドを形成し、レボルバ回転状態検出部６からの検出信号が導線１８を介してコイル１３に流れて、鉄芯１４で発生した電磁力がコイルばね１６の弾性を越えた場合、鉄芯１４はコイルばね１６を引っ張る図中の左方向に移動し、その結果、スイッチ１５がオンして、導線ＬＬ，ＬＬにより上記ディップスイッチ４ａが連動してオンするようになる。
【００２７】
次いで上記実施の形態の動作について説明する。
レボルバ２が任意の対物レンズ３を観察光軸上に正しく配置している回転状態では、レボルバ回転状態検出部６からの検出信号は“Ｌ”レベルであり、ＡＧＣ動作制御回路７ではコイル１３に微小電流しか流れず、鉄芯１４に対してこれを移動させるような電磁力は働かないため、スイッチ１５はオフしたままとなる。それゆえ、ＣＣＤカメラ４のディップスイッチ４ａもオフとなり、ＣＣＤカメラ４においてはＡＧＣ機能が作動して、入射光量を光電変換して得られるビデオ信号の信号レベルが一定の範囲内となるように増幅／減衰処理がなされた後にモニタ５へ出力されることとなる。
【００２８】
この状態から次に、レボルバ２を手動にて回転させ、レボルバ２に取付けられている複数の対物レンズ３，３，…がいずれも観察光軸上に位置しない状態となった場合、レボルバ回転状態検出部６がこれを検出して検出信号を“Ｈ”レベルとする。
【００２９】
この検出信号を受けたＡＧＣ動作制御回路７では、コイル１３に所定電流が流れ、コイルばね１６の弾性に打ち勝って鉄芯１４を移動させるような電磁力が働き、スイッチ１５をオンさせることとなる。したがって、ＣＣＤカメラ４のディップスイッチ４ａもオンとなり、ＣＣＤカメラ４においてはＡＧＣ機能が実行する回路部に電力が供給されなくなって、一時的にＡＧＣ機能がキャンセルされる。
【００３０】
この状態では、レボルバ２の回転位置により対物レンズ３が観察光軸を外れているので、光路が遮断され、ＣＣＤカメラ４への入射光量はほとんど“（ゼロ）となる。したがって、ＣＣＤカメラ４ではもしＡＧＣ機能が作動していれば、非常に大きな増幅率での増幅動作が実行されることになるが、実際には上述した如くＡＧＣ機能は一時的にキャンセルされているため、不要な増幅動作は行なわれない。
【００３１】
そのため、次にレボルバ２が手動にてさらに回転され、レボルバ２に取付けられているいずれか所望の倍率の対物レンズ３が観察光軸上に配置され、標本Ｓの画像がＣＣＤカメラ４に結像されるようになると、レボルバ回転状態検出部６がこれを検出して検出信号を再び“Ｌ”レベルとする。
【００３２】
この検出信号を受けたＡＧＣ動作制御回路７では、コイル１３に微小電流しか流さず、鉄芯１４に対してこれを移動させるような電磁力は働かないため、スイッチ１５は再びオフする。ゆえに、ＣＣＤカメラ４のディップスイッチ４ａもオフとなり、ＣＣＤカメラ４においてはＡＧＣ機能の停止状態が解除されて作動を開始し、入射光量を光電変換して得られるビデオ信号の信号レベルが一定の範囲内となるように増幅／減衰処理がなされた後にモニタ５へ出力されることとなる。
【００３３】
したがって、対物レンズ３が観察光軸上に配置され、標本Ｓの画像がＣＣＤカメラ４に結像されるようになった時点から再びＡＧＣ機能が作動されるので、光路の遮断状態でもＡＧＣ機能を働かせていた場合などに発生する、異様に明るいサチレーションを生じたような画像から不安定な状態を経てようやく正常な輝度レベルの画像に徐々に移行する、などといった不快な画像表示を行なうことなく、速やかに安定したＡＧＣ機能による所定の輝度レベルの画像を表示させることができる。
【００３４】
なお、上記実施の形態では、レボルバ２のレボルバ穴の位置によって対物レンズ３が観察光軸上に配置されているか否かを検出するものとして説明したが、他の検出方法を用いるものとしてもよく、例えばレボルバを位置決めするクリックから検出する方法も考えられる。
【００３５】
また、上記ＡＧＣ動作制御回路７は、上記図５で示した構成に代えて、図６に示すようなＬＥＤ２０とフォトトランジスタ２１とを用いた構成としてもよい。この場合、レボルバ回転状態検出部６とＬＥＤ２０のアノード及びカソードが接続され、フォトトランジスタ２１のコレクタ、エミッタが各端子２２，２３を介してＣＣＤカメラ４のディップスイッチ４ａに接続される。
【００３６】
レボルバ回転状態検出部６がレボルバ２の回転により上記対物レンズ３が観察光軸上に正しく配置されていないと検出した場合、その検出信号によりＬＥＤ２０を点灯駆動するようになるもので、このＬＥＤ２０の相対向する位置に配置されたフォトトランジスタ２１が上記ＬＥＤ２０の点灯に応じてオンすると、ＣＣＤカメラ４でのＡＧＣ機能が一時的にキャンセルされる。このため、上記図５に示した構成の場合と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
さらに、上記実施の形態では、観察者のレボルバ２の回転操作が早い場合に、レボルバ回転状態検出部６からの検出信号の出力に遅れを生じ、結果としてＣＣＤカメラ４でＡＧＣ機能がキャンセルされず、非常に高い増幅率をもって光路遮断中の入射光量を増幅した画像が出力されることがあり得る。このような不具合を防止するべく、図７に示すように上記ＡＧＣ動作制御回路７と同様構成の第２のＡＧＣ動作制御回路７１をＡＧＣ動作制御回路７に並列にして設け、観察者がレボルバ２に接触することで操作状態を検出するレボルバ操作状態検出部６１をさらに設けて、このレボルバ操作状態検出部６１の検出信号により第２のＡＧＣ動作制御回路７１のスイッチ１５′をオン／オフするものとすればよい。
【００３８】
この場合、レボルバ操作状態検出部６１は例えば圧電素子等を用いて構成するもので、観察者がレボルバ２の操作部に接触しただけでＣＣＤカメラ４のＡＧＣ機能がキャンセルされ、且つ、観察光軸上に対物レンズ３がない状態で観察者がレボルバ２の操作部から手を離しても上記レボルバ回転状態検出部６とＡＧＣ動作制御回路７とによってＡＧＣ機能をキャンセルした状態は維持されるので、レボルバ２の回転操作による光路遮断中の画像に対してＡＧＣ機能が働いてしまうのを確実に阻止することができる。
【００３９】
また、上記ＡＧＣ動作制御回路７に代えて、図８に示す如く第３のＡＧＣ動作制御回路７２を用いるものとしてもよい。この第３のＡＧＣ動作制御回路７２は、回路本体をスライド操作可能とし、ＡＧＣ動作制御回路７のスイッチ１５に代えて、鉄芯１４の一端と接着状態になく、回路本体のスライド操作状態によっては鉄芯１４から離脱してその動きに影響されない手動操作可能なスイッチ２４を配設したものである。
【００４０】
図８（１）は、スイッチ２４が鉄芯１４と離間しており、レボルバ回転状態検出部６からの検出信号に関係なく、上述した図２（１）のディップスイッチＤＰと同様に手動操作状態に応じてオン／オフし、ＣＣＤカメラ４のＡＧＣ機能を切換設定可能な状態を示す。
【００４１】
これに対して図８（２）は、スイッチ２４が鉄芯１４の一端に貼着した図示しない絶縁性部材を介して接触し、レボルバ回転状態検出部６からの検出信号に対応してオン／オフし、レボルバ２の回転状態に応じてＣＣＤカメラ４のＡＧＣ機能を切換設定する状態を示す。
【００４２】
このように、第３のＡＧＣ動作制御回路７２の本体をスライド操作することにより、ＣＣＤカメラ４のＡＧＣ機能のオン／オフをレボルバ回転状態検出部６からの検出信号で自動的に制御するか、あるいは手動で切換えるかを任意に設定できるものとしてもよい。
【００４３】
（第２の実施の形態）
以下図面を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。
図９は本発明の第２の実施の形態に係る顕微鏡システムの機能構成を示すもので、基本的には第１に示したものと同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００４４】
しかして、ステージ１の下部に観察光軸に沿ってＡＳ（開口絞り）２７、ＮＤフィルタ２６、及び光源２５が配置されており、光源２５から発せられた光がＮＤフィルタ２６で適宜減衰され、ＡＳ２７で絞られた後にステージ１を介してこのステージ１上に載置された標本Ｓに照射され、その透過光が対物レンズ３、結像レンズ５２を介してＣＣＤカメラ４に入射するようになる。
【００４５】
この場合、上記レボルバ２に取付けられた対物レンズ３に代えて、これら光源２５、ＮＤフィルタ２６、及びＡＳ２７をＣＣＤカメラ４への入射光量に影響を及ぼす光学系の光学部材の対象とするもので、その検出手段として、光源２５への供給電流から発光輝度を検出する光源供給電流検出部２８、光路に挿入されているＮＤフィルタ２６の有無を検出するＮＤフィルタ検出部２９、ＡＳ２７での絞り量を検出するＡＳ調節検出部３０を配設する。
【００４６】
光源供給電流検出部２８は、光源２５の明るさを変更している状態、すなわち光源２５を駆動する電源からの供給電流が変動中である場合に“Ｈ”レベルの検出信号を、上記変動中以外では“Ｌ”レベルの検出信号を出力することとなっている。
【００４７】
同様にＮＤフィルタ検出部２９は、ＮＤフィルタ２６の交換時に“Ｈ”レベルの検出信号を、上記交換時以外では“Ｌ”レベルの検出信号を出力することとなっている。
【００４８】
またＡＳ調節検出部３０は、ＡＳ２７の絞り量の変更時である場合に“Ｈ”レベルの検出信号を、上記変更時以外では“Ｌ”レベルの検出信号を出力することとなっている。
【００４９】
しかして、これら光源供給電流検出部２８、ＮＤフィルタ検出部２９、及びＡＳ調節検出部３０からの各検出信号はＡＧＣ動作制御回路３１へ送られる。図１０は上記ＡＧＣ動作制御回路３１の具体的な構成を示すもので、上記図５で説明したものと同様の回路３１ａ〜３１ｃが並列接続されて上記ＡＧＣ動作制御回路３１を構成する。
【００５０】
上記のような構成によれば、上記光源供給電流検出部２８、ＮＤフィルタ検出部２９、及びＡＳ調節検出部３０のいずれか少なくとも１つからの検出信号が“Ｈ”レベルとなった状態で、上記ＡＧＣ動作制御回路３１を構成する回路３１ａ〜３１ｃの対応するスイッチがオンとなり、ＣＣＤカメラ４のＡＧＣ機能がキャンセルされることとなる。したがって、光源供給電流検出部２８への供給電流量を変えて光源２５での発光の明るさを変更する際、あるいはＮＤフィルタ２６を交換する際、あるいはＡＳ２７の絞り量を変更する際に、ＣＣＤカメラ４への入射光量が著しく変化したとしても、ＣＣＤカメラ４のＡＧＣ機能が一時的にキャンセルされているので、無闇にＣＣＤカメラ４での入射光量に対応した増幅、減衰等を行なうことなく、上記変更、交換作業が終了し、ＣＣＤカメラ４で画像を取込む状態となった時点で再びＡＧＣ機能を作動するので、上記変更時でもＡＧＣ機能を働かせていた場合などに発生する、異様に明るいサチレーションを生じたような画像から不安定な状態を経てようやく正常な輝度レベルの画像に徐々に移行する、などといった不快な画像表示を行なうことなく、速やかに安定したＡＧＣ機能による所定の輝度レベルの画像をモニタ５に表示させることができる。
【００５１】
なお、上記図１０で示したＡＧＣ動作制御回路３１を構成する回路３１ａ〜３１ｃに代えて、図１１に示すように上記図８で説明したものと同様構成のスライド操作可能な回路３１ａ′〜３１ｃ′を並列接続するものとしてもよい。
【００５２】
このような構成とすることにより、ＣＣＤカメラ４のＡＧＣ機能のオン／オフを、光源供給電流検出部２８、ＮＤフィルタ検出部２９、及びＡＳ調節検出部３０からの検出信号で自動的に制御するか、あるいはそのうちのいずれかを手動で切換えるか任意に設定することができる。
【００５３】
なお、上記第２の実施の形態では、ＣＣＤカメラ４に入射する光量に変化を与える光学系の光学部材として光源２５、ＮＤフィルタ２６、及びＡＳ２７を挙げたが、これらに限定されるものではなく、複数の光学部材の変化状態を検出刷るものとすればよい。
【００５４】
また、上記第１の実施の形態で説明した、レボルバ２に取付けられた対物レンズ３の切換状態を検出するものと併用することも考えられる。
（第３の実施の形態）
以下図面を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００５５】
図１２は本発明の第３の実施の形態に係る顕微鏡システムの機能構成を示すもので、先ず顕微鏡の光学系では、ステージ１に載置された標本Ｓの光像を、レボルバ４０によって観察光軸上に配置された対物レンズ３を通過させてから結像レンズ５２によってＣＣＤカメラ４１に導き、撮像素子上に結像させる。このＣＣＤカメラ４１は、ＡＧＣ機能を有し、後述する外部コントローラ４２を接続し、結像した標本Ｓの画像をＡＧＣ機能により全体の輝度レベルが略一定となるように増幅／減衰してビデオ信号化するもので、得られたビデオ信号はモニタ５へ送られ、このモニタ５で表示出力される。
【００５６】
上記対物レンズ３は、この第３の実施の形態においてＣＣＤカメラ４１への入射光量に影響を及ぼす光学部材としてレボルバ４０に複数取付けられ、このレボルバ４０の電動回転動作によって選択的にそのうちの１つが観察光軸上に配置される。
【００５７】
また、レボルバ４０は、レボルバ制御部４３の制御の下に図示しないモータによって回転制御されるもので、このレボルバ４０の回転状態は、レボルバ制御部４３内に含まれている、上記図１のレボルバ回転状態検出部６と同様の構成部分で検出し、その検出信号はレボルバ制御部４３から上記外部コントローラ４２へ送出されるものとする。
【００５８】
上記ＣＣＤカメラ４１は、上述した如くＡＧＣ機能を有する一方、図１３に示すようにそのＡＧＣ機能のオン／オフを制御するための制御信号や、他の図示しないＣＣＤカメラを含めて複数のカメラをシリアル番号によって管理するためのカメラＩＤ信号等の各種制御信号を例えばＲＳ２３２Ｃなどのシリアルインタ―フェイス規格に則って送受する外部通信インタフェイス４４を備えている。
【００５９】
次いで、主として外部コントローラ４２による本実施の形態の動作について説明する。
外部コントローラ４２は、例えばジョグダイヤルスイッチ等のスイッチを設け、このスイッチの操作で観察者からの入力を受付けるようになっており、具体的には対物レンズ３の倍率指示、ＣＣＤカメラ４１のＡＧＣ機能のオン／オフ制御等を指示できるようになっている。
【００６０】
これは、より詳細に説明すると、レボルバ２の位置と対物レンズ３との対応、ＣＣＤカメラ４１の外部通信インタフェイス４４を用いたＡＧＣ機能のオン／オフ制御等が予め外部コントローラ４２に記憶されており、観察者から対物レンズ３の倍率指示が行なわれた時点で以下の手順により対物レンズ３の切換設定が行なわれるものである。すなわち、
（１） ＣＣＤカメラ４１に対してＡＧＣ機能をオフさせるコマンドを外部通信インタフェイス４４を介して送信する。
（２） 観察者からの対物レンズ３の倍率指示に応じた信号を外部コントローラ４２からレボルバ制御部４３へ送出する。この送信する信号には、現時点でのレボルバ２の位置から右または左へレボルバ２を何段階回転させるのかという内容の命令が含まれる。
（３） レボルバ制御部４３がレボルバ２への回転命令に従ってレボルバ２を回転駆動させ、観察者の指示した倍率の対物レンズ３が観察光軸上に正しく配置された状態を示す信号を受取った時点で、レボルバ制御部４３からレボルバ２の回転終了を示す信号が外部コントローラ４２に送達される。
（４） 外部コントローラ４２は、レボルバ制御部４３からの信号を受けた時点で外部通信インタフェイス４４を介してＣＣＤカメラ４１にＡＧＣ機能をオンするコマンドを送信する。
【００６１】
以上の（１）〜（４）で示した処理を観察者から対物レンズ３の倍率指示が行なわれる毎に行なうと共に、この顕微鏡システムの起動時にＡＧＣ機能をオンする動作開始コマンドを外部通信インタフェイス４４を介してＣＣＤカメラ４１に送信する処理を実行することで、観察光路が遮断されてＣＣＤカメラ４１への入射光量がほぼ０（ゼロ）となっている状態でＡＧＣ機能により大幅な増幅率を持って入力画像が増幅されてしまうことを未然に防止できる。この結果、対物レンズ３の位置が観察光軸上にないとき、及び正しく配置された後の不快な画像表示をなくすことができ、且つ対物レンズ３の切換交換終了後の画像が安定するまでに要する時間を大幅に短縮することができる。また、上述した処理手順とすることにより、必ず対物レンズ３の位置が観察光軸上にない時にはすでにその前の段階でＡＧＣ機能をオフとしているため、ＣＣＤカメラ４１が光路遮断中の画像を撮像してしまうことはない。
【００６２】
さらに、外部コントローラ４２に図示しないＡＧＣ機能のオン／オフ制御を設定入力する画面入出力インタフェイス機能を設け、観察者からの入力によって対物レンズ３の倍率指示の際にＡＧＣ機能のオン／オフ制御を行なうか否かを示すＡＧＣ機能の制御設定情報を外部コントローラ４２に登録する機能を備えることとしてもよい。
【００６３】
この場合、外部コントローラ４２にこのＡＧＣ機能の制御設定情報が予め登録されており、観察者による対物レンズ３の倍率変更の指示に対応する処理手順を登録されている該制御設定情報によって切換えることで、対物レンズ３の倍率変更の指示を出した際に観察者の選択によってＡＧＣ機能のオン／オフ制御を自動で行なうか、またはＣＣＤカメラ４１の設定状態のみに依存させてＡＧＣ機能のオン／オフ制御を行なうかを選択設定することができることとなる。
【００６４】
これは、上記（１）〜（４）で説明した処理手順を対応させて示すと、対物レンズ３の倍率変更の指示を出した際に観察者の選択によってＡＧＣ機能のオン／オフ制御を自動で行なう場合には、観察者の対物レンズ３の倍率指示に対して上記（１）〜（４）の処理を、システム起動時に（４）の処理を実行するものであり、また、ＣＣＤカメラ４１の設定状態のみに依存させてＡＧＣ機能のオン／オフ制御を行なう場合には、（１），（４）の処理は実行せずに（２），（３）の処理のみを実行するもので、このように観察者にＡＧＣ機能の制御方法を任意に選択させることができるようになる。
【００６５】
なお、ＣＣＤカメラ４１の構成については、上記説明したものに代えて、上記第１または第２の実施の形態で説明したＣＣＤカメラ４を外部コントローラ４２によって直接制御するものとしてもよい。
【００６６】
（第４の実施の形態）
以下図面を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。
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機能構成を示すもので、先ず顕微鏡の光学系では、少なくとも上下方向に移動可能なステージ５５に載置された標本Ｓの光像を、レボルバ４０によって観察光軸上に配置された対物レンズ３を通過させてから結像レンズ５２によってＣＣＤカメラ４１に導き、撮像素子上に結像させる。このＣＣＤカメラ４１は、ＡＧＣ機能を有し、外部コントローラ４２′を接続し、結像した標本Ｓの画像をＡＧＣ機能により全体の輝度レベルが略一定となるように増幅／減衰してビデオ信号化するもので、得られたビデオ信号はモニタ５へ送られ、このモニタ５で表示出力される。
【００６７】
上記対物レンズ３は、この第４の実施の形態においてＣＣＤカメラ４１への入射光量に影響を及ぼす１光学部材としてレボルバ４０に複数取付けられ、このレボルバ４０の電動回転動作によって選択的にそのうちの１つが観察光軸上に配置される。
【００６８】
上記レボルバ４０は、レボルバ制御部４３の制御の下に図示しないモータによって回転制御されるもので、このレボルバ４０の回転状態は、レボルバ制御部４３内に含まれている、上記図１のレボルバ回転状態検出部６と同様の構成部分で検出し、その検出信号はレボルバ制御部４３から上記外部コントローラ４２′へ送出されるものとする。
【００６９】
また、ステージ５５の下部に観察光軸に沿ってトップレンズ５６、ＡＳ（開口絞り）２７、ＦＳ（視野絞り）４５、及び光源２５が配置されており、光源２５から発せられた光がＦＳ４５、ＡＳ２７で絞られた後にトップレンズ５６を介し、ステージ５５を通ってこのステージ５５上に載置された標本Ｓに照射され、その透過光が対物レンズ３、結像レンズ５２を介してＣＣＤカメラ４１に入射するようになる。
【００７０】
この場合、上記レボルバ４０に取付けられた対物レンズ３に加えて、これら光源２５、ＦＳ４５、ＡＳ２７、及びトップレンズ５６をいずれもＣＣＤカメラ４１への入射光量に影響を及ぼす光学系の光学部材の対象とするもので、その制御手段として、光源２５への供給電流により発光輝度を制御する光量制御部４９、図示しない電動駆動機構による光路へのＦＳ４５の挿脱とＦＳ４５の絞り量を制御するＦＳ制御部４８、同じく図示しない電動駆動機構による光路へのＡＳ２７の挿脱とＡＳ２７の絞り量を制御するＡＳ制御部４７、及び図示しない電動駆動機構による光路へのトップレンズ５６の挿脱を制御するトップレンズ制御部５４が配設される。
【００７１】
また、これらと共に上記ステージ５５の移動位置及び移動方向を制御するステージ制御部５３が配設され、これらステージ制御部５３、トップレンズ制御部５４、ＡＳ制御部４７、ＦＳ制御部４８、及び光量制御部４９がいずれも上記外部コントローラ４２′と接続される。
【００７２】
次いで、主として外部コントローラ４２′による本実施の形態の動作について説明する。
外部コントローラ４２′は、例えばジョグダイヤルスイッチ等のスイッチを設け、このスイッチの操作で観察者からの入力を受付けるようになっており、具体的にはＡＳ２７及びＦＳ４５の各絞り量、トップレンズ５６の切換え、光源２５での発光量、対物レンズ３の倍率指示、ＣＣＤカメラ４１のＡＧＣ機能のオン／オフ制御等を指示できるようになっている。
【００７３】
以下、対物レンズ３の倍率指示、ＡＳ２７及びＦＳ４５の各絞り量の調整、光源２５での発光量の調整について詳細を説明するものとするが、外部コントローラ４２′に必要な情報の内容、及びＣＣＤカメラ４１自体に関しては上記第３の実施の形態と同様であるものとして、ここではその説明を省略するものとする。
【００７４】
図１５は対物レンズ３の倍率指示を行なった場合の外部コントローラ４２による制御処理の手順を示すもので、その処理当初にはＣＣＤカメラ４１に対してＡＧＣ機能をオフさせるコマンドを外部通信インタフェイス４４を介して送信する（ステップＳ１）。
【００７５】
その後、ステージ５５と対物レンズ３との衝突を回避するために、ステージ制御部５３によりステージ５５を対物レンズ３から退避する方向に移動させた後（ステップＳ２）、観察者からの対物レンズ３の倍率指示に応じた信号を外部コントローラ４２′からレボルバ制御部４３へ送出し、レボルバ２を回転駆動させて、観察者の指示した倍率の対物レンズ３を観察光軸上に正しく配置させる（ステップＳ３）。
【００７６】
続いて、対物レンズ３の切換えに伴う設定の変更として、ＡＳ制御部４７によりＡＳ２７での絞り量を調整させ（ステップＳ４）、同様にＦＳ制御部４８によりＦＳ４５での絞り量も調整させてから（ステップＳ５）、光量制御部４９により光源２５での発光量を調整させ（ステップＳ６）、さらにトップレンズ制御部５４によりトップレンズ５６を切換交換させる（ステップＳ７）。
【００７７】
次に、ステージ制御部５３によりあらためてステージ５５を元の位置に戻す（ステップＳ７）。この場合、例えばレボルバ２にある交換前後の各対物レンズ３，３間で同焦補正が取れていた場合などは、ステージ５５は正確には元の位置ではなく、補正量が含まれている位置に移動するように制御する。
【００７８】
以上で倍率が指示された対物レンズ３の切換絵を終えたこととなるので、再び外部通信インタフェイス４４を介してＣＣＤカメラ４１にＡＧＣ機能をオンするコマンドを送信する（ステップＳ９）。
【００７９】
以上のステップＳ１〜Ｓ９で示した処理を観察者から対物レンズ３の倍率指示が行なわれる毎に実行すると共に、この顕微鏡システムの起動時にＡＧＣ機能をオンする動作開始コマンドを外部通信インタフェイス４４を介してＣＣＤカメラ４１に送信する処理を実行することで、観察光路が遮断されてＣＣＤカメラ４１への入射光量がほぼ０（ゼロ）となっている状態でもＡＧＣ機能により大幅な増幅率を持って入力画像が増幅されてしまうことを未然に防止できる。この結果、対物レンズ３の位置が観察光軸上にないとき、及び正しく配置された後の不快な画像表示をなくすことができ、且つ対物レンズ３の切換交換終了後の画像が安定するまでに要する時間を大幅に短縮することができる。また、上述した処理手順とすることにより、必ず対物レンズ３の位置が観察光軸上にない時にはすでにその前の段階でＡＧＣ機能をオフとしているため、ＣＣＤカメラ４１が光路遮断中の画像を撮像してしまうことはない。
【００８０】
次にＡＳ２７の絞り量の調整を行なった場合の外部コントローラ４２による制御処理の手順を以下に示す。すなわち、
（１１） まずＣＣＤカメラ４１に対してＡＧＣ機能をオフさせるコマンドを外部通信インタフェイス４４を介して送信する。
（１２） 観察者からのＡＳ２７に関するジョグダイヤルスイッチの操作に応動して外部コントローラ４２′が該ジョグダイヤルスイッチの操作量と操作方向に応じた信号を生成し、ＡＳ制御部４７へ送出する。
（１３） ＡＳ制御部４７が外部コントローラ４２′からの信号を受取り、その信号に見合った量だけＡＳ２７を駆動して所望の絞り量を実現する。ＡＳ２７が信号に対応した正しい絞り量となった時点で、ＡＳ制御部４７から外部コントローラ４２′へ調整の終了を示す信号を送達する。
（１４） 外部コントローラ４２′は、ＡＳ制御部４７からの信号を受けた時点で外部通信インタフェイス４４を介してＣＣＤカメラ４１にＡＧＣ機能をオンするコマンドを送信し、ＡＧＣ機能を再開させる。
【００８１】
次いで、光源２５での発光量の調整とＦＳ４５での絞り量の調整を行なった場合の外部コントローラ４２による制御処理の手順を以下に示す。すなわち、
（２１） まずＣＣＤカメラ４１に対してＡＧＣ機能をオフさせるコマンドを外部通信インタフェイス４４を介して送信する。
（２２） 観察者からの光源２５に関するジョグダイヤルスイッチの操作に応動して外部コントローラ４２′が該ジョグダイヤルスイッチの操作量と操作方向に応じた信号を生成し、光量制御部４９及びＦＳ制御部４８へそれぞれ送出する。
（２３−１） 光量制御部４９が外部コントローラ４２′からの信号を受取り、その信号に見合った量だけ光源２５への供給電流を増減して所望の発光量を実現する。光源２５が信号に対応した正しい発光量となった時点で、光量制御部４９から外部コントローラ４２′へ調整の終了を示す信号を送達する。
（２３−２） 一方、ＦＳ制御部４８も外部コントローラ４２′からの信号を受取り、その信号に見合った量だけＦＳ４５を駆動して所望の絞り量を実現する。ＦＳ４５が信号に対応した正しい絞り量となった時点で、ＦＳ制御部４８から外部コントローラ４２′へ調整の終了を示す信号を送達する。
（２４） 外部コントローラ４２′は、光量制御部４９及びＦＳ制御部４８からの各信号を受けた時点で外部通信インタフェイス４４を介してＣＣＤカメラ４１にＡＧＣ機能をオンするコマンドを送信し、ＡＧＣ機能を再開させる。
【００８２】
以上の（１１）〜（１４）で示した処理あるいは（２１）〜（２４）で示した処理を観察者からの指示が行なわれる毎に行なうことで、ＣＣＤカメラ４１への入射光量が観察者の操作により大幅に変化する状態で、ＡＧＣ機能がこれに追従してしまうことを未然に防止することができる。この結果、光量変動中の不快な画像表示をなくすことができ、且つ光量安定後に画像が安定するまでに要する時間を大幅に短縮することができる。
【００８３】
ここで、本実施の形態では光路中の光量に変化を与える光学部材、及び各光学部材に対応した制御部の個数を限定するものではない。
また、上記図１５におけるＡＧＣ機能がオフされている間のステップＳ４〜Ｓ７の各処理の順序については、説明した順序通りではなくてもよく、任意に偏向可能であることは勿論である。
【００８４】
さらに、上記外部コントローラ４２′に図示しないＡＧＣ機能のオン／オフ制御を設定入力する画面入出力インタフェイス機能を設け、観察者からの入力によって光学部材の変更指示、例えば対物レンズ３の倍率指示の際、トップレンズ５６の切換交換時、ＡＳ２７、ＦＳ４５での各絞り量の変更時、または光源２５での発光量の調整時のそれぞれに対応して、ＡＧＣ機能のオン／オフ制御を行なうか否かを示すＡＧＣ機能の制御設定情報を外部コントローラ４２′に登録する機能を備えることとしてもよい。
【００８５】
この場合、外部コントローラ４２′にこのＡＧＣ機能の制御設定情報が予め登録されており、観察者による各光学部材の変更指示に対応する処理手順を登録されている該制御設定情報によって切換えることで、各光学部材の変更指示を出した際に観察者の選択によってＡＧＣ機能のオン／オフ制御を自動で行なうか、またはＣＣＤカメラ４１の設定状態のみに依存させてＡＧＣ機能のオン／オフ制御を行なうかを選択設定することができることとなる。
【００８６】
これは、上記図１５、（１１）〜（１４）、あるいは（２１）〜（２４）で説明した処理手順を対応させて示すと、対物レンズ３の倍率変更の指示を出した際に観察者の選択によってＡＧＣ機能のオン／オフ制御を自動で行なう場合には、観察者の対物レンズ３の倍率指示に対して上記ステップＳ１〜Ｓ９、（１１）〜（１４）、あるいは（２１）〜（２４）の処理を実行するものであり、また、ＣＣＤカメラ４１の設定状態のみに依存させてＡＧＣ機能のオン／オフ制御を行なう場合には、ステップＳ２〜Ｓ８、（１２），（１３）、または（２２），（２３）の処理のみを実行するもので、このように観察者にＡＧＣ機能の制御方法を任意に選択させることができるようになる。
【００８７】
なお、本発明は、検鏡法の切換えに伴って各部の光学要素の切換、挿脱が行なわれる場合に対しても同様に適用することができる。
その他、本発明は上記第１乃至第４の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、光源から撮像手段に至る光路が一時的に遮断される状態を検出し、その検出結果に応じて撮像手段の自動露出制御機能を一時停止及び停止解除するようにしたので、常に安定した画像を表示させることができる。
【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機能構成を示す図。
【図２】同実施の形態に係るＣＣＤカメラの構成を示す図。
【図３】同実施の形態に係るディップスイッチの構成を説明する図。
【図４】同実施の形態に係るＣＣＤカメラの有するＡＧＣ機能の動作状態を説明する図。
【図５】同実施の形態に係るＡＧＣ動作制御回路の構成を例示する図。
【図６】同実施の形態に係るＡＧＣ動作制御回路の他の構成を例示する図。
【図７】同実施の形態に係る（第１及び第２の）ＡＧＣ動作制御回路の機能構成を説明する図。
【図８】同実施の形態に係る（第３の）ＡＧＣ動作制御回路の機能構成を説明する図。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る顕微鏡システムの機能構成を示す図。
【図１０】同実施の形態に係るＡＧＣ動作制御回路の機能構成を説明する図。
【図１１】同実施の形態に係るＡＧＣ動作制御回路の他の機能構成を説明する図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る顕微鏡システムの機能構成を示す図。
【図１３】同実施の形態に係るＣＣＤカメラの構成を示す図。
【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機能構成を示す図。
【図１５】同実施の形態に係る対物レンズ切換交換時の外部コントローラによる制御処理内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…ステージ
２…レボルバ
３…対物レンズ
４…ＣＣＤカメラ
４ａ…ディップスイッチ
５…モニタ
６…レボルバ回転状態検出部
７…ＡＧＣ動作制御回路
１１，１２…接点
１３，１３′…コイル
１４，１４′…鉄芯
１５，１５′…スイッチ
１６，１６′…コイルばね
１７，１７′…位置固定部材
１８…導線
２０…ＬＥＤ
２１…フォトトランジスタ
２２，２３…端子
２４…スイッチ
２５…光源
２６…ＮＤフィルタ
２７…ＡＳ（開口絞り）
２８…光源供給電流検出部
２９…ＮＤフィルタ検出部
３０…ＡＳ調節検出部
３１…ＡＧＣ動作制御回路
３１ａ〜３１ｃ，３１ａ′〜３１ｃ′…ＡＧＣ動作制御回路
４１…ＣＣＤカメラ
４２，４２′…外部コントローラ
４３…レボルバ制御部
４４…外部通信インタフェイス
４５…ＦＳ（視野絞り）
４７…ＡＳ制御部
４８…ＦＳ制御部
４９…光量制御部
５２…結像レンズ
５３…ステージ制御部
５４…トップレンズ制御部
５５…ステージ
５６…トップレンズ
７１…第２のＡＧＣ動作制御回路
７２…第３のＡＧＣ動作制御回路
ＣＰ…ＩＣチップ
ＤＰ…ディップスイッチ
ＬＬ…導線
Ｓ…標本
ＳＬ…スライダ
ＴＰ…接点
Claims (2)
- ＣＣＤカメラ及び作動可否が設定可能なＡＧＣ（自動利得制御）機能を有し、観察画像をモニタ出力可能な撮像手段と、
対物レンズを保持するレボルバの回転操作を含め、光源から上記ＣＣＤカメラに至る観察光軸を形成する光路が一時的に遮断される状態を検出する状態検出手段とを具備し、
この状態検出手段の出力に応答して上記ＡＧＣ機能の一時停止及び停止解除を制御することを特徴とする顕微鏡システム。 - 上記状態検出手段は、上記光源の設定変更、視野絞りの設定変更、開口絞りの設定変更、コンデンサトップレンズの設定変更、ステージ移動操作の有無、及び光学フィルタの挿脱の少なくともいずれか１つをさらに検出することを特徴とする請求項１記載の顕微鏡システム。
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