JP4157195B2 - レボルバ連動照明制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば顕微鏡おける対物レンズを切り替えるときの観察光路に対する照明を制御するレボルバ連動照明制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、生物分野における研究を初め各種工業分野の検査工程等においては、微細な標本を拡大観察したり、又は観察像をビデオ画像として記録することのできる顕微鏡が幅広く利用されている。近年、顕微鏡を使用した検査工程は、生物、医療系分野及び各種工業系分野において益々増加している。特に半導体検査工程では、長時間接眼レンズを覗いたまま顕微鏡をブラインド操作することが行われている。このため、観察者により少ない疲労で操作を行うことができる顕微鏡が望まれている。これらの顕微鏡は、観察者の疲労軽減や操作の省力化、簡単化を目指し、少ない操作で顕微鏡の設定を最適化できる構成となっている。又、倍率の異なる対物レンズ間で接眼像が同等の明るさになる制御を有するなどの工夫がなされている。
【0003】
第1の例は、観察法切り替え時の絞り操作や照明光の明るさ調整操作を自動化し、観察法や観察者の好みの観察状態を簡単に再現可能とするもので、例えば特開平8−211295号公報には、観察法を切替え可能な顕微鏡において観察法と対物レンズとの組み合わせに対応して視野絞り及び開口絞りの絞り条件が定められ、観察法及び対物レンズのいずれかに対応して照明光の明るさ条件が定められた制御パラメータテーブルを備えている。そして、観察法の切り替え時には、制御パラメータテーブルから切り替え後の観察法に対応した照明光の明るさ条件を読み出し、当該明るさ条件に応じた照明光を照明光制御手段に指示し、これと共に制御パラメータテーブルから切り替え後の観察法に対応した絞り条件を読み出して当該絞り条件に応じた絞り径を制御手段に指示する顕微鏡が記載されている。
【0004】
第2の例は、レボルバの回転開始時に、次にセットされる対物レンズを認識し、次の対物レンズに対応した適正な明るさNDフィルタを設定可能とするもので、例えば特開平5−341197号公報には、レボルバ上に形成された小型永久磁石の位置変化をセンサを介して回転方向検出部で検知してレボルバの停止位置を確認し、次にレボルバを回転させた際に小型永久磁石が僅かに検出位置から所定の回転方向へずれるのをセンサを介して回転方向検出部で検知してレボルバの回転動作開始時にレボルバ正逆転方向信号を出力する。これに併せて小型永久磁石をセンサで検知してレボルバ番地検出部でレボルバ停止位置における対物レンズのレボルバ番地信号を出力する。又、レボルバ回転方向検出部とレボルバ番地検出部とにより特定された対物レンズに対応する適性光を設定可能な可変調光部と、この可変調光部の適性調光動作量を記憶する記憶部とを有し、この記憶部から対物レンズに対応する適性調光動作量を読み出し、レボルバの回転動作が行われるのと平行して可変調光部に所定の動作指令を出力する制御部とを備えたレボルバ回転動作検出装置及び調光装置が記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記顕微鏡は、いずれも対物レンズの切り替えに際して、対物レンズを切り替える前の対物レンズが観察光路中にある状態と、対物レンズを切り替えた後の対物レンズが観察光路中にある状態との2つの状態に着目したもので、対物レンズを切り替える前の対物レンズが観察光路中にある状態での接眼レンズの明るさと、対物レンズを切り替えた後の対物レンズが観察光路中にある状態での接眼レンズの明るさとを最適な明るさである数[lx]になるようNDフィルタ、開口絞り、光源などの各種光学部材で制御している。
【0006】
このため、対物レンズの切り替えに際して、対物レンズを切り替える前の対物レンズが観察光路中にある状態と、対物レンズを切り替えた後の対物レンズが観察光路中にある状態との間の過渡的な状態、すなわちいずれの対物レンズも観察光路中にない状態では、観察者は、シャッタなどにより遮光された真っ暗な像か、又は何等制御されていない対物レンズが切り替わる前の対物レンズが観察光路中にあるときの像が切り替えに連れて移動し、いずれの対物レンズも観察光路中にない暗い像になり、そして対物レンズを切り換えた後の像を観察するものとなる。このとき、対物レンズの切り替えに要する時間は、通常、0.5[s]〜1[s]を要する。この対物レンズの切り替えに際して観察者は、自分の意思に依らずいずれの対物レンズも観察光路中にない状態の暗い像に順応してしまいその疲労は少なくない。
【0007】
そこで本発明は、対物レンズの切り替えに際して接眼像の急激な光量変化を防止して観察者の疲労を軽減できるレボルバ連動照明制御装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1によれば、複数の対物レンズを装着したレボルバを回転させて1つの対物レンズを観察光路に挿入するレボルバ連動照明制御装置において、
対物レンズが観察光路に挿入されていないときにダミー像を観察光路に投影するダミー像投影手段を備えたレボルバ連動照明制御装置である。
【0009】
請求項2によれば、請求項1記載のレボルバ連動照明制御装置において、対物レンズが観察光路に挿入されていないときに観察光路に投影されるダミー像の色調を選択する色調選択手段を備えた。
【0010】
【発明の実施の形態】
(1) 以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1はレボルバ連動照明制御装置を適用した顕微鏡装置の全体構成図である。例えばハロゲンランプである照明用光源1から放射される照明用光の光路上には、コレクタレンズ2、分割ブリズム3が配置され、この分割ブリズム3により分割された一方の光路a上には、NDフィルタユニット4、視野絞り5、反射ミラー6が配置され、さらにこの反射ミラー6の反射光路上には開口絞り7、コンデンサ8が配置され、ステージ9上に載せられた標本Sに対する照明光学系が構成されている。
【0011】
このうちNDフィルタユニット4は、円形NDフィルタ4a、原点センサ4b及び円形NDフィルタ4aを所定の角度づつ回転させるパルスモータ4cから構成されている。円形NDフィルタ4aは、図2に示すように円周方向に透過率Tが連続的に変化するものである。この円形NDフィルタ4aの中心回転軸は、パルスモータ4cに連結されており、光軸と平行に配置され、回転角θにより所望の透過率Tの部分を光路上に配置できるものとなっている。又、原点センサ4bは、円形NDフィルタ4aに形成された原点スリット4dを検出する機能を有している。パルスモータ4cは、例えば256ステップで円形NDフィルタ4aを一回転駆動するものとなっている。
【0012】
ステージ9は、標本Sを観察光路の光軸と直交する平面内で二次元移動して標本Sの操作が自在になっているとともに、ピント合わせのために観察光路の光軸方向に移動自在に構成されている。このステージ9の上方には、レボルバ10が回転自在に設けられ、このレボルバ10に装着された複数の対物レンズ11a〜11cのうち1つの対物レンズを切り替えて観察光路中に挿入するようになっている。レボルバ10は、例えば顕微鏡のアーム先端に回転自在に取り付けられている。そして、このアーム先端部の観察光路上には、分割プリズム12が配置されている。この分割プリズム12の透過光路上には、観察用プリズム13が配置され、この観察用プリズム13により分岐された光路上に接眼レンズ14が配置されるとともに透過光路上にレンズ15を介してカメラ等が配置されている。
【0013】
一方、上記分割ブリズム3により分割された他方の光路b上には、ダミー像投影系として反射ミラー16を介してNDフィルタユニット17、フロスト18及びレンズ19が配置され、さらに分割プリズム12に導くようになっている。このうちNDフィルタユニット17は、円形NDフィルタ17a、原点センサ17b及び円形NDフィルタ17aを所定の角度づつ回転させるパルスモータ17cから構成されている。円形NDフィルタ17aは、上記図2に示すと同様に円周方向に透過率Tが連続的に変化して形成されている。この円形NDフィルタ17aの中心回転軸は、パルスモータ17cに連結されており、光軸と平行に配置され、回転角θにより所望の透過率Tの部分を光路上に配置できるものとなっている。又、原点センサ17bは、円形NDフィルタ17aに形成された原点スリットを検出する機能を有している。パルスモータ17cは、例えば256ステップで円形NDフィルタ17aを一回転駆動するものとなっている。
【0014】
制御部20は、各NDフィルタユニット4、17及びレボルバ10を駆動制御して顕微鏡装置を統括制御するもので、図4に示すようにCPU21に対してROM22、RAM23及びスイッチ入力部(SW入力部)24が接続され、かつレボルバ駆動回路25に対して指令を発するとともに、各原点センサ4b、17bの出力信号を受けて各NDフィルタユニット4、17の駆動回路26、27に対して指令を発する機能を有している。
【0015】
ROM22には図5に示す制御内容を記述したプログラムが記憶され、RAM23には制御演算用のデータが格納されるものとなっている。
スイッチ入力部24は、2つの対物レンズ切替えスイッチSW1 、SW2 が設けられており、このうち対物レンズ切替えスイッチSW1 は、各対物レンズ11a〜11cを対物レンズ11b→11cの方向に切替え、他方の対物レンズ切替えスイッチSW2 は、各対物レンズ11a〜11cを対物レンズ11b→11aの方向に切替えるものである。
【0016】
レボルバ駆動回路25は、レボルバ10を回転駆動するためのパルスモータ(不図示)が接続され、CPU21から発せられる指令によりそのパルスモータを回転駆動する機能を有している。
【0017】
駆動回路26は、NDフィルタユニット4のパルスモータ4cが接続され、CPU21から発せられる指令によりそのパルスモータ4cを回転駆動する機能を有している。しかるに、CPU21は、原点センサ4bにより検出される円形NDフィルタ4aの原点スリット4dの出力信号を受け、例えばアドレス情報X:0〜255により原点スリット4dからの回転角に基づいてNDフィルタユニット4での透過率を制御するものとなっている。
【0018】
駆動回路27は、NDフィルタユニット17のパルスモータ17cが接続され、CPU21から発せられる指令によりそのパルスモータ17cを回転駆動する機能を有している。しかるに、CPU21は、上記同様に、原点センサにより検出される円形NDフィルタ17aの原点スリットの出力信号を受け、例えばアドレス情報X:0〜255により原点スリットからの回転角に基づいてNDフィルタユニット17での透過率を制御するものとなっている。
【0019】
次に上記の如く構成された装置の作用について図5に示す制御フローチャートに従って説明する。
通常観察の初期状態として、対物レンズ11bが観察光路上に挿入されており、観察光路側のNDフィルタユニット4の透過率が〜100[%]で例えばアドレス情報:62に設定され、ダミー像投影側のNDフィルタユニット17の透過率が〜0[%]で例えばアドレス情報:192に設定されている。
【0020】
対物レンズを切り替えるためにスイッチ入力部24の対物レンズ切替えスイッチSW1 が押し操作されると、CPU21は、ステップ#1において対物レンズ切替えスイッチSW1 の押し操作を判断し、次のステップ#2において標本照明光を減光しつつ、続くステップ#3でダミー照明光を増光する。すなわち、CPU21は、NDフィルタユニット4の透過率を100→0[%]になるように駆動パルス数を算出し、円形NDフィルタ4aの回転方向を判定(例えば駆動パルス数:131、回転方向:照明用光源1側から見て反時計回り)し、駆動回路26を介してパルスモータ4cの回転駆動を開始する。
【0021】
続いて、CPU21は、NDフィルタユニット17の透過率を0→100[%]になるように駆動パルス数を算出し、円形NDフィルタ17aの回転方向を判定(例えば駆動パルス数:131、回転方向:照明用光源1側から見て時計回り)し、駆動回路27を介してパルスモータ17cの回転駆動を開始する。
【0022】
次に、CPU21は、ステップ#4においてダミー像投影の終了、すなわち標本照明光の減光とダミー照明光の増光が完了したか否かを待つ。そして、CPU21は、駆動回路26からの終了信号を受け取り、かつ駆動回路27からの終了信号を受け取ると、ダミー像投影の終了と判断する。
【0023】
このようにNDフィルタユニット4の透過率を100→0[%]にし、かつNDフィルタユニット17の透過率を0→100[%]にすると、分割プリズム3からNDフィルタユニット4、視野絞り5、反射ミラー6、開口絞り7、コンデンサ8、ステージ9上の標本S、対物レンズ11b、分割プリズム12を通って接眼レンズに向かう標本像の明るさは、図6に示すように減光し、これと共に分割プリズム3からNDフィルタユニット17、フロスト18、レンズ19、分割プリズム12を通って接眼レンズに向かうダミー像の明るさは、増光する。
【0024】
ダミー像投影が終了すると、CPU21は、ステップ#5においてレボルバ駆動回路25に対して例えば対物レンズ11b→11cの方向へ移動させるレボルバ駆動指令を発し、次のステップ#6において対物レンズが11b→11cに切り替わりレボルバ駆動終了を待つ。
【0025】
そして、レボルバ駆動が終了すると、CPU21は、ステップ#7に移って標本照明光を増光しつつ、続くステップ#8でダミー照明光を減光する。すなわち、CPU21は、NDフィルタユニット4の透過率を0→100[%]になるように駆動パルス数を算出し、円形NDフィルタ4aの回転方向を判定し、駆動回路26を介してパルスモータ4cの回転駆動を開始する。
【0026】
続いて、CPU21は、NDフィルタユニット17の透過率を100→0[%]になるように駆動パルス数を算出し、円形NDフィルタ17aの回転方向を判定し、駆動回路27を介してパルスモータ17cの回転駆動を開始する。
【0027】
次に、CPU21は、ステップ#9においてダミー像投影から標本像投影に戻るのを待ち、駆動回路26からの終了信号を受け取り、かつ駆動回路27からの終了信号を受け取ると、通常の観察状態と判断してステップ#1に復帰する。
【0028】
このように上記第1の実施の形態においては、対物レンズ11a〜11cが観察光路に挿入されていないときにダミー像を観察光路に投影するようにしたので、対物レンズ11a〜11cが観察光路中にある標本観察中の接眼像と、対物レンズ11a〜11cの切り替えに際して対物レンズ11a〜11cが観察光路中に無いときの接眼像との各明るさの変化を少なくでき、対物レンズ11a〜11cの切り替えに際して接眼像の急激な光量変化を防止して観察者の疲労を軽減できる。
【0029】
なお、NDフィルタユニット4及びNDフィルタユニット17は、上記する構成に限らず、例えば液晶NDフィルタ等を用いてもよい。
(2) 次に、本発明の第2の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図1及び図4と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【0030】
図7はレボルバ連動照明制御装置を適用した顕微鏡装置の全体構成図である。例えばハロゲンランプから成るダミー照明用光源30が設けられている。このダミー照明用光源30から放射されるダミー照明光の光路上には、コレクタレンズ31、フロスト18、NDフィルタユニット17、カラーフィルタターレット32及びレンズ19が配置され、分割プリズム12に導くものとなっている。
【0031】
このうちカラーフィルタターレット32は、4つのスロットを有し、これらスロットにそれぞれグリーンフィルタ32a、ブルーフィルタ32b、イエローフィルタ32c、無色フィルタ32dが装着されている。これらフィルタ32a、32b、32c、32dは、パルスモータ32eの回転駆動によりダミー照明光の光路上に挿入されるようになっている。
【0032】
一方、制御部33は、各NDフィルタユニット4、17、レボルバ10及びカラーフィルタターレット32を駆動制御して顕微鏡装置を統括制御するもので、図8に示すようにCPU34に対してROM22、RAM23及びスイッチ入力部24が接続され、かつレボルバ駆動回路25に対して指令を発するとともに、各原点センサ4b、17bの出力信号を受けて各NDフィルタユニット4、17の駆動回路26、27に対して指令を発し、さらにカラーフィルタターレット駆動回路35に指令を発して駆動制御する機能を有している。このうちカラーフィルタターレット駆動回路35は、パルスモータ32eが接続され、CPU34から発せられる指令を受けてカラーフィルタターレット32を回転駆動する機能を有している。
【0033】
次に上記の如く構成された装置の作用について上記図5及び図9に示す制御フローチャートに沿って説明する。
通常観察の初期状態として、対物レンズ11bが観察光路上に挿入されており、観察光路側のNDフィルタユニット4の透過率が〜100[%]で例えばアドレス情報:62に設定され、かつダミー像投影側のNDフィルタユニット17の透過率が〜0[%]で例えばアドレス情報:192に設定されている。
【0034】
又、カラーフィルタターレット32は、例えばダミー照明光の光軸上にグリーンフィルタ32aが挿入されている。
対物レンズを切り替えるためにスイッチ入力部24の対物レンズ切替えスイッチSW1 が押し操作されると、CPU34は、上記同様に、ステップ#1においてNDフィルタユニット4の透過率を100→0[%]になるように駆動パルス数を算出し、円形NDフィルタ4aの回転方向を判定し、駆動回路26を介してパルスモータ4cの回転駆動を開始する。
【0035】
続いて、CPU34は、ステップ#3においてNDフィルタユニット17の透過率を0→100[%]になるように駆動パルス数を算出し、円形NDフィルタ17aの回転方向を判定し、駆動回路27を介してパルスモータ17cの回転駆動を開始する。
【0036】
次に、CPU34は、ステップ#4においてダミー像投影の終了を待ち、駆動回路26からの終了信号を受け取り、かつ駆動回路27からの終了信号を受け取ると、ダミー像投影の終了と判断する。
【0037】
このようにNDフィルタユニット4の透過率を100→0[%]にし、かつNDフィルタユニット17の透過率を0→100[%]にしたときの接眼レンズに向かう標本像の明るさは、上記図6に示すように減光する。
【0038】
一方、ダミー像の明るさは増光し、かつこのダミー像は、カラーフィルタターレット32のグリーンフィルタ32aを透過することによりグリーン色になつて接眼レンズに到達する。
【0039】
ダミー像投影が終了すると、CPU34は、上記同様にステップ#5においてレボルバ駆動回路25に対して例えば対物レンズ11b→11cの方向へ移動させるレボルバ駆動指令を発し、次のステップ#6において対物レンズが11b→11cに切り替わりレボルバ駆動終了を待つ。そして、レボルバ駆動が終了すると、CPU34は、ステップ#7に移って標本照明光を増光しつつ、続くステップ#8でダミー照明光を減光する。
【0040】
次に、CPU34は、ステップ#9においてダミー像投影から標本像投影に戻るのを待ち、駆動回路26からの終了信号を受け取り、かつ駆動回路27からの終了信号を受け取ると、通常の観察状態と判断してステップ#1に復帰する。
【0041】
一方、カラーフィルタを切り替えるためにスイッチ入力部24のカラーフィルタ切替えスイッチSW2 が押し操作されると、CPU34を図9に示すステップ#10においてカラーフィルタ切替えスイッチSW2 の入力を検知し、ステップ#11においてフィルタスターレット駆動回路35を介してカラーフィルタスターレット32の回転駆動を開始する。次にCPU34は、ステップ#12においてカラーフィルタの切替え終了待ち、例えば駆動開始後からの所定時間の経過によりカラーフィルタの切替え終了と判断する。
【0042】
このように上記第2の実施の形態においては、ダミー照明光の光路上にグリーンフィルタ32a、ブルーフィルタ32b、イエローフィルタ32c及び無色フィルタ32dを装着したカラーフィルタターレット32を配置したので、対物レンズ11a〜11cが観察光路中にある標本観察中の接眼像と、対物レンズ11a〜11cの切り替えに際して対物レンズ11a〜11cが観察光路中に無いときの接眼像との各明るさの変化を少なくでき、対物レンズ11a〜11cの切り替えに際して接眼像の急激な光量変化を防止でき、さらに肉眼に優しい色調、又は好みの色調のダミー照明光を選ぶことができて観察者の疲労を軽減できる。
【0043】
又、ダミー照明用光源30を有するので、これを顕微鏡鏡筒部等に配置することが可能であり、顕微鏡内部の光路構成を簡単にすることができる。
なお、本発明は、上記第1及び第2の実施の形態に限定されるものでなく次の通り変形してもよい。
【0044】
例えば、上記第2の実施の形態では、ダミー照明用光源30のダミー照明光路上にカラーフィルタターレット32を配置しているが、このカラーフィルタターレット32を上記第1の実施の形態におけるダミー像投影系に配置してもよいことは言うまでもない。
【0045】
又、ダミー照明用光源30は、高輝度LED等を用いてもよく、この場合、NDフィルタユニット19に代わり例えばCPU34からのPWM制御により高輝度LEDを調光することが可能であり、より簡単な構成とすることができる。カラーフィルタターレット32は、4つのスロットにグリーンLED、ブルーLED、イエロLED、白色(無色)LEDを配置する構成をとってもよい。
【0046】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明の請求項1、2によれば、対物レンズの切り替えに際して接眼像の急激な光量変化を防止して観察者の疲労を軽減できるレボルバ連動照明制御装置を提供できる。
【0047】
又、本発明の請求項2によれば、肉眼に優しい色調又は好みの色調のダミー照明光を選ぶことができて観察者の疲労を軽減できるレボルバ連動照明制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるレボルバ連動照明制御装置を適用した顕微鏡装置の第1の実施の形態を示す全体構成図。
【図2】同装置における連続的に変化する円形NDフィルタの構成図。
【図3】同装置における円形NDフィルタの構成図。
【図4】同装置における制御部の具体的な構成図。
【図5】同装置における制御フローチャートを示す図。
【図6】接眼レンズに向かう標本像の明るさとダミー像の明るさとを示す図。
【図7】本発明に係わるレボルバ連動照明制御装置を適用した顕微鏡装置の第2の実施の形態を示す全体構成図。
【図8】同装置における制御部の具体的な構成図。
【図9】同装置における制御フローチャートを示す図。
【符号の説明】
1:照明用光源、
3:分割ブリズム、
4:NDフィルタユニット、
9:ステージ、
10:レボルバ、
11a〜11c:対物レンズ、
12:分割プリズム、
17:NDフィルタユニット、
20,33:制御部、
21,34:CPU、
24:スイッチ入力部(SW入力部)、
25:レボルバ駆動回路、
SW1 ,SW2 :対物レンズ切替えスイッチ、
26,27:駆動回路、
30:ダミー照明用光源、
32:カラーフィルタターレット、
32a:グリーンフィルタ、
32b:ブルーフィルタ、
32c:イエローフィルタ、
32d:無色フィルタ、
32e:パルスモータ、
35:カラーフィルタターレット駆動回路。
Claims (2)
- 複数の対物レンズを装着したレボルバを回転させて1つの前記対物レンズを観察光路に挿入するレボルバ連動照明制御装置において、
前記対物レンズが前記観察光路に挿入されていないときにダミー像を前記観察光路に投影するダミー像投影手段、
を具備したことを特徴とするレボルバ連動照明制御装置。 - 前記対物レンズが前記観察光路に挿入されていないときに前記観察光路に投影される前記ダミー像の色調を選択する色調選択手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のレボルバ連動照明制御装置。
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