JP4217048B2 - 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、照明操作制御機能を有する顕微鏡システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、顕微鏡には、観察光学系などの切換えに応じて照明光の光量を連動させるようにした照明操作制御機能を有するものがある。
【０００３】
特開平７−２４８４５０号公報は、このような考えに基づいたもので、例えばズームレンズを低倍から高倍と変化させた場合、一般に被写体像は暗くなることから、これを補正するため、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、この減光フィルタをＩＮ／ＯＵＴすることにより、照明光を調光制御する方法が開示されている。
【０００４】
また、特開２０００−１３７１６７号公報には、顕微鏡の拡大像を撮像素子により撮像し、その明るさを求め、この求められた拡大像の明るさに基づいて光源へ供給する電源電圧を制御し照明光の明るさを制御することが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２４８４５０号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２０００−１３７１６７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平７−２４８４５０号公報のものは、照明光の調光制御を減光フィルタのＩＮ／ＯＵＴで行うようにしているため、減光フィルタ自体および減光フィルタのＩＮ／ＯＵＴを駆動する駆動機構および電気的な駆動制御機構が必要となり、その分装置が大型化し、コスト的にも高価なものになってしまう。また、減光フィルタにより照明光の光量の減光を行うため、照明光は、常に最大光量の状態で使用されるため、消費電力の節減は難しく、反って消費電力が大きくなってしまうという問題も生じる。
【０００８】
また、特開２０００−１３７１６７号公報のものは、照明光の明るさを光源の電源電圧を調整することで制御するようにしているため、輝度によって光源の色温度が変化し、同じ被写体を観察していても、調光を行うことで被写体の色が変化してしまうという問題を生じる。このような光源の電源電圧を調整する方法は、例えば、被写体の色や形で被写体である細胞等の状態を判断する顕微鏡観察には適用できないという問題もあった。
【０００９】
ところで、最近、携帯用のパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ）の普及にともない、顕微鏡とＰＣを組み合わせ、顕微鏡からの拡大観察像をＰＣ側のモニタに表示するとともに、記憶媒体に記憶できるようにした顕微鏡システムが考えられている。
【００１０】
このようなシステムでは、ＰＣ側の電池電源を使用して顕微鏡の照明用光源を始めとするシステム全体への電源供給を行うようになっており、商用電源の設備のない場所でも手軽に使用できるシステムとして注目を集めている。
【００１１】
このような顕微鏡システムでも、ＰＣ側の電池電源を使用するため、消費電力の低減は極めて重要であり、さらに、照明光の調光制御を行っても色温度が変化しない良好な観察画像を取得できることも必要になっている。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、省電力化を実現できるとともに、常に良好な観察画像を取得できる顕微鏡システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、被写体の照明を行う照明光源と、前記照明光源の光量を調整する調光手段と、前記照明光源により照明された被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の感度を調整する感度調整手段と、前記撮像手段で撮像された前記被写体の画像を表示する表示手段と、前記撮像手段で撮像された前記被写体の画像を記録する記録手段と、前記調光手段による前記照明光源の光量および前記感度調整手段による前記撮像手段の感度の制御を指示する制御手段とを具備し、前記被写体の画像の前記表示手段での観察時と前記記録手段での記録時で、前記照明光源の光量と前記撮像手段の感度を切換えることを特徴としている。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、前記記録手段での記録時、前記表示手段での観察時に比べ前記感度調整手段での前記撮像手段の感度を下げるとともに、前記調光手段での前記照明光源の光量を上げることを特徴としている。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記照明光源は、ＬＥＤからなり、前記調光手段は、前記撮像手段の駆動パルスに同期して前記ＬＥＤへの通電パルス幅を変えることにより照明光の光量を調整することを特徴としている。
【００１６】
請求項４記載の発明は、被写体の照明を行う照明光源と、前記照明光源により照明された被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の露出時間の調整を行う露出調整手段と、前記撮像手段の感度を調整する感度調整手段と、前記撮像手段で撮像された前記被写体の画像を表示する表示手段と、前記撮像手段で撮像された前記被写体の画像を記録する記録手段と、前記露出調整手段による前記撮像手段の露出時間および前記感度調整手段による前記撮像手段の感度の制御を指示する制御手段とを具備し、前記被写体の画像の前記表示手段での観察時と前記記録手段での記録時で、前記撮像手段の露出時間と感度を切換えることを特徴としている。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記制御手段は、前記記録手段での記録時、前記表示手段での観察時に比べ前記感度調整手段での前記撮像手段の感度を下げるとともに、前記露出調整手段での露出時間を長くすることを特徴としている。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、少なくとも前記表示手段および前記記録手段は、パーソナルコンピュータの一部を構成し、該パーソナルコンピュータは、電池電源を有し、この電池電源をシステム全体の電源として使用することを特徴としている。
【００１９】
この結果、本発明によれば、通常モードでは、照明光源の光量を下げるとともに、撮像手段の感度を上げた状態で、顕微鏡観察による被写体画像を表示手段に表示し、記録手段へ被写体画像を記録するモードでは、撮像手段の感度を下げるとともに照明光源の光量を上げるようにしたので、通常、圧倒的に使用時間が長い顕微鏡観察の際の照明光源による消費電力を低減することができ、また、被写体画像の記録を行う時は撮像手段の感度を下げることで、ノイズの少ない良好な被写体画像を記録することができる。
【００２０】
また、本発明によれば、照明光源の光量制御は、撮像手段の駆動パルスに同期して照明光源への通電パルス幅を変えることにより光量を調整するようにしているので、調光によって色温度が変化するようなことがなくなり、被写体の色や形で、被写体である細胞等の状態を判断する顕微鏡観察などにも問題なく適用することができる。
【００２１】
さらに、本発明によれば、通常モードでは、撮像手段の露出時間を短くするとともに、感度を上げた状態で、顕微鏡観察による被写体画像を表示手段に表示し、記録手段への被写体画像の記録が行われるモードでは、撮像手段の感度を下げるとともに露出時間を長くするようにしたので、被写体画像の記録を行う際に、ノイズの少ない良好な被写体画像を記録することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態が適用される顕微鏡システムの概略構成を示している。
【００２４】
図において、１はＬＥＤ照明ユニットで、このＬＥＤ照明ユニット１には、照明光源としてのＬＥＤ２とコレクタレンズ３が設けられている。ＬＥＤ２からの光は、コレクタレンズ３で集光されステージ４上に固定された被写体５に照射される。また、被写体５を透過した光（被写体光像）は、結像レンズ群６、ズーム機構１１、結像レンズ７を介してＣＣＤユニット８の撮像手段としての撮像素子２２に結像されるようになっている。
【００２５】
ズーム機構１１は、ズーム軸が回転することによって、ズームレンズ群１２が図示矢印方向に移動し、撮像素子２２に結像される被写体像の投影倍率を可変させることができる構成となっている。
【００２６】
ＣＣＤユニット８は、図２に示すように撮像素子２２の他に、感度調整部２３、表示処理部２４が設けられている。撮像素子２２は、被写体像を撮像し、電気的な映像信号に変換するものである。感度調整部２３は、撮像素子２２からの映像信号を増幅して感度調整を行うものである。ここでの感度調整部２３は、映像信号を１倍から１６倍の範囲で増幅できるようにしている。表示処理部２４は、撮像素子２２で感度調整された映像信号を表示手段としてのモニタ９、記録手段としての画像記録装置１０に出力するようにしている。
【００２７】
ＣＣＤユニット８には、調光手段としての調光コントロール部１７および制御手段としての記録コントロール部１５が接続されている。
【００２８】
調光コントロール部１７は、図２に示すようにリファレンス電圧発生器１８、メインボリュームゲイン１９、Ａ／Ｄコンバータ２０およびＬＥＤ駆動パルス発生器２１が設けられている。リファレンス電圧発生器１８は、メインボリュームゲイン１９に入力する基準電圧ｒｅｆと、Ａ／Ｄコンバータ２０に入力する基準電圧ＶＲＢ、ＶＲＴを発生するものである。ここで、リファレンス電圧発生器１８は、メインボリュームゲイン１９に入力する基準電圧ｒｅｆとして１Ｖ、Ａ／Ｄコンバータ２０に入力する基準電圧ＶＲＢとして１Ｖ、ＶＲＴとして３Ｖを発生するようにしている。メインボリュームゲイン１９は、リファレンス電圧発生器１８より入力された基準電圧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、ここでは１倍から３倍まで増幅を行うようにしている。
【００２９】
なお、ここでの調光ボリューム１３は、ユーザーが調光を行うためのメインのボリュームスイッチで、ボリュームの回転角度に応じて抵抗値が変化する可変抵抗構造のものが用いられている。
【００３０】
Ａ／Ｄコンバータ２０は、メインボリュームゲイン１９によって増幅された電位を、デジタル変換するものである。ここでは、１Ｖから３Ｖの電圧範囲を０から２５５までのデジタル値に変換するようにしている。ＬＥＤ駆動パルス発生器２１は、図３（ａ）に示すようなＣＣＤユニット８の撮像素子２２を駆動するための周期Ｔの駆動パルスを生成するとともに、ＬＥＤ照明ユニット１のＬＥＤ２への供給電圧の通電パルス幅ｔを、撮像素子２２の駆動パルスの周期Ｔに同期して可変させるようにしている。
【００３１】
この場合、ＬＥＤ２への供給電圧の通電パルス幅ｔは、Ａ／Ｄコンバータ２０から入力される０から２５５のデジタル値と記録コントロール部１５の指示に応じて、例えば、図３（ｅ）に示す最大パルス幅ｔ４（＝周期Ｔ）の連続点灯（光量Ｍａｘ）に対し、同図（ｂ）に示す１／８光量のパルス幅ｔ１、同図（ｃ）に示す１／４光量のパルス幅ｔ２、同図（ｄ）に示す１／２光量のパルス幅ｔ３に可変できるようになっている。つまり、この場合、図４に示すように、ＬＥＤ２への供給電圧の通電パルス幅ｔに応じてＬＥＤ２から発する光量（撮像素子２２上の光量）をＭｉｎ光量からＭａｘ光量の範囲で調整できるようになっている。
【００３２】
記録コントロール部１５には、モード選択スイッチ１４および記録スイッチ１６が接続されている。モード選択スイッチ１４は、後述する通常モードと省電力モードの切換えを指示するためのスイッチである。記録スイッチ１６は、ユーザーが現在の被写体画像の記録の指示を行うためのスイッチである。記録コントロール部１５は、モード選択スイッチ１４で選択されたモードに応じて調光コントロール部１７のＬＥＤ駆動パルス発生器２１およびＣＣＤユニット８の感度調整部２３を制御するようにしている。具体的には、記録コントロール部１５は、モード選択スイッチ１４の設定が通常モードの場合は、ＬＥＤ駆動パルス発生器２１に対して光量１倍の指示を与えるとともに、感度調整部２３に対して感度１倍の指示を与え、また、省電力モードの場合は、ＬＥＤ駆動パルス発生器２１に対して光量１／２倍の指示を与えるとともに、感度調整部２３に対して感度４倍の指示を与えるようになっている。また、記録コントロール部１５は、記録スイッチ１６からの指示によりＰＣ３０の画像記録装置１０に対し、被写体画像の記録指示を出力する機能も有している。
【００３３】
なお、上述したモニタ９、画像記録装置１０は、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ）３０の一部として構成されている。このＰＣ３０は、内部に電池電源３１を有するもので、この電池電源３１は、上述した照明光源のＬＥＤ２を始め、ＣＣＤユニット８、調光コントロール部１７などのシステム全体の電源として用いられるようになっている。
【００３４】
次に、このように構成した実施の形態の動作を説明する。
【００３５】
まず、ＬＥＤ２の調光をＭａｘ光量の１／２に設定した通常モードの場合ついて説明する。この場合、光量調整のために、ユーザーが調光ボリューム１３を回転させると、その回転角度に応じて、その抵抗値が変化する。
【００３６】
調光コントロール部１７は、リファレンス電圧発生器１８により生成された基準電圧ｒｅｆ（＝１Ｖ）を、メインボリュームゲイン１９によって、調光ボリューム１３の抵抗値に応じた増幅を行う。ここで、調光ボリューム１３の回転角の位置を最大回転角度の１／２の位置に設定すると、メインボリュームゲイン１９は、調光ボリューム１３の抵抗値に応じて１倍から３倍まで増幅を行うようになっていることから、ここでは約２Ｖに増幅される。
【００３７】
メインボリュームゲイン１９で２Ｖに増幅された電位は、Ａ／Ｄコンバータ２０に入力される。Ａ／Ｄコンバータ２０は１Ｖから３Ｖの電圧範囲を０から２５５までのデジタル値に変換するものであるから、メインボリュームゲイン１９から入力された２Ｖの電位は、デジタル値１２８として出力され、ＬＥＤ駆動パルス発生器２１に入力される。
【００３８】
ＬＥＤ駆動パルス発生器２１は、０〜２５５のデジタル値と記録コントロール部１５からの指示に応じてＬＥＤ２への供給電圧の通電パルス幅ｔを図３（ａ）に示す撮像素子２２の駆動パルスの周期Ｔに同期して可変する。ここでは、モード選択スイッチ１４の設定が通常モードであり、記録コントロール部１５よりＬＥＤ駆動パルス発生器２１に対して、光量１倍の指示が与えられている。これにより、ＬＥＤ２への通電パルス幅tは、Ａ／Ｄ変換器のデジタル値１２８により撮像素子２２の駆動パルスの周期Ｔの１／２、つまり図３（ｄ）に示す１／２光量のパルス幅ｔ３に制御される。
【００３９】
従って、ＬＥＤ２から発する光量（撮像素子２２上の光量）は、図３（ｅ）に示す最大パルス幅ｔ４（＝周期Ｔ）の連続点灯（光量Ｍａｘ）時の約１／２となる調光が行われる。
【００４０】
ＬＥＤ２からの照明光は、コレクタレンズ３にて集光されたのち、ステージ４上に固定された被写体５へ照射される。また、被写体５を通過した光は、結像レンズ群６、ズーム機構１１、結像レンズ７を介して被写体像として、ＣＣＤユニット８の撮像素子２２に結像され、この撮像素子２２で光電変換された後、映像信号として感度調整部２３に出力される。ここで、映像信号は、レベル範囲が０〜２５５で、被写体像の平均信号レベルは１２８である。
【００４１】
感度調整部２３に入力された映像信号は、記録コントロール部１５の指示により増幅される。
【００４２】
ここで、通常モード場合、記録コントロール部１５より、感度調整部２３に対し感度１倍の指示が与えられている。これにより、映像信号の増幅率は、１倍のままで、表示処理部２４により平均信号レベル（１２８）の被写体画像がＰＣ３０のモニタ９、画像記録装置１０に出力される。
【００４３】
この状態で、記録スイッチ１６が押し操作されると、通常モードでは調光コントロール部１７に対する光量、ＣＣＤユニット８に対する映像信号の感度がともに１倍なので、画像記録装置１０には、そのままの状態が記録される。
【００４４】
次に、省電力モードが選択された場合について説明する。ここでもＬＥＤ２の調光をＭａｘ光量の１／２に設定した場合ついて説明する。
【００４５】
この場合、図５に示すフローチャートにおいて、ステップ５０１で、モード選択スイッチ１４により省電力モードを選択すると、ステップ５０２に進む。ここで記録スイッチ１６が押し操作されていなければ、光量調整のために、ユーザーが調光ボリューム１３を回転し、Ａ／Ｄコンバータ２０よりＬＥＤ駆動パルス発生器２１に（１２８）のデジタル値を出力するまでは、上述した通常モードの場合と同様の動作が実行される。
【００４６】
この状態で、記録コントロール部１５は、ＬＥＤ駆動パルス発生器２１に対し光量１／４倍、ＣＣＤユニット８の感度調整部２３に増幅率４倍の指示をそれぞれ与える（ステップ５０３、ステップ５０４）。
【００４７】
ＬＥＤ駆動パルス発生器２１は、Ａ／Ｄコンバータ２０より入力された０〜２５５のデジタル値と記録コントロール部１５の光量１／４の指示に応じて、通電パルス幅ｔを撮像素子２２の撮像素子２２の駆動パルスの周期Ｔに同期させて可変する。ここでは省電力モードが選択されていて、記録コントロール部１５より光量１／４の指示を受けているので、通電パルス幅ｔは、Ａ／Ｄコンバータ２０からのデジタル値（１２８）のさらに１／４となり、撮像素子２２の駆動パルスの周期Ｔの１／８、つまり図３（ｂ）に示す１／８光量のパルス幅ｔ１に制御される。
【００４８】
従って、ＬＥＤ２から発する光量（撮像素子２２上の光量）は、図３（ｅ）に示す最大パルス幅ｔ４（＝周期Ｔ）の連続点灯（光量Ｍａｘ）時の約１／８となる調光が行われる。
【００４９】
ＬＥＤ２からの照明光は、コレクタレンズ３にて集光されたのち、ステージ４上に固定された被写体５へ照射され。また、被写体５を通過した光は、結像レンズ群６、ズーム機構１１、結像レンズ７を介して被写体像として、ＣＣＤユニット８の撮像素子２２に結像され、この撮像素子２２で光電変換された後、映像信号として感度調整部２３に出力される。
【００５０】
ここでも、映像信号は、レベル範囲が０〜２５５で、被写体像の平均信号レベルを（１２８）とすると、省電力モードでの光量は、上述した通常モードの場合の１／４となるため、例えば、図６（ａ）に示す平均信号レベル（１２８）は、同図（ｂ）に示す信号レベル（３２）となる。また、感度調整部２３に入力された映像信号は、記録コントロール部１５の指示により増幅される。この場合、省電力モードの場合、感度調整部２３に対し感度４倍の指示が与えられている。これにより、映像信号の増幅率は４倍となり、図７に示すように平均信号レベル（１２８）の被写体画像がＰＣ３０のモニタ９、画像記録装置１０に出力される。
【００５１】
次に、記録スイッチ１６を操作すると、記録コントロール部１５は、記録スイッチ１６の操作を認識し、ＬＥＤ駆動パルス発生器２１に対し光量１／４倍の指示を光量１倍の指示に変更し、感度調整部２３に対しても感度４倍の指示を感度１倍の指示に変更する（ステップ５０５、ステップ５０６）。
【００５２】
これによりＬＥＤ２よりの光量が当初の４倍となるため、図８（ａ）に示す信号レベル（３２）の映像信号は、同図（ｂ）に示す平均信号レベル（１２８）となる。また、感度調整部２３に入力された映像信号は、記録コントロール部１５の指示による増幅が行われるが、省電力モードの場合、記録コントロール部１５は、感度１倍の指示を与えるため、映像信号の増幅率は１倍のままとなり、図９に示す平均信号レベル（１２８）の被写体画像としてＰＣ３０のモニタ９、画像記録装置１０に出力される。
【００５３】
この状態で、記録スイッチ１６が押し操作されると、画像記録装置１０への被写体映像の記録が行われる（ステップ５０７）。そして、この記録が終了すると、記録コントロール部１５は、ＬＥＤ駆動パルス発生器２１に対し光量１倍の指示を光量１／４倍の指示に、感度調整部２３に対し感度１倍の指示を感度４倍の指示に変更する。
【００５４】
従って、このようにすれば、通常のモードでは、ＬＥＤ２の光量を下げ、撮像素子２２の感度を上げた状態で、顕微鏡観察による被写体像をモニタ９に表示し、記録スイッチ１６が押し操作され、画像記録装置１０への被写体画像の記録が行われるモードでは、撮像素子２２の感度を下げてＬＥＤ２の光量を上げるようにしたので、通常、圧倒的に使用時間が長いモニタ９による顕微鏡観察の際のＬＥＤ２による消費電力を大幅に低減することができ、また、被写体映像の記録を行う時は撮像素子２２の感度を下げることで、ノイズの少ない良好な観察画像を記録することができる。これにより、システム全体の電源として携帯用のＰＣ３０の電池電源３１を使用した場合も、長時間安定して顕微鏡観察に使用することができる。
【００５５】
また、ＬＥＤ２の光量制御は、撮像素子２２の駆動パルスに同期してＬＥＤ２への通電パルス幅ｔを変えることにより光量を調整するようにしているので、調光によって色温度が変化するようなこともなくなり、被写体の色や形で、被写体である細胞等の状態を判断する顕微鏡観察などにも問題なく適用することができる。
【００５６】
なお、上述した実施の形態では、調光コントロール部１７を指示する照明光の光量およびＣＣＤユニット８を指示する感度値は、予め固定した値を用いたが、可変値としてもよく、例えば、調光ボリューム１３の値によって可変するようにしてもよい。
【００５７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００５８】
図１０は、本発明の第２の実施の形態が適用される顕微鏡システムの概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００５９】
この場合、ＣＣＤユニット８には、撮影コントロール部２５に接続されている。また、撮影コントロール部２５には、記録スイッチ１６とモード選択スイッチ２６が接続されている。
【００６０】
モード選択スイッチ２６は、通常モードと記録モードの切換えを指示するためのスイッチである。また、撮影コントロール部２５は、モード選択スイッチ２６の入力情報と記録スイッチ１６の入力情報からＣＣＤユニット８のコントロールを行うものである。
【００６１】
ＣＣＤユニット８は、図１１に示すように露出調整部２７を、さらに有している。そして、撮影コントロール部２５の指示にしたがって、露出調整部２７により撮像素子２２の露出時間を、感度調整部２３により撮像素子２２からの映像信号の増幅率をそれぞれ制御し、さらに、表示処理部２４により、露出時間に応じてフレームレートの可変を行うことができるようにしている。
【００６２】
この場合、撮影コントロール部２５は、モード選択スイッチ２６の設定が通常モードの場合、またはモード選択スイッチ２６の設定が記録モードで、記録スイッチ１６が押し操作されない場合は、露出調整部２７に対して露出時間１倍、感度調整部２３に対して感度１倍の指示を与え、さらにフレームレートＦの指示を与え、また、モード選択スイッチ２６の設定が記録モードで、記録スイッチ１６が押し操作された場合は、露出調整部２７に対して露出時間４倍、感度調整部２３に対して感度１倍の指示を与え、さらにフレームレートＦ／４の指示を与えるようになっている。また、撮影コントロール部２５は、画像記録装置１０に対しても画像記録の指示を出す機能を有している。
【００６３】
次に、このように構成した実施の形態の動作を説明する。
【００６４】
まず、通常モードについて説明する。この場合も、ＬＥＤ２からの照明光は、コレクタレンズ３にて集光されたのち、ステージ４上に固定された被写体５へ照射される。また、被写体５を通過した光は、結像レンズ群６、ズーム機構１１、結像レンズ７を介して被写体像として、ＣＣＤユニット８の撮像素子２２に結像される。
【００６５】
ここで、通常モードでは、撮影コントロール部２５は、露出調整部２７に対し露出時間１倍、感度調整部２３に対して感度１倍の指示を与えている。これにより、撮像素子２２で撮像される被写体像は、１倍の露出時間で光電変換された後、映像信号として感度調整部２３に出力される。感度調整部２３に入力された映像信号は、撮影コントロール部２５の指示により感度４で増幅される。
【００６６】
ここで、例えば、図１３に示すような感度調整部２３に入力される前の映像信号の平均信号レベルが（３２）であるのものとすると、この通常モード場合、撮影コントロール部２５は、感度４倍の指示を感度調整部２３に与えるため、映像信号の増幅率は４倍となり、図１４で示すような平均信号レベル（１２８）の被写体映像としてＰＣ３０のモニタ９および画像記録装置１０に出力される。また、この時の露出時間に応じたフレームレートは、デフォルトのＦ（フレーム／秒）のままである。
【００６７】
この状態で、記録スイッチ１６が押し操作されると、通常モードの設定に応じた状態のままで、被写体画像は、画像記録装置１０に記録される。
【００６８】
次に、記録モードが選択された場合について説明する。
【００６９】
この場合、図１２に示すフローチャートにおいて、まず、ステップ１２０１で、モード選択スイッチ２６により記録モードを選択すると、ステップ１２０２に進むが、ステップ１２０２で、記録スイッチ１６が押し操作されるまでのステップ１２０３〜ステップ１２０５の動作は、上述した通常モードの動作と同様である。
【００７０】
次に、ステップ１２０２で、記録スイッチ１６が押し操作されると、撮影コントロール部２５は、露出調整部２７に対して露出時間４倍の指示を与える（ステップ１２０６）。これにより、撮像素子２２に撮像された被写体像は、４倍の露出時間で光電変換される。これにより、図１５（ａ）に示す信号レベルの映像信号は、同図（ｂ）に示す信号レベルの映像信号となって感度調整部２３に出力される。感度調整部２３に入力された映像信号は、撮影コントロール部２５の指示によって感度１倍の指示を与えるため（ステップ１２０７）、映像信号の増幅率は１倍のままとなり、図１６に示す信号レベルの被写体画像として表示処理部２４よりＰＣ３０のモニタ９、画像記録装置１０に出力される。この場合、露出時間が４倍となっているため、表示処理部２４はフレームレートをＦ／４として出力する（ステップ１２０８）。そして、撮影コントロール部２５の指示よって被写体映像は、画像記録装置１０に記録される（ステップ１２０９）。そして、この被写体映像の記録が終了すると、撮影コントロール部２５は再び、露出調整部２７に対し露出時間４倍の指示を露出時間１倍の指示に、感度調整部２３には感度１倍の指示を感度４倍の指示に変更する。
【００７１】
従って、このようにしても、通常のモードでは、露出調整部２７の露出時間を短くし、撮像素子２２の感度を上げた状態で、顕微鏡観察による被写像をモニタ９に表示し、記録スイッチ１６が押し操作され、画像記録装置１０への被写体画像の記録が行われるモードでは、撮像素子２２の感度を下げて露出調整部２７の露出時間を長くするようにしたので、この場合も、被写体画像の記録を行う際に、ノイズの少ない良好な観察画像を記録することができる。
【００７２】
なお、上述した実施の形態では顕微鏡システムについて述べたが、顕微鏡システム単体に限らず、このような顕微鏡システムを組み込んだライン装置などの各種システムに適応することも可能である。
【００７３】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【００７４】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００７５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、省電力化を実現できるとともに、常に良好な観察画像を取得できる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の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態の要部の概略構成を示す図。
【図３】第１の実施の形態のＬＥＤへの供給電圧の通電パルス幅を説明する図。
【図４】第１の実施の形態のＬＥＤへの供給電圧の通電パルス幅とＬＥＤから発する光量との関係を示す図。
【図５】第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図６】第１の実施の形態の省電力モード時の動作を説明する図。
【図７】第１の実施の形態の省電力モード時の動作を説明する図。
【図８】第１の実施の形態の省電力モード時の動作を説明する図。
【図９】第１の実施の形態の省電力モード時の動作を説明する図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図１１】第２の実施の形態の要部の概略構成を示す図。
【図１２】第２の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図１３】第２の実施の形態の記録モード時の動作を説明する図。
【図１４】第２の実施の形態の記録モード時の動作を説明する図。
【図１５】第２の実施の形態の記録モード時の動作を説明する図。
【図１６】第２の実施の形態の記録モード時の動作を説明する図。
【符号の説明】
１…ＬＥＤ照明ユニット
２…ＬＥＤ
３…コレクタレンズ
４…ステージ
５…被写体
６…結像レンズ群
７…結像レンズ
８…ＣＣＤユニット
９…モニタ
１０…画像記録装置
１１…ズーム機構
１２…ズームレンズ群
１３…調光ボリューム
１４…モード選択スイッチ
１５…記録コントロール部
１６…記録スイッチ
１７…調光コントロール部
１８…リファレンス電圧発生器
１９…メインボリュームゲイン
２０…Ａ／Ｄコンバータ
２１…ＬＥＤ駆動パルス発生器
２２…撮像素子
２３…感度調整部
２４…表示処理部
２５…撮影コントロール部
２６…モード選択スイッチ
２７…露出調整部
３０…ＰＣ
３１…電池電源
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明操作制御機能を有する顕微鏡システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、顕微鏡には、観察光学系などの切換えに応じて照明光の光量を連動させるようにした照明操作制御機能を有するものがある。
【０００３】
特開平７−２４８４５０号公報は、このような考えに基づいたもので、例えばズームレンズを低倍から高倍と変化させた場合、一般に被写体像は暗くなることから、これを補正するため、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、この減光フィルタをＩＮ／ＯＵＴすることにより、照明光を調光制御する方法が開示されている。
【０００４】
また、特開２０００−１３７１６７号公報には、顕微鏡の拡大像を撮像素子により撮像し、その明るさを求め、この求められた拡大像の明るさに基づいて光源へ供給する電源電圧を制御し照明光の明るさを制御することが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２４８４５０号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２０００−１３７１６７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平７−２４８４５０号公報のものは、照明光の調光制御を減光フィルタのＩＮ／ＯＵＴで行うようにしているため、減光フィルタ自体および減光フィルタのＩＮ／ＯＵＴを駆動する駆動機構および電気的な駆動制御機構が必要となり、その分装置が大型化し、コスト的にも高価なものになってしまう。また、減光フィルタにより照明光の光量の減光を行うため、照明光は、常に最大光量の状態で使用されるため、消費電力の節減は難しく、反って消費電力が大きくなってしまうという問題も生じる。
【０００８】
また、特開２０００−１３７１６７号公報のものは、照明光の明るさを光源の電源電圧を調整することで制御するようにしているため、輝度によって光源の色温度が変化し、同じ被写体を観察していても、調光を行うことで被写体の色が変化してしまうという問題を生じる。このような光源の電源電圧を調整する方法は、例えば、被写体の色や形で被写体である細胞等の状態を判断する顕微鏡観察には適用できないという問題もあった。
【０００９】
ところで、最近、携帯用のパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ）の普及にともない、顕微鏡とＰＣを組み合わせ、顕微鏡からの拡大観察像をＰＣ側のモニタに表示するとともに、記憶媒体に記憶できるようにした顕微鏡システムが考えられている。
【００１０】
このようなシステムでは、ＰＣ側の電池電源を使用して顕微鏡の照明用光源を始めとするシステム全体への電源供給を行うようになっており、商用電源の設備のない場所でも手軽に使用できるシステムとして注目を集めている。
【００１１】
このような顕微鏡システムでも、ＰＣ側の電池電源を使用するため、消費電力の低減は極めて重要であり、さらに、照明光の調光制御を行っても色温度が変化しない良好な観察画像を取得できることも必要になっている。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、省電力化を実現できるとともに、常に良好な観察画像を取得できる顕微鏡システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、被写体の照明を行う照明光源と、前記照明光源の光量を調整する調光手段と、前記照明光源により照明された被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の感度を調整する感度調整手段と、前記撮像手段で撮像された前記被写体の画像を表示する表示手段と、前記撮像手段で撮像された前記被写体の画像を記録する記録手段と、前記調光手段による前記照明光源の光量および前記感度調整手段による前記撮像手段の感度の制御を指示する制御手段とを具備し、前記被写体の画像の前記表示手段での観察時と前記記録手段での記録時で、前記照明光源の光量と前記撮像手段の感度を切換えることを特徴としている。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、前記記録手段での記録時、前記表示手段での観察時に比べ前記感度調整手段での前記撮像手段の感度を下げるとともに、前記調光手段での前記照明光源の光量を上げることを特徴としている。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記照明光源は、ＬＥＤからなり、前記調光手段は、前記撮像手段の駆動パルスに同期して前記ＬＥＤへの通電パルス幅を変えることにより照明光の光量を調整することを特徴としている。
【００１６】
請求項４記載の発明は、被写体の照明を行う照明光源と、前記照明光源により照明された被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の露出時間の調整を行う露出調整手段と、前記撮像手段の感度を調整する感度調整手段と、前記撮像手段で撮像された前記被写体の画像を表示する表示手段と、前記撮像手段で撮像された前記被写体の画像を記録する記録手段と、前記露出調整手段による前記撮像手段の露出時間および前記感度調整手段による前記撮像手段の感度の制御を指示する制御手段とを具備し、前記被写体の画像の前記表示手段での観察時と前記記録手段での記録時で、前記撮像手段の露出時間と感度を切換えることを特徴としている。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記制御手段は、前記記録手段での記録時、前記表示手段での観察時に比べ前記感度調整手段での前記撮像手段の感度を下げるとともに、前記露出調整手段での露出時間を長くすることを特徴としている。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、少なくとも前記表示手段および前記記録手段は、パーソナルコンピュータの一部を構成し、該パーソナルコンピュータは、電池電源を有し、この電池電源をシステム全体の電源として使用することを特徴としている。
【００１９】
この結果、本発明によれば、通常モードでは、照明光源の光量を下げるとともに、撮像手段の感度を上げた状態で、顕微鏡観察による被写体画像を表示手段に表示し、記録手段へ被写体画像を記録するモードでは、撮像手段の感度を下げるとともに照明光源の光量を上げるようにしたので、通常、圧倒的に使用時間が長い顕微鏡観察の際の照明光源による消費電力を低減することができ、また、被写体画像の記録を行う時は撮像手段の感度を下げることで、ノイズの少ない良好な被写体画像を記録することができる。
【００２０】
また、本発明によれば、照明光源の光量制御は、撮像手段の駆動パルスに同期して照明光源への通電パルス幅を変えることにより光量を調整するようにしているので、調光によって色温度が変化するようなことがなくなり、被写体の色や形で、被写体である細胞等の状態を判断する顕微鏡観察などにも問題なく適用することができる。
【００２１】
さらに、本発明によれば、通常モードでは、撮像手段の露出時間を短くするとともに、感度を上げた状態で、顕微鏡観察による被写体画像を表示手段に表示し、記録手段への被写体画像の記録が行われるモードでは、撮像手段の感度を下げるとともに露出時間を長くするようにしたので、被写体画像の記録を行う際に、ノイズの少ない良好な被写体画像を記録することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態が適用される顕微鏡システムの概略構成を示している。
【００２４】
図において、１はＬＥＤ照明ユニットで、このＬＥＤ照明ユニット１には、照明光源としてのＬＥＤ２とコレクタレンズ３が設けられている。ＬＥＤ２からの光は、コレクタレンズ３で集光されステージ４上に固定された被写体５に照射される。また、被写体５を透過した光（被写体光像）は、結像レンズ群６、ズーム機構１１、結像レンズ７を介してＣＣＤユニット８の撮像手段としての撮像素子２２に結像されるようになっている。
【００２５】
ズーム機構１１は、ズーム軸が回転することによって、ズームレンズ群１２が図示矢印方向に移動し、撮像素子２２に結像される被写体像の投影倍率を可変させることができる構成となっている。
【００２６】
ＣＣＤユニット８は、図２に示すように撮像素子２２の他に、感度調整部２３、表示処理部２４が設けられている。撮像素子２２は、被写体像を撮像し、電気的な映像信号に変換するものである。感度調整部２３は、撮像素子２２からの映像信号を増幅して感度調整を行うものである。ここでの感度調整部２３は、映像信号を１倍から１６倍の範囲で増幅できるようにしている。表示処理部２４は、撮像素子２２で感度調整された映像信号を表示手段としてのモニタ９、記録手段としての画像記録装置１０に出力するようにしている。
【００２７】
ＣＣＤユニット８には、調光手段としての調光コントロール部１７および制御手段としての記録コントロール部１５が接続されている。
【００２８】
調光コントロール部１７は、図２に示すようにリファレンス電圧発生器１８、メインボリュームゲイン１９、Ａ／Ｄコンバータ２０およびＬＥＤ駆動パルス発生器２１が設けられている。リファレンス電圧発生器１８は、メインボリュームゲイン１９に入力する基準電圧ｒｅｆと、Ａ／Ｄコンバータ２０に入力する基準電圧ＶＲＢ、ＶＲＴを発生するものである。ここで、リファレンス電圧発生器１８は、メインボリュームゲイン１９に入力する基準電圧ｒｅｆとして１Ｖ、Ａ／Ｄコンバータ２０に入力する基準電圧ＶＲＢとして１Ｖ、ＶＲＴとして３Ｖを発生するようにしている。メインボリュームゲイン１９は、リファレンス電圧発生器１８より入力された基準電圧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、ここでは１倍から３倍まで増幅を行うようにしている。
【００２９】
なお、ここでの調光ボリューム１３は、ユーザーが調光を行うためのメインのボリュームスイッチで、ボリュームの回転角度に応じて抵抗値が変化する可変抵抗構造のものが用いられている。
【００３０】
Ａ／Ｄコンバータ２０は、メインボリュームゲイン１９によって増幅された電位を、デジタル変換するものである。ここでは、１Ｖから３Ｖの電圧範囲を０から２５５までのデジタル値に変換するようにしている。ＬＥＤ駆動パルス発生器２１は、図３（ａ）に示すようなＣＣＤユニット８の撮像素子２２を駆動するための周期Ｔの駆動パルスを生成するとともに、ＬＥＤ照明ユニット１のＬＥＤ２への供給電圧の通電パルス幅ｔを、撮像素子２２の駆動パルスの周期Ｔに同期して可変させるようにしている。
【００３１】
この場合、ＬＥＤ２への供給電圧の通電パルス幅ｔは、Ａ／Ｄコンバータ２０から入力される０から２５５のデジタル値と記録コントロール部１５の指示に応じて、例えば、図３（ｅ）に示す最大パルス幅ｔ４（＝周期Ｔ）の連続点灯（光量Ｍａｘ）に対し、同図（ｂ）に示す１／８光量のパルス幅ｔ１、同図（ｃ）に示す１／４光量のパルス幅ｔ２、同図（ｄ）に示す１／２光量のパルス幅ｔ３に可変できるようになっている。つまり、この場合、図４に示すように、ＬＥＤ２への供給電圧の通電パルス幅ｔに応じてＬＥＤ２から発する光量（撮像素子２２上の光量）をＭｉｎ光量からＭａｘ光量の範囲で調整できるようになっている。
【００３２】
記録コントロール部１５には、モード選択スイッチ１４および記録スイッチ１６が接続されている。モード選択スイッチ１４は、後述する通常モードと省電力モードの切換えを指示するためのスイッチである。記録スイッチ１６は、ユーザーが現在の被写体画像の記録の指示を行うためのスイッチである。記録コントロール部１５は、モード選択スイッチ１４で選択されたモードに応じて調光コントロール部１７のＬＥＤ駆動パルス発生器２１およびＣＣＤユニット８の感度調整部２３を制御するようにしている。具体的には、記録コントロール部１５は、モード選択スイッチ１４の設定が通常モードの場合は、ＬＥＤ駆動パルス発生器２１に対して光量１倍の指示を与えるとともに、感度調整部２３に対して感度１倍の指示を与え、また、省電力モードの場合は、ＬＥＤ駆動パルス発生器２１に対して光量１／２倍の指示を与えるとともに、感度調整部２３に対して感度４倍の指示を与えるようになっている。また、記録コントロール部１５は、記録スイッチ１６からの指示によりＰＣ３０の画像記録装置１０に対し、被写体画像の記録指示を出力する機能も有している。
【００３３】
なお、上述したモニタ９、画像記録装置１０は、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ）３０の一部として構成されている。このＰＣ３０は、内部に電池電源３１を有するもので、この電池電源３１は、上述した照明光源のＬＥＤ２を始め、ＣＣＤユニット８、調光コントロール部１７などのシステム全体の電源として用いられるようになっている。
【００３４】
次に、このように構成した実施の形態の動作を説明する。
【００３５】
まず、ＬＥＤ２の調光をＭａｘ光量の１／２に設定した通常モードの場合ついて説明する。この場合、光量調整のために、ユーザーが調光ボリューム１３を回転させると、その回転角度に応じて、その抵抗値が変化する。
【００３６】
調光コントロール部１７は、リファレンス電圧発生器１８により生成された基準電圧ｒｅｆ（＝１Ｖ）を、メインボリュームゲイン１９によって、調光ボリューム１３の抵抗値に応じた増幅を行う。ここで、調光ボリューム１３の回転角の位置を最大回転角度の１／２の位置に設定すると、メインボリュームゲイン１９は、調光ボリューム１３の抵抗値に応じて１倍から３倍まで増幅を行うようになっていることから、ここでは約２Ｖに増幅される。
【００３７】
メインボリュームゲイン１９で２Ｖに増幅された電位は、Ａ／Ｄコンバータ２０に入力される。Ａ／Ｄコンバータ２０は１Ｖから３Ｖの電圧範囲を０から２５５までのデジタル値に変換するものであるから、メインボリュームゲイン１９から入力された２Ｖの電位は、デジタル値１２８として出力され、ＬＥＤ駆動パルス発生器２１に入力される。
【００３８】
ＬＥＤ駆動パルス発生器２１は、０〜２５５のデジタル値と記録コントロール部１５からの指示に応じてＬＥＤ２への供給電圧の通電パルス幅ｔを図３（ａ）に示す撮像素子２２の駆動パルスの周期Ｔに同期して可変する。ここでは、モード選択スイッチ１４の設定が通常モードであり、記録コントロール部１５よりＬＥＤ駆動パルス発生器２１に対して、光量１倍の指示が与えられている。これにより、ＬＥＤ２への通電パルス幅tは、Ａ／Ｄ変換器のデジタル値１２８により撮像素子２２の駆動パルスの周期Ｔの１／２、つまり図３（ｄ）に示す１／２光量のパルス幅ｔ３に制御される。
【００３９】
従って、ＬＥＤ２から発する光量（撮像素子２２上の光量）は、図３（ｅ）に示す最大パルス幅ｔ４（＝周期Ｔ）の連続点灯（光量Ｍａｘ）時の約１／２となる調光が行われる。
【００４０】
ＬＥＤ２からの照明光は、コレクタレンズ３にて集光されたのち、ステージ４上に固定された被写体５へ照射される。また、被写体５を通過した光は、結像レンズ群６、ズーム機構１１、結像レンズ７を介して被写体像として、ＣＣＤユニット８の撮像素子２２に結像され、この撮像素子２２で光電変換された後、映像信号として感度調整部２３に出力される。ここで、映像信号は、レベル範囲が０〜２５５で、被写体像の平均信号レベルは１２８である。
【００４１】
感度調整部２３に入力された映像信号は、記録コントロール部１５の指示により増幅される。
【００４２】
ここで、通常モード場合、記録コントロール部１５より、感度調整部２３に対し感度１倍の指示が与えられている。これにより、映像信号の増幅率は、１倍のままで、表示処理部２４により平均信号レベル（１２８）の被写体画像がＰＣ３０のモニタ９、画像記録装置１０に出力される。
【００４３】
この状態で、記録スイッチ１６が押し操作されると、通常モードでは調光コントロール部１７に対する光量、ＣＣＤユニット８に対する映像信号の感度がともに１倍なので、画像記録装置１０には、そのままの状態が記録される。
【００４４】
次に、省電力モードが選択された場合について説明する。ここでもＬＥＤ２の調光をＭａｘ光量の１／２に設定した場合ついて説明する。
【００４５】
この場合、図５に示すフローチャートにおいて、ステップ５０１で、モード選択スイッチ１４により省電力モードを選択すると、ステップ５０２に進む。ここで記録スイッチ１６が押し操作されていなければ、光量調整のために、ユーザーが調光ボリューム１３を回転し、Ａ／Ｄコンバータ２０よりＬＥＤ駆動パルス発生器２１に（１２８）のデジタル値を出力するまでは、上述した通常モードの場合と同様の動作が実行される。
【００４６】
この状態で、記録コントロール部１５は、ＬＥＤ駆動パルス発生器２１に対し光量１／４倍、ＣＣＤユニット８の感度調整部２３に増幅率４倍の指示をそれぞれ与える（ステップ５０３、ステップ５０４）。
【００４７】
ＬＥＤ駆動パルス発生器２１は、Ａ／Ｄコンバータ２０より入力された０〜２５５のデジタル値と記録コントロール部１５の光量１／４の指示に応じて、通電パルス幅ｔを撮像素子２２の撮像素子２２の駆動パルスの周期Ｔに同期させて可変する。ここでは省電力モードが選択されていて、記録コントロール部１５より光量１／４の指示を受けているので、通電パルス幅ｔは、Ａ／Ｄコンバータ２０からのデジタル値（１２８）のさらに１／４となり、撮像素子２２の駆動パルスの周期Ｔの１／８、つまり図３（ｂ）に示す１／８光量のパルス幅ｔ１に制御される。
【００４８】
従って、ＬＥＤ２から発する光量（撮像素子２２上の光量）は、図３（ｅ）に示す最大パルス幅ｔ４（＝周期Ｔ）の連続点灯（光量Ｍａｘ）時の約１／８となる調光が行われる。
【００４９】
ＬＥＤ２からの照明光は、コレクタレンズ３にて集光されたのち、ステージ４上に固定された被写体５へ照射され。また、被写体５を通過した光は、結像レンズ群６、ズーム機構１１、結像レンズ７を介して被写体像として、ＣＣＤユニット８の撮像素子２２に結像され、この撮像素子２２で光電変換された後、映像信号として感度調整部２３に出力される。
【００５０】
ここでも、映像信号は、レベル範囲が０〜２５５で、被写体像の平均信号レベルを（１２８）とすると、省電力モードでの光量は、上述した通常モードの場合の１／４となるため、例えば、図６（ａ）に示す平均信号レベル（１２８）は、同図（ｂ）に示す信号レベル（３２）となる。また、感度調整部２３に入力された映像信号は、記録コントロール部１５の指示により増幅される。この場合、省電力モードの場合、感度調整部２３に対し感度４倍の指示が与えられている。これにより、映像信号の増幅率は４倍となり、図７に示すように平均信号レベル（１２８）の被写体画像がＰＣ３０のモニタ９、画像記録装置１０に出力される。
【００５１】
次に、記録スイッチ１６を操作すると、記録コントロール部１５は、記録スイッチ１６の操作を認識し、ＬＥＤ駆動パルス発生器２１に対し光量１／４倍の指示を光量１倍の指示に変更し、感度調整部２３に対しても感度４倍の指示を感度１倍の指示に変更する（ステップ５０５、ステップ５０６）。
【００５２】
これによりＬＥＤ２よりの光量が当初の４倍となるため、図８（ａ）に示す信号レベル（３２）の映像信号は、同図（ｂ）に示す平均信号レベル（１２８）となる。また、感度調整部２３に入力された映像信号は、記録コントロール部１５の指示による増幅が行われるが、省電力モードの場合、記録コントロール部１５は、感度１倍の指示を与えるため、映像信号の増幅率は１倍のままとなり、図９に示す平均信号レベル（１２８）の被写体画像としてＰＣ３０のモニタ９、画像記録装置１０に出力される。
【００５３】
この状態で、記録スイッチ１６が押し操作されると、画像記録装置１０への被写体映像の記録が行われる（ステップ５０７）。そして、この記録が終了すると、記録コントロール部１５は、ＬＥＤ駆動パルス発生器２１に対し光量１倍の指示を光量１／４倍の指示に、感度調整部２３に対し感度１倍の指示を感度４倍の指示に変更する。
【００５４】
従って、このようにすれば、通常のモードでは、ＬＥＤ２の光量を下げ、撮像素子２２の感度を上げた状態で、顕微鏡観察による被写体像をモニタ９に表示し、記録スイッチ１６が押し操作され、画像記録装置１０への被写体画像の記録が行われるモードでは、撮像素子２２の感度を下げてＬＥＤ２の光量を上げるようにしたので、通常、圧倒的に使用時間が長いモニタ９による顕微鏡観察の際のＬＥＤ２による消費電力を大幅に低減することができ、また、被写体映像の記録を行う時は撮像素子２２の感度を下げることで、ノイズの少ない良好な観察画像を記録することができる。これにより、システム全体の電源として携帯用のＰＣ３０の電池電源３１を使用した場合も、長時間安定して顕微鏡観察に使用することができる。
【００５５】
また、ＬＥＤ２の光量制御は、撮像素子２２の駆動パルスに同期してＬＥＤ２への通電パルス幅ｔを変えることにより光量を調整するようにしているので、調光によって色温度が変化するようなこともなくなり、被写体の色や形で、被写体である細胞等の状態を判断する顕微鏡観察などにも問題なく適用することができる。
【００５６】
なお、上述した実施の形態では、調光コントロール部１７を指示する照明光の光量およびＣＣＤユニット８を指示する感度値は、予め固定した値を用いたが、可変値としてもよく、例えば、調光ボリューム１３の値によって可変するようにしてもよい。
【００５７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００５８】
図１０は、本発明の第２の実施の形態が適用される顕微鏡システムの概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００５９】
この場合、ＣＣＤユニット８には、撮影コントロール部２５に接続されている。また、撮影コントロール部２５には、記録スイッチ１６とモード選択スイッチ２６が接続されている。
【００６０】
モード選択スイッチ２６は、通常モードと記録モードの切換えを指示するためのスイッチである。また、撮影コントロール部２５は、モード選択スイッチ２６の入力情報と記録スイッチ１６の入力情報からＣＣＤユニット８のコントロールを行うものである。
【００６１】
ＣＣＤユニット８は、図１１に示すように露出調整部２７を、さらに有している。そして、撮影コントロール部２５の指示にしたがって、露出調整部２７により撮像素子２２の露出時間を、感度調整部２３により撮像素子２２からの映像信号の増幅率をそれぞれ制御し、さらに、表示処理部２４により、露出時間に応じてフレームレートの可変を行うことができるようにしている。
【００６２】
この場合、撮影コントロール部２５は、モード選択スイッチ２６の設定が通常モードの場合、またはモード選択スイッチ２６の設定が記録モードで、記録スイッチ１６が押し操作されない場合は、露出調整部２７に対して露出時間１倍、感度調整部２３に対して感度１倍の指示を与え、さらにフレームレートＦの指示を与え、また、モード選択スイッチ２６の設定が記録モードで、記録スイッチ１６が押し操作された場合は、露出調整部２７に対して露出時間４倍、感度調整部２３に対して感度１倍の指示を与え、さらにフレームレートＦ／４の指示を与えるようになっている。また、撮影コントロール部２５は、画像記録装置１０に対しても画像記録の指示を出す機能を有している。
【００６３】
次に、このように構成した実施の形態の動作を説明する。
【００６４】
まず、通常モードについて説明する。この場合も、ＬＥＤ２からの照明光は、コレクタレンズ３にて集光されたのち、ステージ４上に固定された被写体５へ照射される。また、被写体５を通過した光は、結像レンズ群６、ズーム機構１１、結像レンズ７を介して被写体像として、ＣＣＤユニット８の撮像素子２２に結像される。
【００６５】
ここで、通常モードでは、撮影コントロール部２５は、露出調整部２７に対し露出時間１倍、感度調整部２３に対して感度１倍の指示を与えている。これにより、撮像素子２２で撮像される被写体像は、１倍の露出時間で光電変換された後、映像信号として感度調整部２３に出力される。感度調整部２３に入力された映像信号は、撮影コントロール部２５の指示により感度４で増幅される。
【００６６】
ここで、例えば、図１３に示すような感度調整部２３に入力される前の映像信号の平均信号レベルが（３２）であるのものとすると、この通常モード場合、撮影コントロール部２５は、感度４倍の指示を感度調整部２３に与えるため、映像信号の増幅率は４倍となり、図１４で示すような平均信号レベル（１２８）の被写体映像としてＰＣ３０のモニタ９および画像記録装置１０に出力される。また、この時の露出時間に応じたフレームレートは、デフォルトのＦ（フレーム／秒）のままである。
【００６７】
この状態で、記録スイッチ１６が押し操作されると、通常モードの設定に応じた状態のままで、被写体画像は、画像記録装置１０に記録される。
【００６８】
次に、記録モードが選択された場合について説明する。
【００６９】
この場合、図１２に示すフローチャートにおいて、まず、ステップ１２０１で、モード選択スイッチ２６により記録モードを選択すると、ステップ１２０２に進むが、ステップ１２０２で、記録スイッチ１６が押し操作されるまでのステップ１２０３〜ステップ１２０５の動作は、上述した通常モードの動作と同様である。
【００７０】
次に、ステップ１２０２で、記録スイッチ１６が押し操作されると、撮影コントロール部２５は、露出調整部２７に対して露出時間４倍の指示を与える（ステップ１２０６）。これにより、撮像素子２２に撮像された被写体像は、４倍の露出時間で光電変換される。これにより、図１５（ａ）に示す信号レベルの映像信号は、同図（ｂ）に示す信号レベルの映像信号となって感度調整部２３に出力される。感度調整部２３に入力された映像信号は、撮影コントロール部２５の指示によって感度１倍の指示を与えるため（ステップ１２０７）、映像信号の増幅率は１倍のままとなり、図１６に示す信号レベルの被写体画像として表示処理部２４よりＰＣ３０のモニタ９、画像記録装置１０に出力される。この場合、露出時間が４倍となっているため、表示処理部２４はフレームレートをＦ／４として出力する（ステップ１２０８）。そして、撮影コントロール部２５の指示よって被写体映像は、画像記録装置１０に記録される（ステップ１２０９）。そして、この被写体映像の記録が終了すると、撮影コントロール部２５は再び、露出調整部２７に対し露出時間４倍の指示を露出時間１倍の指示に、感度調整部２３には感度１倍の指示を感度４倍の指示に変更する。
【００７１】
従って、このようにしても、通常のモードでは、露出調整部２７の露出時間を短くし、撮像素子２２の感度を上げた状態で、顕微鏡観察による被写像をモニタ９に表示し、記録スイッチ１６が押し操作され、画像記録装置１０への被写体画像の記録が行われるモードでは、撮像素子２２の感度を下げて露出調整部２７の露出時間を長くするようにしたので、この場合も、被写体画像の記録を行う際に、ノイズの少ない良好な観察画像を記録することができる。
【００７２】
なお、上述した実施の形態では顕微鏡システムについて述べたが、顕微鏡システム単体に限らず、このような顕微鏡システムを組み込んだライン装置などの各種システムに適応することも可能である。
【００７３】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【００７４】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００７５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、省電力化を実現できるとともに、常に良好な観察画像を取得できる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の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態の要部の概略構成を示す図。
【図３】第１の実施の形態のＬＥＤへの供給電圧の通電パルス幅を説明する図。
【図４】第１の実施の形態のＬＥＤへの供給電圧の通電パルス幅とＬＥＤから発する光量との関係を示す図。
【図５】第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図６】第１の実施の形態の省電力モード時の動作を説明する図。
【図７】第１の実施の形態の省電力モード時の動作を説明する図。
【図８】第１の実施の形態の省電力モード時の動作を説明する図。
【図９】第１の実施の形態の省電力モード時の動作を説明する図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図１１】第２の実施の形態の要部の概略構成を示す図。
【図１２】第２の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図１３】第２の実施の形態の記録モード時の動作を説明する図。
【図１４】第２の実施の形態の記録モード時の動作を説明する図。
【図１５】第２の実施の形態の記録モード時の動作を説明する図。
【図１６】第２の実施の形態の記録モード時の動作を説明する図。
【符号の説明】
１…ＬＥＤ照明ユニット
２…ＬＥＤ
３…コレクタレンズ
４…ステージ
５…被写体
６…結像レンズ群
７…結像レンズ
８…ＣＣＤユニット
９…モニタ
１０…画像記録装置
１１…ズーム機構
１２…ズームレンズ群
１３…調光ボリューム
１４…モード選択スイッチ
１５…記録コントロール部
１６…記録スイッチ
１７…調光コントロール部
１８…リファレンス電圧発生器
１９…メインボリュームゲイン
２０…Ａ／Ｄコンバータ
２１…ＬＥＤ駆動パルス発生器
２２…撮像素子
２３…感度調整部
２４…表示処理部
２５…撮影コントロール部
２６…モード選択スイッチ
２７…露出調整部
３０…ＰＣ
３１…電池電源
Claims (8)
- 被写体の照明を行う照明光源と、
前記照明光源の光量を調整する調光手段と、
前記照明光源により照明された被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の感度を調整する感度調整手段と、
前記撮像手段で撮像された前記被写体の画像を表示する表示手段と、
前記撮像手段で撮像された前記被写体の画像を記録する記録手段と、
前記調光手段による前記照明光源の光量および前記感度調整手段による前記撮
像手段の感度の制御を指示する制御手段と、 を具備し、
前記被写体の画像の前記表示手段での観察時と前記記録手段での記録時で、前記照明光源の光量と前記撮像手段の感度を切換えることを特徴とする顕微鏡システム。 - 前記制御手段は、前記記録手段での記録時、前記表示手段での観察時に比べ前記感度調整手段での前記撮像手段の感度を下げるとともに、前記調光手段での前記照明光源の光量を上げることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡システム。
- 前記制御手段は、前記感度調整手段による感度と前記調光手段による光量とを制御することにより、前記表示手段に表示される前記被写体の画像の明るさと、前記記録手段による記録時の前記被写体の画像の明るさ（平均信号レベル）とが同一となるように制御することを特徴とする請求項１記載の顕微鏡システム。
- 前記照明光源は、ＬＥＤからなり、前記調光手段は、前記撮像手段の駆動パルスに同期して前記ＬＥＤへの通電パルス幅を変えることにより照明光の光量を調整することを特徴とする請求項１乃至３記載の顕微鏡システム。
- 被写体の照明を行う照明光源と、
前記照明光源により照明された被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の露出時間の調整を行う露出調整手段と、
前記撮像手段の感度を調整する感度調整手段と、
前記撮像手段で撮像された前記被写体の画像を表示する表示手段と、
前記撮像手段で撮像された前記被写体の画像を記録する記録手段と、
前記露出調整手段による前記撮像手段の露出時間および前記感度調整手段による前記撮像手段の感度の制御を指示する制御手段と、 を具備し、
前記被写体の画像の前記表示手段での観察時と前記記録手段での記録時で、前記撮像手段の露出時間と感度を切換えることを特徴とする顕微鏡システム。 - 前記制御手段は、前記記録手段での記録時、前記表示手段での観察時に比べ前記感度調整手段での前記撮像手段の感度を下げるとともに、前記露出調整手段での露出時間を長くすることを特徴とする請求項５記載の顕微鏡システム。
- 前記制御手段は、前記感度調整手段による感度と前記露出制御手段による露出時間とを制御することにより、前記表示手段に表示される前記被写体の画像の明るさと、前記記録手段による記録時の前記被写体の画像の明るさ（平均信号レベル）とが同一となるように制御することを特徴とする請求項５記載の顕微鏡システム。
- 少なくとも前記表示手段および前記記録手段は、パーソナルコンピュータの一部を構成し、該パーソナルコンピュータは、電池電源を有し、この電池電源をシステム全体の電源として使用することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の顕微鏡システム。
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