JPS61210917A - 顕微鏡の像走査に使用するフオトメ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、顕微鏡の像走査に使用するためのフォトメー
タに関する。

従来の技術 顕微鏡を像走査する際には、ビーム路とこのビーム路に
沿って伝えられるビームを周期的に遮断するようビーム
路内に配置されたチョッパーを有するフォトメータを設
けることは公知である。

一般にこのチョッパーは駆動モータと回転部品から成る
。このタイプのシステムを有する現行の顕微鏡の一例と
してはウィーンのライヘルド（Ｒｅ１ｃｈｅｒｔ）社か
ら出されているユニバー（ＬＪｎｉｖａｒ）研究用顕微
鏡がある。

チョッパーは測定の精度と再現性を高めるよう働く。こ
の公知の装置では、明状態（すなわちチョッパーがビー
ム路を遮断しないとき）での測定と暗状態（すなわちチ
ョッパーがビーム路を遮断するとき）での測定を交互に
行う。これら２つの状態で生じた信号は９次に測定信号
および暗電流信号として別々に送られ１次に測定信号と
暗電流信号の差を形成することによって暗電流を補償し
、ゼロ点を永久的に調節できる。

チョッパーの回転周波数は、電子測定を周波数的に安定
に維持するよう調節できる。このような装置では実際の
周波数を測定するのに光電池が用いられ、この実際の周
波数は次に公称周波数と比較される。光電池は同時に測
定信号と暗電流信号を切替えるようにも作動する。

本発明が解決しようとする問題点 公知のフォトメータは、走査システムを補助にして物体
を像走査することもできる。この像走査のため、関連す
る顕微鏡の対物ステージは、ステップモータの助けによ
って走査周波数に従い互いに垂直な方向に移動できる。

従来システムでは、走査周波数は、チョッパー周波数よ
りも大幅に低く、チョッパーを係止している限り、走査
周波数は増加できない。これはチョッパーと走査周波数
がほぼ等しいとき走査システムとチョッパーとを同期さ
せなければならないからであるが、このような同期化は
これらシステムに関連する慣性によって不可能である。

しかしながら、チョッパーを駆動しないときでも公知の
フォトメータはより高い走査周波数で操作できない。チ
ョッパーの休止位置は制御できず、従って不定であるか
らである。よって従来技術では、フォトメータ内でチョ
ッパーを使用することは、不可避的に走査周波数を比較
的低く維持しなければならないという。

結果となる。

本発明の目的は、比較的高い走査周波数で操作できる顕
微鏡の像走査に用いるフォトメータを提供することにあ
る。

問題点を解決するための手段 本発明によれば、一端に検出器を有するフォトメータ軸
と、フォトメータ軸を周期的に遮断するようフォトメー
タ軸上に配置されたチョッパーと、フォトメータ軸が遮
断されない位置にチョッパーを拘束するための拘束手段
とから成る顕微鏡の像走査に使用するフォトメータが提
供される。

像走査のためフォトメータ軸上にピンホール絞りを設け
ることができ、顕微鏡内で観察される物体はピンホール
絞りの平面内に結像でき、物体の像視野の一部を光ビー
ムとしてフォトメータ軸に沿って検出器へ伝えることが
できる。チョッパーがフォトメータ軸を遮断していると
きこの光ビームは遮断される。

好ましくは、拘束手段は像走査の所定周波数でチョッパ
ーを拘束する。

チョッパーは駆動モータと回転部品から構成でき２回転
部品はフォトメータ軸を遮断でき、拘束手段によって拘
束できる。

好ましい実施態様では、光検出手段が設けられ、光検出
手段はチョッパー、例えばチョッパーの回転部品によっ
て周期的に遮断されるよう配置された光軸を有すること
ができる。光“検出手段は光電池から形成することが好
ましい。

チョッパーには回転エツジを設けることが好ましく、光
検出手段は光検出手段の光軸への回転エツジの進入度の
増加と共に増加する出力信号を発生するようになってい
る。フォトメータ軸が遮断されていないとき回転エツジ
が光検出手段の光軸内に位置するような位置に光検出手
段を配置することが好ましい。

拘束手段は光検出手段の出力信号に応答して駆動モータ
を制御する制御手段を含むことができる。

好ましくは光検出手段の出力が制限値よりも大きいとき
、チョッパーは回転方向に正の加速度を受け、光検出器
の出力が制限値以下のとき。

チョッパーは回転方向に負の加速度を受けるよう制御手
段はチョッパーを制御するようになっており、負の最大
加速度は正の最大加速度よりも大きい。この目的のため
制御手段は出力ゼロ電圧ラインおよび入力ゼロ電圧ライ
ンを有する比例アンプから成り、出力ゼロ電圧ラインは
光検出手段の出力信号の制限値に対応する値だけ入力ゼ
ロ電圧ラインに対して変位している。

フォトメータ軸が遮断されていない位置画定された休止
位置へチョッパーの回転部品を駆動し。

ここに保持するように選択的に作動する磁石を用いてフ
ォトメータを操作することも可能である。

好ましい実施態様の説明 第１図において、フォトメータ１１は、フォトメータ軸
１３を含み、この軸゛１３は図面の右側に配置された顕
微鏡の光軸（図示せず）と図面の左側に配置された検出
器１Ｂとの内に延長している。

顕微鏡の光学系はピンホール絞り１０が配置されたフォ
トメータＩＯの平面に観察された物体の像を結像し、ピ
ンホール絞り１０はフォトメータ軸１３上に配置されて
いる。フォトメータ軸１３には収束レンズ１２および１
４も配置されており、これらレンズは検出器１６の入口
近くにピンホール絞り１０の対物視野を結像するよう働
く。検出器１６は例えばフォトマルチプライヤから形成
できる。

更にチョッパー１７も設けられてｉす、このチョッパー
１７はモータ２０で駆動される回転部品１８から成る。

この回転部材１８（これは第２図の平面図に示す）は、
第１図に示すように収束レンズ■２および１４の焦点近
くで公知のようにフォトメータ１１のフォトメータ軸１
３を遮断する。レンズ１２と１４との間には回転部材１
８が配置され、フォトメータ軸１３から離間しかつこれ
に平行なチョッパー軸１９のまわりを回転自在になって
いる。

第１図は走査装置２７も示し、この走査装置によって物
体視野内でピンホール絞りＩＯを変位して像走査を行う
ことができる。これにより光学手段を使用して点ごとに
物体を走査できる。しかしながら像走査は別の態様でい
つでも実施できる。例１；破り えば、ステップモータ参書書丑キ（顕微鏡の対物ステー
ジを所定方向に駆動できるので、ピンホール絞り１０は
固定できる。いずれのシステムでも調節可能な特定の走
査周波数で対物ステージまたはピンホール絞りＩＯのス
テップ駆動を行う。

チョッパー１８は２つの突出部２１ａおよび２１ｂから
成るが、その各々は円の扇形部分を形成する。

突出部２１Δは回転エツジ２３ａおよび２３ｂを有し。

突出部２１ｂは回転エツジ２３ｃおよび２３ｄを有する
。回転部材１８の回転方向（すなわち第２図にて反時計
回わり方向）に対し回転エツジ２３ａおよび２３ｃは後
縁を構成し１回転エツジ２３ｂおよび２３ｄは前縁を構
成する。

従来技術のフォトメータでは、チョッパーの周波数は走
査器の周波数よりも実質的に高いので。

走査器のステップの間の休止中には検出器１６で測定さ
れるビームは、明暗各状態の測定値を交互に得るように
回転部材１８によって複数回遮断される。このチョッパ
ーの周波数を一定にすることは測定技術上重要なことで
あり、第３図に詳細に示す制御システム２２によって調
節される。第３図に示される制御システムはフォトメー
タ軸１３に沿って検出器１６へ達するビーム２６°が遮
断されていない位置にチョッパー１７の回転部材１８を
拘束する。

制御システム２２は１回転部材を拘束する拘束手段を含
む。従って、拘束手段がチョッパー１７を拘束するとき
、ビーム２６°は阻止されることなく顕微鏡の光軸から
光軸１３を通って検出器１６へ達することができる。

このようにチョッパ１７を拘束したことにより。

チョッパー１７を装備しているときでもフォトメータ１
１を高い走査周波数で使用できるようになった。

従来ではこのような高い周波数では、チョッパーと走査
システムの同期が困難であるためチョッパーの使用をや
める必要があった。

フォトメータ１１はいわゆるフォーク状の光電池２４（
それ自体公知）状の光検出手段をも含む。光電池２４は
発光ダイオードとフォトダイオードから成り、光電池２
４は１回転部材１Ｂによって光軸が周期的に遮断される
よう配置された光軸２５を有する。光電池２４の位置は
２回転部材１８の後縁２３ａまたは２３Ｃが光電池２４
の光軸２５内に位置するときフォトメータ軸１３がチョ
ッパーによって遮断されないよう選択されている。

第４図すには光電池２４の出力端における信号変化が示
されており、第４図すと関連する第４の図には光電池２
４の光軸２５の周期的遮断が示されている。第４図ａで
は、クロスの１１ツチング領域はチョッパー１７による
光軸２５の完全な遮断を意味するが、斜線ハツチング領
域は後縁２３ａまたは２３ｃが光電池２４の光軸２５内
に進入状態にあることを表示する。

第３図に示すように光電池２４には反転シュミ・ソトト
リガー２Ｂが接続されている。このシュミットトリガ−
２６は第４図すに示す台形信号を第４図Ｃに示す矩形信
号に変換する。素子７４ＣＬ４をシュミットトリガ−２
６として使用できる。

シュミットトリガ−２６の出力端はデジタル位相検出器
２８の入力端子に接続され、デジタル位相検出器２８は
サイドトリガーされ、符号メモリーが設けられる。デジ
タル位相検出器２８は、その他方の入力端子に第４図ｄ
に示される基準周波数を受ける。このデジタル位相検出
器２８として素子Ｍ　Ｃ１４０４６Ｂを使用でき、この
場合入力接続点ＰＣＡ、ｎおよびＰ　ＣＢ　ｉｎを使用
する。出力端子ＰＣ２ｏｕｔには第４図ｅに示される信
号が生じる。

位相検出器２８の出力端子にはローパスフィルタ３０が
接続される。このローパスフィルタ３０は位相検出器２
８によって発生されるパルスをろ波し、第４図ｆに示さ
れる制御信号を発生する。この制御信号はマルチプレク
サ３２（例えば１部品Ｍ　Ｃ４０８６Ｂ）へ送られる。

このマルチプレクサ３２は２つの入力端子３３および３
５および一つの出力端子８７を有し、入力端子３３に制
御信号が送られる。マルチプレクサ３２は、２つのスイ
ッチポジションＩおよび■を有する。スイッチポジショ
ンＩでは、入力端子３３は出力端子３７に接続し、スイ
ッチポジション■では入力端子３５は出力端子３７に接
続される。ポジション■とＨの切替は、ライン３１を介
してマルチプレクサ３２へ送られるＰＡＳＳ　（通過）
／ＡＲＲＥＳＴ　（拘束）信号により制御される。

ＰＡＳＳ　（通過）信号とＡＲＲＥＳＴ　（拘束）信号
を切替えるためのスイッチ４０が設けられている。

第１図に示すようにスイッチ４０はライン２９を介して
走査装置２７へ接続できる。走査装置の周波数が所定値
に達すると、走査装置は信号を発生し。

この信号はライン２９を介して送られスイッチ４０を作
動し、スイッチ４０はＡＲＲＥＳＴ　（拘束）信号を発
生させる。

このようにして、走査周波数がチョッパー周波数に近く
なると、これによりチョッパーは自動的に拘束される。

マルチプレクサ３２がＰＡＳＳ　（通過）信号を受信す
ると、第４図ｆに示されるローパスフィルタ３０からの
制御信号はマルチプレクサを介して比例アンプ３４（例
えば素子７４１）へ送られる。アンプは制御信号を増幅
し、この制御信号は次に回転部材１８を駆動するよう低
慣性ＤＣモータ２０へ送られる。このようにチョッパー
周波数が最大限安定し、同一位相関係となるようチョッ
パー周波数を予め定め、基準周波数によって調節できる
。

マルチプレクサ３２がＡＲＲＥＳＴ　（拘束）信号を受
けると、マルチプレクサはポジション■に切替わり、こ
のポジションでは信号Ａ池２４からトリガ２６へ通り、
検出器２８およびフィルタ３０は比例アンプ３６状の制
御手段を通るルートと置換される。このアンプ３６は素
子７４１から構成できる。アンプ３Ｂは、レベル変位を
行う。アンプ３Ｂの出力信号のゼロラインは、入力信号
の同時増幅により入力信号のゼロラインに対して変位さ
れる。第４図ｇにはアンプ３６の出力信号が示され、第
４図すに入 はアンプ３６のｉ力信号が示されている。アンプ３Ｂの
出力信号は、マルチプレクサ３２および比例アンプ３４
を通してＤＣモータ２０へ送られる。

第４図ｇに示される出力信号では、ゼロラインは第４図
すに示されるアンプ３Ｂの入力信号内の制限値Ｇに対応
する点を通過する。これら制限値Ｇは第４図ｇ中のゼロ
ラインが信号変化に対して非対称となるよ゛う選択され
ているので、光電池２４の光軸２５がチョッパー１７に
よって遮断されるとき生じる最大加速電圧ＵＢＳは、光
電池２４の光軸２５がチョッパーによって遮断されない
とき生じる逆極性の最大加速電圧ＵＢＲよりも小さくな
る。従って、対称的な２つの突出部から成る回転部材１
８を備えたチョッパー１７が拘束されていると、光電池
２４の光軸２５が遮断されていないときの制動遅れは、
光電池２４の光軸２５がチョッパー１７に遮断されてい
る間に生じる加速よりも大きくなる。従って１回転部材
１８は休止するまで制動される。

回転部材１８が休止しているとき、光電池２４の光軸２
５が遮断されていなければ、後縁２３ａまたは２３ｃが
光電池２４の光軸２５を遮断し、再び元の回転方向に加
速されるまで１回転部材１８は制動電圧の反転極性によ
り逆方向へ回転する。このプロセスが繰返され、最終的
に回転部材１８は後縁２３ａまたは２３Ｃが第２図に示
されるように光電池２４の光軸２５内に位置する安定位
置を占める。

回転部材１８の前縁２３ｂまたは２３ｄは光電池２４の
光軸２５内に永久的に留まることはできない。これは不
安定な状態であるからである。

要約すれば、要素１８．２０，２４．２８．２ｇ、３０
．３２および３４は一致同期システム（フレーズ・ロッ
クφループ）を形成し、速度調節に使用できる。この回
路は最小限の位相ノイズを達成するよう設計されている
。従って、フォーク状光電池２４からの信号および公称
周波数をフォトメータ測定の同期に使用できる。

要素３２．３４．３８および４０は、チョッパー用の拘
束手段を形成する。これら要素は比例調節器として作動
し、フォーク光電池２４の光軸２５がチョッパー１７の
後縁２３ａまたは２３ｃと一致しなければ偏差が得られ
る。システムが休止状態を選択できる前にシステムはま
ずチョッパー１７の制動をしなければならない。これは
、レベル変位することによって行なわれる。すなわち逆
方向の駆動を生じさせる偏差は、その偏差が再び加速を
生じさせる位相で再びモータ２０を加速できる程度より
も強くモータ２０を制動するようレベル変位することに
よって行なう。

チョッパーは短期間の間で逆方向（すなわち図示した実
施態様では時計回わり方向）にチョッパー１７が回転さ
れるようモータ２０が充分に制動されるまでチョッパー
は拘束されない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフォトメータの略式側面図、第２
図は第１図に示されたチョッパーの回転部品の平面図、
第３図は第１図に示したフォトメータ用の制御システム
のブロック制御図、第４図は第３図の制御手段に適用で
きる信号変化を示す。 ＩＯ・・・絞り、　　　　　　１３・・・フォトメータ
軸。 ｔｅ・・・検出器、１７・・・チョッパー。 １８・・・回転部材、　　　２０・・・駆動モータ。 ２７・・・走査装置。 出願人　　ラニー・ライヘルド・オブティッシェーヴ１
ルケφアーゲー 代理人　　弁理士　加　藤　朝　道　　（他１名）図面
の；γｔ、１°１′内−Ｌ’ｒｉこ＜ｐ、：ｊｌ：ない
ＦＩＧ、惨 ｆ−続補正書（方式） ％式％ １、二１覧件の表示 昭和６１年特許願第０１８２９３号 （昭和６１年１月３１日　出願） ２、発明の名称 顕微鏡の像走査に使用するフｔトメータ３、補正をする
者 事件との関係　特許出願人 住所 匁悠　　ラニー・ライヘルドφオプテイツシエ・ヴエル
ケ・アーゲー ４、代理人

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端に検出器を有するフォトメータ軸と、フォト
   メータ軸を周期的に遮断するようフォトメータ軸上に配
   置されたチョッパーと、 フォトメータ軸が遮断されない位置にチョッパーを拘束
   するための拘束手段とから成る顕微鏡の像走査に使用す
   るフォトメータ。
2. （２）拘束手段は像走査の所定周波数でチョッパーを拘
   束するようになっている特許請求の範囲第１項記載のフ
   ォトメータ。
3. （３）チョッパーは駆動モータおよび回転部材から成る
   特許請求の範囲第１項記載のフォトメータ。
4. （４）回転部材はフォトメータ軸を周期的に遮断し、拘
   束手段によって拘束される特許請求の範囲第３項記載の
   フォトメータ。
5. （５）チョッパーによって周期的に遮断されるよう配置
   された光軸を有する光検出手段が設けられた特許請求の
   範囲第１項記載のフォトメータ。
6. （６）光検出手段は光電池から成る特許請求の範囲第５
   項記載のフォトメータ。
7. （７）チョッパーには回転エッジが設けられ、光検出手
   段は、光検出手段の光軸内への回転エッジの進入度の増
   加と共に増加する出力信号を発生するようになっている
   特許請求の範囲第５項記載のフォトメータ。
8. （８）フォトメータ軸が遮断されていないとき回転エッ
   ジが光検出手段の光軸内に位置するような位置に光検出
   手段が配置された特許請求の範囲第７項記載のフォトメ
   ータ。
9. （９）拘束手段は光検出手段の出力信号に応答して駆動
   モータを制御する制御手段を含む特許請求の範囲第５項
   記載のフォトメータ。
10. （１０）光検出手段の出力が制限値よりも大きいとき、
    チョッパーは回転方向に正の加速度を受け、光検出器の
    出力が制限値以下のとき、チョッパーは回転方向に負の
    加速度を受けるよう制御手段はチョッパーを制御するよ
    うになっており、負の最大加速度は正の最大加速度より
    も大きい特許請求の範囲第９項記載のフォトメータ。
11. （１１）制御手段は出力ゼロ電圧ラインおよび入力ゼロ
    電圧ラインを有する比例アンプから成り、出力ゼロ電圧
    ラインは光検出手段の出力信号の制限値に対応する値だ
    け入力ゼロ電圧ラインに対して変位している特許請求の
    範囲第９項記載のフォトメータ。