(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本が載置されるステージと、
少なくとも前記ステージ上の前記標本からの観察光を集光する対物レンズと、
前記標本に照射する明視野観察用の照明光である明視野照明光を射出する明視野照明部と、
前記標本に照射する暗視野観察用の照明光である暗視野照明光を射出する暗視野照明部と、
前記明視野照明光および前記暗視野照明光によってそれぞれ照射された前記標本を撮像する撮像部と、
前記明視野照明光および前記暗視野照明光の少なくとも一方の照明強度を、他方の照明強度に応じて調整する照明強度制御部と、
を備え、
前記照明強度制御部は、前記撮像部が前記明視野照明光および前記暗視野照明光によってそれぞれ照射された前記標本を撮像した際の露光時間の比に応じて少なくとも一方の照明光の照明強度を自動的に調整する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項２】
前記照明強度制御部は、露光時間の短い方の照明光の照明強度を調整することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項３】
前記明視野照明光の照明強度と前記暗視野照明光の照明強度との比率を指示入力する入力部をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡システム。
【請求項４】
前記入力部は、外部からの物体の接触位置に応じた入力を受け付けるタッチパネルであることを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡システム。
【請求項５】
前記照明強度制御部は、自動調整された前記明視野照明光の照明強度および前記暗視野照明光の照明強度で前記標本を同時に照明する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の顕微鏡システム。
【請求項６】
前記照明強度制御部は、前記明視野照明部の光源および前記暗視野照明光の光源の光量を調整することによって前記標本を照射する照明強度を自動調整する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の顕微鏡システム。
【請求項７】
前記明視野照明部および前記暗視野照明部は、各々が、光の透過量を調整可能な可変ＮＤフィルタをさらに有し、
前記照明強度制御部は、前記可変ＮＤフィルタを制御して前記標本を照射する照明強度を自動調整する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の顕微鏡システム。
【請求項８】
標本が載置されるステージ上の前記標本に対して暗視野観察用の照明光である暗視野照明光を照射して撮像する暗視野撮像ステップと、
前記標本に対して明視野観察用の照明光である明視野照明光を照射して撮像する明視野撮像ステップと、
前記暗視野撮像ステップおよび前記明視野撮像ステップによってそれぞれ撮像された際の各露光時間の比に応じて、少なくとも一方の照明光の照明強度を、他方の照明光の照明強度に応じて自動的に調整する照明強度調整ステップと、
を含むことを特徴とする照明強度調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、照明光を標本に照射し、標本が反射した光をもとに生成された標本像を取得する顕微鏡システムおよびこの顕微鏡システムに用いられる照明光の照明強度を調整する照明強度調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医学や生物学等の分野では、細胞等の観察に、標本を照明して観察する顕微鏡装置を有する顕微鏡システムが用いられている。また、工業分野においても、金属組織等の品質管理や、新素材の研究開発、電子デバイスや磁気ヘッドの検査等、種々の用途で顕微鏡装置が利用されている。顕微鏡システムによる標本の観察は、目視によるものの他、ＣＣＤカメラ等の撮像素子を用いて標本像を撮像し、モニタ表示する構成を有するものが知られている。
【０００３】
また、顕微鏡システムによる観察方法として、明視野観察と暗視野観察とが挙げられる。明視野観察は、最も一般的な観察方法であって、標本に対し、対物レンズの光軸と平行な方向に照明光を照明して透過率や反射率の違いや色の違いによって、像のコントラストを取得して標本像を形成し、観察者がこの標本像を観察する。一方、暗視野観察は、対物レンズの光軸に対して傾斜した照明光を標本に照明し、標本から透過または反射した光（観察光）を取得して標本像を形成し、観察者がこの標本像を観察する。暗視野観察では、標本を透過して屈折した屈折光、または標本から反射されて散乱した散乱光を観察光として標本像を形成する。
【０００４】
明視野観察および暗視野観察を標本に応じて適宜使い分けて観察する、または同一標本に対して両観察方法により観察することによって、標本の拡大観察や形状の観察を行うことができる。特に、暗視野観察では、明視野で見え難いコントラストの低い標本に対して、コントラストを付与することができるため、例えば工業分野において標本上の傷等の凹凸形状の観察を行うことに適している。
【０００５】
上述した明視野観察および暗視野観察を行うことができる顕微鏡システムとして、明視野照明系と暗視野照明系とを有するウエハ欠陥検査装置が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。このウエハ欠陥検査装置では、明視野照明系と暗視野照明系との使用照明系を切り替え、または同時に使用することによってそれぞれの照明系から得られる標本像を観察することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１４９１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、明視野照明光と暗視野照明光とを同時に照明する際、２つの照明系の光量を調整する必要がある。しかしながら、上述したウエハ欠陥検査装置では、明視野照明光と暗視野照明光とを同時に照明する際の照明強度調整についての具体的な記載はなかった。また、観察者が手動で調整する場合、所望の照明強度（光量）に調整するのに困難を要する場合があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、明視野照明系と暗視野照明系とを同時に使用する場合の照明強度調整を自動的に行うことができる顕微鏡システムおよび照明強度調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる顕微鏡システムは、標本が載置されるステージと、少なくとも前記ステージ上の前記標本からの観察光を集光する対物レンズと、前記標本に照射する明視野観察用の照明光である明視野照明光を射出する明視野照明部と、前記標本に照射する暗視野観察用の照明光である暗視野照明光を射出する暗視野照明部と、前記明視野照明光および前記暗視野照明光によってそれぞれ照射された前記標本を撮像する撮像部と、前記明視野照明光および前記暗視野照明光の少なくとも一方の照明強度を、他方の照明強度に応じて調整する照明強度制御部と、を備え、前記照明強度制御部は、前記撮像部が前記明視野照明光および前記暗視野照明光によってそれぞれ照射された前記標本を撮像した際の露光時間の比に応じて少なくとも一方の照明光の照明強度を自動的に調整することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる顕微鏡システムは、上記発明において、前記照明強度制御部は、露光時間の短い方の照明光の照明強度を調整することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる顕微鏡システムは、上記発明において、前記明視野照明光の照明強度と前記暗視野照明光の照明強度との比率を指示入力する入力部をさらに備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる顕微鏡システムは、上記発明において、前記入力部は、外部からの物体の接触位置に応じた入力を受け付けるタッチパネルであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる顕微鏡システムは、上記発明において、前記照明強度制御部は、自動調整された前記明視野照明光の照明強度および前記暗視野照明光の照明強度で前記標本を同時に照明す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、上記発明において、前記照明強度制御部は、前記明視野照明部の光源および前記暗視野照明光の光源の光量を調整することによって前記標本を照射する照明強度を自動調整す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、上記発明において、前記明視野照明部および前記暗視野照明部は、各々が、光の透過量を調整可能な可変ＮＤフィルタをさらに有し、前記照明強度制御部は、前記可変ＮＤフィルタを制御して前記標本を照射する照明強度を自動調整することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる照明強度調整方法は、標本が載置されるステージ上の前記標本に対して暗視野観察用の照明光である暗視野照明光を照射して撮像する暗視野撮像ステップと、前記標本に対して明視野観察用の照明光である明視野照明光を照射して撮像する明視野撮像ステップと、前記暗視野撮像ステップおよび前記明視野撮像ステップによってそれぞれ撮像された際の各露光時間の比に応じて、少なくとも一方の照明光の照明強度を、他方の照明光の照明強度に応じて自動的に調整する照明強度調整ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、明視野照明部および暗視野照明部から射出する各照明光の少なくとも一方の照明光の照明強度を、他方の照明光の照明強度に応じて調整するようにしたので、明視野照明系と暗視野照明系とを同時に使用する場合の照明強度調整を自動的に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡システムの構成の一例を示す概念図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡システムの機能構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡システムの光学系および照明系を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡システムの表示入力部の一例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡システムが行う処理の概要を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡システムの光学系および照明系を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２の変形例にかかる顕微鏡システムの光学系および照明系を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３にかかる顕微鏡システムの表示入力部の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１にかかる顕微鏡システムの構成の一例を示す概念図である。図２は、本実施の形態１にかかる顕微鏡システムの機能構成を示すブロック図である。なお、図１および図２において、顕微鏡システム１が載置される平面をＸＹ平面とし、ＸＹ平面と垂直な方向をＺ方向として説明する。
【００１９】
図１および図２に示すように、顕微鏡システム１は、標本Ｓを観察する顕微鏡装置２と、顕微鏡装置２を駆動制御する顕微鏡制御部３と、顕微鏡装置２を介して標本Ｓを撮像して画像データを生成する撮像装置４と、撮像装置４の駆動を制御する撮像制御部５と、制御端末７を介して撮像装置４が撮像した画像データに対応する画像を表示するとともに、顕微鏡システム１の各種の操作の入力を受け付ける表示入力部６と、顕微鏡制御部３、撮像制御部５および表示入力部６を制御する制御端末７と、を備える。顕微鏡装置２、顕微鏡制御部３、撮像装置４、撮像制御部５、表示入力部６および制御端末７は、データが送受信可能に有線または無線で接続されている。
【００２０】
顕微鏡装置２は、標本Ｓが載置されるステージ２１と、側面視略Ｃ字状をなし、ステージ２１を支持するとともに、レボルバ２２を介して対物レンズ２３を保持する顕微鏡本体部２４と、標本Ｓに照射する明視野観察用の照明光である明視野照明光を射出する明視野照明部２５と、顕微鏡本体部２４に設けられ、標本Ｓに照射する暗視野観察用の照明光である暗視野照明光を射出する暗視野照明部２６と、を備える。
【００２１】
ステージ２１は、ＸＹＺ方向に移動自在に構成されている。ステージ２１は、モータ２１１によってＸＹ平面内で移動自在である。ステージ２１は、顕微鏡制御部３の制御のもと、図示しないＸＹ位置の原点センサによってＸＹ平面における所定の原点位置を検出し、この原点位置を基点としてモータ２１１の駆動量が制御されることによって、標本Ｓ上の観察箇所を移動する。ステージ２１は、観察時のＸ位置およびＹ位置に関する位置信号（ＸＹ座標）を顕微鏡制御部３に出力する。また、ステージ２１は、モータ２１２によってＺ方向に移動自在である。ステージ２１は、顕微鏡制御部３の制御のもと、図示しないＺ位置の原点センサによってステージ２１のＺ方向における所定の原点位置を検出し、この原点位置を基点としてモータ２１２の駆動量が制御されることによって、所定の高さ範囲内の任意のＺ位置に標本Ｓを焦準移動させる。ステージ２１は、観察時のＺ位置に関する位置信号を顕微鏡制御部３に出力する。なお、焦準移動はステージをＺ方向に動かすだけでなく、対物レンズ２３または対物レンズ２３を含む観察光学系を上下動させることで行ってもよい。
【００２２】
レボルバ２２は、顕微鏡本体部２４に対してスライド自在または回転自在に設けられ、対物レンズ２３を標本Ｓの上方に配置する。レボルバ２２は、電動レボルバ等を用いて構成される。レボルバ２２は、マウンタ２２１によって倍率（観察倍率）が異なる複数の対物レンズ２３を保持する。レボルバ２２は、観察光の光路上に挿入されて標本Ｓの観察に用いる対物レンズ２３を択一的に切換えるため、マウンタ２２１をスライドまたは回転させるレボルバモータ２２２と、レボルバ２２の接続状態等を検出するレボルバ検出部２２３と、を有する。
【００２３】
レボルバモータ２２２は、顕微鏡制御部３の制御のもと、マウンタ２２１をスライドまたは回転させる。レボルバ検出部２２３は、レボルバ２２が顕微鏡本体部２４に接続されていることを検知するレボルバ接続センサ（図示せず）と、対物レンズ２３が観察光の光路上に挿入された対物レンズ２３の種類を識別するレボルバセンサ（図示せず）と、対物レンズ２３が観察光の光路上に挿入されたことを検知する移動完了センサ（図示せず）と、を有する。レボルバ検出部２２３は、各種センサが検出した検出結果を顕微鏡制御部３へ出力する。
【００２４】
なお、レボルバ２２に代えて、ノーズピースを用いる構成であってもよい。ノーズピースは、対物レンズの光軸に直交する方向にスライド自在に設けられたスライダを介して、所望の対物レンズ２３を標本Ｓの上方に配置することができる。ノーズピースは、スライダによって倍率（観察倍率）が異なる複数の対物レンズ２３（２３ａ，２３ｂ）を保持する。ノーズピースは、顕微鏡制御部３の制御のもと、スライダをＸ方向にスライドさせることによって、観察光の光路上に挿入されて標本Ｓの観察に用いる対物レンズ２３を択一的に切換えることができる。
【００２５】
対物レンズ２３は、たとえば１倍，２倍，４倍の比較的倍率の低い対物レンズ２３ａ（以下、「低倍対物レンズ２３ａ」という）と、１０倍，２０倍，４０倍の低倍対物レンズ２３ａの倍率に対して高倍率である対物レンズ２３ｂ（以下、「高倍対物レンズ２３ｂ」という）とを少なくとも一つずつマウンタ２２１に装着される。なお、低倍対物レンズ２３ａおよび高倍対物レンズ２３ｂの倍率は一例であり、高倍対物レンズ２３ｂが低倍対物レンズ２３ａに対して高ければよい。
【００２６】
顕微鏡本体部２４は、ファイバー２５１を介して明視野照明部２５から射出された照明光Ｌ１（以下、「明視野照明光Ｌ１」という）を集光する照明レンズ２４１と、明視野照明光Ｌ１の光路を対物レンズ２３の光軸に沿って偏向させるハーフミラー２４２と、対物レンズ２３およびハーフミラー２４２を介して入射される標本Ｓの反射光を集光して観察像を結像する結像レンズ２４３とが内部に設けられている。
【００２７】
なお、ハーフミラー２４２と対物レンズ２３との間に、標本Ｓを拡大するズームレンズ機構を有することが好ましい。ズームレンズ機構は、例えばズームレンズ群およびズームレンズ群を駆動するズームレンズモータ等を用いて構成される。ズームレンズモータは、顕微鏡制御部３の制御のもと、ズームレンズ群を光軸方向に沿って移動させることにより、ズームレンズ機構の倍率を変更することができる。
【００２８】
明視野照明部２５は、ハロゲンランプ、キセノンランプまたはＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）等の光源を用いることによって構成される。明視野照明部２５は、ファイバー２５１を介して標本Ｓの観察像を形成するための明視野照明光Ｌ１を顕微鏡本体部２４に出射する。
【００２９】
明視野照明光Ｌ１は、照明レンズ２４１、ハーフミラー２４２および対物レンズ２３を経て標本Ｓに照射される。標本Ｓで反射した反射光Ｌ２（以下、「観察光Ｌ２」という）は、対物レンズ２３、ハーフミラー２４２および結像レンズ２４３を経て撮像装置４に入射する。
【００３０】
暗視野照明部２６は、例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプまたはＬＥＤ等の複数の光源が環状に配置されたリング照明を用いて実現され、リング状の内部空間に明視野照明光Ｌ１が通過するように配設される。暗視野照明部２６は、対物レンズ２３の光軸に対して傾斜した平行光束を標本Ｓに照射する（以下、この光を「暗視野照明光Ｌ３」という）。標本Ｓが反射した反射光または標本Ｓから反射された散乱光（以下、「観察光Ｌ４」という）は、対物レンズ２３、ハーフミラー２４２および結像レンズ２４３を経て撮像装置４に入射する。
【００３１】
図３は、本実施の形態１にかかる顕微鏡システムの光学系および照明系を示す模式図である。明視野照明部２５の光源２５ａから射出された明視野照明光Ｌ１は、上述したように、照明レンズ２４１、ハーフミラー２４２および対物レンズ２３を経て標本Ｓに照射される。また、暗視野照明部２６から射出された暗視野照明光Ｌ３は、上述したように、対物レンズ２３を経て標本Ｓに照射される。
【００３２】
また、対物レンズ２３は、ハーフミラー２４２によって対物レンズ２３の光軸に沿って偏向させられた明視野照明光Ｌ１を集光して平行光束として標本Ｓに射出するとともに、標本Ｓから反射した光を集光する集光レンズ２３１と、暗視野照明部２６から射出された暗視野照明光Ｌ３を対物レンズ２３の光軸に対して傾斜させて標本Ｓに射出する放物ミラー２３２と、を有する。
【００３３】
顕微鏡制御部３は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等を用いて構成され、制御端末７の制御のもと、顕微鏡装置２を構成する各部の動作を統括的に制御する。具体的には、顕微鏡制御部３は、レボルバモータ２２２を駆動することにより、マウンタ２２１をスライドまたは回転させて観察光Ｌ２の光路上に配置する対物レンズ２３を切換える切換処理、モータ２１１またはモータ２１２を駆動することにより、ステージ２１の駆動処理、および標本Ｓの観察に伴う顕微鏡装置２の各部の調整を行う調整処理等を行う。また、顕微鏡制御部３は、制御端末７の制御のもと、明視野照明部２５および暗視野照明部２６の光量の調整を行う。顕微鏡制御部３は、顕微鏡装置２を構成する各部の状態、たとえばステージ２１の位置情報（ＸＹ位置、Ｚ位置）およびレボルバ２２に装着された対物レンズ２３の種類情報等を制御端末７に出力する。
【００３４】
撮像装置４は、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）またはＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）等の撮像素子４１を用いて構成される。撮像装置４は、撮像制御部５の制御のもと、結像レンズ２４３を経て入射された標本Ｓの観察像を撮像して標本Ｓの画像データを連続して生成する。撮像装置４は、カメラケーブルを介して生成した標本Ｓの画像データを制御端末７へ出力する。なお、本実施の形態では、撮像装置４が撮像部として機能する。
【００３５】
撮像制御部５は、ＣＰＵ等を用いて構成され、撮像装置４の動作を制御する。具体的には、撮像制御部５は、撮像装置４の自動ゲイン制御のＯＮ／ＯＦＦ切換処理、ゲインの設定処理およびフレームレートの設定処理等を行って撮像装置４の撮影動作を制御する。撮像制御部５は、ＡＥ処理部５１と、ＡＦ処理部５２と、を有する。
【００３６】
ＡＥ処理部５１（ＡＥ：Automatic  Exposure）は、撮像装置４が生成した画像データに基づいて、撮像装置４の露出条件を自動的に設定する。具体的には、ＡＥ処理部５１は、制御端末７を介して取得した画像データから輝度を算出し、算出した輝度に基づいて撮像装置４の露出条件、たとえば露光時間を決定することで撮像装置４の自動露出を行う。
【００３７】
ＡＦ処理部５２は、撮像装置４が生成した画像データに基づいて、撮像装置４のピントを自動的に調整する。具体的には、ＡＦ処理部５２は、画像データに含まれるコントラストを評価し、合焦している合焦位置（焦点位置）を検出することにより、撮像装置４のピントを自動的に調整する。なお、ＡＦ処理部５２は、画像データに基づいて、ステージ２１の各Ｚ位置における画像のコントラストを評価することにより、合焦している焦点位置（Ｚ位置）を検出してもよい。
【００３８】
表示入力部６は、制御端末７との通信を行う表示通信部６１と、画像を表示する表示部６２と、外部からの物体の接触に応じた位置信号を出力するタッチパネル６３と、を有する。
【００３９】
表示通信部６１は、制御端末７との通信を行うための通信インターフェースである。表示通信部６１は、制御端末７から出力される画像データを表示部６２へ出力する。
【００４０】
表示部６２は、液晶または有機ＥＬ（Electro  Luminescence）等からなる表示パネルを用いて構成される。表示部６２は、表示通信部６１を介して入力される画像データに対応する画像を表示する。表示部６２は、顕微鏡システム１の各種操作情報等を表示する。
【００４１】
タッチパネル６３は、表示部６２の表示画面上に設けられ、外部からの物体の接触位置に応じた入力を受け付ける。具体的には、タッチパネル６３は、ユーザが表示部６２に表示される操作アイコンに従ってタッチ（接触）した位置を検出し、この検出したタッチ位置に応じた位置信号を、表示通信部６１を介して制御端末７へ出力する。たとえば、図４に示すように、タッチパネル６３は、表示部６２が、顕微鏡システム１の各種操作情報や、撮像装置４によって連続して生成された画像データに対応するライブ画像、または撮像装置４によって撮像した撮像画像を画像表示領域Ａ１内で表示することで、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）として機能する。一般に、タッチパネルとしては、抵抗膜方式、静電容量方式および光学方式等がある。本実施の形態１では、いずれの方式のタッチパネルであっても適用可能である。
【００４２】
制御端末７は、顕微鏡制御部３、撮像制御部５および表示入力部６との通信を行う制御通信部７１と、顕微鏡システム１の各種情報を記憶する記憶部７３と、顕微鏡システム１の各部の駆動を指示する駆動指示信号の入力を受け付ける入力部７２と、顕微鏡システム１の各部を制御する制御部７４と、を備える。
【００４３】
制御通信部７１は、顕微鏡制御部３、撮像制御部５および表示入力部６それぞれとの通信を行うための通信インターフェースである。また、制御通信部７１は、カメラケーブルを介して撮像装置４から出力される画像データを制御部７４へ出力する。
【００４４】
入力部７２は、キーボード、マウス、ジョイスティックおよび各種スイッチ等を用いて構成され、各種スイッチの操作入力に応じた操作信号を制御部７４に出力する。
【００４５】
記憶部７３は、制御端末７の内部に固定的に設けられるフラッシュメモリおよびＲＡＭ（Random  Access  Memory）等の半導体メモリを用いて実現される。記憶部７３は、顕微鏡システム１に実行させる各種プログラム、プログラムの実行中に使用される各種データを記憶する。また、記憶部７３は、制御部７４の処理中の情報を一次的に記憶する。記憶部７３は、撮像装置４が撮像した画像データを記憶する画像データ記憶部７３１を有する。また、記憶部７３は、表示入力部６のタッチパネル６３から入力される接触位置を示す位置信号を一時的に記憶する。なお、記憶部７３は、外部から装着されるメモリカード等を用いて構成されてもよい。
【００４６】
制御部７４は、ＣＰＵ等を用いて構成され、入力部７２およびタッチパネル６３からの駆動指示信号、位置信号および切換信号等に応じて顕微鏡システム１を構成する各部に対応する指示やデータの転送等を行って顕微鏡システム１の動作を統括的に制御する。
【００４７】
また、制御部７４は、画像処理部７４１と、照明強度制御部７４２と、駆動制御部７４３と、表示制御部７４４と、を有する。
【００４８】
画像処理部７４１は、制御通信部７１を介して入力される画像データに対して、所定の画像処理を施して表示部６２で表示する表示画像を生成する。具体的には、画像処理部７４１は、画像データに対して、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス調整処理、同時化処理、カラーマトリクス演算処理、γ補正処理、色再現処理およびエッジ強調処理等を含む画像処理を行う。画像処理部７４１は、画像データを所定の方式、たとえばＪＰＥＧ（Joint  Photographic  Experts  Group）方式で圧縮し、圧縮した画像データを画像データ記憶部７３１へ出力する。
【００４９】
照明強度制御部７４２は、明視野照明部２５および暗視野照明部２６の照明強度の調整を行うための制御信号を顕微鏡制御部３に対して出力して、明視野照明部２５および暗視野照明部２６の照明強度を制御する。
【００５０】
駆動制御部７４３は、タッチパネル６３が位置信号を出力してから停止したとき、記憶部７３が記憶する位置情報を取得し、この位置情報に基づいて、顕微鏡装置２を構成する電動ユニットを駆動する駆動信号を出力する。
【００５１】
表示制御部７４４は、表示部６２の表示態様を制御する。具体的には、表示制御部７４４は、画像データ記憶部７３１が記憶する複数の画像データの各々の画像を、制御通信部７１、表示通信部６１を介して表示部６２に表示させる。表示制御部７４４は、顕微鏡システム１の各々の動作に関する操作情報、たとえば、ステージ２１の操作情報等を、制御通信部７１、表示通信部６１を介して表示部６２に表示させる。
【００５２】
このように構成された顕微鏡システム１は、制御部７４の制御のもと、撮像装置４で撮像された標本Ｓの画像データを、制御通信部７１、表示通信部６１を介して表示部６２に表示することによってユーザに標本Ｓの画像を観察させることができる。さらに、顕微鏡システム１は、入力部７２やタッチパネル６３から入力される信号に基づいて、制御部７４が顕微鏡システム１の各部に指示信号や駆動信号を出力することにより、顕微鏡装置２および撮像装置４が駆動する。
【００５３】
つぎに、照明強度調整方法について説明する。図５は、本実施の形態１にかかる顕微鏡システム１が行う照明強度調整処理の概要を示すフローチャートである。なお、以下の処理では、明視野照明光および暗視野照明光の明るさが１：１となるように照明強度を調整するものとして説明する。
【００５４】
まず、制御部７４は、撮像制御部５にステージ２１上の標本Ｓに対して暗視野撮像処理を行わせて、この撮像処理における露光時間である暗視野露光時間ｔ１をＡＥ処理部５１から取得する（ステップＳ１０１）。その後、制御部７４は、撮像制御部５にステージ２１上の標本Ｓに対して明視野撮像処理を行わせて、この撮像処理における露光時間である明視野露光時間ｔ２をＡＥ処理部５１から取得する（ステップＳ１０２）。なお、暗視野撮像処理および明視野撮像処理は、この順番が逆であってもよい。
【００５５】
ここで、ＡＥ露光時間は、例えば画像データに含まれる被写体の輝度情報と、撮像素子４１の撮影感度と、設定値とに基づいて算出される。なお、設定値は、１つのフレームに対応する輝度の平均値に対応する値であってもよいし、最も高い輝度値に対応する値であってよいし、所定領域の平均輝度値に対応する値であってもよい。また、ステップＳ１０１における暗視野撮像処理とステップＳ１０２における明視野撮像処理とでＡＥ時間算出方式を切り替えてもよい。
【００５６】
制御部７４は、暗視野露光時間ｔ１および明視野露光時間ｔ２を取得すると、照明強度を調整するよう照明強度制御部７４２に指示する。照明強度制御部７４２は、暗視野露光時間ｔ１および明視野露光時間ｔ２を比較して、どちらの露光時間が長いかを判断する（ステップＳ１０３）。ここで、照明強度制御部７４２は、明視野露光時間ｔ２が暗視野露光時間ｔ１と比して長いと判断した場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、暗視野照明光Ｌ３の照明強度を調整する（ステップＳ１０４）。
【００５７】
一方、照明強度制御部７４２は、暗視野露光時間ｔ１が明視野露光時間ｔ２と比して長いと判断した場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、明視野照明光Ｌ１の照明強度を調整する（ステップＳ１０５）。
【００５８】
ここで、照明強度の調整について説明する。照明強度制御部７４２は、例えば、明視野露光時間ｔ２が暗視野露光時間ｔ１と比して長い場合、暗視野露光時間ｔ１と明視野露光時間ｔ２との比（ｔ１／ｔ２）を算出する。照明強度制御部７４２は、この比（ｔ１／ｔ２）に応じて、光源から射出される光量を減少させて暗視野照明部２６の照明強度を小さくする。また、照明強度制御部７４２は、暗視野露光時間ｔ１が明視野露光時間ｔ２と比して長い場合であっても同様に、明視野露光時間ｔ２と暗視野露光時間ｔ１との比（ｔ２／ｔ１）を算出し、この比（ｔ２／ｔ１）に応じて、光源から射出される光量を減少させて明視野照明部２５の照明強度を小さくする。
【００５９】
制御部７４は、ステップＳ１０４またはステップＳ１０５において照明強度制御部７４２が照明強度の調整を行った後、調整後の明視野照明光Ｌ１および暗視野照明光Ｌ３を用いて両照明同時照射処理を行う（ステップＳ１０６）。
【００６０】
上述した照明強度調整処理によって、明視野照明光および暗視野照明光を標本に対して同時に照明する際に、露光時間の比に応じて、一方の照明光の照明強度を相対的に小さくして（照明光を暗くして）、明視野照明光および暗視野照明光の明るさを揃えることで、自動的に照明強度の調整を行うことができる。なお、照明強度の調整は、例えば光源に対して出力する電力を調整する。
【００６１】
上述した本実施の形態１によれば、明視野照明光と暗視野照明光との露光時間の比に応じて、露光時間の短い方の照明強度を相対的に小さくするようにしたので、明視野照明系と暗視野照明系とを同時に使用する場合の照明強度調整を自動的に行うことができる。これにより、明視野照明光と暗視野照明光とを同時に照射した標本を観察するうえで、最も適した照明強度において標本の観察を行うことが可能となる。
【００６２】
また、上述した本実施の形態１によれば、明視野照明光と暗視野照明光とを最も適した照明強度で照射して標本像を取得するため、明視野照明光および暗視野照明光の一方の照明光による標本像から全焦点画像や３次元画像を構築する場合に比して、一段と鮮明な画像を得ることができる。特に、対物レンズの光軸に対して傾斜した面を有する標本の全焦点画像や３次元画像を構築する場合、暗視野照明系を用いることで一層鮮明な画像を得ることができる。
【００６３】
なお、上述した照明強度調整処理では、明視野照明光および暗視野照明光の明るさが１：１となるようにするものとして説明したが、観察者が予め調整比率を設定し、この設定された比率をもとに、上述した照明強度調整処理を行うようにしてもよいし、サンプルに応じて調整比率をそれぞれ設定するものであってもよい。この場合、設定された調整比率と上述した露光時間の比とを用いて照明強度を調整する。
【００６４】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。図６は、本実施の形態２にかかる顕微鏡システムの光学系および照明系を示す模式図である。本実施の形態２は、上述した実施の形態１にかかる顕微鏡システムに対して照明系のみ異なり、顕微鏡システムの構成は上述した実施の形態１にかかる顕微鏡システムと同様の構成を有する。このため、以下においては、本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡システムによる照明系および光学系について説明する。なお、図３等で上述したものと同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００６５】
本実施の形態２にかかる顕微鏡システムは、図３等に示す複数の光源が環状に配置されたリング状の暗視野照明部２６に代えて、上述した明視野照明部２５の光源２５ａのように、光源２７ａを有する暗視野照明部２７を備える。
【００６６】
また、本実施の形態２にかかる顕微鏡システムは、暗視野照明部２７から射出される照明光（以下、「暗視野照明光Ｌ５」という）を集光する照明レンズ２４４と、略円板状をなし、中心部が開口したリング状のリングミラー２４５と、を備える。リングミラー２４５は、照明レンズ２４４によって集光された暗視野照明光Ｌ５のうち端部側の光を反射するとともに、中心部の開口で明視野照明部２５から射出された照明光Ｌ１が通過する位置に設けられる。
【００６７】
リングミラー２４５によって対物レンズ２３の光軸に沿って偏向された暗視野照明光Ｌ５は、放物ミラー２３２により対物レンズ２３の光軸に対して傾斜して標本Ｓに射出される。
【００６８】
上述した本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様、明視野照明光と暗視野照明光との露光時間の比に応じて、露光時間の短い方の照明強度を相対的に小さくするようにしたので、明視野照明系と暗視野照明系とを同時に使用する場合の照明強度調整を自動的に行うことができる。これにより、明視野照明光と暗視野照明光とを同時に照射した標本を観察するうえで、最も適した照明強度において標本の観察を行うことが可能となる。
【００６９】
また、上述した本実施の形態２によれば、暗視野照明用の光源が顕微鏡本体部の外部に設けられるため、光源を交換する場合、顕微鏡本体部の内部を開放して光源の交換を行う必要がないため、光源の交換にかかる処理を一段と容易にすることができる。
【００７０】
図７は、本実施の形態２の変形例にかかる顕微鏡システムの光学系および照明系を示す模式図である。図７に示す変形例のように、照明強度制御部７４２が行う照明強度の調整を、光源の光量を調整することに代えて、光の透過量を調節可能な可変ＮＤフィルタ２４６ａおよび２４６ｂを用いて調整してもよい。
【００７１】
照明強度制御部７４２は、上述したように、照明光の照明強度を調整する場合、明視野照明光と暗視野照明光との露光時間の比に応じて一方の照明光の照明強度の調整を行う。照明強度制御部７４２は、調整対象の照明光側の可変ＮＤフィルタ２４６ａまたは可変ＮＤフィルタ２４６ｂを制御して透過量を調節し、照明強度を調整する。
【００７２】
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。図８は、本実施の形態３にかかる顕微鏡システムの表示入力部の一例を示す図である。本実施の形態３にかかる顕微鏡システムは、上述した実施の形態にかかる顕微鏡システムによる表示部６２の表示態様のみ異なり、顕微鏡システムの構成は上述した実施の形態にかかる顕微鏡システムと同様の構成を有する。このため、以下においては、本発明の実施の形態３にかかる顕微鏡システムによる表示部６２の表示態様のみ説明する。
【００７３】
タッチパネル６３ａは、表示部６２が、撮像装置４によって連続して生成された画像データに対応するライブ画像、または撮像装置４によって撮像した撮像画像を画像表示領域Ａ１内に表示することで、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）として機能する。ここで、表示部６２は、画像表示領域Ａ１内に、撮像画像に対して明視野照明による明視野効果および暗視野照明による暗視野効果の比率を調整するスライダ６４を表示する。
【００７４】
照明強度制御部７４２は、観察者からの入力操作によって移動したスライダ６４の位置に応じて、明視野照明光または暗視野照明光の照明強度を調整する。例えば、スライダ６４が明視野効果側に位置する場合は、画像表示領域に表示された画像の明視野効果の比率（暗視野照明光に対する明視野照明光の照明強度の比率）を大きくする。なお、照明強度は、一方の照明強度を固定して他方の照明強度を小さくしてもよいし、一方の照明強度を固定して他方の照明強度を大きくしてもよいし、比率に合わせて相対的に両方の照明強度を調整してもよい。
【００７５】
ここで、スライダ６４が明視野効果と暗視野効果との中間位置にある場合、明視野照明および暗視野照明の照明強度は、上述した照明強度調整処理によって調整された最適な照明強度となっている。
【００７６】
上述した本実施の形態３によれば、実施の形態１と同様、明視野照明光と暗視野照明光との露光時間の比に応じて、露光時間の短い方の照明強度を相対的に小さくするようにしたので、明視野照明系と暗視野照明系とを同時に使用する場合の照明強度調整を自動的に行うことができるとともに、観察者が、照明強度が最適化された状態の画像から直感的に明視野照明光と暗視野照明光との照明強度の比率を調整して標本像の観察を行うことができる。このとき、照明強度が最適化された状態の画像をスタートとして照明強度の調整を行うことができるため、標本像の確認作業にかかる時間を短縮させることも可能となる。
【００７７】
なお、観察者による明視野効果と暗視野効果との調整を行う手段がＧＵＩであるものとして説明したが、マウス等によってスライダを操作して入力指示を行なうものであってよいし、調節つまみ、入力ボタン等の機械的な構成を用いて入力指示を行なうものであってもよい。この場合、入力部７２が、調節つまみ、入力ボタン等による入力に応じて、照明強度制御部７４２に指示情報を出力する。
【００７８】
また、観察者が予めスライダ６４の位置を移動させて明視野効果と暗視野効果との調整比率を設定し、この設定された比率をもとに、上述した照明強度調整処理を行うようにしてもよい。
【００７９】
なお、上述した実施の形態において、暗視野照明光の光源は、白色ではなく、他の色であってもよい。このとき、標本に応じた色、例えば標本の色に対する補色等、明視野照明光に対して識別容易な色（補色等）であることが好ましい。
【００８０】
また、上述した実施の形態において、暗視野照明光は、常時点灯するものであってよいし、所定間隔で点滅するようにしてもよい。ここで、所定間隔は、例えば撮像のフレーム間隔に応じた間隔である。所定間隔で点滅させることによって、明視野照明による標本像との識別を一段と容易なものとすることができる。特に、標本上に傷等の凹凸形状がある場合、暗視野照明光を点滅させることによって、この凹凸形状が点滅するため、凹凸形状の識別が容易となる。暗視野照明光を点滅させる場合、ＡＥ機能をオフにし、露光時間を固定することが好ましい。
【００８１】
また、上述した実施の形態において、図５に示す照明強度調整処理において、ステップＳ１０１およびＳ１０２で行う各撮像処理では、撮像時の光量が、設定される照明強度の最高値であることが好ましい。これにより、光源としての最大照明強度において最適化された状態の画像を得ることができる。
【００８２】
また、上述した実施の形態では、顕微鏡装置、撮像装置、表示入力部および制御端末を備えた顕微鏡システムを例に説明したが、たとえば明視野照明部と暗視野照明部とを有し、標本を拡大する対物レンズ、対物レンズを介して標本を撮像する撮像機能および画像を表示する表示機能を備えた撮像装置、たとえばビデオマイクロスコープ等であっても、本発明を適用することができる。
【００８３】
また、上述した実施の形態では、顕微鏡装置として正立型顕微鏡装置を例に説明したが、たとえば倒立型顕微鏡装置であっても本発明を適用することができる。さらに、顕微鏡装置を組み込んだライン装置といった各種システムにも、本発明を適用することができる。
【００８４】
また、上述した実施の形態では、表示入力部と制御端末とが別々に構成されていたが、たとえば表示入力部と制御端末とが一体的に形成された携帯型端末であってもよい。
【００８５】
以上のように、本発明にかかる顕微鏡システムおよび照明強度調整方法は、明視野照明系と暗視野照明系とを同時に使用する場合の照明強度調整を自動的に行うのに有用である。
【符号の説明】
【００８６】
１  顕微鏡システム
２  顕微鏡装置
３  顕微鏡制御部
４  撮像装置
５  撮像制御部
６  表示入力部
７  制御端末
２１  ステージ
２２  レボルバ
２３  対物レンズ
２４  顕微鏡本体部
２５  明視野照明部
２６，２７  暗視野照明部
４１  撮像素子
５１  ＡＥ処理部
５２  ＡＦ処理部
６１  表示通信部
６２  表示部
６３  タッチパネル
７１  制御通信部
７２  入力部
７３  記憶部
７４  制御部
２１１，２１２  モータ
２２２  レボルバモータ
２３１  集光レンズ
２３２  放物ミラー
２４１，２４４  照明レンズ
２４２  ハーフミラー
２４３  結像レンズ
２４５  リングミラー
２４６ａ，２４６ｂ  可変ＮＤフィルタ
２５１  ファイバー
７３１  画像データ記憶部
７３２  位置情報記憶部
７４１  画像処理部
７４２  照明強度制御部
７４３  駆動制御部
７４４  表示制御部
【図１】
0005875812.tif 000002
【図２】
0005875812.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005875812.tif 000006
【図６】
0005875812.tif 000007
【図７】
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【図８】
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