(57)【要約】【課題】結像光学系を介して観察される視野内の光量を均一にすることができる可変絞り及びこの可変絞りを有する顕微鏡装置を提供する。【解決手段】顕微鏡装置１０は、光源２１と、この光源２１からの光を物体面Ｏに照射する照明光学系２８と、物体面Ｏからの光を集光して当該物体面Ｏの像を結像する結像光学系３３と、結像光学系３３により結像された記物体面Ｏの像をデジタル画像として出力するＣＣＤカメラ３４と、照明光学系２８に配置され、光源２１から放射された光の少なくとも一部を物体面Ｏに導く可変絞り２３と、ＣＣＤカメラ３４から出力されたデジタル画像に基づいて可変絞り２３を通過する光の割合を変化させる絞り制御装置３６と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が透過又は反射する面を複数の領域に分割し、当該領域の各々に入射した前記光に対して、所定の方向に通過する光の割合を変化させるように構成されたことを特徴とする可変絞り。
【請求項２】
前記領域の各々は、透明・不透明が変化する液晶で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の可変絞り。
【請求項３】
前記領域の各々は、デジタルミラーデバイスを構成するマイクロミラーの各々であることを特徴とする請求項１に記載の可変絞り。
【請求項４】
光源と、
前記光源からの光を物体面に照射する照明光学系と、
前記物体面からの光を集光して当該物体面の像を結像する結像光学系と、
前記結像光学系により結像された前記物体面の像をデジタル画像として出力する撮像装置と、
前記照明光学系に配置され、前記光源から放射された光の少なくとも一部を前記物体面に導く請求項１〜３いずれか一項に記載の可変絞りと、
前記撮像装置から出力された前記デジタル画像に基づいて前記可変絞りの前記領域の各々を通過する前記光の割合を変化させる絞り制御装置と、を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項５】
前記絞り制御装置は、前記デジタル画像のうち、輝度が高い画素に対応する前記可変絞りの前記領域を通過する光の量を少なくして、全体として輝度が均一になるように制御することを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡装置。
【請求項６】
前記可変絞りは、前記物体面と略共役な位置に配置されていることを特徴とする請求項４または５に記載の顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変絞り及び顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡装置に用いられる照明装置には、ムラの無い照明であることが求められる。このような要求を満足するために、ケーラー照明系が一般に用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３１６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、照明装置から顕微鏡装置上の試料に照射される照明光にムラが無いとしても、対物レンズ等の結像光学系の特性により、この結像光学系を介して観察できる視野の光量は、光軸から離れるにしたがって暗くなってしまう。また、例えば対物レンズは、経年変化に起因するヤケやソラリゼーション等により光量が落ちる場合もある。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、結像光学系を介して観察される視野内の光量を均一にすることができる可変絞り及びこの可変絞りを有する顕微鏡装置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】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る可変絞りは、光が透過又は反射する面を複数の領域に分割し、当該領域の各々に入射した光に対して、所定の方向に通過する光の割合を変化させるように構成されたことを特徴とする。
【０００７】
このような可変絞りにおいて、領域の各々は、透明・不透明が変化する液晶で構成されることが好ましい。
【０００８】
あるいは、このような可変絞りにおいて、領域の各々は、デジタルミラーデバイスを構成するマイクロミラーの各々であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る顕微鏡装置は、光源と、この光源からの光を物体面に照射する照明光学系と、物体面からの光を集光して当該物体面の像を結像する結像光学系と、この結像光学系により結像された物体面の像をデジタル画像として出力する撮像装置と、照明光学系に配置され、光源から放射された光の少なくとも一部を物体面に導く上述の可変絞りのいずれかと、撮像装置から出力されたデジタル画像に基づいて可変絞りの領域の各々を通過する光の割合を変化させる絞り制御装置と、を有することを特徴とする。
【００１０】
このような顕微鏡装置において、絞り制御装置は、デジタル画像のうち、輝度が高い画素に対応する可変絞りの領域を通過する光の量を少なくして、全体として輝度が均一になるように制御することが好ましい。
【００１１】
また、このような顕微鏡装置において、可変絞りは、物体面と略共役な位置に配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る可変絞り及び顕微鏡装置を以上のように構成すると、可変絞りを透過する光の量を領域毎に制御することができるため、結像光学系を介して観察される視野内の光量を均一にすることが可能となり、試料（物体面）の観察を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】透過型照明を有する顕微鏡装置の構成を示す説明図である。
【図２】可変絞りの構成を説明するための説明図である。
【図３】可変絞りの状態と視野の光量との関係を示す説明図であって、（ａ）は可変絞りを開放したときの視野の状態を示し、（ｂ）は光軸近傍の光量が少なくなるように可変絞りを制御したときの物体面の状態を示し、（ｃ）は（ｂ）の状態における視野の状態を示す。
【図４】同軸落斜型照明を有する顕微鏡装置の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて透過照明により試料を照明する顕微鏡装置の構成について説明する。この顕微鏡装置１０は、下部に配置されたベース部に格納される照明部２０と、ベース部の上方に配置される観察部３０と、から構成される。照明部２０は、照明光を放射する光源２１と、この光源２１から放射された照明光を試料（物体面Ｏ）に照射する照明光学系２８とから構成されている。さらに、照明光学系２８は、光源２１から放射された照明光を可変絞り２３に集光するコレクタレンズ２２と、この可変絞り２３に集光されて透過した照明光を物体面Ｏの方向に反射する反射鏡２４と、この反射鏡２４からの照明光を開口絞り２６に集光するフィールドレンズ２５と、開口絞り２６に集光されて透過した照明光を略平行光に変換するコンデンサレンズ２７とから構成され、コンデンサレンズ２７から出射した照明光が、例えば、ベース部の上面に形成された標本載置台上に載置されている試料（物体面Ｏ）に照射される。
【００１５】
また、観察部３０は、物体面Ｏからの光を集光する対物レンズ３１及びこの対物レンズ３１からの光を集光して物体面Ｏの像を形成する結像レンズ（第２対物レンズ）３２等を有する結像光学系３３と、この結像光学系３３により形成された物体面Ｏの像を検出する撮像素子を有し、物体面Ｏの像をデジタル画像として出力する撮像装置であるＣＣＤカメラ３４と、ＣＣＤカメラ３４からデジタル画像を取り出す画像取り込み装置３５と、後述するように、この画像取り込み装置３５で取り込まれたデジタル画像に基づいて可変絞り２３の作動を制御する絞り制御装置３６と、から構成される。
【００１６】
ここで、可変絞り２３は、物体面Ｏと略共役な位置に配置されており、物体面Ｏ上の照明範囲を制限して不要な照明光をカットすることにより、フレアやゴーストのない鮮明な視野を得ることができる視野絞りとしての機能を有している。また、開口絞り２６は光源２１と略共役な位置に配置され、視野の明るさや物体面Ｏに対する照明光の入射角を変化させる機能を有している。このような照明部２０において、光源２１の像がコレクタレンズ２２、反射鏡２４及びフィールドレンズ２５を介して開口絞り２６に結像し、この光源像からの照明光がコンデンサレンズ２７を介して略平行光となり、物体面Ｏを照明する。そのため、開口絞り２６に結像された光源像が照射対象の物体面Ｏから光学的に遠い位置となるため、物体面Ｏを照明する際に、光源２１の形状の影響を受けることがなく、照明ムラが生じにくくなっている。
【００１７】
この顕微鏡装置１０に設けられた可変絞り２３は、透明な板状部材を光軸と交差するように配置し、図２に示すように、この光軸と直交する面をマトリックス状の複数の領域（以下、「セル２３ａ」と呼ぶ）に分割して、各々のセル２３ａが透明・不透明の状態を取り得るように構成されている。ここで、各セル２３ａを透明・不透明の状態とする方法としては、例えば、このセル２３ａの各々に液晶を形成し、各々のセル２３ａに対して電圧をオン・オフすることにより、透明・不透明とするように構成される。なお、本実施形態においては、絞り制御装置３６からの制御信号により、各セル２３ａの透明・不透明が制御されるように構成されている。可変絞り２３をこのような構成とすることにより、図２に示すように、絞り制御装置３６により、可変絞り２３の周囲部分２３ｂに位置するセル２３ａを不透明に制御し、光軸を含む略円形の部分２３ｃに位置するセル２３ａを透明に制御することにより、この略円形の部分２３ｃの径を変化させることで、光源２１からの照明光束の径を制限して、視野絞りとして機能させることができる。
【００１８】
また、この可変絞り２３は、照明光が透過する略円形の部分２３ｃにおいても、任意のセル２３ａの透明・不透明を制御することにより、観察部３０を構成する結像光学系３３により発生する視野の光量ムラを補正する機能を有している。例えば、可変絞り２３が図３（ａ）のように開放された状態である（周辺部分２３ｂは不透明にし、光軸と中心とする略円形の部分２３ｃは透明する）とすると、結像光学系３３を通過した光（視野）は、光軸近傍に比べて周辺部の光量が低くなる。そこで、図３（ｂ）に示すように、可変絞り２３の略円形の部分２３ｃに位置するセル２３ａの一部を不透明にすることにより、物体面Ｏに照射される照明光の中心部の光量を少なくすることができ（これにより、周辺部の光量を相対的に多くすることができ）、図３（ｃ）に示すように、結像光学系３３を透過した後の光（視野）の光量を均一にすることができる。
【００１９】
本実施形態に係る顕微鏡装置１０においては、例えば、標本載置台に試料を載置しない状態で、物体面Ｏに対して照明部２０により照明光を照射し、結像光学系３３を通過した光（視野）のデジタル画像をＣＣＤカメラ３４及び画像取り込み装置３５で取得し、このデジタル画像からＣＣＤカメラ３４が有する撮像素子の画素毎の光量（輝度）が均一になるように絞り制御装置３６により可変絞り２３のセル２３ａの透明・不透明を制御する。ここで、可変絞り２３のセル２３ａの位置と、ＣＣＤカメラ３４の撮像素子の画素の位置とは、観察部３０を構成する結像光学系３３（対物レンズ３１、結像レンズ３２を含む）の倍率を考慮することによりに対応させることができるため、絞り制御装置３６は、ＣＣＤカメラ３４が有する撮像素子の各画素の光量（輝度）が均一になるように、光量（輝度）の大きい画素に対応するセル２３ａを不透明にする。このように、本実施形態に係る顕微鏡装置１０においては、可変絞り２３を構成する複数のセル２３ａのそれぞれの透明・不透明を制御することができるため、結像光学系３３を構成する対物レンズ３１や結像レンズ３２におけるヤケやソラリ等の経年劣化により部分的に視野の光量ムラが発生しても、補正することができる。また、この視野の光量ムラが回転対称で無いとしてもこの可変絞り２３の各々のセル２３ａの透明・不透明を制御することにより補正することができる。
【００２０】
以上の説明では、可変絞り２３を透過型の照明部２０に用いた場合について説明したが、図４に示すように同軸落射型の照明部１２０を有する顕微鏡装置１１０に用いることも可能である。この顕微鏡装置１１０も、試料（物体面Ｏ）に照明光を照射するための照明部１２０と、この試料（物体面Ｏ）の像を観察するための観察部１３０とを有している。観察部１３０は、物体面Ｏ側から順に、物体面Ｏからの光を集光して略平行光にする対物レンズ１３１、及び、この対物レンズ１３１からの光を集光して物体面Ｏの像を結像する結像レンズ（第２対物レンズ）１３２からなる結像光学系１３３と、この物体面Ｏの像を検出してデジタル画像として出力するＣＣＤカメラ１３４と、ＣＣＤカメラ１３４からデジタル画像を取り出す画像取り込み装置１３５と、この画像取り込み装置１３５で取り込まれたデジタル画像に基づいて可変絞り１２６の作動を制御する絞り制御装置１３６と、から構成される。
【００２１】
一方、照明部１２０は、観察部１３０の側方に配置され、照明光を放射する光源１２１と、この光源１２１からの照明光を試料（物体面Ｏ）に照射する照明光学系１２８と、を有して構成されている。さらに、照明光学系１２８は、光源１２１から放射された照明光を集光するコレクタレンズ１２２と、コレクタレンズ１２２で集光された照明光を開口絞り１２４に集光する第１リレーレンズ１２３と、開口絞り１２４に集光されて透過した照明光を可変絞り１２６に集光する第２リレーレンズ１２５と、可変絞り１２６に集光されて透過した光を略平行光に変換して試料（物体面Ｏ）に照射するフィールドレンズ１２７と、を有して構成される。なお、観察部１３０を構成する結像光学系１３３において、対物レンズ１３１と結像レンズ１３２との間の光軸上には、ハーフミラー１３７が配置されており、照明部１２０のコンデンサレンズ１２７から出射した照明光を反射して対物レンズ１３１を介してこの照明光を物体面Ｏに照射するように構成されている。また、対物レンズ１３１で集光された物体面Ｏからの光は、ハーフミラー１３７を透過した後、結像レンズ１３２によりＣＣＤカメラ１３４の撮像素子（撮像面）に集光される。
【００２２】
この同軸落射照明型の顕微鏡装置１１０における可変絞り１２６も、上述の透過型の顕微鏡装置１０に用いられた可変絞り２３と同様に、絞り制御装置１３６によりセルの透明・不透明が制御可能に構成されており、視野絞りとしての機能と、視野の光量ムラを補正する機能とを有している。
【００２３】
なお、以上の説明では、可変絞り２３のセル２３ａを、透明で照明光が透過する状態、及び、不透明で照明光が遮断される状態の２段階で制御する場合について説明したが、この可変絞り２３に入射した光のうち、ほとんど全ての照明光が透過する状態から、連続的に、又は、所定の段数でほとんど遮断する状態まで変化するように構成することも可能である。また、可変絞り２３を構成する各々のセル２３ａの透明・不透明を絞り制御装置３６で制御するだけでなく、いくつかのセル２３ａをひとまとまり（ブロック）にして、透明・不透明を制御するように構成することも可能である。
【００２４】
また、以上の説明では、可変絞り２３の形状（照明光を透過させる部分のセル２３ａと遮断する部分のセル２３ａの状態）を変化させる方法として、液晶を用いた場合について説明したが、本発明がこの構成に限定されることはない。例えば、図１に示す透過型の顕微鏡装置１０に用いられる照明部２０の場合、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）で構成された可変絞りを反射鏡２４の位置に配置することにより、同様の効果を得ることができる。ここで、ＤＭＤは、２次元的に配置された複数のマイクロミラーを有し、このマイクロミラーの各々の反射角度を変化させることができるように構成されたものである。そのため、上述のセルをこのマイクロミラーで構成し、光を透過する部分（透明部分）に相当するマイクロミラーは、照明光を物体面Ｏの方向に反射する角度とし、光を遮断する部分（不透明部分）に相当するマイクロミラーは、照明光を物体面Ｏとは異なる方向に反射する角度とすることにより、物体面Ｏにおける照明範囲を制限するとともに、視野の光量ムラを補正することができる。
【００２５】
また、以上の説明では、可変絞り２３のセル２３ａを略正方形の形状にしてマトリックス状に配置した場合について説明したが、例えば、六角形の形状にしてハニカム状に配置して構成することも可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１０，１１０  顕微鏡装置    ２１，１２１  光源
２３，１２６  可変絞り    ２６ａ  セル（領域）
２８，１２８  照明光学系    ３３，１３３  結像光学系
３４，１３４  ＣＣＤカメラ（撮像装置）    ３６，１３６  絞り制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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