(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を照明する照明手段と、
前記照明手段によって照明された前記被写体を撮像素子に投影する結像手段と、
前記照明手段の光量を調整する調光手段と、
前記結像手段により前記撮像素子に投影される被写体像の倍率を変化させるズーム手段と、
前記調光手段による調整に応じて、前記撮像素子の駆動パルスに同期して前記照明手段への通電パルス幅を変えることにより照明光の光量を制御する制御手段と、を具備し、
前記制御手段は、前記ズーム手段による倍率の変化に連動して前記通電パルス幅を可変させることを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記調光手段による調整を優先させて前記照明光の光量を制御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】
前記調光手段により前記照明光の光量が最小になった場合も前記撮像素子を駆動させる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】
前記調光手段は、前記通電パルス幅を最小から最大まで可変可能であり、前記照明手段の通電を停止させる切換手段と一体化されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記調光手段の回転角度に応じて前記通電パルス幅を変化させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記ズーム手段の回転角度に応じて前記通電パルス幅を変化させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
顕微鏡の照明操作制御において、観察光学系の変化に対して照明光の強度を連動させる技術は公知である。例えば、ズームレンズを低倍率から高倍率へと変化させた場合、一般に被写体像は暗くなる。特開平７−２４８４５０号公報では、この照明光の強度を補正するために、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、その減光フィルタを光路中にＩＮ／ＯＵＴすることにより、自動調光制御をする方法が開示されている。
【０００３】
また特開２０００−１３７１６７号公報では、被写体を撮像素子により撮像し、その輝度情報を基に光源へ供給する電源電圧を制御し、調光を行なう方法が開示されている。さらに特開平９−６８７４２号公報では、省電力化のため、カメラのシャッターの開閉期間とＬＥＤの照明期間を同期させる方法が開示されている。
【０００４】
また特開平７−２４８４５０号公報には、対物レンズとズーム機構を備えた顕微鏡システムが開示されている。この顕微鏡システムは、ズーム機構が観察光量のパラメータを記憶する手段を有し、このパラメータを参照して、変倍前後の観察光量が一定に維持されるよう調光部材（ＮＤフィルタ）を制御（組合せ挿脱）している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７−２４８４５０号公報ではフィルタをＩＮ／ＯＵＴさせるため、フィルタ自体、フィルタを駆動する機構、及び電気制御機構が必要であり、装置が大型化したり、コストが高くなる欠点がある。
【０００６】
また、特開２０００−１３７１６７号公報のように調光を光源の電源電圧で行なう制御では、画像データを演算するための装置が必要となり、同じく装置が大型化しコスト高となる。さらに、調光制御が供給電圧の大きさを変える制御のため、輝度により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なうと被写体の色が変化するという欠点がある。そのため、被写体である細胞等の状態をその色や形から判断する顕微鏡観察では、光源の電源電圧を調整する方法で調光を行なうことは非常に困難である。
【０００７】
また従来、低消費電力性能と高信頼性を有するＬＥＤを照明として利用する製品が発表されている。ＬＥＤ照明の調光制御としては、供給電圧・電流制御と、供給電流の通電時間を変化させるパルス制御が一般的である。しかし供給電圧・電流制御は、ＬＥＤにおいても色温度が変化してしまうため、顕微鏡観察では採用することができない。
【０００８】
そのため、パルス制御によりＬＥＤの調光を行なうこととなるが、ＬＥＤの点灯期間と消灯期間が存在することにより、ＴＶ観察では画面上に縞模様がでるなどの不具合が生じてしまう。そこで特開平９−６８７４２号公報では、カメラのシャッター開閉期間とＬＥＤの照明期間を同期させる方法が開示されている。
【０００９】
しかし、上述したいずれの従来技術でも、顕微鏡の光源を使用せずに自然エネルギーの太陽光などを被写体への光源として省電力化した場合、画像情報と光源の関連性がなくなるため、調光制御によるシステムの不具合が生じる可能性がある。
【００１０】
また特開平７−２４８４５０号公報では、変倍前後の観察光量を一定に維持するために光量パラメータをＰＣメモリ等に記憶させる必要があり、光量検知用の撮像素子や記憶メモリ等の電子デバイスが必要となる。さらに、それら電子デバイスのネットワークを構成するための筐体や配線、電源供給、組立て調整等を必要とし、非常に高いコストがかかってしまうという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、低コストで大型化することなく、観察光学系と連動して調光を行なっても色温度が変化しない顕微鏡システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の顕微鏡システムは以下の如く構成されている。
【００１３】
（１）本発明の顕微鏡システムは、被写体を照明する照明手段と、前記照明手段によって照明された前記被写体を撮像素子に投影する結像手段と、前記照明手段の光量を調整する調光手段と、前記結像手段により前記撮像素子に投影される被写体像の倍率を変化させるズーム手段と、前記調光手段による調整に応じて、前記撮像素子の駆動パルスに同期して前記照明手段への通電パルス幅を変えることにより照明光の光量を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記ズーム手段による倍率の変化に連動して前記通電パルス幅を可変させる。
【００１４】
（２）本発明の顕微鏡システムは上記（１）に記載のシステムであり、かつ前記制御手段は、前記調光手段による調整を優先させて前記照明光の光量を制御する。
【００１５】
（３）本発明の顕微鏡システムは上記（１）または（２）に記載のシステムであり、かつ前記調光手段により前記照明光の光量が最小になった場合も前記撮像素子を駆動させる。
【００１６】
（４）本発明の顕微鏡システムは上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のシステムであり、かつ前記調光手段は、前記通電パルス幅を最小から最大まで可変可能であり、前記照明手段の通電を停止させる切換手段と一体化されている。
【００１７】
（５）本発明の顕微鏡システムは上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のシステムであり、かつ前記制御手段は、前記調光手段の回転角度に応じて前記通電パルス幅を変化させる。
【００１８】
（６）本発明の顕微鏡システムは上記（１）乃至（５）のいずれかに記載のシステムであり、かつ前記制御手段は、前記ズーム手段の回転角度に応じて前記通電パルス幅を変化させる。
【００１９】
上記手段を講じた結果、それぞれ以下のような作用を奏する。
【００２０】
（１）本発明の顕微鏡システムによれば、照明光の光量制御を撮像素子の駆動パルスに同期した制御により行なうため、フィルタやフィルタ駆動装置などを必要とせず、システムが低コストで大型化することなく、観察光学系の変化に連動した調光を行なっても色温度を変化させずにテレビ観察をすることが可能となる。
【００２１】
（２）本発明の顕微鏡システムによれば、ズーム倍率に関わらず照明光の光量を変えることができる。
【００２２】
（３）本発明の顕微鏡システムによれば、照明手段を消灯しても撮像素子は駆動しているため、照明に自然エネルギーである太陽光を使用でき省電力化を図ることができる。
【００２３】
（４）本発明の顕微鏡システムによれば、調光手段と照明手段の点灯／消灯切換手段とが一体となっているため、煩雑な操作をすることなく、確実な照明手段の操作が可能となる。
【００２４】
（５）本発明の顕微鏡システムによれば、調光手段の回転位置に関わらず、調光手段の回転角度の変化量に対する照明強度の変化の比率をほぼ一定にすることができ、被写体への照明光を最適にする調光操作を容易に行なうことができる。
【００２５】
（６）本発明の顕微鏡システムによれば、ズーム倍率の変化による照明光強度の変化を確実に補正することができ、ズーム操作時に調光操作を行なう必要がなく、常に適切な照明光量で顕微鏡観察を容易に行なうことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る顕微鏡システムの全体構成を示す図である。図１に示すように、ＬＥＤ照明ユニット１はＬＥＤ２とコレクタレンズ３を備えている。顕微鏡本体１００の上部には、ステージ４が設けられ、ステージ４上には被写体５が載置されている。さらに顕微鏡本体１００は、被写体側レンズ６、結像レンズ７、撮像素子であるＣＣＤ８、ズーム機構１０、調光コントロール部１４、ＣＣＤ信号処理部１４１を備えている。ＬＥＤ２の光軸ａ上に、コレクタレンズ３、ステージ４、被写体側レンズ６、ズームレンズ群１２、結像レンズ７、及びＣＣＤ８が配置されている。
【００２８】
調光コントロール部１４は、ズームボリューム１１と調光ボリューム１３の抵抗値に基づいてＬＥＤ照明ユニット１の調光制御を行なう。ＣＣＤ信号処理部１４１は、ＣＣＤ８、調光コントロール部１４と接続され、さらに顕微鏡本体１００とは別体のモニタ９に接続されている。ＣＣＤ信号処理部１４１は、ＣＣＤ８からの撮像信号を処理して映像信号を生成する。モニタ９はＣＣＤ信号処理部１４１からの映像信号を受けて、被写体５の観察画像を表示する。
【００２９】
ＬＥＤ照明ユニット１では、ＬＥＤ２から下方へ出射された光をコレクタレンズ３で集光して、ステージ４上に固定された被写体５への照明を行なう。ＬＥＤ２からの照明光によって照明された被写体５の像は、被写体側レンズ６、ズームレンズ群１２、結像レンズ７によってＣＣＤ８に結像され、モニタ９で観察される。なお、結像される被写体像は、ズーム機構１０によって投影倍率（以後、ズーム倍率と称する）を変化させることが可能である。
【００３０】
ズーム機構１０の操作、すなわちズーム倍率の変更は、回し環（図１では不図示。後述する図１９の回し環６０３に相当する。）で行なわれる。ズームボリューム１１は、ズーム倍率の変動により生じる観察像の明るさ変化をキャンセルするための調光を行なう可変抵抗器からなる。このズームボリューム１１は、不図示の連動機構によって、上記回し環の回転操作に連動する。調光ボリューム１３は、ズーム機構１０とは無関係に調光を行なうための可変抵抗器からなる。調光コントロール部１４は、ズームボリューム１１と調光ボリューム１３からの出力を受けて、ＬＥＤ照明ユニット１の調光制御を行なう。
【００３１】
この構成によって、(1)ユーザーによる上記回し環の操作によりズーム倍率が変更された場合に、それに伴って生じる観察像の明るさ変化が自動的に補正され、(2)ユーザーは観察像の明るさを変更したい場合に、調光ボリューム１３を操作することによってズーム倍率と無関係に照明光量の調整を行なえる。
【００３２】
図２の（ａ）は、調光ボリューム１３の回転角度に対する抵抗値の変化の例を示す図、図２の（ｂ）は、ズームボリューム１１の回転角度に対する抵抗値の変化の例を示す図である。ズーム機構１０では、ズームレンズ群１２が光軸ａ方向へ移動することにより、投影倍率を可変させる。すなわちズーム機構１０は、図２の（ｂ）に示すような倍率に対応した回転角度に応じて抵抗値が変化する可変抵抗器からなるズームボリューム１１にズームレンズ群１２が連動しており、上記回し環の回転に連動して抵抗値が変化する。また、調光ボリューム１３は、ユーザーが調光を行なうためのメインのボリュームスイッチであり、ズームボリューム１１と同様、図２の（ａ）に示すように、調光ボリューム１３の回転角度に応じて抵抗値が変化する可変抵抗器からなる。
【００３３】
調光コントロール部１４は、ズームボリューム１１と調光ボリューム１３からの出力を受けて、ＬＥＤ照明ユニット１の調光制御を行なう。
【００３４】
図３は、上記顕微鏡システムの調光機能に関するブロック図である。図３に示すように、調光コントロール部１４では、リファレンス電圧発生器１５が、メインボリュームゲイン１６、減算器１７、加算器１９、及びＡ／Ｄコンバータ２０に接続されている。また、メインボリュームゲイン１６が、減算器１７、ズームゲイン１８、及び加算器１９を介してＡ／Ｄコンバータ２０に接続され、Ａ／Ｄコンバータ２０がＬＥＤ駆動パルス発生器２１に接続されている。さらに、メインボリュームゲイン１６には調光ボリューム１３が接続され、ズームゲイン１８にはズームボリューム１１が接続されている。ＬＥＤ駆動パルス発生器２１には、ＬＥＤ照明ユニット１とＣＣＤ８が接続されている。
【００３５】
リファレンス電圧発生器１５は、メインボリュームゲイン１６へ出力する基準電圧ｒｅｆと、Ａ／Ｄコンバータ２０へ出力する基準電圧ＶＲＢ、ＶＲＴを発生する。本第１の実施の形態では、リファレンス電圧発生器１５は、１Ｖの基準電圧ｒｅｆと、それぞれ１Ｖ、３Ｖの基準電圧ＶＲＢ、ＶＲＴを発生する。
【００３６】
メインボリュームゲイン１６は、リファレンス電圧発生部１５から入力した基準電圧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あり、ここでは１倍から３倍までの増幅を行なう。ズームゲイン１８は、メインボリュームゲイン１６で増幅されたリファレンス電圧から減算器１７によって基準電圧ｒｅｆ分減算された電位を、ズームボリューム１１の抵抗値に応じて増幅するものであり、ここでは１倍から１０倍までの増幅を行なう。
【００３７】
Ａ／Ｄコンバータ２０は、ズームゲイン１８で増幅された電位に加算器１９によって基準電圧ｒｅｆが再び加算された電位を、Ａ／Ｄ変換するものであり、ここでは１Ｖから３Ｖまでの電圧範囲を０から２５５までの値にＡ／Ｄ変換する。
【００３８】
ＬＥＤ駆動パルス発生器２１は、図４に示すように、ＣＣＤ８の駆動制御を行なうための駆動パルスを作成するとともに、ＬＥＤ照明ユニット１のＬＥＤ２への電圧の供給を、ＣＣＤ８の駆動周期Ｔに同期させ、通電パルス幅ｔを可変させて行なうものである。ここで通電パルス幅ｔは、Ａ／Ｄコンバータ２０から出力される０から２５５の値に応じて、最小パルス幅から最大パルス幅まで可変する。最大パルス幅の場合、連続点灯が行なわれる。ここでは最小パルス幅はｔminとなっている。
【００３９】
次に、以上のように構成された本第１の実施の形態の顕微鏡システムにおける動作について説明する。
【００４０】
まず、ＬＥＤ２からの光量を最大値の１／２、ズーム倍率を１倍として観察する場合について説明する。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調光ボリューム１３の抵抗値が変化する。調光コントロール部１４では、リファレンス電圧発生器１５によって生成された１Ｖの基準電位ｒｅｆが、メインボリュームゲイン１６によって、調光ボリューム１３の抵抗値に応じて増幅される。例えば、ユーザーが調光ボリューム１３の回転角度を最大値の１／２の角度にしたものとする。この場合、メインボリュームゲイン１６は調光ボリューム１３の抵抗値に応じて１倍から３倍まで増幅を行なうものであり、ここでは約２Ｖに増幅される。
【００４１】
続いて、メインボリュームゲイン１６で増幅された電位は、減算器１７によって２Ｖから１Ｖへ基準電圧１Ｖ分の減算が行なわれ、さらにズームゲイン１８によって、ズームボリューム１１の抵抗値に応じて増幅される。この場合、ズームゲイン１８はズームボリューム１１の抵抗値に応じて１倍から１０倍まで増幅を行なうものであり、ここではズーム倍率が１倍となっているので増幅率は１倍となり、電位は１Ｖのままとなる。
【００４２】
ズームゲイン１８で増幅された電位は、加算器１９によって１Ｖから２Ｖへ基準電圧１Ｖ分の加算が行なわれ、Ａ／Ｄコンバータ２０へ出力される。Ａ／Ｄコンバータ２０は、１Ｖから３Ｖの電圧範囲を０から２５５までの値にＡ／Ｄ変換するものであるので、入力された２Ｖの電位は１２８としてＬＥＤ駆動パルス発生器２１へ出力される。
【００４３】
ＬＥＤ駆動パルス発生器２１は、Ａ／Ｄコンバータ２０から入力した０〜２５５の値に応じて、通電パルス幅ｔを連続してＣＣＤ８の駆動周期Ｔに同期させ可変するものであるので、通電パルス幅ｔを駆動周期Ｔの約半分となるように制御する。従って、光量が連続通電状態であるＭａｘ光量の約１／２となる調光が行なわれる。
【００４４】
次に、ユーザーが調光ボリューム１３の回転角度を最小値である０の角度にしたものとする。この場合、Ａ／Ｄコンバータ２０の出力は０となるため、通電パルス幅ｔは最小幅のｔminとなり、最小光量であるＭｉｎ光量に調光される。また、調光ボリューム１３の回転角度が最大値である１の角度の場合は、Ａ／Ｄコンバータ２０の出力は２５５となり、通電パルス幅ｔは駆動周期Ｔと同じとなり連続点灯の状態となるので、最大光量であるＭａｘ光量に調光される。
【００４５】
従って、図５に示すように、調光ボリューム１３の回転角度を可変させることで、照明光の連続的な調光が可能となる。同時に、ＣＣＤ８の駆動パルスと同期したパルス制御で調光を行なっているため、色温度の変化がなく、モニタ９で観察可能な調光を行なうことができる。
【００４６】
続いて、ズームボリューム１１を可変させる場合について説明する。以下では、ズーム倍率を先ほどの１倍から１．２倍に可変させる場合について説明する。ユーザーがズームボリューム１１を回転させて、先ほどの１倍の状態から１．２倍の状態に可変させると、ズームレンズ群１２がズーム倍率に対応した位置に移動し、ＣＣＤ８への投影倍率が１．２倍となる。
【００４７】
同時に、ズームボリューム１１の抵抗値も倍率に応じて変化する。ズームゲイン１８はズームボリューム１１の抵抗値に応じて、ズーム倍率に対応した増幅を行なうものであり、ここでは、ズームゲイン１８の増幅率はズーム倍率の２乗と等しい１．４倍となる。通電パルス幅ｔは、ズームゲイン１８からの電位に応じて可変となっているので、通電パルス幅も１．４倍となる。このため、ＬＥＤ照明ユニット１からの光量はズーム倍率１倍の時の１．４倍となるが、投影倍率のためＣＣＤ８上に投影される光量は１／１．４となる。
【００４８】
従って図６に示すように、ＣＣＤ８上の光量は、ズーム倍率に関わらず一定であり、ズーム倍率を１．２倍にしてもズーム倍率１倍の時と等しくなる。これにより、ズーム倍率を可変させた場合でも、一定の明るさの状態で観察を行なうことが可能となる。
【００４９】
また、調光コントロール部１４は上述した構成をなすため、調光ボリューム１３の角度を最小にした場合は、ズームボリューム１１の値によらず、Ａ／Ｄコンバータ２０の出力は０となるため、通電パルス幅ｔは最小幅のｔminとなり、Ｍｉｎ光量に調光される。また、調光ボリューム１３の角度を最大にした場合は、Ａ／Ｄコンバータ２０の出力は２５５となるため、通電パルス幅ｔは最大幅すなわち連続点灯の状態となり、Ｍａｘ光量に調光される。なお、調光ボリューム１３の角度を最小にした場合でも、ＣＣＤ８への駆動パルスの出力は行なわれているので、ＬＥＤ照明ユニット１の光量が最小となっても、自然エネルギーである太陽光を照明に使用した観察が可能である。
【００５０】
（第２の実施の形態）
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る顕微鏡システムの調光機能に関するブロック図である。図７において図３と同一な部分には同符号を付してある。
【００５１】
図７に示すように、調光ボリューム１３とＬＥＤ駆動パルス発生器２１に調光スイッチ２２が接続されている。調光スイッチ２２は、調光ボリューム１３と一体になっているスイッチであり、調光ボリューム１３の抵抗値が０となった時に調光ボリューム１３をさらに抵抗値を下げる方向に回した場合、図８に示すように、ＯＦＦとなり、それ以外ではＯＮとなるものである。
【００５２】
次に、以上のように構成された本第２の実施の形態の顕微鏡システムにおける動作について説明する。
【００５３】
本第２の実施の形態では、調光ボリューム１３を用いてＬＥＤ照明ユニット１の調光を行なうまでは、第１の実施の形態の動作と同様であり、調光ボリューム１３を可変させることによって、ＬＥＤ２への通電パルス幅ｔを最小パルス幅から連続点灯が行なわれる最大パルス幅まで連続的に可変できる。
【００５４】
ユーザーが、調光ボリューム１３を抵抗値が最小の角度からさらに減少する方向に回転させた場合、調光スイッチ２２はＯＦＦの状態となる。調光スイッチ２２がＯＦＦとなると、ＬＥＤ駆動パルス発生器２１はＬＥＤ２の通電を停止させる制御を行なう。そして、ユーザーが調光ボリューム１３を抵抗値の増加する方向に回転させ、調光スイッチ２２がＯＮの状態となると、ＬＥＤ駆動パルス発生器２１は再びＬＥＤ２の通電を開始させる制御を行なう。
【００５５】
従って、ユーザーは調光ボリューム１３を操作するだけで、通電パルス幅ｔの可変と通電のＯＮ，ＯＦＦを行なうことができ、煩雑な操作を行なうことなく、確実にＬＥＤの点灯操作を行なうことができる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る顕微鏡システムの調光機能に関するブロック図である。図９において図３，図７と同一な部分には同符号を付してある。図１０は、第１の実施の形態における調光ボリューム１３の回転角度に対する抵抗値（通電パルス幅）の変化を示す図、図１１は調光ボリューム１３の回転角度に対するＣＣＤ８上の光量の変化を示す図である。図１２は、本第３の実施の形態における調光ボリューム１３’の回転角度に対する抵抗値（通電パルス幅）の変化を示す図、図１３は調光ボリューム１３’の回転角度に対するＣＣＤ８上の光量の変化を示す図である。
【００５７】
図９に示すように、本第３の実施の形態では、図３に示した調光ボリューム１３に代え、調光ボリューム１３’をメインボリュームゲイン１６に接続している。
【００５８】
メインボリュームゲイン１６が、一般的なオペアンプによって非反転増幅で構成された場合、電位の増幅率は、式（１＋Ｒ２／Ｒ１）で求められる。ここで、Ｒ１を４ｋΩの固定抵抗、Ｒ２を０Ωから８ｋΩまで可変である調光ボリューム１３'とすると、前記式から、１倍から３倍までの増幅率が得られることになる。
【００５９】
しかしながら、図１０に示すように、調光ボリュームの回転角度の変化に対する抵抗値の変化量が一定の場合、例えば同じ角度（約３６度）だけ回転させても、電位の変化率は、θａ付近（抵抗値が８００Ω付近）で約１５％、θｂ付近（抵抗値が８ｋΩ付近）で７％と、調光ボリュームの回転位置によって異なることになる。
【００６０】
また、ＬＥＤ２への通電パルス幅ｔは、Ａ／Ｄ変換された電位に応じて可変となっているため、図１１に示すように、調光ボリュームの回転角度の変化と光量の変化の比率が異なることになる。したがって、調光ボリュームの回転位置によって、回転させる角度が同じでも照明光の変化の度合いが異なるため、ユーザーにとって違和感があり、調光操作が煩雑なものとなる。
【００６１】
そこで、本第３の実施の形態の調光ボリューム１３'は、図１２に示すように、同じ角度だけ回転させた場合、抵抗値が小さいθａ付近では抵抗値の変化が少なく、抵抗値が大きいθｂ付近では抵抗値の変化が多くなるような特性を有するものとしている。これにより、図１３に示すように、調光ボリューム１３’の回転角度の変化と光量の変化の比率を等しくすることが可能となる。よってユーザーは、被写体への調光操作を違和感なく容易に行なうことができる。
【００６２】
なお、本第３の実施の形態では、図１０の特性を有する調光ボリューム１３を図１２の特性を有する調光ボリューム１３’に変更したが、例えば、調光ボリューム１３’を図１０の特性を有するものとし、図示しない調光ボリューム軸に設けてもよい。この場合、調光ボリューム１３’を軸と連動させる際に、変形カムを介して回転させることで、図１２に示す抵抗値が小さい付近では変化量が小さく、抵抗値が大きい付近では変化量が大きくなるような特性カーブが得られる。また、図１０に示す調光ボリュームの回転角度を読みとり、ルックアップテーブル等を用いて、図１３に示す特性カーブが得られるように変換を行なっても、同様に実現可能である。
【００６３】
（第４の実施の形態）
図１４は、本発明の第４の実施の形態に係る顕微鏡システムの調光機能に関するブロック図である。図１４において図３，図７，図９と同一な部分には同符号を付してある。図１５は、第１の実施の形態におけるズームボリューム１１の回転角度に対する抵抗値（通電パルス幅）の変化を示す図、図１６はズームボリューム１１の回転角度に対するＣＣＤ８上の光量の変化を示す図である。図１７は、本第３の実施の形態におけるズームボリューム１１’の回転角度に対する抵抗値（通電パルス幅）の変化を示す図、図１８はズームボリューム１１’の回転角度に対するＣＣＤ８上の光量の変化を示す図である。
【００６４】
図１４に示すように、本第４の実施の形態では、図３に示したズームボリューム１１に代え、ズームボリューム１１’をズームゲイン１８に接続している。
【００６５】
ズームゲイン１８が、一般的なオペアンプによって非反転増幅で構成された場合、電位の増幅率は、式（１＋Ｒ２／Ｒ１）で求められる。ここで、Ｒ１を１ｋΩの固定抵抗、Ｒ２を０Ωから１０ｋΩまで可変であるズームボリューム１１'とすると、前記式から、１倍から１０倍までの増幅率が得られることになる。
【００６６】
しかしながら、図１５に示すように、ズームボリュームの回転角度の変化に対する抵抗値の変化量が一定の場合、例えば同じ角度（約３６度）だけ回転させても、電位の変化率は、θａ付近（抵抗値が１ｋΩ付近）で約５０％、θｂ付近（抵抗値が１０ｋΩ付近）で１０％と、ズームボリュームの回転位置によって異なることになる。さらに、ズーム倍率ｘと光量ｙの関係は、ｙ＝Ａ／ｘ２、となる。このため、図１６に示すように、ズームボリュームの回転位置によって、ＣＣＤ８上の光量が異なることになる。
【００６７】
そこで、本第４の実施の形態のズームボリューム１１'は、図１７に示すように、同じ角度だけ回転させた場合、抵抗値が小さいθａ付近では抵抗値の変化が少なく、抵抗値が大きいθｂ付近では抵抗値の変化が多くなるような特性を有するものとしている。これにより、図１８に示すように、ズームボリューム１１’の回転角度によらず、ＣＣＤ８上の光量を一定とすることが可能となる。よってユーザーは、被写体への調光操作を違和感なく容易に行なうことができる。
【００６８】
なお、本第４の実施の形態では、図１５の特性を有するズームボリューム１１を図１７の特性を有するズームボリューム１１’に変更したが、例えば、ズームボリューム１１’を図１５の特性を有するものとし、図示しないズームボリューム軸に設けてもよい。この場合、ズームボリューム１１'を軸と連動する際に、変形カムを介して回転させることで、図１７に示す抵抗値が小さい付近では変化量が小さく、抵抗値が大きい付近では変化量が大きくなるような特性カーブが得られる。また、図１５に示すズームボリューム回転角度を読みとり、ルックアップテーブル等を用いて、図１８に示す特性カーブが得られるように変換を行なっても、同様に実現可能である。
【００６９】
（第５の実施の形態）
図１９，図２０は、本発明の第５の実施の形態に係る顕微鏡システムの構成を示す断面図である。図１９，図２０は、互いの断面方向が９０°をなしている。
【００７０】
図１９，図２０に示す顕微鏡１’は、試料Ａを載置するステージ部２００と、試料Ａを照明するための光源部８００と、ステージ部２００に載置された試料Ａの像を拡大・縮小するズームレンズ部３００と、ズームレンズ部３００により拡大・縮小された像を検出する撮像素子を備えた撮像部４００と、撮像部４００で検出した像のデータを変換し、図示しないパソコンに取り込むための出力部５００と、前述した構成全体を支えるベース部６００、から構成されている。
【００７１】
ステージ部２００には、観察光軸Ｂ付近に開口部２０１ａを有するステージ板２０１が、水平方向に移動可能な状態でステージ受け２０２の上に配置されている。ズームレンズ部３００には、レンズ枠３０６に保持されたレンズ３０１、レンズ枠３０９に保持されたレンズ３０３、レンズ枠３１０に保持されたレンズ３０４が、それらの光軸Ｂが略一致するよう直線的に配置されている。
【００７２】
レンズ枠３０６は、ステージ受け２０２の光軸Ｂ付近にある嵌合部２０２ｃに摺動可能に嵌合している。レンズ枠３０６の外周に設けられた溝３０６ａには、ステージ受け２０２の側面孔２０２ｄに回転可能に取り付けられた焦準ハンドル２０６の先端の偏心ピン２０６ａが嵌合している。なお、焦準ハンドル２０６は、抜け止めピン２０７、バネワッシャ２０８、ワッシャ２０９により、ステージ受け２０２から抜け落ちることなく適度な力量で回転可能に保持されている。その結果として、焦準ハンドル２０６を回転することで、レンズ３０１が光軸Ｂ方向に移動し、試料Ａへのピント合わせが可能になる。
【００７３】
図２１の（ａ）は、レンズ枠３０９の構成を示す斜視図、図２１の（ｂ）は、レンズ枠３１０の構成を示す斜視図である。レンズ枠３０９，３１０は、それぞれ図２１の（ａ），（ｂ）に示すように、嵌合孔３０９ａ，嵌合溝３０９ｂ，及びカムフォロア３０９ｃ、嵌合孔３１０ａ，嵌合溝３１０ｂ，及びカムフォロア３１０ｃを有している。嵌合孔３０９ａ及び嵌合溝３１０ｂは後述する２本の支柱６０２，６０２の一方に、嵌合溝３０９ｂ及び嵌合孔３１０ａは２本の支柱６０２，６０２の他方に、各々上下方向へ移動可能に嵌合している。
【００７４】
図１９，図２０に示すように、２本の支柱６０２，６０２は、上方のステージ受け２０２と下方のベース６０１とに挟持されている。円筒状をなす回し環６０３は、その内側に後述するカム溝６０３ａ,６０３ｂを有し、２本の支柱６０２，６０２を囲むよう配置され、ステージ受け２０２とベース６０１とに挟まれている。回し環６０３の上下端面は、それぞれステージ受け２０２及びベース６０１との間にわずかな隙間を有している。また回し環６０３は、その内径面の上部と下部が、それぞれステージ受け２０２とベース６０１の各突出部の側面に嵌合しており、ステージ受け２０２とベース６０１に対して回転可能な状態にある。カム溝６０３ａ，６０３ｂには、それぞれレンズ枠３０９のカムフォロア３０９ｃ及びレンズ枠３１０のカムフォロア３１０ｃが嵌合し、これらが規制されている。
【００７５】
図２２は、カム溝６０３ａ,６０３ｂの展開図である。図２２に示すように、カム溝６０３ａ,６０３ｂは、それぞれレンズ３０３とレンズ３０４によって試料Ａの像を拡大または縮小し、前後のレンズの焦点位置に結像させるべく計算された形状を有している。その結果として、回し環６０３を回転することで、カム溝６０３ａ,６０３ｂに規制されたカムフォロア３０９ｃ,３１０ｃが押圧され、レンズ３０３とレンズ３０４が光軸Ｂの方向に移動し、試料Ａの像が拡大または縮小される。
【００７６】
さらに、回し環６０３の下方口元の内径周面には内歯ギヤ６０３ｃが設けられ、この内歯ギヤ６０３ｃは、ベース６０１のざぐり穴６０１ａの嵌合部６０１ｂに回転可能に取り付けられた変速ギヤ９０１の大ギヤ部９０１ａと噛み合っている。また、大ギヤ部９０１ａと同軸上で一体的に設けられた小ギヤ部９０１ｂが、回路基板４０２上に設けられた可変抵抗９０３のボリュームギヤ９０３ａと噛み合い、回転可能な状態にある。その結果、可変抵抗９０３の抵抗値は、回し環６０３の回転角度に応じて所定の値に変動可能であり、光源８０１の照明光量を倍率の変動に合わせて変化させることができる。なお、変速ギヤ９０１下方の側面溝にはＣリング９０２が取り付けられ、変速ギヤ９０１が嵌合部６０１ｂから上方へ抜けることを防止している。
【００７７】
撮像部４００は、ズームレンズ部３００によってズーム拡大された試料Ａの像を受光する撮像素子４０１と、受光した像のデータを処理する機能を有する回路基板４０２とからなる。回路基板４０２上には、撮像素子４０１が一体的に設けられている。回路基板４０２は、撮像素子４０１の撮像面がズームレンズ部３００の光学的な焦点位置に一致するよう、ベース６０１に対して固定されている。
【００７８】
出力部５００は、回路基板４０２上に一体的に構成された処理回路５０１と、図示しない外部のパソコンに接続するためのＵＳＢ等の端子５０３とからなる。処理回路５０１と端子５０３は、リード線５０２によって電気的に接続され、画像データ出力やパソコンからの電源供給を可能にする。
【００７９】
光源部８００は、光源８０１と、光源８０１への供給電源を調節するボリューム８０２と、撮像部４００から光源８０１の電源を供給するためのケーブル８０３とを備えており、これらは基板８０４に保持されている。また光源部８００は、リングバネ８０５によって筒状部品８０６内に嵌合固定され光源８０１からの照射光をステージ部２００に載置された試料Ａに集光するための集光レンズ８０７と、基板８０４及び筒状部品８０６を支持し固定ツマミ８０８によってステージ受け２０２に固定されるアーム８０９とを備えている。アーム８０９に支持された基板８０４及び筒状部品８０６は、外装カバー８１０で覆われている。筒状部品８０６の一部は、集光レンズ８０７からの照射光をステージ板２０１に照射するために、外装カバー８１０の外に突出している。
【００８０】
なお、本第５の実施の形態の顕微鏡システムは、上述した第１〜第４の実施の形態の調光機能を有しており、図１９，図２０の構成部分には、図１等に示した部分に相当するものがある。すなわち、試料Ａは被写体５に、光源８０１はＬＥＤ２に、集光レンズ８０７はコレクタレンズ３に、ステージ部２００はステージ４に、撮像素子４０１はＣＣＤ８に、処理回路５０１は調光コントロール部１４とＣＣＤ信号処理部１４１に各々相当する。可変抵抗９０３はズームボリューム１１，１１’に相当する。ボリューム８０２は調光ボリューム１３，１３’に、各々相当する。
【００８１】
以上の構成により、出力部５００に図示しないパソコンを接続することで、撮像部４００に前記パソコンから電源が供給される。ステージ板２０１に載置された試料Ａは、光源部８００により透過照明される。光源部８００からは、ボリューム８０２による供給電源の調整により、所望の照明光量を得ることができる。また、試料Ａへのピント合わせは焦準ハンドル２０６で行なわれる。ズームレンズ部３００により拡大または縮小された像は、撮像部４００で撮像され、その画像データは出力部５００を介して前記パソコンに送られる。
【００８２】
観察像の拡大・縮小は、ユーザーが回し環６０３を回転させて行なうが、このとき変速ギヤ９０１とボリュームギヤ９０３ａが連動回転し、可変抵抗９０３の抵抗値を合わせて変動させる。可変抵抗９０３の抵抗値は、処理回路５０１に入力される。
【００８３】
通常、光学系の倍率を変えると像の明るさが変化し、撮像した画像が白とびや暗黒になってしまう場合がある。しかし、処理回路５０１の制御によりズームレンズ部３００の倍率変化に合わせて光源８０１の照明光量を調整し、撮像素子４０１の受光量が白とびや暗黒にならない一定の範囲内となるような抵抗曲線を有する可変抵抗９０３を用いることで、変倍操作後でもボリューム８０２で調整された観察光量が一定の範囲に保たれ、観察画像の明るさが一定範囲に保たれる。
【００８４】
また、試料Ａの状態によっても観察光量が異なるため、可変抵抗９０３だけでは暗い試料は変倍後も暗いままである。その場合は、ボリューム８０２を手動調整して適切な観察光量に調整する。
【００８５】
なお、ボリューム８０２または回し環６０３の回転操作に応じて、処理回路５０１により、第１〜第４の実施の形態で述べた調光制御を行なうこともできる。
【００８６】
本発明は上記各実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、低コストで大型化することなく、観察光学系と連動して調光を行なっても色温度が変化しない操作性に優れた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の実施の形態に係る顕微鏡システムの全体構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るボリュームの回転角度に対する抵抗値の変化の例を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る顕微鏡システムの調光機能に関するブロック図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るＣＣＤの駆動制御を行なうための駆動パルスを示す図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る調光ボリュームの回転角度に対するＣＣＤ上の光量の変化を示す図。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るズーム倍率に対するＣＣＤ上の光量の変化を示す図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る顕微鏡システムの調光機能に関するブロック図。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る調光ボリュームの回転角度に対するＣＣＤ上の光量の変化を示す図。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る顕微鏡システムの調光機能に関するブロック図。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における調光ボリュームの回転角度に対する抵抗値の変化を示す図。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における調光ボリュームの回転角度に対するＣＣＤ上の光量の変化を示す図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態における調光ボリュームの回転角度に対する抵抗値の変化を示す図。
【図１３】本発明の第３の実施の形態における調光ボリュームの回転角度に対するＣＣＤ上の光量の変化を示す図。
【図１４】本発明の第４の実施の形態に係る顕微鏡システムの調光機能に関するブロック図。
【図１５】本発明の第１の実施の形態におけるズームボリュームの回転角度に対する抵抗値の変化を示す図。
【図１６】本発明の第１の実施の形態におけるズームボリュームの回転角度に対するＣＣＤ上の光量の変化を示す図。
【図１７】本発明の第３の実施の形態におけるズームボリュームの回転角度に対する抵抗値の変化を示す図。
【図１８】本発明の第３の実施の形態におけるズームボリュームの回転角度に対するＣＣＤ８上の光量の変化を示す図。
【図１９】本発明の第５の実施の形態に係る顕微鏡システムの構成を示す断面図。
【図２０】本発明の第５の実施の形態に係る顕微鏡システムの構成を示す断面図。
【図２１】本発明の第５の実施の形態に係るレンズ枠の構成を示す斜視図。
【図２２】本発明の第５の実施の形態に係るカム溝の展開図。
【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…被写体側レンズ
７…結像レンズ
８…ＣＣＤ
９…モニタ
１０…ズーム機構
１１…ズームボリューム
１２…ズームレンズ群
１３…調光ボリューム
１４…調光コントロール部
１４１…ＣＣＤ信号処理部
１５…リファレンス電圧発生器
１６…メインボリュームゲイン
１７…減算器
１８…ズームゲイン
１９…加算器
２０…Ａ／Ｄコンバータ
２１…ＬＥＤ駆動パルス発生器
２２…調光スイッチ
１１’…ズームボリューム
１３’…調光ボリューム
１’…顕微鏡
２００…ステージ部
２０１…ステージ板
２０１ａ…開口部
２０２…ステージ受け
２０２ｃ…嵌合部
２０２ｄ…側面孔
２０６…焦準ハンドル
２０６ａ…偏心ピン
２０７…抜け止めピン
２０８…バネワッシャ
２０９…ワッシャ
３００…ズームレンズ部
３０１…レンズ
３０３…レンズ
３０４…レンズ
３０６…レンズ枠
３０６ａ…溝
３０９…レンズ枠
３０９ａ…嵌合孔
３０９ｂ…嵌合溝
３０９ｃ…カムフォロア
３１０…レンズ枠
３１０ａ…嵌合孔
３１０ｂ…嵌合溝
３１０ｃ…カムフォロア
４００…撮像部
４０１…撮像素子
４０２…回路基板
５００…出力部
５０１…処理回路
５０２…リード線
５０３…端子
６００…ベース部
６０１…ベース
６０２…支柱
６０３…回し環
６０３ａ，６０３ｂ…カム溝
６０３ｃ…内歯ギヤ
８００…光源部
８０１…光源
８０２…ボリューム
８０３…ケーブル
８０４…基板
８０５…リングバネ
８０６…筒状部品
８０７…集光レンズ
８０８…固定ツマミ
８０９…アーム
８１０…外装カバー
９０１…変速ギヤ
９０１ａ…大ギヤ部
９０１ｂ…小ギヤ部
９０２…Ｃリング
９０３…可変抵抗
９０３ａ…ボリュームギヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0004071961.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0004071961.tif 000016
【図１６】
0004071961.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
0004071961.tif 000019
【図１９】
0004071961.tif 000020
【図２０】
0004071961.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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