JP2006030280A - 顕微鏡用照明装置、方法およびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 照明光の明るさ調整が可能で、しかも撮像手段により良質な画像が撮像できる顕微鏡用照明装置、方法およびコンピュータプログラムを提供する。
【解決手段】 照明光を蛍光試料Ｓ上に導く照明光学系に配置される２次元的に配列された複数の微小ミラー２０１を有するＤＭＤ８の各微小ミラー２０１をＮ×Ｎ個単位（Ｎは整数）に構成し、Ｎ×Ｎ個単位を構成する微小ミラー２０１について所定の個数単位でオフ（またはオフ）状態を増減させて複数階調の明るさを得られるように制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、医学、生物学などの研究分野において生物組織からの蛍光を観察する蛍光顕微鏡などに用いられる顕微鏡用照明装置、方法およびコンピュータプログラムに関するものである。

従来、医学および生物学などの分野において生物組織細胞上で蛍光標識を施した蛋白や遺伝子などを観察するのに用いられものに蛍光顕微鏡が知られている。

このような蛍光顕微鏡は、蛍光標識を施された生物細胞に対し、ある特定幅の波長のみを含む照明光（励起光）を照射すると、生物細胞は励起光よりも長い波長の光（蛍光）を発することから、この蛍光を観察するようになっている。

ところで、蛍光顕微鏡を用いて蛍光観察を行なうにあたって視野内の一部分を観察対象とするような場合、標本の他の部分が劣化して蛍光が退色するのを防ぐために、観察視野内の必要な部分のみを照明する方法が採られている。

従来、視野の一部を照明する方法として、顕微鏡の照明装置としてケーラー照明を採用し、観察範囲と同じ範囲を照明するため視野絞り機能を設けたものでは、視野絞りを調整して観察視野内の必要な部分のみを照明する方法が用いられている。

ところが、このような方法では、視野絞りを調整するものであるため、標本上の任意の部分のみを任意の大きさや形状で照明するようなことは難しい。

一方、最近になって、蛍光観察時に視野内を部分的に退色させ、その復帰状態を観察することで、細胞内の物質移動を観察するＦＲＡＰ(Fluorescence Recovery After Photobleaching)、ＦＬＩＰ(Fluorescence Los In Photobleaching)や、科学的に特性を封じ込めたCaged試薬で染色しておき、部分的に照射光を当てることで、その部分のみ特性を回復させ、その拡散を観察する方法などの実用化にともない、蛍光観察時の視野内の一部分を、任意の大きさや形状で照明するような要求が高まっている。

そこで、例えば、特許文献１に開示されるように光源の前面の絞り位置と共役の面に透明／不透明パターンを形成した透過照明素子（ＬＣＤ）を配置して部分照明を実現した方法や、特許文献２に開示されるように光源からの照明光路上の標本と共役位置に複数の微小ミラーで構成されるマイクロミラーデバイス（以下、ＤＭＤ(Digital Micromirror Device)と称する。）を配置して部分照明を実現した方法などが提案されている。

このうちのＤＭＤを用いたものは、応答速度が速く、照射光の色特性を確保した上で高精度な調整制御が可能であり、観察精度の向上が図れるなどの利点を有している。

一方、顕微鏡の照明装置に用いられている光源は、明るさの調整ができないものや、単純に電圧を変化させると照明光の色も変化してしまうものがある。蛍光観察では照明光の色(波長)が重要であため、明るさを変化させるには、照明光の色を変えずに明るさだけを減らすＮＤ（Neutral Density）フィルタを用いるなどしている。しかし、ＮＤフィルタは、透過率が固定（例えば、ＮＤ６は、透過率６％、ＮＤ２５は、透過率２５％）であるため極め細かに明るさを調整をするのが困難である。さらに、ＮＤフィルタは、光路に対して機械的に挿脱させるようにしているので操作速度が遅くなってしまう。

これに対し、上述した光源からの照明光路上にＤＭＤを用いたものは、標本上の部分照明だけではなく、ＤＭＤの制御方法によっては、標本上での照明光の明るさを濃淡をつけて調整することもできる
図２は、このようなＤＭＤの概略構成を示すもので、微小ミラー２０１が多数配置されている。そして、これら微小ミラー２０１の角度位置を個別に制御して反射方向を変化させ、照明光として用いる角度位置をオン、その他の角度位置をオフとしたとき、これらのオン/オフ状態を制御することにより、オン時の反射光２０２のみを照明光として用いるようにしている。また、照明光の明るさに濃淡をつけるには、図３に示すようなパルス幅変調ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）を用い、１周期Ｔ内のオン期間（ｔ１）とオフ期間（ｔ２）の割合（デューティー比）を変化させることで、明るさを変化させる方法が一般的に用いられている。

ところで、このような蛍光観察では、肉眼では認識できない程度の微弱な蛍光を高感度のＣＣＤカメラなどの撮像手段により画像取得し、この取得画像について解析することが行われている。
特表２０００−５０２４７２号公報 特開２００３−１０７３６１号公報

しかし、ＣＣＤカメラを用いて蛍光画像を取得するようにしたものでは、ＤＭＤのＰＷＭによる明るさ制御を人間の目で観察する場合、明るさが変化したように見えるが、ＣＣＤカメラで撮像する場合、シャッター速度が高速になると、シャッターが開いてＣＣＤカメラで撮影するタイミングとＤＭＤのオフ期間が一致することがあり、このタイミングで撮像される画像は、光量不足により解析に使用できないほど劣悪なものになってしまう。

そこで、このような事態を回避するために、ＣＣＤカメラとＤＭＤのＰＷＭ制御の動作タイミングの同期をとるための制御手段が別に必要となるが、システム全体が複雑になってしまう。つまり、ＣＣＤカメラを用いて蛍光画像を撮像するような蛍光顕微鏡において、照明装置にＤＭＤを用い、照明光の明るさを変化させるのにＤＭＤのＰＷＭ制御を行なうようにしたものは、シャッター速度の設定によっては、ＤＭＤのオフ期間と一致することがあり良好な静止画像を撮影するのが難しくなることがあり、この事態を回避するにも、それぞれの動作タイミングを同期させる制御手段が別途必要となり、システムが複雑で高価になるという問題があった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、照明光の明るさ調整が可能で、しかも撮像手段により良質な画像が撮像できる顕微鏡用照明装置、方法およびコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、２次元的に配列された複数の光発生要素を有する照明手段と、前記照明手段からの照明光を試料上に導く照明光学系と、前記複数の光発生要素をＮ×Ｎ個単位（Ｎは整数）でオン／オフ制御する制御手段とを具備したことを特徴としている。

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Ｎ×Ｎ個単位を構成する光発生要素について所定の個数単位でオン（またはオフ）状態を増減させて複数階調の明るさを得られるように制御することを特徴としている。

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、前記照明手段は、光源と、該光源からの光を反射する複数の光発生素子としての微小ミラーを有するマイクロミラーデバイスを有し、前記微小ミラーを前記制御手段によりオン／オフ制御可能にしたことを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記照明手段は、２次元的に配列された複数の固体照明素子を有するアレー照明装置を有し、前記固体照明素子を前記制御手段によりオン／オフ制御可能にしたことを特徴としている。

請求項５記載の発明は、照明光を試料上に導く照明光学系に配置される２次元的に配列された複数の光発生要素を有する照明手段の前記複数の光発生要素をＮ×Ｎ個単位（Ｎは整数）に構成し、該Ｎ×Ｎ個単位を構成する光発生要素について所定の個数単位でオン（またはオフ）状態を増減させて複数階調の明るさを得られるように制御することを特徴としている。

請求項６記載の発明は、照明光を試料上に導く照明光学系に配置される２次元的に配列された複数の光発生要素を有する照明手段を制御するコンピュータプログラムであって、明るさ入力を待つ第１のステップと、前記第１のステップで入力される明るさ入力値からＮ×Ｎ個単位（Ｎは整数）に構成される光発生要素について所定の個数単位のオン（またはオフ）状態を決定してディザパターンを設定する第２のステップと、前記第２のステップで設定されたディザパターンに基づいて前記光発生要素のオン／オフを制御する第３のステップとを有することを特徴としている。

本発明によれば、照明光の明るさ調整が可能で、しかも撮像手段により良質な画像が撮像できる顕微鏡用照明装置、方法およびコンピュータプログラムを提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態にかかる顕微鏡用照明装置を使用した顕微鏡システムの概略構成を示している。

図において、１はステージで、このステージ１には、試料として蛍光試料Ｓが載置されている。ステージ１は、光軸方向に上下動可能になっていて、この上下方向の移動により蛍光試料Ｓのピントを合わせが可能になっている。

ステージ１の上方には、蛍光試料Ｓに近接して対物レンズ３が配置されている。対物レンズ３は、倍率の異なる複数本（図示例では２本）がレボルバ２に保持され、レボルバ２の回転操作により選択的に対物レンズ３を光軸上に位置され、蛍光試料Ｓを観察できるようになっている。

一方、４は、照明用光源として、水銀ランプやキセノンランプなどの光源で、この光源４から発せられる光の光路には、照明光学系を構成するコレクタレンズ５、ＮＤフィルタ６、反射ミラー７が配置されている。また、反射ミラー７の反射光路には、光源４とともに照明手段を構成するＤＭＤ８が配置されている。

コレクタレンズ５は、光源４からの光を平行光に変換するものである。ＮＤフィルタ６は、光源４からの照明光の明るさを調整するためのもので、照明光が明る過ぎるような場合に光路中に機械的に挿入されるようになっている。

ＤＭＤ８は、上述した図２に示すように角度位置が個別に制御される光発生要素としての複数の微小ミラー２０１を２次元的に配列し、各微小ミラー２０１に対する印加電圧をオン／オフ制御(印加電圧の制御)することで、各微小ミラー２０１を独立して制御できるようになっている。具体的には、１０２４×７６８個(約８０万個)（図２では、２個の微小ミラー２０１のみを示している。）の微小ミラー２０１が２次元空間的に配置され、それぞれの微小ミラー２０１が、垂線ＳＡに対して予め決められた傾斜角度±α(例えば１０°)のいずれかに個別に設定されるようになっている（図２参照）。そして、傾斜角度＋αの位置をオン、傾斜角度−αの位置をオフとしたとき、微小ミラー２０１をオン制御した状態で光源４の光の反射光２０２を照明光として蛍光試料Ｓ側に案内し、オフ制御された状態の反射光２０３を外部方向に放出することにより、所望の面積と形状の反射面を形成できるようにしている。なお、これら微小ミラー２０１は、制御部１８により独立して１０マイクロ秒オーダーの応答速度でオン／オフの切換え制御が可能である。

また、このようなＤＭＤ８は、照明光軸Ａ（図１参照）に対して垂直で、対物レンズ３の光軸に対して垂直に投影されるように蛍光試料Ｓの共役位置に配置されている。

図１に戻って、ＤＭＤ８の反射光路には、視野絞り投影レンズ９、励起フィルタ１０を介してダイクロイックミラー１１が配置されている。視野絞り投影レンズ９は、ＤＭＤ８の微小ミラー２０１を最適な大きさで標本Ｓに投影させるためのものである。励起フィルタ１０は、蛍光試料Ｓを励起するに必要な帯域の波長の光のみを透過する。ダイクロイックミラー１１は、励起フィルタ１０を透過された励起光を反射し、蛍光試料Ｓから発せられる蛍光を透過させるような特性のものが用いられる。

ダイクロイックミラー１１の励起光の反射光路には、上述した対物レンズ３を介してステージ１上の蛍光試料Ｓが配置され、蛍光試料Ｓ上方から励起光を照射するようになっている。蛍光試料Ｓから発せられる蛍光は、励起光の波長より長波長側にシフトした光となって対物レンズ３よりダイクロイックミラー１１を透過する。

ダイクロイックミラー１１を透過した光路には、観察光学系を構成するバリアフィルタ１２、光路切換え部１３が配置されている。バリアフィルタ１２は、蛍光の帯域以外の光をカットしてＳ／Ｎの良い観察像を取得するためのものである。光路切換え部１３は、バリアフィルタ１２より入射した光を２方向に分岐するもので、一方の光路に接眼レンズ１４が配置されて目視観察を可能とし、また、他方の光路に、外部機器である撮像手段としてのＣＣＤカメラ１５が配置され、蛍光の撮像を可能としている。ＣＣＤカメラ１５で撮像した蛍光像は、不図示のモニターで表示することが可能である。

ＣＣＤカメラ１５には、制御手段としてのパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと称する。）１６が接続されている。ＰＣ１６は、ＣＣＤカメラ１５で撮像した画像をデジタル画像として取り込み、ＣＲＴ１７上に蛍光画像として表示させることができる。また、ＰＣ１６は、不図示のキーボードから明るさ値を入力することで、蛍光試料Ｓの照明光の明るさを決定するパターンを生成するようにしている（詳細は後述する。）。このパターン情報は、制御部１８に出力される。制御部１８は、ＰＣ１６からのパターン情報に基づいてＤＭＤ８の複数の微小ミラー２０１をＮ×Ｎ単位（Ｎは整数）でオン／オフ制御し、光源４からの照明光を蛍光試料Ｓ上に照射可能にしている。また、ＰＣ１６で生成されたパターンは、ＣＲＴ１７上にも表示することが可能で、オペレータがパターンを確認することができるようになっている。

次に、このように構成した実施の形態の作用を説明する。

いま、光源４より光が発せられると、この光源４からの光は、コレクタレンズ５により平行光に変換され、ＮＤフィルタ６（光路に挿入されている場合のみ）を介して反射ミラー７で反射し、さらにＤＭＤ８で反射し、視野絞り投影レンズ９を透過して励起フィルタ１０に入射し、蛍光標本Ｓの励起に必要な帯域の波長光が透過し、ダイクロイックミラー１１で反射し、対物レンズ３を介して蛍光標本Ｓ面に照射される。

そして、励起光により蛍光標本Ｓより発生した光は、ダイクロイックミラー１１を透過し、バリアフィルタ１２に入射し、蛍光の帯域以外の光がカットされ、光路切替部１３を介して接眼レンズ１４により観察像の目視観察またはＣＣＤカメラ１５による蛍光像の撮像が行われる。

このような状態において、ＤＭＤ８を用いた照明光の明るさ調整について説明する。

ところで、ＤＭＤ８を用いて照明光の明るさを調整をする場合、一般的には従来技術で述べたように微小ミラー２０１をＰＷＭ制御によりオン/オフさせ、このときのオン期間とオフ期間の割合（デューティー比）を変化させることで、明るさを変化させる方法が用いられている。しかし、この方法だと、微小ミラー２０１のオン期間にＣＣＤカメラ１５により撮像した画像と、微小ミラー２０１のオフ期間にＣＣＤカメラ１５により撮像した画像とで像の明るさが異なってしまい、特に、微小ミラー２０１のオン期間に撮像された画像は、極端な光量不足により解析に使用できないような劣悪なものになってしまう。

そこで、この第１の実施の形態では、ＤＭＤ８のＰＷＭ制御を用いず、微小ミラー２０１をオン（又はオフ）に設定した状態のみで照明光の明るさ調整を行なうようにしている。

図４は、ＤＭＤ８の微小ミラー２０１を３×３単位のマトリックスで制御する場合を示したものである。ここでは、図示の白抜きで示す状態をオン、黒塗りで示す状態をオフで示している。そして、３×３の微小ミラー２０１のうち、同図（ａ）に示すように全てオンした状態を０階調、同図（ｊ）に示すように全てオフした状態を９階調とし、その間で同図（ｂ）〜（ｉ）に示すように微小ミラー２０１を1個ずつオフして１〜８階調を得られるようにすると、合計で１０種類の階調を生成することができる。この場合、３×３の微小ミラー２０１の中でどの微小ミラー２０１からオフにしていくかは、任意でも、時計回りの順番でもかまわない。また、オフしていく微小ミラー２０１は、１個ずつに限らず複数個ずつであってもよい。さらに、同図（ｊ）に示すように全てオフした状態から所定の個数単位でオンするようにしてもよい。

このようなディザパターンを用いると、微小ミラー２０１を全てオン状態にすると、光源４からの照明光の１００％を光軸Ａ方向に案内することができ、また、微小ミラー２０１を1個ずつオフ状態にしていくと、照明光の光量を約１１．１％ずつ減らしていくことができ、全ての微小ミラー２０１をオフ状態にすることで光源４からの照明光を遮光することができる。

図５は、ＰＣ１６により実行されるＤＭＤ８を用いて照明光の明るさを設定するためのプログラムのフロチャートを示したものである。

まず、ステップＳ１で、ＤＭＤ８の微小ミラー２０１を全てオフにする。このステップＳ１は、必要がなければ省略してもよいが、蛍光観察では不要な光を照射すると蛍光が退色してしまうことから明るさの調整前は光を遮断しておくのが望ましい。

次に、ステップＳ２で、ＤＭＤ８に設定する明るさの値の入力を待つ。オペレータは、ＰＣ１６のキーボードなどの入力手段から明るさを指示する値を入力する。ここでの明るさ値は、例えば、３×３単位の微小ミラー２０１を全てオンにした状態を１００％、全てオフにした状態を０％として、０〜１００％までの値を入力する。

明るさ値が入力されると、次のステップＳ３に進む。ステップＳ３では、入力された明るさ値から対応するディザパターンを求める。例えば、３×３単位の場合、微小ミラー２０１を1個変化させると約１１．１％の明るさが変化するので、入力された明るさ値から１１．１％の倍数の最も近い値を求め、対応するディザパターンを求める。この場合、ＰＣ１６は、予め図４（ａ）〜（ｊ）で示すような各階調ごとのディザパターンと、これらディザパターンに対応する明るさ値を記憶しておき、明るさ値が入力されると、この入力された明るさ値に近い階調のディザパターンを求めるようにしてもよい。

ステップＳ４に進み、入力された明るさ値から求めたディザパターンをＣＲＴ１７上に表示させる。この場合、図６に示すように３×３単位のディザパターンＰＴは、ＤＭＤ８全体について並べて表示される。

このようにして生成されたバターン情報は、ＰＣ１６から制御部１８に出力される。制御部１８は、ＰＣ１６のパターン情報に基づいてＤＭＤ８の各微小ミラー２０１をディザパターン単位でオン／オフ制御し、これにより蛍光試料Ｓ上の照明光の明るさが制御される。

従って、このようにすれば、ＤＭＤ８の微小ミラー２０１を３×３単位で制御することで、これら３×３単位のディザパターンを形成する微小ミラー２０１により照射される照明光の光量を制御することができるので、照明光の明るさ調整を簡単に行なうことができる。また、これら３×３単位のディザパターンＰＴをＤＭＤ８全体について並べて表示することで、蛍光標本Ｓ上の観察視野全体の明るさ調整を行なうことができる。

また、ＤＭＤ８の微小ミラー２０１は、常にオンまたはオフに設定され、従来のようにＰＷＭ制御を用いた周期的な制御が行われることがないので、微小ミラー２０１のオン期間にＣＣＤカメラ１５により撮像した画像像と、オフ期間にＣＣＤカメラ１５により撮像した画像とで蛍光像の明るさが異なってしまうようなことがなくなり、ＣＣＤカメラ１５より常に良質な画像を撮像することができる。

さらに、ＮＤフィルターのように機械的にフィルタを挿入して明るさを調整するものと比べても、ＤＭＤ８は、高速にディザパターンを表示することができるので、高速に明るさ調整ができ、さらに明るさの階調もＮＤフィルターを用いたものと比べ、細かく制御することもできる。

（第１の実施の形態の変形例1）
上述した実施の形態では、ディザパターンのマトリックスを３×３単位としたが、微小ミラー２０１が十分小さければ、Ｎ×Ｎとして、２×２、５×５、６×６など数を増減することができる。例えば、５×５の場合は、２６種類の階調をつけることができるので、より細かい明るさ調整が可能となる。

（第１の実施の形態の変形例２）
上述した実施の形態において、さらに蛍光試料Ｓの照明を部分的に行うような場合は、図７に示すように必要な部分のみ照射するような照射パターンＰＴＡをＤＭＤ８の微小ミラー２０１で形成する。そして、さらに、この照射パターンＰＴＡの範囲で明るさ調整したい場合は、上述したディザパターンを照射パターンＰＴＡの範囲内で生成するようにすればよい。

（第１の実施の形態の変形例３）
上述した実施の形態では、ＤＭＤ８を蛍光試料Ｓと共役な位置に配置するようにしている。この場合、ＤＭＤ８の微小ミラー２０１の面積が大きかったり、対物レンズ３の倍率を高くすると、ＤＭＤ８上のディザパターンそのものが蛍光試料Ｓ上に投影されてしまい、明るさの調整にならないことがある。このような場合は、ＤＭＤ８そのものを照明光軸Ａ方向に前後移動し、蛍光試料Ｓ上に投影されるディザパターンをぼかすことで試料全体を均一に照明することができる。

（第１の実施の形態の変形例４）
図５で述べたフローチャートのステップＳ２では、ＤＭＤ８に設定する明るさの入力を待つ状態から、オペレータがＰＣ１６のキーボードなどの入力手段から明るさを指示する値を入力するようにしているが、この明るさ値の設定を自動的に行なうこともできる。

この場合、図１において、ＣＣＤカメラ１５で撮像した画像がデジタル画像としてＰＣ１６に取り込まれる。このデジタル画像は、例えば1画素当たり２５６階調(０階調を黒、２５５階調を白として、その間をグレーの中間色で表現する)の明るさとしてＰＣ１６の不図示のメモリ上に記憶される。ＰＣ１６は、デジタル画像の明るさを解析し、仮に、明る過ぎるような場合、例えば、２００階調以上の明るさの場合は、最適な明るさとして、例えば１２８階調(目標値)に合わせる。この場合、ＤＭＤ８のディザパターンを現在のパターンから暗い階調に変更する。すなわち、ＤＭＤ８の微小ミラー２０１を、例えば、図４（ａ）に示す０階調から同図（ｂ）に示す１階調へというように１段階ずつ暗くして行き、デジタル画像の最適な明るさ１２８階調(目標値)になるまで照明光を暗くしていく。逆に、デジタル画像の明るさが暗す過ぎるような場合は、微小ミラー２０１を調整して、デジタル画像の最適な明るさ１２８階調(目標値)になるまで照明光を明るくしていく。

このような処理をデジタル画像の明るさが目標値になるまで繰り返すことで、照明光の明るさを最適なものに調整すことができる。これらの制御は、ＰＣ１６で実行するが、観察する試料(蛍光試料Ｓ)や顕微鏡システムに応じてディザパターンの変化量を変更できるようにしておく。

このようにすれば、その都度、オペレータが明るさ値を入力することなく、照明光の最適な明るさを設定することができる。

(第２の実施の形態)
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。

図８は、本発明の第２の実施の形態にかかる顕微鏡用照明装置を使用した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。

この場合、照明手段として、水銀ランプやキセノンランプなどの光源４に代えてアレー照明装置２０を設け、このアレー照明装置２０から発せられる光の光路に視野絞り投影レンズ９、励起フィルタ１０を介してダイクロイックミラー１１が配置されている。

アレー照明装置２０は、固体照明素子として不図示の複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が２次元に配列され、それぞれ１つ１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を別々に点灯／消灯(オン／オフ)できるようになっている。つまり、この場合も、ＰＣ１６からのパターン情報に基づいて発光ダイオード（ＬＥＤ）をＮ×Ｎ単位のマトリックスで制御し、ディザパターンを表示させることにより、蛍光試料Ｓ上での擬似的な明るさを調整することができる。

このようにすれば、第１の実施の形態で述べたＤＭＤ８をアレー照明装置２０に置き換え、ＤＭＤ８の微小ミラー２０１の代わりに用いられた発光ダイオード（ＬＥＤ）によりディザパターンを表示させることにより、蛍光試料Ｓの照明光の明るさを適宜調整することができる。

一方、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、電圧を調整して明るさ制御をすると、発光波長にずれを生じることが知られている。このため、蛍光観察のように照明光の波長を重視するものでは、波長ずれにより蛍光観察そのものができなくなる。このため、従来では、発光ダイオード（ＬＥＤ）の明るさ制御にＰＷＭ制御を用いるのが一般的であった。しかし、ＰＷＭ制御を採用すると、上述したようにＣＣＤカメラのシャッター速度の設定によって、良好な画像を撮影するのが難しくなることがあった。このような場合でも、アレー照明装置２０の発光ダイオード（ＬＥＤ）にディザパターンを表示させることにより、個々の発光ダイオード（ＬＥＤ）の点灯にＰＷＭ制御を用いず、常に一定の電圧値で点灯させて、波長ずれを回避した状態で明るさ調整を行なうことができる。

なお、このような第２の実施の形態についても、上述した変形例１、変形例２および変形例４を適用することができる。

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。

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。

本発明の第１の実施の形態にかかる顕微鏡用照明装置を使用した顕微鏡システムの概略構成を示す図。 第１の実施の形態に用いられるＤＭＤを説明する概略構成を示す図。 第１の実施の形態に用いられるＤＭＤに従来適用されていたＰＷＭ制御を説明するための図。 第１の実施の形態に用いられるＤＭＤによる階調制御を説明するための図。 第１の実施の形態に用いられるＤＭＤにより照明光の明るさを設定するプログラムを説明するためのフローチャート。 第１の実施の形態に用いられるＤＭＤによるディザパターンの表示例を示す図。 第１の実施の形態に用いられるＤＭＤによる照射パターンの表示例を示す図。 本発明の第２の実施の形態にかかる顕微鏡用照明装置を使用した顕微鏡システムの概略構成を示す図。

符号の説明

１…ステージ、２…レボルバ
３…対物レンズ、４…光源
５…コレクタレンズ、６…ＮＤフィルタ
７…反射ミラー、８…ＤＭＤ
９…視野絞り投影レンズ、１０…励起フィルタ
１１…ダイクロイックミラー、１２…バリアフィルタ
１３…光路切替部、１４…接眼レンズ
１５…ＣＣＤカメラ、１６…ＰＣ
１７…ＣＲＴ、１８…制御部
２０…アレー照明装置

Claims (6)

1. ２次元的に配列された複数の光発生要素を有する照明手段と、
   前記照明手段からの照明光を試料上に導く照明光学系と、
   前記複数の光発生要素をＮ×Ｎ個単位（Ｎは整数）でオン／オフ制御する制御手段と
   を具備したことを特徴とする顕微鏡用照明装置。
2. 前記制御手段は、前記Ｎ×Ｎ個単位を構成する光発生要素について所定の個数単位でオン（またはオフ）状態を増減させて複数階調の明るさを得られるように制御することを特徴とする請求項１記載の顕微鏡用照明装置。
3. 前記照明手段は、光源と、該光源からの光を反射する複数の光発生素子としての微小ミラーを有するマイクロミラーデバイスを有し、前記微小ミラーを前記制御手段によりオン／オフ制御可能にしたことを特徴とする請求項１または２記載の顕微鏡用照明装置。
4. 前記照明手段は、２次元的に配列された複数の固体照明素子を有するアレー照明装置を有し、前記固体照明素子を前記制御手段によりオン／オフ制御可能にしたことを特徴とする請求項１または２記載の顕微鏡用照明装置。
5. 照明光を試料上に導く照明光学系に配置される２次元的に配列された複数の光発生要素を有する照明手段の前記複数の光発生要素をＮ×Ｎ個単位（Ｎは整数）に構成し、該Ｎ×Ｎ個単位を構成する光発生要素について所定の個数単位でオン（またはオフ）状態を増減させて複数階調の明るさを得られるように制御することを特徴とする顕微鏡用照明方法。
6. 照明光を試料上に導く照明光学系に配置される２次元的に配列された複数の光発生要素を有する照明手段を制御するコンピュータプログラムであって、
   明るさ入力を待つ第１のステップと、
   前記第１のステップで入力される明るさ入力値からＮ×Ｎ個単位（Ｎは整数）に構成される光発生要素について所定の個数単位のオン（またはオフ）状態を決定してディザパターンを設定する第２のステップと、
   前記第２のステップで設定されたディザパターンに基づいて前記光発生要素のオン／オフを制御する第３のステップと
   を有することを特徴とするコンピュータプログラム。

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