JP2007322348A - 照明装置、及び顕微鏡システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ダイクロイックミラー3a〜3cは、光源1からの光より、異なる波長域の光を抽出する。シャッタ23a〜23cは、ダイクロイックミラー3a〜3cの各々によって抽出された光を各々遮蔽する。駆動回路98は、シャッタ23a〜23cで遮蔽させる光の選択を行う。ダイクロイックミラー3a〜3cは、シャッタ23a〜23cで遮蔽されなかった光を混合する。混合された光は、選択波長集光ポジション7に集光される。
【選択図】 図2
Description
図21に示した光学系では、光源1、コレクタレンズ2、ダイクロイックミラー3a−1〜3c−1、シャッタ5a〜5c、ダイクロイックミラー3a−2〜3c−2、コンデンサレンズ6、選択波長集光ポジション7が光軸に沿って順に配置されている。
シャッタ5a〜5cは、外部制御により、機械的にあるいは液晶などを用いて電気光学的に、光束を遮蔽する機能を有している。
図22に示した光学系では、光源1、ハーフミラー11、コレクタ兼コンデンサレンズ12、ダイクロイックミラー3a〜3c、シャッタ5a〜5c、反射ミラー13a〜13c、選択波長集光ポジション7が光軸に沿って順に配置されている。
図22に示した光学系において、光源1から出射した光線は、ハーフミラー11を透過してコレクタ兼コンデンサレンズ12を経て略平行の光束とされた後にダイクロイックミラー3aに入射する。ダイクロイックミラー3aは、入射した光束中に含まれる任意の波長域の光のみを反射し、他の波長域の光は透過する。
この他に、本願発明に関し、例えば特許文献1には、波長の異なる2種類の光束の各々の光路を回転遮光板で交互に遮断するようにして、2波長励起光を高速且つ安定して切り換える光源装置についての技術が開示されている。
更に、例えば特許文献3には、波長の選択がされた試料への照射光の一部を分岐してケースの外側に透過させることで、選択された波長の確認を可能とした顕微鏡の技術が開示されている。
まず、複数の波長域の光源を切り換えて観察条件を変えながら検査対象物の画像データの取得を行うには、単一波長で画像データを取得する場合に比べ、画像データ取得の作業効率が著しく低下してしまう。
また、前述した本発明に係る照明装置において、当該混合手段によって混合された光が照射された試料の顕微鏡画像を撮像するときのフレームレートを通知するフレームレート信号を生成して当該顕微鏡画像を撮像するビデオカメラへと送出するフレームレート信号生成手段を更に有するように構成することもできる。
また、前述した本発明に係る照明装置において、各種の情報画面を表示する画面表示手段と、各種の指示を取得する指示取得手段と、を更に有し、当該画面表示手段は、当該波長域抽出手段が各々抽出する光の波長域を特定する情報が表されている情報画面を表示し、当該指示取得手段は、当該光の波長域についての選択指示を取得し、当該選択手段は、当該指示取得手段によって取得された選択指示に基づいて、当該遮蔽手段で遮蔽させる光を選択する、ように構成することもできる。
まず、図1について説明する。同図は、本発明を実施する顕微鏡システムの構成を示している。このシステムは、顕微鏡81及び照明波長域選択部91と、これらを制御する制御部94とを備えて構成されている。このうち、照明波長域選択部91とこれを制御する制御部94とで照明装置を構成している。
図2に示した光学系は、光源1からの光束を複数に分岐し、各々の光束で所望の波長域の光を選択した後に分岐した光束を選択波長集光ポジション7に集光させるものである。
波長域選択部92はこのような光学系を有しており、制御部94で行われる制御によって、NDフィルタ21及び22a〜22cを面内に対して回転制御することによって各波長域の光の透過率を変化させる機能、及び、シャッタ23a〜23cを開閉制御することによって光路4a〜4cを遮蔽させる機能を備えている。
顕微鏡システムの使用者が制御部94に指示を与え、制御部94に予め記録されている制御プログラムを実行させる。すると、制御部94は駆動回路98を制御してNDフィルタ21及び22a〜22c並びにシャッタ23a〜23c及び光源シャッタ24をそれぞれ初期化する。このとき、NDフィルタ21及び22a〜22cは透過率が100%の状態とされると共に光源シャッタ24は開放状態にされる一方で、シャッタ23a〜23cは遮光状態にされ、結果として光路4a〜4cがいずれも遮蔽された状態となる。
図3の画面では、その左側に制御入力部200が配置されており、その右側には顕微鏡画像表示部300が配置されている。ここで、制御入力部200に対する各種の操作は、制御部94を構成しているコンピュータに備えられているマウス装置に対するクリック操作やドラッグ操作、あるいはキーボードに対する押下操作を使用者が行うことによって行われる。
同期設定画面は、ビデオカメラ102の同期信号と波長域選択部92の駆動回路98による制御動作のタイミングとの同期関係の設定のための画面である。なお、図5の画面例では、同期設定画面内に設けられている「通常観察」欄、「One shot」欄、及び「PLL」欄の3つの欄のうち、「PLL」欄のみが有効である状態を示している。
ビデオカメラ102は、露出の期間を示す「EXP.OUT」なる信号を、信号ケーブル104を介して波長域選択部92へと伝送している。同期回路97は、まず、この「EXP.OUT」の立ち下がりエッジに、シャッタ23a〜23cを動作させるパルス信号である「Delay」の立ち上がりエッジを同期させて生成する(図中※1)。また、この「Delay」のパルス信号よりも、図5に示した同期設定画面の「PLL」欄における「シャッタ位相」に設定した時間分だけ早いパルス信号を「フレームパルス」として生成する(図中※2)。
図6において、「ND調整」の欄はNDフィルタ21での光の透過率の設定を行う欄であり、図2の光学系全体の光量を調整するために使用される。また、「ND個別調整」の欄では、「CH1」でNDフィルタ22cでの光の透過率の設定を、「CH2」でNDフィルタ22bでの光の透過率の設定を、そして「CH3」でNDフィルタ22aでの光の透過率の設定を、それぞれ行うことができる。
このためには、使用者は、図6のユーザインタフェース画面における制御入力部200の「観察CH」欄で、利用することを所望している光の波長域に対応する各観察チャンネルのチェックボックスを任意のタイミングでチェックして選択すればよい。ここで、「CH1」、「CH2」、及び「CH3」の全てが選択された状態の画面を図8に示す。
このときの波長域選択部92における各制御信号のタイミングは、基本的には図7に示したものと同様である。
波長域間で照明強度の調整は以下のようにして行う。すなわち、まず、最も照明強度が低い(暗い)波長域の光による照明強度を100%とする。そして、このときに、他の波長域の光による照明強度が一致するようにNDフィルタ22a〜22cを調整し、この調整後のNDフィルタ22a〜22cの位置を基準点として登録する。
この場合、ビデオカメラ102からは、「VSYNC」信号が波長域選択部92へと送られてくる。同期回路97は、まず、この「VSYNC」信号の立ち下がりエッジに、シャッタ23a〜23cを動作させるパルス信号である「Delay」の立ち上がりエッジを同期させて生成する(図中※1)。また、図5に示した同期設定画面の「PLL」欄における「シャッタ位相」に設定した時間と、ビデオカメラ102での撮像における1フレーム中の露出時間との合計時間分だけ、この「Delay」のパルス信号よりも早いパルス信号を「フレームパルス」として生成する(図中※2)。
以上のように、図1に示した顕微鏡システムでは、照明波長域選択部91の動作方法として「TVカメラ基準モード」を選択することにより、使用者が光源1の照射タイミングを気にすることなく、ビデオカメラ102に対する撮像指示のための操作や照明の選択指示のための操作を行うことができる。また、照明波長域選択部91が観察・測定対象の試料83に対し、波長域及び時間の両方の面で不必要な照明をすることなく、適切なタイミング(ビデオカメラ102での画像の撮像におけるフレーム単位)でシャッタ23a〜23cを開閉させることができる。更に、観察・測定対象の試料83に対する照明として、異なる波長域の光を組み合わせたものを使用することで、得られる画像のコントラストを調整することができるので、同一回数の検査において得ることのできる情報量が増加する。
図15に示した構成は、同期回路97に代わって同期生成回路105が設けられている点において、図2に示した第一の構成と異なっている。
顕微鏡システムの使用者が制御部94に指示を与え、制御部94に予め記録されている制御プログラムを実行させる。すると、制御部94は、前述した場合と同様、駆動回路98を制御してNDフィルタ21及び22a〜22c並びにシャッタ23a〜23c及び光源シャッタ24をそれぞれ初期化すると共に、制御部94のモニタ装置に、図3に例示するようなユーザインタフェース画面を表示する。
まず、同期生成回路105は、図17に示した同期設定画面の「通常観察」欄における「フレームレート」の項目に設定した時間を取得して当該時間を周期とする「フレームパルス」を連続して生成している(図中※1)。「フレームパルス」は、制御部94からの各種指示を駆動回路98が受け付ける際の受け付けタイミングの信号として利用される。
このためには、使用者は、前述した場合と同様に、図6のユーザインタフェース画面における制御入力部200の「観察CH」欄で、利用することを所望している光の波長域に対応する各観察チャンネルのチェックボックスを、図8に示すように、任意のタイミングでチェックして選択すればよい。
このときの波長域選択部92における各制御信号のタイミングは、基本的には図18に示したものと同様である。
本実施形態においては、図17に示した同期設定画面における「One shot」欄に対する設定を行うことにより、「ユニット基準モード」でのワンショット動作における「シャッタ位相」、「フレームレート」、及び「露出時間」の各項目の値を、通常観察動作とは独立して設定することができるように構成されている。
例えば、使用者が、ユーザインタフェース画面の制御入力部200を図11に表されているように選択操作したことにより、「ユニット基準モード」での通常観察が行われている状態で、任意のタイミングで「One Shot CH」欄における「取り込み」ボタンの押下操作を行うと、制御部94は、波長域選択部92に「Capture」信号をローアクティブの論理で発行する(図中※1)。
なお、前述した条件設定画面におけるモード設定画面では、図20に示すように、「外部ユニット基準モード」を選択することもできる。「外部ユニット基準モード」は、図15における同期生成回路105の機能を停止し、制御部94からの指示に即応してシャッタ23a〜23cを開閉動作させる動作モードである。この動作モードを選択することにより、波長域選択部92は制御部94からの指示のみで動作するようになる。従って、制御部94でプログラムを実行させて波長域選択部92の各部の動作手順を制御させることにより、NDフィルタ22a〜22cの調整及びシャッタ23a〜23cの開閉を自在なタイミングで組み合わせて制御することができる。
3a〜3c、3a−1〜3c−1、3a−2〜3c−2 ダイクロイックミラー
4a〜4c 光路
5a〜5c、23a〜23c シャッタ
7 選択波長集光ポジション
11 ハーフミラー
12 コレクタ兼コンデンサレンズ
13a〜13c 反射ミラー
21、22a〜22c NDフィルタ
24 光源シャッタ
31a、31b 全反射ミラー
31a’、31b’ 反射面
51a〜51c コーナーキューブ
52a〜52c 集光レンズ
81 顕微鏡
82 投光管兼撮像系
83 試料
84 試料台
85 対物レンズ
86 回転レボルバ
87 接眼ユニット
88 コネクタ
89 架台
90 光ファイバ
91 照明波長域選択部
92 波長域選択部
93 ランプハウス
94 制御部
95、96 制御ケーブル
97 同期回路
98 駆動回路
99a〜99d センサ部
100 表示・出力回路
102 ビデオカメラ
103、104 信号ケーブル
105 同期生成回路
200 制御入力部
300 顕微鏡画像表示部
Claims (13)
- 光源からの光より、異なる波長域の光を抽出する複数の波長域抽出手段と、
前記波長域抽出手段の各々によって抽出された光を各々遮蔽する遮蔽手段と、
前記遮蔽手段で遮蔽させる光を選択する選択手段と、
前記遮蔽手段で遮蔽されなかった光を混合する混合手段と、
を有することを特徴とする照明装置。 - 前記選択手段は、前記混合手段によって混合された光が照射された試料の顕微鏡画像を撮像するビデオカメラによる当該顕微鏡画像の撮像におけるフレームレートに同期したタイミングで、前記遮蔽手段で遮蔽させる光を選択することを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
- 前記ビデオカメラによる前記顕微鏡画像の撮像におけるフレームレートに同期したタイミングで、前記選択手段による選択を切り替える切り替え手段を更に有することを特徴とする請求項2に記載の照明装置。
- 前記切り替え手段は、前記選択手段による選択を切り替えてから所定時間の経過後に、前記フレームレートに同期したタイミングで、当該選択を元に戻すことを特徴とする請求項3に記載の照明装置。
- 前記混合手段によって混合された光が照射された試料の顕微鏡画像を撮像するビデオカメラによる当該顕微鏡画像の撮像における露出時間の経過後に前記遮蔽手段を制御して、前記試料への光の照射を停止させる遮蔽制御手段を更に有することを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
- 前記遮蔽手段による遮蔽の状態を表示する遮蔽状態表示手段を更に有することを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
- 前記混合手段によって混合された光が照射された試料の顕微鏡画像を撮像するときのフレームレートを通知するフレームレート信号を生成して当該顕微鏡画像を撮像するビデオカメラへと送出するフレームレート信号生成手段を更に有することを特徴とする請求項1から5のうちのいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記フレームレート信号は、前記ビデオカメラによる前記顕微鏡画像の撮像における露出時間を決定する情報を含むことを特徴とする請求項7に記載の照明装置。
- 各種の情報画面を表示する画面表示手段と、
各種の指示を取得する指示取得手段と、
を更に有し、
前記画面表示手段は、前記波長域抽出手段が各々抽出する光の波長域を特定する情報が表されている情報画面を表示し、
前記指示取得手段は、前記光の波長域についての選択指示を取得し、
前記選択手段は、前記指示取得手段によって取得された選択指示に基づいて、前記遮蔽手段で遮蔽させる光を選択する、
ことを特徴とする請求項1から4のうちのいずれか一項に記載の照明装置。 - 各種の情報画面を表示する画面表示手段と、
各種の指示を取得する指示取得手段と、
を更に有し、
前記画面表示手段は、前記波長域抽出手段が各々抽出する光の波長域を特定する情報が表されている情報画面を表示し、
前記指示取得手段は、前記選択手段による選択の切り替え順の指示を取得し、
前記切り替え手段は、前記指示取得手段によって取得された切り替え順の指示に従った順序で、前記選択手段による選択を切り替える、
ことを特徴とする請求項3に記載の照明装置。 - 各種の情報画面を表示する画面表示手段と、
各種の指示を取得する指示取得手段と、
を更に有し、
前記画面表示手段は、前記フレームレート信号によって通知されるフレームレートの値が表されている情報画面を表示し、
前記指示取得手段は、前記フレームレートの値の指示を取得し、
前記フレームレート信号生成手段は、前記指示取得手段によって取得された指示に係るフレームレートの値を通知するフレームレート信号を生成する、
ことを特徴とする請求項7に記載の照明装置。 - 各種の情報画面を表示する画面表示手段と、
各種の指示を取得する指示取得手段と、
を更に有し、
前記画面表示手段は、前記フレームレート信号に含まれている情報で決定される露出時間が表されている情報画面を表示し、
前記指示取得手段は、前記露出時間の指示を取得し、
前記フレームレート信号生成手段は、前記指示取得手段によって取得された指示に係る露出時間を決定する情報が含まれているフレームレート信号を生成する、
ことを特徴とする請求項8に記載の照明装置。 - 請求項1から12のうちのいずれか一項に記載の照明装置を備えていることを特徴とする顕微鏡システム。
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