JP2607835B2 - 自動制御式照明光学系を備えた顕微鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動制御式照明光学系
を備えた顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来技術】一般に顕微鏡の光学的性能を決定する最大
要因は対物レンズ自体の光学的性能であるが、この対物
レンズに入射する照明光が適切でないと、対物レンズの
性能が十分に活され得ない。従って、高性能顕微鏡の場
合、照明光学系のコンデンサーレンズの切換や開口絞
り、視野絞りの調整等によって、対物レンズの変換に伴
って照明光を適性に補正することが必要である。

【０００３】ここでコンデンサーレンズの切換は、対物
レンズの視野と開口数の両方を満たさなければならない
ので極低倍から高倍までの照明をするためにステップ切
換やズーム式切換により行われる。また開口絞りは、開
きすぎると物体像のコントラストが低下し、絞りすぎる
と解像力が低下するが、一般的には対物レンズの瞳より
やや絞り込んだ程度が最良とされており、写真撮影時に
は観察時より少し絞り込んだ方が良い結果が得られる。

【０００４】さらに視野絞りは、絞り込んだ方が中心の
コントラストが向上するので、視野がケラレない程度に
できるだけ絞り込まれる。視野の明るさも使用される対
物レンズの倍率や照明光学系により大きく変化してしま
うので、光源電圧の調整やＮＤフィルターの挿入によっ
て調光が行われなければならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かくして使用する顕微
鏡の性能を活用するためには、上記のような複雑で且つ
面倒な操作が対物レンズの変換の度に必要になるととも
に、対物レンズの切換え後に照明光学系の切換え作業及
び調整作業が行われるために、その作業に時間を要し効
率的に試料観察が行えなくなる問題が生ずる。尚、先行
技術としては特公昭５５−４４９２３号公報よる「ケー
レル装置を使用した透過型光学顕微鏡証明装置」がある
が、これは対物レンズの変換と照明レンズ系の連動のみ
を行うものであり、顕微鏡全体の操作の簡略化には殆ど
貢献しない。

【０００６】本発明は、以上の点に鑑み、照明倍率の切
換え、開口絞りや視野絞りの調整、照明光の明るさ調
整、コンデンサーレンズの切換等を自動化して操作性を
簡略化し、且つ照明光学系の切換え操作時間を短縮でき
る自動制御式照明光学系を備えた顕微鏡を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記目的を
達成するために次のような手段を講じた。請求項１に対
応する本発明は、複数の取付穴に装着された対物レンズ
を光路中に選択挿入せしめる電動レボルバーと、該電動
レボルバーに装着された対物レンズの倍率または種別を
前記取付穴に対応させて設定変更する対物レンズデータ
入力部と、該対物レンズデータ入力部からの入力データ
に基づいて前記取付穴に対応させて該取付穴に装着され
た対物レンズの諸元データを記憶すると共に、前記対物
レンズデータ入力部により設定可能な対物レンズに関す
る諸元データベースが記憶される記憶部と、前記光路中
に選択挿入された対物レンズの前記取付穴の位置を検出
する検出手段と、照明光学系に含まれる少なくとも開口
絞りまたは視野絞りを電動制御する電動制御手段と、前
記検出手段の検出信号に基づいて前記記憶部より前記光
路中に選択挿入された対物レンズに対応する諸元データ
と諸元データベースを読みだし、該諸元データに基づい
て少なくとも前記開口絞りまたは視野絞りの制御量を決
定し、該決定結果に基づいて前記制御手段が前記電動制
御手段を制御する制御手段と、前記各対物レンズに対応
する選択指令を前記電動レボルバーに送出するレンズ切
換え手段とを備え、該レンズ切換え手段の選択指令に基
づいて前記電動レボルバーの回転動作中に前記電動制御
手段の制御を行うことを特徴とする。

【０００８】請求項２記載に対応する発明は、上記構成
の自動制御式照明光学系を備えた顕微鏡において、更
に、前記照明光学系にはコンデンサーレンズまたはＮＤ
フィルターが含まれ、選択された前記対物レンズに対応
する諸元データに基づいて前記コンデンサーレンズの倍
率または前記ＮＤフィルターの組み合わせによる光量比
が決定されることを特徴とする。請求項３記載に対応す
る発明は、上記構成の自動制御式照明光学系を備えた顕
微鏡において、更に、観察光路と撮影光路を切換える光
路切換手段と、該光路切換手段による観察状態と撮影状
態を検出する状態検出手段とを備え、前記諸元データに
基づいて前記開口絞りまたは視野絞りの制御量を決定
し、観察状態の場合は視野絞りの大きさを接眼レンズの
視野にほぼ外接する大きさに調整され、撮影状態の場合
は撮影レンズの視野にほぼ外接する大きさに調整される
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明は、以上のような手段を講じたことによ
り次のような作用を奏する。所望する対物レンズを選択
すると同時に、選択された対物レンズの諸元データに基
づいて対物レンズの切換え動作中に電気的に制御可能な
照明光学系が自動的に切換えられる。

【００１０】

【実施例】以下図面に基づき本発明の概略について説明
する。図１は本発明の基礎となる顕微鏡の光学系を示し
ており、１は例えばハロゲンランプの如き光源、２はコ
レクターレンズ、３は光源１の色温度を変えずに調光す
るためのＮＤフィルター、４は視野絞り、５は開口絞
り、６は光路中に選択的に挿入され得る複数のコンデン
サーレンズ６ａ，６ｂ，６ｃから成るコンデンサーレン
ズユニット、７はステージ、８は各々レボルバー９に取
り付けられた対物レンズ８ａ，８ｂから成る対物レンズ
ユニットである。ここで選択された対物レンズ８ａ，８
ｂの倍率により、コンデンサーレンズ６ａ，６ｂ，６ｃ
が選択され、光路に挿入された対物レンズ及びコンデン
サーレンズに基づき視野絞り４及び開口絞り５の絞り径
が調整される。

【００１１】１０は光路中に挿脱可能に配置された観察
プリズムで挿入状態において接眼レンズを介して観察が
行われ得、退避状態では反射プリズム１１、撮影レンズ
ユニット１２、ハーフミラー１３、反射ミラー１４を通
り再び接眼レンズを介して観察が行われ、同時に写真撮
影が行われるようになっている。ここで、撮影レンズユ
ニット１２は光路中に選択的に挿入可能な複数の撮影レ
ンズ１２ａ，１２ｂから成る。

【００１２】次に図２には図１の光学系を有する顕微鏡
の制御システムのブロック図が示されている。１６はレ
ボルバー制御部で、レボルバーの穴位置を検出するこ
と、または対物レンズ外側の表示を直接読み取る等の方
法により光路中に挿入されている対物レンズのデータを
読み出す。対物レンズのデータとしては倍率の他に例え
ば同倍率で開口数の異なる対物レンズが使用される場合
（アクロマートとアポクロマートとがあるよあなばあ
い）には開口数も含まれる得る。

【００１３】１７はＣＰＵ、１９は演算装置、２０はコ
ンデンサーレンズ制御部、２１は開口絞り制御部、２２
は観察プリズム制御部、２３は視野絞り制御部、２４は
撮影レンズ制御部である。このように構成された光学系
と制御システムを有する顕微鏡について次に制御システ
ムの動作について説明する。

【００１４】先ず、レボルバー制御部１６により光路中
に挿入された対物レンズ８ａのデータが読み出され、そ
の信号がＣＰＵ１７に入力される。ＣＰＵ１７におい
て、入力されたデータ信号により、記憶装置１８から予
め入力されている対物レンズの倍率及び開口数が読み出
され、演算装置１９に入力される。ここで各制御部１
６，２０，２１，２２，２３，２４に出力すべき信号の
演算が行われる。例えば照明倍率の切換えについては、
挿入されている対物レンズの倍率によってコンデンサー
レンズ６ａ，６ｂ，６ｃのうちのどれが光路中に挿入さ
れるべきかが決定されて、コンデンサーレンズ制御部２
０に信号が出力され、選択された最適なコンデンサーレ
ンズ６ａ，６ｂまたは６ｃが光路中に挿入される。開口
絞りの大きさは、対物レンズの開口数とコンデンサーレ
ンズの焦点距離の関数であるから演算装置１９内で計算
されて、開口絞り制御部２１に信号が出力され、最適値
に調整されるが、絞り込み係数は一般には対物レンズの
瞳の７０〜８０％が適当とされ、さらに写真撮影時は観
察時よりもやや絞り込んだ方が良い像が得られるため、
観察プリズム制御部２２から光路が観察状態にあるか写
真撮影状態にあるかの信号がＣＰＵ１７に入力されてい
ることにより、絞り込み係数が補正され得る。

【００１５】視野絞りの大きさは、対物レンズの倍率と
コンデンサーレンズによる絞り像の投影倍率の関数であ
るから同様に計算されて、視野絞り制御部２３に信号が
出力され、最適値に調整されるが、観察の場合には観察
プリズム１０が挿入位置にあることを検知して、即ち観
察プリズム制御部２２からの信号に基づいて接眼レンズ
の視野にほぼ外接する大きさに調整され、また写真撮影
の場合には撮影レンズ制御部２４で挿入されている撮影
レンズの倍率を検知してＣＰＵ１７に信号が入力される
ことにより、光路中に挿入された撮影レンズの視野にほ
ぼ外接する大きさに調整される。

【００１６】尚、ＮＤフィルター３の制御は公知の方法
で演算装置１９からの出力信号に基づいて行われる。ま
た、開口絞り５及び視野絞り４の絞り込み係数は標本の
状態に応じて変更した方が良い場合もあるため手動操作
も可能になっている。この場合、絞りの大きさを変更す
ると、そのときの絞り込み係数が記憶された対物レンズ
の倍率を変えた際にも同じ絞り込み係数に絞りの大きさ
が調整され得る。

【００１７】さらに明るさについても、観察者の好みや
標本の状態に応じて変更され得るように、手動操作可能
になっている。かくして制御システムの動作は完了する
が、倍率変換の終了後にこれらの動作が行われると明る
さや像の過度状態が観察者に不快感を与えることになる
ので、コンデンサーレンズの切換え、絞りの調整及びＮ
Ｄフィルターの駆動はレボルバーの回転動作中に完全に
実施されるようになっている。

【００１８】以上が本発明の概略であるが、次に本発明
の一実施例を図面に基づき詳しく説明する。図３は本発
明による顕微鏡の制御装置５０を示しており、５１はＣ
ＰＵ、５２はバッテリー５３により電源遮断時にバック
アップされるＲＡＭ、５４はプログラムメモリとしてＲ
ＯＭ、５５は演算精度及び時間短縮のために使用される
演算器、５６は制御装置５０のコントロールを外部から
行なう外部制御装置５７のためのインターフェース、５
８は写真撮影装置５９のためのインターフェース、６０
は光路切換やレボルバー等のすべての駆動部とＣＰＵ５
１とのデータ及び信号の受渡しを行なうＩ／Ｏポート、
６１は自動焦点合せのための一次元イメージセンサを使
用した撮像素子、６２は撮像素子６１の駆動回路、６３
はＡ／Ｄ変換器、６４は操作スイッチ及び表示器を含む
操作パネルで、対物レンズに関するデータの入出力信
号、各駆動部への切換信号等をインターフェース６５を
介してＩ／Ｏポート６０に入出力する。６６は撮影レン
ズ６７を切換えるための駆動部、６８は観察系と写真撮
影系に光路を切換えるビームスプリッタ６９の駆動部
で、同時に光路が何れであるかを検出し得る。７０はレ
ボルバー７１を回転させる対物レンズ切換駆動部で、同
時にレボルバーの位置を検出し得る。７２はステージ７
３は上下動させる焦準ステージ駆動部、７４はコンデン
サーレンズ７５を対物レンズの倍率に応じて切換える切
換駆動部、７６は開口絞り７７の絞り径を制御する制御
駆動部、７８は視野絞り７９の絞り径を制御する制御駆
動部、８０は調光のために使用するＮＤフィルターユニ
ット８１を切換駆動する切換駆動部、８２は光源８３の
調光回路、８４は自動焦点合せのために使用される瞳分
割用チョッパ８５のための駆動部である。

【００１９】図４は操作パネル６４の一例を示してお
り、８６は操作パネル、８７は対物レンズの倍率及び種
別（ＳＰＬＡＮ，ＳＰＬＡＮ ＡＰＯ，ＤＰＬＡＮ等）
を入力するためのスイッチ、８８は対物レンズの倍率表
示器、８９は対物レンズの種別表示器、９０は光路を観
察系、写真撮影光学系等に切換えるためのスイッチ、９
１は使用状態に切換えられている光路の種別を示す表示
器、９２，９３は各視野絞り７９、開口絞り７７を手動
により適当な絞り径に調整するためのスイッチ、９４は
調光用のＮＤフィルター８１を切換えるためのスイッ
チ、９５は撮影レンズ６７の倍率切換スイッチ、９６は
撮影レンズの倍率表示器、９７は焦準ステージ駆動のた
めのスイッチ、９８はレボバー起動スイッチ、９９は自
動焦点合せ起動スイッチである。

【００２０】本実施例は以上のように構成されており、
最初に対物レンズのデータセット及び対物レンズのデー
タセット及びそれに関連する動作について説明する。こ
こで一例としてレボルバー７１の光路上に対物レンズＳ
ＰＬＡＮ１０Ｘが切換挿入されている場合について説明
すれば、操作パネル８６上においてスイッチ８７により
倍率１０Ｘ、種別ＳＰＬＡＮを選択しセット入力する
と、この情報はインターフェース６５及びＩ／Ｏポート
６０を介してＣＰＵ５１に入力される。ＣＰＵ５１はレ
ボルバー７１の光路上の対物レンズ位置を対物レンズ切
換駆動部７０により読みだし、そのレボルバー位置と操
作パネル８６からの情報とにより対物データテーブル１
００（図５）を作成しＲＡＭ５２に記憶させる。この対
物データテーブル１００は、レボルバー位置データに対
応して対物レンズの倍率及び種別を含み、図５の場合６
ケ所のレボルバー位置に関して対物データテーブル１０
０が作成されるようになっている。そしてＣＰＵ５１は
常に対物データテーブル１００をモニターとして次の演
算及び制御を行なう。即ち、ＣＰＵ５１は対物データテ
ーブル１００により図６のテーブルからコンデンサーレ
ンズ７５の倍率を決定してコンデンサーレンズ切換駆動
部７４へ切換データを出力し、適正なコンデンサーレン
ズへの切換が行われる。ここでコンデンサーレンズ７０
は対物レンズの倍率によって三段階に切換えられる。

【００２１】その後、さらに最良の観察条件を設定する
ために、対物データテーブル１００から視野絞り７９、
開口絞り７７の絞り径が決定されるが、先ず視野絞り７
９の絞り７９の絞り径の求め方を説明する。視野絞りの
絞り径ｄ1 は次式により演算される。 ここで、ＦＮＯ．（視野数）は図７のテーブルに示され
ているように光路が観察系（Ｂｉ）であるかまたは写真
撮影系（ＦＫ）光路における撮影レンズ６７の倍率によ
り決まり、ＦＳ投影倍率は前記の図６のテーブルに示さ
れているようにコンデンサーレンズ７５の倍率により決
まる。また、Ｋ1 は視野に対する比率で、Ｋ1 ＝１なら
ば(1)式で演算された値ｄ1 は視野外接の絞り径を与え
るが、本実施例では対物レンズのデータセット時及び電
源投入時はＫ1 ＝１として視野絞り７９の絞り径ｄ1 が
決定されるようになっており、従って光路が観察系であ
っても写真撮影系であっても視野絞りは常に(1)式によ
り視野外接の絞り径ｄ1 に設定されることになる。

【００２２】次に開口絞り７７の絞り径ｄ2 は次式によ
り演算される。 ｄ1 ＝ＮＡ×２×ｆ×Ｋ2 ………(2) ここでＮＡは図６のテーブルに示したように対物レンズ
の倍率及び種別により決まる開口値、ｆは同様に図６の
テーブルから求められるコンデンサーレンズ７５の焦点
距離である。またＫ2 は瞳径に対する比率で、Ｋ2 ＝１
ならば(2)式から得られた値ｄ2 は瞳径の１００％の絞
り径を与えるが、本実施例では対物レンズのデータセッ
ト時及び電源投入時はＫ2 ＝０．８として開口絞り７７
の絞り径ｄ2 が観察時に最適とされている対物レンズの
瞳径８０％に初期設定されるようになっている。尚、図
６及び図７のテーブルはＲＯＭ５４に記憶されている。

【００２３】ここで対物レンズがＳＰＬＡＮ１０Ｘで光
路が観察系である場合、自動設定される絞り径ｄ1,ｄ2
は以下のように演算される。図６及び図７のテーブルよ
りＦＯＮ．＝２８，ＦＳ投影倍率＝０．１３３が得ら
れ、またＫ1 ＝１とすれば(1)式より となり、同様にして図６のテーブルからＮＡ＝０．３，
ｆ＝１２が得られ、またＫ2 ＝０．８とすれば(2)式か
ら、 ｄ2 ＝０．３×２×１２×０．８＝５．８（mm) が求められる。以上の演算はＣＰＵ５１及び演算器５５
によって行われ、その演算結果により視野絞り制御駆動
部７８及び開口絞り制御駆動部７６を介して視野絞り７
９及び開口絞り７７が前記絞り径ｄ1 ，ｄ2 に設定され
る。

【００２４】図８は照野絞り７９または開口絞り７７の
制御を示すブロック図であり、１１０はＤ／Ａ変換器、
１１１，１１２はアンプ、１１３はモータ駆動回路、１
１４はモータ、１１５はギヤを介してモータ１１４によ
り開閉される絞り機構、１１６は絞り機構１１５の位置
をギヤにより検出するポテンションメータである。前述
のように演算された絞り径はデジタル変換されるが、こ
こで８ビットのデジタル変換を行なう場合に絞り径の範
囲を０〜３４mmとすると、分解能は１．３mm／ビットと
なる。絞り径のデジタル変換は、次式により行われる。

【００２５】Ｄ／Ａデータ＝視野絞り径×７．５ ここで、(3)式中７．５は、デジタルデータに変換する
ための定数である。８ビットにデジタル変換されたデー
タはＣＰＵ５１からＩ／Ｏポート６０を介してＤ／Ａ変
換器１１０に入力され、ここでアナログ信号に変換され
アンプ１１１により増幅されてモータ駆動回路１１３に
よってモータ１１４を駆動する。従って、絞り機構１１
５が開閉され得るが、その位置がポテンションメータ１
１６により常にモニターされアンプ１１２を介してアン
プ１１１にフィードバックされているので、所定の絞り
径に制御される。

【００２６】次に、対物レンズデータセット時の観察に
対して最適な明るさにするための自動設定の動作につい
て説明する。観察光の像面における照度Ｌは次のように
表される。 Ｌ＝ＬＡ×ＮＤ×ＡＳ×Ｏｂ×Ｂｉ （ｌｘ） …………(4) ここでＮＤは例えば図９に示されているような複数枚
（ここでは４枚）のＮＤフィルターＮＤ0,ＮＤ1,ＤＮ2,
ＤＮ3 の組合わせにより透過率を変更するようにしたＮ
Ｄフィルターユニット１２０（実開昭５７−３４６４５
号）によって与えられる光量比で、各ＮＤフィルターが
モータ１２１により駆動されるカム１２２によりレバー
１２３を介して光路に挿脱されることにより図１０に示
すように１１段階に制御され、図９ではＮＤ0 及びＮＤ
2 が光路中に挿入されており図１０より光路比ＮＤ＝１
／１６が与えられている。

【００２７】ＡＳは開口絞り７７の明るさ比で、瞳径の
８０％を標準値とすると明るさ比ＡＳは０．８² ＝０．
６４となる。Ｂｉは図１１に示されているようにＢｉ１
００％の光路を１としたときの光量比、Ｏｂは図１２で
示されているように対物レンズの倍率及び種別から参照
する光量比であり、対物レンズＳＰＬＡＮ１０×を基準
として１にとっている。ＬＡは対物レンズＳＰＬＡＮ１
０×、光量比Ｎ＝１、Ｂｉ１００％の光路における像面
照度であり、本実施例ではＬＡ＝１８９ｌｘを定数とし
て使用する。この状態で像面照度Ｌを常に０．５〜１ｌ
ｘの範囲に維持するには、 Ｌ＝０．５×√２×２±^1/2 ＝０．７０７×２±^1/2 （ｌｘ） なる目標値により(4)式から Ｌ＝１８９×０．６４×ＮＤ×Ｏｂ×Ｂｉ ＝０．７０７×２±^1/2 従って、 が得られ、ＮＤフィルターの光量比の目標値が与えられ
る。ところで、ＮＤフィルターユニット１２０は４枚の
ＮＤフィルターの組合わせで構成されているので、(5)
式によるとＮＤの目標値は２^1/4 の分解能で与えられな
けばならない。そこで(5)式において２^1/4 を底ａとす
る対数をとると、 ｌｏｇａＮＤ＝−３０−ｌｏｇａＯｂ−ｌｏｇａＢｉ…………(6) となる。

【００２８】従って、実祭のＮＤフィルターの組合わせ
を求めるには、図１２のテーブルから対物レンズに対応
してｌｏｇａＯｂを求め、また図１１のテーブルからｌ
ｏｇａＢｉを求め(5)式よりｌｏｇａＮＤが得られる。
かくして、このｌｏｇａＮＤに対応して図１３に示され
ているテーブルに基づき光量比ＮＤが得られ、この光量
比ＮＤを与えるようなＮＤフィルターの制御が図１０に
従ってＮＤフィルター切換駆動部８０により行われる。
尚、図１０乃至図１３のテーブルは必要に応じて読み出
されるデータとしてＲＯＭ５４に記憶されている。

【００２９】ここで、対物レンズＳＰＬＡＮ１０×，Ｂ
ｉ２０％の光路の場合には図１１及び図１２よりｌｏｇ
ａＢｉ＝−９，ｌｏｇａＯｂ＝０となり(6)式から ｌｏｇａＮＤ＝−３０−０−（−９）＝−２１ が得られ、図１３のテーブルよりＮＤ＝１／３２とな
り、図１０のテーブルによればＮＤ０及びＮＤ３が光路
に挿入されれば適正な明るさが得られる。従って、ＣＰ
Ｕ５１はＮＤフィルター切換駆動部８０に信号を出力し
てＮＤフィルターＮＤ０及びＮＤ３を光路内に挿入せし
め、観察系の明るさが最適にしかも一定に設定され得
る。

【００３０】かくして、対物レンズのデータセット時の
一連の関連動作が行われるが、複数の対物レンズのデー
タセットをする場合、対物レンズについて上記動作が行
われる。また一度セットされた対物レンズのデータは図
５の対物データテーブル１００としてレボルバー位置と
共にＲＡＭ５２に記憶され、ＲＡＭ５２はバッテリー５
３により電源遮断時にもバックアップされているので、
最初に一回だけセット操作すればよい。さらに、対物デ
ータテーブル１００が記憶されているから、例えばレボ
ルバー７１を切換えると、そのレボルバー位置が検出さ
れ、対物データテーブル１００により対物レンズの倍率
及び種別が読み出され、ＣＰＵ５１が前述の如く演算
し、またＲＯＭに記憶されたテーブルのデータを参照し
て自動的に最適なコンデンサーレンズ７５、視野絞り７
９及び開口絞り７７の絞り径、ＮＤフィルターユニット
８１の組合わせを決定して各駆動部に信号を出力し自動
設定を行なう。

【００３１】尚、対物レンズの切換時だけでなく、観察
系（Ｂｉ）光路の切換、撮影レンズ６７の切換等の場合
にも全く同様に上記自動設定が行われているので、観察
者は顕微鏡の複雑な操作から解放され、且つ操作ミスの
ない検鏡を行なうことができる。以上のようにデータセ
ット及びその関連動作が行われた後に、自動焦点合せの
ための光学系バックグランドデータが入力されるが、こ
れはステージ７３の試料面に何も置かない状態で撮像素
子６１に投影される像の照明ムラ及び光学系のムラ並び
に撮像素子６１に固定的に存在するノイズパターンを自
動焦点合せに対して補正するために行われる。しかも、
この補正データ入力シーケンスはＲＡＭ５２の対物デー
タテーブル１００により最適な投影像データとして入力
するようにＮＤフィルターユニット８１、視野絞り７
９、開口絞り７７のデータを設定する。瞳分割用チョッ
パ８５により瞳分割された二つの投影像データＡ，Ｂは
撮像素子６１により図１４の如く得られ、このデータが
補正データとして使用される。

【００３２】ここで、横（ｘ）軸は撮像素子のビットを
（ｙ）軸は撮像素子の各ビットの出力信号、即ち光量の
補正データを示している。このデータに基づき各ビット
の補正係数を求めると、補正データＡ，Ｂに対する補正
係数Ａ´，Ｂ´は図１５のように表され、該補正係数Ａ
´，Ｂ´をＲＡＭ５２に入力して対物データテーブル１
００と対比させることにより、レボルバー７１に接続さ
れる対物レンズの各々についての補正係数を順次ＲＡＭ
５２に記憶させて、自動焦点合せの際に撮像素子６１か
らの撮像データが入力されるときには該撮影像データを
補正係数演算して、投影像データの精度が向上せしめら
れる。この補正データ入力シーケンスの後、ＮＤフィル
ター８１、視野絞り７９、開口絞り７７は各々観察に対
して最良の条件を示すように決定された前述の値に設定
される。

【００３３】対物レンズのデータセット及びそれに関連
する動作は以上のように行われるが、これを纏めると図
１６のフローチャートに示す通りである。次に、絞り及
び明るさが観察者により手動操作で設定される場合につ
いて説明する。視野絞り、開口絞り、明るさ設定のため
のＮＤフィルターは前述の如く対物レンズデータセット
時及び電源投入時には初期値（代表値）に設定される。
この場合、視野絞り７９は(1) 式においてＫ1 ＝１とし
て視野外接に、開口絞り７７は(2) 式においてＫ2 ＝
０．８として瞳径の８０％に、ＮＤフィルターは(6) 式
において定数を−３０として像面での明るさを０／５〜
１ｌｘに、各々設定される。このように初期値の設定が
行われた後に、手動操作が行われる。

【００３４】先ず、視野絞り７９の手動操作による補正
シーケンスを説明すれば、図４の操作パネル８６のスイ
ッチ９２により信号が入力されると、図３において操作
パネル６４からインターフェース６５、Ｉ／Ｏポート６
０を介してＣＰＵ５１に信号が送られる。ＣＰＵ５１は
スイッチ９２が押され続けているか否かをモニターしな
がら時間管理しつつデジタルデータをＩ／Ｏポート６０
を介してＤ／Ａ変換器１１０（図８）に出力する。図１
７はスイッチ９２のＯＮ時間とＤ／Ａデータの出力との
関係を示しており、Ｄ／Ａデータを時間に対して指数関
数的に変化させることによりスイッチＯＮから数秒間は
高分解能での制御を可能にし、さらにＯＮ時間が経過す
ると急速に絞りの開閉を行ない得るという人間の操作に
対応した制御がなされる。

【００３５】本実施例では、全閉から全開またはその逆
の絞り駆動の所要時間を約５秒とし、スイッチ９２のＯ
Ｎ直後の分解能を１ビット／０．３秒に設定している。
ここで、手動操作による補正係数の求める方を説明すれ
ば、スイッチ９２が押されたとき、1.) 予めＲＡＭ５２
に記憶されているＤ／Ａデータを直接変化させ出力す
る。 （変化量は図１７に示された時間との関係によ
る。）2.)(3)式におけるＫ1 の値を1.) で変化させたＤ
／Ａデータから逆算し、得られたＫ1 をＲＡＭ５２に記
憶させて、これ以後、すべての演算においてこのＫ1 の
値を使用することにより、対物レンズ切換時および光路
切換時には補正された比率を維持しながら絞り径が決定
される。

【００３６】このとき、Ｋ1 は次のようにして求められ
る。Ｋ1 ＝１のときの視野絞り７９の絞り径（視野外
接）のデータをＦＵＬＬＦＳ（ビット）とすれば となり、Ｄ／Ａデータを１ビット変化させたときの係数
Ｋ1 の変化分をΔＫ1 とすればΔＫ1 ＝１／ＦＵＬＬＦ
Ｓである。従って、Ｄ／Ａデータをｎビット変化させた
ときの係数Ｋ1 は次式で与えられる。

【００３７】 Ｋ1 ＝Ｋ1 ＋（ΔＫ1 ×ｎ） …………(7) 但し、ｎは操作パネル８６のスイッチ９２の「開」また
は「閉」の選択によりプラスまたはマイナスの値として
ＣＰＵ５１により認識される。かくして、視野絞り７９
の手動操作による補正及びその比率の維持が行われ得
る。次に、開口絞り７７の手動操作による補正シーケン
スは、視野絞り７９の場合と全く同様である。このとき
の補正係数の求め方も基本的には同様である。開口絞り
７７の絞り径の分解能を０．１mm／ビット、Ｄ／Ａデー
タと絞り径の関係をＤ／Ａデータ＝開口絞りの絞り径×
１０とすれば(2)式より Ｄ／Ａデータ＝ＮＡ×２×ｆ×Ｋ2 ×１０ ………(8) となり、視野絞りと同様に手動操作による補正係数は次
のようにして求められる。スイッチ９３がおされると 1.) 予めＲＡＭ５２に記憶されているＤ／Ａデータを直
接変化させ出力する。（変化量は図１７に示されたと同
様の時間との関係による。） 2.) (8)式におけるＫ2 の値を1.) で変化させたＤ／Ａ
データから逆算し、得られたＫ2 をＲＡＭ５２に記憶さ
せて、これ以後すべての演算においてこのＫ2 の値を使
用することにより、対物レンズ切換時及び光路切換時に
は補正された比率を維持しながら絞り径が決定される。

【００３８】このとき、Ｋ2 は次のようにして求められ
る。Ｋ2 ＝１のときの開口絞り７７の絞り径（瞳径に対
して１００％）のデータをＦＵＬＬＡＳ（ビット）とす
れば 、 ＦＵＬＬＡＳ＝ＮＡ×２×ｆ×１０ …………(9) となりＤ／Ａデータを１ビット変化させたときの係数Ｋ
2 の変化分をΔＫ2 とすれば、ΔＫ2 ＝１／ＦＵＬＬＡ
Ｓである。従って、Ｄ／Ａデータをｎビット変化させた
ときの係数Ｋ2 は次式で与えられる。

【００３９】 Ｋ2 ＝Ｋ2 ＋（ΔＫ2 ×ｎ） …………(10) 但し、ｎは操作パネル８６のスイッチ９３の「開」また
は「閉」の選択によりプラスまたはマイナスの値として
ＣＰＵ５１により認識される。ここで、開口絞り７７の
手動操作を実際例により説明する。1.) 対物レンズＳＰ
ＬＡＮ４×でデータセットした場合、図６のテーブルよ
りＮＡ＝０．１３，ｆ＝６１．５が読み出され(9)式よ
り ＦＵＬＬＡＳ＝０．１３×２×６１．５×１０＝１５
９．９（ビット） となり、(8)式において初期値Ｋ2 ＝０．８を入れる
と、 Ｄ／Ａデタ＝１５９．９×０．８＝１２８（ビット） が得られ、Ｄ／Ａ変換器１１０に出力されると共にＲＡ
Ｍ５２に記憶される。尚、このとき開口絞り７７の絞り
径は１２．８mmに設定される。

【００４０】この状態から手動操作によりスイッチ９３
で５ビット分だけ絞ると、ＲＡＭ５２から前記Ｄ／Ａデ
ータが読み出される。 Ｄ／Ａデータ＝１２８−５＝１２３（ビット） なる演算が行われ、この補正されたＤ／ＡデータがＤ／
Ａ変換器１１０に出力され、開口絞り径が１２．３mmに
設定される。また、このときの係数Ｋ2 は(10)式から、 Ｋ2 ＝０．８−５／１５９．９＝０．７７ と演算され、これがＲＡＭ５２に記憶される。

【００４１】次に、レボルバー７１により対物レンズの
切換が行われて光路上に対物レンズＳＰＬＡＮ ＡＰＯ
４０×が挿入されると、図６のテーブルよりＮＡ＝０．
９５，ｆ＝６．５が読み出され、またＲＡＭ５２からＫ
2 ＝０．７７が読み出されるので、(8)式より Ｄ／Ａデータ＝０．９５×２×６．５×０．７７×１０
＝９５（ビット） が得られ、Ｄ／Ａ変換器１１０に出力されると同時にＲ
ＡＭ５２に記憶される。かくして、開口絞り７７の絞り
径は９．５mmに設定される。

【００４２】さらに、調光用のＮＤフィルターの手動操
作による補正を説明すれば、これは操作パネル８６のス
イッチによりＣＰＵ５１に入力され、同様にしてＮＤフ
ィルター切換駆動部８０によってＮＤフィルターの切換
が行われる。この場合、手動操作による補正係数は(6)
式において定数（−３０）を以下の如く変化させること
により求められる。 1.) 明るくする場合（−３０）＋４×ｎ 2.) 暗くする場合（−３０）−４×ｎ ここでｎは図１０における光量比のステップ数に相当す
る。

【００４３】以上のように視野絞り、開口絞り及びＮＤ
フィルターにより調光は手動操作により任意に補正さ
れ、一度補正がおこなわれるとそのときの補正係数が記
憶されるので、その後対物レンズの切換等がおこなわれ
ても常に同じ補正の比率が維持され得る。尚、補正係数
は好ましくは適宜手段により初期値にセットされ得る。
また、対物レンズの他に、光路が観察系か写真撮影系か
を検出して照明光学系を自動的に制御するようにしたこ
とにより、この光路切換による照明光学系の調整操作か
らも解放され得る。

【００４４】また、自動制御以外に、マニュアル操作も
可能にしてあることにより、標本の状態や観察者の好み
により絞り径及び明るさが任意に調整され得る。また、
前記手動操作により補正された絞り径及び明るさが対物
レンズの切換、光路の切換等の場合に同じ補正の比率で
自動制御されるようにしたことにより、常に標本の状態
や観察者の好みに適した観察が得られる。

【００４５】さらに、手動操作により決定され且つ記憶
された補正係数が適宜な手段により初期値にリセットさ
れるようにしたことにより、再補正を行う場合にの操作
が容易になる。

【００４６】

【発明の効果】上述の如く実施例で説明したように本発
明による顕微鏡は、対物レンズの倍率と種別（開口数）
とから照明光学系を自動的に制御するようにしたことに
より、対物レンズの切換の際に必要な一連の複雑な調整
操作から観察者が解放され、さらに操作ミス及び操作忘
れが防止され得る。また、所望する対物レンズを選択す
ると同時に、選択された対物レンズの諸元データに基づ
いて対物レンズの切換え動作中に電気的に制御可能な照
明光学系が自動的に切換えられようにしたので、照明倍
率の切換え、開口絞りや視野絞りの調整、照明光の明る
さ調整、コンデンサーレンズの切換による操作時間を短
縮でき、且つ対物レンズの切換え動作中に行われるの
で、明るさや像の過度状態の影響による観察者に与える
不快感を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は顕微鏡の光学系の一例を示す概略図

【図２】 図１の顕微鏡のための本発明による制御シス
テムのブロック図

【図３】 本発明による顕微鏡の一実施例の制御装置を
示す詳細なブロック図

【図４】 図３の制御装置における操作パネルの一例を
示す正面図

【図５】 対物データテーブルを示す図表

【図６】 対物レンズとコンデンサーレンズの対照を示
す図表

【図７】 光路のＦＮｏ．（視野数）を示す図表

【図８】 絞り制御のブロック図

【図９】 ＮＤフィルターユニットの一例を示す図

【図１０】 ＮＤフィルターの組合わせによる光量比を
示す図表

【図１１】 光路による光量比Ｂｉを示す図表

【図１２】 対物レンズによる光量比Ｏｂを示す図表

【図１３】 ＮＤフィルターによる光量比ＮＤを示す図
表

【図１４】 撮像素子上の投影像の補正データを示すグ
ラフ

【図１５】 撮像素子上の投影像の補正係数を示すグラ
フ

【図１６】 本発明による自動制御のフローチャート

【図１７】 手動操作の際のスイッチ９２，９３の出力
を示すグラフ

【符号の説明】

１ 光源 ２ コレクターレンズ ３ ＮＤフィルター ４ 視野絞り ５ 開口絞り ６ コンデンサーレンズユニット ６ａ〜６ｃ コンデンサーレンズ ７ ステージ ８ 対物レンズユニット ８ａ，８ｂ 対物レンズ ９ レボルバー １０ 観察プリズム １１ 反射プリズム １２ 撮影レンズユニット １２ａ，１２ｂ 撮影レンズ １３ ハーフミラー １４ 反射ミラー １６ レボルバー制御部 １７ ＣＰＵ １８ 記憶装置 １９ 演算装置 ２０ コンデンサーレンズ制御部 ２１ 開口絞り制御部 ２２ 観察プリズム制御部 ２３ 視野絞り制御部 ２４ 撮影レンズ制御部 ５０ 制御装置 ５１ ＣＰＵ ５２ ＲＡＭ ５３ バッテリー ５４ ＲＯＭ ５５ 演算器 ５６ インターフェース ５７ 外部制御装置 ５８ インターフェース ５９ 写真撮影装置 ６０ Ｉ／Ｏポート ６１ 撮像素子 ６２ 駆動回路 ６３ Ａ／Ｄ変換器 ６４ 操作パネル ６５ インターフェース ６６ 駆動部 ６７ 撮影レンズ ６８ 駆動部 ６９ ビームスプリッタ ７０ 対物レンズ切換駆動部 ７１ レボルバー ７２ 焦準ステージ駆動部 ７３ ステージ ７４ 切換駆動部 ７５ コンデンサーレンズ ７６ 制御駆動部 ７７ 開口絞り ７８ 制御駆動部 ７９ 視野絞り ８０ 切換駆動部 ８１ ＮＤフィルターユニット ８２ 調光回路 ８３ 光源 ８４ 駆動部 ８５ 瞳分割用チョッパ ８６ 操作パネル ８７ スイッチ ８８ 倍率表示器 ８９ 種別表示器 ９０ 観察系 ９１ 表示器 ９２，９３ スイッチ ９４ スイッチ ９５ 倍率切換スイッチ ９６ 倍率表示器 ９７ スイッチ ９８ レボルバー起動スイッチ ９９ 自動焦点合せ起動スイッチ １００ 対物データテーブル １１１，１１２ Ｄ／Ａ変換器 １１３ モータ駆動回路 １１４ モータ １１５ 絞り機構 １１６ ポテンションメータ １２１ モータ １２２ カム １２３ レバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−82434（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−143244（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−16643（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−93713（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−126608（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−128613（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭48−7053（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の取付穴に装着された対物レンズを光
   路中に選択挿入せしめる電動レボルバーと、該電動レボ
   ルバーに装着された対物レンズの倍率または種別を前記
   取付穴に対応させて設定変更する対物レンズデータ入力
   部と、該対物レンズデータ入力部からの入力データに基
   づいて前記取付穴に対応させて該取付穴に装着された対
   物レンズの諸元データを記憶すると共に、前記対物レン
   ズデータ入力部により設定可能な対物レンズに関する諸
   元データベースが記憶される記憶部と、前記光路中に選
   択挿入された対物レンズの前記取付穴の位置を検出する
   検出手段と、照明光学系に含まれる少なくとも開口絞り
   または視野絞りを電動制御する電動制御手段と、前記検
   出手段の検出信号に基づいて前記記憶部より前記光路中
   に選択挿入された対物レンズに対応する諸元データと諸
   元データベースを読みだし、該諸元データに基づいて少
   なくとも前記開口絞りまたは視野絞りの制御量を決定
   し、該決定結果に基づいて前記電動制御手段を制御する
   制御手段と、前記各対物レンズに対応する選択指令を前
   記電動レボルバーに送出するレンズ切換え手段とを備
   え、該レンズ切換え手段の選択指令に基づいて前記制御
   手段が前記電動レボルバーの回転動作中に前記電動制御
   手段の制御を行うことを特徴とする自動制御式照明光学
   系を備えた顕微鏡。
2. 【請求項２】請求項１記載の自動制御式照明光学系を備
   えた顕微鏡において、更に、前記照明光学系にはコンデ
   ンサーレンズまたはＮＤフィルターが含まれ、選択され
   た前記対物レンズに対応する諸元データに基づいて前記
   コンデンサーレンズの倍率または前記ＮＤフィルターの
   組み合わせによる光量比が決定されることを特徴とする
   自動制御式照明光学系を備えた顕微鏡。
3. 【請求項３】請求項１記載の自動制御式照明光学系を備
   えた顕微鏡において、更に、観察光路と撮影光路を切換
   える光路切換手段と、該光路切換手段による観察状態と
   撮影状態を検出する状態検出手段とを備え、前記諸元デ
   ータに基づいて前記開口絞りまたは視野絞りの制御量を
   決定し、観察状態の場合は視野絞りの大きさを接眼レン
   ズの視野にほぼ外接する大きさに調整され、撮影状態の
   場合は撮影レンズの視野にほぼ外接する大きさに調整さ
   れることを特徴とする自動制御式照明光学系を備えた顕
   微鏡。