調光装置、顕微鏡
【課題】所望の明るさまで素早く、かつ正確に調光できる調光装置と、これを有する顕微鏡を提供すること。
【解決方法】ＬＥＤ照明の調光を行う調光コントローラと、前記ＬＥＤ照明の調光制御する制御部を有し、前記コントローラは、パルス生成手段と粗微設定手段とを有し、前記パルス生成手段は、前記ＬＥＤ照明の明るさを調光するパルスを生成し、前記粗微設定手段は、前記ＬＥＤ照明をステップ状に調光する粗調光モードと前記ＬＥＤ照明を略連続的に調光する微調光モードとを切り替え、前記制御部は、前記調光コントローラに接続されて前記パルスが入力され、かつ前記粗微設定手段の状態を検出し、前記粗調光モードと前記微調光モードを切換えて前記ＬＥＤ照明の調光用制御を行うことを特徴とする調光装置。
【解決方法】ＬＥＤ照明の調光を行う調光コントローラと、前記ＬＥＤ照明の調光制御する制御部を有し、前記コントローラは、パルス生成手段と粗微設定手段とを有し、前記パルス生成手段は、前記ＬＥＤ照明の明るさを調光するパルスを生成し、前記粗微設定手段は、前記ＬＥＤ照明をステップ状に調光する粗調光モードと前記ＬＥＤ照明を略連続的に調光する微調光モードとを切り替え、前記制御部は、前記調光コントローラに接続されて前記パルスが入力され、かつ前記粗微設定手段の状態を検出し、前記粗調光モードと前記微調光モードを切換えて前記ＬＥＤ照明の調光用制御を行うことを特徴とする調光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源の調光装置とこれを有する顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、顕微鏡の照明部はハロゲンランプからＬＥＤ（Light Emitting Diode）に変わりつつある。ＬＥＤの特徴として、明るさを変えても色温度はほとんど変化しない、これまでのハロゲンランプにはなかった長寿命、低消費電力、発熱の低下などが挙げられる。そして、ＬＥＤの明るさを調整するために、可変抵抗を使用した調光（例えば、特許文献１参照）や、パルス幅を可変して調光することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３５０３
【特許文献２】特開２００５−２５０１５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の変調方法を用いた調光装置では、調光に可変抵抗を使用した場合、可変抵抗が径時変化して連続的に抵抗値を変化させることができなくなる（いわゆるガリオームとも言う）ことがあり、調光を連続的かつ高精度に行うことができなくなる、またパルス幅を可変して調光する際のパルス変更幅が最小可変パルス幅に限られているため、所望の明るさのＬＥＤ照明を得る為には多くのパルス入力が必要になり時間がかかるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて行われ、所望の明るさまですばやく、かつ正確に調光できる調光装置と、これを有する顕微鏡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】
上記課題を解決するため、本発明は、ＬＥＤ照明の調光を行う調光コントローラと、
前記ＬＥＤ照明の調光制御する制御部を有し、前記コントローラは、パルス生成手段と粗微設定手段とを有し、前記パルス生成手段は、前記ＬＥＤ照明の明るさを調光するパルスを生成し、前記粗微設定手段は、前記ＬＥＤ照明をステップ状に調光する粗調光モードと前記ＬＥＤ照明を略連続的に調光する微調光モードとを切り替え、前記制御部は、前記調光コントローラに接続されて前記パルスが入力され、かつ前記粗微設定手段の状態を検出し、前記粗調光モードと前記微調光モードを切り替えて前記ＬＥＤ照明の調光制御を行うことを特徴とする調光装置を提供する。
【０００７】
また、本発明は、前記調光装置を有することを特徴とする顕微鏡を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、所望の明るさまで素早く、かつ正確に調光できる調光装置と、これを有する顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態にかかる調光装置を具備する顕微鏡の概略構成図。
【図２】調光装置のブロック図。
【図３】ＬＥＤ調光のための印加電圧特性の一例で、（ａ）は微調光時の特性を、（ｂ）は粗調光時の特性を、（ｃ）は（ｂ）の一部の拡大図をそれぞれ示す。
【図４】調光装置の制御フローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本願の実施形態にかかる調光装置を有する顕微鏡について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、発明の理解を容易にするためのものに過ぎず、本願発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を施すことを排除することは意図していない。
【００１１】
図１において、顕微鏡装置１００は、顕微鏡本体１０１に焦準ハンドル１０２で上下動するステージ１０３と、ステージ１０３に載置された標本１０４を透過照明するＬＥＤ照明１０５と、標本１０４の光を集光する対物レンズ１０６と、集光した標本１０４からの光を不図示の接眼レンズを介して観察者に観察させる鏡筒１０７とから構成されている。
【００１２】
また、対物レンズ１０６は、顕微鏡本体１０１のアーム部に配設されたレボルバ１０８に複数装着されている。
【００１３】
また、顕微鏡本体１０１には、ＬＥＤ照明１０５の明るさや顕微鏡１００の動作を制御する制御部１０９が内蔵され、ＬＥＤ照明１０５の明るさを調整するためのリモートコントローラ１１０が接続されている。このようにして、実施形態にかかる顕微鏡１００が構成されている。
【００１４】
なお、ＬＥＤ照明１０５は、顕微鏡本体１０１に内蔵でも外付けでも良い。また、制御部１０９は顕微鏡本体１０１の外部に別体として設けても良い。また、リモートコントローラ１１０は、顕微鏡本体１０１のベース部全面または側面に配置しても良い。
【００１５】
また、レボルバ１０８は手動で回転させ、クリックに入るとストップセンサ（不図示）からストップ状態を読み、その位置でのアドレスセンサ（不図示）を読むことで、観察光路内に挿入されているレボルバのアドレスを読み出せる。
【００１６】
次に、制御部１０９とリモートコントローラ１１０について図１、２を参照しつつ説明する。
【００１７】
制御部１０９は、制御用のＣＰＵ１０９ａとＤ／Ａコンバータ１０９ｂとＬＥＤドライブ回路１０９ｃとレボルバ位置検出回路１０９ｄを有している。また、ＣＰＵ１０９ａは、リモートコントローラ１１０に接続されている。なお、制御部１０９は、その他の制御基板も内蔵しているが、本願の説明に直接関係無いので説明を省略する。
【００１８】
リモートコントローラ１１０には、ＬＥＤ照明１０５の明るさをステップ状に調光する粗調光モードと明るさをほぼ連続的に調光する微調光モードとを切り替えるための粗微設定ボタン１１０ａを有する。また、ＬＥＤ照明１０５の明るさを変えるための制御パルスを出力するためのロータリエンコーダ１１０ｂを有する。このロータリエンコーダ１１０ｂは、１回転で４００パルスを出力する。なお、このロータリエンコーダ１１０ｂは、１回転で４００パルスを出力するものに限られないことは言うまでもない。
【００１９】
また、リモートコントローラ１１０には、レボルバ１０８に保持されている１本目の対物レンズ（アドレス１）の情報をＣＰＵ１０９ａに設定するための対物レンズ情報設定ロータリスイッチ１１０ｄ、２本目の対物レンズ（アドレス２）の情報をＣＰＵ１０９ａに設定するための対物レンズ情報設定ロータリスイッチ１１０ｅ、３本目の対物レンズ（アドレス３）の情報をＣＰＵ１０９ａに設定するための対物レンズ情報設定ロータリスイッチ１１０ｆを備える。この対物レンズ情報設定ロータリスイッチ１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆはそれぞれのポジションに対応してあらかじめ対物レンズの情報が設定されており、ＣＰＵ１０９ａはそのポジションを読み出すことでレボルバ１０８の各アドレスに保持されている対物レンズの情報を決定できる。
【００２０】
ロータリエンコーダ１１０ｂには、ロータリエンコーダを回転させる機構に電気的に制御できるブレーキ機構１１０ｃが設けられ、粗微調設定ボタン１１０ａに連動している。このブレーキ機構１１０ｃは、粗調光モード時にはロータリエンコーダ１０１ｂの回転機構にブレーキをかけて手感を重くするようにし、急激に回転しづらくして急激な光量変化を起こさないようにする。一方、微調光モードでは、ブレーキが解除されて手感が軽くなりロータリエンコーダ１１０ｂを軽く回転することができＬＥＤ照明１０５の微調光を容易に行うことができる。また、粗調光モード時にユーザーが微調光モードと誤って光量を変化させようとすると、急にまぶしい光が目に入り事故となることを防止することができる。
【００２１】
ＣＰＵ１０９ａは、粗微設定ボタン１１０ａが粗調光モードに設定された時、ＬＥＤ照明１０５の明るさを所定のステップ状に変化させるためのロータリーエンコーダ１１０ｂの１パルスに対して出力パルスを逓倍するための逓倍数を不図示のメモリに記憶している。例えば、メモリは、ロータリーエンコーダ１１０ｂの１パルス増減に対して、１００パルス増減するための情報として、この数１００を逓倍数として記憶しておく。なお、この逓倍数は、数１００に限らずＬＥＤ照明１０５の粗調光制御に必要な逓倍数を適宜記憶しておけばよい。以下の説明では、粗調光モード時の逓倍数を数１００として説明する。
【００２２】
また、本実施形態では、Ｄ／Ａコンバータ１０９ｂの分解能を１６ビットとして０〜６５５３５パルスを上記逓倍数ずつ増減するように設定している。なお、この６５５３５パルスを逓倍数で割った整数６５６をステップと記す。これによりロータリーエンコーダ１１０ｂからの入力パルス数に対応するステップ数（０〜６５６ステップ、図３（ｂ）参照）でデジタル出力０〜６５５３５まで出力できる。
【００２３】
粗微設定ボタン１１０ａが粗調光モード側に設定されている場合、ロータリエンコーダ１１０ｂからＣＰＵ１０９ａに入力されるパルス数がカウントされる。そして、このカウント数ｎ（上記ステップ数対応）に上記逓倍数を乗じたデジタル出力（１００×ｎ）がＣＰＵ１０９ａからＤ／Ａコンバータ１０９ｂに出力される。例えば、ロータリエンコーダ１１０ｂからパルスが１パルス増減されると、これに対応する１ステップ分の１００パルス増減したデジタル出力がＣＰＵ１０９ａからＤ／Ａコンバータ１０９ｂに出力される。ロータリーエンコーダ１１０ｂからのパルス数ｎが５ステップから６ステップになると（図３（ｂ）参照）デジタル出力は５００パルスから６００パルスになる。これに応じて、Ｄ／Ａコンバータ１０９ｂからドライブ回路１０９ｃに１００パルス分ＬＥＤ照明１０５の明るさを増加する信号が出力され、ＬＥＤ照明１０５の調光が実行される。
【００２４】
また、ＣＰＵ１０９ａは、Ｄ／Ａコンバータ１０９ｂへのデジタル出力を監視しており、ＬＥＤ照明１０５の明るさを把握している。後述するように、ＣＰＵ１０９ａは観察者が微調光モードから粗調光モードに粗微設定ボタン１１０ａを切り替えた時、そのとき出力しているデジタル出力値に最も近いステップ数のデジタル出力（ここでは逓倍数１００の倍数のデジタル出力、例えば、１００、２００、・・・）でＬＥＤ照明１０５の明るさが暗くなるステップ数のデジタル出力に設定する。これにより、続けて粗調光モードで調光することができる。また、明るさが暗いテーブル番号に設定するように制御することで粗微設定ボタン１１０ａを微調光モードから粗調光モード側に操作したときにＬＥＤ照明１０５の明るさが僅かではあるが暗くなる方に設定されるため、観察者の眼を保護することができる。なお、制御部１０９等は、電源投入時にゼロリセットされて入出力がゼロ状態に設定される。あるいは、不図示のリセットボタンを押すことでゼロリセットすることもできる。
【００２５】
なお、粗調光モードの逓倍数の設定は、Ｄ／Ａコンバータ１０９ｂの分解能と粗調光時の明るさの変化のさせ方により適宜変更可能である。また、ロータリエンコーダ１１０ｂの一回転あたりのパルス出力数により決めてもよい。例えば、本例の場合、ロータリエンコーダ１１０ｂは、４００パルス／一回転であるので６５５３６パルスを４００パルスで割った値の整数値（逓倍数１６４）にしても良い。このようにすると、ロータリエンコーダ１１０ｂをほぼ一回転することで、ＬＥＤ照明１０５の明るさを０〜Ｉｍａｘまで変化させることができ、観察者に操作しやすくすることができる。
【００２６】
また、粗微設定ボタン１１０ａが微調光側に設定されている場合、レボルバ１０８の現在アドレス及び対物レンズ情報設定ロータリスイッチ１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆから現在光路に挿入されている対物レンズの倍率を読み出し、あらかじめ不図示のメモリに記憶しておいたその倍率に最適な分解能で０〜６５５３５ビットを分割し、デジタル出力する。例えば、対物レンズが４倍ならば分解能１４ビット（ロータリエンコーダ１１０ｂの１パルスに対してＣＰＵ１０９ａは逓倍数４としてパルスを生成しＤ／Ａコンバータ１０９ｂにデジタル出力）、１００倍ならば１０ビット（ロータリエンコーダ１１０ｂの１パルスに対してＣＰＵ１０９ａは逓倍数６４としてパルスを生成しＤ／Ａコンバータ１０９ｂにデジタル出力）でデジタル出力するように構成している。
【００２７】
このように、光路中に挿入された対物レンズの倍率によりＣＰＵ１０９ａからＤ／Ａコンバータ１０９ｂに出力されるロータリーエンコーダ１１０ｂからの１パルス入力当たりのデジタル出力逓倍数を変更する理由は、対物レンズの倍率によって接眼レンズで観察される明るさの変化が異なるためである。例えば、低倍の対物レンズで一定の明るさ変化となる光量変化と、高倍の対物レンズで同じ一定の明るさ変化となる光量変化を比較すると、低倍の方が少ない光量変化で一定の明るさ変化を達成できることによる。そこで、低倍より高倍の逓倍数を増やすことで、対物レンズの倍率に依存せず迅速に所望の明るさが得られるようになる。
【００２８】
次にＬＥＤ照明１０５の明るさ調整について図３、図４を参照しつつ説明する。ここで使われているＬＥＤ照明１０５は、ＬＥＤドライブ回路１０９ｃにＤ／Ａコンバータ１０９ｂからの０〜６５５３５パルス入力に応じたアナログ出力がＬＥＤドライブ回路１０９ｃに加えられ、ＬＥＤドライブ回路１０９ｃからＬＥＤ照明１０５に０〜Ｉｍａｘまでの電流を印加することで、明るさゼロから最大の明るさＩｍａｘまで変化する。
【００２９】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ＬＥＤドライブ回路１０９ｃの特性は、パルス０〜６５５３５でＬＥＤ照明１０５の明るさが０〜Ｉｍａｘまで下に凸のカーブを描くようにＬＥＤ制御電流を出力する。これは、人間の眼の明るさに対する反応を考慮したもので、ＬＥＤ照明１０５の明るさが図３（ａ）のような変化をしても人間の眼には、明るさがほぼ直線的に増加しているよう認識される。なお、ＬＥＤ照明１０５の制御は上述に限られるものではなく、パルス０〜６５５３５までで電流値が０〜Ｉｍａｘまで直線的に変化するように制御してもよい。
【００３０】
図３（ａ）は、粗微設定ボタン１１０ａを微調光モード（１６ビット）に設定した場合を示し、ロータリエンコーダ１１０ｂのパルス出力によるＣＰＵ１０９ａからの０〜６５５３５のパルス入力に従って０〜Ｉｍａｘｍでほぼ連続的に変化し、ＬＥＤ照明１０５の明るさは、ロータリエンコーダ１０９ｂからのパルス入力の積算値に従ってほぼ連続的に変化する。なお、対物レンズの倍率によって分解能は変化するが、観察者の眼に感じるＬＥＤ照明１０５の明るさは、ほぼ連続的に変化するような分解能としておく。
【００３１】
図３（ｂ）は、粗微設定ボタン１１０ａを粗調光モードに設定した場合を示し、ロータリエンコーダ１１０ｂからのパルス数に対応するステップ数（０〜６５６）に従ったデジタル出力がＣＰＵ１０９ａからＤ／Ａコンバータ１０９ｂに与えられる。例えば、ロータリエンコーダ１１０ｂからのパルス数ｎが１パルス増加すると、ＣＰＵ１０９ａからのデジタル出力は１ステップ増加し、これに対応してＤ／Ａコンバータ１０９ｂへ逓倍数分の１００パルス増加したパルスが出力される。
【００３２】
図３（ｃ）は、図３（ｂ）の一部を拡大して示したものである。ロータリエンコーダ１１０ｂからのパルス出力ｎが４パルス（４ステップに対応），５パルス（５ステップに対応）、６パルス（６ステップに対応）の近傍を示している。４パルスでは４００パルスのデジタル出力が出力されて明るさがＩ４に、５パルスでは５００パルスのデジタル出力が出力されて明るさがＩ５に、６パルスでは６００パルスのデジタル出力が出力されて明るさがＩ６にとそれぞれ１００パルスずつデジタル出力が増加するので、これに対応して明るさもＩ４、Ｉ５、Ｉ６とステップ状に変化する。
【００３３】
ＬＥＤ照明１０５による標本を照明する場合、初めに粗微設定ボタン１１０ａを粗調光モードに設定して所望の明るさＩ（図３（ｃ）参照）の近傍Ｉ５までは粗調光モードで明るさを調整する（ロータリーエンコーダ１１０ｂから５パルスを与える）。そして粗微設定ボタン１１０ａを微調光モードに切り替えてロータリエンコーダ１１０ｂからのパルス入力の積算値（例えば、３０パルス）により明るさＩ５から所望の明るさＩ（５３０パルス）にまで微調光を行う。このように、本実施形態では、ロータリエンコーダ１１０ｂからＣＰＵ１０９ａに与えられるパルス信号を、粗微設定ボタン１１０ａによって粗調光モードと微調光モードとを切り替えることで、所望の明るさＩまで素早く、かつ正確に設定することができる。また、ロータリエンコーダ１１０ｂからのパルスに基づく上記増減は、ロータリエンコーダ１１０ｂの回転方向を出力するパルスをＣＰＵ１０９ａが検出して、入力パルスの加減算を行うことで実現できる。なお、前述したように微調光モードにおける調光分解能は、光路中に挿入されている対物レンズの情報によってＣＰＵ１０９ａが最適な分解能に設定するように構成されている。
【００３４】
図４は本実施形態にかかる調光装置の調光時のフローチャートを示している。以下ステップ毎に説明する。
【００３５】
（ステップＳ１）
ＣＰＵ１０９ａは、ＣＰＵ１０９ａが管理しているＬＥＤ照明１０５の現在の照明値（デジタル出力）を読み出す。
【００３６】
（ステップＳ２）
ＣＰＵ１０９ａは、現在の観察光路内に挿入されているレボルバ１０８のアドレスを読み出す。
【００３７】
（ステップＳ３）
ＣＰＵ１０９ａは、現在アドレスに対応する倍率設定ロータリスイッチ１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆのいずれかを読み出し、現在観察光路内に挿入されている対物レンズの情報を読み出す。
【００３８】
（ステップＳ４）
ＣＰＵ１０９ａは、レボルバアドレスが変更されたことを検出するとステップＳ２に戻り、レボルバアドレスが変更されなければステップＳ５を実行する。
【００３９】
（ステップＳ５）
ＣＰＵ１０９ａは、リモートコントローラ１１０の粗微設定ボタン１１０ａの状態を監視する。粗微設定ボタン１１０ａが切り替えられたことを検出するとステップＳ６を実行し、状態変化がない場合にはステップＳ７にジャンプする。
【００４０】
（ステップＳ６）
ＣＰＵ１０９ａは、処理する調光モードを変更する。例えば、ＣＰＵ１０９ａは、粗微設定ボタン１１０ａが微調光モードから粗調光モードに切り替えられたことを検出すると、ロータリエンコーダ１１０ｂからの入力パルス数ｎに対して（逓倍数１００×ｎ）パルス（ｎステップ）を出力する粗調光モードに切り替える。また、ＣＰＵ１０９ａはステップＳ１で読み出したＬＥＤ照明１０５の照明値（デジタル出力）を参照して、現在のデジタル値に最も近い粗調光モードのステップ数、およびＬＥＤ照明１０５の明るさが暗くなるデジタル出力の粗調光モードのステップ数の少なくとも一方に設定する。一方、ＣＰＵ１０９ａは、粗微設定ボタン１１０ａが粗調光モードから微調光モードに切り替えられたことを検出すると、現在設定されている粗調光モードのステップ数に対応するデジタル出力にロータリエンコーダ１１０ｂからのパルス入力を逐次加算したデジタル出力を行う微調光モードに切り替える。
【００４１】
(ステップＳ７)
ＣＰＵ１０９ａは、リモートコントローラ１１０のロータリエンコーダ１１０ａからパルス出力、すなわちＬＥＤ照明１０５の光量変更指令（パルス出力がある）を受信するとステップＳ８を実行し、ローラリエンコーダ１１０ａからの信号入力が無ければステップＳ４に戻る。以降、ＣＰＵ１０９ａは、ステップＳ４からステップＳ７を実行する。
【００４２】
（ステップＳ８）
ＣＰＵ１０９ａは、設定されている粗微調光モードにより、粗調光モードであるならステップＳ９を実行し、微調光モードならステップＳ１０を実行する。
【００４３】
（ステップＳ９）
ＣＰＵ１０９ａは、読み出された粗微調光モードが粗調光モードであることから、ロータリエンコーダ１１０ｂの入力パルス数ｎを逓倍数１００で逓倍したデジタル出力によりＬＥＤ照明１０５の明るさを増減する。本例の場合、１パルスでデジタル出力１００パルス分、ＬＥＤ照明１０５の明るさが増減される。ＣＰＵ１０９ａは、ステップＳ９を実行後、ステップＳ１に戻る。ロータリエンコーダ１１０ｂからのパルスに基づく上記増減は、ロータリエンコーダ１１０ｂの回転方向を出力するパルスをＣＰＵ１０９ａが検出して、入力パルスの加減算を行う。
【００４４】
（ステップＳ１０）
ＣＰＵ１０９ａは、ステップＳ３で取得した対物レンズ倍率から、あらかじめ決めておいたその倍率に前述の最適な微調分解能（倍率に応じた逓倍数）を決定する。
【００４５】
（ステップＳ１１）
ＣＰＵ１０９ａは、読み出された粗微調光モードが微調光モードであることから、切り替え前に設定されていたデジタル出力にロータリエンコーダ１１０ａから入力されるパルスを対物レンズに対応した微調分解能（逓倍数）処理後のパルスを逐次加算してＬＥＤ照明１０５の明るさを調整する。これにより、ＬＥＤ照明１０５は、ステップＳ１０で決定した微調分解能で明るさを増減する。この時、微調分解能で明るさを増減することからＬＥＤ照明１０５の明るさを微調整することが可能となる。ロータリエンコーダ１１０ｂからのパルスに基づく上記増減は、ロータリエンコーダ１１０ｂの回転方向を出力するパルスをＣＰＵ１０９ａが検出して、入力パルスの加減算を行う。
【００４６】
なお、本調光装置では、上述したように、ＣＰＵ１０９ａは微調光モードで逓倍数１００（各ステップ）以外の光量（例えば、図３（ｃ）の光量Ｉ）に設定したのち、粗微設定ボタン１１０ａを粗調光コードに切り替えて明るさを増減する場合、ロータリエンコーダ１１０ｂからの最初の１パルス目は現在光量（Ｉ）に最も近いステップ数のデジタル出力、およびＬＥＤ照明１０５の明るさが暗くなるステップ数のデジタル出力の少なくとも一方に設定する（例えば、図３（ｃ）のＩ５）。その後はロータリエンコーダ１１０ｂからの入力パルスの増減に従ってステップ（逓倍数１００／１パルス）毎に明るさが増減される。例えば、現在デジタル出力が５００パルスに設定されたとすると、ロータリエンコーダ１１０ｂからのパルスが１パルス増加するパルスであれば１ステップ増加してデジタル出力が６００パルスに、１パルス減少するパルスであれば１ステップ減少してデジタル出力が４００パルスに、それぞれ１００パルス（逓倍数）出力分明るさが増減する。また、ロータリエンコーダ１１０ｂからのパルスに基づく上記増減は、ロータリエンコーダ１１０ｂの回転方向を出力するパルスに基づいて決める。
【００４７】
以上により、本調光装置は、ＬＥＤ照明を素早く、かつ正確に所望の明るさに設定することができる。実際のユーザー操作を鑑みると、まず粗調光モードで所望の明るさ付近に設定したのち、微調光モードに切り替えて明るさを微調整する。
【００４８】
また本調光装置では、粗調光モードは、ＣＰＵ１０９ａは、ロータリーエンコーダ１１０ｂからの入力パルス数ｎに対してステップ数ｎ分の（逓倍数１００×ｎ）パルスを出力するので、Ｄ／Ａコンバータ１０９ｂからの出力０〜６５５３５パルスを１００パルスずつに分割することに対応する。ロータリエンコーダ１１０ｂは、１回転当たり４００パルスを出力することから、ほぼ１回転半（６５６パルス）で最低の明るさから最大の明るさまでＬＥＤ照明を調光することができる。また、微調光モードでは、粗調光モードのパルス間隔が±１００パルスであることから、ロータリエンコーダ１１０ｂの半回転（合計２００パルス分）の微調光操作で所望の明るさに調光することができる。なお、微調光モードでは、ロータリエンコーダ１１０ｂを一回転すれば４００パルス分加算または減算されるので、ＣＰＵ１０９ａからのデジタル出力は、粗調光モードの４００ビット分の明るさを変化させることもできる。さらに、対物レンズの倍率によってＣＰＵ１０９ａが出力するロータリエンコーダ１１０ｂからの１パルス当たりの逓倍数を変えることによって、光路中に挿入されている対物レンズに最適な光量調整を達成することができる。
【００４９】
なお、上記実施形態では、ＬＥＤ照明１０５の制御をリモートコントローラ１１０ｂにて行ったが、リモートコントローラ１１０にＲＳ２３２ＣやＵＳＢなどの通信機能を備えることにより制御部１０９（ＣＰＵ１０９ａ）からの通信コマンドによる制御命令等で制御することも可能である。また、ロータリエンコーダ１１０ｂの仕様や図３（ａ）に示す、ＣＰＵ１０９ａ、Ｄ／Ａコンバータ１０９ｂのデジタル出力に対するＬＥＤドライブ回路１０９ｃからＬＥＤ照明１０５への印加電流特性（光量変化特性）、粗調光モードの逓倍数（例えば、１００）のデジタル出力配分などに関しては必ずしも上記に限らず適宜設計することができる。
【００５０】
このように、本実施形態にかかる調光装置を有する顕微鏡は、顕微鏡用ＬＥＤ照明の制御にＤ／Ａコンバータの最小分解能を所定のビット数（逓倍数）で分割してステップ状に調光する粗調光モードと、上記対物レンズの倍率に対応した分解能で調光する微調光モードを有することで、粗調光モードの各ステップ間を微調光モードで補完してＬＥＤ照明の明るさを素早く、かつ正確に所望の明るさにＬＥＤ照明を調光でき、操作性の高い顕微鏡を提供できる。
【００５１】
また、本実施形態にかかる調光装置を有する顕微鏡は、粗調光モード時にユーザーが微調光モードと誤って光量を変化させようとすると、急にまぶしい光が目に入り事故となる可能性があるため、ロータリエンコーダを回転させる機構に電気的に制御できるブレーキ機構を設け、粗調光モード時には回転機構にブレーキをかけ、手感を重くするようにし、急激な光量変化を起こさないようにすることで安全性の高い顕微鏡を提供できる。
【００５２】
また、顕微鏡が対物レンズ交換、フィルタ交換、観察方法の切換え等が行える電動顕微鏡である場合、上記それぞれの切換えが発生したことがＣＰＵで検出されたとき、調光モードを粗調光モードに切り替えて所望の明るさ近傍に調光できるようにし、その後微調光モードで所望の明るさに調光することで、上記各切り替えが発生した時でも明るさの調整を素早く、かつ正確に行うことができる。
【符号の説明】
【００５３】
１００ 顕微鏡
１０１ 顕微鏡本体
１０２ 焦準ダイヤル
１０３ ステージ
１０４ 標本
１０５ ＬＥＤ照明
１０６ 対物レンズ
１０７ 鏡筒
１０８ レボルバ
１０９ 制御部
１０９ａ ＣＰＵ
１０９ｂ Ｄ／Ａコンバータ
１０９ｃ ＬＥＤドライブ回路
１０９ｄ レボルバ位置検出回路
１１０ リモートコントローラ
１１０ａ 粗微設定ボタン
１１０ｂ ロータリエンコーダ
１１０ｃ ブレーキ機構
１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ ロータリースイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源の調光装置とこれを有する顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、顕微鏡の照明部はハロゲンランプからＬＥＤ（Light Emitting Diode）に変わりつつある。ＬＥＤの特徴として、明るさを変えても色温度はほとんど変化しない、これまでのハロゲンランプにはなかった長寿命、低消費電力、発熱の低下などが挙げられる。そして、ＬＥＤの明るさを調整するために、可変抵抗を使用した調光（例えば、特許文献１参照）や、パルス幅を可変して調光することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３５０３
【特許文献２】特開２００５−２５０１５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の変調方法を用いた調光装置では、調光に可変抵抗を使用した場合、可変抵抗が径時変化して連続的に抵抗値を変化させることができなくなる（いわゆるガリオームとも言う）ことがあり、調光を連続的かつ高精度に行うことができなくなる、またパルス幅を可変して調光する際のパルス変更幅が最小可変パルス幅に限られているため、所望の明るさのＬＥＤ照明を得る為には多くのパルス入力が必要になり時間がかかるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて行われ、所望の明るさまですばやく、かつ正確に調光できる調光装置と、これを有する顕微鏡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】
上記課題を解決するため、本発明は、ＬＥＤ照明の調光を行う調光コントローラと、
前記ＬＥＤ照明の調光制御する制御部を有し、前記コントローラは、パルス生成手段と粗微設定手段とを有し、前記パルス生成手段は、前記ＬＥＤ照明の明るさを調光するパルスを生成し、前記粗微設定手段は、前記ＬＥＤ照明をステップ状に調光する粗調光モードと前記ＬＥＤ照明を略連続的に調光する微調光モードとを切り替え、前記制御部は、前記調光コントローラに接続されて前記パルスが入力され、かつ前記粗微設定手段の状態を検出し、前記粗調光モードと前記微調光モードを切り替えて前記ＬＥＤ照明の調光制御を行うことを特徴とする調光装置を提供する。
【０００７】
また、本発明は、前記調光装置を有することを特徴とする顕微鏡を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、所望の明るさまで素早く、かつ正確に調光できる調光装置と、これを有する顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態にかかる調光装置を具備する顕微鏡の概略構成図。
【図２】調光装置のブロック図。
【図３】ＬＥＤ調光のための印加電圧特性の一例で、（ａ）は微調光時の特性を、（ｂ）は粗調光時の特性を、（ｃ）は（ｂ）の一部の拡大図をそれぞれ示す。
【図４】調光装置の制御フローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本願の実施形態にかかる調光装置を有する顕微鏡について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、発明の理解を容易にするためのものに過ぎず、本願発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を施すことを排除することは意図していない。
【００１１】
図１において、顕微鏡装置１００は、顕微鏡本体１０１に焦準ハンドル１０２で上下動するステージ１０３と、ステージ１０３に載置された標本１０４を透過照明するＬＥＤ照明１０５と、標本１０４の光を集光する対物レンズ１０６と、集光した標本１０４からの光を不図示の接眼レンズを介して観察者に観察させる鏡筒１０７とから構成されている。
【００１２】
また、対物レンズ１０６は、顕微鏡本体１０１のアーム部に配設されたレボルバ１０８に複数装着されている。
【００１３】
また、顕微鏡本体１０１には、ＬＥＤ照明１０５の明るさや顕微鏡１００の動作を制御する制御部１０９が内蔵され、ＬＥＤ照明１０５の明るさを調整するためのリモートコントローラ１１０が接続されている。このようにして、実施形態にかかる顕微鏡１００が構成されている。
【００１４】
なお、ＬＥＤ照明１０５は、顕微鏡本体１０１に内蔵でも外付けでも良い。また、制御部１０９は顕微鏡本体１０１の外部に別体として設けても良い。また、リモートコントローラ１１０は、顕微鏡本体１０１のベース部全面または側面に配置しても良い。
【００１５】
また、レボルバ１０８は手動で回転させ、クリックに入るとストップセンサ（不図示）からストップ状態を読み、その位置でのアドレスセンサ（不図示）を読むことで、観察光路内に挿入されているレボルバのアドレスを読み出せる。
【００１６】
次に、制御部１０９とリモートコントローラ１１０について図１、２を参照しつつ説明する。
【００１７】
制御部１０９は、制御用のＣＰＵ１０９ａとＤ／Ａコンバータ１０９ｂとＬＥＤドライブ回路１０９ｃとレボルバ位置検出回路１０９ｄを有している。また、ＣＰＵ１０９ａは、リモートコントローラ１１０に接続されている。なお、制御部１０９は、その他の制御基板も内蔵しているが、本願の説明に直接関係無いので説明を省略する。
【００１８】
リモートコントローラ１１０には、ＬＥＤ照明１０５の明るさをステップ状に調光する粗調光モードと明るさをほぼ連続的に調光する微調光モードとを切り替えるための粗微設定ボタン１１０ａを有する。また、ＬＥＤ照明１０５の明るさを変えるための制御パルスを出力するためのロータリエンコーダ１１０ｂを有する。このロータリエンコーダ１１０ｂは、１回転で４００パルスを出力する。なお、このロータリエンコーダ１１０ｂは、１回転で４００パルスを出力するものに限られないことは言うまでもない。
【００１９】
また、リモートコントローラ１１０には、レボルバ１０８に保持されている１本目の対物レンズ（アドレス１）の情報をＣＰＵ１０９ａに設定するための対物レンズ情報設定ロータリスイッチ１１０ｄ、２本目の対物レンズ（アドレス２）の情報をＣＰＵ１０９ａに設定するための対物レンズ情報設定ロータリスイッチ１１０ｅ、３本目の対物レンズ（アドレス３）の情報をＣＰＵ１０９ａに設定するための対物レンズ情報設定ロータリスイッチ１１０ｆを備える。この対物レンズ情報設定ロータリスイッチ１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆはそれぞれのポジションに対応してあらかじめ対物レンズの情報が設定されており、ＣＰＵ１０９ａはそのポジションを読み出すことでレボルバ１０８の各アドレスに保持されている対物レンズの情報を決定できる。
【００２０】
ロータリエンコーダ１１０ｂには、ロータリエンコーダを回転させる機構に電気的に制御できるブレーキ機構１１０ｃが設けられ、粗微調設定ボタン１１０ａに連動している。このブレーキ機構１１０ｃは、粗調光モード時にはロータリエンコーダ１０１ｂの回転機構にブレーキをかけて手感を重くするようにし、急激に回転しづらくして急激な光量変化を起こさないようにする。一方、微調光モードでは、ブレーキが解除されて手感が軽くなりロータリエンコーダ１１０ｂを軽く回転することができＬＥＤ照明１０５の微調光を容易に行うことができる。また、粗調光モード時にユーザーが微調光モードと誤って光量を変化させようとすると、急にまぶしい光が目に入り事故となることを防止することができる。
【００２１】
ＣＰＵ１０９ａは、粗微設定ボタン１１０ａが粗調光モードに設定された時、ＬＥＤ照明１０５の明るさを所定のステップ状に変化させるためのロータリーエンコーダ１１０ｂの１パルスに対して出力パルスを逓倍するための逓倍数を不図示のメモリに記憶している。例えば、メモリは、ロータリーエンコーダ１１０ｂの１パルス増減に対して、１００パルス増減するための情報として、この数１００を逓倍数として記憶しておく。なお、この逓倍数は、数１００に限らずＬＥＤ照明１０５の粗調光制御に必要な逓倍数を適宜記憶しておけばよい。以下の説明では、粗調光モード時の逓倍数を数１００として説明する。
【００２２】
また、本実施形態では、Ｄ／Ａコンバータ１０９ｂの分解能を１６ビットとして０〜６５５３５パルスを上記逓倍数ずつ増減するように設定している。なお、この６５５３５パルスを逓倍数で割った整数６５６をステップと記す。これによりロータリーエンコーダ１１０ｂからの入力パルス数に対応するステップ数（０〜６５６ステップ、図３（ｂ）参照）でデジタル出力０〜６５５３５まで出力できる。
【００２３】
粗微設定ボタン１１０ａが粗調光モード側に設定されている場合、ロータリエンコーダ１１０ｂからＣＰＵ１０９ａに入力されるパルス数がカウントされる。そして、このカウント数ｎ（上記ステップ数対応）に上記逓倍数を乗じたデジタル出力（１００×ｎ）がＣＰＵ１０９ａからＤ／Ａコンバータ１０９ｂに出力される。例えば、ロータリエンコーダ１１０ｂからパルスが１パルス増減されると、これに対応する１ステップ分の１００パルス増減したデジタル出力がＣＰＵ１０９ａからＤ／Ａコンバータ１０９ｂに出力される。ロータリーエンコーダ１１０ｂからのパルス数ｎが５ステップから６ステップになると（図３（ｂ）参照）デジタル出力は５００パルスから６００パルスになる。これに応じて、Ｄ／Ａコンバータ１０９ｂからドライブ回路１０９ｃに１００パルス分ＬＥＤ照明１０５の明るさを増加する信号が出力され、ＬＥＤ照明１０５の調光が実行される。
【００２４】
また、ＣＰＵ１０９ａは、Ｄ／Ａコンバータ１０９ｂへのデジタル出力を監視しており、ＬＥＤ照明１０５の明るさを把握している。後述するように、ＣＰＵ１０９ａは観察者が微調光モードから粗調光モードに粗微設定ボタン１１０ａを切り替えた時、そのとき出力しているデジタル出力値に最も近いステップ数のデジタル出力（ここでは逓倍数１００の倍数のデジタル出力、例えば、１００、２００、・・・）でＬＥＤ照明１０５の明るさが暗くなるステップ数のデジタル出力に設定する。これにより、続けて粗調光モードで調光することができる。また、明るさが暗いテーブル番号に設定するように制御することで粗微設定ボタン１１０ａを微調光モードから粗調光モード側に操作したときにＬＥＤ照明１０５の明るさが僅かではあるが暗くなる方に設定されるため、観察者の眼を保護することができる。なお、制御部１０９等は、電源投入時にゼロリセットされて入出力がゼロ状態に設定される。あるいは、不図示のリセットボタンを押すことでゼロリセットすることもできる。
【００２５】
なお、粗調光モードの逓倍数の設定は、Ｄ／Ａコンバータ１０９ｂの分解能と粗調光時の明るさの変化のさせ方により適宜変更可能である。また、ロータリエンコーダ１１０ｂの一回転あたりのパルス出力数により決めてもよい。例えば、本例の場合、ロータリエンコーダ１１０ｂは、４００パルス／一回転であるので６５５３６パルスを４００パルスで割った値の整数値（逓倍数１６４）にしても良い。このようにすると、ロータリエンコーダ１１０ｂをほぼ一回転することで、ＬＥＤ照明１０５の明るさを０〜Ｉｍａｘまで変化させることができ、観察者に操作しやすくすることができる。
【００２６】
また、粗微設定ボタン１１０ａが微調光側に設定されている場合、レボルバ１０８の現在アドレス及び対物レンズ情報設定ロータリスイッチ１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆから現在光路に挿入されている対物レンズの倍率を読み出し、あらかじめ不図示のメモリに記憶しておいたその倍率に最適な分解能で０〜６５５３５ビットを分割し、デジタル出力する。例えば、対物レンズが４倍ならば分解能１４ビット（ロータリエンコーダ１１０ｂの１パルスに対してＣＰＵ１０９ａは逓倍数４としてパルスを生成しＤ／Ａコンバータ１０９ｂにデジタル出力）、１００倍ならば１０ビット（ロータリエンコーダ１１０ｂの１パルスに対してＣＰＵ１０９ａは逓倍数６４としてパルスを生成しＤ／Ａコンバータ１０９ｂにデジタル出力）でデジタル出力するように構成している。
【００２７】
このように、光路中に挿入された対物レンズの倍率によりＣＰＵ１０９ａからＤ／Ａコンバータ１０９ｂに出力されるロータリーエンコーダ１１０ｂからの１パルス入力当たりのデジタル出力逓倍数を変更する理由は、対物レンズの倍率によって接眼レンズで観察される明るさの変化が異なるためである。例えば、低倍の対物レンズで一定の明るさ変化となる光量変化と、高倍の対物レンズで同じ一定の明るさ変化となる光量変化を比較すると、低倍の方が少ない光量変化で一定の明るさ変化を達成できることによる。そこで、低倍より高倍の逓倍数を増やすことで、対物レンズの倍率に依存せず迅速に所望の明るさが得られるようになる。
【００２８】
次にＬＥＤ照明１０５の明るさ調整について図３、図４を参照しつつ説明する。ここで使われているＬＥＤ照明１０５は、ＬＥＤドライブ回路１０９ｃにＤ／Ａコンバータ１０９ｂからの０〜６５５３５パルス入力に応じたアナログ出力がＬＥＤドライブ回路１０９ｃに加えられ、ＬＥＤドライブ回路１０９ｃからＬＥＤ照明１０５に０〜Ｉｍａｘまでの電流を印加することで、明るさゼロから最大の明るさＩｍａｘまで変化する。
【００２９】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ＬＥＤドライブ回路１０９ｃの特性は、パルス０〜６５５３５でＬＥＤ照明１０５の明るさが０〜Ｉｍａｘまで下に凸のカーブを描くようにＬＥＤ制御電流を出力する。これは、人間の眼の明るさに対する反応を考慮したもので、ＬＥＤ照明１０５の明るさが図３（ａ）のような変化をしても人間の眼には、明るさがほぼ直線的に増加しているよう認識される。なお、ＬＥＤ照明１０５の制御は上述に限られるものではなく、パルス０〜６５５３５までで電流値が０〜Ｉｍａｘまで直線的に変化するように制御してもよい。
【００３０】
図３（ａ）は、粗微設定ボタン１１０ａを微調光モード（１６ビット）に設定した場合を示し、ロータリエンコーダ１１０ｂのパルス出力によるＣＰＵ１０９ａからの０〜６５５３５のパルス入力に従って０〜Ｉｍａｘｍでほぼ連続的に変化し、ＬＥＤ照明１０５の明るさは、ロータリエンコーダ１０９ｂからのパルス入力の積算値に従ってほぼ連続的に変化する。なお、対物レンズの倍率によって分解能は変化するが、観察者の眼に感じるＬＥＤ照明１０５の明るさは、ほぼ連続的に変化するような分解能としておく。
【００３１】
図３（ｂ）は、粗微設定ボタン１１０ａを粗調光モードに設定した場合を示し、ロータリエンコーダ１１０ｂからのパルス数に対応するステップ数（０〜６５６）に従ったデジタル出力がＣＰＵ１０９ａからＤ／Ａコンバータ１０９ｂに与えられる。例えば、ロータリエンコーダ１１０ｂからのパルス数ｎが１パルス増加すると、ＣＰＵ１０９ａからのデジタル出力は１ステップ増加し、これに対応してＤ／Ａコンバータ１０９ｂへ逓倍数分の１００パルス増加したパルスが出力される。
【００３２】
図３（ｃ）は、図３（ｂ）の一部を拡大して示したものである。ロータリエンコーダ１１０ｂからのパルス出力ｎが４パルス（４ステップに対応），５パルス（５ステップに対応）、６パルス（６ステップに対応）の近傍を示している。４パルスでは４００パルスのデジタル出力が出力されて明るさがＩ４に、５パルスでは５００パルスのデジタル出力が出力されて明るさがＩ５に、６パルスでは６００パルスのデジタル出力が出力されて明るさがＩ６にとそれぞれ１００パルスずつデジタル出力が増加するので、これに対応して明るさもＩ４、Ｉ５、Ｉ６とステップ状に変化する。
【００３３】
ＬＥＤ照明１０５による標本を照明する場合、初めに粗微設定ボタン１１０ａを粗調光モードに設定して所望の明るさＩ（図３（ｃ）参照）の近傍Ｉ５までは粗調光モードで明るさを調整する（ロータリーエンコーダ１１０ｂから５パルスを与える）。そして粗微設定ボタン１１０ａを微調光モードに切り替えてロータリエンコーダ１１０ｂからのパルス入力の積算値（例えば、３０パルス）により明るさＩ５から所望の明るさＩ（５３０パルス）にまで微調光を行う。このように、本実施形態では、ロータリエンコーダ１１０ｂからＣＰＵ１０９ａに与えられるパルス信号を、粗微設定ボタン１１０ａによって粗調光モードと微調光モードとを切り替えることで、所望の明るさＩまで素早く、かつ正確に設定することができる。また、ロータリエンコーダ１１０ｂからのパルスに基づく上記増減は、ロータリエンコーダ１１０ｂの回転方向を出力するパルスをＣＰＵ１０９ａが検出して、入力パルスの加減算を行うことで実現できる。なお、前述したように微調光モードにおける調光分解能は、光路中に挿入されている対物レンズの情報によってＣＰＵ１０９ａが最適な分解能に設定するように構成されている。
【００３４】
図４は本実施形態にかかる調光装置の調光時のフローチャートを示している。以下ステップ毎に説明する。
【００３５】
（ステップＳ１）
ＣＰＵ１０９ａは、ＣＰＵ１０９ａが管理しているＬＥＤ照明１０５の現在の照明値（デジタル出力）を読み出す。
【００３６】
（ステップＳ２）
ＣＰＵ１０９ａは、現在の観察光路内に挿入されているレボルバ１０８のアドレスを読み出す。
【００３７】
（ステップＳ３）
ＣＰＵ１０９ａは、現在アドレスに対応する倍率設定ロータリスイッチ１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆのいずれかを読み出し、現在観察光路内に挿入されている対物レンズの情報を読み出す。
【００３８】
（ステップＳ４）
ＣＰＵ１０９ａは、レボルバアドレスが変更されたことを検出するとステップＳ２に戻り、レボルバアドレスが変更されなければステップＳ５を実行する。
【００３９】
（ステップＳ５）
ＣＰＵ１０９ａは、リモートコントローラ１１０の粗微設定ボタン１１０ａの状態を監視する。粗微設定ボタン１１０ａが切り替えられたことを検出するとステップＳ６を実行し、状態変化がない場合にはステップＳ７にジャンプする。
【００４０】
（ステップＳ６）
ＣＰＵ１０９ａは、処理する調光モードを変更する。例えば、ＣＰＵ１０９ａは、粗微設定ボタン１１０ａが微調光モードから粗調光モードに切り替えられたことを検出すると、ロータリエンコーダ１１０ｂからの入力パルス数ｎに対して（逓倍数１００×ｎ）パルス（ｎステップ）を出力する粗調光モードに切り替える。また、ＣＰＵ１０９ａはステップＳ１で読み出したＬＥＤ照明１０５の照明値（デジタル出力）を参照して、現在のデジタル値に最も近い粗調光モードのステップ数、およびＬＥＤ照明１０５の明るさが暗くなるデジタル出力の粗調光モードのステップ数の少なくとも一方に設定する。一方、ＣＰＵ１０９ａは、粗微設定ボタン１１０ａが粗調光モードから微調光モードに切り替えられたことを検出すると、現在設定されている粗調光モードのステップ数に対応するデジタル出力にロータリエンコーダ１１０ｂからのパルス入力を逐次加算したデジタル出力を行う微調光モードに切り替える。
【００４１】
(ステップＳ７)
ＣＰＵ１０９ａは、リモートコントローラ１１０のロータリエンコーダ１１０ａからパルス出力、すなわちＬＥＤ照明１０５の光量変更指令（パルス出力がある）を受信するとステップＳ８を実行し、ローラリエンコーダ１１０ａからの信号入力が無ければステップＳ４に戻る。以降、ＣＰＵ１０９ａは、ステップＳ４からステップＳ７を実行する。
【００４２】
（ステップＳ８）
ＣＰＵ１０９ａは、設定されている粗微調光モードにより、粗調光モードであるならステップＳ９を実行し、微調光モードならステップＳ１０を実行する。
【００４３】
（ステップＳ９）
ＣＰＵ１０９ａは、読み出された粗微調光モードが粗調光モードであることから、ロータリエンコーダ１１０ｂの入力パルス数ｎを逓倍数１００で逓倍したデジタル出力によりＬＥＤ照明１０５の明るさを増減する。本例の場合、１パルスでデジタル出力１００パルス分、ＬＥＤ照明１０５の明るさが増減される。ＣＰＵ１０９ａは、ステップＳ９を実行後、ステップＳ１に戻る。ロータリエンコーダ１１０ｂからのパルスに基づく上記増減は、ロータリエンコーダ１１０ｂの回転方向を出力するパルスをＣＰＵ１０９ａが検出して、入力パルスの加減算を行う。
【００４４】
（ステップＳ１０）
ＣＰＵ１０９ａは、ステップＳ３で取得した対物レンズ倍率から、あらかじめ決めておいたその倍率に前述の最適な微調分解能（倍率に応じた逓倍数）を決定する。
【００４５】
（ステップＳ１１）
ＣＰＵ１０９ａは、読み出された粗微調光モードが微調光モードであることから、切り替え前に設定されていたデジタル出力にロータリエンコーダ１１０ａから入力されるパルスを対物レンズに対応した微調分解能（逓倍数）処理後のパルスを逐次加算してＬＥＤ照明１０５の明るさを調整する。これにより、ＬＥＤ照明１０５は、ステップＳ１０で決定した微調分解能で明るさを増減する。この時、微調分解能で明るさを増減することからＬＥＤ照明１０５の明るさを微調整することが可能となる。ロータリエンコーダ１１０ｂからのパルスに基づく上記増減は、ロータリエンコーダ１１０ｂの回転方向を出力するパルスをＣＰＵ１０９ａが検出して、入力パルスの加減算を行う。
【００４６】
なお、本調光装置では、上述したように、ＣＰＵ１０９ａは微調光モードで逓倍数１００（各ステップ）以外の光量（例えば、図３（ｃ）の光量Ｉ）に設定したのち、粗微設定ボタン１１０ａを粗調光コードに切り替えて明るさを増減する場合、ロータリエンコーダ１１０ｂからの最初の１パルス目は現在光量（Ｉ）に最も近いステップ数のデジタル出力、およびＬＥＤ照明１０５の明るさが暗くなるステップ数のデジタル出力の少なくとも一方に設定する（例えば、図３（ｃ）のＩ５）。その後はロータリエンコーダ１１０ｂからの入力パルスの増減に従ってステップ（逓倍数１００／１パルス）毎に明るさが増減される。例えば、現在デジタル出力が５００パルスに設定されたとすると、ロータリエンコーダ１１０ｂからのパルスが１パルス増加するパルスであれば１ステップ増加してデジタル出力が６００パルスに、１パルス減少するパルスであれば１ステップ減少してデジタル出力が４００パルスに、それぞれ１００パルス（逓倍数）出力分明るさが増減する。また、ロータリエンコーダ１１０ｂからのパルスに基づく上記増減は、ロータリエンコーダ１１０ｂの回転方向を出力するパルスに基づいて決める。
【００４７】
以上により、本調光装置は、ＬＥＤ照明を素早く、かつ正確に所望の明るさに設定することができる。実際のユーザー操作を鑑みると、まず粗調光モードで所望の明るさ付近に設定したのち、微調光モードに切り替えて明るさを微調整する。
【００４８】
また本調光装置では、粗調光モードは、ＣＰＵ１０９ａは、ロータリーエンコーダ１１０ｂからの入力パルス数ｎに対してステップ数ｎ分の（逓倍数１００×ｎ）パルスを出力するので、Ｄ／Ａコンバータ１０９ｂからの出力０〜６５５３５パルスを１００パルスずつに分割することに対応する。ロータリエンコーダ１１０ｂは、１回転当たり４００パルスを出力することから、ほぼ１回転半（６５６パルス）で最低の明るさから最大の明るさまでＬＥＤ照明を調光することができる。また、微調光モードでは、粗調光モードのパルス間隔が±１００パルスであることから、ロータリエンコーダ１１０ｂの半回転（合計２００パルス分）の微調光操作で所望の明るさに調光することができる。なお、微調光モードでは、ロータリエンコーダ１１０ｂを一回転すれば４００パルス分加算または減算されるので、ＣＰＵ１０９ａからのデジタル出力は、粗調光モードの４００ビット分の明るさを変化させることもできる。さらに、対物レンズの倍率によってＣＰＵ１０９ａが出力するロータリエンコーダ１１０ｂからの１パルス当たりの逓倍数を変えることによって、光路中に挿入されている対物レンズに最適な光量調整を達成することができる。
【００４９】
なお、上記実施形態では、ＬＥＤ照明１０５の制御をリモートコントローラ１１０ｂにて行ったが、リモートコントローラ１１０にＲＳ２３２ＣやＵＳＢなどの通信機能を備えることにより制御部１０９（ＣＰＵ１０９ａ）からの通信コマンドによる制御命令等で制御することも可能である。また、ロータリエンコーダ１１０ｂの仕様や図３（ａ）に示す、ＣＰＵ１０９ａ、Ｄ／Ａコンバータ１０９ｂのデジタル出力に対するＬＥＤドライブ回路１０９ｃからＬＥＤ照明１０５への印加電流特性（光量変化特性）、粗調光モードの逓倍数（例えば、１００）のデジタル出力配分などに関しては必ずしも上記に限らず適宜設計することができる。
【００５０】
このように、本実施形態にかかる調光装置を有する顕微鏡は、顕微鏡用ＬＥＤ照明の制御にＤ／Ａコンバータの最小分解能を所定のビット数（逓倍数）で分割してステップ状に調光する粗調光モードと、上記対物レンズの倍率に対応した分解能で調光する微調光モードを有することで、粗調光モードの各ステップ間を微調光モードで補完してＬＥＤ照明の明るさを素早く、かつ正確に所望の明るさにＬＥＤ照明を調光でき、操作性の高い顕微鏡を提供できる。
【００５１】
また、本実施形態にかかる調光装置を有する顕微鏡は、粗調光モード時にユーザーが微調光モードと誤って光量を変化させようとすると、急にまぶしい光が目に入り事故となる可能性があるため、ロータリエンコーダを回転させる機構に電気的に制御できるブレーキ機構を設け、粗調光モード時には回転機構にブレーキをかけ、手感を重くするようにし、急激な光量変化を起こさないようにすることで安全性の高い顕微鏡を提供できる。
【００５２】
また、顕微鏡が対物レンズ交換、フィルタ交換、観察方法の切換え等が行える電動顕微鏡である場合、上記それぞれの切換えが発生したことがＣＰＵで検出されたとき、調光モードを粗調光モードに切り替えて所望の明るさ近傍に調光できるようにし、その後微調光モードで所望の明るさに調光することで、上記各切り替えが発生した時でも明るさの調整を素早く、かつ正確に行うことができる。
【符号の説明】
【００５３】
１００ 顕微鏡
１０１ 顕微鏡本体
１０２ 焦準ダイヤル
１０３ ステージ
１０４ 標本
１０５ ＬＥＤ照明
１０６ 対物レンズ
１０７ 鏡筒
１０８ レボルバ
１０９ 制御部
１０９ａ ＣＰＵ
１０９ｂ Ｄ／Ａコンバータ
１０９ｃ ＬＥＤドライブ回路
１０９ｄ レボルバ位置検出回路
１１０ リモートコントローラ
１１０ａ 粗微設定ボタン
１１０ｂ ロータリエンコーダ
１１０ｃ ブレーキ機構
１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ ロータリースイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ照明の調光を行う調光コントローラと、
前記ＬＥＤ照明の調光制御する制御部を有し、
前記コントローラは、パルス生成手段と粗微設定手段とを有し、
前記パルス生成手段は、前記ＬＥＤ照明の明るさを調光するパルスを生成し、
前記粗微設定手段は、前記ＬＥＤ照明をステップ状に調光する粗調光モードと前記ＬＥＤ照明を略連続的に調光する微調光モードとを切り替え、
前記制御部は、前記調光コントローラに接続されて前記パルスが入力され、かつ前記粗微設定手段の状態を検出し、前記粗調光モードと前記微調光モードを切り替えて前記ＬＥＤ照明の調光制御を行うことを特徴とする調光装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ＬＥＤ照明の最小明るさから最大明るさを前記ステップ状に配分する逓倍数情報を有し、
前記粗調光モードにおいて、前記制御部は、前記パルス生成手段からの入力されたパルス数に前記逓倍数情報を乗じた第１デジタル出力により調光制御を行い、
前記微調光モードにおいて、前記制御部は、前記第１デジタル出力に前記パルス生成手段からの前記パルスを加減した第２デジタル出力により調光制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤ照明の光路中に挿入された対物レンズの情報を設定する対物レンズ情報設定手段と、
前記対物レンズに対応した分解能情報とを有し、
前記微調光モードにおいて、前記制御部は、前記対物レンズ情報設定手段の情報に基き前記分解能情報を設定し、前記パルス生成手段からの前記パルス数に前記分解能情報を乗じた前記第２デジタル出力により調光制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の調光装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記微調光モードから前記粗調光モードに切り替えられたことを検出すると、前記ＬＥＤ照明への前記第２デジタル出力に最も近い前記第１デジタル出力を選択することを特徴とする請求項２または３に記載の調光装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記微調光モードから粗調光モードに切り替えられたことを検出すると、前記ＬＥＤ照明への前記第２デジタル出力より当該ＬＥＤ照明の明るさを暗くする前記第１デジタル出力を選択することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の調光装置。
【請求項６】
前記パルス生成手段の操作感覚を変更するブレーキ手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の調光装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の調光装置を有する顕微鏡。
【請求項８】
前記顕微鏡は、複数の電動ユニットを有し、
前記調光装置の制御部は、前記複数の電動ユニットの状態が変化したことを検出したとき、微調光モードから粗調光モードに切り替えることを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡。
【請求項１】
ＬＥＤ照明の調光を行う調光コントローラと、
前記ＬＥＤ照明の調光制御する制御部を有し、
前記コントローラは、パルス生成手段と粗微設定手段とを有し、
前記パルス生成手段は、前記ＬＥＤ照明の明るさを調光するパルスを生成し、
前記粗微設定手段は、前記ＬＥＤ照明をステップ状に調光する粗調光モードと前記ＬＥＤ照明を略連続的に調光する微調光モードとを切り替え、
前記制御部は、前記調光コントローラに接続されて前記パルスが入力され、かつ前記粗微設定手段の状態を検出し、前記粗調光モードと前記微調光モードを切り替えて前記ＬＥＤ照明の調光制御を行うことを特徴とする調光装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ＬＥＤ照明の最小明るさから最大明るさを前記ステップ状に配分する逓倍数情報を有し、
前記粗調光モードにおいて、前記制御部は、前記パルス生成手段からの入力されたパルス数に前記逓倍数情報を乗じた第１デジタル出力により調光制御を行い、
前記微調光モードにおいて、前記制御部は、前記第１デジタル出力に前記パルス生成手段からの前記パルスを加減した第２デジタル出力により調光制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤ照明の光路中に挿入された対物レンズの情報を設定する対物レンズ情報設定手段と、
前記対物レンズに対応した分解能情報とを有し、
前記微調光モードにおいて、前記制御部は、前記対物レンズ情報設定手段の情報に基き前記分解能情報を設定し、前記パルス生成手段からの前記パルス数に前記分解能情報を乗じた前記第２デジタル出力により調光制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の調光装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記微調光モードから前記粗調光モードに切り替えられたことを検出すると、前記ＬＥＤ照明への前記第２デジタル出力に最も近い前記第１デジタル出力を選択することを特徴とする請求項２または３に記載の調光装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記微調光モードから粗調光モードに切り替えられたことを検出すると、前記ＬＥＤ照明への前記第２デジタル出力より当該ＬＥＤ照明の明るさを暗くする前記第１デジタル出力を選択することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の調光装置。
【請求項６】
前記パルス生成手段の操作感覚を変更するブレーキ手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の調光装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の調光装置を有する顕微鏡。
【請求項８】
前記顕微鏡は、複数の電動ユニットを有し、
前記調光装置の制御部は、前記複数の電動ユニットの状態が変化したことを検出したとき、微調光モードから粗調光モードに切り替えることを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−５１１４４（Ｐ２０１３−５１１４４Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８８９０５（Ｐ２０１１−１８８９０５）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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