显微镜和快门机构的制作方法
【专利摘要】[问题]为了提供一种具有高耐用性并能够执行高速操作的快门机构以及一种包括该快门机构的显微镜。[解决方法]根据本技术的显微镜设置有显微镜光学系统、第一光接收元件、以及快门机构。快门机构包括：产生旋转动力的旋转动力源；曲柄，将通过旋转动力源产生的旋转动力转换成往返运动；以及连接到曲柄的快门。该快门随着曲柄的移动在遮挡从显微镜光学系统到第一光接收元件的第一光路的第一位置与不遮挡第一光路的第二位置之间往返移动。
【专利说明】显微镜和快门机构
【技术领域】
[0001〕 本技术涉及能够用于数字成像的显微镜以及能够用于显微镜的快门机构。
【背景技术】
[0002]一些一般的成像设备包括机械快门。机械快门被配置为能够遮挡成像光学系统与成像元件(例如，互补金属氧化物半导体图像传感器，在下文中，称作0103图像传感器)之间的光路，并且根据需要防止光在无意识的时间和时段进入成像元件。
[0003]机械快门具有各种配置。然而，一般的机械快门包括滑动地安装在导轨上的快门并往返移动。例如，从电磁体提供往返移动快门的驱动力。止动件设置在导轨的端部，并且止动件控制快门的移动范围。
[0004]此外，以下专利文献1公开一种相机的快门，其中，多个快门叶片设置在光路的邻近区域中。该快门被配置为能够暂时用在电容器中积聚的高电压生成大的驱动力，并以高速移动快门叶片。
[0005]引用列表
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:专利第3789169号
【发明内容】
[0008]本发明解决的问题
[0009]然而，上述机械快门具有耐用性的问题。当由显微镜生成样本(载片)的高倍放大图像时，使用对每个部分区域的样本成像并结合它们的方法。在该方法中，需要打开和关闭部分区域的每个图像的机械快门。如果假设在为几百个样本成像的情况下，对于一个样本，部分区域成像的次数可能是数千次，例如，打开和关闭机械快门的次数一年是几百万次。此夕卜，也需要增加成像的速度，并且需要以高速操作的机械快门。
[0010]然而，在具有由止动块控制快门的位置的配置的上述机械快门中，由于每次成像快门都与止动块碰撞所以损坏快门或止动块或导轨产生磨擦。另一方面，在使用电容器的机械快门中，存储器的耐用次数和电容器的放电是受限的。如上所述，现有的机械快门不具有足够的耐用性，并且在一些情况下需要比显微镜的主体的使用期限还要早地替换。
[0011]此外，由于快门与止动件的碰撞引起的振动可能影响图像，并且当成像的速度增加时效果显著。
[0012]鉴于如上所述的情况，本技术的目的是提供具有高耐用性并能够高速操作的快门机构以及包括快门机构的显微镜。
[0013]解决该问题的方法
[0014]根据本技术的实施方式的显微镜包括显微镜光学系统、第一光接收兀件、以及快门机构。
[0015]快门机构包括产生旋转动力的旋转动力源，将旋转动力源产生的旋转动力转换为往返移动的曲柄，以及连接到曲柄的快门，该快门随着曲柄在遮挡从显微镜光学系统到第一光接收元件的第一光路的第一位置与不遮挡第一光路的第二位置之间往返移动。
[0016]利用这种配置，快门用旋转动力源产生的旋转动力往返移动。因此，甚至在第一位置和第二位置为快门往返移动的最大移动位置时，不需要通过止动块调节快门的移动，并可以抑制由于与止动块的碰撞而引起快门的磨损或损坏以及对图像的影响。
[0017]曲柄可以包括固定到旋转动力源的旋转动力轴的第一臂，以及可旋转地连接到第一臂和快门的第二臂，第一臂和第二臂可通过第一旋转轴彼此连接，并且第二臂和快门可通过第二旋转轴彼此连接。
[0018]利用这种配置，通过用旋转动力源旋转的第一臂和与第一臂同步移动的第二臂可以将旋转动力轴的旋转运动转换为快门的往复移动。
[0019]当快门在第一位置或第二位置时，旋转动力轴、第一旋转轴、和第二旋转轴可以被布置在相同的直线上。
[0020]利用这种配置，当快门在第一位置或第二位置时，即，当旋转动力轴开始旋转时，旋转动力轴、第一旋转轴、和第一旋转轴被布置在相同的直线上。应注意因为当旋转动力轴、第一旋转轴、和第二旋转轴被布置在同一直线上时，强加于第一旋转轴的转矩反作用力度最小，可以最小化需要使旋转动力轴开始旋转的驱动转矩。
[0021]理想地，旋转动力源是步进电机。
[0022]可高精度地控制步进电机的旋转角，并且可通过所提供的脉冲功率的脉冲间隔调节步进电机的扭矩和旋转速度。此外，当旋转停止时，步进电机生成止挡力矩(81:0卯1118
。具体地，因为利用止挡力矩停止，即使不使用止动件等也可以高精度地判定位置。鉴于这些特性，由于根据本技术的快门机构的旋转动力源，步进电机是有利的。
[0023]显微镜可以进一步包括向步进电机提供脉冲功率的控制器，在快门远离第一位置或第二位置时，该控制器减小脉冲功率的脉冲间隔。
[0024]利用这种配置，当快门在第一位置或第二位置时，即，当旋转动力轴开始旋转或停止旋转时，可以提高旋转动力轴的扭矩并减小旋转速度。因此，可以抑制步进电机的同步损失并容易中断曲柄和快门的移动。
[0025]显微镜可以进一步包括第二光接收兀件和将第一光路与从显微镜光学系统到第二光接收元件的第二光路分开的光路分离单元。
[0026]利用这种配置，当使第二光接收元件接收通过显微镜光学系统传输的光时，可以通过快门机构遮挡光到第一光接收元件。
[0027]第一光接收元件可以是用于捕捉图像的元件，以及第二光接收元件可以是用于检测焦点深度的元件。
[0028]利用这种配置，当用于检测焦点深度的元件被使得接收光时，可以遮挡光到通过快门机构捕捉图像的元件。
[0029]用于捕捉图像的元件可以是0103图像传感器。
[0030]在(:103图像传感器中，依次读取存储于光电转换元件中的电荷线(￡1 11=6 0？
。因此,在曝光光电转换兀件之后，需要时间来读取电荷，同时需要防止光电转换元件接收光。在根据本技术的显微镜中，因为可以物理地防止图像捕捉元件通过快门机构接收光，所以可使检测焦点深度的元件与图像捕捉元件平行地接收光，即，可以有效地利用读取(:103图像传感器(图像捕捉元件)的电荷的时间。
[0031]快门机构可通过减振件固定到显微镜光学系统。
[0032]利用这种配置，可以用减振件吸收由于曲柄或快门机构中快门的移动而产生的振动，并防止这种振动影响由图像捕捉元件进行的成像。
[0033]显微镜可以进一步包括检测位于第一位置的快门的第一检测传感器以及检测位于第二位置的快门的第二检测传感器。
[0034]利用这种配置，可以利用第一检测传感器和第二检测传感器根据供应到旋转动力源的脉冲功率了解快门是否移动。
[0035]根据本技术实施方式的快门机构包括旋转动力源、曲柄、以及快门。
[0036]旋转动力源产生旋转动力。
[0037]曲柄将通过旋转动力源产生的旋转动力转换成往返移动。
[0038]快门被连接至曲柄，该快门随着曲柄在遮挡从显微镜光学系统到第一光接收元件的光路的第一位置与不遮挡光路的第二位置之间往返移动。
[0039]快门机构可以进一步包括向步进电机提供脉冲功率的控制器，旋转动力源是步进电机，控制器向步进电机提供脉冲功率以便脉冲间隔的驱动分布是正弦曲线。
[0040]控制器向步进电机提供脉冲功率以便脉冲驱动的脉冲间隔的分布是正弦曲线。因此，可以为步进电机平稳地加速和减速，并抑制由于减振和速度的急剧变化引起的大的负担的状态导致的失步。
[0041]快门机构可以进一步包括向步进电机提供脉冲功率的控制器，旋转动力源是步进电机，当步进电机停止时控制器向步进电机提供反极性脉冲。
[0042]如果在步进电机停止旋转时控制器向步进电机提供反极性脉冲，可以使步进电机产生反扭矩并减小静态速度。
[0043]根据本技术实施方式的用于显微镜的成像设备是病理学中所用的显微镜的成像设备，包括设置在成像元件正前方的机械遮光装置。
[0044]本发明的效果
[0045]如上所述，根据本技术，可以提供具有高耐用性并能够以高速操作的快门机构以及包括快门机构的显微镜。
【专利附图】
【附图说明】
[0046]图1是示出根据本技术的实施方式的显微镜的配置的示意图。
[0047]图2是示出通过显微镜的光路分离单元光路分离的示意图。
[0048]图3是显微镜的快门机构的平面图。
[0049]图4是显微镜的快门机构的平面图。
[0050]图5是显微镜的快门机构的平面图。
[0051]图6是示出显微镜的快门机构的部分配置的立体图。
[0052]图7是示出显微镜的快门机构的各个状态的示意图。
[0053]图8是示出显微镜的快门机构的快门打开和关闭操作的示意图。
[0054]图9是示出显微镜的快门机构的旋转动力源的旋转角与需要通过旋转动力源产生的扭矩之间的关系的曲线图。
[0055]图10是向机构的快门机构的旋转动力源提供的脉冲功率的控制分布。
[0056]图11是根据比较例向显微镜的快门机构的旋转动力源提供的脉冲功率的间隔的控制曲线。
[0057]图12是示出根据本技术的实施方式向显微镜的快门机构的旋转动力源提供的反极性脉冲的供应时序的示意图。
[0058]图13是显微镜操作的时间图。
[0059]图14是根据比较例的显微镜操作的时间图。
【具体实施方式】
[0060]将描述根据本技术实施方式的显微镜100。
[0061][显微镜的整个配置]
[0062]图1是示出显微镜100的整个配置的示意图。
[0063]如图1所示，显微镜100包括平台101、物镜镜筒102、成像透镜镜筒103、光路分离单元104、快门机构105、成像元件106、自动聚焦(在下文中，称作他)镜筒107、以及他传感器108。此外，在平台101上，放置作为图像目标的载片3。应注意用于驱动平台101的驱动源或为载片3照明的驱动源可具有如在现有技术中相同的配置，并省略对其的解说或说明。
[0064]平台101被配置为能够移动并相对于物镜镜筒102限定载片3的相对位置。平台101有利地能够响应于来自控制器(未示出)的指令调整其位置以便载片3的成像目标区在物镜镜筒102的视野内。
[0065]物镜镜筒102容纳物镜并放大成像目标区的图像。物镜镜筒102可具有任意配置。
[0066]成像透镜镜筒103容纳成像透镜，并形成通过物镜镜筒102放大的图像。而且成像透镜镜筒103可具有任意配置。
[0067]在以下描述中，物镜镜筒102和成像透镜镜筒103共同称作显微镜光学系统109。显微镜光学系统109可根据放大倍数、存在或不存在染色等进行适当改变，并且例如在进行荧光成像时可包括激励光截止滤光器等。
[0068]光路分离单元104将由成像透镜镜筒103形成的图像的光路(在下文中，仅相当于光路)分成朝向成像元件106的光路和朝向他镜筒107的光路。随后将描述其细节。光路分离单元104仅需要分开光路并且例如可以是半透明反射镜。
[0069]快门机构105安放在光路分离单元104与成像元件106之间，并遮挡它们之间的光路或解除该遮挡。随后将描述快门机构105的细节。
[0070]成像元件106对从光路分离单元104到达的光进行光电转换，并进行成像。成像元件106可以是0103图像传感器或(^0(电荷耦合器件)图像传感器。然而，(1)13图像传感器有利地将其与(稍后将描述的)快门机构105结合。此外，0103图像传感器的有利之处在于其制造成本低于冗0图像传感器的制造成本并且其具有光电转换元件的形状的高自由度和输出信号的高自由度。
[0071]他镜筒107包括相差环、透镜等，并对从光路分离单元104到达的光生成相差图像。他镜筒107可具有能够形成相差图像的任意配置。
[0072]他传感器108从由他镜筒107产生的相差图像检测显微镜光学系统109的视野范围内所包括的样本的焦点深度。具体地，他传感器108包括线传感器等，并可根据相差图像的偏差检测焦点深度。
[0073]在以下描述中，他镜筒107和他传感器108共同称作他光学系统110。应注意八？光学系统110的配置不限于使用相差图像的光学系统，并仅需要能够检测样本的焦点深度。
[0074]〔关于光路分离〕
[0075]图2是示出通过光路分离单元104进行光路分离的示意图。图2的⑷是示出光路被快门机构105遮挡的状态(在下文中，称作关闭状态)的示意图，以及图2的(幻是示出光路未被快门机构105遮挡的状态(在下文中，称作打开状态)的示意图。如图所示，已通过显微镜光学系统109传输的光通过光路分离单兀104被分成朝向成像兀件106的光和朝向他光学系统110的光。
[0076]在下文中，从显微镜光学系统109行进到光路分离单元104的光路被称作原始光路11，从光路分离单元104行进到成像元件106的光路被称作成像光路12，以及从光路分离单元104行进到他光学系统110的光路被称作他光路13。如图所示，快门机构105设置在光路分离单元104与成像元件106之间，即，遮挡(图2的⑷)或解除(图2的⑶)成像光路12。
[0077]在光路分离单元104是半透明反射镜的情况下，如图2中所示，将反射光引导到成像元件106并将透射光引导到他光学系统110比相反的情形更有利。由于半透明反射镜的透射光包括在半透明反射镜中反射的光，在半透明反射镜的透射光被引导到成像元件106的情况下可能发生图像模糊等。另一方面，在他光学系统110中，可以使在半透明反射镜中反射的光的作用忽略。
[0078]如上所述，通过将光路分层用于成像的光路和用于他的光路，可通过他光学系统110以高速及高精度检测焦点深度。通常，在没有分开光路的情况下(没有分别提供八？检测系统)也可通过使用用于成像的图像传感器检测焦点深度。例如，通过将平台等移动(扫描)到焦点深度方向以便所捕捉图像的对比最大，因此可执行检测焦点深度。然而，该方法对于每次成像都需要扫描时间，并难以使用需要以高速捕捉大量图像的病理诊断等的方法。
[0079]因此，根据该实施方式的显微镜100具有光路分离单元104将光路分成用于成像和用于他的光路的配置。另一方面，如果在他光学系统110检测焦点深度时光进入成像元件106，在此期间电荷被存储于光电转换元件中，这会影响捕捉图像。因此，在他光学系统110检测焦点深度时需要快门机构105防止光进入成像元件。
[0080]此外，尤其在成像元件106是(:103图像传感器的情况下，传输电荷需要时间，因为在0103中依次读取电荷线。应注意如果快门机构105能够在传输时间防止成像元件106接收光，那么他光学系统110能够在传输时间检测焦点深度，即，可以有效地使用传输时间(随后将描述其细节)。
[0081]〔关于快门机构〕图3至图5各自是从每个方向看到的快门机构105的平面图，图6是示出快门机构105的部分配置的立体图，以及图7是示出快门机构105的各个状态的示意图。图7的(幻示出了遮挡成像光路12的状态(关闭状态)，以及图7的(幻示出了未遮挡成像光路[2的状态(打开状态)。如在这些附图中所示，快门机构105包括旋转动力源121、曲柄122、直线导轨123、快门124、打开检测传感器125、关闭检测传感器126、以及固定件127。
[0082]旋转动力源121是产生旋转动力的动力源，并且旋转轴称作旋转动力轴121^1(参见图6)。此外，旋转动力源121可以是电动机，有利地具体是步进电机。当向其提供脉冲功率时步进电机根据脉冲数以旋转量(旋转角)旋转，并当不提供脉冲功率时，在旋转动力轴12匕上产生止挡力矩。具体地，步进电机可高精度地控制旋转量，并可保持旋转停止位置。此外，步进电机可通过脉冲的供应速度(单位时间内的脉冲数)控制旋转速度。
[0083]旋转动力源121可被连接至控制器(未示出)，并可供应有驱动动力，诸如来自控制器的上述脉冲功率。从这种控制器将动力源线连接至连接器，该连接器称作连接器121“参见图6) 0
[0084]在下文中，旋转动力轴12匕的轴线方向称作X轴方向，并且快门124往返移动的方向，即，垂直于X轴方向被称作V轴方向。此外，垂直于X轴方向和V轴方向的方向被称作2轴方向。
[0085]曲柄122将旋转动力源121的旋转动力轴12匕与快门124连接，并将旋转动力轴1218的旋转运动转换为快门124的往返运动。曲柄122可以包括第一臂131和第二臂132。臂131的一端被固定到旋转动力轴1213上，并且另一端可旋转地连接到第二臂132。第一臂131的长度没有特别的限制，但有利地比第二臂132短，这是因为旋转动力轴1213的旋转力矩可减小。
[0086]第二臂132的一端可旋转地连接到第一臂131，并且另一端可旋转地连接到快门124。有利地，第二臂132的长度比第一臂131长以便绕旋转动力轴12匕旋转的第一臂131的旋转运动可被转换为往返运动。此外，在第二臂132中，形成切口 1323。如图7的(幻所示，切口 1323防止第二臂132干扰旋转动力轴12匕，并且随后将描述其细节。
[0087]直线导轨123(参见图4和图5)引导快门124的往返运动。线性导轨123可以是沿着V轴方向延伸的导轨状构件，并且构件快门124的一部分滑动地插入线性导轨123，从而引导快门124的移动方向。直线导轨123可以是能够引导快门124往返运动的导轨，并且其形状或布置没有特别限制。
[0088]如上所述，快门124被配置为能够通过曲柄122沿着V轴方向往返移动并遮挡光路12(参见图2〉。快门124是板状构件，并被连接至曲柄122以便其主表面平行于垂直于X轴方向的平面0-2平面
[0089]快门124仅需要具有遮光性能，并且材料或其厚度没有特别的限制。快门124的尺寸仅需要是足以防止光通过光路[2朝向成像元件106进入的尺寸，并可根据成像元件106的光接收区的尺寸或快门124与成像元件106之间的距离确定。
[0090]有利地，应注意快门124重量轻。这是因为如果快门124的重量轻可以减小旋转动力源121的驱动转矩(驱动快门124所需的转矩然而，如果快门124包括重量轻强度低的构件，可能会发生变形，诸如偏转。即使变形程度不是影响快门124的遮光性能的程度(约几微米)，由于往返运动反复变形导致金属疲劳可能会损坏快门124。因此，作为一种方法，通过使快门124的中心与(将要描述的)曲柄122具有特定的关系能够防止诸如偏转的变形。
[0091]此外，也通过从主表面弯曲快门124以形成肋状物，可以提高快门124的强度并防止诸如偏转的变形。图6示出了在快门124中形成的肋状物12如。通过从主表面0-2平面)沿着垂直方向平面)弯曲快门124的末端部分形成肋状物12如。此外，肋状物12?可用于形成用于检测将要描述的打开检测传感器125和关闭检测传感器126的构件。图6示出了用于检测12仙的构件，其中一部分肋状物12?沿XI平面方向延伸。
[0092]打开检测传感器125是检测快门124是否在不遮挡光路12的位置(打开位置)的传感器。打开检测传感器125可将检测结果输出至旋转动力源121的控制器。
[0093]打开检测传感器125可具体地为光敏器件，并被配置为包括发光单元和光接收单元。光接收单元接收从发光单元照射的光。当快门124不在打开位置时，光接收单元接收照射光。当快门124在打开位置时，快门124的构件(检测12仙的构件)遮挡照射光，并且光接收单元不会接收照射光。因此，可以检测快门124是否在打开位置。此外，打开检测传感器125可不必为光敏器件，并可以是检测快门124是否在打开位置的传感器。
[0094]关闭检测传感器126是检测快门124是否在遮挡光路12的位置(关闭位置)的传感器。关闭检测传感器126可将检测结果输出至上述旋转动力源121的控制器。
[0095]关闭检测传感器126可具体地为光敏器件，并被配置为包括发光单元和光接收单元。光接收单元接收从发光单元照射的光。当快门124不在关闭位置时，光接收单元接收照射光。当快门124在关闭位置时，快门124的构件(检测12仙的构件)遮挡照射光，并且光接收单元不会接收照射光。因此，可以检测快门124是否在关闭位置。此外，关闭检测传感器126可不必为光敏器件，并可以是检测快门124是否在关闭位置的传感器。
[0096]打开检测传感器125和接收关闭检测传感器126的输出的旋转动力源121的控制器能够获取快门124的位置，并可以根据提供给旋转动力源121的驱动动力了解是否打开或关闭快门124。在旋转动力源121等出现问题以及没有正常打开或关闭快门124的情况下，控制器能够中断显微镜图像的捕捉。
[0097]例如，在旋转动力源121为步进电机的情况下，可能会发生转子不能跟随定子产生的磁通量的“失步”。然而，在这种情况下可以防止捕捉持续。此外，控制器可根据快门124的打开和关闭速度检测由于老化劣化等引起的构件的磨损等，并向用户呈现快门机构105的更换时间。
[0098]固定件127使快门机构固定到显微镜100的主体上。固定件127包括减振件，并使快门机构105经由减振件固定到主体。减振件可以是诸如橡胶和海绵的弹性件。由于减振件吸收通过旋转动力源121的旋转产生的振动或快门124的运动，可以抑制由于这种振动对成像的影响。
[0099]〔快门的打开和关闭操作〕
[0100]将描述由快门机构105进行的快门124的打开和关闭操作。
[0101]图8是示出快门124的打开和关闭操作的示意图。图8的(幻示出了快门124在关闭位置的状态(关闭状态)，图8的㈦示出了快门124在关闭位置与打开位置之间的状态(居间态)，以及图8的化)示出了快门124处于打开位置的状态(打开状态在在(幻至((3)中，第一臂131和第二臂132的旋转轴称作旋转轴？1，第二臂132和快门124的旋转轴称作旋转轴？2，以及快门124的中心称作中心I
[0102]在图8的⑷中示出的关闭状态中，当旋转动力轴1213旋转(在图中逆时针)时，第一臂131绕旋转动力轴1213旋转并且第二臂132与第一臂131同步移动。这时，因为直线导轨123限制快门124的移动方向，所以快门124沿朝向旋转动力轴12匕的方向(图中的左方)移动。因此，曲柄122和快门124的状态经过图8的(幻所示的居间态从图8的(^)所示的关闭状态改变成图8的化)所示的打开状态。
[0103]类似地，在图8的⑷所示的关闭状态中，当旋转动力轴12匕旋转(图中顺时针)时，第二臂132随着第一臂131的旋转而移动，并且快门124沿着远离旋转动力轴1213的方向(图中的右方)移动。因此，曲柄122和快门124的状态经过图8的(幻所示的居间态从图8的化)所示的状态改变成图8的(幻所示的打开状态。
[0104]如上所述，旋转动力轴12匕沿一个方向以及与其相对的旋转方向交替地旋转。因此，快门124在打开状态和关闭状态之间移动，即，前后地移动。因此，通过快门124遮挡位于快门124后的成像元件106或从分块释放。
[0105][曲柄的连接状态]
[0106]在图8的(幻所示的关闭状态中，曲柄122可被配置为使得旋转动力轴12匕、旋转轴？1、以及旋转轴？2依次布置在同一直线上。此外，在图8的化)所示的关闭状态中，曲柄122可被配置为使得旋转轴？1、旋转动力轴1213、以及旋转轴？2依次布置在相同的直线上。
[0107]因为曲柄122按如上配置，所以在图8的⑷所示的关闭状态以及图8的⑷所示的打开状态中可以最小化旋转动力轴1213的驱动转矩。图9是示出旋转动力轴121&的旋转角与旋转动力源121需要产生的扭矩之间的关系的曲线图。图9的(幻是根据上述实施方式的连接状态中的曲线图，以及图9的(幻是根据比较例的连接状态的曲线图。图9的(幻所示的曲线图是示出将旋转动力轴12匕与旋转轴？1连接的直线与将旋转轴？1与旋转轴？2连接的直线之间的角度在关闭状态为45。并在打开状态为135。的连接状态的曲线图。
[0108]在图9的⑷和图9的㈦中，“转子旋转力矩”是需要使旋转动力源121的转子旋转的力矩。在图9的(￡1)和图9的$)中是相同的。如图9的(￡1)和图9的(幻所示，在旋转起始角度和旋转结束角度增大转子旋转力矩。
[0109]在图9的⑷和图9的㈦中，“曲柄工作转矩”是需要从打开状态到关闭状态或从关闭状态到打开状态运转连接到旋转动力轴12匕的曲柄122所需的扭矩。在图9的(￡1)中，旋转起始角度和旋转结束角度处的曲柄工作转矩是0。另一方面，在图9的(幻中，旋转起始角度和旋转结束角度处的曲柄工作转矩不是0。这是因为当旋转动力轴12匕、旋转轴？1、以及旋转轴？2布置在相同的直线上时，旋转轴？1的转矩反作用力度最小。
[0110]在图9的(幻和图9的$)中，“驱动转矩”是转子旋转力矩和曲柄工作转矩之和，并且旋转动力源121使旋转动力轴12匕产生力矩。图9的(幻和图9的$)中的转子旋转力矩相同。然而，由于曲柄工作转矩不同于如上所述，在图9的中，旋转起始角度和旋转结束角度处的驱动转矩小。
[0111]具体地，在根据该实施方式的快门机构105中，在曲柄122的上述连接状态下，相比于其他连接状态，可以最小化旋转动力源121在旋转起始角度和旋转结束角度处产生的驱动转矩。换言之，快门124停在当旋转动力轴12匕开始旋转时所需工作转矩最小化的位置。因此，当快门124开始打开和关闭时可以抑制旋转动力源121的失步。此外，可以将具有小工作转矩的旋转动力源用作旋转动力源121。
[0112]应注意提供至第二臂132的切口 132^^^^^8((:)所示的关闭状态中第二臂132和旋转动力轴12匕的干扰，并使得可以将旋转轴？1、旋转动力轴12匕、和旋转轴？2布置在相同的直线上。在第二臂132的形状不产生第二臂132和旋转动力轴1213的干扰(例如，第二臂132是弯曲的)的情况下，不一定需要提供切口 132^
[0113]此外，曲柄122可被连接至快门124以便将旋转轴？2与中心连接的直线平行于快门124的移动方向(1轴方向因此，可以防止快门124沿垂直于快门124的移动方向(2轴方向)的方向偏转，并使快门124的往返运动顺畅。
[0114]如上所述，因为曲柄122被配置为使得在关闭状态和打开状态中旋转动力轴12匕、旋转轴？1、以及旋转轴？2布置在相同的直线上，可以最小化旋转动力源121的驱动转矩。然而，曲柄122的连接状态不限于上述连接状态，并在关闭状态或打开状态中可以是旋转动力轴12匕、旋转轴？1、以及旋转轴？2不在相同的直线上的连接状态，如图7的(幻所示。例如，这在快门机构105的布置间隔有限的情况下是有效的。
[0115]应注意在上述描述中，一个旋转动力源121驱动快门124。然而，其并不局限于此。例如，多个旋转动力源121可连接至快门124，且曲柄122驱动快门124。
[0116]〔关于脉冲功率控制〕
[0117]如上所述，步进电机可被用作旋转动力源121。可通过提供脉冲功率驱动步进电机。在下文中，将描述通过旋转动力源121的控制器对脉冲功率的控制。图10是脉冲功率的控制曲线，并示出了相对于旋转动力轴1213的旋转位置(旋转角)的脉冲间隔。旋转起始位置是旋转动力轴12匕开始旋转(快门124开始移动)的旋转位置，并且旋转停止位置是旋转动力轴1213停止旋转的轮转位置(快门124停止移动)。具体地，在旋转起始位置到旋转停止位置之间，快门机构105的状态从关闭状态变成打开状态，或从打开状态变成关闭状态。
[0118]图11是旋转速度在加速时间和减速时间减小的脉冲间隔的控制曲线，其被称为总体上用于驱动步进电机的梯形驱动。相比于此，在如图10所示的正弦波形类似的曲线下，可以平稳地加速和减速，并且由于振动的减小和速度上的急剧变化抑制步损。
[0119]如图10所示，该控制曲线是与正弦曲线近似的曲线，其中，在旋转起始位置脉冲间隔延长，并且在远离旋转起始位置时脉冲间隔缩短，并在靠近旋转停止位置时脉冲间隔再次延长。
[0120]在这种控制曲线中，在旋转起始位置旋转动力轴12匕的旋转力矩大并且旋转速度低，并在远离旋转起始位置时，旋转力矩减小并且旋转速度增大。此外，在靠近旋转停止位置时，旋转力矩再次增大并且旋转速度减小。此外，旋转力矩和旋转速度的递增和递减接连地变化。
[0121]因此，在旋转起始位置的邻近区中可以用大旋转力矩驱动快门机构105，并且抑制步进电机的步损。此外，在旋转动力轴1213开始旋转之后，因为不需要大旋转力矩，可以提高快门机构105的驱动速度。在旋转停止位置的邻近区域中，可以用大旋转力矩打断快门机构105，并抑制步进电机的步损。
[0122]此外，因为旋转动力源121的旋转力矩可使快门机构105减速并停止，所以不需要用于使快门机构105停止的止动件等，由于快门124对止动件的碰撞可以抑制振动。
[0123]此外，当步进电机停止旋转时，可以使用提供反极性脉冲的控制方法。图12是示出反极性脉冲的供应时序的示意图。图12的(幻示出了在不提供反极性脉冲的情况下的步进电机的旋转速度，以及图12的㈦示出了在提供反极性脉冲的情况下步进电机的旋转速度。图12的化)示出了朝向一个方向￠1)产生旋转力矩的脉冲的供应时序以及图12的⑷示出了朝向与其相对的方向(⑶们产生旋转力矩(反扭矩)的脉冲(反极性脉冲)的供应时序。
[0124]如图12的化)所示，通过逐渐增大脉冲的供应间隔，可以减小步进电机的旋转速度。然而，实际上在步进电机停止旋转之后其需要一段时间直至旋转变成静态(参见图12的(幻)。鉴于上述，每次当期望旋转停止时通过将反极性脉冲提供到步进电机，可以用反扭矩使步进电机迅速停止(参见图12的$))，即，提高静态速度。
[0125][显微镜的操作]
[0126]将描述配置为如上所述的显微镜100的操作。图13是显微镜100的操作的时间图。图14是根据比较例的显微镜的操作的时间图。通过使根据该实施方式的显微镜100不包括快门机构105来获得根据比较例的显微镜。
[0127]首先，将描述在图14中所示的根据比较例的显微镜的操作的时间图。该图是在载片的预定范围中进行成像之后至在下一成像范围中捕捉的时间图。在曝光成像元件￠103)之后(成像元件曝光)，传输成像元件的电荷。该平台朝向平行于传输电荷的下一成像范围移动并变成静态。
[0128]接下来，曝光他传感器(他曝光然而，因为如果恰在平台变成静态之后进行八？曝光，同样成像元件接收光，那么其等到直到电荷传输完成之后为止。在下文中，等待时间称作时间…。在完成成像兀件的电荷传输之后，进行八？曝光并且基于八？传感器的输出计算焦点深度(八？工艺)。
[0129]接下来，对应于计算的焦点深度移动平台的位置(2位置)等，并且调整焦距。因此，准备下一成像范围的成像，并且进行成像范围的成像(成像元件曝光图14示出了从成像元件曝光到下一成像元件曝光的时间(成像间隔)作为时间II。如上所述，在根据比较例的显微镜中，生成等待时间(时间直至成像元件电荷的传输完成。
[0130]另一方面，在根据该实施方式的显微镜100的情况下，在图13中示出从执行载片的预定范围的成像之后至执行下一成像范围的成像的时间图。在曝光成像元件106之后(成像兀件曝光)，进行传输成像兀件106的电荷。平行于电荷的传输，平台101向下一成像范围移动并变成静态。此外，在成像元件曝光结束之后，开始关闭快门124(关闭操作)，并且关闭快门124(关闭状态
[0131]就在平台101变成静态之后，曝光他传感器108(他曝光不像根据比较例的显微镜，通过快门124遮挡成像元件106。因此，就在平台101变成静态之后可以执行他曝光。在他曝光之后，基于他传感器108的输出计算焦点深度(他工艺^此外，在他曝光结束之后，快门124开始打开(打开操作)，并且快门124打开(打开状态
[0132]接下来，对应于计算的焦点深度移动平台的位置(2位置)等，并且调整焦距。因此，准备下一成像范围的成像，并且进行成像范围的成像(成像元件曝光当成像元件曝光结束时，快门机构105开始再次关闭快门124。
[0133]图13示出了从成像元件曝光到下一成像元件曝光的时间(成像间隔)作为时间丁2。相比于根据比较例的显微镜，在根据该实施方式的显微镜100中，因为不产生等待时间(时间…)，到时间…时时间12比时间II短。因此，可以高速执行成像(成像元件曝光)。在一个图像中可以减小的时间…短(约几毫秒然而，因为在一些情况下在一个载片中进行几千次成像，所以当每个时间的时间…汇集时可以明显减小时间。
[0134]此外，通过改进平台传动机构等可减小要求移动平台并使平台静态的时间。然而，在根据比较例的显微镜中，即使时间减小，等待时间(时间延长，这不会导致图像间隔减小(时间11)。另一方面，在根据该实施方式的显微镜100中，如果用于移动平台并使平台静态的时间减小，那么可以通过还原时间减小成像时间(时间丁2)。
[0135]本技术不限于上述的实施方式，在不偏离本技术的主旨的前提下能够进行各种改变。
[0136]已描述根据该实施方式的快门机构用于显微镜中。然而，其并不局限于此。例如，其可被用作成像设备的快门机构，诸如，相机。此外，其可被用作用于不仅遮挡光束而且遮挡另一电磁波或材料快门机构。
[0137]应该注意的是，本技术也可以采用下面的配置。
[0138](1) 一种显微镜，包括:
[0139]显微镜光学系统；
[0140]第一光接收元件；以及
[0141]快门机构包括
[0142]旋转动力源，产生旋转动力
[0143]曲柄，将通过旋转动力源产生的旋转动力转换成往返移动，以及
[0144]快门被连接至曲柄，该快门随着曲柄在遮挡从显微镜光学系统到第一光接收元件的第一光路的第一位置与不遮挡第一光路的第二位置之间往返移动。
[0145](2)根据以上⑴的显微镜，其中
[0146]曲柄包括固定到旋转动力源的旋转动力轴的第一臂以及可旋转地连接到第一臂和快门的第二臂，
[0147]第一臂和第二臂通过第一旋转轴彼此连接，并且
[0148]第二臂和快门通过第二旋转轴彼此连接。
[0149](3)根据以上⑴或⑵的显微镜，其中
[0150]当快门在第一位置或第二位置时，旋转动力轴、第一旋转轴、和第二旋转轴被布置在同一直线上。
[0151](4)根据以上⑴至⑶中任一项的显微镜，其中
[0152]旋转动力源是步进电机。
[0153](5)根据以上⑴到⑷中任一项所述的显微镜，进一步包括:
[0154]控制器，向步进电机提供脉冲功率，在快门远离第一位置或第二位置时，控制器减少脉冲功率的脉冲间隔。
[0155](6)根据以上⑴到(5)中任一项的显微镜，进一步包括:
[0156]第二光接收元件；以及
[0157]光路分离单元，将第一光路与从显微镜光学系统到第二光接收元件的第二光路分开。
[0158](7)根据以上⑴至(6)的任一项的显微镜，其中
[0159]第一光接收元件是用于捕捉图像的元件，以及
[0160]第二光接收元件是用于检测焦点深度的元件。
[0161](8)根据⑴至⑵中的任一项的显微镜，其中
[0162]用于捕捉图像的元件是0103图像传感器。
[0163](9)根据⑴至⑶中的任一项的显微镜，其中
[0164]快门机构通过减振件固定到显微镜光学系统。
[0165](10)根据⑴至(9)中的任一项的显微镜，进一步包括:
[0166]检测位于第一位置处的快门的第一检测传感器；以及
[0167]检测位于第二位置处的快门的第二检测传感器。
[0168](11) 一种快门机构，包括:
[0169]旋转动力源，产生旋转动力
[0170]曲柄，将通过旋转动力源产生的旋转动力转换成往返移动，以及
[0171]快门，连接至曲柄，该快门随着曲柄在遮挡从显微镜光学系统到第一光接收元件的光路的第一位置与不遮挡光路的第二位置之间往返移动。
[0172](12)根据以上(11)的快门机构，进一步包括
[0173]控制器，向步进电机提供脉冲功率，旋转动力源是步进电机，控制器向步进电机提供脉冲功率使得脉冲间隔的驱动分布是正弦曲线。
[0174](13)根据以上(11)或(12)的快门机构，进一步包括
[0175]控制器，向步进电机提供脉冲功率，旋转动力源是步进电机，当步进电机停止时控制器向步进电机提供反极性脉冲。
[0176](14) 一种用于在病理中使用的显微镜的成像设备，包括
[0177]设置在成像元件正前方的机械遮光器件。
[0178]附图标记说明
[0179]100显微镜
[0180]101 平台
[0181]102物镜镜筒
[0182]103成像透镜镜筒
[0183]104光路分离单元
[0184]105快门机构
[0185]106成像元件
[0186]107自动聚焦镜筒
[0187]108自动聚焦传感器
[0188]109显微镜光学系统
[0189]110自动聚焦光学系统
[0190]121旋转动力源
[0191]122 曲柄
[0192]123线性导轨
[0193]124 快门
[0194]125打开检测传感器
[0195]126关闭检测传感器
[0196]127固定件
[0197]131第一臂
[0198]132第二臂
【权利要求】
1.一种显微镜，包括: 显微镜光学系统； 第一光接收元件；以及 快门机构，包括 旋转动力源，产生旋转动力， 曲柄，将通过所述旋转动力源产生的所述旋转动力转换成往返移动，以及快门，连接至所述曲柄，所述快门随着所述曲柄在遮挡从所述显微镜光学系统到所述第一光接收元件的第一光路的第一位置与不遮挡所述第一光路的第二位置之间往返移动。
2.根据权利要求1所述的显微镜，其中， 所述曲柄包括固定至所述旋转动力源的旋转动力轴的第一臂以及可旋转地连接到所述第一臂和所述快门的第二臂， 所述第一臂和所述第二臂通过第一旋转轴彼此连接，以及 所述第二臂和所述快门通过第二旋转轴彼此连接。
3.根据权利要求2所述的显微镜，其中， 当所述快门在所述第一位置或所述第二位置时，所述旋转动力轴、所述第一旋转轴、和所述第二旋转轴被布置在同一直线上。
4.根据权利要求1所述的显微镜，其中， 所述旋转动力源是步进电机。
5.根据权利要求4所述的显微镜，进一步包括: 控制器，向所述步进电机提供脉冲功率，随着所述快门远离所述第一位置或所述第二位置，所述控制器降低所述脉冲功率的脉冲间隔。
6.根据权利要求1所述的显微镜，进一步包括: 第二光接收元件；以及 光路分离单元，将所述第一光路与从所述显微镜光学系统到所述第二光接收元件的第二光路分开。
7.根据权利要求6所述的显微镜，其中， 所述第一光接收元件是用于捕捉图像的元件，以及 所述第二光接收元件是用于检测焦点深度的元件。
8.根据权利要求7所述的显微镜，其中， 所述用于捕捉图像的元件是CMOS图像传感器。
9.根据权利要求1所述的显微镜，其中， 所述快门机构通过减振件固定至所述显微镜光学系统。
10.根据权利要求1所述的显微镜，进一步包括: 检测位于所述第一位置处的所述快门的第一检测传感器；以及 检测位于所述第二位置处的所述快门的第二检测传感器。
11.一种快门机构，包括: 旋转动力源，产生旋转动力 曲柄，将通过所述旋转动力源产生的所述旋转动力转换成往返移动，以及 快门，连接至所述曲柄，所述快门随着所述曲柄在遮挡从显微镜光学系统到第一光接收元件的光路的第一位置与不遮挡所述光路的第二位置之间往返移动。
12.根据权利要求11所述的快门机构，进一步包括: 控制器，向所述旋转动力源提供脉冲功率，所述旋转动力源是步进电机，所述控制器向所述步进电机提供脉冲功率以便脉冲间隔的驱动分布是正弦曲线。
13.根据权利要求11所述的快门机构，进一步包括: 控制器，向所述旋转动力源提供脉冲功率，所述旋转动力源是步进电机，当所述步进电机停止时所述控制器向所述步进电机提供反极性脉冲。
14.一种用于在病理中使用的显微镜的成像设备，包括: 设置在成像元件正前方的机械遮光装置。
【文档编号】G03B9/08GK104380170SQ201380032675
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年4月23日 优先权日:2012年6月27日
【发明者】林邦彦, 成泽龙, 山本隆司 申请人:索尼公司