(57)【要約】【課題】複数のＬＥＤランプを用い、又はＬＥＤチップを集積化し、これらの光束をロッドインテグレータに入射して高い光強度でかつ均一な射出光を得ること。【解決手段】配線パターンが設けられた絶縁フィルム４を貼設した熱伝導性電極基板２に複数のＬＥＤランプ１のＬＥＤチップをマウントしたリードフレームが電気的かつ熱的に接続され、各ＬＥＤチップの他方のリードフレームが配線パターンに接続されており、熱伝導性電極基板の背面にはペルチェ素子８から成る放熱手段が熱結合されている。複数のＬＥＤランプ１の光軸はロッドインテグレータ３の入射端に向けられており、各ＬＥＤランプ１から発する光束をロッドインテグレータ３の入射端面に入射し、内部で光束を重畳して各ＬＥＤランプの光強度を加算し出射端面から出射する。【選択図】            図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性電極基板と、
前記熱伝導性電極基板に配置され、ＬＥＤチップをマウントしたリードフレームが前記熱伝導性電極基板に電気的かつ熱的に接続された複数のＬＥＤランプと、
前記複数のＬＥＤランプから発する光束を入射端面に入射し、内部で前記光束を重畳して前記各ＬＥＤランプの光強度を加算し出射端面から出射するロッドインテグレータと、
を備えていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項1の記載において、ＬＥＤランプの光軸がロッドインテグレータの入射端面に向けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項1の記載において、ＬＥＤランプの光束がレンズまたはミラーによりロッドインテグレータの入射端面に集光されていることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
複数のＬＥＤチップを熱伝導性電極基板に直接マウントして電気的かつ熱的に接続されたＬＥＤチップ集積体と、
前記ＬＥＤチップ集積体からの光束を集光する集光レンズと、
前記集光レンズで集光された光束を入射端面に入射し、内部で複数のＬＥＤチップの光束を重畳して光強度を加算し出射端面から出射するロッドインテグレータと、
を備えていることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの記載において、ロッドインテグレータが入射端から出射端に向けて断面積が小さくなるテーパー状に形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項５において、ロッドインテグレータの出射端が点状であることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項５において、ロッドインテグレータの出射端が線状であることを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかの記載において、ロッドインテグレータがミラー加工されていることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかの記載において、ロッドインテグレータの入射端面に集光レンズが配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかの記載において、ロッドインテグレータがコア体を有し、該コア体の入射端が凸レンズに形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれかの記載において、ロッドインテグレータがコア体を有し、該コア体の入射端に複数のＬＥＤランプを配置した基板が埋め込まれていることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１または４の記載において、熱伝導性電極基板のＬＥＤランプまたはＬＥＤチップが配置された面とは反対側の面には放熱手段が熱結合されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項1〜１２のいずれかに記載の照明装置をカスケード接続されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
照明装置からの光で試料を照明し、該試料からの透過光若しくは蛍光を結像させて観察する顕微鏡において、
前記照明装置は照明光を供給する複数のＬＥＤランプからなる光源と、前記複数の発光素子からの入射光を重畳加算して均一化し、射出端に平面状光源を生成するロッドインテグレータと、前記ロッドインテグレータの射出端に生じた平面状光源を結像して試料を臨界照明する光学系と、からなることを特徴とする顕微鏡。
【請求項１５】
照明装置からの光で試料を照明し、該試料からの透過光若しくは蛍光を結像させて観察する顕微鏡において、
前記照明装置は少なくとも1個以上のＬＥＤランプからなる光源と、前記光源からの射出光を平面状光源化する薄膜散乱体と、前記平面状光源を結像して試料を臨界照明する光学系と、からなることを特徴とする顕微鏡。
【請求項１６】
照明装置からの光で試料を照明し、該試料からの反射光を結像させて観察する顕微鏡において、
前記照明装置は複数のＬＥＤランプからなる光源と、前記複数の発光素子からの入射光を重畳加算して均一化し、射出端に平面状光源を生成するロッドインテグレータと、前記光源とロッドインテグレータの間隔を保持した状態で、前記ロッドインテグレータの射出端の位置を視野絞り位置または開口絞り位置に移動させてケーラー照明と臨界照明を切り替える照明切替手段と、を備えていることを特徴とする顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡、露光装置、プロジェクタ、分光機器などの光学機器に利用される光源として、複数のＬＥＤランプ又はＬＥＤチップを利用した照明装置およびその照明装置を用いた顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光学装置では、ほとんど単一の光源を利用しており、光強度を増加させる場合には光源の強度そのものを上げること、すなわち大きな光源が採用されている。光強度を増加させる手段として、特許文献１には部分導入部を設けたロッドインテグレータが、加えて、特許文献２には光源と同数の入射端面を持つロッドインテグレータがそれぞれ開示されている。これらのいずれもロッドインテグレータの入射端面に複雑な加工を施しているために高価である。最近の技術進歩により、ＬＥＤランプとして使用可能な安価で高輝度化したＬＥＤチップが開発され、その応用分野も広がっている。
【０００３】
従来の蛍光顕微鏡には、水銀ランプ等の大型ランプを使用し励起光に用いる波長の光だけをフィルター等で選択し，光源から射出される光のごく一部分だけを利用しているに過ぎなかった。ＬＥＤを利用すると上記の問題は解決されるものの、高輝度なＬＥＤが開発されてはいるが単一のＬＥＤの利用では光量が不足している。しかし複数利用すると照明ムラを生じる。また、一般的に透過観察、蛍光観察ともに顕微鏡の照明方法としてはケーラー照明法が広く採用されている。光源の像を試料に結像する臨界照明法は、深さ方向の分解能が高いことなど、多くの長所があるにもかかわらず普及していない。これは照明ランプの光源部を結像すると、ランプのフィラメントやアークの像が試料中に現出し、照明斑を生じるためである。この問題点に対して、この照明斑を解消するために散乱体を挿入する方法がある。例えば、フロスト電球や蛍光管の採用などである。
【０００４】
ＬＥＤを利用した照明装置として、特許文献３には、ＬＥＤディスプレイを構成する基本ユニットとして，複数のＬＥＤを利用し，またとなり会うユニットとの干渉を避けかつ光輝度を均一化するためにロッドインテグレータやライトパイプを利用したことが記載されている。またＬＥＤを利用した顕微鏡用照明装置として、特許文献４には複数のＬＥＤと回折光学素子やレンズを利用し，顕微鏡観察試料を直接散光照明する方法が記載されている。更に、顕微鏡の照明法として、特許文献５には顕微鏡のケーラー照明法とクリティカル照明法とをレンズ郡を光学系から脱着挿入することで簡便に切り換える方法が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−７２６２７号公報
【特許文献２】
特開２０００−７５４０７号公報
【特許文献３】
特開平１０−３１９８７３号公報
【特許文献４】
特開２００２−１８９１７４号公報
【特許文献５】
特開平１０−２３２３５３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＬＥＤランプ又はＬＥＤチップの単体では用途によって光量不足が問題となり、また高密度に複数個実装した場合には放熱も問題である。また、従来の顕微鏡の照明方法においては、散乱体からの散乱光が全方位に広がり、試料照明にはこのうち一部分しか利用できないので十分な光量が確保できない。すなわち暗いという問題があった。また散乱体が必要以上に厚いので、散乱体を擬似平面光源とみなして、試料に結像しても厚み方向の分解能が上がらないという問題があった。特に蛍光顕微鏡観察において臨界照明法を採用すると感度、分解能ともに上昇することが期待されているが、上記の問題と価格の問題で普及していない。
本発明の目的は、上記の事情に鑑みて為されたもので、複数のＬＥＤランプを用い、又はＬＥＤチップを集積化し、これらの光束をロッドインテグレータに入射して得られる高い光強度でかつ均一な射出光を利用した照明装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、光源にＬＥＤランプを採用し、分解能と感度の高い観察ができると共に、照明斑のない均一な、光の利用効率の高い、低消費電力でコンパクトな照明装置を採用した顕微鏡を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明に係る照明装置は、熱伝導性電極基板と、熱伝導性電極基板に配置され、ＬＥＤチップをマウントしたリードフレームが熱伝導性電極基板に電気的かつ熱的に接続された複数のＬＥＤランプと、複数のＬＥＤランプから発する光束を入射端面に入射し、内部で光束を重畳して各ＬＥＤランプの光強度を加算し出射端面から出射するロッドインテグレータとを備えていることを特徴とする。
請求項１の発明によれば、複数のＬＥＤランプから発する光束をロッドインテグレータの入射端面に導入すると、ロッドインテグレータ内部で多重反射され、各ＬＥＤランプからの光束が重畳加算されると同時に均一化され、出射端面から出射される。各ＬＥＤランプのＬＥＤチップをマウントしたリードフレームが熱伝導性電極基板に電気的かつ熱的に接続されているので、ＬＥＤランプの放熱性が良くなり大電流を流すことができると共に、ＬＥＤランプを長寿命化が図られる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項1の記載において、ＬＥＤランプの光軸がロッドインテグレータの入射端面に向けられていることを特徴とする。
請求項２によれば、個々のＬＥＤランプの指向性が鋭い場合には、ＬＥＤランプの射出方向をロッドインテグレータの入射端面に向けて配置するだけで十分な光強度と均一化が図られる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項1の記載において、ＬＥＤランプの光束がレンズまたはミラーによりロッドインテグレータの入射端面に集光されていることを特徴とする。
請求項３の発明によれば、指向性が鈍い場合に有効である。
【００１０】
請求項４の発明は、複数のＬＥＤチップを熱伝導性電極基板に直接マウントして電気的かつ熱的に接続されたＬＥＤチップ集積体と、ＬＥＤチップ集積体からの光束を集光する集光レンズと、集光レンズで集光された光束を入射端面に入射し、内部で複数のＬＥＤチップの光束を重畳して光強度を加算し出射端面から出射するロッドインテグレータと、を備えていることを特徴とする。
請求項４の発明によれば、ＬＥＤランプに比べて安価なＬＥＤチップを高密度に複数個実装することができるので、小型化かつ量産化が図れ、光源装置のコストを低減できる。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの記載において、ロッドインテグレータが入射端から出射端に向けて断面積が小さくなるテーパー状に形成されていることを特徴とする。
請求項５の発明によれば、ロッドインテグレータに射出端が入射端より細くなるテーパーを付けるとテーパーを付けない場合より射出光の輝度を上げることができる。射出端をオプティカルファイバーの径と同程度に細くするとオプティカルファイバーと容易に結合できる。つまり、光源の利用目的に合わせて、ロッドインテグレータのテーパー形状を選択することができる。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項５において、ロッドインテグレータの出射端が点状であることを特徴とする。
請求項６の発明によれば、複数のＬＥＤからの光束を点状光源とすることができる。この点状光源はレンズを用いて容易に平行光に変換することも可能である。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項５において、ロッドインテグレータの出射端が線状であることを特徴とする。
請求項７の発明によれば、複数のＬＥＤからの光束を線状光源とすることができる。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかの記載において、ロッドインテグレータの側面がミラー加工されていることを特徴とする。
請求項８の発明によれば、外部の影響を受けないので、ロッドインテグレータの固定が容易である。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれかの記載において、ロッドインテグレータの入射端面に集光レンズが配置されていることを特徴とする。
請求項９の発明によれば、ＬＥＤランプ又はＬＥＤチップからの射出角度が広い場合に効率良く光をロッドインテグレータの入射端に導入することができる。また複数のＬＥＤランプ又はＬＥＤチップを平面配置するだけで光をロッドインテグレータの入射端に導入することができるので、個々のＬＥＤランプ又はＬＥＤチップを入射端に向けて角度調整する必要がない。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項１〜９のいずれかの記載において、ロッドインテグレータがコア体を有し、該コア体の入射端が凸レンズに形成されていることを特徴とする。
請求項１０の発明によれば、ロッドインテグレータの受光角を広げることができるので、より多くのＬＥＤランプまたはＬＥＤチップを配置することができる。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項１〜８のいずれかの記載において、ロッドインテグレータの入射端に複数のＬＥＤランプを配置した基板が埋め込まれていることを特徴とする。
請求項１１の発明によれば、効率良く光をロッドインテグレータに導入することができると共に、一体成形可能で安価に製造することができる。
【００１８】
請求項１２の発明は、請求項１または４の記載において、熱伝導性電極基板のＬＥＤランプまたはＬＥＤチップが配置された面とは反対側の面には放熱手段が熱結合されていることを特徴とする。
請求項１２の発明によれば、放熱効率のアップでＬＥＤランプ又はＬＥＤチップに大電流を流すことができると共に、長寿命化が図れる。
【００１９】
請求項１３の発明は、請求項1〜１２のいずれかに記載の照明装置をカスケード接続されていることを特徴とする。
請求項１３の発明によれば、照明装置を多段に接続することにより、ＬＥＤランプ又はＬＥＤチップの数を増し光量を増強することで、光量不足に対応できる。
【００２０】
請求項１４の発明は、照明装置からの光で試料を照明し、該試料からの透過光若しくは蛍光を結像させて観察する顕微鏡において、照明装置は照明光を供給する複数のＬＥＤランプからなる光源と、複数の発光素子からの入射光を重畳加算して均一化し、射出端に平面状光源を生成するロッドインテグレータと、ロッドインテグレータの射出端に生じた平面状光源を結像して試料を臨界照明する光学系とからなることを特徴とする。
請求項１４の発明によれば、照明ムラのないクリティカル照明が可能になる。
【００２１】
請求項１５の発明は、照明装置からの光で試料を照明し、該試料からの透過光若しくは蛍光を結像させて観察する顕微鏡において、照明装置は少なくとも1個以上のＬＥＤランプからなる光源と、光源からの射出光を平面状光源化する薄膜散乱体と、平面状光源を結像して試料を臨界照明する光学系とからなることを特徴とする。
請求項１５の発明によれば、ロッドインテグレータを利用した方法に比べて深さ方向の分解能が多少劣るものの安価に製作することが出きる。また広く普及している従来の顕微鏡を基に改作することも容易である。
【００２２】
請求項１６の発明は、照明装置からの光で試料を照明し、該試料からの反射光を結像させて観察する顕微鏡において、照明装置は複数のＬＥＤランプからなる光源と、複数の発光素子からの入射光を重畳加算して均一化し、射出端に平面状光源を生成するロッドインテグレータと、光源とロッドインテグレータの間隔を保持した状態で、ロッドインテグレータの射出端の位置を視野絞り位置または開口絞り位置に移動させてケーラー照明と臨界照明を切り替える照明切替手段と、を備えていることを特徴とする。
請求項１６の発明によれば、焦点深度の深い観察と焦点深度の浅い観察を観察中の簡単に切り替えることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の照明装置の原理を説明する概念図である。複数のＬＥＤランプL１〜Lｎからの光束をロッドインテグレータの入射端面に集光させる。この際ロッドインテグレータの受光角以内に光束が入射される様にＬＥＤランプL１〜Lｎを配置する。ロッドインテグレータの入射端に入射した光束は、ロッドインテグレータ内部で多重反射され、個々のＬＥＤランプからの光束が重畳加算されると同時に均一化される。個々のＬＥＤランプの指向性が鋭い場合には、ＬＥＤランプの光軸、すなわち射出方向をロッドインテグレータの入射端面に向けて配置するだけで十分である。指向性が鈍い場合にはレンズやミラーを利用して個々のＬＥＤランプからの光束をロッドインテグレータの入射端面に集光させる。本発明では、ロッドインテグレータの受光角の制限から空間的に配置されるＬＥＤランプの数が制限を受ける。そこで、光量が更に不足する場合には、図２に示す様に照明装置を多段（カスケード）に接続して、ＬＥＤランプの数を多くすることにより光量を増強する。
【００２４】
本発明の実施例を説明する。図３は第１実施例の構成図である。図４はＬＥＤランプ１の熱伝導性電極基板への組付け状態を示す図である。本実施例では複数のＬＥＤランプ１が、例えば銅板で作製された熱伝導性電極基板２に配置され、ＬＥＤランプ１の光軸がロッドインテグレータ３の入射端面に向く様に設置される。各ＬＥＤランプ１のＬＥＤチップ１０のカソード電極とアノード電極のいずれかの電極側をマウントしたリードフレーム１１が熱伝導性電極基板２に電気的に接続されている。熱伝導性電極基板２のＬＥＤランプ1の固定面は凹球面に形成されており、絶縁フィルム４が貼付けられている。上記リードフレーム１１は絶縁フィルム４を貫通して熱伝導性電極基板２に電気的に接続されている。他方のリードフレーム１２は、絶縁フィルム４の表面に施された配線パターン７に接続されている。本実施例では銅製の熱伝導性電極基板に半田付けで結合したが、そのほか電気と熱を良く伝える接着剤の利用も可能である。この熱結合によってＬＥＤチップ１０から発生する熱を効率良く逃がすことが出きる。
【００２５】
熱伝導性電極基板2から熱を逃がすために、熱伝導性電極基板には放熱手段が設けられている。放熱手段の一つの具体例が図３に示されている。本例は熱伝導性電極基板２の背面にペルチェ素子８を配置し、このペルチェ素子８に放熱器5を設けて、それぞれを熱結合させ、更に放熱器5を冷却ファン6により冷却するよう構成されている。本実施例ではビューアングル±6度の指向性の鋭い砲弾型ＬＥＤランプ１を16個用いて格子状に配置した。他の形状、性能を持つＬＥＤランプ１を任意の数だけ任意に配置可能である。
【００２６】
図５は第１実施例の変形例の構成図を示す。本実施例は平らな熱伝導性電極基板２に複数のＬＥＤランプ１の光軸が互いに平行になるよう配置されている。ＬＥＤランプ１とロッドインテグレータ３との間には、各ＬＥＤランプ１の光束をロッドインテグレータ３の入射端に集光する集光レンズ９が設置されている。本実施例によれば、各ＬＥＤランプ１の光軸をロッドインテグレータ３の入射端に向くように調整する必要がなく、単にＬＥＤランプ１を平面的に配置するだけでロッドインテグレータ３の入射端に光束を導くことができるので、ＬＥＤランプ１の指向性が鈍い場合に有効である。
【００２７】
ロッドインテグレータ３は、入射端から導入された光束が多重反射を繰り返し射出端に伝播する光学伝播体である。図６に示すロッドインテグレータ３は、オプティカルファイバと同様に屈折率の低い光学材料で形成されたクラッド３０が屈折率の高い光学材料で形成されたコア体３１の周りを取り囲んでいる。図７に示すロッドインテグレータ３は、周囲の空気にクラッドの機能を持たせて表面で全反射させることができるガラス棒、プラスチック棒でコア３１が構成されている。図８に示すロッドインテグレータ３は、ガラスやプラスチックの表面にアルミなどの金属をコーティングして鏡３２としたミラーロッドである。図９に示すロッドインテグレータ３は、ロッドインテグレータが入射端３Ａから出射端３Ｂに向けて断面積が小さくなるテーパー状に形成された構造の代表的な実施例である。テーパー状のロッドインテグレータは光束を縮小し、光強度を増すよう作用する。テーパー状に絞り込んだ形状は射出端をオプティカルファイバと光学的に結合してファイバ光源を製作することができる。テーパー状ロッドインテグレータの応用例としては、図１０に示す点状光源、或は図１１に示す線状光源を作り出すことができる。点状光源は、レンズを付加することによって簡単に平行な光が得られる。その他、テーパー形状は図７のコアのみの構造、或は図８のコア表面に鏡を施した構造などにも適用される。またロッドインテグレータの形状は円柱や角柱だけではなく、また直線状以外にも曲線状を取ることができる。
【００２８】
ロッドインテグレータ３の入射端の構成について説明する。ロッドインテグレータ３のコア体３１の入射端は、図１２に示すように受光角度を拡大するための集光レンズ３３が入射端面に接触させて配置され、或は図１３に示す凸レンズ３４に形成されている。図１４はロッドインテグレータ３のコア体３１のコア材とＬＥＤランプ１とをモールド成形により一体化した構造を示す。
これらロッドインテグレータ３の入射端及び出射端の構成については、クラッド３０や鏡３２のある構造、無い構造など上記の実施例に選択的に適用できる。
【００２９】
本発明の第２実施例を説明する。図１５は本発明の第２実施例を構成するＬＥＤチップ集積体の斜視図、図１４はＬＥＤチップ集積体の一部断面図である。ＬＥＤチップ集積体は、複数のＬＥＤチップ９が接着により熱伝導性電極基板２に直接マウントされて電気的かつ熱的に接続されている。熱伝導性電極基板２の表面には配線パターン７が設けられた絶縁フィルム４が貼設けられている。各ＬＥＤチップ９の他方の電極は、ボンディングワイヤ１３によりチップ抵抗１４を介して配線パターン７に接続されている。図には示していないが、全体または少なくともＬＥＤチップ９とボンディングワイヤ１３は保護のため透明樹脂で覆われている。
【００３０】
ＬＥＤチップ集積体は、前述のＬＥＤランプに換えて利用することができる。また、多数のＬＥＤチップ集積体は、ＬＥＤチップ7がリードフレームを介さずに直接熱伝導性電極基板２に熱結合されているので放熱効率に優れるばかりでなく、量産に適している。
【００３１】
本発明の照明装置を採用した顕微鏡の実施例を説明する。図１７は顕微鏡の模式図である。顕微鏡は、照明装置５０からの光を視野レンズ４０で平行光にしダイクロイックミラー４１に反射させて対物レンズ４２を通して試料面を照明する。試料面からの透過光若しくは蛍光は、対物レンズ４２、ダイクロイックミラー４１を通して結像レンズ４３により結像面に結像させて観察する。
【００３２】
照明装置５０は、ロッドインテグレ―タ３の射出端が顕微鏡の視野絞り位置に合致する様に配置される。これによりロッドインテグレータ３の射出端に生じる輝度ムラの無い均一な平面状光源を試料の観察面に結像しクリティカル照明が実現される。これにより照明ムラのないクリティカル照明が可能で、ケーラー照明に比べて焦点深度の浅い状態での観察ができる。観察の焦点深度は、照明の焦点深度と結像の焦点深度の積に比例するためである。
【００３３】
本発明は透過光照明、蛍光観察などの落射照明の両方に適応できる。焦点深度が浅いので光学スライス像が得られる。また観察面を深さ方向にずらしながら複数枚の光学スライス像を取得し、これらの光学スライス像から画像処理技術により三次元の立体像を再構成することも可能である。またロッドインテグレータの射出角は材質の屈折率を調整することができるので、ロッドインテグレータの前に配置された視野レンズに光エネルギーのロスなく伝達することができる。
【００３４】
照明装置５０を図示矢印の方向に視野絞り位置と開口絞り位置に移動させる照明切替手段が設けられる。照明切替手段は、光源１とロッドインテグレータ３の間隔を保持した状態で、ロッドインテグレータ３の射出端の位置を視野絞り位置または開口絞り位置に移動させてケーラー照明と臨界照明を切り替える。ロッドインテグレータの射出端を開口絞り位置に合致させることでケーラー照明となる。
【００３５】
上記のロッドインテグレータの射出端に生じる厚みの無い平面状光源を試料観察面に結像することが望ましいが、安価に制作するためには薄膜散乱体を開口絞り位置に配置することで簡易的にクリティカル照明を実現することができる。薄膜散乱体は従来の曇りガラスやオパールグラスより散乱層の厚さが薄く、散乱角も限定することができる。この用途に利用可能なサーフェース・レリーフ・ホログラム技術利用した薄膜散乱体、例えばPhysical Optics Corporation(CA.ＵＳＡ)製の商品名”Light Shaping Diffuser”がある。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の照明装置によれば、複数のＬＥＤランプからの光束をロッドインテグレータで重畳し、その光強度を加算した照明装置として利用することができる。その照明装置は照明ムラのない均一光源となる。またＬＥＤチップがマウントされているリードフレーム、或はＬＥＤチップ自体を熱伝導性電極基板に熱結合させることで、放熱効果が良くなってＬＥＤに大きな電流を流すことができるため光強度が増大し、同時に発熱による劣化を抑えて長寿命化が図れる。
本発明の顕微鏡によれば、ロッドインテグレータを用いた場合には照明ムラのないクリティカル照明が可能になり、またロッドインテグレータに替えて薄膜散乱体を利用した場合には安価に製作することができ、更に広く普及している従来の顕微鏡を基に改作することも容易であると共に、焦点深度の深い観察と焦点深度の浅い観察を観察中の簡単に切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の照明装置の原理を説明する概念図である。
【図２】本発明の照明装置をカスケード接続した応用例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例の構成図である。
【図４】ＬＥＤランプの熱伝導性電極基板への組付け状態を示す図である。
【図５】第１実施例の変形例を示す構成図である。
【図６】ロッドインテグレータの実施例を示す図である。
【図７】ロッドインテグレータの変形例を示す図である。
【図８】ロッドインテグレータの他の変形例を示す図である。
【図９】ロッドインテグレータの他の変形例を示す図である。
【図１０】テーパー状ロッドインテグレータを利用した点状光源の例を示す図である。
【図１１】テーパー状ロッドインテグレータを利用した線状光源の例を示す図である。
【図１２】ロッドインテグレータ受光角拡大手段の実施例を示す図である。
【図１３】ロッドインテグレータ受光角拡大手段の変形例を示す図である。
【図１４】ＬＥＤをロッドインテグレータの入射端にモールド成形により一体化した構造を示す図である。
【図１５】ＬＥＤチップ集積体の斜視図である。
【図１６】ＬＥＤチップ集積体の部分断面図である。
【図１７】本発明の照明装置を採用した顕微鏡の模式図である。
【符号の説明】
１…ＬＥＤランプ、２…熱伝導性電極基板、３…ロッドインテグレータ、４…絶縁フィルム、５…放熱器、７…配線パターン、１０…ＬＥＤチップ、１１，１２…リードフレーム、３０…クラッド体、３１…コア体、３２…ミラー、５０…照明装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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