(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色光を放射する少なくとも１つの発光ダイオードと、緑色光を放射する少なくとも１つの発光ダイオードと、青色光を放射する少なくとも１つの発光ダイオードとを含むか、又は黄色光を放射する少なくとも１つの発光ダイオードと、青色光を放射する少なくとも１つの発光ダイオードとを含むよう構成されたＬＥＤユニットを有する、ステレオ顕微鏡又はステレオ手術用顕微鏡のための照明装置であって、
前記複数の発光ダイオード（１ａ〜１ｅ）には、光分岐・合束の機能として光分岐・合束部（２）を有するマルチアーム光伝送装置が後置され、
前記複数の発光ダイオード（１ａ、１ｂ、１ｃ又は１ｄ、１ｅ）の各々には、それぞれ１つの光伝送アーム（２ａ、２ｂ、２ｃ）の受光端部が配されている、
前記照明装置において、
少なくとも１つの付加的光伝送アーム（２ｄ）が設けられていて、該付加的光伝送アームは、前記光分岐・合束部（２）の遠位側の端部から近位側の測定センサ（８）へ光を導くこと、及び、
前記個々の発光ダイオード（１ａ、１ｂ、１ｃ又は１ｄ、１ｅ）の光の強度及びスペクトル組成は、前記測定センサ（８）の測定データが伝送される信号処理ユニット（１２）によってフィードバック制御として制御可能であること
を特徴とする照明装置。
【請求項２】
複数の前記光伝送アーム（２ａ、２ｂ、２ｃ）は、ただ１つの光伝送装置に一体化され、かつ個々の光伝送アーム（２ａ、２ｂ、２ｃ）の光ファイバ（複数）は、他の光伝送アーム（２ｃ、２ｂ、２ａ）の他の光ファイバ（複数）とそれぞれ混合されること、及び
前記複数の発光ダイオード（１ａ、１ｂ、１ｃ又は１ｄ、１ｅ）ないし前記ＬＥＤユニット（１ないし１’）は、前記ステレオ顕微鏡又はステレオ手術用顕微鏡（１０）の外部に配置可能に構成されないし配置されること
を特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記個々の発光ダイオード（１ａ、１ｂ、１ｃ又は１ｄ、１ｅ）と該個々の発光ダイオード（１ａ、１ｂ、１ｃ又は１ｄ、１ｅ）にそれぞれ配される光伝送アーム（２ａ、２ｂ、２ｃ）との間には、それぞれ１つの調節可能なフィルタ（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）が配されること
を特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記ステレオ顕微鏡又はステレオ手術用顕微鏡（１０）には、電子計算機（１３）と接続するカメラ（１６）が配されること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記ステレオ顕微鏡又はステレオ手術用顕微鏡（１０）には、前記電子計算機（１３）の記憶ユニットが配され、
記憶されたデータ及び画像は、擬似色画像として前記記憶ユニットから呼び出し可能に構成され、かつ該ステレオ顕微鏡又はステレオ手術用顕微鏡（１０）の少なくとも１つの観察ビーム路（２０ｂ）に差込入射可能に構成されること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、とりわけステレオ顕微鏡又はステレオ手術用顕微鏡等の光学観察装置のための照明装置に関し、特に赤色光を放射する少なくとも１つの発光ダイオードと、緑色光を放射する少なくとも１つの発光ダイオードと、青色光を放射する少なくとも１つの発光ダイオードとを含むか、又は黄色光を放射する少なくとも１つの発光ダイオードと、青色光を放射する少なくとも１つの発光ダイオードとを含むよう構成されたＬＥＤユニットを有する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有色光を放射する発光ダイオード（英語：ＬＥＤ＝Light Emitting Diode）は、近年、例えば交通信号装置及び車両のテールランプに使用できるほどに明るさないし（放射）強度が大きい。
【０００３】
顕微鏡照明に対しては、とりわけ白色光が所望される。白色光を放射する発光ダイオードは既に幾つか存在はする。しかしながら、このような発光ダイオードは、顕微鏡照明として使用するためには明るさは十分でない。白色光を生成するために、互いに並置されそれぞれ赤色光、緑色光及び青色光を放射する多数の発光ダイオードを使用することができる。
【０００４】
【特許文献１】ＤＥ ３７ ３４ ６９１ Ｃ２
【特許文献２】ＤＥ １９ １３ ７１１ Ａ
【非特許文献１】Siemens Magazin, Forschung & Innovation/Leuchtdioden, New World 4/2000, pp.39
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多数の小さなＬＥＤからなるそのような赤・緑・青色照明装置によって種々異なる照明態様及び（放射）強度制御を可能にする方策を記載した文献もある（上掲特許文献１参照）。個々のＬＥＤを部位選択的に制御することにより、明視野照明、暗視野照明又は傾斜照明を形成することができる。この装置では、照明全体の強度は、すべての又はより少ないＬＥＤを駆動することによって、又は所定の配置を構成するＬＥＤのみを駆動することによって制御することができる。しかしながら、個々のＬＥＤそれ自体は（強弱）制御可能なのではなく、単にオンオフ可能であるに過ぎない。
【０００６】
また、照明アパーチャのむらのない一様な照明を達成するために、ＬＥＤ光源の直近の領域にすりガラスないし散光ガラス（Mattscheibe）を配設しなければならない。
【０００７】
上記従来技術に係る他の装置では、赤色、緑色及び青色ＬＥＤ面光源と、複数のダイクロイックビームスプリッタからなるシステムとによって白色光が生成される。しかしながら、この照明装置は、（放射）強度（明るさ）は大きいが、比較的嵩高い。更に、光路が長いため、複数の付加的なレンズによって光を集束しなければならない。更に不利なことには、良好かつ一定の色正確性（Farbgenauigkeit）を保証するためにはダイクロイックミラーの高度な調整精度が必要となる。
【０００８】
顕微鏡にこれまで使用されてきたタングステンランプ、ハロゲンランプ等の欠点は、とりわけ、エネルギ（電力）の熱損失が大きいこと、必要なエネルギ（電力）が大きいこと、並びに寿命が短いこと、強度（耐久性）が低いこと、必要な空間が大きいこと、及び重量が大きいことである（上掲特許文献１の第１欄第７行〜第１２行参照）。
【０００９】
ファイバ束を用いることにより、ただ１つの従来の光源（完全放射体）の光を一様に分配（分散）し、強度の制御を行う方策を記載した文献もある（上掲特許文献２参照）。このため、絞りを備えた従来の光源に、入射面及び射出面を１つずつ有するファイバ束が後置される。入射面及び射出面に関しては、ファイバ（複数）の位置的な割当ては行われていない。
【００１０】
この方策には、光源像の不均一な強度分布がファイバ射出端で均一化され、ファイバ入射端の絞りによって、ファイバ射出端での連続的な強度制御を行うことができるという利点はある。
【００１１】
本発明の課題は、照明の強度分布を一様にすることを主たる対象とするのではなく、大きな空間の必要性その他従来の光源の上述のような欠点を伴うことなく、種々異なる光源からの光を集め、これにより強度を上昇させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の一視点により、赤色光を放射する少なくとも１つの発光ダイオードと、緑色光を放射する少なくとも１つの発光ダイオードと、青色光を放射する少なくとも１つの発光ダイオードとを含むか、又は黄色光を放射する少なくとも１つの発光ダイオードと、青色光を放射する少なくとも１つの発光ダイオードとを含むよう構成されたＬＥＤユニットを有する、とりわけステレオ顕微鏡又はステレオ手術用顕微鏡等の光学観察装置のための照明装置が提供される。この照明装置において、前記複数の発光ダイオードには、分岐・合束部（合流一体部）（Weiche）を有するマルチアーム光伝送装置が後置されること、及び前記複数の発光ダイオードの各々には、それぞれ１つの光伝送アームの受光端部が配されることを特徴とする（形態１・基本構成）。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の上記の基本構成により、上記課題に対応した効果が上述の通り達成される。即ち、本発明の照明装置により、大きな空間の必要性、大きなエネルギ（電力）の熱損失、大きな所要エネルギ（電力）、短い寿命、低い強度（耐久性）及び大きな重量等の従来の光源の欠点を伴うことなく、種々異なる光源からの光を集め、これにより強度を上昇させることが可能となる。
更に、上記の基本構成に付加的な以下の各々の形態により、付加的な効果が後述の通りそれぞれ達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を上記基本構成を形態１として示すが、これらの形態のうち数形態は各々の請求項の対象でもある。
（２）上記形態１の照明装置において、複数の前記光伝送アームは、ただ１つの光伝送装置に一体化（統合）され、かつ個々の光伝送アームの光ファイバ（複数）は、他の光伝送アームの他の光ファイバ（複数）とそれぞれ混合されること、及び前記複数の発光ダイオードないし前記ＬＥＤユニットは、前記光学観察装置の外部に配置可能に構成されないし配置されることが好ましい（形態２）。
（３）上記形態１又は２の照明装置において、前記個々の発光ダイオードと該個々の発光ダイオードにそれぞれ配される光伝送アームとの間には、それぞれ１つの、有利には調節可能なフィルタが配されることが好ましい（形態３）。
（４）上記形態１〜３の照明装置において、少なくとも１つの付加的光伝送アームを有し、該付加的光伝送アームは、前記分岐・合束部の遠位側の端部から近位側の測定センサへ光を導くこと、及び前記個々の発光ダイオードの光の強度及びスペクトル組成は、信号処理ユニットによって制御可能であることが好ましい（形態４）。
（５）上記形態１〜４の照明装置において、前記光学観察装置には、好ましくは電子計算機と接続するカメラが配されることが好ましい（形態５）。
（６）上記形態１〜５の照明装置において、前記光学観察装置には、前記電子計算器の記憶ユニットが配され、記憶されたデータ及び画像は、擬似色画像（Falschfarbebilder）として前記記憶ユニットから呼び出し可能に構成され、かつ該光学観察装置の少なくとも１つの観察ビーム路に差込入射可能に構成されることが好ましい（形態６）。
（７）上記形態１〜６の照明装置において、前記分岐・合束部を有する光伝送装置は、フレキシブルに構成されることが好ましい（形態７）。
（８）上記形態１〜７の照明装置において、前記分岐・合束部を有する光伝送装置は、入射側及び射出側に、熱融合端を有することが好ましい（形態８）。
（９）上記形態１〜８の照明装置において、前記分岐・合束部を有する光伝送装置は、光伝送ロッドシステム（Lichtleitstabsystem）から構成することができる（形態９）。
（１０）上記形態１〜９の照明装置において、前記分岐・合束部を有する光伝送装置は、開口数に適合するために、ビーム断面変換器として構成されること（又はビーム断面変換器が後置されること）が好ましい（形態１０）。
（１１）上記形態１〜１０の照明装置において、前記複数の発光ダイオードは、例えばレーザダイオードのような他の半導体光源によって交換可能である（形態１１）。
（１２）上記形態１〜１１の照明装置において、前記光学観察装置には、好ましくは前記カメラ及び／又は前記電子計算機と接続するディスプレイが配されることが好ましい（形態１２）。
（１３）上記形態１〜１２の照明装置は、光学観察装置において、白色照明光の生成に使用可能である。
【００１５】
現在の技術水準では、有色光を放射するＬＥＤは、白色光を放射するＬＥＤよりも明るさ（放射強度）は大きい。従って、３つの有色ＬＥＤの光を集積（結合）することにより、白色光を放射する個々のＬＥＤに対する明るさ（放射強度）の差は一層大きくなる。
【００１６】
そのため、本発明では、赤色光、緑色光及び青色光を放射するそれぞれ少なくとも１つの発光ダイオードが空間的に並置される。（ダイオードから）射出する光は、それぞれマルチアーム光伝送ファイバ束に供給（入射）され、各光伝送アームは、１色の光を放射する発光ダイオードにより照射される。複数の光伝送アームが集められて（合流して一体化し）共通の光伝送装置を構成し、個々の光ファイバは可能な限り最大限（偏りなくないしランダムに）混合される。かくして、光混合部（分岐・合束部）が形成される。効率的に光を利用するために、通常の光伝送体（光ファイバ）群の代わりに熱融合端を備えた光伝送体（光ファイバ）群を使用すると有利である。
【００１７】
このファイバ光学構造要素によって、発光ダイオードは、顕微鏡から離隔して配置することも可能となる。このため、顕微鏡本体を小型かつ軽量に構成できるという利点が得られる。更なる利点は、光学系の直近領域にすりガラスないし散光ガラス（Mattscheibe）を散光器（Diffusor）として前置する必要がないことである。なぜなら、すりガラスの散乱作用は、光伝送ファイバが引き受けるからである。
【００１８】
有色光は、顕微鏡に近い側で混合されて射出し、全体として白色光として使用することができ、しかも現在使用可能な白色光を放射する発光ダイオードのＬＥＤ光よりも格段に明るい。
【００１９】
尤も、混合白色光は、必ずしも赤色、緑色及び青色のＬＥＤ光から合成しなければならないというわけではなく、黄色及び青色のＬＥＤ光の混合によっても生成することができる。
【００２０】
白色光を赤色光、青色光及び緑色光を混合して生成するのが現在通常の方法であるが、本発明はこの方法に限定されるものではない。例えば白色光を青色光と黄色光から合成することも可能である（上掲非特許文献１参照）。
【００２１】
分岐・合束部ないし光伝送装置は、分岐・合束部及び／又は光伝送アームをフレキシブルに構成することも可能であるが、光伝送ロッドシステム（分岐・合束部及び／又は光伝送アームが堅固な、任意的に空隙なく充填されたロッド状ないし棒状のプラスチック又はガラス体から構成されたもの）から構成することもできる。光伝送ロッドを相応に短縮すれば、コンパクトな構造が得られるという利点がある。
【００２２】
開口数への適合は、互いに異なる入射面及び射出面を有するビーム断面変換器（例えば、小口径の入射ビームの大口径の射出ビームへの変換、円形断面の入射ビームの矩形断面の射出ビームへの変換等を行う装置。このような装置自体は既知である（例えばショット（Schott）社のTyp FSK）。）を介して行うことができる。
【００２３】
更に、照明光のスペクトルは、個々の発光ダイオードの明るさの電気的制御によって自由に選択することができるが、この場合フィルタは必須ではない。例えば眼科学分野の後退光（赤色反射）を生成するために、一時的に赤色光を放射する発光ダイオードのみを使用することができ、又は緑色光を放射する発光ダイオードのみを赤色（反射）のない観察のために使用することができる。青色ハザードは、青色光を放射する発光ダイオードの放射を低減することにより少なくすることができる。
【００２４】
更に、このような異色ないし擬似色（Falschfarben：シュードカラー）照明によって、組織特異的な変化を選択的に表示することができる。このためより良好なコントラスト生成を達成することも可能である。これは、診断目的のために行われるが、できるだけ組織に障害を与えない照明を保証するためにも行われる。
【００２５】
更に、このスペクトル選択的照明によって、顕微鏡の必要な画像生成に寄与し又は観察者の眼のスペクトル感度に相応する光のみを供給する可能性が得られる。発光ダイオードが電気的に制御可能ではあるが色変化が生じる場合は、当該発光ダイオードには、必要に応じそれぞれの色成分を減衰し、選択的に制御可能なフィルタを後置することができる。
【００２６】
本発明の一発展形態によれば、フィードバック（制御）のために、更なるファイバ束を設ける（分肢形成する）ことができる。この更なるファイバ束は、（分岐・合束部の）遠位側、即ち光源の反対側にある（光源から遠い方に位置する）ファイバ束端部において、被検対象からの反射光を受容し、光の色と明るさを検出するセンサへ当該反射光を導く。そのため、この情報は、評価に使用することができ、又は制御のために使用することができる。例えば電子計算機によって、任意のスペクトルをあらかじめ選択することができる。そして、このスペクトルは、測定されたスペクトルと比較される。その差異は、それぞれのカラーＬＥＤの離散的制御及び調節により補償される。これにより、完全放射体ビームスペクトルとは異なる任意の照明スペクトルを生成することができる。
【００２７】
本発明の照明装置の更なる一実施形態によれば、異色ないし擬似色（Farschfarben：シュードカラー）画像（複数）がカメラにより撮像され、電子計算機に記憶される。この画像は、後のある時点において、必要に応じ、ディスプレイを用いて、ちょうどアクティブな（本来の生の）画像に、ステレオ顕微鏡ビーム路の一方又は両方に差込入射ないし重畳することができる。
【００２８】
その他、本出願人により同時に提出された、白色光を放射する１つ又は複数のＬＥＤが顕微鏡ないしその（落射光）照明光学系に組み込まれた手術用顕微鏡に関する発明を開示するドイツ特許出願（DE 103 39 619.5）及びその対応日本特許出願（特願2004-246950（特開2005-78082））（以下「同時出願」という。）を参照されたい。同時出願の開示内容は、引用を以って本書に繰り込みここに記載されているものとする。本出願及び同時出願の教示は、互いに組み合わせることができる（例えば、同時出願のステレオ手術用顕微鏡において、白色光ＬＥＤの代わりに本出願の照明装置を使用することができる）。上記同時出願の発明は、顕微鏡筐体に組み込まれた落射光照明装置を有するステレオ手術用顕微鏡において、白色照明光を放射する少なくとも１つの発光ダイオード、照明光学系及び偏向要素は、該白色照明光によってコアキシャル落射光照明法で被検対象面を照明可能なように配されること、及び前記組み込まれた落射光照明装置には、落射光照明の電気エネルギ供給のため、少なくとも１つの電気エネルギ供給ユニットが組み込まれるよう配されることを特徴とするものである。
【００２９】
以下に、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。同じ参照符号は同じ構造要素を意味し、添字の異なる参照符号は機能的に同じ又は類似の構造要素を意味する。なお、以下の実施例は、発明の理解の容易化のためのものであって、本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・置換等を排除することは意図しない。また、特許請求の範囲に付した図面参照符号も、発明の理解の容易化のためのものであって、本発明を図示の態様に限定することを意図しない。これらの点に関しては、補正・訂正後においても同様である。
【実施例】
【００３０】
図１に示した従来の照明システムでは、赤色、緑色及び青色ＬＥＤ面光源の光がダイクロイックビームスプリッタによって合成（混合）されて白色光が生成される。
【００３１】
図２に示した照明装置は、赤色光を放射する発光ダイオード１ａ、緑色光を放射する発光ダイオード１ｂ、及び青色光を放射する発光ダイオード１ｃをそれぞれ少なくとも１つ有し、これらはそれぞれ赤色光１１ａ、緑色光１１ｂ、及び青色光１１ｃを放射する。この赤緑青ユニットは、ＬＥＤユニット１を構成する。発光ダイオード１ａ、１ｂ、１ｃの各々には、対応する（全体で３つの）光伝送アーム２ａ、２ｂ、２ｃの入射端がそれぞれ１つ配される。（それぞれ一又は複数の光ファイバを含む）３つの光伝送アーム２ａ、２ｂ、２ｃは合流して一体化する（（合わせ）束ねられる）ことにより、ただ１つの射出端を有する分岐・合束部２を備えた光伝送装置を構成する。分岐・合束部（ないし少なくともその射出端）では、好ましくは、（白色光が生成されるよう）３つの光伝送アーム２ａ、２ｂ、２ｃの光ファイバ（複数）が（可及的に）偏りなく（ランダムに）互いに混合ないし配置される。分岐・合束部の射出端から射出された混合（合成）白色光１５は、照明光学系３を通ってミラー４に達し、ミラー４により光学観察装置１０の主対物レンズ５を通るように偏向される。そして、観察者７は、観察ビーム路２０ａを介して、照明された被検対象６を観察する。
【００３２】
図３に示した本発明の照明装置の他の一例は、原理的には図２と同様であるが、２つの発光ダイオード、例えば黄色光を放射する発光ダイオード１ｄからの黄色光１１ｅと青色光を放射する発光ダイオード１ｅからの青色光１１ｆが（分岐・合束部の射出端で）混合ないし合成されて白色照明光１５が生成される。この実施例では、分岐・合束部を備える３アームの光伝送装置は最早不要であり、２アームのもので十分である。
【００３３】
図４に示した本発明の照明装置の一変形例では、図２の３アーム型の光伝送装置が、（他の光伝送アームと同様に分岐・合束部から分肢する）付加的な光伝送アーム２ｄを更に有する。被検対象６から反射された被検対象光１１ｄは、光伝送アーム２ｄを通り、更に光学系９を介して測定センサ８に供給される。測定センサ８は、その測定データを信号処理ユニット１２に伝送する。信号処理ユニット１２は、任意に予選択可能な又は自動的に実行される制御プロセスにおいて、所望のスペクトルに関し、発光ダイオード１ａ、１ｂ、１ｃ及び／又は対応するフィルタ１４ａ、１４ｂ、１４ｃを制御することにより、白色光を所定の明るさをもって生成する。
【００３４】
図５に示した本発明の照明装置の更なる一変形例は、図４の照明装置と同様であるが、電子計算機（コンピュータ）１３とカメラ１６とを更に含む。カメラ１６は、偏向要素１８ａによって偏向されたステレオスコピックな光学観察装置（光学立体観察装置）１０の一方の（図中では左側）観察ビーム路２０ａからの画像を撮像し、この画像は、電子計算機１３に供給される。電子計算機１３は、その記憶ユニットから記憶されているデータ又は画像（場合によっては擬似色で構成されている）を呼び出すことができる。電子計算機１３からのこれらのデータ及び／又は画像は、ディスプレイ１７に表示されさらに偏向要素１８ｂを介して右側観察ビーム路２０ｂないし右側接眼レンズ１９ｂに差込入射される。原理的には、両方の観察ビーム路２０ａ、２０ｂへのステレオスコピックな差込入射も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来技術の手法より、赤色光、緑色光及び青色光をダイクロイックミラーによって合成白色光を生成する、３つのＬＥＤ面光源システム。
【図２】分岐・合束部を備える光伝送装置によって赤色光、緑色光及び青色光の３つのＬＥＤ光から合成白色光を生成するよう構成された、例えば顕微鏡等の光学観察装置のための本発明の照明装置の一例。
【図３】分岐・合束部を備える相応の光伝送装置によって黄色光及び青色光の２つのＬＥＤ光から合成白色光を生成するよう構成された、本発明の照明装置の他の一例。
【図４】付加的な光伝送アーム、測定センサ及び信号処理ユニットを備えた、図２の照明装置の一変形例。
【図５】ディスプレイによる光学観察装置の観察ビーム路への差込入射を可能にした、電子計算機を備える本発明のＬＥＤ照明装置の一例。
【符号の説明】
【００３６】
１、１’        ＬＥＤユニット
１ａ            赤色光を放射する発光ダイオード
１ｂ            緑色光を放射する発光ダイオード
１ｃ            青色光を放射する発光ダイオード
１ｄ            黄色光を放射する発光ダイオード
１ｅ            青色光を放射する発光ダイオード
２              光伝送装置の分岐・合束部（Weiche）
２ａ〜２ｄ      光伝送アーム
３              照明光学系
４              ミラー
５              主対物レンズ
６              観察対象
７              観察者（の眼）
８              測定センサ
９              光学系
１０            光学観察装置
１１ａ          赤色光
１１ｂ          緑色光
１１ｃ          青色光
１１ｄ          被検対象（反射）光
１１ｅ          黄色光
１１ｆ          青色光
１２            信号処理ユニット
１３            電子計算機（コンピュータ）
１４ａ〜１４ｃ  フィルタ
１５            混合白色光
１６            カメラ
１７            ディスプレイ
１８ａ、１８ｂ  偏向要素
１９ａ          左側接眼レンズ
１９ｂ          右側接眼レンズ
２０ａ、２０ｂ  観察ビーム路
【図１】
0004750389.tif 000002
【図２】
0004750389.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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