(57)【要約】【課題】光源の寿命が長く、消費電力が小さく、十分に明るい光を放射する小型の照明装置を提供する。【解決手段】照明装置は、照明光を発する面発光ＬＥＤ１０１と、面発光ＬＥＤ１０１が発生する熱を効率良く放熱するための放熱器１０２と、面発光ＬＥＤ１０１を駆動するためのＬＥＤドライバー１０３と、面発光ＬＥＤ１０１から射出される照明光の光路上に位置するコレクターレンズ１０４と、コレクターレンズ１０４と試料１０６の間に位置する開口絞り１０５とを有している。面発光ＬＥＤ１０１は、一定の大きさの発光面から一様に光を放射する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡で観察される試料を照明する照明装置であり、照明光を発する光源を有し、この光源が一定の領域から一様に光を放射する一つの面発光ＬＥＤである、顕微鏡の照明装置。
【請求項２】
請求項１において、光源からの照明光を試料に照射する照明光学系をさらに有し、照明光学系がケーラー照明光学系である、顕微鏡の照明装置。
【請求項３】
請求項１において、光源からの照明光を試料に照射する照明光学系をさらに有し、照明光学系がクリティカル照明光学系である、顕微鏡の照明装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３において、照明光学系が従来の白色光源の照明光学系と同一である、顕微鏡の照明装置。
【請求項５】
請求項２または請求項３において、照明光学系が透過照明光学系である、顕微鏡の照明装置。
【請求項６】
請求項２または請求項３において、照明光学系が落射照明光学系である、顕微鏡の照明装置。
【請求項７】
請求項１において、面発光ＬＥＤが試料の近くに配置されており、面発光ＬＥＤから発せられた照明光は何ら光学部品を経由することなく試料を照明する、顕微鏡の照明装置。
【請求項８】
請求項１において、面発光ＬＥＤを着脱可能に保持する保持機構を有し、この保持機構は、通常の白色光源であるランプの保持機構と同一である、顕微鏡の照明装置。
【請求項９】
請求項８において、保持機構は面発光ＬＥＤに電力を供給可能である、顕微鏡の照明装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項４のいずれかひとつにおいて、面発光ＬＥＤから発生する熱を放熱するための放熱手段を更に有している、顕微鏡の照明装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項４のいずれかひとつにおいて、面発光ＬＥＤは、（π／２）（０．５／２）2ｍｍ2以上の面積の発光部を有している、顕微鏡の照明装置。
【請求項１２】
請求項１〜請求項３のいずれかひとつにおいて、面発光ＬＥＤが白色ＬＥＤである、顕微鏡の照明装置。
【請求項１３】
請求項２または請求項３において、照明光学系は、面発光ＬＥＤから試料までの光路上に、色温度を変換するための色温度変換手段を有している、顕微鏡の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡で拡大して観察される試料を照明する、顕微鏡の照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の顕微鏡の照明装置としては、安価なものではミラーにより太陽光等の外部光源からの光を反射させるものや、実体顕微鏡のように周辺から別の照明光を照射するものもあるが、通常は、ハロゲンやキセノンや水銀ランプなどのランプの光源からの光をケーラー照明光学系を通して観察するサンプルに照射している。
【０００３】
図１２は、従来の透過照明装置を含む顕微鏡の構成を概略的に示している。この顕微鏡では、水銀やキセノンなどのランプの光源６０１から放射される光の光路上に、コレクターレンズ６０２、視野絞り（ＦＳ）６０３、さらに、光源６０１が結像される位置に開口絞り（ＡＳ）６０４があり、ＡＳ６０４と試料６０６の間にはコンデンサーレンズ６０５が配置されている。試料６０６を基準にして光源６０１と反対側の光路上には、対物レンズ６０７、結像レンズ６０８、プリズム６０９があり、さらに、プリズム６０９で反射された光路上に接眼レンズ６１０が配置されている。
【０００４】
この構成において、光源６０１から射出された光は、コレクターレンズ６０２を通って、ＦＳ６０３に入射する。ＦＳ６０３は、絞りの大きさを変化させることで、照明する範囲を可変できる。ＦＳ６０３を通った照明光は、ＡＳ６０４に入射し、コンデンサーレンズ６０５を通って、試料６０６を一様に照明する。ＡＳ６０４の絞りは、光源６０１と共役な位置にあり、絞りの大きさを変化させることで、ＮＡを変えることができる。
【０００５】
照明された試料６０６は、その特性により照明光の一部を透過する。試料６０６を透過した光は、対物レンズ６０７、結像レンズ６０８により拡大されて、プリズム６０９で観察しやすい方向に光路が反射されて結像される。この像を、接眼レンズ６１０を介して目視により観察することで、試料６０６の透過拡大像の観察を行なう。
【０００６】
このような、ハロゲンや水銀などのランプの代わりに、半導体発光素子であるＬＥＤを顕微鏡光源に使用する提案がなされている。例えば、特公平７−１２２６９４号公報は、複数のＬＥＤの二次元的に並べて配置した構成を提案している。また、特表２００２−５４３４５３号公報は、一つのＬＥＤと拡散板とを組み合わせた構成や、複数のＬＥＤからの光を別の光学系を通して合成する構成を提案している。
【特許文献１】特公平７−１２２６９４号公報
【特許文献２】特表２００２−５４３４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ハロゲンや水銀などのランプは、ランプ寿命が、水銀で３００時間程度、ハロゲンで３０００時間程度と短い。
【０００８】
これまでのＬＥＤは、発光部が微小であり、発光部にはレンズが設けられているものが一般的である。
【０００９】
特表２００２−５４３４５３号公報のように、一つのＬＥＤと拡散板とを組み合わせた構成では、ＬＥＤからの光の明るさを拡散板により一様にしている。しかし、ＬＥＤはハロゲンや水銀などのランプに比べて暗い光源であり、ＬＥＤの前方に拡散板を配置しているため、拡散板からの光は照明の用途に適用可能な十分な明るさを持たない。
【００１０】
また、特公平７−１２２６９４号公報のように、複数のＬＥＤを並べて配置した構成でも、離散的に位置する複数のＬＥＤの発光部が光っている状態であるため、やはりＬＥＤの前方に拡散板を配置する必要がある。従って、この構成も、前述の構成と同様に、拡散板からの光は照明の用途に適用可能な十分な明るさを持たない。
【００１１】
特表２００２−５４３４５３号公報のように、複数のＬＥＤからの光を別の光学系を通して合成する構成は、光学系の大型化を招き、ＬＥＤの特徴である小型という利点を生かせない。
【００１２】
本発明の目的は、光源の寿命が長く、消費電力が小さく、十分に明るい光を放射する小型の照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、顕微鏡で観察される試料を照明する照明装置であり、照明光を発する光源を有し、この光源が一定の領域から一様に光を放射する一つの面発光ＬＥＤである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光源の寿命が長く、消費電力が小さく、十分に明るい光を放射する小型の照明装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
第一実施形態
本実施形態は、クリティカル透過照明の照明装置を有する顕微鏡に向けられている。図１は、本発明の第一実施形態による顕微鏡の構成を概略的に示している。
【００１７】
図１に示されるように、本実施形態の顕微鏡は、正立型であり、試料１０６の上側に位置する観察光学系と、試料１０６の下側に位置する照明装置とを有している。
【００１８】
観察光学系は、試料１０６の近くに配置される対物レンズ１０７と、光路を折り曲げるためのプリズム１０９と、対物レンズ１０７とプリズム１０９の間に位置する結像レンズ１０８と、対物レンズ１０７と結像レンズ１０８により結像された像を目視により観察するための接眼レンズ１１０とを有している。
【００１９】
照明装置は、照明光を発する面発光ＬＥＤ１０１と、面発光ＬＥＤ１０１が発生する熱を効率良く放熱するための放熱器１０２と、面発光ＬＥＤ１０１を駆動するためのＬＥＤドライバー１０３と、面発光ＬＥＤ１０１から射出される照明光の光路上に位置するコレクターレンズ１０４と、コレクターレンズ１０４と試料１０６の間に位置する開口絞り（ＡＳ）１０５とを有している。
【００２０】
面発光ＬＥＤ１０１は、ＬＥＤドライバー１０３によって、点灯・消灯が制御されるとともに、点灯中の明るさが調整される。ＬＥＤドライバー１０３は、例えば、図２に示される回路構成を有している。つまり、ＬＥＤドライバー１０３は、オペアンプとダーリントン接続されたトランジスターとから構成されている。
【００２１】
図２の回路構成において、可変抵抗１２１の抵抗値を変化させると、オペアンプ１２２に入力される電圧が変化し、これに伴って可変抵抗１２１にかかる電圧も変化する。その結果、面発光ＬＥＤ１０１に流れる電流値が変化するため、面発光ＬＥＤ１０１から放射される光の強度が変化する。つまり、可変抵抗１２１の抵抗値を変えることにより、面発光ＬＥＤ１０１から射出される光の強度を調整できる。
【００２２】
コレクターレンズ１０４とＡＳ１０５は、面発光ＬＥＤ１０１で発せられた照明光を試料１０６に照射する透過照明光学系を構成している。この透過照明光学系は、クリティカル照明光学系である。従って、面発光ＬＥＤ１０１の発光面と試料１０６は共役な関係にある。
【００２３】
このように構成された本実施形態の顕微鏡においては、面発光ＬＥＤ１０１から射出された光は、コレクターレンズ１０４を通り、ＡＳ１０５を介して試料１０６を照明する。ＡＳ１０５は、絞りの大きさを変化させることで、照明の最大入射角（ＮＡ）の変更を可能にしている。
【００２４】
照明された試料１０６は、その特定に従って照明光の一部を透過する。試料１０６を透過した光は、対物レンズ１０７と結像レンズ１０８により拡大されて結像される。また、結像レンズ１０８と結像面の間の光路は、プリズム１０９によって、観察に好適な方向に曲げられる。試料１０６の拡大像を、接眼レンズ１１０を介して目視により観察することで、試料１０６の透過拡大像の観察が行なわれる。
【００２５】
以下、照明装置の主要な要素である面発光ＬＥＤ１０１について、説明を加える。
【００２６】
これまでのＬＥＤは、発光部が微小であり、発光部にはレンズが設けられているものが一般的である。従来例としてあげた特公平７−１２２６９４号公報や特表２００２−５４３４５３号公報に開示されている装置に用いられているＬＥＤもこのたぐいのものである。
【００２７】
しかし、近年のＬＥＤは、ハイパワーのものでは、発光部の形状が矩形であれば、その面積が１ｍｍ×１ｍｍ程度のものや、発光部の形状が円形であれば、その直径が０．５ｍｍ程度のものが存在する。このようなハイパワーのＬＥＤでは、従来のＬＥＤでは当たり前のように設けられていたプラスチックのレンズを持たないものもある。一般に顕微鏡に使用されるランプの発光部分の大きさは、ハロゲンランプが３〜６ｍｍ、水銀が０．５ｍｍ前後であり、近年のハイパワーのＬＥＤの発光部と同じくらいの大きさである。
【００２８】
面発光ＬＥＤ１０１は、（π／２）（０．５／２）2ｍｍ2以上の面積の円形の発光部、あるいは、１ｍｍ×１ｍｍ程度の面積の矩形の発光部を有している。さらに、面発光ＬＥＤ１０１は、一定の大きさの発光面から一様に光を放射する。通常のＬＥＤは発光部にレンズを備えているが、面発光ＬＥＤ１０１は、そのようなレンズは有しておらず、発光部はフラットな面つまり平面である。また、面発光ＬＥＤ１０１に投入できる電力は１〜５Ｗ程度と通常のＬＥＤの１０〜１００倍の電力である。このため、面発光ＬＥＤ１０１は、通常のＬＥＤに比べて多量の熱を発するが、この熱は放熱器１０２によって放熱される。
【００２９】
面発光ＬＥＤ１０１は、白色光を放射する白色ＬＥＤである。通常の白色光源であるハロゲンランプや水銀ランプなどのランプは、消費電力が１００Ｗ、寿命が２００〜３０００ｈｒである。これに対して、面発光ＬＥＤ１０１は、消費電力が１〜５Ｗとランプの数十分の一であり、寿命は１万時間以上である。
【００３０】
また、ハロゲンランプや水銀ランプなどのランプは、１００Ｗ前後の電力を消費するため、放熱量が大きい。このため、大型のランプハウスを必要とする。また、ランプで発生した熱が顕微鏡の筐体に伝わり、筐体を熱膨張させることがある。筐体の熱膨張は、焦点ずれを生じさせたり、観察している部分を移動させたりしてしまう。
【００３１】
これに対して、本実施形態では、光源である面発光ＬＥＤ１０１は、そのような大量な熱を発しない。このため、大型のランプハウスを必要としないので、照明装置は比較的小型に構成され得る。また、面発光ＬＥＤ１０１が顕微鏡の筐体に伝わって、顕微鏡に悪影響を与えることもない。
【００３２】
また、ハロゲンランプや水銀ランプなどのランプは、発光部分から一様の明るさで光を放射しているわけではない。例えば、ハロゲンランプでは、光はフィラメントから放射されるため、クリティカル照明のように試料に光源像を投射するような照明では、明るさにムラが生じてしまう。このため、ランプ光源を用いた照明では、一般にケーラー照明が用いられている。ケーラー照明は、ＡＳとＦＳの調整が可能であるなど、高機能ではあるが、その反面、光学系が複雑で大型になる傾向にある。
【００３３】
これに対して、本実施形態では、光源に面発光ＬＥＤ１０１を適用しており、面発光ＬＥＤ１０１は発光部から一様な明るさで光を放射するので、照明光学系にクリティカル照明光学系を採用することが可能である。このため、照明装置は、小型に構成され得る。
【００３４】
このように、本実施形態の照明装置は、光源に、従来のランプに代えて面発光ＬＥＤ１０１を使用している。このため、光源の消費電力は小さく、寿命は長い。また、照明装置は、クリティカル照明光学系を採用しているため、光学系の構成が簡単であるので、小型に構成可能である。
【００３５】
第二実施形態
本実施形態は、第一実施形態の照明装置の変形に向けられている。図３は、本発明の第二実施形態による顕微鏡の構成を概略的に示している。図中、第一実施形態の部材と同一の参照符号が付された部材は、同等の部材であり、その詳しい説明は記載の重複を避けてここでは省略する。
【００３６】
本実施形態の顕微鏡においては、試料１０６の下方に位置する照明装置は、図３に示されるように、面発光ＬＥＤ１０１が、ステージ２０１上に載せられた試料１０６の近くに配置されており、面発光ＬＥＤ１０１と試料１０６の間には光学部品が一切配置されていない。他の構成は第一実施形態と同様である。
【００３７】
このように構成された本実施形態の顕微鏡において、面発光ＬＥＤ１０１から放射された白色光の照明光は、何ら光学部品を経由することなく、ステージ２０１上にある試料１０６を照明する。
【００３８】
照明された試料１０６は、その特定に従って照明光の一部を透過する。試料１０６を透過した光は、対物レンズ１０７と結像レンズ１０８により拡大されて結像される。また、結像レンズ１０８と結像面の間の光路は、プリズム１０９によって、観察に好適な方向に曲げられる。試料１０６の拡大像を、接眼レンズ１１０を介して目視により観察することで、試料１０６の透過拡大像の観察が行なわれる。
【００３９】
本実施形態の照明装置は、光源に、従来のランプに代えて面発光ＬＥＤ１０１を使用しているため、光源の消費電力が小さく、寿命が長い。また、面発光ＬＥＤ１０１から発せられた照明光が直接に試料を照明するため、複雑な照明光学系を必要としないので、非常に小型に構成可能である。
【００４０】
第三実施形態
本実施形態は、ケーラー落射照明の照明装置を有する蛍光顕微鏡に向けられている。図４は、本発明の第三実施形態による蛍光顕微鏡の構成を概略的に示している。
【００４１】
図３に示されるように、本実施形態の蛍光顕微鏡は、正立型であり、試料３０９の上側に位置する観察光学系と、同じく、試料３０９の上側に位置する照明装置とを有している。
【００４２】
観察光学系は、試料３０９の近くに配置される対物レンズ３０８と、光路を折り曲げるためのプリズム３１２と、対物レンズ３０８とプリズム３１２の間に位置する結像レンズ３１１と、対物レンズ３０８と結像レンズ３１１により結像された像を目視により観察するための接眼レンズ３１３とを有している。
【００４３】
観察光学系は、さらに、対物レンズ３０８と結像レンズ３１１の間に位置するバリアフィルター３１０と、対物レンズ３０８とバリアフィルター３１０の間に位置するダイクロックミラー（ＤＭ）３０７とを有している。バリアフィルター３１０は、特定の波長の光を透過する。より詳しくは、バリアフィルター３１０は、試料３０９から発生した蛍光を選択的に透過する。ＤＭ３０７は、特定の波長の光を反射し、特定の波長の光を透過する。より詳しくは、ＤＭ３０７は、照明装置から照明光である励起光を反射し、試料３０９から発生した蛍光を透過する。
【００４４】
照明装置は、照明光を発する面発光ＬＥＤ３０１と、面発光ＬＥＤ３０１が発生する熱を効率良く放熱するための放熱器３０２とを有している。
【００４５】
照明装置は、ＤＭ３０７と対物レンズ３０８とを含んでいる。つまり、観察光学系と照明装置は、ＤＭ３０７と対物レンズ３０８を共有している。
【００４６】
照明装置は、面発光ＬＥＤ３０１とＤＭ３０７の間の光路上に、面発光ＬＥＤ３０１から発せられた照明光（励起光）を収束させるコレクターレンズ３０３と、面発光ＬＥＤ３０１の結像面に位置する開口絞り（ＡＳ）３０４と、ＡＳ３０４とＤＭ３０７の間に位置するリレーレンズ３０５と、リレーレンズ３０５を構成する二枚の凸レンスの間に位置する視野絞り（ＦＳ）３０６とを有している。
【００４７】
コレクターレンズ３０３とＡＳ３０４とリレーレンズ３０５とＦＳ３０６は、ＤＭ３０７と対物レンズ３０８と共働して、面発光ＬＥＤ３０１で発せられた照明光（励起光）を試料３０９に照射する落射照明光学系を構成している。この落射照明光学系は、ケーラー照明光学系である。
【００４８】
面発光ＬＥＤ３０１は、第一実施形態のＬＥＤドライバー１０３と同様のＬＥＤドライバーにより駆動され、点灯・消灯が制御されるとともに、点灯中の明るさが調整される。
【００４９】
面発光ＬＥＤ３０１は、第一実施形態の面発光ＬＥＤ１０１と同様の面発光ＬＥＤである。従って、面発光ＬＥＤ３０１は、（π／２）（０．５／２）2ｍｍ2以上の面積の円形の発光部、あるいは、１ｍｍ×１ｍｍ程度の面積の矩形の発光部を有している。さらに、面発光ＬＥＤ３０１は、一定の大きさの発光面から一様に光を放射する。また、面発光ＬＥＤ３０１に投入できる電力は１〜５Ｗ程度と通常のＬＥＤの１０〜１００倍の電力である。面発光ＬＥＤ３０１の消費電力は１〜５Ｗとランプの数十分の一であり、寿命は１万時間以上である。
【００５０】
本実施形態では、面発光ＬＥＤ３０１は、蛍光観察に用いるため、白色ＬＥＤではなく、図５（ａ）に示される波長特性の励起光を放射する単色ＬＥＤである。また、ＤＭ３０７は、図５（ｂ）に示されるように、面発光ＬＥＤ３０１から放射される励起光の波長域の光は反射し、試料３０９から発生する蛍光の波長域の光は透過する特性を有している。また、バリアフィルター３１０は、図５（ｃ）に示されるように、面発光ＬＥＤ３０１から放射される励起光の波長域の光を遮断し、試料３０９から発生する蛍光の波長域の光を透過する特性を有している。
【００５１】
これらの波長特性は、使用する蛍光色素に応じて変わる。例えば、ＦＩＴＣを観察する場合は、励起最大波長が４９０ｎｍ、蛍光最大波長が５２０ｎｍであるから、面発光ＬＥＤ３０１には、青色（Ｂ励起）の波長、つまり４６０〜４９０ｎｍの波長の光を放射するものが適用される。また、ＤＭ３０７には、４６０〜４９０ｎｍの波長の光を反射し、５１０ｎｍより長い波長の光を透過するものが、バリアフィルター３１０には、５１０ｎｍより長い波長の光を好適に選択的に透過するものが適用される。
【００５２】
このように構成された本実施形態の蛍光顕微鏡において、面発光ＬＥＤ１０１から射出された照明光（励起光）は、コレクターレンズ３０３、ＡＳ３０４、リレーレンズ３０５とＦＳ３０６を通り、ＤＭ３０７で反射され、対物レンズ３０８を介して試料３０９を照明する。
【００５３】
ＡＳ３０４は、面発光ＬＥＤ１０１の発光面と光学的に共役な位置にあり、絞りの大きさを変化させることにより、照明の最大入射角（ＮＡ）の変更を可能にしている。また、ＦＳ３０６は、試料３０９と光学的に共役な位置にあり、絞りの大きさを変化させることにより、試料に投影される照明範囲の大きさの変更を可能にしている。照明装置の照明光学系は、ケーラー照明光学系であるので、対物レンズの３０８の後焦点面と面発光ＬＥＤ１０１の発光面とは共役な関係にある。
【００５４】
照明された試料３０９は、照明光により励起され蛍光を放射する。試料３０９から発生した蛍光は、対物レンズ３０８を通り、前述したように、ＤＭ３０７とバリアフィルター３１０を透過し、結像レンズ３１１により拡大されて結像される。また、結像レンズ３１１と結像面の間の光路は、プリズム３１２によって、観察に好適な方向に曲げられる。試料３０９の拡大像を、接眼レンズ３１３を介して目視により観察することで、試料３０９の透過拡大像の観察が行なわれる。
【００５５】
本実施形態の照明装置は、光源に、従来のランプに代えて面発光ＬＥＤ３０１を使用しているため、光源の消費電力は小さく、寿命は長い。また、面発光ＬＥＤ３０１は単色ＬＥＤであるため、従来の白色光源を用いた構成では不可欠であった励起用フィルターを必要としない。さらに、面発光ＬＥＤ３０１の発光部の面積は０．５ｍｍ×０．５ｍｍ〜２ｍｍ×２ｍｍ程度であり、従来の顕微鏡で有効利用されているランプの発光部の面積であるハロゲンの３ｍｍφ程度、水銀の０．５ｍｍφ程度にほぼ等しいために、照明光学系を改変することなく利用できる。
【００５６】
第四実施形態
本実施形態は、第一実施形態の照明装置の変形に向けられている。図６は、本発明の第四実施形態による顕微鏡の構成を概略的に示している。図中、第一実施形態の部材と同一の参照符号が付された部材は、同等の部材であり、その詳しい説明は記載の重複を避けてここでは省略する。以下では、第一実施形態との相違部分に重点をおいて説明する。
【００５７】
本実施形態の照明装置は、面発光ＬＥＤ１０１と放熱器１０２を収容するランプハウス４０５を有しており、面発光ＬＥＤ１０１をランプハウス４０５に着脱可能に保持する保持機構であるコネクターを有している。コネクターは、通常の白色光源であるランプのコネクターと全く同じ構成をしている。つまり、コネクターは、例えば、一般に広く知られているように、光源側に設けられたプラグと、プラグを受けるソケットとで構成されている。
【００５８】
図７に示されるように、水銀ランプ４８０は、中央の発光部４８２に対して、両側に対称的に突出している一対のプラグ４８１を備えている。また、図８に示されるように、面発光ＬＥＤ１０１が固定されている放熱器１０２は、両側に対称的に突出している一対のプラグ４０４を備えている。プラグ４０４は、水銀ランプ４８０のプラグ４８１と同じ形状をしている。また、中央の面発光ＬＥＤ１０１の発光部に対するプラグ４０４の位置関係は、水銀ランプ４８０の中央の発光部４８２に対するプラグ４８１の位置関係と全く同様となっている。
【００５９】
このため、ランプハウス４０５は、通常の水銀用ランプハウスで構成されてよく、水銀ランプ４８０を取り付ける部分すなわちソケットに、面発光ＬＥＤ１０１が固定された放熱器１０２をプラグ４０４を介して取り付けることができる。
【００６０】
通常の水銀用ランプハウスにおいては、水銀ランプ４８０には、ソケットよりプラグ４８１を介して高電圧が供給される。一方、面発光ＬＥＤ１０１は、このような高電圧では使用できないため、プラグ４０４は絶縁体で構成されている。
【００６１】
また、本実施形態では、照明装置は、面発光ＬＥＤ１０１と試料１０６の間の光路上に、面発光ＬＥＤ１０１から発せられた照明光を収束させるコレクターレンズ４０６と、試料１０６の近くに配置されるコンデンサーレンズ４０９と、コンデンサーレンズ４０９に関して試料１０６と共役な位置関係にある視野絞り（ＦＳ）４０７と、コレクターレンズ４０６に関して面発光ＬＥＤ１０１の発光面と共役な位置関係にある開口絞り（ＡＳ）４０８とを有している。
【００６２】
コレクターレンズ４０６とＦＳ４０７とＡＳ４０８とコンデンサーレンズ４０９は、面発光ＬＥＤ１０１で発せられた照明光を試料１０６に照射する透過照明光学系を構成している。この透過照明光学系は、ケーラー照明光学系である。
【００６３】
このように構成された本実施形態の顕微鏡において、面発光ＬＥＤ１０１から射出された照明光は、コレクターレンズ４０６とＦＳ４０７とＡＳ４０８とコンデンサーレンズ４０９を通り、試料１０６を照明する。
【００６４】
ＡＳ４０８は、面発光ＬＥＤ１０１の発光面と光学的に共役な位置にあり、絞りの大きさを変化させることにより、照明の最大入射角（ＮＡ）の変更を可能にしている。また、ＦＳ４０７は、試料１０６と光学的に共役な位置にあり、絞りの大きさを変化させることにより、試料に投影される照明範囲の大きさの変更を可能にしている。照明装置の照明光学系はケーラー照明光学系であるので、コンデンサーレンズ４０９の後焦点面と面発光ＬＥＤ１０１の発光面とは共役な関係にある。
【００６５】
照明された試料１０６は、その特定に従って照明光の一部を透過する。試料１０６を透過した光は、対物レンズ１０７と結像レンズ１０８により拡大されて結像される。また、結像レンズ１０８と結像面の間の光路は、プリズム１０９によって、観察に好適な方向に曲げられる。試料１０６の拡大像を、接眼レンズ１１０を介して目視により観察することで、試料１０６の透過拡大像の観察が行なわれる。
【００６６】
本実施形態の照明装置は、光源に、従来のランプに代えて面発光ＬＥＤ１０１を使用している。このため、光源の消費電力は小さく、寿命は長い。これに加えて、放熱器１０２に、通常のランプと同様のプラグが設けられているため、顕微鏡を何ら変更することなく、通常のランプハウスに対して、面発光ＬＥＤ１０１を取り付けることができる。また、第三実施形態と同じく、照明光学系をそのまま利用できる。
【００６７】
第五実施形態
本実施形態は、第三実施形態の照明装置の変形に向けられている。図９は、本発明の第五実施形態による蛍光顕微鏡の構成を概略的に示している。図中、第三実施形態の部材と同一の参照符号が付された部材は、同等の部材であり、その詳しい説明は記載の重複を避けてここでは省略する。以下では、第三実施形態との相違部分に重点をおいて説明する。
【００６８】
本実施形態の照明装置は、面発光ＬＥＤ３０１と放熱器３０２を収容するランプハウス５０５を有しており、面発光ＬＥＤ３０１をランプハウス５０５に着脱可能に保持する保持機構であるコネクターを有している。コネクターは、通常の白色光源であるランプのコネクターと全く同じ構成をしている。つまり、コネクターは、例えば、一般に広く知られているように、光源側に設けられたプラグと、プラグを受けるソケットとで構成されている。
【００６９】
図１０に示されるように、ハロゲンランプ５８０は、同方向に略平行に突出している一対のプラグ５８１を備えている。また、図１１に示されるように、面発光ＬＥＤ３０１が固定されている放熱器３０２は、ＬＥＤドライバーが搭載された基板５０３に取り付けられており、基板５０３は同方向に略平行に突出している一対のプラグ５０４を備えている。プラグ５０４は、ハロゲンランプ５８０のプラグ５８１と同じ形状をしている。また、面発光ＬＥＤ３０１の発光部に対するプラグ５０４の位置関係は、ハロゲンランプ５８０のフィラメント５８２に対するプラグ５８１の位置関係と全く同様となっている。
【００７０】
このため、ランプハウス５０５は、通常のハロゲンランプハウスで構成されてよく、ハロゲンランプ５８０を取り付ける部分すなわちソケットに、面発光ＬＥＤ３０１と放熱器３０２が搭載された基板５０３をプラグ５０４を介して取り付けることができる。
【００７１】
通常のハロゲンランプハウスにおいては、ハロゲンランプ５８０にはソケットよりプラグ５８１を介して、比較的低い６〜１２Ｖ程度の電圧が供給される。また、面発光ＬＥＤ３０１の駆動電圧は３〜５Ｖ程度であるので、ハロゲンランプに供給される電圧を、基板５０３に搭載されているＬＥＤドライバーの電源電圧としてそのまま利用できる。
【００７２】
このため、基板５０３から延びているプラグ５０４は導体で構成され、プラグ５０４は基板５０３に搭載されているＬＥＤドライバーと電気的に接続されており、ＬＥＤドライバーに必要な電圧を与え得る。つまり、コネクターは面発光ＬＥＤ３０１に電力を供給可能である、
本実施形態の照明装置は、第三実施形態と同様の利点に加えて、面発光ＬＥＤ３０１の搭載された基板５０３が、通常のハロゲンランプと同様のプラグを備えているため、顕微鏡を何ら変更することなく、通常のランプハウスに対して、面発光ＬＥＤ３０１を取り付けることができる。
【００７３】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【００７４】
例えば、第一実施形態では、照明光学系は、透過照明のクリティカル照明光学系であるが、従来のランプに使われているケーラー照明光学系が適用されてもよい。また、第一実施形態と第二実施形態と第四実施形態では、面発光ＬＥＤ１０１は白色ＬＥＤであるが、透過蛍光観察に単色ＬＥＤであってもよい。第三実施形態と第五実施形態では、照明光学系は、落射照明のケーラー照明光学系であるが、クリティカル照明光学系が適用されてもよい。また、面発光ＬＥＤ１０１は単色ＬＥＤであるが、白色ＬＥＤであってもよい。
【００７５】
白色ＬＥＤはこれまでの光源と色温度が異なることもあるが、この場合には色温度を変換するフィルターと組み合わされるとよい。蛍光観察では、白色ＬＥＤに励起用フィルターを組み合わせて通常の白色光源での蛍光観察と同じにすることも考えられる。また、単色ＬＥＤの発振波長によっては、蛍光観察において励起フィルターを加えて、Ｓ／Ｎを高めて観察を行なうことも考えられる。
【００７６】
また、これまでの実施形態では、面発光ＬＥＤは、発光部にレンズが設けられていないものを例示したが、発光部にレンズが設けられているタイプのものであってもよい。この場合には、特開２００１−２０１６９２号公報のように、光学系に凹レンズが組み合わされるとよい。
【００７７】
さらに、実施形態では、目視観察する構成のみを例示しているが、ＣＣＤにより画像を取得する構成であってもよい。
【００７８】
また、第一実施形態と第二実施形態と第四実施形態において、ピンホールやスリットを持つディスクを組み合わせて、ディスク走査型の顕微鏡を構成することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第一実施形態による顕微鏡の構成を概略的に示している。
【図２】図１に示されているＬＥＤドライバーの回路構成を示している。
【図３】本発明の第二実施形態による顕微鏡の構成を概略的に示している。
【図４】本発明の第三実施形態による蛍光顕微鏡の構成を概略的に示している。
【図５】図４の面発光ＬＥＤの発振波長特性（ａ）と、図４のダイクロイックミラーの反射率特性（ｂ）と、図４のバリアフィルターの透過率特性（ｃ）とを示している。
【図６】本発明の第四実施形態による顕微鏡の構成を概略的に示している。
【図７】通常の白色光源である水銀ランプを示している。
【図８】図６に示されている面発光ＬＥＤを示している。
【図９】本発明の第五実施形態による蛍光顕微鏡の構成を概略的に示している。
【図１０】通常の白色光源であるハロゲンランプを示している。
【図１１】図９に示されている面発光ＬＥＤを示している。
【図１２】従来の透過照明装置を含む顕微鏡の構成を概略的に示している。
【符号の説明】
【００８０】
１０１…面発光ＬＥＤ、１０２…放熱器、１０３…ＬＥＤドライバー、１０４…コレクターレンズ、１０５…開口絞り、１０６…試料、１０７…対物レンズ、１０８…結像レンズ、１０９…プリズム、１１０…接眼レンズ、１２１…可変抵抗、１２２…オペアンプ、２０１…ステージ、３０１…面発光ＬＥＤ、３０２…放熱器、３０３…コレクターレンズ、３０４…開口絞り、３０５…リレーレンズ、３０６…視野絞り、３０７…ダイクロイックミラー、３０８…対物レンズ、３０９…試料、３１０…バリアフィルター、３１１…結像レンズ、３１２…プリズム、３１３…接眼レンズ、４０４…プラグ、４０５…ランプハウス、４０６…コレクターレンズ、４０７…視野絞り、４０８…開口絞り、４０９…コンデンサーレンズ、５０３…基板、５０４…プラグ、５０５…ランプハウス。
【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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