(57)【要約】【課題】ＬＥＤから発せられる光を効率よく集光し、単体でも十分明るく均一な照明を得ることができる安価で小型の照明装置を提供する。【解決手段】顕微鏡に用いられる照明装置であって、柱状本体４２ａの一方端面に凹部４２ｂを有し、この凹部４２ｂ底面に、曲面に形成された入射面４２ｃ、柱状本体４２ａの他方端面に、曲面に形成された出射面４２ｄをそれぞれ有するとともに、これら入射面４２ｃと出射面４２ｄのそれぞれの曲率が調整された光学素子４２の凹部４２ｂにＬＥＤ４１を挿着している。【選択図】    図２
2005010364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡に用いられる照明装置において、
ＬＥＤと、
柱状本体を有し、該柱状本体の一方端面に前記ＬＥＤが挿着される凹部を有するとともに該凹部底面に曲面が形成された入射面、前記柱状本体の他方端面に曲面が形成された出射面がそれぞれ設けられ、これら入射面と出射面のそれぞれの曲率が調整された光学素子と、
前記光学素子を前記顕微鏡の光軸上に保持する保持手段と
を具備したことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光学素子は、前記ＬＥＤから前記入射面に入射し、前記出射面から出射する光が平行光束となるように前記入射面と前記出射面の曲率が調整されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記光学素子は、前記ＬＥＤから前記入射面に入射し、前記出射面から出射する光が前記顕微鏡の対物レンズの射出瞳位置で集光するように前記入射面と前記出射面の曲率が調整されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光顕微鏡等に適用される照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する。）の開発が進み、高出力化や多色化が実現されるにともない顕微鏡の照明装置の光源を始め、様々な形での応用が提案されている。
【０００３】
ところが、ＬＥＤを単体で使用した場合、ＬＥＤから発生する光を効率的に使用するのが難しく、明るい照明光を得ることが困難であった。
【０００４】
そこで、従来、例えば特許文献１に開示されるように複数の半導体光源を二次元に配列して面光源とすることにより所望する明るさの照明光を確保するようにしたものが考えられている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６８−９８６１９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１に開示されるものは、複数の半導体光源を二次元に配列するため構成的に大型になるとともに、価格的にも高価になるという問題を生じる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ＬＥＤから発せられる光を効率よく集光し、単体でも十分明るく均一な照明を得ることができる安価で小型の照明装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、顕微鏡に用いられる照明装置において、ＬＥＤと、柱状本体を有し、該柱状本体の一方端面に前記ＬＥＤが挿着される凹部を有するとともに該凹部底面に曲面が形成された入射面、前記柱状本体の他方端面に曲面が形成された出射面がそれぞれ設けられ、これら入射面と出射面のそれぞれの曲率が調整された光学素子と、前記光学素子を前記顕微鏡の光軸上に保持する保持手段とを具備したことを特徴としている。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記光学素子は、前記ＬＥＤから前記入射面に入射し、前記出射面から出射する光が平行光束となるように前記入射面と前記出射面の曲率が調整されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記光学素子は、前記ＬＥＤから前記入射面に入射し、前記出射面から出射する光が前記顕微鏡の対物レンズの射出瞳位置で集光するように前記入射面と前記出射面の曲率が調整されていることを特徴としている。
【００１１】
この結果、本発明によれば、ＬＥＤから発せられる光を効率よく集光し、単体でも十分明るく均一な照明を得ることができる安価で小型の照明装置を実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の照明装置を適用した蛍光顕微鏡の概略構成を示している。なお、蛍光顕微鏡は、照明装置以外について、一般的な落射蛍光顕微鏡を示している。
【００１４】
図において、１は顕微鏡本体で、この顕微鏡本体１の側方には、水平方向に投光管２が配置され、また、顕微鏡本体１の上方には、観察鏡筒３が配置されている。
【００１５】
投光管２には、それぞれの光軸を一致するように照明装置４、レンズ５、ＡＳ（開口絞り）６、ＦＳ（視野絞り）７及びレンズ８が配置されている。また、顕微鏡本体１には、投光管２と光軸を一致するように励起フィルタ９、ダイクロイックミラー１０、対物レンズ１１及び吸収フィルタ１２が配置されている。さらに、観察鏡筒３には、顕微鏡本体１と光軸を一致するように結像レンズ１３が配置されている。
【００１６】
このような構成において、照明装置４より発せられた光は、レンズ５によりＡＳ（開口絞り）６の位置で一旦集光され、ＦＳ（視野絞り）７及びレンズ８を介して励起フィルタ９に入射される。
【００１７】
励起フィルタ９は、試料１４の蛍光を励起するための励起光のみを取り出すものである。この励起フィルタ９で取り出された励起光は、ダイクロイックミラー１０により反射され、対物レンズ１１を介して試料１４に照射される。この場合、ダイクロイックミラー１０で反射される光は、対物レンズ１１の射出瞳位置１１ａで集光するようになっており、試料１４上にテレセントリック照明を実現している。
【００１８】
また、励起光の照射により試料１４から発せられた蛍光は、ダイクロイックミラー１０を透過し、吸収フィルタ１２で、不要な波長成分が除去された後、結像レンズ１３に入射され、撮像手段としてのＣＣＤカメラ１５の撮像面に結像され撮像される。
【００１９】
図２は、このような落射蛍光顕微鏡に用いられる照明装置４の概略構成を示している。この場合、照明装置４は、光源としてのＬＥＤ４１と光学素子４２とにより構成されている。ＬＥＤ４１は、先端部が曲面部に形成された、一般的な樹脂モールドの施されたものが用いられている。
【００２０】
また、光学素子４２は、光学的に透明な樹脂製をなすもので、柱状本体４２ａを有している。この柱状本体４２ａは、一方端面の中央部に凹部４２ｂが形成されている。この凹部４２ｂは、ＬＥＤ４１が挿着されるもので、ＬＥＤ４１先端部の曲面部に対応する底面部には、曲面に形成された入射面４２ｃが設けられている。また、柱状本体４２ａの他方端面には、曲面に形成された出射面４２ｄが設けられている。これら入射面４２ｃと出射面４２ｄは、ＬＥＤ４１から入射面４２ｃに入射し、出射面４２ｄから出射する光（出射光）が光軸４ａに沿った平行光束となるようにそれぞれの曲率が調整されている。
【００２１】
ここで、光源としてのＬＥＤ４１は、比較的明るい外形５ｍｍ程度の一般的な規格品が用いられ、これらを蛍光を励起するための励起光の波長により選択的に使用するようにしている。例えば、緑色の場合は、ＮＳＰＧ５００Ｓ（日亜化学）、ＳＥＬＵ１Ｄ５０ＣＭ（サンケン電気）、ＵＧ５３０６Ｘ（スタンレー電気）、ＬＴ５４３３−ＶＢＷ（オスラムオプト）、青色の場合は、ＮＳＰＢ５００Ｇ（日亜化学）、ＳＥＬＵ１Ｅ５０ＣＭ（サンケン電気）、ＬＢ５３０６Ｘ（スタンレー電気）、青緑の場合は、ＮＳＰＥ５９０Ｓ（日亜化学）、黄色の場合は、ＴＬＹＨ１８０Ｐ（東芝）、ＵＹ５３６６Ｘ（スタンレー電気）、オレンジの場合は、ＴＬＲＨ１８ＯＰ（東芝）、ＴＬ０Ｅ１８０ＡＰ（東芝）、白の場合は、ＮＳＰＷ５００ＢＳ（日亜化学）などを使用することができる。
【００２２】
図１に戻って、このような照明装置４は、光学素子４２を投光管２端部に保持手段としての保持部材１６を介して取り付けられている。この場合、光学素子４２は、光軸４ａがレンズ５、ＡＳ（開口絞り）６、ＦＳ（視野絞り）７及びレンズ８とともに、顕微鏡本体１の光軸に一致するように配置されている。
【００２３】
このような構成において、ＬＥＤ４１から光が発すると、この光は、光学素子４２の凹部４２ｂ底面の入射面４２ｃから入射し、出射面４２ｄから出射される。この場合、入射面４２ｃと出射面４２ｄは、入射面４２ｃに入射し、出射面４２ｄから出射する光が光軸４ａに沿った平行光束となるように、それぞれの曲率が調整されている。
【００２４】
これにより、ＬＥＤ４１から発せられる光は、光学素子４２の入射面４２ｃから出射面４２ｄに進むと、効率よく一方向に集められ、平行光束として出射面４２ｄから出射される。
【００２５】
この出射面４２ｄから出射された平行光束は、レンズ５によりＡＳ（開口絞り）６の位置で一旦集光され、ＦＳ（視野絞り）７及びレンズ８を介して励起フィルタ９に入射され、ダイクロイックミラー１０により反射し、対物レンズ１１を介して試料１４に照射される。この場合、ダイクロイックミラー１０で反射される光は、対物レンズ１１の射出瞳位置１１ａで集光され、試料１４上にテレセントリック照明を実現している。
【００２６】
また、励起光の照射により試料１４から発せられた蛍光は、ダイクロイックミラー１０を透過し、吸収フィルタ１２で、不要な波長成分が除去された後、結像レンズ１３に入射され、ＣＣＤカメラ１５の撮像面に結像され撮像される。
【００２７】
従って、このようにすれば、ＬＥＤ４１から発せられた光を光学素子４２により効率よく集光し、平行光束として出射することができるので、１個のＬＥＤ４１でも十分明るく、しかも均一な照明を得ることができる。また、ＬＥＤ４１は、１個のみ使用するので、小型で発熱も少なくでき、さらに価格的にも安価にできる。
【００２８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００２９】
図３は、第２の実施の形態に適用される照明装置の概略構成を示すものである。この場合、図１に示す投光管２端部には、保持部材として図３に示すような円板状の回転板２１が設けられている。
【００３０】
この回転板２１には、回転軸２２が設けられ、この回転軸２２を中心に回転可能になっている。また、回転板２１の周縁部には、円周方向に沿って複数（図示例では６個）の孔部２３ａ〜２３ｆが設けられている。また、回転板２１は、回転軸２２を中心に回転することで、複数の孔部２３ａ〜２３ｆのうち一つを選択的に投光管２の光軸上に位置させることができるようになっている。
【００３１】
これら孔部２３ａ〜２３ｆには、図２で述べたような照明装置４が複数個（最大６個）装着できるようになっている。図示例では、２個の照明装置４が孔部２３ａ、２３ｂに装着されている。この場合、これら２個の照明装置４は、発光色の異なるＬＥＤが内蔵されていて、異なる色の励起光を取り出すことができるようになっている。
【００３２】
このようにすれば、回転板２１を回転操作するのみで、所望する励起光の照明装置４を投光管２の光軸上に配置させることができるので、各種の蛍光観察を照明装置４を切替えるだけで行うことができる。また、このような構成が取れるのも、照明装置４自身を小型にできる故であり、これにより、小型で安価な波長切替が自由にできる照明装置を実現できる。
【００３３】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００３４】
図４は、本発明の第３の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００３５】
この場合、照明装置３１は、図２で述べた入射面４２ｃと出射面４２ｄの曲面が、入射面４２ｃに入射し出射面４２ｄから出射する光（出射光）が、対物レンズ１１の射出瞳位置１１ａで集光するような曲率に調整されている。つまり、この場合の照明装置３１は、第１の実施の形態で述べた照明装置４とレンズ５を一体化したような構成からなっている。
【００３６】
このような構成によると、照明装置３１から出射される光束は、ＡＳ（開口絞り）６の位置で一旦集光され、ＦＳ（視野絞り）７及びレンズ８を介して励起フィルタ９に入射され、ダイクロイックミラー１０により反射し、対物レンズ１１を介して試料１４に照射される。この場合も、ダイクロイックミラー１０で反射される光は、対物レンズ１１の射出瞳位置１１ａで集光され、試料１４上に明るくて均一なテレセントリック照明を実現している。
【００３７】
また、励起光の照射により試料１４から発せられた蛍光は、ダイクロイックミラー１０を透過し、吸収フィルタ１２で、不要な波長成分が除去された後、結像レンズ１３に入射され、ＣＣＤカメラ１５の撮像面に結像され撮像される。
【００３８】
従って、このようにしても、第１の実施の形態と同様な効果を期待することができる。
【００３９】
なお、上述した実施の形態では、照明装置を顕微鏡に適用しているが、これら限られるものでなく、例えば、各種の分析装置または測定装置の照明装置としても適用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ＬＥＤから発せられる光を効率よく集光し、単体でも十分明るく均一な照明を得ることができる安価で小型の照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態が適用される照明装置の概略構成を示す図。
【図３】本発明の第２の実施の形態が適用される照明装置の概略構成を示す図。
【図４】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…顕微鏡本体
２…投光管
３…観察鏡筒
４…照明装置
４ａ…光軸
４１…ＬＥＤ
４２…光学素子
４２ａ…柱状本体
４２ｂ…凹部
４２ｃ…入射面
４２ｄ…出射面
５…レンズ
６…ＡＳ（開口絞り）
７…ＦＳ（視野絞り）
８…レンズ
９…励起フィルタ
１０…ダイクロイックミラー
１１…対物レンズ
１１ａ…射出瞳位置
１２…吸収フィルタ
１３…結像レンズ
１４…試料
１５…ＣＣＤカメラ
１６…保持部材
２１…回転板
２２…回転軸
２３ａ〜２３ｆ…孔部
３１…照明装置
３１ｄ…出射面
【図１】
2005010364.tif 000003
【図２】
2005010364.tif 000004
【図３】
2005010364.tif 000005
【図４】
2005010364.tif 000006