(57)【要約】【課題】小型で照明光の波長特性の調節が簡単で安価な高輝度の顕微鏡照明装置とこれを有する顕微鏡装置を提供すること。【解決手段】光源１と、前記光源１からの光を集光するコレクタレンズ４と、前記コレクタレンズ４からの光を標本１０に照射するコンデンサレンズ２０とを有し、前記光源１は、波長分布の異なる二種類以上の白色ＬＥＤ２、３が二次元に配列され、前記白色ＬＥＤ２、３の発光強度を制御する制御手段２４を具備するする顕微鏡照明装置。【選択図】図１
2007333800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を集光するコレクタレンズと、
前記コレクタレンズからの光を標本に照射するコンデンサレンズとを有し、
前記光源は、波長分布の異なる二種類以上の白色ＬＥＤが二次元に配列され、前記白色ＬＥＤの点灯を制御する制御手段を具備するすることを特徴とする顕微鏡照明装置。
【請求項２】
前記白色ＬＥＤは、同一平面上に光軸に対して対称に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡照明装置。
【請求項３】
前記白色ＬＥＤは、第１の白色ＬＥＤから成る第１の光源と、第２の白色ＬＥＤから成る第２の光源とを有し、
前記第１の光源からの光と前記第２の光源からの光を合成する合成手段を有することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡照明装置。
【請求項４】
前記コレクタレンズの後側焦点位置近傍にフライアイレンズが配設されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の顕微鏡照明装置。
【請求項５】
前記コレクタレンズの後側焦点位置と前記コンデンサレンズとの間に光拡散板を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の顕微鏡照明装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の顕微鏡照明装置を有することを特徴とする顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡の照明装置とこれを有する顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料が波長依存性を有する場合、試料を照明する光の波長分布を変えて照明することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２８７９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示されている照明装置は、赤色（Ｒ）ＬＥＤ、緑色（Ｇ）ＬＥＤ、および青色（Ｂ）ＬＥＤをそれぞれ準備し、それぞれの発光強度を調節することによって、観察する試料の波長特性に対応しているため、試料の波長特性に合わせるには、試料を観察しながらＲＧＢ３色の各ＬＥＤの発光強度をそれぞれ調節する必要があり、光源の面積が大型化し、光源の調節が煩雑かつ高価になると言う問題があった。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、小型で照明光の波長特性の調節が簡単で安価な高輝度の顕微鏡照明装置とこれを有する顕微鏡装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、光源と、前記光源からの光を集光するコレクタレンズと、前記コレクタレンズからの光を標本に照射するコンデンサレンズとを有し、前記光源は、波長分布の異なる二種類以上の白色ＬＥＤが二次元に配列され、前記白色ＬＥＤの点灯を制御する制御手段を具備するすることを特徴とする顕微鏡照明装置を提供する。
【０００６】
また、本発明は、前記顕微鏡照明装置を有することを特徴とする顕微鏡装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、小型で照明光の波長特性の調節が簡単で安価な高輝度の顕微鏡照明装置とこれを有する顕微鏡装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態に関し図面を参照しつつ説明する。
【０００９】
図１は、本発明の第１実施の形態にかかる顕微鏡照明装置を有する顕微鏡装置の概略構成図であり、（ａ）は顕微鏡装置の概略構成図を、（ｂ）は顕微鏡照明装置に用いられる光源の概略構成を示す。図２は、分光特性を示し、（ａ）は赤外カットフィルタの分光特性の一例を、（ｂ）は青色成分が相対的に多い白色ＬＥＤの分光特性の一例を、（ｃ）は緑色から赤色成分が相対的に多い白色ＬＥＤの分光特性の一例をそれぞれ示している。
【００１０】
図１において、後述する複数のＬＥＤ２，３を二次元状に配置して構成されたＬＥＤアレイ光源１（以後、単に光源と記す）からの光は、コレクタレンズ４で集光され、光路を略９０度折り曲げるためのミラー５で光路を偏向され、コレクタレンズ４の後側焦点位置近傍に配置されたフライアイレンズ６に入射する。フライアイレンズ６を射出した光は、光拡散板７で均一な照明光にされ、開口絞り８の開口を通過してコンデンサレンズ２０に入射し、コレクタレンズ２０でＸＹステージ９に載置された標本１０に集光される。このようにして、顕微鏡照明装置２２が構成されている。なお、本顕微鏡照明装置２２では、光拡散板７を配置しなくてもフライアイレンズ７で光源１からの光を均一にする事が可能であるが、光拡散板７を配置することによって光源１からの光の均一性をより良くすることができる。また、光路を略９０度偏向するためのミラー５を配置せずに、光源１とコレクタレンズ４を、コンデンサレンズ２０からの光軸の延長上（図１の紙面上で上下方向）に配置することも可能である。ミラー５で光路を略９０度偏向することによって、光源１からコンデンサレンズ２０までの高さ（図１の紙面上で上下方向）を低くした顕微鏡照明装置２２とすることが可能になる。
【００１１】
標本１０を透過した光は、対物レンズ１１で集光され、光路を略９０度偏向する為のミラー１２ａを有するリレーレンズ光学系１２を介してカメラ１５の撮像素子（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等）１４に結像され、撮像素子１４で撮像され画像処理装置１６を介してモニター１７で標本１０の像が観察される。カメラ１５には、撮像素子１４の入射側に可視光以上の赤外線をカットする赤外カットフィルタ１３が配設されている。このようにして、顕微鏡照明装置２２を有する顕微鏡装置１００が構成されている。
【００１２】
ここでＬＥＤを照明光源として用いた際における課題について簡単に説明する。
【００１３】
従来、省電力、省スペース、コストダウンなどのため標本の照明には、高輝度の白色ＬＥＤである、青色成分が相対的に多い白色ＬＥＤ（図２（ｂ）参照）が使用されている。
【００１４】
また、カメラ１５には赤外カットフィルタ１３が撮像素子１４の前に装着されており、赤外カットフィルタ１３の分光特性は図２（ａ）に示すように赤外光の遮断に加え、近赤外に近い６５０ｎｍ付近の波長の光の透過率が低く約１０％程度になっている。
【００１５】
このような状態で標本１０の像をカメラ１５で撮像する場合、相対的に青色成分の光が多い光で標本１０を照明し、青色光の透過率が高い赤外カットフィルタ１３を介して撮像するために、カメラ１５で得られる像は、相対的に青色成分が多い像となる。この像に基くカメラ１５のホワイトバランス調整は、最も少ない赤色成分の信号強度を電気的に上げる必要がある。このために、カメラ１５からの画像データは赤色成分の信号のノイズが増加し、色再現性に問題が生じ、諧調や鮮やかさが再現されないという問題がある。特に、赤色ＨＥ染色標本などの赤色の情報が重要な標本では問題となる。
【００１６】
そこで本第１実施の形態にかかる顕微鏡照明装置１００では、光源１に青色成分の多い白色ＬＥＤ２と緑色から赤色成分の多い白色ＬＥＤ３（図２（ｃ）参照）を混合して２次元状に配置することによって、緑色から赤色成分の光を相対的の増加させることを可能にしている。このように、白色ＬＥＤ２と３の光を混合することで、より自然光に近い照明光を実現できる。
【００１７】
本第１実施の形態では、図１（ｂ）に示すように、光源１は、青色成分の多い白色ＬＥＤ２を光軸に対して対称に配置し、さらに緑色から赤色成分の多い白色ＬＥＤ３を光軸Ｉに対して対称に配置して構成している。具体的には、青色成分の多い白色ＬＥＤ２ａは青色成分の多い白色ＬＥＤ２ｂと光軸Ｉに対して対称な位置に配置され、同様に２ｃは２ｄと、２ｆは２ｅと光軸Ｉに対して対称な位置にそれぞれ配置されている。また、緑色から赤色成分の多い白色ＬＥＤ３も同様に、３ａは３ｂと、３ｃは３ｄと光軸Ｉに対して対称な位置にそれぞれ配置されている。そして、それぞれの白色ＬＥＤは、ＬＥＤの点灯を制御する制御装置２４で、所定の波長分布特性や輝度に応じて点灯制御される。なお、点灯或いは消灯の際には、それぞれの白色ＬＥＤの対称性を保存するように、制御装置２４で点灯及び消灯の制御が行われる。なお、白色ＬＥＤ２、３の個数は図示された個数に限定されないことは言うまでもない。また、白色ＬＥＤ２と白色ＬＥＤ３の個数の比も上記６対４に限定されないことは言うまでもない。これら白色ＬＥＤ２、３の個数や個数の比は、適宜変更して構成することができる。
【００１８】
このように、青色成分の多い白色ＬＥＤ２と緑色から赤色成分の多い白色ＬＥＤ３を有する光源１を用いることで、所望の輝度と波長分布特性を有する光を標本１０に照射することが可能になる。この結果、緑色から赤色成分の波長を格段に増加させることが可能となり、赤色の情報が重要なＨＥ染色標本などの観察において、赤色の発色性が格段に改善でき、赤色の階調や鮮やかさを再現した画像を取得することが可能になる。また、ホワイトバランスを取る際に、従来のように、カメラ１５の赤色成分の信号のゲインを極端に増加させる必要がなくなり、赤色成分の信号ノイズを減少させることができ、良好な画像を取得することが可能になる。また、青色系統の染色標本についてもホワイトバランスを良好に取れるので、青色の階調や鮮やかさを再現した画像を取得することが可能になる。
【００１９】
（第２実施の形態）
図３は、本発明の第２実施の形態にかかる顕微鏡照明装置を有する顕微鏡装置の概略構成図であり、（ａ）は、顕微鏡装置を、（ｂ）は、青色成分の多い白色ＬＥＤの配置を、（ｃ）は緑色から赤色成分の多い白色ＬＥＤの配置をそれぞれ示す。第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。また、カメラ１５の赤外カットフィルタ１３の分光特性は図２（ａ）と同様であり、青色成分の多い白色ＬＥＤの分光特性は図２（ｂ）と同様であり、緑色から赤色成分の多い白色ＬＥＤの分光特性は図（ｃ）と同様である。
【００２０】
本第２実施の形態にかかる顕微鏡照明装置１２２は、青色成分の多い白色ＬＥＤ２を二次元配列した光源１ａとコレクタレンズ４ａからなる光源部５１と、緑色から赤色成分の多い白色ＬＥＤ３を二次元配列した光源１ｂとコレクタレンズ４ｂからなる光源部５２とが別体に構成され、顕微鏡照明装置１２２の光軸に配置されたハーフミラー５ｂで両方の光が合成されて、標本１０に照射される。また、フライアイレンズ６はコレクタレンズ４ａとコレクタレンズ４ｂの両方の後側焦点位置近傍に配置されている。その他の構成は第１実施の形態と同様であり説明を省略する。なお、白色ＬＥＤ２、３の個数は設計により適宜変更が可能である。このようにして、顕微鏡照明装置１２２を有する顕微鏡装置２００が構成されている。
【００２１】
本第２実施の形態にかかる顕微鏡照明装置１２２では、光源１ａは青色成分の多い白色ＬＥＤ２を二次元に配列して構成し、光源１ｂは緑色から赤色成分の多い白色ＬＥＤ３を二次元に配列して構成している。また、それぞれのＬＥＤ２、３の個々のＬＥＤの点灯及び消灯の制御は制御装置２４で行われる。このように光源１ａ及び１ｂを構成することで、所望の輝度とバランスの取れた波長成分を有する光を標本１０に照射することが可能となり、第１実施の形態と同様の効果を奏することが可能になる。
【００２２】
また、それぞれのＬＥＤ２、３の配列は、光軸Ｉに対して対称な位置に配置されるように配列されている。また、ＬＥＤ２、３の点灯及び消灯も、対称性を損なわないように制御装置２４により制御される。これにより、標本１０に均一な合成光を照射することが可能になる。
【００２３】
以上、本発明によれば、顕微鏡照明装置２２、１２２は、緑色から赤色成分が十分に得られることから、顕微鏡装置１００、２００のカメラ１５のホワイトバランス調整によって、赤色成分信号を電気的に極端にゲインアップする必要がないため、赤色成分信号にノイズが載ることがなく、染色標本画像の色再現性、特にＨＥ染色標本など赤色の発色性が格段に改善され、赤色の階調や鮮やかさを改善した画像を取得することが可能になる。また、青色、緑色の各色の忠実な再現にも寄与し全体的な画像の色が褪せた様子がなく鮮明な色再現を実現できる。また、白色ＬＥＤを使用することで省スペース、低電力、低発熱などコストダウンおよび環境への配慮も同時に達成することができる。なお、上述の実施の形態では、二種類の分光特性の異なる白色ＬＥＤを用いた場合について説明したが、分光特性の異なる三種類以上の白色ＬＥＤを用いて構成することも可能である。
【００２４】
なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施の形態にかかる顕微鏡照明装置を有する顕微鏡装置の概略構成図であり、（ａ）は顕微鏡装置の概略構成図を、（ｂ）は顕微鏡照明装置に用いられる光源の概略構成を示す。
【図２】分光特性を示し、（ａ）は赤外カットフィルタの分光特性の一例を、（ｂ）は青色成分が相対的に多い白色ＬＥＤの分光特性の一例を、（ｃ）は緑色から赤色成分が相対的に多い白色ＬＥＤの分光特性の一例をそれぞれ示している。
【図３】本発明の第２実施の形態にかかる顕微鏡照明装置を有する顕微鏡装置の概略構成図であり、（ａ）は、顕微鏡装置を、（ｂ）は、青色成分の多い白色ＬＥＤの配置を、（ｃ）は緑色から赤色成分の多い白色ＬＥＤの配置をそれぞれ示す。
【符号の説明】
【００２６】
１、１ａ、１ｂ    ＬＥＤ光源
２      青色成分の多い白色ＬＥＤ
３      緑色から赤色成分の多い白色ＬＥＤ
４      コレクタレンズ
５      ミラー
６      フライアイレンズ
７      光拡散板
８      開口絞り
９      ＸＹステージ
１０    標本
１１    対物レンズ
１２    リレーレンズ光学系
１３    赤外カットフィルタ
１４    撮像素子
１５    カメラ
１６    画像処理装置
１７    モニタ
２０    コンデンサレンズ
２２、１２２    顕微鏡照明装置
２４    制御装置
５１、５２    光源部
１００、２００    顕微鏡装置
Ｉ      光軸
【図１】
2007333800.tif 000003
【図２】
2007333800.tif 000004
【図３】
2007333800.tif 000005