JP2006337925A - 顕微鏡の照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源から射出された射出光を瞳位置に設けられたレンズ形状の大きさを変化させることで射出される照明光を効率的に標本に照射し、またレンズに切り換え機構を構成することで光源像の大きさを変更でき、安価で小型な顕微鏡の照明装置を提供すること。
【解決手段】本発明は、ＬＥＤ素子２１と、ＬＥＤ素子２１から射出された光を集光する集光レンズ２２と、集光レンズ２２にて集光された光を対物レンズ４へ照射する複数のロッドレンズ１１と、ロッドレンズ１１をスライド式に切り換える切り換えスライダ２９を備えることで、光路長が短い小型で安価な構成にでき、切り換え可能なロッドレンズ１１により照明光を効率的に標本に照射できる顕微鏡の照明装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＬＥＤ素子を搭載し標本を照射する顕微鏡の照明装置に関する。

一般に顕微鏡には、視野絞りと開口絞りといった絞りが設けられている。このような顕微鏡には、独自に照明調整する照明系であるケーラー照明方式の照明装置が設けられ、例えば半導体基板や液晶基板などの多配線構造を有する標本に対して観察に必要な照明光を照射している。そこでまず一般的な落射型ケーラー照明方式を用いた顕微鏡について図１４を参照して説明する。

かかる落射型ケーラー照明顕微鏡１０１は、標本１０２を載せるステージ１０３を設けている。この落射型ケーラー照明顕微鏡１０１の上部には、落射投光管１０９が設けられ、この落射投光管１０９の一端部に光源１０４が設けられている。この光源１０４は、例えばハロゲンランプのフィラメント等が用いられる。

落射型ケーラー照明顕微鏡１０１における光源１０４側には、集光レンズ１０５が設けられ、かつ落射投光管１０９には、集光レンズ１０５を透過した光を絞る開口絞り１０７と、集光レンズ１０６と、透過光を下方に反射するハーフミラー１０８とが設けられている。また落射型ケーラー照明顕微鏡１０１において、ハーフミラー１０８の下方に、レボルバ１１０が設けられ、このレボルバ１１０に複数の対物レンズ１１２が取り付けられている。

落射型ケーラー照明顕微鏡１０１におけるケーラー照明は、光源１０４から射出された光を対物レンズ１１２の後ろ側焦点位置（以下、対物瞳１１１とする）に投影する。これにより、標本１０２は、光源１０４の輝度分布に影響されず均一に照射される。よって観察者は、光量にムラの少ない観察をすることができる。

このような落射型ケーラー照明顕微鏡１０１では、フレアやゴーストといった標本１０２のコントラストを低下させる不要な光を観察光路に侵入させないために照明光路上に開口絞り１０７を設けている。これにより光源１０４から射出した光は、光源の像を開口絞り１０７面上に一度中間結像される。その際、落射型ケーラー照明顕微鏡１０１では、開口絞り１０７により対物瞳１１１に入射させる光源像の大きさを調整し、観察に使用しない不必要な光を対物レンズ１１２に入射させないようカットしている。

一般に対物瞳１１１の大きさは、使用する対物レンズの倍率により異なるため、観察者は、対物レンズ１１２の倍率を切り換えるごとに開口絞り１０７の径を調整することが必要である。

しかし、このような調整方法は、光源像を中間結像させるため照明光路を長くしてしまう。照明光路が長くなると、かかる照明光路を有する投光管１０９の長さが長くなり、これに伴って顕微鏡１０１の構成自体が大型化してしまう問題が生じる。

また、開口絞り１０７にて光を絞るために光源１０４から射出される照明光を効率良く使用できず、より高い輝度を発する光源を使用する必要がある。このような光源を使用すると、装置価格が、高価になってしまう。

このような問題に対して特許文献１に開口絞り位置に直接ＬＥＤアレイを配置してケーラー照明系を構成する顕微鏡が開示されている。かかる顕微鏡は、対物瞳に投影する光源像の大きさを変化させるためにＬＥＤアレイの部分的点灯を利用している。
特開２００１−１５４１０３号公報

しかしかながら、特許文献１に開示されている顕微鏡は、部分点灯させるために必要な専用のＬＥＤ点灯回路を設けなければならず、構成自体が複雑になり装置も高価になってしまう。また、部分点灯により点灯させないＬＥＤもあるためＬＥＤアレイから射出される照明光を効率的に使用できないといった問題がある。

本発明は、光を射出する少なくとも１つの発光素子と、発光素子から射出された光を集光する集光レンズと、集光レンズで集光された光が入射端面から入射され、射出端面において入射した光を略均一な強度の線状光として射出する少なくとも１つの光伝達部材と、光伝達部材の射出端面から射出した光を対物レンズの瞳位置に投影する投影光学系と、を具備し、光伝達部材は、対物レンズの種類に応じて交換又は切り換え可能に配置されることを特徴とする顕微鏡の照明装置である。

本発明によれば、光源から射出された射出光を瞳位置に設けられたレンズ形状の大きさを変化させることで射出される照明光を効率的に標本に照射し、またレンズの切り換え機構を構成することで光源像の大きさを変更でき、安価で小型な顕微鏡の照明装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１及び図２を参照して本発明に係る第１の実施形態について詳細に説明する。図１は、明視野に用いる本実施形態における装置全体の概略構成を示す図である。図２は、光源部周辺の拡大断面図である。

顕微鏡本体１には、ＸＹＺテーブル３が設けられている。このＸＹＺテーブル３には、標本２が載置され、且つこの標本２を観察及び測定対象領域に移動させ、かつフォーカシング動作を行う。

顕微鏡本体１の上部には、落射投光管７が設けられている。この落射投光管７には、標本２を照射するため光を射出する光源部８と、光源部８から射出した射出光を透過させる投影レンズ９と、投影レンズ９を透過した透過光を反射して標本２に投影し、標本２からの反射光を透過させるハーフミラー１０とが設けられている。このうちハーフミラー１０は、観察光軸５上に設けられている。

顕微鏡本体１における観察光軸５上かつハーフミラー１０の下方には、レボルバ６が回転可能に設けられている。このレボルバ６には、複数の対物レンズ４が取り付けられている。このレボルバ６は、回転することにより複数の対物レンズ４のうち所望の対物レンズ４を観察光軸５上に配置する。

又、顕微鏡本体１における観察光軸５上かつハーフミラー上方には、鏡筒１１が設けられている。この鏡筒１１は、標本２の拡大像を観察するために設けられている。

光源部８には、光源の点灯および調光するための調光コントローラ１２が接続されている。この光源部８は、図２に示すように光を射出する発光素子であるＬＥＤ素子２１と、このＬＥＤ素子２１から射出された光を集光する集光レンズ２２と、この集光レンズ２２により集光された光を入射し、内部で複数回反射させて投影レンズ９に向けて出射する複数、例えば３つのロッドレンズ２３ａ，２３ｂ，２３ｃとを備える。なお、本実施形態ではＬＥＤ素子の数を１個としたが、ＬＥＤアレイのように複数配置しても良い。また本実施形態では、ロッドレンズを３個配置したが３個に限定しない。

またロッドレンズ２３ａ，２３ｂ，２３ｃの射出端面は、対物レンズ４の後ろ側焦点位置（対物瞳面１３）と共役な位置又は、その近傍になるように配置される。

ロッドレンズ２３ａの形状は、例えば均一な径を有する円柱形状に形成されている。このロッドレンズ２３ａの射出端面には、光を拡散して射出する拡散面２４ａが設けられている。この拡散面２４ａは、例えば砂目面と呼ばれる面である。
一方、各ロッドレンズ２３ｂ，２３ｃの入射端面の大きさは、ロッドレンズ２３ａと等しいが、射出端面に向けて断面積が変化するテーパ形状になっている。このうちロッドレンズ２３ｂは、入射端面から射出端面に向けて断面形状が小さくなるテーパ状に形成されている。ロッドレンズ２３ｃは、入射端面から射出端面に向けて断面形状が大きくなるテーパ状に形成されている。これらロッドレンズ２３ｂ，２３ｃの各射出端面には、それぞれ上記拡散面２４ａ同様の各拡散面２４ｂ，２４ｃが設けられている。

これらロッドレンズ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、切り換えスライダ２９によって保持されている。この切り換えスライダ２９には、各ロッドレンズ２３ａ，２３ｂ，２３ｃの配置位置に応じた各位置に各Ｖ溝２５が設けられている。

切り換えスライダ２９は、落射投光管７に設けられた図示しない案内機構により矢印２８方向にスライド可能に設けられている。
落射投光管７の内部には、ベアリング２６及びイタバネ２７が設けられている。これらベアリング２６及びイタバネ２７は、クリック機構を構成する。このクリック機構は、イタバネ２７の付勢力によってベアリング２６を切り換えスライダ２９に押し付ける。従って、切り換えスライダ２９が矢印２８方向にスライドし、ベアリング２６が各Ｖ溝２５のうち１つのＶ溝２５内に係合すると、当該Ｖ溝２５に対応するロッドレンズ２３ａ，２３ｂ又は２３ｃが照明光軸Ｌ上に位置決めされる。なお、図２は照明光軸Ｌ上にロッドレンズ２３ａが固定配置された状態を示している。

次に図２を参照して上記の如く構成された顕微鏡の照明装置の動作に関して説明する。

ＬＥＤ素子２１から射出した射出光は、集光レンズ２２により集光されてロッドレンズ２３ａの入射端面に入射する。入射端面に入射した入射光は、ロッドレンズ２３ａ内部で反射を繰り返しながら射出端面である拡散面２４ａから様々な方向に拡散される。このとき、ロッドレンズ２３に入射した入射光は、拡散面２４ａの前面で均一な光となって出射される。

拡散面２４ａから拡散される拡散光は、投影レンズ９により集光され、ハーフミラー１０により観察光軸５上の対物レンズ側に反射された後、対物レンズ４の後ろ側焦点位置（以下、対物瞳面１３とする）に拡散面２４ａの像を形成する。即ち拡散面２４ａを２次光源とした投影光学系であるケーラー照明が行われる。

投影レンズ９は、対物瞳面１３に形成される拡散２次光源像の大きさが対物レンズ４の瞳径とほぼ等しくなるような位置に配置されている。
標本２の表面から反射した反射光は、再び対物レンズ４に集光され、対物瞳面１３、ハーフミラー１０を介して鏡筒１１へ入射する。これにより、観察者は、鏡筒１１の図示しない接眼レンズにより標本２の拡大像を観察する。このとき観察者は、調光コントローラ１２にて光源部８の明るさを調整することで、観察像に対する光量を増減させることができる。

次に対物レンズ４を切り換える際の動作方法について説明する。

例えば観察者が、レボルバ６を回転させて高倍の対物レンズに切り換える場合、ロッドレンズ２３ｂを照明光路Ｌ上に配置するために切り換えスライダ２９が矢印２８の示す下方向に１段引き出される。すなわち、切り換えスライダ２９が矢印２８方向にスライドされ、ベアリング２６が各Ｖ溝２５のうち１つのＶ溝２５内に係合すると、当該Ｖ溝２５に対応するロッドレンズ２３ｂが照明光軸Ｌ上に位置決めされる。これにより、引き出されたロッドレンズ２３ｂに入射した入射光は、ロッドレンズ２３ｂ内部で順次反射を繰り返し拡散面２４ｂから拡散射出される。

拡散面２４ｂから拡散した拡散光は、投影レンズ９により集光され、ハーフミラー１０により反射され対物瞳面１３に拡散面２４ｂの像を形成する。拡散面２４ｂの面積は、拡散面２４ａよりも小さいため、対物瞳面１３に投影される拡散２次光源像は小さく、且つ輝度は高くなる。

一般的に、対物レンズの倍率が高倍になると対物瞳径は小さくなる傾向にある。しかし、拡散面２４ｂの投影像も小さくしているため、ＬＥＤ素子２１から射出したほぼ全ての光が、対物レンズ４に集光される。即ち切り換えスライダ２９によりロッドレンズを切り換えることは、開口絞りの調整と同等の機能を有することになる。

対物瞳面１３を通過した照明光は、対物レンズ４に集光され標本２をケーラー照明する。標本面で反射、散乱した光は、再び対物レンズ４に集光され、対物瞳面１３、ハーフミラー１０を透過して鏡筒１１へ入射し、上記同様に標本２の拡大像が観察される。

また、観察者が低倍の対物レンズに切り換えた場合も前述した同様の手順により観察を行う。観察者は、切り換えスライダ２９にてロッドレンズ２３ｃを照明光路に入るように矢印２８に示すように引き上げる。すなわち、切り換えスライダ２９が矢印２８方向にスライドされ、ベアリング２６が各Ｖ溝２５のうちいずれかのＶ溝２５内に係合すると、当該Ｖ溝２５に対応するロッドレンズ２３ｃが照明光軸Ｌ上に位置決めされる。これにより、ロッドレンズ２３ｃの拡散面２４ｃの面積は、拡散面２４ａ，２４ｂよりも大きく、その大きさは、使用する低倍の対物レンズ４の瞳の大きさに相当する投影像の得られる大きさである。この場合もＬＥＤ素子２１から射出された射出光は、効率よく標本２に照射され、なおかつ対物瞳１３の大きさを全て満たした照明ができる。

このように第１の実施形態によれば、切り換えスライダ２９をスライド移動するだけで、それぞれ射出端面形状の大きさが異なるロッドレンズ２３ａ，２３ｂ，２３ｃのいずれかに切り換えることができ、これによって、対物瞳面１３に投影する光源像の大きさを変更できる。この結果、観察者は、フレアやゴーストの原因となる有害な光を遮断したコントラストの良い観察像を得ることができる。

また、光源像を一旦開口絞り位置に投影する必要もないために、照明光路が短くなる。また第１の実施形態によれば、切り換えスライダ２９により各ロッドレンズ２３ａ，２３ｂ，２３ｃを切り換えることで絞り機構と同等の機能を果たすために、新たに絞り機構を設ける必要がなく、ＬＥＤを部分点灯させるための特別な点灯回路も不要である。よって装置は、安価且つ小型な構成になる。

更に第１の実施形態によれば、ロッドレンズの出射端面形状を対物レンズ４の瞳径に応じて変化させるため、ＬＥＤ素子２１から射出光を無駄に損失することなく効率良く標本２に照射できる。よって観察者は、低価格且つ輝度の低い光源や対物レンズの瞳径が小さな高倍率対物レンズを使用した場合でも明るい観察像を得ることができる。

次に図３を参照して本発明に係る第２の実施形態について詳細に説明する。
なお、前述した第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

例えば３つのスライダ２９ａ，２９ｂ，２９ｃが用意される。このうちスライダ２９ａにはロッドレンズ２３ａが設けられ、スライダ２９ｂにはロッドレンズ２３ｂが設けられ、スライダ２９ｃにはロッドレンズ２３ｃが設けられている。これらスライダ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、使用する対物レンズ４に応じて交換される。

これにより予め使用する対物レンズ４が決まっている場合は、観察者は、当該対物レンズ４に対応する必要なロッドレンズ２３ａ、２３ｂ又は２３ｃを設けたスライダ２９ａ、２９ｂ又は２９ｃのみを用意すれば良い。これにより使用するロッドレンズのみを用意すればよいために本装置は、安価な構成になり、前述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に図４を参照して本発明に係る第３の実施形態について詳細に説明する。
なお、前述した第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

前述した第１の実施形態は、ロッドレンズのみを交換する構成であるが、本実施形態は、ＬＥＤ素子２１、集光レンズ２２及びロッドレンズを一体的に構成する各ＬＥＤユニット３１ａ，３１ｂ，３１ｃのうちいずれか１つに交換する構成である。なお、各ＬＥＤユニット３１ａ，３１ｂ，３１ｃには、それぞれ形状の異なる各ロッドレンズ２３ａ，２３ｂ，２３ｃが設けられている。

これにより前述した第２の実施形態と同様により本実施形態は、安価な構成にすることができ、また前述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に図５を参照して本発明に係る第４の実施形態について詳細に説明する。
なお、前述した第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施形態は、透過照明方式を用いた顕微鏡である。顕微鏡本体１の下部には、光源部８と、ミラー３２と、投影レンズ３３とが設けられている。なお、光源部８は、顕微鏡本体１の下部に設けられているものの、上記第１の実施形態と同様に、例えば各ロッドレンズ２３ａ，２３ｂ，２３ｃを保持する切り換えスライダ２９を有し、かつベアリング２６及びイタバネ２７からなるクリック機構によりロッドレンズ２３ａ，２３ｂ又は２３ｃを照明光軸Ｌ上に位置決めする。

各ロッドレンズ２３ａ，２３ｂ，２３ｃの各射出端面は、それぞれ透過照明の開口絞りに相当する位置に配置されているため、射出端の像は、対物レンズ４の対物瞳面１３に投影される。よってケーラー照明系が構成される。

このように本実施形態によれば、透過照明方式を用いた顕微鏡にも適用可能であり、観察する標本の透過照明像を観察でき、それ以外の動作及び効果は前述した第１の実施形態と同様である。

また、透過照明及び落射照明両方を有する顕微鏡であっても良い。

次に図６を参照して本発明に係る第５の実施形態について詳細に説明する。
なお、前述した第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施形態は、投影レンズ９と光源部８との間の照明光軸Ｌ上にリレーレンズ３５を設けた。これにより、ロッドレンズ２３の射出端の拡散面の光学像は、リレーレンズ３５を介して落射投光管内の中間結像面３６に結像され、対物瞳面１３に投影される。この場合、中間結像面３６が顕微鏡の開口絞り位置に相当するが、ロッドレンズの形状や大きさで照明のＮＡ（開口数）を調節するので絞り機構は、不要である。

このように構成することで、開口絞りで光を損失することが無く、照明光を効率よく標本２に照射するため明るい観察像が得られる。

次に図７及び図８を参照して本発明に係る第６の実施形態について詳細に説明する。
図７は、暗視野照明に用いる本実施形態に係る顕微鏡の構成図である。図８は、光源部８周辺の拡大断面図である。
なお、前述した第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

顕微鏡本体１には、観察標本２を観察測定対象領域に移動させ、且つフォーカシング動作を行うＸＹＺテーブル３と、暗視野照明光路を有し、観察に使用する複数の対物レンズ４が取り付けられ、回転することにより所望の対物レンズ４を観察光軸５上に配置するレボルバ６と、レボルバ６上方に配置された落射投光管７とが設けられている。

落射投光管７には、標本２を照明する光源部８と、光源部８から射出した照明光を対物レンズ４に導くための投影レンズ９と、投影レンズ９を透過した照明光を観察光軸5上の対物レンズ４側に反射し標本２を照射し、標本２からの反射光を透過させるハーフミラー１０とが設けられている。このうち光源部８は、光源の点灯および調光するための調光コントローラ１２に接続されている。また、ハーフミラー１０上方且つ観察光軸５の延長上には、標本２の拡大像を観察する鏡筒１１が設けられている。

図８は光源部８の構成図を示す。光源部８には、ＬＥＤ素子２１と、このＬＥＤ素子２１から射出された光を集光する集光レンズ２２と、この集光レンズ２２の後方に配置され、内部に円錐中空部３７を設けたロッドレンズ２３ｄとが設けられている。なお、ロッドレンズ２３ｄは、第１の実施形態と同様の機構で射出端の形状が異なるものに交換又は切り換え可能となっている。

また、ロッドレンズ２３ｄの射出端面は、対物瞳１３と共益な位置又はその近傍になるように配置される。

ロッドレンズ２３ｄは、入射端面側を円柱形状に形成すると共に、射出端面側を円筒形状に形成し、円形の入射端面に入射した光を射出端面から環状の光として出射する。すなわち、ロッドレンズ２３ｄの射出端側は、円錐中空部の端面が設けられている。この光の射出端面には、拡散面１８ｄ（砂目面）が設けられている。円錐中空部３７が形成されることにより拡散面１８ｄの形状は、環状すなわちドーナツ状になっている。

次に本実施形態における動作方法について詳細に説明する。

ＬＥＤ素子２１から射出した射出光は、集光レンズ２２にて集光された後、ロッドレンズ２３ｄの入射端に入射する。入射した入射光は、ロッドレンズ２３ｄ内部で反射を繰り返す。この反射光は、円錐中空部３７によりロッドレンズ２３ｄの周縁側に導かれ、ドーナツ状の拡散面２４ｄから拡散される。このようにロッドレンズ２３ｄには、集光レンズ２２から様々な角度と位置に光が入射し、入射した光は、拡散面２４ｄからドーナツ状に一様な光量を有する光として射出される。拡散面２４ｄから拡散した光は、観察光軸５上には通らない。拡散した光は、投影レンズ９により集光され、ハーフミラー１０により反射されて対物レンズ４の対物瞳面１３に拡散面２４ｄの像を形成する。

投影レンズ９は、対物瞳面１３に形成される拡散２次光源像の形状が、使用する対物レンズ４における暗視野照明光路の開口形状にほぼ等しくなるような光学配置になっている。これにより、対物瞳面１３を通過した光は、対物レンズ４に設けられた暗視野光路を介して標本２を斜めから照明する。標本面で散乱した光の内、対物レンズ４のＮＡの範囲内に入射する光は、対物レンズ４に集光され、対物瞳面１３を通過し、ハーフミラー１０を透過して鏡筒１１へ入射する。これにより観察者は、標本２の暗視野拡大像を観察することができる。このとき観察者は、調光コントローラ１２にて光源部８の明るさを調整することで、観察像に対する光量を増減させる。

なお観察者は、観察方法を明視野観察に切り換える場合、前述した第１の実施形態と同様に、切り換えスライダにて第１の実施形態で示したような各ロッドレンズ２３ａ，２３ｂ，２３ｃに切り換えるだけでよい。

本実施形態において観察者は、切り換えスライダを移動するだけで対物瞳に投影する光源像の形状を変更でき、またロッドレンズの射出端周縁部から光が拡散されるために暗視野観察のような円形形状以外の光源像を必要とするような標本の観察も可能である。また観察者は、ＬＥＤ素子からの照射光を無駄なく効率良く暗視野照明光として利用できるので明るい観察像を得ることができる。

次に図９を参照して本発明に係る第７の実施形態について詳細に説明する。なお、前述した第１及び第２の実施形態と同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
同図に示すように本実施形態は、前述した第６の実施形態とは異なり対物レンズのＮＡの範囲内での斜照明（以下、輪帯照明とする）を行う顕微鏡にも適用できる。本実施形態中の顕微鏡に用いられる対物レンズ４は、明視野用の対物レンズであるが、本実施形態は、標本２に対して光を斜めから照射する。
ロッドレンズ２３ｅは、前述した第６の実施形態と同様に射出端をドーナツ形状に形成している。ロッドレンズ及び対物レンズ以外の構成は、前述した第６の実施形態と同様であるために詳しい説明は、省略する。

対物瞳面１３での、ロッドレンズ２３ｅの射出端面像の大きさは、対物レンズの瞳径とほぼ同じである。但しロッドレンズ２３ｅの射出端は、ドーナツ形状なので、観察光軸５上では照明光は導光されない。即ち、対物レンズ４のＮＡの外周部から標本を照明する。

標本表面で反射、散乱した光は、再び対物レンズ４に集光され、対物瞳面１３を通過し、ハーフミラー１０を透過して鏡筒１１へ入射し、標本２の拡大像が観察される。

本実施形態は、明視野観察において標本２に対して光軸上からではなく、標本に対して斜めから照明光を射出する。よって観察者は、標本２のエッジ部や段差等を有する細かな形状変化のある部分のコントラストが強調された観察像を得ることができる。

また本実施形態は、様々な形状のロッドレンズを選択使用することにより、明視野観察及び暗視野観察だけでなく輪帯照明といった照明のＮＡを自在に変更できる観察も可能である。本実施形態は、全て同一の投光管で実現できるため観察方法に応じた専用の投光管を準備する必要がなく、小型で安価な構成となる。また、落射照明に限定されるものではなく、透過照明においても暗視野、輪帯照明の観察で利用しても良い。

次に図１０及び図１１を参照して本発明に係る第８の実施形態について詳細に説明する。なお、前述した第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施形態は、ロッドレンズ２３の代りに図１０及び図１１に示すように複数の光ファイバーを束ねた光ファイバー束３９，４０を用いる構成である。

図１０に示す光ファイバー束３９は、入射面３９ａから射出面３９ｂに向かうに従って、各光ファイバーの配置密度が例えば大きく変化される。本実施形態は、光ファイバー束３９を用いて、射出面３９ｂを２次光源とするケーラー照明系を構成しても良い。

また図１１に示す光ファイバー束４０は、入射面４０ａから射出面４０ｂに向かうに従って、光ファイバー束４０の配列位置がドーナツ状に変化され、外周部に密集させた状態になっている。本実施形態は、このような光ファイバー束４０を用いて、射出面４０ｂを２次光源とする暗視野照明又は輪帯照明系を構成しても良い。

次に図１２及び図１３を参照して本発明に係る第９の実施形態を詳細に説明する。図１２は、本実施形態に係る顕微鏡の構成図である。なお、前述した第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

顕微鏡本体１には観察標本２を観察対象領域に移動させ、かつフォーカシング動作を行うＸＹＺテーブル３が設けられている。ＸＹＺテーブル３に対向配置した観察に使用する複数の対物レンズ４は、電動レボルバ４５の回転により所望の対物レンズ４を観察光軸５上に配置する電動レボルバ４５上方には、標本２を照明する落射投光管７が配置されている。

落射投光管７には、光を照明するＬＥＤ素子２１と、ＬＥＤ素子２１からの照明光を集光する集光レンズ２２と、ターレット４７に保持されているテーパ形状の複数のロッドレンズ４６と、から構成される光源部８と、光源部８からの照明光を集光・透過する投影レンズ９と、投影レンズ９を透過した照明光を反射し、標本２からの反射光を透過させるハーフミラー１０と、を備える。また、ハーフミラー１０上方且つ観察光軸５の延長上に標本２の拡大像を観察するための鏡筒１１が配置されている。

図１３に示すようにそれぞれ射出面の形状や大きさの異なるロッドレンズ４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄは、ターレット４７により配置されている。このターレット４７は、その中心が回転軸４８に固定されている。回転軸４８は、顕微鏡本体１に固定されたモータ４９により回転する。

なおモータ４９、ＬＥＤ素子２１及び電動レボルバ４５は、モータ４９の制御、ＬＥＤ素子２１の光量の調光、電動レボルバ４５の制御を行うコントローラ５０と接続している。このコントローラ５０は、ＬＥＤ素子２１の調光および対物レンズ４の切り換え指示をする指示部５１と接続している。

ターレット４７に配置されている大きさや形状の異なるロッドレンズの機能等は、前述した第１及び第２の実施形態と同様である。本実施形態は、モータ４９によりターレット４７を回転することにより使用するロッドレンズの切り換えを行う。

観察者は、指示部５１に所望する対物レンズ４に切り換わるように指示を与える。その指示を受けたコントローラ５０は、電動レボルバ４５を指定された対物レンズ４に切り換わるように駆動させると共に、対物レンズ４の瞳径に応じたロッドレンズに切り換わるようにモータ４９を駆動させる。即ち、対物レンズ４の切り換えとロッドレンズの切り換えが連動する。

その他の動作は前述した第１、第２の実施形態と同様である。

本実施形態において、観察者は、所望の対物レンズを選択するだけで最適な照明状態を得ることができ操作の手間を省くことができる。なお、本実施形態ではターレット４７に４つのロッドレンズを配置したが、この数に限定されるものではない。例えばレボルバに６種類の対物レンズが取り付けるのであればそれに応じた形状の６つのロッドレンズを備えても良い。

本発明に係る第１の実施形態における装置全体の概略構成を示す図である。 本実施形態に係る光源部周辺の拡大断面図である。 本発明に係る第２の実施形態を示す図である。 本発明に係る第３の実施形態を示す図である。 本発明に係る第４の実施形態を示す図である。 本発明に係る第５の実施形態を示す図である。 本発明に係る第６の実施形態における装置全体の概略構成を示す図である。 本実施形態に係る光源部周辺の拡大断面図である。 本発明に係る第７の実施形態を示す図である。 本発明に係る第８の実施形態を示す図である。 本実発明に係る第８の実施形態を示す図である。 本発明に係る第９の実施形態における装置全体の概略構成を示す図である。 本実施形態に係るロッドレンズの配置構成図である。 従来の顕微鏡の構成を示す図である。

符号の説明

１：顕微鏡、２：標本、３：ステージ、４：対物レンズ、５：観察光軸、６：レボルバ、７：落斜投光管、８：光源部、９：投影レンズ、１０：ハーフミラー、１１：鏡筒、１２：コントローラ、１３：対物瞳面、２１：ＬＥＤ素子、２２：集光レンズ、２３：ロッドレンズ、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ：拡散面、２５：Ｖ溝、２６：ベアリング、２７：イタバネ、２８：矢印、２９：切り換えスライダ、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ：ＬＥＤユニット、３５：リレーレンズ、３６：中間結像面、３７：中空部、３９，４０：光ファイバー束、４５：電動レボルバ、４７：ターレット、４８：回転軸、４９：モータ、５０：コントローラ、５１：指示部。

Claims (13)

1. 光を射出する少なくとも１つの発光素子と、
   前記発光素子から射出された前記光を集光する集光レンズと、
   前記集光レンズで集光された前記光が入射端面から入射され、射出端面において前記入射した光を略均一な強度の線状光として射出する少なくとも１つの光伝達部材と、
   前記光伝達部材の前記射出端面から射出した前記光を対物レンズの瞳位置に投影する投影光学系と、
   を具備し、
   前記光伝達部材は、前記対物レンズの種類に応じて交換又は切り換え可能に配置されることを特徴とする顕微鏡の照明装置。
2. 光を射出する少なくとも１つの発光素子と、
   前記発光素子から射出された前記光を集光する集光レンズと、
   前記集光レンズで集光された前記光が入射端面から入射され、射出端面において前記入射した光を略均一な強度の線状光として射出する少なくとも１つの光伝達部材と、
   前記光伝達部材の前記射出端面から射出された前記光を対物レンズの瞳位置に投影する投影光学系と、
   を具備し、
   前記発光素子と、前記集光レンズと、前記光伝達部材とが一体的に交換可能であることを特徴とする顕微鏡の照明装置。
3. 前記光伝達部材は、ロッドレンズであり、かつ前記射出端面は拡散面を有することを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡の照明装置。
4. 前記射出端面は、前記対物レンズの瞳位置と共役な位置又はその近傍に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡の照明装置。
5. 前記光伝達部材は、テーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３のいずれかの１つに記載の顕微鏡の照明装置。
6. 前記光伝達部材は、スライダ形式により交換、又は切り換わることを特徴とする請求項１、２又は３のいずれかの１つに記載の顕微鏡の照明装置。
7. 前記光伝達部材の前記射出端面は、ケーラー照明光学系の開口絞り位置に配置されることを特徴とする請求項１、２又は３のいずれかの１つに記載の顕微鏡の照明装置。
8. 前記光伝達部材は、前記入射端面側を円柱形状に形成すると共に、前記射出端面側を円筒形状に形成し、円形の前記入射端面に入射した前記光を前記射出端面から環状の光として出射することを特徴とする請求項１、２又は３のいずれかの１つに記載の顕微鏡の照明装置。
9. 前記光伝達部材は、輪帯形状に形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３のいずれかの１つに記載の顕微鏡の照明装置。
10. 前記光伝達部材は、光ファイバ束により形成されることを特徴とする請求項１、２又は３のいずれかの１つに記載の顕微鏡の照明装置。
11. 前記光ファイバー束は、前記入射端面の全域に一様に配置され、前記入射端面から前記射出端面に向けて環状に配置され、前記射出端面には中空部が形成されることを特徴とする請求項１０に記載の顕微鏡の照明装置。
12. 前記光伝達部材は、ターレット形式により切り換わることを特徴とする請求項１、２又は３のいずれかの１つに記載の顕微鏡の照明装置。
13. 前記光伝達部材は、前記対物レンズの切り換えに連動して切り換わることを特徴とする請求項１、２又は３のいずれかの１つに記載の顕微鏡の照明装置。

Images