JP2011237549A - 顕微鏡照明装置における光源ユニット、およびそれを備える顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】暗視野照明と明視野照明とに切り換えて使用できるとともに、構造が簡単で、小型化が可能であり、安価に提供することができるようにした顕微鏡照明装置における光源ユニット、およびそれを備える顕微鏡を提供する。
【解決手段】光源ユニット５において、ケース２５の底部上面に光源２７を設け、ケース２５の上端開口部に、ほぼ倒立円錐形の第１ミラー２９を下面に取り付けた支持板３１を、第１ミラー２９が光源２７の直上に位置するようにして、かつ第１ミラー２９の周囲にほぼ環状の透光部３４を形成するようにして、着脱自在に装着し、ケース２５内に、光源２７を中心とする環状の第２ミラー３５を設け、これにより、第１ミラー２９により反射された光源２７からの反射光を、透光部３４を通して、ほぼ環状をなして上方に反射させるようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、暗視野照明と明視野照明とに切り換えて使用できるようにした顕微鏡照明装置における光源ユニット、およびそれを備える顕微鏡に関する。

従来のこの種の顕微鏡としては、同軸落射型の照明装置において、接眼レンズと対物レンズとの光軸上に、ハーフミラーや各種フィルタ等を設けた暗視野照明用の光路分割ユニットと、明視野照明用の光路分割ユニットとを、水平方向にスライドさせることにより切り換えて使用しうるようにしたものがある(例えば、特許文献１〜３参照)。

特開２００７−２９３２８２号公報 特開２００９−２８２２２７号公報 特開２０１０−０７８９８３号公報

しかし、特許文献１〜３に記載されているものにおいては、接眼レンズと対物レンズとの間において、暗視野照明用の光路分割ユニットと、明視野照明用の光路分割ユニットとを、水平方向にスライド可能に設けなればならず、そのスライド支持構造が複雑かつ大型化し、装置全体が高価にならざるを得ない。

また、従来の暗視野照明においては、リングスリットにより、光源の光の大部分をカットして捨象しており、光源の光量の有効利用が図れていない。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、暗視野照明と明視野照明とに切り換えて使用できるとともに、構造が簡単で、小型化が可能であり、安価に提供することができ、しかも光源の光量の有効利用を図ることができ、もって、発光ダイオードのような安価な光源を用いても、従来のものと比較して遜色のない性能が得られるようにした顕微鏡照明装置における光源ユニット、およびそれを備える顕微鏡を提供することを目的としている。

本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
(１)顕微鏡照明装置における光源ユニットにおいて、上面が開口する有底箱状のケースの底部上面に光源を設け、前記ケースの上端開口部に、ほぼ倒立円錐形の第１ミラーを下面に取り付けた支持板を、前記第１ミラーが前記光源の直上に位置するようにして、かつ前記第１ミラーの周囲にほぼ環状の透光部を形成するようにして、着脱自在に装着し、前記ケース内に、前記光源を中心とする環状の第２ミラーを設け、この第２ミラーにより、前記第１ミラーにより反射された光源からの反射光を、前記透光部を通して、ほぼ環状をなして上方に反射させるようにする。

このような構成とすると、第１ミラーを支持板とともにケースに装着した状態では、光源からの光を、第１ミラーと第２ミラーとによって反射させることにより、透光部から上方を向く環状の平行光線を形成することができ、これを暗視野照明用として使用することができる。

このときの光源から第１ミラーに向かって照射される光の大部分を、第１ミラーと第２ミラーとによって反射させて、透光部から上方を向く環状の平行光線として有効に利用できるので、リング状の透光部の内側の部分に照射される光をすべてリングスリットによりカットする従来のものより、光源の光を大幅に有効利用することができ、もって、発光ダイオードのような安価な光源を用いても、従来のものと比較して遜色のない性能が得られる。

また、光源からの光を、第１ミラーと第２ミラーとによって反射させ、第１ミラーの外周に形成した透光部から、上方に照射するようにしてあるので、光軸を反射型望遠鏡のように折り返すことができ、もって光源ユニットの高さを、著しく低くすることができ、光源ユニットの小型、高性能化に寄与することができる。

第１ミラーを支持板とともにケースから外し、光源ユニットからの上向きの光線を、直接明視野照明用として使用することができる。
このように、第１ミラーと支持板との着脱により、暗視野照明と明視野照明とに簡単に切り換えることができるとともに、切り換えるための特別の装置を設ける必要がなく、構造を簡素化でき、安価に提供することができる。
したがって、従来のもののように、暗視野照明と明視野照明とに切り換えるためのスライド支持構造が複雑かつ大型化し、装置全体が高価になるといった問題を解消することができる。

(２)上記(１)項において、第１ミラーおよび第２ミラーの少なくともいずれか一方の反射面における中心から外周に向かう傾斜面を、凹面とする。

このような構成とすると、光源からの光線を、透光部を通過する際に、環状の平行光線、またはそれに近い状態に収束させることができる。

(３)上記(１)または(２)項において、光源を、ケースに着脱可能として装着する。

このような構成とすると、光源を、波長や種類の異なるものと適宜交換することができ、多様な種類の顕微鏡観察を可能にすることができる。

(４)上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、光源を発光ダイオードとする。

このような構成とすると、光源を著しく小型化できるとともに、消費電力および製造コストを低減することができる。

(５)上記(１)〜(４)項のいずれかにおいて、光源から透光部に至るまでの光路中に、透光部を通る光を環状の平行光線とするためのレンズを配設する。

このような構成とすると、透光部を通る光を、簡単に環状の平行光線とすることができる。
なお、このレンズを配設する部位は自由であり、例えば、光源の直上に、半球状レンズとして配設したり、光源と第１ミラーとの間、第１ミラーと第２ミラーとの間、第２ミラーと透光部の間等に配設することもできる。

(６)光軸上に、接眼レンズと、対物レンズと、被検体を支持するステージと、コンデンサレンズ装置と、光源ユニットとを順次配設してなる顕微鏡において、前記光源ユニットを、上記(１)〜(５)項のいずれかに記載の顕微鏡照明装置における光源ユニットとするとともに、この光源ユニットを前記コンデンサレンズ装置における前記ステージと反対側の面に着脱可能として装着し、前記光源ユニットから発する照明用光線を、前記コンデンサレンズ装置により集光して、被検体に照射するようにする。

このような構成とすると、顕微鏡自体の構造を簡素化することができ、特に、特許文献１〜３に記載されているような同軸落射型の複雑な構造のものと比較すると、構造を著しく簡素化することができる。

(７)上記(６)項において、コンデンサレンズ装置と接眼レンズ近傍とに、フィルタ、ダミーフィルタ、または位相差照明用スリット板を保持するホルダを、光軸上に位置するように、着脱自在に収容するホルダ収容部を設ける。

このような構成とすると、各ホルダ収容部に、各種波長の螢光フィルタ、位相差照明用スリット板、またはダミーフィルタを保持したホルダを選択して装着し、かつ光源ユニットに装着する光源を選択し、さらに、蛍光色素試薬を選択して使用することにより、明視野観察、暗視野観察、位相差観察、螢光観察等の各種の観察方法を実施できる多機能の顕微鏡とすることができる。

本発明によると、暗視野照明と明視野照明とに切り換えて使用できるとともに、構造が簡単で、小型化が可能であり、安価に提供することができ、しかも光源の光量の有効利用を図ることができ、もって、発光ダイオードのような安価な光源を用いても、従来のものと比較して遜色のない性能が得られるようにした顕微鏡照明装置における光源ユニット、およびそれを備える顕微鏡を提供することができる。

本発明の顕微鏡の一実施形態の正面図である。 同じく側面図である。 図１のIII−III線で縦断したときのコンデンサレンズ装置と光源ユニットの光学系部分との拡大縦断側面図である。

以下、本発明の顕微鏡の一実施形態を、添付図面を参照して説明する。
図１および図２に示すように、この顕微鏡は、ベース１の後部に立設した左右１対の軸受片２、２に、側面視ほぼＣ字状のアーム３の下部を左右方向を向く軸４をもって枢着し、アーム３の下端前面に、光源ユニット５を取付ける光源ユニット取付部６とコンデンサレンズ装置７とステージ８とを一体的に固着し、アーム３の上端部前面に鏡筒９を装着し、鏡筒９の上部に接眼レンズ(図示略)、同じく下部にレボルバ１０を介して複数の対物レンズ１１を取付けたものよりなっている。
なお、光源ユニット５と光源ユニット取付部６とコンデンサレンズ装置７とにより、顕微鏡照明装置が形成されている。

鏡筒９は、アーム３に設けた粗動調整つまみ１２および微動調整つまみ１３を調節することにより、アーム３に対して上下動しうるようになっている。
１４は、アーム３に設けた移動用取手、１５は、鏡筒９の上端部に取付けた目視安全保護板である。
この例では、鏡筒９の上端部に、ＣＣＤカメラ１６が取付けられている。

鏡筒９の上端部における接眼レンズ近傍と、コンデンサレンズ装置７とには、フィルタまたは位相差照明用スリット板等(いずれも図示略)を保持するホルダ１７を、フィルタまたはスリット板等が光軸上に位置するように、着脱自在に収容するホルダ収容部１８、１９が設けられている。

光源ユニット５は、図３に詳細に示すように、２点鎖線で示す本体２０を備えており、本体２０の下部には、前面に設けた調光用つまみ２１により、後述する光源２７の光量を調節したり、電気的な制御を行うコントローラ(図示略)が収容されている。

本体２０の上端には、拡幅鍔部２０ａが設けられており、この拡幅鍔部２０ａの両側部を、コンデンサレンズ装置７の下面両側部に設けた光源ユニット取付部６をなす互いに対向する正面視Ｌ字状の左右１対のガイドレール２２、２２に摺動自在に嵌合することにより、光源ユニット５は、コンデンサレンズ装置７の下面に、前後方向に摺動可能として装着されている。

本体２０の上部後面には、給電プラグ２３が後方に向けて突出するようにして設けられており、光源ユニット５を、図２に示す正規の装着位置まで前方より押し込んだとき、この給電プラグ２３が、アーム３の下端前面に、光源ユニット５用のストッパ２４とともに設けられたレセプタクル(図示略)に差し込まれ、アーム３側から光源ユニット５側に給電されるようになっている。ストッパ２４は、光源ユニット５を、正規の装着位置まで前方より押し込んだとき、光源ユニット５の後面に当接して、光源ユニット５をその位置に停止させるためのものである。

本体２０の上部には、これから詳細に説明する光学系部分２２が設けられている。
光学系部分２２には、上下部に拡径鍔部２５ａ、２５ｂを有し、かつ上面が開口する有底筒形箱状のケース２５が設けられている。

ケース２５の底部を構成するアルミニウム合金製の基板２６の上面中央には、発光ダイオードとした光源２７が設けられ、さらにその上面には、光源２７からの光を、後述する第１ミラー２９の範囲またはそれに近い範囲内に集光させる半球状レンズ２８が設けられている。

ケース２５の上端開口部に設けた拡径段孔２５ｃには、ほぼ倒立円錐形の第１ミラー２９が固定ねじ３０をもって下面に固着された円板状の支持板３１の外周部が嵌合され、かつその支持板３１の外周部の上面を、リング状の押え板３２の内側部分で押さえた状態で、押え板３２を複数の固定ねじ３３をもってケース２５に固着することにより、第１ミラー２９が光源２７の直上に位置するようにして、支持板３１がケース２５に着脱可能として装着されている。

支持板３１は、透明のガラスまたはその他の透明材料よりなり、第１ミラー２９の外周より突出する部分により、環状の透光部３４が形成されている。
なお、支持板３１を金属または合成樹脂等の不透明の材料により形成し、第１ミラー２９の外周より突出する部分に、扇形その他の形状の複数の透孔(図示略)を設け、その透孔を透光部３４としてもよい。

第１ミラー２９における倒立円錐形の反射面２９ａは、光源２７からの光を、ケース２５内の底部外周に設けた第２ミラー３５に向かって外下方に反射させる。

第２ミラー３５は、光源を中心とする環状をなすとともに上方に向かって拡開するテーパー面をなし、第１ミラー２９の反射面２９ａによって反射された光源２７からの反射光を、透光部３４を通して、ほぼ環状をなして上方に反射させるようにした反射面３５ａを備えている。

第１ミラー２９および第２ミラー３５の少なくともいずれか一方の反射面２９ａ、３５ａにおける中心から外周に向かう傾斜面を凹面とすることにより、反射面３５ａによって反射された光源２７からの光が、ほぼ環状の平行光線となるようにしてある。図４の例では、両反射面２９ａ、３５ａとも浅い凹面としてあるが、いずれか一方のみを凹面とするだけでもよい。

なお、第１ミラー２９および第２ミラー３５の少なくともいずれか一方の反射面２９ａ、３５ａにおける中心から外周に向かう傾斜面を凹面とする代わりに、光源２７から透光部３４に至るまでの光路中に、半球状レンズ２８の他に、透光部３４を通る光を環状の平行光線とするためのレンズ(図示略)を配設してもよい。

基板２６の下面には、光源２７の熱を放熱させるためのヒートシンク３６が設けられている。このヒートシンク３６の下面には、多数の放熱フィン３６ａが設けられている。
なお、光源２７の発熱量が小さい場合には、このヒートシンク３６は省略して実施してもよい。

コンデンサレンズ装置７は、光源ユニット５より上方に向かって照射された光線を、被検体に向かって集光するためのもので、ケース３７の上部中央に、上下２個のコンデンサレンズ３８、３９を設けたものよりなり、投光部３４を通って上方に照射された環状の平行光線を、被検体に向かって斜め下方から照射し、暗視野観察ができるようになっている。

光源ユニット５から第１ミラー２９と支持板３１とを取り外してある場合には、半球状レンズ２８から上方に向かって拡散する光源２７からの光を集光して、下方から直接被検体に向かって照射し、明視野観察ができるようになっている。

ケース３７の下部には、上述のホルダ収容部１９が設けられ、このホルダ収容部１９とホルダ収容部１８とに、各種波長の螢光フィルタ、位相差照明用スリット板、またはダミーフィルタ等を保持したホルダ１７を選択して装着し、かつ光源ユニット５に装着する光源２７を選択し、さらに、蛍光色素試薬を選択して被検体に使用することにより、明視野観察、暗視野観察、位相差観察、螢光観察等の各種の観察方法を実施することができる。
それらの具体的な観察方法については、本発明に直接関係しないので、詳細な説明は省略する。

以上から明らかなように、上記光源ユニット５によると、第１ミラー２９を支持板３１とともにケース２５に装着した状態では、光源２７からの光を、第１ミラー２９と第２ミラー３５とによって反射させることにより、透光部３４から上方を向く環状の平行光線を形成することができ、これを暗視野照明用として使用することができる。

このときの光源２７から第１ミラー２９に向かって照射される光の大部分を、第１ミラー２９と第２ミラー３５とによって反射させて、透光部３４から上方を向く環状の平行光線として有効に利用できるので、リング状の透光部３４の内側の部分に照射される光をすべてリングスリットによりカットする従来のものより、光源２７の光を大幅に有効利用することができ、もって、発光ダイオードのような安価な光源を用いても、従来のものと比較して遜色のない性能が得られる。

また、光源２７からの光を、第１ミラー２９と第２ミラー３５とによって反射させ、第１ミラー２９の外周に形成した透光部３４から、上方に照射するようにしてあるので、光軸を反射型望遠鏡のように折り返すことができ、もって光源ユニット５の高さを、著しく低くすることができ、光源ユニット５の小型、高性能化に寄与することができる。

第１ミラー２９を支持板３１とともにケース２５から外すと、光源ユニット５からの上向きの光線を、直接明視野照明用として使用することができる。
このように、第１ミラー２９と支持板３１との着脱により、暗視野照明と明視野照明とに簡単に切り換えることができるとともに、切り換えるための特別の装置を設ける必要がなく、構造を簡素化でき、安価に提供することができる。
したがって、従来のもののように、暗視野照明と明視野照明とに切り換えるためのスライド支持構造が複雑かつ大型化し、装置全体が高価になるといった問題を解消することができる。

第１ミラー２９および第２ミラー３５の少なくともいずれか一方の反射面における中心から外周に向かう傾斜面を凹面としてあるので、光源２７からの光線を、透光部３４を通過する際に、環状の平行光線、またはそれに近い状態に収束させることができる。

光源２７を、ケース２５に着脱可能として装着してあるので、光源２７を、波長や種類の異なるものと適宜交換することができ、多様な種類の顕微鏡観察を可能にすることができる。

光源２７を発光ダイオードとしてあるので、光源２７を著しく小型化できるとともに、消費電力および製造コストを低減することができる。
なお、光源２７としては、上記の発光ダイオードの他に、ハロゲンランプその他の公知の光源を使用することもできる。

光源２７から透光部３４に至るまでの光路中に、透光部３４を通る光を環状の平行光線とするためのレンズを配設すると、透光部３４を通る光を、簡単に環状の平行光線とすることができる。
なお、このレンズを配設する部位は自由であり、例えば、光源２７の直上、光源２７と第１ミラー２９との間、第１ミラー２９と第２ミラー３５との間、第２ミラー３５と透光部３４の間等に配設することもできる。

光源ユニット５を、上記のような顕微鏡に組み込むと、顕微鏡自体の構造を簡素化することができ、特に、特許文献１〜３に記載されているような同軸落射型の複雑な構造のものと比較すると、構造を著しく簡素化することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で、幾多の異なる態様での実施が可能である。
例えば、押え板３２および固定ねじ３３を省略し、支持板３１を拡径段孔２５ｃに上方より嵌合するだけとしてもよい。
また、第１ミラー２９および第２ミラー３５は、複数の分割ミラーを集合することにより、全体として、ほぼ倒立円錐形のミラー(第１ミラー２９)としたり、ほぼ環状のミラー(第２ミラー３５)としたりしてもよい。

１ ベース
２ 軸受片
３ アーム
４ 軸
５ 光源ユニット
６ 光源ユニット取付部
７ コンデンサレンズ装置
８ ステージ
９ 鏡筒
１０ レボルバ
１１ 対物レンズ
１２ 粗動調整つまみ
１３ 微動調整つまみ
１４ 移動用取手
１５ 目視安全保護板
１６ ＣＣＤカメラ
１７ ホルダ
１８、１９ ホルダ収容部
２０ 本体
２０ａ拡幅鍔部
２１ 調光用つまみ
２２ ガイドレール
２３ 給電プラグ
２４ ストッパ
２５ ケース
２５ａ、２５ｂ 拡幅鍔部
２５ｃ拡径段孔
２６ 基板
２７ 光源
２８ 半球状レンズ
２９ 第１ミラー
２９ａ反射面
３０ 固定ねじ
３１ 支持板
３２ 押え板
３３ 固定ねじ
３４ 投光部
３５ 第２ミラー
３５ａ反射面
３６ ヒートシンク
３６ａ放熱フィン
３７ ケース
３８、３９ コンデンサレンズ

Claims (7)

1. 上面が開口する有底箱状のケースの底部上面に光源を設け、前記ケースの上端開口部に、ほぼ倒立円錐形の第１ミラーを下面に取り付けた支持板を、前記第１ミラーが前記光源の直上に位置するようにして、かつ前記第１ミラーの周囲にほぼ環状の透光部を形成するようにして、着脱自在に装着し、前記ケース内に、前記光源を中心とする環状の第２ミラーを設け、この第２ミラーにより、前記第１ミラーにより反射された光源からの反射光を、前記透光部を通して、ほぼ環状をなして上方に反射させるようにしたことを特徴とする顕微鏡照明装置における光源ユニット。
2. 第１ミラーおよび第２ミラーの少なくともいずれか一方の反射面における中心から外周に向かう傾斜面を、凹面とした請求項１記載の顕微鏡照明装置における光源ユニット。
3. 光源を、ケースに着脱可能として装着した請求項１または２記載の顕微鏡照明装置における光源ユニット。
4. 光源を発光ダイオードとした請求項１〜３のいずれかに記載の顕微鏡照明装置における光源ユニット。
5. 光源から透光部に至るまでの光路中に、透光部を通る光を環状の平行光線とするためのレンズを配設した請求項１〜４のいずれかに記載の顕微鏡照明装置における光源ユニット。
6. 光軸上に、接眼レンズと、対物レンズと、被検体を支持するステージと、コンデンサレンズ装置と、光源ユニットとを順次配設してなる顕微鏡において、
   前記光源ユニットを、請求項１〜５のいずれかに記載の顕微鏡照明装置における光源ユニットとするとともに、この光源ユニットを前記コンデンサレンズ装置における前記ステージと反対側の面に着脱可能として装着し、前記光源ユニットから発する照明用光線を、前記コンデンサレンズ装置により集光して、被検体に照射するようにしたことを特徴とする顕微鏡。
7. コンデンサレンズ装置と接眼レンズ近傍とに、フィルタ、ダミーフィルタ、または位相差照明用スリット板を保持するホルダを、光軸上に位置するように、着脱自在に収容するホルダ収容部を設けた請求項６記載の顕微鏡。

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