JP2007147743A - 顕微鏡照明装置とこれを有する顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
【課題】照明光の均一性を確保しながら小型で安価な顕微鏡照明装置とこれを有する顕微鏡を提供すること。
【解決手段】光源Ｓと、前記光源Ｓからの光を集光するコレクタレンズＣＬと、前記コレクタレンズＣＬからの光を複数に分割して複数の光源像を形成するフライアイレンズＦと、前記光源像の近傍に配置された開口絞りＡＳと、前記開口絞りＡＳの位置の近傍を前側焦点とするコンデンサレンズＣＮＤとからなる顕微鏡照明装置１とこれを有する顕微鏡２０。
【選択図】図１
【解決手段】光源Ｓと、前記光源Ｓからの光を集光するコレクタレンズＣＬと、前記コレクタレンズＣＬからの光を複数に分割して複数の光源像を形成するフライアイレンズＦと、前記光源像の近傍に配置された開口絞りＡＳと、前記開口絞りＡＳの位置の近傍を前側焦点とするコンデンサレンズＣＮＤとからなる顕微鏡照明装置１とこれを有する顕微鏡２０。
【選択図】図１
Description
本発明は、顕微鏡の照明装置に関する。
従来、顕微鏡の照明装置は、照明むらの発生しにくいケーラー照明が用いられており、照明装置の光路中にフライアイレンズ等を配置して照明むらを少なくした顕微鏡照明装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−４３５１７号公報
しかしながら、特許文献１の開示例では、フライアイレンズで形成された光源像をコンデンサレンズの開口絞りにリレーレンズ等を介して投影する構成であるため顕微鏡照明装置が大型化するという問題がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、照明光の均一性を確保しながら小型で安価な顕微鏡照明装置とこれを有する顕微鏡を提供することを目的とする。
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複数に分割して複数の光源像を形成するフライアイレンズと、前記光源像の近傍に配置された開口絞りと、前記開口絞りの位置の近傍を前側焦点とするコンデンサレンズとからなることを特徴とする顕微鏡照明装置を提供する。
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を提供する。
本発明によれば、照明光の均一性を確保しながら小型で安価な顕微鏡照明装置とこれを有する顕微鏡を提供することができる。
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。
図１は、後述する本発明にかかる顕微鏡照明装置を搭載した顕微鏡の概略構成図である。
図１において、光源Ｓから射出された発散光束はコレクタレンズＣＬでほぼ平行な光束に変換され、コレクタレンズＣＬの後側焦点方向に配置されたフライアイレンズＦに入射し、フライアイレンズＦの射出端面にはフライアイレンズ素子Ｓｅ（以後、セルＳｅと記す）の個数だけ光源像が形成される。フライアイレンズＦの各セルＳｅから射出した発散光束は、フライアイレンズＦの射出端近傍に配置されたコンデンサレンズＣＮＤの開口絞りＡＳの開口を通過してコンデンサレンズＣＮＤを介してステージ１０に載置された標本１２を照明する。フライアイレンズＦの各セルＳｅから射出した発散光束は、標本１２に各々重ねられて照射されるため、例えば光源に配光特性がある場合でもムラのない均一な照明が可能になる。
標本１２からの光は、レボルバ１３に取り付けられた対物レンズ１４で集光され不図示の結像光学系を含む鏡筒１５を通過して接眼レンズ１６を介して観察される。この様にして、本発明の実施形態にかかる顕微鏡照明装置１を搭載した顕微鏡２０が構成されている。
（第１実施の形態）
図２は、本発明の第１実施の形態に係る顕微鏡照明装置の概略構成図である。図１と同様の構成には同じ符号を付し説明する。
図２は、本発明の第１実施の形態に係る顕微鏡照明装置の概略構成図である。図１と同様の構成には同じ符号を付し説明する。
図２において、光源Ｓから射出された発散光束はコレクタレンズＣＬで集光されてほぼ平行な光束に変換される。なお、光源Ｓには、ランプ光源または少なくとも１つの半導体発光素子（以後、ＬＤと記す）等を使用することができる。光源としてＬＤを使用する場合、複数のＬＤを平面上に並べ面発光光源とすることによって照明光の均一性を向上させることができる。
コレクタレンズＣＬでほぼ平行な光束にされた照明光は、フライアイレンズＦに入射する。フライアイレンズＦの入射端面ＥＮＴから入射した光束は、フライアイレンズＦの射出端面ＥＸＴにセルＳｅの個数だけ光源像が形成される。なお、フライアイレンズＦは、円筒状または六角柱状等のセルＳｅの集合体が使用可能である。入射光を有効に利用するために最密充填構成が可能な六角柱状のセルＳｅからなるフライアイレンズＦを用いることが望ましい。
フライアイレンズＦの射出端面ＥＸＴに形成された各光源像からの光は、フライアイレンズＦの射出端面ＥＸＴの近傍に配置された開口絞りＡＳの開口を通過してコンデンサレンズＣＮＤに入射する。開口絞りＡＳは、コンデンサレンズＣＮＤの前側焦点位置近傍に配置されており、コンデンサレンズＣＮＤで略平行光束に変換されて標本１２に照射され、標本１２をケーラー照明する。このようにして第１実施の形態に係る顕微鏡照明装置１が構成されている。
本第１実施の形態の顕微鏡照明装置１では、フライアイレンズＦの射出端面ＥＸＴに複数の光源像を各セルＳｅによって形成し、複数の光源像からの光がコンデンサレンズＣＮＤを介して標本１２に重ねられて照明されるため、標本１２に対して均一な照明光を照射することができる。
また、従来の顕微鏡照明装置のリレーレンズ等を省いた構成としているため、照明光学系を短くでき、従来に比較して小型で安価な顕微鏡照明装置を構成することができる。
本第１実施の形態に係る顕微鏡照明装置１では、例えば、コレクタレンズＣＬの焦点距離を５４ｍｍ、コンデンサレンズＣＮＤの焦点距離を１７ｍｍ、フライアイレンズＦの焦点距離ｆ＝７．３ｍｍ、屈折率を１．４９１、厚さを７．３ｍｍ、及びフライアイレンズＦの入射端面ＥＮＴと射出端面ＥＸＴの曲率半径を３６ｍｍとし、フライアイレンズＦの入射端面ＥＮＴと開口絞りＡＳの距離をＬ＝７．８ｍｍとすることで、標本１２に均一な照明光を照射することができた。なお、上記数値は一例でありこれに限定されるものではなく、適宜設計により変更することが可能である。また、単位もｍｍに限定されることはなくｍｍ以外の単位を用いることも可能である。
（第２実施の形態）
図３は、本発明の第２実施の形態に係る顕微鏡照明装置の概略構成図である。第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明する。
図３は、本発明の第２実施の形態に係る顕微鏡照明装置の概略構成図である。第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明する。
図３において、光源Ｓから射出された発散光束はコレクタレンズＣＬで集光されてほぼ平行な光束に変換される。なお、光源Ｓには、ランプ光源または少なくとも１つの半導体発光素子（以後、ＬＤと記す）等を使用することができる。光源としてＬＤを使用する場合、複数のＬＤを平面上に並べ面発光光源とすることによって照明光の均一性を向上させることができる。
コレクタレンズＣＬでほぼ平行な光束にされた照明光は、フライアイレンズＦに入射する。フライアイレンズＦの入射端面ＥＮＴから入射した光束は、フライアイレンズＦの射出端面ＥＸＴにセルＳｅの個数だけ光源像が形成される。なお、フライアイレンズＦは、円筒状または六角柱状等のセルＳｅの集合体が使用可能である。入射光を有効に利用するために最密充填構成が可能な六角柱状のセルＳｅからなるフライアイレンズＦを用いることが望ましい。
フライアイレンズＦの射出端面ＥＸＴに形成された各光源像からの光は、フライアイレンズＦの射出端面ＥＸＴの近傍に配置された光散乱部材ＤＦ（例えば、光散乱板、レモンスキン部材、或いは液晶素子等）により散乱均一化されて光散乱部材ＤＦを射出し、開口絞りＡＳの開口を通過してコンデンサレンズＣＮＤに入射する。なお、光散乱部材ＤＦに液晶素子を用いる場合には、液晶素子の光散乱度を制御することにより、所望の明るさと均一性を得ることが可能になる。開口絞りＡＳは、コンデンサレンズＣＮＤの前側焦点位置近傍に配置されており、コンデンサレンズＣＮＤで略平行光束に変換されて標本１２に照射され、標本１２をケーラー照明する。このようにして第２実施の形態に係る顕微鏡照明装置１１が構成されている。
本第２実施の形態の顕微鏡照明装置１１では、フライアイレンズＦの射出端面ＥＸＴに複数の光源像を各セルＳｅによって形成し、複数の光源像からの光が光散乱部材ＤＦによって散乱及び均一化されてコンデンサレンズＣＮＤを介して標本１２に照明されるため、標本１２に対してより均一な照明光を照射することができる。
また、従来の顕微鏡照明装置のリレーレンズ等を省いた構成としているため、照明光学系を短くでき、従来に比較して小型で安価な顕微鏡照明装置１１を構成することができる。
本第２実施の形態に係る顕微鏡照明装置１１では、例えば、コレクタレンズＣＬの焦点距離を５４ｍｍ、コンデンサレンズＣＮＤの焦点距離を１７ｍｍ、光散乱部材ＤＦの厚さを０．５ｍｍ、フライアイレンズＦの焦点距離ｆ＝７．３ｍｍ、屈折率を１．４９１、厚さを７．３ｍｍ、及びフライアイレンズＦの入射端面ＥＮＴと射出端面ＥＸＴの曲率半径を３６ｍｍとし、フライアイレンズＦの入射端面ＥＮＴと開口絞りＡＳの距離をＬ＝８．３ｍｍとすることで、標本１２に均一な照明光を照射することができた。なお、上記数値は一例でありこれに限定されるものではなく、適宜設計により変更することが可能である。また、単位もｍｍに限定されることはなくｍｍ以外の単位を用いることも可能である。
また、本発明の実施の形態に係る顕微鏡照明装置は、フライアレイレンズＦの焦点距離をｆ、フライアイレンズＦの入射端面ＥＮＴと前記フライアイレンズよりコンデンサレンズ側に配設された開口絞りＡＳとの距離をＬとするとき、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
（１） ｆ ＜ Ｌ ＜ １．５×ｆ
条件式（１）は、コンデンサレンズＣＮＤの開口絞りＡＳの光軸上の位置を規定するものである。条件式（１）の下限値を超えると、開口絞りＡＳがフライアイレンズＦの射出端面ＥＸＴ或いは光散乱部材ＤＦと干渉し、開口絞りＡＳの開口径を可変することができなくなるので好ましくない。条件式（１）の上限値を超えると、フライアイレンズＦの射出端面ＥＸＴに形成される光源像と開口絞りＡＳの開口とが離れすぎケーラー照明系から外れてしまい均一な照明光が得られなくなるので好ましくない。また、開口絞りＡＳとコンデンサレンズＣＮＤの前側焦点位置との位置関係は、−０．５ｆから＋０．５ｆ程度である。但し、ｆはフライアイレンズＦの焦点距離、符号は開口絞りＡＳを基準として。コンデンサレンズＣＮＤ側を正、光源Ｓ側を負とする。上記範囲外では、効率の良いケーラー照明をする事ができない。
（１） ｆ ＜ Ｌ ＜ １．５×ｆ
条件式（１）は、コンデンサレンズＣＮＤの開口絞りＡＳの光軸上の位置を規定するものである。条件式（１）の下限値を超えると、開口絞りＡＳがフライアイレンズＦの射出端面ＥＸＴ或いは光散乱部材ＤＦと干渉し、開口絞りＡＳの開口径を可変することができなくなるので好ましくない。条件式（１）の上限値を超えると、フライアイレンズＦの射出端面ＥＸＴに形成される光源像と開口絞りＡＳの開口とが離れすぎケーラー照明系から外れてしまい均一な照明光が得られなくなるので好ましくない。また、開口絞りＡＳとコンデンサレンズＣＮＤの前側焦点位置との位置関係は、−０．５ｆから＋０．５ｆ程度である。但し、ｆはフライアイレンズＦの焦点距離、符号は開口絞りＡＳを基準として。コンデンサレンズＣＮＤ側を正、光源Ｓ側を負とする。上記範囲外では、効率の良いケーラー照明をする事ができない。
以上述べたように、本発明によれば、従来のリレーレンズ等の光学部材を用いる必要が無いため、小型で安価であると共に従来の照明光と同程度の均一性を有する顕微鏡照明装置を実現することができきる。また、この顕微鏡照明装置を搭載した安価な顕微鏡を実現することができる。
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。
１、１１ 顕微鏡照明装置
１０ ステージ
１２ 標本
１３ レボルバ
１４ 対物レンズ
１５ 鏡筒
１６ 接眼レンズ
２０ 顕微鏡
Ｓ 光源
ＣＬ コレクタレンズ
Ｆ フライアイレンズ
Ｓｅ セル
ＡＳ 開口絞り
ＣＮＤ コンデンサレンズ
ＤＦ 光散乱部材
１０ ステージ
１２ 標本
１３ レボルバ
１４ 対物レンズ
１５ 鏡筒
１６ 接眼レンズ
２０ 顕微鏡
Ｓ 光源
ＣＬ コレクタレンズ
Ｆ フライアイレンズ
Ｓｅ セル
ＡＳ 開口絞り
ＣＮＤ コンデンサレンズ
ＤＦ 光散乱部材
Claims (5)
- 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複数に分割して複数の光源像を形成するフライアイレンズと、
前記光源像の近傍に配置された開口絞りと、
前記開口絞りの位置の近傍を前側焦点とするコンデンサレンズとからなることを特徴とする顕微鏡照明装置。 - 前記開口絞りは、前記フライアイレンズよりコンデンサレンズ側に配設され、前記フライアイレンズの焦点距離をｆ、前記フライアイレンズの入射側端面と前記開口絞りとの距離をＬとするとき、
ｆ ＜ Ｌ ＜ １．５×ｆ
の条件を満足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。 - 前記フライアイレンズと前記開口絞りとの間に光拡散部材を配置することを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡照明装置。
- 前記光源は、少なくとも１つの半導体発光素子からな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１から４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。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2005338944A JP2007147743A (ja) | 2005-11-24 | 2005-11-24 | 顕微鏡照明装置とこれを有する顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2005338944A JP2007147743A (ja) | 2005-11-24 | 2005-11-24 | 顕微鏡照明装置とこれを有する顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007147743A true JP2007147743A (ja) | 2007-06-14 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2005338944A Withdrawn JP2007147743A (ja) | 2005-11-24 | 2005-11-24 | 顕微鏡照明装置とこれを有する顕微鏡 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2007147743A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2005
- 2005-11-24 JP JP2005338944A patent/JP2007147743A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
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