JP2004212469A - Illuminator and microscope using same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain uniform emitted light having high light intensity by using a plurality of LED lamps or integrating LED chips and making luminous flux incident on a rod integrator. <P>SOLUTION: The lead frames on which the LED chips are mounted of a plurality of LED lamps 1 are electrically and thermally connected to a heat conductive electrode substrate 2 on which an insulating film 4 provided with a wiring pattern is stuck, and the other lead frame for the respective LED chips is connected to the wiring pattern, and a heat radiating means consisting of a Peltier element 8 is thermally coupled with the back of the substrate 2. The optical axes of a plurality of LED lamps 1 are turned to the incident end of the rod integrator 3, and the luminous flux emitted from the respective LED lamps 1 is made incident on the incident end face of the rod integrator 3, then the luminous flux is superposed inside and emitted from an emitting end face after adding the light intensity of the respective LED lamps. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡、露光装置、プロジェクタ、分光機器などの光学機器に利用される光源として、複数のLEDランプ又はLEDチップを利用した照明装置およびその照明装置を用いた顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の光学装置では、ほとんど単一の光源を利用しており、光強度を増加させる場合には光源の強度そのものを上げること、すなわち大きな光源が採用されている。光強度を増加させる手段として、特許文献1には部分導入部を設けたロッドインテグレータが、加えて、特許文献2には光源と同数の入射端面を持つロッドインテグレータがそれぞれ開示されている。これらのいずれもロッドインテグレータの入射端面に複雑な加工を施しているために高価である。最近の技術進歩により、LEDランプとして使用可能な安価で高輝度化したLEDチップが開発され、その応用分野も広がっている。
【0003】
従来の蛍光顕微鏡には、水銀ランプ等の大型ランプを使用し励起光に用いる波長の光だけをフィルター等で選択し,光源から射出される光のごく一部分だけを利用しているに過ぎなかった。LEDを利用すると上記の問題は解決されるものの、高輝度なLEDが開発されてはいるが単一のLEDの利用では光量が不足している。しかし複数利用すると照明ムラを生じる。また、一般的に透過観察、蛍光観察ともに顕微鏡の照明方法としてはケーラー照明法が広く採用されている。光源の像を試料に結像する臨界照明法は、深さ方向の分解能が高いことなど、多くの長所があるにもかかわらず普及していない。これは照明ランプの光源部を結像すると、ランプのフィラメントやアークの像が試料中に現出し、照明斑を生じるためである。この問題点に対して、この照明斑を解消するために散乱体を挿入する方法がある。例えば、フロスト電球や蛍光管の採用などである。
【0004】
LEDを利用した照明装置として、特許文献3には、LEDディスプレイを構成する基本ユニットとして,複数のLEDを利用し,またとなり会うユニットとの干渉を避けかつ光輝度を均一化するためにロッドインテグレータやライトパイプを利用したことが記載されている。またLEDを利用した顕微鏡用照明装置として、特許文献4には複数のLEDと回折光学素子やレンズを利用し,顕微鏡観察試料を直接散光照明する方法が記載されている。更に、顕微鏡の照明法として、特許文献5には顕微鏡のケーラー照明法とクリティカル照明法とをレンズ郡を光学系から脱着挿入することで簡便に切り換える方法が記載されている。
【0005】
【特許文献1】
特開平5−72627号公報
【特許文献2】
特開2000−75407号公報
【特許文献3】
特開平10−319873号公報
【特許文献4】
特開2002−189174号公報
【特許文献5】
特開平10−232353号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、LEDランプ又はLEDチップの単体では用途によって光量不足が問題となり、また高密度に複数個実装した場合には放熱も問題である。また、従来の顕微鏡の照明方法においては、散乱体からの散乱光が全方位に広がり、試料照明にはこのうち一部分しか利用できないので十分な光量が確保できない。すなわち暗いという問題があった。また散乱体が必要以上に厚いので、散乱体を擬似平面光源とみなして、試料に結像しても厚み方向の分解能が上がらないという問題があった。特に蛍光顕微鏡観察において臨界照明法を採用すると感度、分解能ともに上昇することが期待されているが、上記の問題と価格の問題で普及していない。
本発明の目的は、上記の事情に鑑みて為されたもので、複数のLEDランプを用い、又はLEDチップを集積化し、これらの光束をロッドインテグレータに入射して得られる高い光強度でかつ均一な射出光を利用した照明装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、光源にLEDランプを採用し、分解能と感度の高い観察ができると共に、照明斑のない均一な、光の利用効率の高い、低消費電力でコンパクトな照明装置を採用した顕微鏡を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項1の発明に係る照明装置は、熱伝導性電極基板と、熱伝導性電極基板に配置され、LEDチップをマウントしたリードフレームが熱伝導性電極基板に電気的かつ熱的に接続された複数のLEDランプと、複数のLEDランプから発する光束を入射端面に入射し、内部で光束を重畳して各LEDランプの光強度を加算し出射端面から出射するロッドインテグレータとを備えていることを特徴とする。
請求項1の発明によれば、複数のLEDランプから発する光束をロッドインテグレータの入射端面に導入すると、ロッドインテグレータ内部で多重反射され、各LEDランプからの光束が重畳加算されると同時に均一化され、出射端面から出射される。各LEDランプのLEDチップをマウントしたリードフレームが熱伝導性電極基板に電気的かつ熱的に接続されているので、LEDランプの放熱性が良くなり大電流を流すことができると共に、LEDランプを長寿命化が図られる。
【0008】
請求項2の発明は、請求項1の記載において、LEDランプの光軸がロッドインテグレータの入射端面に向けられていることを特徴とする。
請求項2によれば、個々のLEDランプの指向性が鋭い場合には、LEDランプの射出方向をロッドインテグレータの入射端面に向けて配置するだけで十分な光強度と均一化が図られる。
【0009】
請求項3の発明は、請求項1の記載において、LEDランプの光束がレンズまたはミラーによりロッドインテグレータの入射端面に集光されていることを特徴とする。
請求項3の発明によれば、指向性が鈍い場合に有効である。
【0010】
請求項4の発明は、複数のLEDチップを熱伝導性電極基板に直接マウントして電気的かつ熱的に接続されたLEDチップ集積体と、LEDチップ集積体からの光束を集光する集光レンズと、集光レンズで集光された光束を入射端面に入射し、内部で複数のLEDチップの光束を重畳して光強度を加算し出射端面から出射するロッドインテグレータと、を備えていることを特徴とする。
請求項4の発明によれば、LEDランプに比べて安価なLEDチップを高密度に複数個実装することができるので、小型化かつ量産化が図れ、光源装置のコストを低減できる。
【0011】
請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれかの記載において、ロッドインテグレータが入射端から出射端に向けて断面積が小さくなるテーパー状に形成されていることを特徴とする。
請求項5の発明によれば、ロッドインテグレータに射出端が入射端より細くなるテーパーを付けるとテーパーを付けない場合より射出光の輝度を上げることができる。射出端をオプティカルファイバーの径と同程度に細くするとオプティカルファイバーと容易に結合できる。つまり、光源の利用目的に合わせて、ロッドインテグレータのテーパー形状を選択することができる。
【0012】
請求項6の発明は、請求項5において、ロッドインテグレータの出射端が点状であることを特徴とする。
請求項6の発明によれば、複数のLEDからの光束を点状光源とすることができる。この点状光源はレンズを用いて容易に平行光に変換することも可能である。
【0013】
請求項7の発明は、請求項5において、ロッドインテグレータの出射端が線状であることを特徴とする。
請求項7の発明によれば、複数のLEDからの光束を線状光源とすることができる。
【0014】
請求項8の発明は、請求項1〜7のいずれかの記載において、ロッドインテグレータの側面がミラー加工されていることを特徴とする。
請求項8の発明によれば、外部の影響を受けないので、ロッドインテグレータの固定が容易である。
【0015】
請求項9の発明は、請求項1〜8のいずれかの記載において、ロッドインテグレータの入射端面に集光レンズが配置されていることを特徴とする。
請求項9の発明によれば、LEDランプ又はLEDチップからの射出角度が広い場合に効率良く光をロッドインテグレータの入射端に導入することができる。また複数のLEDランプ又はLEDチップを平面配置するだけで光をロッドインテグレータの入射端に導入することができるので、個々のLEDランプ又はLEDチップを入射端に向けて角度調整する必要がない。
【0016】
請求項10の発明は、請求項1〜9のいずれかの記載において、ロッドインテグレータがコア体を有し、該コア体の入射端が凸レンズに形成されていることを特徴とする。
請求項10の発明によれば、ロッドインテグレータの受光角を広げることができるので、より多くのLEDランプまたはLEDチップを配置することができる。
【0017】
請求項11の発明は、請求項1〜8のいずれかの記載において、ロッドインテグレータの入射端に複数のLEDランプを配置した基板が埋め込まれていることを特徴とする。
請求項11の発明によれば、効率良く光をロッドインテグレータに導入することができると共に、一体成形可能で安価に製造することができる。
【0018】
請求項12の発明は、請求項1または4の記載において、熱伝導性電極基板のLEDランプまたはLEDチップが配置された面とは反対側の面には放熱手段が熱結合されていることを特徴とする。
請求項12の発明によれば、放熱効率のアップでLEDランプ又はLEDチップに大電流を流すことができると共に、長寿命化が図れる。
【0019】
請求項13の発明は、請求項1〜12のいずれかに記載の照明装置をカスケード接続されていることを特徴とする。
請求項13の発明によれば、照明装置を多段に接続することにより、LEDランプ又はLEDチップの数を増し光量を増強することで、光量不足に対応できる。
【0020】
請求項14の発明は、照明装置からの光で試料を照明し、該試料からの透過光若しくは蛍光を結像させて観察する顕微鏡において、照明装置は照明光を供給する複数のLEDランプからなる光源と、複数の発光素子からの入射光を重畳加算して均一化し、射出端に平面状光源を生成するロッドインテグレータと、ロッドインテグレータの射出端に生じた平面状光源を結像して試料を臨界照明する光学系とからなることを特徴とする。
請求項14の発明によれば、照明ムラのないクリティカル照明が可能になる。
【0021】
請求項15の発明は、照明装置からの光で試料を照明し、該試料からの透過光若しくは蛍光を結像させて観察する顕微鏡において、照明装置は少なくとも1個以上のLEDランプからなる光源と、光源からの射出光を平面状光源化する薄膜散乱体と、平面状光源を結像して試料を臨界照明する光学系とからなることを特徴とする。
請求項15の発明によれば、ロッドインテグレータを利用した方法に比べて深さ方向の分解能が多少劣るものの安価に製作することが出きる。また広く普及している従来の顕微鏡を基に改作することも容易である。
【0022】
請求項16の発明は、照明装置からの光で試料を照明し、該試料からの反射光を結像させて観察する顕微鏡において、照明装置は複数のLEDランプからなる光源と、複数の発光素子からの入射光を重畳加算して均一化し、射出端に平面状光源を生成するロッドインテグレータと、光源とロッドインテグレータの間隔を保持した状態で、ロッドインテグレータの射出端の位置を視野絞り位置または開口絞り位置に移動させてケーラー照明と臨界照明を切り替える照明切替手段と、を備えていることを特徴とする。
請求項16の発明によれば、焦点深度の深い観察と焦点深度の浅い観察を観察中の簡単に切り替えることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の照明装置の原理を説明する概念図である。複数のLEDランプL1〜Lnからの光束をロッドインテグレータの入射端面に集光させる。この際ロッドインテグレータの受光角以内に光束が入射される様にLEDランプL1〜Lnを配置する。ロッドインテグレータの入射端に入射した光束は、ロッドインテグレータ内部で多重反射され、個々のLEDランプからの光束が重畳加算されると同時に均一化される。個々のLEDランプの指向性が鋭い場合には、LEDランプの光軸、すなわち射出方向をロッドインテグレータの入射端面に向けて配置するだけで十分である。指向性が鈍い場合にはレンズやミラーを利用して個々のLEDランプからの光束をロッドインテグレータの入射端面に集光させる。本発明では、ロッドインテグレータの受光角の制限から空間的に配置されるLEDランプの数が制限を受ける。そこで、光量が更に不足する場合には、図2に示す様に照明装置を多段(カスケード)に接続して、LEDランプの数を多くすることにより光量を増強する。
【0024】
本発明の実施例を説明する。図3は第1実施例の構成図である。図4はLEDランプ1の熱伝導性電極基板への組付け状態を示す図である。本実施例では複数のLEDランプ1が、例えば銅板で作製された熱伝導性電極基板2に配置され、LEDランプ1の光軸がロッドインテグレータ3の入射端面に向く様に設置される。各LEDランプ1のLEDチップ10のカソード電極とアノード電極のいずれかの電極側をマウントしたリードフレーム11が熱伝導性電極基板2に電気的に接続されている。熱伝導性電極基板2のLEDランプ1の固定面は凹球面に形成されており、絶縁フィルム4が貼付けられている。上記リードフレーム11は絶縁フィルム4を貫通して熱伝導性電極基板2に電気的に接続されている。他方のリードフレーム12は、絶縁フィルム4の表面に施された配線パターン7に接続されている。本実施例では銅製の熱伝導性電極基板に半田付けで結合したが、そのほか電気と熱を良く伝える接着剤の利用も可能である。この熱結合によってLEDチップ10から発生する熱を効率良く逃がすことが出きる。
【0025】
熱伝導性電極基板2から熱を逃がすために、熱伝導性電極基板には放熱手段が設けられている。放熱手段の一つの具体例が図3に示されている。本例は熱伝導性電極基板2の背面にペルチェ素子8を配置し、このペルチェ素子8に放熱器5を設けて、それぞれを熱結合させ、更に放熱器5を冷却ファン6により冷却するよう構成されている。本実施例ではビューアングル±6度の指向性の鋭い砲弾型LEDランプ1を16個用いて格子状に配置した。他の形状、性能を持つLEDランプ1を任意の数だけ任意に配置可能である。
【0026】
図5は第1実施例の変形例の構成図を示す。本実施例は平らな熱伝導性電極基板2に複数のLEDランプ1の光軸が互いに平行になるよう配置されている。LEDランプ1とロッドインテグレータ3との間には、各LEDランプ1の光束をロッドインテグレータ3の入射端に集光する集光レンズ9が設置されている。本実施例によれば、各LEDランプ1の光軸をロッドインテグレータ3の入射端に向くように調整する必要がなく、単にLEDランプ1を平面的に配置するだけでロッドインテグレータ3の入射端に光束を導くことができるので、LEDランプ1の指向性が鈍い場合に有効である。
【0027】
ロッドインテグレータ3は、入射端から導入された光束が多重反射を繰り返し射出端に伝播する光学伝播体である。図6に示すロッドインテグレータ3は、オプティカルファイバと同様に屈折率の低い光学材料で形成されたクラッド30が屈折率の高い光学材料で形成されたコア体31の周りを取り囲んでいる。図7に示すロッドインテグレータ3は、周囲の空気にクラッドの機能を持たせて表面で全反射させることができるガラス棒、プラスチック棒でコア31が構成されている。図8に示すロッドインテグレータ3は、ガラスやプラスチックの表面にアルミなどの金属をコーティングして鏡32としたミラーロッドである。図9に示すロッドインテグレータ3は、ロッドインテグレータが入射端3Aから出射端3Bに向けて断面積が小さくなるテーパー状に形成された構造の代表的な実施例である。テーパー状のロッドインテグレータは光束を縮小し、光強度を増すよう作用する。テーパー状に絞り込んだ形状は射出端をオプティカルファイバと光学的に結合してファイバ光源を製作することができる。テーパー状ロッドインテグレータの応用例としては、図10に示す点状光源、或は図11に示す線状光源を作り出すことができる。点状光源は、レンズを付加することによって簡単に平行な光が得られる。その他、テーパー形状は図7のコアのみの構造、或は図8のコア表面に鏡を施した構造などにも適用される。またロッドインテグレータの形状は円柱や角柱だけではなく、また直線状以外にも曲線状を取ることができる。
【0028】
ロッドインテグレータ3の入射端の構成について説明する。ロッドインテグレータ3のコア体31の入射端は、図12に示すように受光角度を拡大するための集光レンズ33が入射端面に接触させて配置され、或は図13に示す凸レンズ34に形成されている。図14はロッドインテグレータ3のコア体31のコア材とLEDランプ1とをモールド成形により一体化した構造を示す。
これらロッドインテグレータ3の入射端及び出射端の構成については、クラッド30や鏡32のある構造、無い構造など上記の実施例に選択的に適用できる。
【0029】
本発明の第2実施例を説明する。図15は本発明の第2実施例を構成するLEDチップ集積体の斜視図、図14はLEDチップ集積体の一部断面図である。LEDチップ集積体は、複数のLEDチップ9が接着により熱伝導性電極基板2に直接マウントされて電気的かつ熱的に接続されている。熱伝導性電極基板2の表面には配線パターン7が設けられた絶縁フィルム4が貼設けられている。各LEDチップ9の他方の電極は、ボンディングワイヤ13によりチップ抵抗14を介して配線パターン7に接続されている。図には示していないが、全体または少なくともLEDチップ9とボンディングワイヤ13は保護のため透明樹脂で覆われている。
【0030】
LEDチップ集積体は、前述のLEDランプに換えて利用することができる。また、多数のLEDチップ集積体は、LEDチップ7がリードフレームを介さずに直接熱伝導性電極基板2に熱結合されているので放熱効率に優れるばかりでなく、量産に適している。
【0031】
本発明の照明装置を採用した顕微鏡の実施例を説明する。図17は顕微鏡の模式図である。顕微鏡は、照明装置50からの光を視野レンズ40で平行光にしダイクロイックミラー41に反射させて対物レンズ42を通して試料面を照明する。試料面からの透過光若しくは蛍光は、対物レンズ42、ダイクロイックミラー41を通して結像レンズ43により結像面に結像させて観察する。
【0032】
照明装置50は、ロッドインテグレ―タ3の射出端が顕微鏡の視野絞り位置に合致する様に配置される。これによりロッドインテグレータ3の射出端に生じる輝度ムラの無い均一な平面状光源を試料の観察面に結像しクリティカル照明が実現される。これにより照明ムラのないクリティカル照明が可能で、ケーラー照明に比べて焦点深度の浅い状態での観察ができる。観察の焦点深度は、照明の焦点深度と結像の焦点深度の積に比例するためである。
【0033】
本発明は透過光照明、蛍光観察などの落射照明の両方に適応できる。焦点深度が浅いので光学スライス像が得られる。また観察面を深さ方向にずらしながら複数枚の光学スライス像を取得し、これらの光学スライス像から画像処理技術により三次元の立体像を再構成することも可能である。またロッドインテグレータの射出角は材質の屈折率を調整することができるので、ロッドインテグレータの前に配置された視野レンズに光エネルギーのロスなく伝達することができる。
【0034】
照明装置50を図示矢印の方向に視野絞り位置と開口絞り位置に移動させる照明切替手段が設けられる。照明切替手段は、光源1とロッドインテグレータ3の間隔を保持した状態で、ロッドインテグレータ3の射出端の位置を視野絞り位置または開口絞り位置に移動させてケーラー照明と臨界照明を切り替える。ロッドインテグレータの射出端を開口絞り位置に合致させることでケーラー照明となる。
【0035】
上記のロッドインテグレータの射出端に生じる厚みの無い平面状光源を試料観察面に結像することが望ましいが、安価に制作するためには薄膜散乱体を開口絞り位置に配置することで簡易的にクリティカル照明を実現することができる。薄膜散乱体は従来の曇りガラスやオパールグラスより散乱層の厚さが薄く、散乱角も限定することができる。この用途に利用可能なサーフェース・レリーフ・ホログラム技術利用した薄膜散乱体、例えばPhysical Optics Corporation(CA.USA)製の商品名”Light Shaping Diffuser”がある。
【0036】
【発明の効果】
本発明の照明装置によれば、複数のLEDランプからの光束をロッドインテグレータで重畳し、その光強度を加算した照明装置として利用することができる。その照明装置は照明ムラのない均一光源となる。またLEDチップがマウントされているリードフレーム、或はLEDチップ自体を熱伝導性電極基板に熱結合させることで、放熱効果が良くなってLEDに大きな電流を流すことができるため光強度が増大し、同時に発熱による劣化を抑えて長寿命化が図れる。
本発明の顕微鏡によれば、ロッドインテグレータを用いた場合には照明ムラのないクリティカル照明が可能になり、またロッドインテグレータに替えて薄膜散乱体を利用した場合には安価に製作することができ、更に広く普及している従来の顕微鏡を基に改作することも容易であると共に、焦点深度の深い観察と焦点深度の浅い観察を観察中の簡単に切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の照明装置の原理を説明する概念図である。
【図2】本発明の照明装置をカスケード接続した応用例を示す図である。
【図3】本発明の第1実施例の構成図である。
【図4】LEDランプの熱伝導性電極基板への組付け状態を示す図である。
【図5】第1実施例の変形例を示す構成図である。
【図6】ロッドインテグレータの実施例を示す図である。
【図7】ロッドインテグレータの変形例を示す図である。
【図8】ロッドインテグレータの他の変形例を示す図である。
【図9】ロッドインテグレータの他の変形例を示す図である。
【図10】テーパー状ロッドインテグレータを利用した点状光源の例を示す図である。
【図11】テーパー状ロッドインテグレータを利用した線状光源の例を示す図である。
【図12】ロッドインテグレータ受光角拡大手段の実施例を示す図である。
【図13】ロッドインテグレータ受光角拡大手段の変形例を示す図である。
【図14】LEDをロッドインテグレータの入射端にモールド成形により一体化した構造を示す図である。
【図15】LEDチップ集積体の斜視図である。
【図16】LEDチップ集積体の部分断面図である。
【図17】本発明の照明装置を採用した顕微鏡の模式図である。
【符号の説明】
1…LEDランプ、2…熱伝導性電極基板、3…ロッドインテグレータ、4…絶縁フィルム、5…放熱器、7…配線パターン、10…LEDチップ、11,12…リードフレーム、30…クラッド体、31…コア体、32…ミラー、50…照明装置。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lighting device using a plurality of LED lamps or LED chips as a light source used for optical devices such as a microscope, an exposure device, a projector, and a spectroscopic device, and a microscope using the lighting device.
[0002]
[Prior art]
In the conventional optical device, almost a single light source is used, and when the light intensity is increased, the intensity itself of the light source is increased, that is, a large light source is employed. As means for increasing the light intensity, Patent Literature 1 discloses a rod integrator provided with a partial introduction portion, and Patent Literature 2 discloses a rod integrator having the same number of incident end faces as light sources. All of these are expensive because complicated processing is performed on the incident end face of the rod integrator. Recent technological progress has led to the development of inexpensive and high-brightness LED chips that can be used as LED lamps, and their application fields are expanding.
[0003]
Conventional fluorescent microscopes use a large lamp such as a mercury lamp and use a filter or the like to select only light of the wavelength used for excitation light, and use only a small part of the light emitted from the light source. . Although the above problem can be solved by using an LED, a high-brightness LED has been developed, but the use of a single LED is insufficient in light intensity. However, using a plurality of them causes illumination unevenness. In general, the Koehler illumination method is widely used as a microscope illumination method for both transmission observation and fluorescence observation. The critical illumination method of forming an image of a light source on a sample has not been popularized despite its many advantages, such as high resolution in the depth direction. This is because, when an image is formed on the light source section of the illumination lamp, an image of the filament or arc of the lamp appears in the sample, causing illumination unevenness. In order to solve this problem, there is a method of inserting a scatterer to eliminate the illumination spot. For example, adoption of a frost light bulb or a fluorescent tube is used.
[0004]
As a lighting device using LEDs, Patent Document 3 discloses a rod integrator that uses a plurality of LEDs as a basic unit constituting an LED display and avoids interference with a unit that is next to the unit and makes the light brightness uniform. And that a light pipe was used. As an illumination device for a microscope using an LED, Patent Document 4 discloses a method for directly scattered illumination of a microscope observation sample using a plurality of LEDs and a diffractive optical element or a lens. Further, as a microscope illumination method, Patent Literature 5 describes a method of easily switching between a Koehler illumination method and a critical illumination method of a microscope by detaching and inserting a lens group from an optical system.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-5-72627 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-75407 [Patent Document 3]
JP-A-10-319873 [Patent Document 4]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-189174 [Patent Document 5]
JP-A-10-232353
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the shortage of the light quantity is a problem depending on the use of the LED lamp or the LED chip alone, and the heat radiation is also a problem when a plurality of LEDs are mounted at high density. In the conventional microscope illumination method, the scattered light from the scatterer spreads in all directions, and only a part of the scattered light can be used for sample illumination. That is, there was a problem of darkness. Further, since the scatterer is unnecessarily thick, there is a problem that the resolution in the thickness direction is not improved even if the scatterer is regarded as a quasi-planar light source and an image is formed on a sample. In particular, it is expected that the sensitivity and the resolution will increase when the critical illumination method is adopted in fluorescence microscopy, but it is not widely used due to the above-mentioned problems and the price.
An object of the present invention has been made in view of the above circumstances, and uses a plurality of LED lamps or integrates an LED chip, and has a high light intensity and uniformity obtained by making these light beams incident on a rod integrator. It is an object of the present invention to provide a lighting device that uses various emitted lights.
Another object of the present invention is to adopt an LED lamp as a light source, which enables observation with high resolution and sensitivity, and employs a compact illumination device which is uniform, has no light spots, has high light use efficiency, and consumes low power. To provide an improved microscope.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a lighting device according to the first aspect of the present invention provides a heat conductive electrode substrate, and a lead frame mounted on the heat conductive electrode substrate and having an LED chip mounted thereon is electrically connected to the heat conductive electrode substrate. A plurality of LED lamps, which are connected thermally and thermally, and a light beam emitted from the plurality of LED lamps is incident on an incident end face, and the light flux is superimposed inside, a light intensity of each LED lamp is added, and a rod is emitted from an emission end face. And an integrator.
According to the first aspect of the present invention, when a light beam emitted from a plurality of LED lamps is introduced into the incident end face of the rod integrator, the light beam is multiply reflected inside the rod integrator, and the light beams from the respective LED lamps are superimposed and added and at the same time are made uniform. , And exit from the exit end face. Since the lead frame on which the LED chip of each LED lamp is mounted is electrically and thermally connected to the heat conductive electrode substrate, the heat dissipation of the LED lamp is improved, and a large current can be passed. Longer life is achieved.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the optical axis of the LED lamp is directed to the incident end face of the rod integrator.
According to the second aspect, when the directivity of each LED lamp is sharp, sufficient light intensity and uniformity can be achieved simply by arranging the emission direction of the LED lamp toward the incident end face of the rod integrator.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the luminous flux of the LED lamp is focused on the incident end face of the rod integrator by a lens or a mirror.
According to the invention of claim 3, it is effective when the directivity is low.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an LED chip integrated body in which a plurality of LED chips are directly mounted on a thermally conductive electrode substrate and electrically and thermally connected thereto, and a light condensing means for condensing a light beam from the LED chip integrated body A lens, and a rod integrator that irradiates the light flux condensed by the condenser lens to the incident end face, superimposes the light fluxes of a plurality of LED chips inside, adds light intensity, and emits the light from the exit end face. It is characterized by.
According to the fourth aspect of the present invention, a plurality of LED chips, which are inexpensive compared to LED lamps, can be mounted at a high density, so that miniaturization and mass production can be achieved, and the cost of the light source device can be reduced.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the rod integrator is formed in a tapered shape such that a cross-sectional area decreases from an incident end to an exit end.
According to the fifth aspect of the present invention, when the rod integrator is tapered so that the emission end is narrower than the incidence end, the brightness of the emission light can be increased as compared with the case where no taper is provided. If the emission end is made as thin as the diameter of the optical fiber, it can be easily coupled with the optical fiber. That is, the taper shape of the rod integrator can be selected according to the purpose of use of the light source.
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the emission end of the rod integrator is point-shaped.
According to the invention of claim 6, the light beams from the plurality of LEDs can be used as a point light source. This point light source can be easily converted to parallel light using a lens.
[0013]
According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect, the emission end of the rod integrator is linear.
According to the invention of claim 7, the luminous flux from the plurality of LEDs can be used as a linear light source.
[0014]
According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects, the side surface of the rod integrator is mirror-processed.
According to the invention of claim 8, since there is no external influence, the fixing of the rod integrator is easy.
[0015]
According to a ninth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, a condensing lens is disposed on the incident end face of the rod integrator.
According to the ninth aspect, when the emission angle from the LED lamp or the LED chip is wide, light can be efficiently introduced to the incident end of the rod integrator. Further, since light can be introduced to the incident end of the rod integrator only by arranging a plurality of LED lamps or LED chips in a plane, it is not necessary to adjust the angle of each LED lamp or LED chip toward the incident end.
[0016]
According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the first to ninth aspects, the rod integrator has a core body, and the incident end of the core body is formed as a convex lens.
According to the tenth aspect, since the light receiving angle of the rod integrator can be widened, more LED lamps or LED chips can be arranged.
[0017]
According to an eleventh aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, a substrate on which a plurality of LED lamps are arranged is buried at the incident end of the rod integrator.
According to the eleventh aspect of the present invention, light can be efficiently introduced into the rod integrator, and can be integrally formed and manufactured at low cost.
[0018]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the first or the fourth aspect, the heat dissipating means is thermally coupled to the surface of the heat conductive electrode substrate opposite to the surface on which the LED lamp or the LED chip is arranged. Features.
According to the twelfth aspect of the present invention, a large current can be supplied to the LED lamp or the LED chip by improving the heat radiation efficiency, and the life can be extended.
[0019]
According to a thirteenth aspect, the lighting device according to any one of the first to twelfth aspects is cascaded.
According to the thirteenth aspect, by connecting the lighting devices in multiple stages, the number of LED lamps or LED chips can be increased to increase the amount of light, thereby coping with insufficient light amount.
[0020]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in a microscope for illuminating a sample with light from an illumination device and imaging and observing transmitted light or fluorescence from the sample, the illumination device includes a plurality of LED lamps for supplying illumination light. A light source and a rod integrator that superimposes and adds incident light from a plurality of light-emitting elements to generate a planar light source at the exit end, and images the planar light source generated at the exit end of the rod integrator to sample And an optical system for critical illumination.
According to the fourteenth aspect, it is possible to perform critical illumination without illumination unevenness.
[0021]
The invention according to claim 15 is a microscope that illuminates a sample with light from a lighting device and forms an image of transmitted light or fluorescent light from the sample for observation, wherein the lighting device includes a light source including at least one or more LED lamps. And a thin film scatterer for converting the light emitted from the light source into a planar light source, and an optical system for imaging the planar light source and critically illuminating the sample.
According to the fifteenth aspect, the resolution in the depth direction is somewhat inferior to the method using the rod integrator, but it can be manufactured at low cost. It is also easy to adapt based on widely used conventional microscopes.
[0022]
The invention according to claim 16 is a microscope for illuminating a sample with light from an illuminating device and forming an image of reflected light from the sample for observation, wherein the illuminating device includes a light source including a plurality of LED lamps and a plurality of light emitting elements. A rod integrator that generates a planar light source at the exit end by superimposing and adding the incident light from the light source to make a planar light source, and while maintaining the distance between the light source and the rod integrator, the position of the exit end of the rod integrator is set to the field stop position or aperture. Lighting switching means for switching to Koehler illumination and critical illumination by moving to a stop position.
According to the sixteenth aspect, it is possible to easily switch between observation with a large depth of focus and observation with a small depth of focus during observation.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the principle of the lighting device of the present invention. Light beams from the plurality of LED lamps L1 to Ln are condensed on the incident end face of the rod integrator. At this time, the LED lamps L1 to Ln are arranged so that the light beam enters within the light receiving angle of the rod integrator. The light beam incident on the incident end of the rod integrator is multiple-reflected inside the rod integrator, and the light beams from the individual LED lamps are superimposed and added, and at the same time are made uniform. When the directivity of each LED lamp is sharp, it is sufficient to arrange the optical axis of the LED lamp, that is, the emission direction toward the incident end face of the rod integrator. When the directivity is low, the light flux from each LED lamp is condensed on the incident end face of the rod integrator using a lens or a mirror. In the present invention, the number of LED lamps spatially arranged is limited by the limitation of the light receiving angle of the rod integrator. Therefore, when the light quantity is further insufficient, the lighting apparatuses are connected in multiple stages (cascade) as shown in FIG. 2 and the light quantity is increased by increasing the number of LED lamps.
[0024]
An embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a configuration diagram of the first embodiment. FIG. 4 is a diagram showing an assembled state of the LED lamp 1 on the heat conductive electrode substrate. In this embodiment, a plurality of LED lamps 1 are arranged on a heat conductive electrode substrate 2 made of, for example, a copper plate, and are installed so that the optical axis of the LED lamp 1 faces the incident end face of the rod integrator 3. A lead frame 11 on which one of the cathode electrode and the anode electrode of the LED chip 10 of each LED lamp 1 is mounted is electrically connected to the heat conductive electrode substrate 2. The fixing surface of the LED lamp 1 of the heat conductive electrode substrate 2 is formed as a concave spherical surface, and the insulating film 4 is attached thereto. The lead frame 11 penetrates through the insulating film 4 and is electrically connected to the heat conductive electrode substrate 2. The other lead frame 12 is connected to the wiring pattern 7 provided on the surface of the insulating film 4. In the present embodiment, the bonding is performed by soldering to the copper thermally conductive electrode substrate, but an adhesive that conducts electricity and heat well can be used. Due to this thermal coupling, heat generated from the LED chip 10 can be efficiently released.
[0025]
In order to release heat from the heat conductive electrode substrate 2, the heat conductive electrode substrate is provided with a heat radiating means. One specific example of the heat dissipating means is shown in FIG. In this embodiment, a Peltier element 8 is arranged on the back of the heat conductive electrode substrate 2, a radiator 5 is provided on the Peltier element 8, each of them is thermally coupled, and the radiator 5 is further cooled by a cooling fan 6. Have been. In the present embodiment, 16 shell-shaped LED lamps 1 having a sharp directivity with a view angle of ± 6 degrees are used and arranged in a grid pattern. Any number of LED lamps 1 having other shapes and performances can be arbitrarily arranged.
[0026]
FIG. 5 shows a configuration diagram of a modification of the first embodiment. In this embodiment, a plurality of LED lamps 1 are arranged on a flat heat conductive electrode substrate 2 so that the optical axes thereof are parallel to each other. Between the LED lamp 1 and the rod integrator 3, a condensing lens 9 for condensing the light flux of each LED lamp 1 on the incident end of the rod integrator 3 is provided. According to the present embodiment, there is no need to adjust the optical axis of each LED lamp 1 so as to face the incident end of the rod integrator 3. Since the light beam can be guided, it is effective when the directivity of the LED lamp 1 is low.
[0027]
The rod integrator 3 is an optical propagator in which a light beam introduced from the incident end repeats multiple reflections and propagates to the exit end. In the rod integrator 3 shown in FIG. 6, a clad 30 formed of an optical material having a low refractive index like the optical fiber surrounds a core body 31 formed of an optical material having a high refractive index. The rod integrator 3 shown in FIG. 7 has a core 31 made of a glass rod or a plastic rod that can have a function of a clad in the surrounding air and totally reflect the surface. The rod integrator 3 shown in FIG. 8 is a mirror rod formed by coating a metal such as aluminum on the surface of glass or plastic to form a mirror 32. The rod integrator 3 shown in FIG. 9 is a typical example of a structure in which the rod integrator is formed in a tapered shape such that the cross-sectional area decreases from the input end 3A to the output end 3B. The tapered rod integrator acts to reduce the light flux and increase the light intensity. The tapered shape allows the emission end to be optically coupled to an optical fiber to produce a fiber light source. As an application example of the tapered rod integrator, a point light source shown in FIG. 10 or a linear light source shown in FIG. 11 can be produced. A point light source can easily obtain parallel light by adding a lens. In addition, the tapered shape can be applied to the structure of only the core in FIG. 7 or the structure in which the core surface is mirrored in FIG. Further, the shape of the rod integrator can be not only a cylinder or a prism but also a curved shape other than a straight shape.
[0028]
The configuration of the incident end of the rod integrator 3 will be described. At the incident end of the core body 31 of the rod integrator 3, a condensing lens 33 for increasing the light receiving angle is arranged in contact with the incident end face as shown in FIG. 12, or is formed on a convex lens 34 shown in FIG. ing. FIG. 14 shows a structure in which the core material of the core body 31 of the rod integrator 3 and the LED lamp 1 are integrated by molding.
The configuration of the incident end and the exit end of the rod integrator 3 can be selectively applied to the above-described embodiments such as a structure with and without the clad 30 and the mirror 32.
[0029]
A second embodiment of the present invention will be described. FIG. 15 is a perspective view of an LED chip assembly constituting a second embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a partial sectional view of the LED chip assembly. In the LED chip integrated body, a plurality of LED chips 9 are directly mounted on the heat conductive electrode substrate 2 by bonding and are electrically and thermally connected. An insulating film 4 on which a wiring pattern 7 is provided is stuck on the surface of the heat conductive electrode substrate 2. The other electrode of each LED chip 9 is connected to the wiring pattern 7 via a chip resistor 14 by a bonding wire 13. Although not shown in the figure, the whole or at least the LED chip 9 and the bonding wires 13 are covered with a transparent resin for protection.
[0030]
The LED chip assembly can be used in place of the LED lamp described above. In addition, many LED chip integrated bodies are not only excellent in heat dissipation efficiency but also suitable for mass production because the LED chip 7 is thermally coupled directly to the thermally conductive electrode substrate 2 without through a lead frame.
[0031]
An embodiment of a microscope employing the illumination device of the present invention will be described. FIG. 17 is a schematic diagram of a microscope. The microscope illuminates the sample surface through the objective lens 42 by converting the light from the illumination device 50 into parallel light with the field lens 40 and reflecting the light on the dichroic mirror 41. The transmitted light or fluorescent light from the sample surface passes through the objective lens 42 and the dichroic mirror 41 and is imaged on the image plane by the imaging lens 43 for observation.
[0032]
The illumination device 50 is arranged such that the exit end of the rod integrator 3 matches the field stop position of the microscope. Thereby, a uniform planar light source having no luminance unevenness generated at the exit end of the rod integrator 3 is imaged on the observation surface of the sample, and critical illumination is realized. This enables critical illumination without illumination unevenness, and enables observation in a state where the depth of focus is smaller than that of Koehler illumination. This is because the depth of focus of observation is proportional to the product of the depth of focus of illumination and the depth of focus of imaging.
[0033]
The present invention is applicable to both transmitted light illumination and epi-illumination such as fluorescence observation. Since the depth of focus is shallow, an optical slice image can be obtained. It is also possible to acquire a plurality of optical slice images while shifting the observation plane in the depth direction, and reconstruct a three-dimensional stereoscopic image from these optical slice images by an image processing technique. Also, since the refractive angle of the material can be adjusted for the exit angle of the rod integrator, it can be transmitted to the field lens disposed in front of the rod integrator without loss of light energy.
[0034]
Illumination switching means for moving the illumination device 50 to the field stop position and the aperture stop position in the direction of the arrow shown in the figure is provided. The illumination switching unit switches the Koehler illumination and the critical illumination by moving the position of the exit end of the rod integrator 3 to the field stop position or the aperture stop position while maintaining the distance between the light source 1 and the rod integrator 3. By making the exit end of the rod integrator coincide with the aperture stop position, Koehler illumination is achieved.
[0035]
It is desirable to image a flat light source with no thickness generated at the exit end of the rod integrator on the sample observation surface, but in order to produce it at low cost, it is easy to arrange the thin film scatterer at the aperture stop position. Critical lighting can be realized. The thin film scatterer has a smaller scattering layer thickness than conventional frosted glass or opal glass, and can also limit the scattering angle. There is a thin film scatterer using the surface relief hologram technology that can be used for this purpose, for example, a trade name “Light Shaping Diffuser” manufactured by Physical Optics Corporation (CA. USA).
[0036]
【The invention's effect】
According to the illuminating device of the present invention, the luminous flux from the plurality of LED lamps is superimposed by the rod integrator and can be used as an illuminating device in which the light intensities are added. The illumination device becomes a uniform light source without illumination unevenness. In addition, by thermally coupling the lead frame on which the LED chip is mounted or the LED chip itself to the heat conductive electrode substrate, the heat radiation effect is improved and a large current can flow through the LED, so that the light intensity increases. At the same time, deterioration due to heat generation is suppressed, and the life can be extended.
According to the microscope of the present invention, when a rod integrator is used, critical illumination without illumination unevenness is possible, and when a thin film scatterer is used instead of the rod integrator, it can be manufactured at low cost. In addition, it is easy to adapt based on a widely used conventional microscope, and it is possible to easily switch between observation with a large depth of focus and observation with a small depth of focus during observation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the principle of a lighting device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an application example in which the lighting devices of the present invention are cascaded.
FIG. 3 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an assembled state of the LED lamp on a heat conductive electrode substrate.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a modification of the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of a rod integrator.
FIG. 7 is a diagram showing a modification of the rod integrator.
FIG. 8 is a view showing another modification of the rod integrator.
FIG. 9 is a diagram showing another modification of the rod integrator.
FIG. 10 is a diagram showing an example of a point light source using a tapered rod integrator.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a linear light source using a tapered rod integrator.
FIG. 12 is a view showing an embodiment of a rod integrator light receiving angle enlarging means.
FIG. 13 is a view showing a modification of the rod integrator light reception angle enlarging means.
FIG. 14 is a diagram showing a structure in which an LED is integrated with the incident end of a rod integrator by molding.
FIG. 15 is a perspective view of an LED chip integrated body.
FIG. 16 is a partial cross-sectional view of the LED chip assembly.
FIG. 17 is a schematic diagram of a microscope employing the illumination device of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... LED lamp, 2 ... heat conductive electrode board, 3 ... rod integrator, 4 ... insulating film, 5 ... radiator, 7 ... wiring pattern, 10 ... LED chip, 11, 12 ... lead frame, 30 ... clad body, 31: core body, 32: mirror, 50: lighting device.

Claims (16)

熱伝導性電極基板と、
前記熱伝導性電極基板に配置され、LEDチップをマウントしたリードフレームが前記熱伝導性電極基板に電気的かつ熱的に接続された複数のLEDランプと、
前記複数のLEDランプから発する光束を入射端面に入射し、内部で前記光束を重畳して前記各LEDランプの光強度を加算し出射端面から出射するロッドインテグレータと、
を備えていることを特徴とする照明装置。
A thermally conductive electrode substrate;
A plurality of LED lamps arranged on the heat conductive electrode substrate, and a lead frame mounted with an LED chip is electrically and thermally connected to the heat conductive electrode substrate,
A rod integrator that emits a light beam emitted from the plurality of LED lamps to an incident end face, adds the light flux of the LED lamps inside, adds the light intensity of each of the LED lamps, and emits the light from the emission end face;
A lighting device comprising:
請求項1の記載において、LEDランプの光軸がロッドインテグレータの入射端面に向けられていることを特徴とする照明装置。2. The lighting device according to claim 1, wherein an optical axis of the LED lamp is directed to an incident end face of the rod integrator. 請求項1の記載において、LEDランプの光束がレンズまたはミラーによりロッドインテグレータの入射端面に集光されていることを特徴とする照明装置。2. The lighting device according to claim 1, wherein the light flux of the LED lamp is condensed on the incident end face of the rod integrator by a lens or a mirror. 複数のLEDチップを熱伝導性電極基板に直接マウントして電気的かつ熱的に接続されたLEDチップ集積体と、
前記LEDチップ集積体からの光束を集光する集光レンズと、
前記集光レンズで集光された光束を入射端面に入射し、内部で複数のLEDチップの光束を重畳して光強度を加算し出射端面から出射するロッドインテグレータと、
を備えていることを特徴とする照明装置。
A plurality of LED chips mounted directly on the thermally conductive electrode substrate and electrically and thermally connected with an LED chip integrated body;
A condenser lens for condensing a light beam from the LED chip assembly;
A rod integrator that makes the light beam condensed by the condenser lens incident on the incident end face, adds light intensity of a plurality of LED chips inside, adds light intensity, and emits light from the exit end face,
A lighting device comprising:
請求項1〜4のいずれかの記載において、ロッドインテグレータが入射端から出射端に向けて断面積が小さくなるテーパー状に形成されていることを特徴とする照明装置。The lighting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the rod integrator is formed in a tapered shape such that a cross-sectional area decreases from an incident end to an exit end. 請求項5において、ロッドインテグレータの出射端が点状であることを特徴とする照明装置。The lighting device according to claim 5, wherein the emission end of the rod integrator is point-shaped. 請求項5において、ロッドインテグレータの出射端が線状であることを特徴とする照明装置。6. The lighting device according to claim 5, wherein the emission end of the rod integrator is linear. 請求項1〜7のいずれかの記載において、ロッドインテグレータがミラー加工されていることを特徴とする照明装置。The lighting device according to any one of claims 1 to 7, wherein the rod integrator is mirror-processed. 請求項1〜8のいずれかの記載において、ロッドインテグレータの入射端面に集光レンズが配置されていることを特徴とする照明装置。9. The lighting device according to claim 1, wherein a condensing lens is disposed on an incident end face of the rod integrator. 請求項1〜9のいずれかの記載において、ロッドインテグレータがコア体を有し、該コア体の入射端が凸レンズに形成されていることを特徴とする照明装置。The lighting device according to any one of claims 1 to 9, wherein the rod integrator has a core body, and an incident end of the core body is formed as a convex lens. 請求項1〜8のいずれかの記載において、ロッドインテグレータがコア体を有し、該コア体の入射端に複数のLEDランプを配置した基板が埋め込まれていることを特徴とする照明装置。9. The lighting device according to claim 1, wherein the rod integrator has a core body, and a substrate on which a plurality of LED lamps are arranged is embedded at an incident end of the core body. 請求項1または4の記載において、熱伝導性電極基板のLEDランプまたはLEDチップが配置された面とは反対側の面には放熱手段が熱結合されていることを特徴とする照明装置。5. The lighting device according to claim 1, wherein a radiator is thermally coupled to a surface of the heat conductive electrode substrate opposite to a surface on which the LED lamp or the LED chip is arranged. 6. 請求項1〜12のいずれかに記載の照明装置をカスケード接続されていることを特徴とする照明装置。An illumination device comprising the illumination device according to claim 1 cascaded. 照明装置からの光で試料を照明し、該試料からの透過光若しくは蛍光を結像させて観察する顕微鏡において、
前記照明装置は照明光を供給する複数のLEDランプからなる光源と、前記複数の発光素子からの入射光を重畳加算して均一化し、射出端に平面状光源を生成するロッドインテグレータと、前記ロッドインテグレータの射出端に生じた平面状光源を結像して試料を臨界照明する光学系と、からなることを特徴とする顕微鏡。
In a microscope that illuminates a sample with light from an illumination device and forms an image of transmitted light or fluorescence from the sample and observes the image,
A light source comprising a plurality of LED lamps for supplying illumination light, a rod integrator for superimposing and uniformizing incident light from the plurality of light emitting elements to generate a planar light source at an emission end; An optical system configured to form an image of a planar light source generated at an exit end of an integrator and critically illuminate a sample.
照明装置からの光で試料を照明し、該試料からの透過光若しくは蛍光を結像させて観察する顕微鏡において、
前記照明装置は少なくとも1個以上のLEDランプからなる光源と、前記光源からの射出光を平面状光源化する薄膜散乱体と、前記平面状光源を結像して試料を臨界照明する光学系と、からなることを特徴とする顕微鏡。
In a microscope that illuminates a sample with light from an illumination device and forms an image of transmitted light or fluorescence from the sample and observes the image,
The illumination device is a light source composed of at least one or more LED lamps, a thin film scatterer that converts the light emitted from the light source into a planar light source, and an optical system that forms an image of the planar light source and critically illuminates the sample. A microscope comprising:
照明装置からの光で試料を照明し、該試料からの反射光を結像させて観察する顕微鏡において、
前記照明装置は複数のLEDランプからなる光源と、前記複数の発光素子からの入射光を重畳加算して均一化し、射出端に平面状光源を生成するロッドインテグレータと、前記光源とロッドインテグレータの間隔を保持した状態で、前記ロッドインテグレータの射出端の位置を視野絞り位置または開口絞り位置に移動させてケーラー照明と臨界照明を切り替える照明切替手段と、を備えていることを特徴とする顕微鏡。
In a microscope that illuminates a sample with light from an illumination device and forms an image of reflected light from the sample for observation,
A light source including a plurality of LED lamps, a rod integrator that superimposes and adds incident light from the plurality of light emitting elements to generate a planar light source at an emission end, and a distance between the light source and the rod integrator. A microscope that comprises: an illumination switching unit configured to move the position of the exit end of the rod integrator to a field stop position or an aperture stop position and switch between Koehler illumination and critical illumination while holding the rod.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006071817A (en) * 2004-08-31 2006-03-16 Ricoh Co Ltd Image display device, projector, and image observing device
WO2008047893A1 (en) * 2006-10-19 2008-04-24 Olympus Corporation Microscope
JP2008521233A (en) * 2004-11-18 2008-06-19 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Light emitting device having conversion structure
JP2008234908A (en) * 2007-03-19 2008-10-02 Nec Lighting Ltd Led spotlight
WO2010134104A1 (en) * 2009-05-20 2010-11-25 Universita' Degli Studi Di Cagliari Modular multi-band fluorescence excitation system.
CN102375315A (en) * 2010-08-16 2012-03-14 深圳市光峰光电技术有限公司 Light source and projection system applying same
WO2015122346A1 (en) * 2014-02-12 2015-08-20 ウシオ電機株式会社 Laser light source device and image projection device
JP2015156261A (en) * 2014-02-19 2015-08-27 オムロン株式会社 relay
CN106352255A (en) * 2016-11-02 2017-01-25 广东奥普特科技股份有限公司 Point condensing device
CN116430566A (en) * 2023-06-12 2023-07-14 南京凯视迈科技有限公司 Intelligent management method for confocal microscope

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006071817A (en) * 2004-08-31 2006-03-16 Ricoh Co Ltd Image display device, projector, and image observing device
JP4685386B2 (en) * 2004-08-31 2011-05-18 株式会社リコー Image display device, projector device, and image observation device
JP2008521233A (en) * 2004-11-18 2008-06-19 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Light emitting device having conversion structure
US9234845B2 (en) 2006-10-19 2016-01-12 Olympus Corporation Microscope with reflecting fluorescence illumination optical system
WO2008047893A1 (en) * 2006-10-19 2008-04-24 Olympus Corporation Microscope
EP2075615B1 (en) 2006-10-19 2016-07-20 Olympus Corporation Microscope
JP5244605B2 (en) * 2006-10-19 2013-07-24 オリンパス株式会社 microscope
JP2008234908A (en) * 2007-03-19 2008-10-02 Nec Lighting Ltd Led spotlight
WO2010134104A1 (en) * 2009-05-20 2010-11-25 Universita' Degli Studi Di Cagliari Modular multi-band fluorescence excitation system.
CN102375315A (en) * 2010-08-16 2012-03-14 深圳市光峰光电技术有限公司 Light source and projection system applying same
CN106406001A (en) * 2010-08-16 2017-02-15 深圳市光峰光电技术有限公司 Light source and projection system using the same
JP2015152667A (en) * 2014-02-12 2015-08-24 ウシオ電機株式会社 Laser beam source device and image projection device
WO2015122346A1 (en) * 2014-02-12 2015-08-20 ウシオ電機株式会社 Laser light source device and image projection device
JP2015156261A (en) * 2014-02-19 2015-08-27 オムロン株式会社 relay
CN106352255A (en) * 2016-11-02 2017-01-25 广东奥普特科技股份有限公司 Point condensing device
CN116430566A (en) * 2023-06-12 2023-07-14 南京凯视迈科技有限公司 Intelligent management method for confocal microscope
CN116430566B (en) * 2023-06-12 2023-08-25 南京凯视迈科技有限公司 Intelligent management method for confocal microscope

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