JP2005245539A - 照明装置、この照明装置を用いたスリットランプ、およびこの照明装置を用いた顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化および熱の発生を抑えることが可能であり、明るさのムラを抑えることが可能な照明装置、この照明装置を用いたスリットランプ、顕微鏡を提供すること。
【解決手段】 基準面に対して平行に配列される複数の発光素子２１から構成される第１発光素子群２４を具備し、この第１発光素子群２４から出射される照明光の光軸に沿って前後し、かつ第１発光素子群２４の夫々の発光素子２１と光軸方向から見て干渉しない隙間部位に配置される立体配列を為す、複数の発光素子２１から構成される第２発光素子群２５と、を光源部２０が有している。また、一端側から他端側に向かうにつれて窄まる挿通孔５１を具備し、この挿通孔５１の一端側に光源部２０が配置されると共に、該挿通孔５１の内壁には照明光を反射させる反射手段５２が設けられ、該反射手段５２での照明光の反射によって照明光の進行をガイドするガイド部材５０、を具備している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を用いた照明装置、この照明装置を用いたスリットランプ、およびこの照明装置を用いた顕微鏡に関する。

例えば顕微鏡や医療用のスリットランプ等の照明装置には、光源部として白熱電球が用いられるのが一般的である。かかる照明装置の光源部としては、ハロゲン球やクリプトン球を使用することが多い（特許文献１、段落番号０００３参照）。ここで、かかる照明装置においては、光源部としての白熱電球を内蔵するタイプのものがあると共に、特に大光量の白熱電球では、当該白熱電球を外部光源として用いて、グラスファイバを通して光を供給するタイプのものがある。

また、特許文献１には、光源部にＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いている構成が開示されている。かかる構成では、照明用の光源として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の波長の光を出射するＬＥＤを配置し、これらのＬＥＤをダイクロイックミラーを用いて合成している。また、特許文献２には、発光ダイオードを円弧状又は円形状に配置した構成が開示されている。かかる構成では、レンズおよびスリットを用いて、所定の光束を得ている。さらに、特許文献３にも、光源として白色ＬＥＤを用いている構成が開示されている。

特開２００１−１９０４９９号公報（段落番号０００３、００２４、図２参照） 特開２００１−８７２２６号公報（段落番号０００９、００１９００２０、図１〜図４参照） 特表２００３−５３３３２１号公報（段落番号００２９、００３０、図３参照）

上述の特許文献１（段落番号０００３）のように、光源部に白熱電球を用いる場合、照明装置自体が大型化するといった問題がある。すなわち、上述の白熱電球を内蔵する場合、白熱電球自体が大きなスペースを占めるため、照明装置およびこの照明装置が設けられるスリットランプ等の小型化の妨げとなっている。特に、大光量の白熱電球を用いる場合には、スリットランプ等の大型化は避けられず、照明装置の内蔵が困難となっている。また、白熱電球を内蔵するタイプでは、必然的に光量が少なくなる、といった問題がある。

また、大光量の白熱電球を外部光源として用いると共に、グラスファイバ等によって当該白熱電球とスリットランプ等とを接続する方式を採用することも可能であるが、この場合は、照明に関する外部機器がさらに増える結果となるので、スリットランプ等の大型化は避けられない。また、持ち運びも不便となる。

さらに、白熱電球は熱を多量に発生するため、当該白熱電球を用いる場合には、温度上昇、放熱性等を考慮しなければならない。すなわち、仮に大光量の白熱電球を、顕微鏡の光源として使用する場合、細菌等の観察対象（検体）が、熱によって生存できなくなる、といった不都合が生じる。このように、上述の白熱電球を用いる照明装置は、現状ではユーザの使い勝手が悪く、不便となっている。

そこで、上述の白熱電球ではなく、ＬＥＤを用いて大型化、発熱性といった問題を解決することが考えられる。しかしながら、本出願人が、ＬＥＤを用いてテストを行ったところ、以下のような欠点があることが判明した。まず、ＬＥＤを１つだけ使用すると共に、このＬＥＤと集光レンズと組み合わせて使用したところ、光量が少なく暗すぎることが分かった。

そこで、複数のＬＥＤを用いて実験を行ったところ、夫々のＬＥＤに対応する結像が生じ、明るさにムラが生じる結果となっている。なお、かかる明るさのムラは、特許文献２や３に開示されている構成によっても、解決されていない。また、特許文献１においては、ＬＥＤの各色が合成されることで、１本の白色光としているので、明るさのムラは生じないが、光軸方向に大きなスペースが必要になると共に、ダイクロイックミラーといった別部材が必要となる。

この他に、本出願人は、夫々のＬＥＤに、当該ＬＥＤと同径のレンズを、角度を有する状態で配置する、いわゆるフライアイレンズ方式を用いたＬＥＤの配列を用いて実験を行っている。しかしながら、フライアイレンズ方式を用いても、夫々のＬＥＤに対応する結像を和らげることはできず、光源として不適切な結果となっている。

以上のように、現状では、ＬＥＤを用いた場合には、１つでは暗すぎ、複数では夫々のＬＥＤによって複数の結像が生じてしまうため、明るさのムラの解消が困難であり、白熱電球を用いた場合のような、明るさのムラの少ない光源を得ることが困難となっている。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、小型化および熱の発生を抑えることが可能であると共に、明るさのムラを抑えることが可能な照明装置、この照明装置を用いたスリットランプ、およびこの照明装置を用いた顕微鏡を提供しよう、とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、基準面に対して平行に配列される複数の発光素子から構成される第１発光素子群を具備し、この第１発光素子群から出射される照明光の光軸に沿って前後し、かつ第１発光素子群の夫々の発光素子と光軸方向から見て干渉しない隙間部位に配置される立体配列を為す、複数の発光素子から構成される第２発光素子群と、を有する光源部と、一端側から他端側に向かうにつれて窄まる挿通孔を具備し、この挿通孔の一端側に光源部が配置されると共に、該挿通孔の内壁には照明光を反射させる反射手段が設けられ、該反射手段での照明光の反射によって照明光の進行をガイドして他端側から照明光を出射させるガイド部材と、を具備するものである。

このように構成した場合には、第１発光素子群および第２発光素子群の夫々の発光素子から出射された照明光は、挿通孔の内部を進行するが、その一部は反射手段による反射を繰り返しながら進行する。ここで、第１発光素子群と第２発光素子群とは、光軸に沿って前後しているので、反射手段によって反射するポイントがずれている。しかも、第２発光素子群の夫々の発光素子は、第１発光素子群の夫々の発光素子と光軸方向から見て干渉しない隙間部位に配置される。そのため、挿通孔を通過した照明光は、適度に散乱される。また、挿通孔は、一端側から他端側に向かうにつれて窄まっているため、照明光が集光する集光部位が存在すると共に、当該集光部位においては、結像が和らげられて略均一な照明光と見なすことができる。

このように、反射手段を用いて、発光素子から出射される照明光を集光しているので、当該発光素子から出射される照明光の損失が少なくすることができる。また、発光素子の集合体を光源部としているので、当該発光素子からの熱の発生を抑えることができ、細菌等の観察対象が、熱によって生存できなくなるのを防ぐことができる。また、発光素子を用いることにより、省電力化を図ることができると共に、照明装置の小型化を図ることが可能となる。

また、他の発明は、複数の発光素子から構成され、照明光を出射する光源部と、一端側から他端側に向かうにつれて窄まる挿通孔を具備し、この挿通孔の一端側に光源部が配置されると共に、該挿通孔の内壁には照明光を反射させる反射手段が設けられ、該反射手段での照明光の反射によって照明光の進行をガイドして他端側から照明光を出射させるガイド部材と、を具備するものである。

このように構成した場合には、光源部から出射された照明光は、挿通孔の内部を進行するが、その一部は反射手段による反射を繰り返しながら進行する。ここで、挿通孔は、一端側から他端側に向かうにつれて窄まっているため、照明光が集光する集光部位が存在すると共に、当該集光部位においては、結像が和らげられて略均一な照明光と見なすことができる。

このように、反射手段を用いて、発光素子から出射される照明光を集光しているので、当該発光素子から出射される照明光の損失を少なくすることができる。また、発光素子の集合体を光源部としているので、当該発光素子からの熱の発生を抑えることができ、細菌等の観察対象が、熱によって生存できなくなるのを防ぐことができる。また、発光素子を用いることにより、省電力化を図ることができると共に、照明装置の小型化を図ることが可能となる。

さらに、他の発明は、基準面に対して平行に配列される複数の発光素子から構成される第１発光素子群と、この第１発光素子群から出射される照明光の光軸に沿って前後し、かつ第１発光素子群の夫々の発光素子と光軸方向から見て干渉しない隙間部位に配置される立体配列を為す、複数の発光素子から構成される第２発光素子群と、を有する光源部と、一端側から他端側に向かう挿通孔を具備し、この挿通孔の一端側に光源部が配置されると共に、該挿通孔の内壁には照明光を反射させる反射手段が設けられ、該反射手段での照明光の反射によって照明光の進行をガイドして他端側から照明光を出射させるガイド部材と、を具備するものである。

このように構成した場合には、第１発光素子群および第２発光素子群の夫々の発光素子から出射された照明光は、挿通孔の内部を進行するが、その一部は反射手段による反射を繰り返しながら進行する。ここで、第１発光素子群と第２発光素子群とは、光軸に沿って前後しているので、反射手段によって反射するポイントがずれている。しかも、第２発光素子群の夫々の発光素子は、第１発光素子群の夫々の発光素子と光軸方向から見て干渉しない隙間部位に配置される。そのため、挿通孔を通過した照明光は、適度に散乱される。そのため、照明光の集光部位においては、結像が和らげられて略均一な照明光と見なすことができる。

このように、反射手段を用いて、発光素子から出射される照明光を集光しているので、当該発光素子から出射される照明光の損失が少なくすることができる。また、発光素子の集合体を光源部としているので、当該発光素子からの熱の発生を抑えることができ、細菌等の観察対象が、熱によって生存できなくなるのを防ぐことができる。また、発光素子を用いることにより、省電力化を図ることができると共に、照明装置の小型化を図ることが可能となる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、反射手段は、表面が照明光を反射するミラー面を有するシール部材であると共に、当該シール部材が挿通孔の内壁面に貼付されているものである。

このように構成した場合には、シール部材のミラー面によって照明光を反射し、挿通孔の他端側から良好に出射させることができる。この場合、挿通孔を鏡面加工することによって反射手段を形成する場合と比較して、製造コストを抑えることが可能となる。

さらに、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、基準面は平面状に設けられていると共に、第２発光素子群は、基準面に対して平行に配列されているものである。このように構成した場合には、基準面が平面状であるため、照明光は、他端側に向かって窄まる挿通孔によって、集光部位において集光される。また、基準面と第２の基準面とが平行であるため、第２発光素子群における発光素子は、第１発光素子群における発光素子の配列の隙間部分から確実に出射される。また、第２発光素子群における発光素子は、照明光の中心を光軸に沿わせる状態で出射させる。それにより、挿通孔から出射される照明光は、集光部位において良好に集光する。

また、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、挿通孔は、円孔であることとしたものである。このように構成した場合には、挿通孔からは、円形状の出射光の光束が得られる。それにより、例えばスリットランプのような、眼の検査に適した出射光を得ることが可能となる。

さらに、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、一端側から他端側に向かうにつれて窄まる挿通孔は、光軸に対して３度〜１０度を為して形成されているものである。このように構成した場合には、挿通孔から出射される照明光は、結像が和らげられて、集光部位において略均一な照明光と見なされる状態で得られる。そのため、当該集光部位における照明光を、光学装置の照明として活用可能となる。

また、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、第１発光素子群は縦横３列ずつの計９個の前記発光素子から構成されると共に、第２発光素子群は縦横４列を為す配列のうち４隅を取り除いた計１２個の発光素子から構成されるものである。

このように構成した場合には、光軸の前方側から見ると、発光素子が八角形状に、隙間無く配置される状態となる。それにより、挿通孔から出射される照明光は、結像が一層和らげられて、集光部位において略均一な円形状の照明光として得られる。

さらに、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、光軸に沿うと共にガイド部材の他端側から離間する集光部位には、光束を形成するレンズが配置されるものである。このように構成した場合には、集光部位にレンズが配置され、このレンズによって適切な幅を有する光束が形成される。それにより、その後の照明光学系へ、かかる適切な幅を有する光束をガイドすることができる。

また、他の発明は、スリットランプにおいて、上述の各発明に係る照明装置を照明光学系が具備すると共に、照明光学系により照射された被検者の眼を検査する検査光学系を具備するものである。

このように構成した場合には、照明光学系を通して、夫々の発光素子から出射される照明光が、被検者の眼に照射される。また、かかる照明光が照射された状態で、検者は検査光学系を介して眼の検査を行うことができる。また、スリットランプが上述の照明装置を具備するので、当該スリットランプの小型化を図ることができる。また、光源部に多数の発光素子を用いる構成のため、高輝度の照明光を得ることができ、被検者の眼を検査するのに適したスリットランプが得られる。さらに、照明装置は発光素子を用いていることにより、当該照明装置からの発熱を低減でき、スリットランプの小型化と相俟って携帯性に優れた構成を実現することができる。

さらに、他の発明は、顕微鏡において、上述の各発明に係る照明装置を照明光学系が具備すると共に、照明光学系により照射された被検体を観察する観察光学系を具備するものである。

このように構成した場合には、照明光学系を通して、夫々の発光素子から出射される照明光が、検体に向けて照射される。また、かかる照明光が照射された状態で、検者は観察光学系を介して検体を観察することができる。また、顕微鏡が上述の照明装置を具備するので、当該顕微鏡の小型化を図ることができる。また、光源部に多数の発光素子を用いる構成のため、高輝度の照明光を得ることができ、被検者の眼を検査するのに適したスリットランプが得られる。さらに、照明装置は発光素子を用いていることにより、当該照明装置からの発熱を低減でき、検体が熱によって生存できなくなる、といった不具合を防ぐことができる。

本発明によると、照明装置の小型化が図れると共に、熱の発生を抑えることが可能となる。また、発光素子を用いている照明装置において、明るさのムラを抑えることが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態に係る照明装置１０、およびこの照明装置１０を採用した好適な例であるスリットランプ１００について、図１から図７に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る照明装置１０の全体構成を示すと共に、カレイドスコープ筒を側方から見た端面を示す図である。また、図２は、ＬＥＤレンズ構造２３の構成を示す側面から見た端面図である。また、図３は、光源部２０におけるＬＥＤレンズ構造２３の配列状態を示す平面図である。また、図４は、カレイドスコープ筒５０を他端側から見た状態を示すフランジ部５４における断面図である。また、図５は、照明装置１０の出射状態を側面から見た概略図である。

図１に示すように、照明装置１０は、光源部２０と、光源部２０に接続される制御回路部４０と、光源部２０から出射された光をガイドするカレイドスコープ筒５０と、から構成されている。

このうち、光源部２０は、図１に示すように、ＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）２１を内包すると共に、光の出射部位にレンズ２２が取り付けられた複数のＬＥＤレンズ構造２３を有している。なお、このＬＥＤ２１は、発光素子に対応する。レンズ２２は、ＬＥＤ２１を囲む樹脂体またはガラス体と共に、一体的に形成されている。

ここで、ＬＥＤレンズ構造２３の側方から見た端面構成を図２に示す。ＬＥＤレンズ構造２３は、ＬＥＤ２１から出射された光を、一定の角度範囲に亘るように拡散させるものである。このＬＥＤレンズ構造２３から出射される光の角度範囲としては、本実施の形態では、７．５度（略７．５度）となるように設計されている。

なお、ＬＥＤレンズ構造２３からの光の出射角度範囲は、上述の角度範囲には限られず、略３度〜１０度の範囲内であれば良い。

図１に示すように、このＬＥＤレンズ構造２３は、基板３０に対して、例えば半田付けによって取り付けられている。このＬＥＤレンズ構造２３は、基板３０に対して、上下２段の高さ位置となるように取り付けられている。すなわち、ＬＥＤレンズ構造２３は、上下方向に交差する立体配列を為している。このうち、基板３０から見て離間する上段側に位置するＬＥＤレンズ構造２３の配列が、第１発光素子群２４を構成している。本実施の形態では、第１発光素子群２４は、縦横３個ずつの計９個のＬＥＤレンズ構造２３から構成されている。

なお、本実施の形態では、第１発光素子群２４は、平面状の基板３０に対して略平行な状態で配列されている。すなわち、本実施の形態では、かかる基板３０の表面が、基準面となっていて、第１発光素子群２４は、かかる基板３０の表面に対して平行となる状態で、夫々のＬＥＤレンズ構造２３ａが配置されている。

また、基板３０に近接する下段側に位置するＬＥＤレンズ構造２３の配列が、第２発光素子群２５を構成している。また、第２発光素子群２５も、基板３０の表面に対して平行となる状態で、夫々のＬＥＤレンズ構造２３ｂが配置されている。本実施の形態では、第２発光素子群２５は、縦横４個ずつの計１６個のＬＥＤレンズ構造２３の配列のうち、隅角部に位置している４個のＬＥＤレンズ構造２３を取り除いた、計１２個のＬＥＤレンズ構造２３から構成されている。すなわち、本実施の形態では、第１発光素子群２４と第２発光素子群２５の夫々のＬＥＤ２１の合計が、２１個となっている。

なお、以下の説明においては、第１発光素子群２４を構成するＬＥＤレンズ構造２３を、ＬＥＤレンズ構造２３ａと呼ぶと共に、第２発光素子群２４を構成するＬＥＤレンズ構造２３を、ＬＥＤレンズ構造２３ｂと呼ぶ。また、両者を特に区別しない場合には、単にＬＥＤレンズ構造２３と呼ぶ。

また、光軸Ｌ（図１参照）を法線方向とする平面図（図３）において、第１発光素子群２４の中心と、第２発光素子群２５の中心とは、一致していると共に、ＬＥＤレンズ構造２３ａ，２３ｂの配列ピッチも同一となっている。しかも、図３において、隣り合うＬＥＤレンズ構造２３ａの間の部位（隙間部分）に、ＬＥＤレンズ構造２３ｂが配置される。それにより、図３の平面図においては、ＬＥＤレンズ構造２３ａ，２３ｂが隙間無く敷き詰められた状態となる。なお、図３においては、わずかな隙間Ｓが発生しているが、全く隙間Ｓが発生しないようにしても良い。光軸方向から見てＬＥＤレンズ構造２３ａとＬＥＤレンズ構造２３ｂとが一部重なるように配置させるのが好ましいが、重ならないように配置しても良い。

また、ＬＥＤレンズ構造２３ｂは、その頂部がＬＥＤレンズ構造２３ｂの底面部にぶつかる状態で配置されている。このように配置することにより、光源部２０は、光軸Ｌにそう方向においても、ＬＥＤレンズ構造２３ａ，２３ｂが隙間無く敷き詰められた状態となっている。しかしながら、光軸方向にわずかな隙間が発生するように配置させても良い。

なお、ＬＥＤレンズ構造２３の配列は、図３に示す配列に限られるものではない。例えば、ＬＥＤレンズ構造２３を、図１および図３に示されるのと同様に２段となるように配置すると共に、ＬＥＤレンズ構造２３ａと、ＬＥＤレンズ構造２３ｂとで、略正三角形を構成する配置となるようにしても良い。

また、ＬＥＤレンズ構造２３が、上述のように２段となるように基板３０に対して取り付けられるため、ＬＥＤレンズ構造２３ａの端子２３ａ１は、ＬＥＤレンズ構造２３ｂの端子２３ｂ１よりも長く突出している。それにより、ＬＥＤレンズ構造２３ａの高さ位置を、高く設けることが可能となっている。

また、基板３０に取り付けられている各ＬＥＤレンズ構造２３に対して、配線４１を介して制御回路部４０が接続されている。この制御回路部４０により、ＬＥＤ２１には所定値に変換された電力が供給される。また、制御回路部４０には、コネクタ、ケーブル等を介して不図示の電源から電力が供給される。

かかる構成の光源部２０が、ガイド部材としてのカレイドスコープ筒５０の一端開口部に差し込まれる。カレイドスコープ筒５０は、アルミ又はアルミ合金等の丸棒状の金属部材を、旋割加工、フライス加工等の機械加工を施すことによって形成される。また、カレイドスコープ筒５０は、その内部に光をガイドするための、円孔となっている挿通孔５１を有している。この挿通孔５１は、図１に示すように、光源部２０が配置される一端側が、光の出射部位である他端側よりも大径となるように、断面がテーパ状に形成されている。

また、挿通孔５１の内壁面は、反射手段としてのミラー面５２で覆われている。ミラー面５２は、光源部２０で出射された光を反射させる部分である。かかるミラー面５２は、本実施の形態では、挿通孔５１の内壁面に鏡面処理が施されたシール部材５３を貼り付けることにより構成されている。しかしながら、シール部材５３を貼り付けず、挿通孔５１に対して鏡面加工を施すことによって、ミラー面５２を形成するようにしても良い。

なお、本実施の形態では、挿通孔５１は、その内壁面の傾斜角度が、当該挿通孔５１の中心軸線（光軸Ｌ）に対して、略７．５度を為している。また、挿通孔５１の一端側の直径は、２５．５ｍｍであると共に、当該挿通孔５１の他端側の直径は、１３ｍｍとなっている。また、カレイドスコープ筒５０の全長は、４８ｍｍとなっていると共に、カレイドスコープ筒５０の後述するフランジ部５４以外の外径は、２７ｍｍとなっている。しかしながら、照明装置１０の寸法は、これに限られなく、仮想光源部位Ａにて良好に光源的に集光され、かつ均一化が図られた照明光が得られれば、どのような寸法であっても良い。

図１および図４に示すように、カレイドスコープ筒５０には、フランジ部５４が設けられている。このフランジ部５４は、例えば後述するスリットランプ１００、顕微鏡等に、取付固定するための部分である。そのため、フランジ部５４には、ラジアル方向に１２０度間隔で、計３つの取付孔５５が形成されている。

また、フランジ部５４には、その外周面にネジ孔５６が形成されている。このネジ孔５６は、フランジ部５４の外周面から、当該カレイドスコープ筒５０の径方向の中心に向かうように形成されている。ネジ孔５６には、芋ネジ等の取付手段が挿入される。それにより、カレイドスコープ筒５０の加工に際して、当該カレイドスコープ筒５０の芯出しを行うことが可能となる。なお、ネジ孔５６も、本実施の形態では、フランジ部５４のラジアル方向に１２０度間隔で、計３つ設けられている。

また、図１に示すように、カレイドスコープ筒５０の他端側には、段差部５７が設けられている。段差部５７は、光の出射部位の近傍において、別個独立の、後述するスリットランプ１００、又は不図示の顕微鏡等の、光学装置との取り付けの際の嵌合のために設けられている。

また、上述のような照明装置１０が適用されるスリットランプ１００について、図６および図７に示す。図６は、スリットランプ１００の外観を示す斜視図である。この図６に示すように、スリットランプ１００は、手持ち式の眼科診断機器であり、台座１１０と、この台座１１０から突出する第１突出部１２０および第２突出部１３０を有している。このうち、第１突出部１２０は、突出の中途部分が握り部１２１となっていて、当該握り部１２１を検者が把持することを可能としている。また、握り部１２１には、不図示のスイッチが設けられていて、当該スイッチのオン／オフの切り替えにより、光源部２０（図１参照）への電力の供給のオン／オフを切り替えることが可能となる。

また、図６に示すように、第１突出部１２０の突出先端部には、接眼部１２２が設けられている。この接眼部１２２は、投光窓１３５およびレンズ部１２９を介して照明光の光束が投光された眼１２８ｂ（眼底）を、観察するための部分である。かかる接眼部１２２には、左右独立の接眼レンズ１２７が設けられている。また、この接眼部１２２に近接して、プリズム収納部１２３が設けられている。プリズム収納部１２３には、後述する幅調整用プリズム１２６が内蔵されている。また、プリズム収納部１２３は、左右方向に向かって屈伸可能であり、当該屈伸によって、接眼部１２２（接眼レンズ１２７）の左右方向が広げられる。

また、第１突出部１２０には、被検者の眼１２８ｂを検査するための検査光学系１２４（図７参照）が内蔵されている。この検査光学系１２４は、レンズ群１２５、幅調整用プリズム１２６、接眼レンズ１２７を有している。以下、スリットランプ１００の検査光学系１２４について、図７に基づいて説明する。

第１突出部１２０の内部のうち、第２突出部１３０寄りの部分には、複数のレンズ（対物レンズ１２５ａ、変倍レンズ１２５ｂ、結像レンズ１２５ｃ等）から構成されるレンズ群１２５が設けられている。このレンズ群１２５には、前述の光束で照らされている被検者の眼１２８ｂから反射される像（以下、反射光束とする。）が通過する。また、第１突出部１２０の内部のうち、反射光束の進行方向に沿った方向には、幅調整用プリズム１２６が配置されている。幅調整用プリズム１２６は、上述したプリズム収納部１２３の屈伸に応じて、反射光束の光路を変更させる。なお、光路変更が生じた場合でも、接眼部１２２から出射される反射光束の出射具合に変化は生じない。

また、第１突出部１２０のうち、幅調整用プリズム１２６から反射光束の進行方向に沿って所定だけ進行した部位には、接眼レンズ１２７が設けられている。接眼レンズ１２７は、接眼部１２２に収納されていて、検出者の眼１２８ａに向けて反射光束を出射させる部位である。そのため、検出者がこの接眼レンズ１２７に自身の眼１２８ａを近接させることにより、被検者の眼１２８ｂからの反射光束が照射される。それによって、検出者は、被検者の眼１２８ｂを検査することができる。

また、図６に示す第２突出部１３０の内部には、上述した照明装置１０を始めとする、照明光学系１３１が内蔵されている。かかる照明光学系１３１は、照明装置１０、レンズ１３２、スリット板１３３、ミラー１３４、投光窓１３５を有している。以下、スリットランプ１００の照明光学系について、図７に基づいて説明する。

第２突出部１３０の内部には、ＬＥＤ２１を具備する照明装置１０が設けられていて、この照明装置１０からは、光束が発せられる。また、光束の進行方向に沿って、レンズ１３２が設けられていて、ＬＥＤ２１（ＬＥＤレンズ構造１２３）から発せられた光束は、このレンズ１３２を通過することで、平行光束に整えられる。さらに、レンズ１３２よりも光束の進行方向に沿った方向には、スリット板１３３が配置されている。平行光束が当該スリット板１３３を通過することによって、平行光束の幅が決定される。

さらに、スリット板１３３から光束の進行方向に沿って所定だけ進行した部位には、ミラー１３４が配置されている。このミラー１３４は、第２突出部１３０の突出先端部に位置していて、光束の進路を変更させる。また、第２突出部１３０の先端部分には、当該第２突出部１３０を塞ぐように、投光窓１３５が設けられている。投光窓１３５は、第２突出部１３０のうち被検者に向かう光束の出射部位に設けられている。この投光窓１３５を通過した光束は、被検者の眼１２８ｂに向けて照射され、この光束の照射により、被検者の眼１２８ｂ（眼底）が照らされる。

なお、図６に示すように、第２突出部１３０は、回動軸１３６を中心として回動可能となっている。それにより、被検者に対する照明光の出射方向（出射角度）を、調整することが可能となっている。

以上のような構成を有する照明装置１０、およびこの照明装置１０を用いたスリットランプ１００を使用する場合の作用について、以下に説明する。

電源から制御回路部４０に電力の供給が開始されると、ＬＥＤレンズ構造２３における夫々のＬＥＤ２１が発光する。すると、レンズ２２を通過して、第１発光素子群２４および第２発光素子群２５の夫々のＬＥＤレンズ構造２３から照明光が出射されるが、この照明光は、挿通孔５１の内部においては、図５に示すように、一定の角度範囲に亘って散乱した状態で進行する。ここで、出射される照明光のうち、ミラー面５２に向かって進行する照明光も存在する。しかしながら、かかる照明光は、ミラー面５２によって反射され、カレイドスコープ筒５０の他端側に向かうこととなる。このように、ミラー面５２による光の反射によって、各ＬＥＤレンズ構造２３から出射される照明光は、散乱しつつ絞り込まれていく。

また、照明光の出射部位は、ＬＥＤレンズ構造２３が設けられている挿通孔５１の一端側の部位と比較して、小径となるように窄まっている。そのため、出射部位から出射される照明光は、拡散が抑えられ、互いのＬＥＤレンズ構造２３から出射される照明光が重なり合って輝度が向上した状態となる。

ここで、第１発光素子群２４のＬＥＤレンズ構造２３ａは、図１における挿通孔５１の内部側に位置して照明光を出射すると共に、第２発光素子群２５のＬＥＤレンズ構造２３ｂは、図１における挿通孔５１の開放端側に位置して照明光を出射している。すなわち、光源部２０は、照明光の出射ポイントがずれる配列となる、立体配列を採用している。そのように、出射ポイントが前後してずれるため、出射部位から出射される照明光の散乱度合いが増幅され、当該照明光の輝度の均一化を一層図ることができる。

ここで、ＬＥＤ２１に当該ＬＥＤ２１と同径のレンズを角度を付けて配置した、フライアイレンズ方式の場合、当該ＬＥＤ２１の１つ１つに対応した結像が生じる。しかしながら、本実施の形態のように、立体配列を採用すると、個々の結像の径が異なること、および第１発光素子群２４による結像と結像の間の部位に、第２発光素子群２５の結像が配置され、第１発光素子群２４の結像間における隙間を埋める結果となること等により、出射された光は、外部の所定位置（図５において、Ａに相当する部分）においては、輝度分布のばらつきが抑えられた１つの光源と見なせる状態となる。そのため、当該光源の光を照明光として利用することができる。

なお、照明装置１０から出射された照明光（光束）は、その後、上述のレンズ１３２、スリット板１３３、ミラー１３４および投光窓１３５を通過して、被検者の眼１２８ｂ（眼底）に出射される。また、被検者の眼１２８ｂから反射された反射光束は、レンズ群１２５、幅調整用プリズム１２６および接眼レンズ１２７を通過して、検出者の眼１２８ａに向けて出射される。それによって、検出者は、被検者の眼１２８ｂ（眼底）を検査することができる。

このような構成の照明装置１０によれば、ＬＥＤ２１を用いて照明装置１０を構成しているので、白熱電球を用いる場合と比較して、当該照明装置１０の小型化を図ることができる。また、ＬＥＤ２１を用いることにより、照明装置１０全体からの発熱量を抑えることができ、照明装置１０に別個の冷却手段を設ける必要がない。また、ＬＥＤ２１を用いることにより、照明装置１０の省電力化を図ることが可能となる。

さらに、多数のＬＥＤレンズ構造２３を用いて照明装置１０を構成しているので、照明装置１０から出射される照明光は、明るさが十分なものとなる。また、第１発光素子群２４および第２発光素子群２５の夫々のＬＥＤレンズ構造２３ａ，２３ｂから、照明光が出射されるので、当該照明光の出射ポイントが、光軸Ｌに沿って前後方向にずれている。このように、照明光の出射ポイントが、光軸Ｌに沿う方向にずれているので、ミラー面５２により反射を繰り返しながら挿通孔５１から出射される照明光は、仮想光源部位Ａにおいては、適度に散乱され、結像が和らげられて略均一と見なすことができる照明光が得られる。

すなわち、ＬＥＤ２１から出射される光が、照明光として適した状態で得られる。このため、略均一な照明光が必要とされる、スリットランプ１００、顕微鏡等の各種光学機器に採用可能となる。

また、挿通孔５１は、一端側から他端側に向かうにつれて、窄まる形状に形成されている。このため、挿通孔５１が、一端側から他端側に向かうにつれて、広がる形状に形成されている場合と比較して、ＬＥＤレンズ構造２３から出射された照明光が挿通孔５１から出射される際に、拡散が抑えられ、仮想光源部位Ａにおいては、互いのＬＥＤレンズ構造２３から出射される照明光が重なり合って輝度が向上させることが可能となる。また、挿通孔５１の一端側が他端側と比較して広いため、多くのＬＥＤレンズ構造２３を配置することが可能となり、一層明るい照明光を得ることが可能となっている。

また、第２発光素子群２５の夫々のＬＥＤレンズ構造２３ｂは、第１発光素子群２４の夫々のＬＥＤレンズ構造２３ａの配置の隙間部分に配置されている。そのため、単位面積当たりに配置されるＬＥＤ２１の個数を多くすることが可能となり、明るい照明光を得ることが可能となる。

また、ミラー面５２を用いて、ＬＥＤレンズ構造２３から出射される照明光を集光しているので、従来のようなスリットを用いて、照明光をカットする方式と比較して、ＬＥＤ２１から出射される照明光の損失を少なくすることができ、効率の良い照明装置１０となる。さらに、挿通孔５１の内壁面に、表面の鏡面処理が施されたシール部材５３を貼り付けることによって、ミラー面５２を形成しているので、挿通孔５１の内壁面を、加工精度の高い鏡面加工する場合と比較して、製造コストを抑えることができる。また、照明光の反射特性を悪化させることもない。

さらに、第１発光素子群２４および第２発光素子群２５の夫々のＬＥＤレンズ構造２３は、基板３０の表面に対して平行な状態で配置されている。このため、第２発光素子群２５におけるＬＥＤレンズ構造２３ｂから出射された照明光は、第１発光素子群２４を構成するＬＥＤレンズ構造２３ａの配列の隙間部分から確実に、しかも最大限効率的な状態で出射させることができる。それにより、一層明るい照明光を、挿通孔５１の他端側から得ることが可能となる。

また、挿通孔５１は、円孔となるように形成されている。このため、挿通孔５１からは、円形状の出射光の光束を得ることができ、後の光路において、レンズ１３２等によって照明光の加工をし易くなる。

さらに、挿通孔５１は、光軸Ｌに対して３度〜１０度を為す窄み形状に形成されている。このため、挿通孔５１から出射される照明光は、結像が和らげられ、仮想光源部位Ａにおいて略均一な照明光と見なされる状態で得られる。また、当該仮想光源部位Ａにおける照明光を、光学装置の照明として活用可能となる。

また、第１発光素子群２４は縦横３列ずつの計９個のＬＥＤレンズ構造２３ａから構成されると共に、第２発光素子群２５は縦横４列を為す配列のうち４隅を取り除いた計１２個のＬＥＤレンズ構造２３ｂから構成されている。このため、光軸Ｌの前方側から見ると、ＬＥＤレンズ構造２３が八角形状に、隙間無く配置される状態となり、挿通孔５１から出射される照明光は、ＬＥＤ２１からの各結像が一層和らげられる。それにより、仮想光源部位Ａにおいては、略均一な円形状の照明光が得られる。

さらに、照明装置１０の仮想光源部位Ａに、レンズ１３２の如きレンズを配置した場合には、当該レンズ１３２によって適切な幅を有する光束を形成することができ、その後の照明光学系へ、かかる適切な幅を有する光束をガイドすることができる。また、このような配置を採ることにより、照明光学系１３１を光軸方向に小型化することができる。なお、レンズ１３２は、仮想光源部位Ａに配置しても良いが、仮想光源部位Ａよりも照明光の進行方向側に配置しても良い（図５の二点鎖線参照）。

また、スリットランプ１００が上述の照明装置１０を具備することにより、明るい照明光を被検者の眼１２８ｂに照射することが可能となる。また、照明光が照射された状態で、検者は検査光学系１２４を介して眼１２８ｂの検査を行うことができる。さらに、スリットランプ１００の小型化を図ることができると共に、ＬＥＤレンズ構造２３を用いる構成のため、高輝度の照明光を得ることができる。また、スリットランプ１００における発熱を低減することができ、スリットランプ１００の小型化と相俟って携帯性に優れた構成を実現することができる。

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。

上述の実施の形態では、照明装置１０をスリットランプ１００に適用した場合について説明している。しかしながら、照明装置１０を適用する機器は、スリットランプ１００には限られない。スリットランプ１００以外に照明装置１０を適用する好適な機器としては、例えば顕微鏡が挙げられる。すなわち、照明装置１０を顕微鏡の光源（照明部分）として用いることが可能である。顕微鏡に、上述の照明装置１０を適用した場合には、当該照明装置１０からの熱の発生を抑えることが可能であるため、細菌等の検体（観察対象物）が熱によって死なない、といったメリットがある。

なお、顕微鏡の場合には、検査光学系１２４が、観察光学系となる。また、上述の照明装置１０は、顕微鏡以外に、例えばスポットライト等に適用することが可能である。また、スリットランプ１００は、据え置き型の眼科診断を行う装置に対して、脱着自在に構成しても良い。

また、上述の実施の形態では、反射手段として、シール部材５３に存在するミラー面５２を用いた場合について説明している。しかしながら、反射手段は、ミラー面５２に限られるものではなく、照明光が全反射となる条件を満たすガラス内壁面、光ファイバーの内壁面を利用する等しても良い。また、ミラー面５２は、挿通孔５１の内壁面と同様にテーパ形状を為している。しかしながら、ミラー面５２の断面が所定の曲面を描く曲面形状に形成されていても良い。

さらに、上述の実施の形態では、ガイド部材として、金属部材からなるカレイドスコープ筒５０を用いる場合について説明している。しかしながら、ガイド部材は、カレイドスコープ筒５０に限られるものではなく、例えばアルミ箔等を丸める等して形成したものであっても良い。また、挿通孔を有するものであれば、ガイド部材は金属部材には限られず、例えば樹脂を材質とする筒状部材等、種々の部材を使用することが可能である。

また、上述の実施の形態では、光源部２０は、ＬＥＤ２１の配列から構成されている。しかしながら、光源部２０は、ＬＥＤ２１から構成される場合には限られず、例えば有機ＥＬ発光素子（特に白色発光有機ＥＬ素子）、カーボン・ナノチューブを利用した固体発光素子を用いても良い。

さらに、上述の実施の形態では、基準面が基板３０の表面となっている。しかしながら、基準面は、基板３０の表面には限られず、所定の曲面（例えば球状、楕円状曲面等）、折れ曲がっている２面または３面等の全ての面を基準面としても良い。このような場合でも、ＬＥＤレンズ構造２３ａ，２３ｂが、当該基準面に夫々のＬＥＤレンズ構造２３が平行となる状態で配置されることにより、第１発光素子群２４又は第２発光素子群２５が構成される。

また、上述の実施の形態では、挿通孔５１は、円孔に形成されている。しかしながら、挿通孔５１は、円孔には限られず、例えば矩形孔や楕円孔、その他の複雑な形状を為す孔形状であっても良い。

また、上述の実施の形態では、第１発光素子群２４が計９個、第２発光素子群２５が計１２個のＬＥＤレンズ構造２３を具備している。しかしながら、第１発光素子群２４および第２発光素子群２５における、夫々のＬＥＤレンズ構造２３の個数は、これに限られるものではなく、挿通孔５１のうち、光軸Ｌに垂直な内部端面を埋める構成であれば、どのような個数であっても良い。他の個数の例としては、第１発光素子群２４が計１６個（縦横４個ずつ）、第２発光素子群２５が計２１個（縦横５個ずつの配列のうち、四隅を取り除いた構成）のＬＥＤレンズ構造２３を有する構成がある。さらに、他の個数の例としては、第１発光素子群２４が計４個（縦横２個ずつ）、第２発光素子群２５が計５個（縦横３個ずつの配列のうち、四隅を取り除いた構成）のＬＥＤレンズ構造２３を有する構成がある。

また、第１発光素子群２４と第２発光素子群２５とは、図８に示す配列を為していても良い。図８に示す配列（Cross On Square 配列）では、第１発光素子群２４は、ａ×ｂ個（縦ａ個、横ｂ個）の長方形状に配列されたＬＥＤレンズ構造２３を有している。また、第２発光素子群２５は、ｃ×ｄ個（縦ｃ個、横ｄ個）の長方形状に配列されたＬＥＤレンズ構造２３のうち、４隅を取り去った状態となっていて、ＬＥＤレンズ構造２３の個数は、ｃ×ｄ−４個となっている。

なお、上述の実施の形態では、ａ＝３，ｂ＝３，ｃ＝４，ｄ＝４となっている。また、図８に示す関係では、ｃ−１＝ａ，ｄ−１＝ｂという関係を満たすのが好ましい。

また、上述の例示では、第１発光素子群２４および第２発光素子群２５から構成されるＬＥＤレンズ構造２３の配列は、その平面形状が略８角形となっている。しかしながら、ＬＥＤレンズ構造２３の配列は、略８角形には限られず、略６角形、略１２角形等、種々の多角形に沿った配置を取ることが可能である。また、多角形状に沿った配置には限られず、種々の曲面に沿った配置を取ることも可能である。

また、上述の実施の形態では、第１発光素子群２４と第２発光素子群２５とが、夫々１段ずつとなっている。しかしながら、第１発光素子群２４および第２発光素子群２５は、夫々１段ずつに限られず、２段以上のＬＥＤレンズ構造２３をまとめて第１発光素子群２４とし、同じく２段以上のＬＥＤレンズ構造２３をまとめて第２発光素子群２５としても良い。

また、上述の実施の形態では、上下２段となる立体配列を採用している。しかしながら、立体配列は、上下２段に限られるものではなく、上下３段以上の立体配列を採用しても良い。なお、上下３段の立体配列を採用する場合でも、図３に示す平面図状態において、２つのＬＥＤレンズ構造２３が重ならないように配置する必要がある。その他、階段状、中心が一端側に位置すると共に外径側が他端側に向かう螺旋状等、種々の立体配列を採用することが可能である。

本発明の照明装置は、眼科検診等で用いられるスリットランプ、および顕微鏡の照明に利用することができる。

本発明の一実施の形態に係る照明装置の全体構成を示すと共に、カレイドスコープ筒を側方から見た端面を示す図である。 図１の照明装置において、ＬＥＤレンズ構造の構成を示す側方から見た端面図である。 図１の照明装置において、光源部におけるＬＥＤレンズ構造の配列状態を示す平面図である。 図１の照明装置において、カレイドスコープ筒を他端側から見た状態を示すフランジ部における断面図である。 図１の照明装置において、カレイドスコープ筒における照明光の出射状態を側面から状態を示す概略図である。 図１の照明装置を用いたスリットランプの外観を示す斜視図である。 図５のスリットランプにおける検査光学系および照明光学系を示す光学経路図である。 図１の照明装置において、ＬＥＤレンズ構造の配列の一例を示す平面図である。

符号の説明

１０…照明装置
２０…光源部
２１…ＬＥＤ（発光素子）
２３…ＬＥＤレンズ構造
２４…第１発光素子群
２５…第２発光素子群
３０…基板
４０…制御回路部
５０…ガイドスコープ筒（ガイド部材）
５１…挿通孔
５２…ミラー面（反射手段）
５３…シール部材
１００…スリットランプ
１１０…台座
１２０…第１突出部
１２２…接眼部
１２３…プリズム収納部
１２４…検査光学系
１２５…レンズ群
１２６…幅調整用プリズム
１２７…接眼レンズ
１３０…第２突出部
１３１…照明光学系
１３３…スリット板
１３５…投光窓
１３６…回動軸

Claims (11)

1. 基準面に対して平行に配列される複数の発光素子から構成される第１発光素子群を具備し、
   この第１発光素子群から出射される照明光の光軸に沿って前後し、かつ上記第１発光素子群の夫々の発光素子と光軸方向から見て干渉しない隙間部位に配置される立体配列を為す、複数の発光素子から構成される第２発光素子群と、
   を有する光源部と、
   一端側から他端側に向かうにつれて窄まる挿通孔を具備し、この挿通孔の一端側に上記光源部が配置されると共に、該挿通孔の内壁には上記照明光を反射させる反射手段が設けられ、該反射手段での照明光の反射によって上記照明光の進行をガイドして他端側から照明光を出射させるガイド部材と、
   を具備することを特徴とする照明装置。
2. 複数の発光素子から構成され、照明光を出射する光源部と、
   一端側から他端側に向かうにつれて窄まる挿通孔を具備し、この挿通孔の一端側に上記光源部が配置されると共に、該挿通孔の内壁には上記照明光を反射させる反射手段が設けられ、該反射手段での照明光の反射によって上記照明光の進行をガイドして他端側から照明光を出射させるガイド部材と、
   を具備することを特徴とする照明装置。
3. 基準面に対して平行に配列される複数の発光素子から構成される第１発光素子群と、
   この第１発光素子群から出射される照明光の光軸に沿って前後し、かつ上記第１発光素子群の夫々の発光素子と光軸方向から見て干渉しない隙間部位に配置される立体配列を為す、複数の発光素子から構成される第２発光素子群と、
   を有する光源部と、
   一端側から他端側に向かう挿通孔を具備し、この挿通孔の一端側に上記光源部が配置されると共に、該挿通孔の内壁には上記照明光を反射させる反射手段が設けられ、該反射手段での照明光の反射によって上記照明光の進行をガイドして他端側から照明光を出射させるガイド部材と、
   を具備することを特徴とする照明装置。
4. 前記反射手段は、表面が照明光を反射するミラー面を有するシール部材であると共に、当該シール部材が前記挿通孔の内壁面に貼付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項に記載の照明装置。
5. 前記基準面は平面状に設けられていると共に、前記第２発光素子群は、前記基準面に対して平行に配列されていることを特徴とする請求項１，３又は４記載の照明装置。
6. 前記挿通孔は、円孔であることを特徴とする請求項１，２，４又は５のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 一端側から他端側に向かうにつれて窄まる前記挿通孔は、光軸に対して３度〜１０度を為して形成されていることを特徴とする請求項１，２，４〜６のいずれか１項に記載の照明装置。
8. 前記第１発光素子群は縦横３列ずつの計９個の前記発光素子から構成されると共に、前記第２発光素子群は縦横４列を為す配列のうち４隅を取り除いた計１２個の前記発光素子から構成されることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の照明装置。
9. 前記光軸に沿うと共に前記ガイド部材の他端側から離間する集光部位には、光束を形成するレンズが配置されることを特徴とする請求項１，４〜８のいずれか１項に記載の照明装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の照明装置を照明光学系が具備すると共に、上記照明光学系により照射された被検者の眼を検査する検査光学系を具備することを特徴とするスリットランプ。
11. 請求項１から９のいずれか１項に記載の照明装置を照明光学系が具備すると共に、上記照明光学系により照射された被検体を観察する観察光学系を具備することを特徴とする顕微鏡。

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