JP2006058409A - 顕微鏡用照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＬＥＤの発光の集光効率が良く、構造が簡素で、小型化が容易に可能で、コストを削減できる顕微鏡用照明装置を提供する。
【解決手段】 顕微鏡用照明装置４０は、全体が環状を呈し、基板１と、この基板１に環状に配置された複数のＬＥＤ１０と、ＬＥＤ１０の発光面側に設けられ、各ＬＥＤ１０の発光面との対向位置から前記環の中心軸側にそれぞれずれた位置にＬＥＤ１０からの発光を前記環の中心軸方向に集光するレンズ２０を有するレンズ集合体２とを備える。また、レンズ集合体２は、各ＬＥＤ１０との正対側にそれぞれＬＥＤ１０からの発光をレンズ２０に導く凹面２５を有する。ＬＥＤ１０からの発光は、凹面２５によりレンズ２０に導かれ、更にレンズ２０により前記環の中心軸方向に集光される。
【選択図】 図３

Description

この発明は、顕微鏡（特に光学顕微鏡）に取り付けて使用する顕微鏡用照明装置に関する。

従来、顕微鏡（特に光学顕微鏡）の照明装置としては、ハロゲンランプ、キセノンランプ、蛍光灯等が用いられている。しかしながら、昨今ではそれらに代わり、消費電力の削減等から光源としてＬＥＤを使用したものが使用されるようになってきている。ＬＥＤを使用した照明装置としては、例えば、中心部に所定の空間を残して複数のＬＥＤを円形状に配設したリング照明装置がある（例えば、特許文献１参照）。この照明装置は、顕微鏡に取り付けることができるようになっている。

また、光学顕微鏡の照明装置として、基板に複数のＬＥＤ素子をリング状に配置し、各ＬＥＤ素子が赤、青、緑のＬＥＤを接近した状態で各々独立して実装してなる照明装置がある（例えば、特許文献２参照）。この照明装置も、顕微鏡に取り付けることができるようになっている。

この他、ＬＥＤ支持体と、そのＬＥＤ支持体に所定軸方向に発光面を向けて装着した複数のパワーＬＥＤと、各パワーＬＥＤの発光面側にそれぞれ設けた複数のレンズと、それらレンズを一体的に保持するレンズ保持体と、レンズ保持体及びＬＥＤ支持体間に介在し、レンズ保持体を前記軸を中心として回転可能に支持するとともにその正逆回転動作に伴って前記軸方向に沿って進退させる進退機構と、レンズ保持体の回転動作を各レンズの光軸が各パワーＬＥＤの光軸と略一致する複数の角度でそれぞれ制止する回転制止機構とを備えたスポット照明装置がある（例えば、特許文献３参照）。この照明装置は、花屋や植物工場等で用いる人工光源である。
特開平１０−１４９７０５号公報 実用新案登録第３１００５３１号公報 特開２００４−２２１０４２号公報

ところで、顕微鏡用の照明装置には、対象物を明るく照らすことに加えて、対象物に効率良く光を集めることが求められる。上記特許文献１記載の照明装置では、各ＬＥＤからの発光を対象物に向けて集光させるために、各ＬＥＤの光軸がリング状の本体部の軸心方向に向けて所定の傾斜角度（３０〜７５°）を持って配設されている。しかしながら、このような構成では、ＬＥＤを傾斜状態で取り付けるための構造が複雑になり、コストも掛かる。

上記特許文献２記載の照明装置では、ＬＥＤ素子は基板に水平状に実装されているだけであり、集光効率を上げるような手立ては特に採られていない。

また、上記特許文献３記載の照明装置では、パワーＬＥＤに対してレンズ保持体を進退させることで、レンズとパワーＬＥＤとの間隔を調整し、照射面積及び指向性を変えているが、レンズとパワーＬＥＤとの間隔が最も離れた最離間位置においても、照明光が若干拡がりながら進むように設定されている。特に、パワーＬＥＤの照明光をＬＥＤ支持体の軸に向かって集光させるには、別部品である反射体をＬＥＤ支持体の周囲に取り付けるようになっている。この場合、部品点数が多くなるだけでなく、反射体やそれを取り付けるための構造が必要であり、コスト高にもなる。

この発明は、そのような問題点に着目してなされたもので、ＬＥＤの発光の集光効率が良く、構造が簡素で、小型化が容易に可能で、コストを削減できる顕微鏡用照明装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の顕微鏡用照明装置は、顕微鏡に取り付けるための開口部を有する基板と、この基板の開口部の周囲に環状に配置された複数のＬＥＤと、ＬＥＤの発光面側に設けられ、各ＬＥＤの発光面との対向位置から前記環の中心軸側にそれぞれずれた位置にＬＥＤからの発光を前記環の中心軸方向に集光するレンズを有するレンズ集合体とを備えることを特徴とする。

この顕微鏡用照明装置では、レンズ集合体の各レンズが対応のＬＥＤの発光面との対向位置から前記環の中心軸側にずれているので、各ＬＥＤからの発光はレンズにより前記環の中心軸方向に集光される。

この照明装置において、レンズ集合体は、各ＬＥＤとの正対側にそれぞれＬＥＤからの発光をレンズに導く凹面を有することが好ましい。

また、各ＬＥＤは、赤色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子及び青色ＬＥＤ素子から成ることが好適である。

更に、レンズ集合体は、樹脂成形されて成ることが好ましい。

本発明によれば、ＬＥＤの発光の集光効率が良く、構造が簡素で、小型化が容易に可能であり、しかもコストを削減できる。

請求項２の構成とすれば、各ＬＥＤの発光の集光効率がより一層良くなる。

請求項３の構成とすれば、よりムラの無い照明が可能となり、赤・緑・青の各色や混色が容易であるだけでなく、赤・緑・青の混色性が良く、色の安定性も良くなる。

請求項４の構成とすれば、レンズ又はレンズと凹面を有するレンズ集合体の製造が容易になる。

以下、実施の形態により、この発明を更に詳細に説明する。

実施形態に係る顕微鏡用照明装置の平面図（上面図）を図１に、その底面図を図２に、側面図を図３の（ａ）に、図１の線Ａ−Ａにおける一部破断断面図を図３の（ｂ）に示す。この顕微鏡用照明装置４０は、全体が環状を呈するもので、環状の基板１と、この基板１に環状に配置された複数のＬＥＤ１０と、ＬＥＤ１０の発光面側に設けられ、各ＬＥＤ１０の発光面との対向位置から前記環の中心軸側にそれぞれずれた位置にＬＥＤ１０からの発光を前記環の中心軸方向に集光するレンズ２０を有する環状のレンズ集合体２とを備える。基板１は、環状のケース体３に例えば嵌合により取り付けられ、レンズ集合体２は、このレンズ集合体２に設けられたネジ孔２２にネジ（図示せず）が通されてケース体３のネジ部３５に締め付けられることでケース体３に固定される。

次に、各部の構造について詳細に説明する。基板１の平面図を図５に、その裏面図を図６に示す。基板１は環状を呈しており、中心には顕微鏡５０（図１３）の先端部を挿通するための円形の開口部１１と、レンズ集合体２をケース体３に取り付けるためのネジを通すための切欠き１２と、リード線（図示せず）を通し易くするための切欠き１３とを有する。

基板１上に実装されたＬＥＤ１０は、ここでは全部で２５個あり、開口部１１の中心から等角度θ１（θ１＝１４．４°）間隔で位置決めされている。各ＬＥＤ１０は、図面には示していないが、赤色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子及び青色ＬＥＤ素子から成る。緑色ＬＥＤ素子が内側に、赤色ＬＥＤ素子が真ん中に、青色ＬＥＤ素子が外側に位置している。

基板１の裏側では、図示しない配線パターンに従って各ＬＥＤ１０が抵抗器等の電子部品（図示せず）を介して電気的に接続されている。配線パターンは基板１の裏面に設けられた端子郡１４に接続されている。ＬＥＤ１０等の回路図は例えば図７に示す通りである。この回路図において、各ＬＥＤ（赤色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子及び青色ＬＥＤ素子）１０のＯＮ，ＯＦＦを切り替えるためのスイッチや、各ＬＥＤ１０の発光強度を調整するためのボリュームを端子郡１４に接続することで、ＬＥＤ１０の点灯・消灯だけでなく、各色及び混合色の発光、ＬＥＤ１０の光度を容易に調整することができる。

レンズ集合体２の裏側の平面図を図８に、その側面図を図９の（ａ）に、図８の線Ｂ−Ｂにおける一部破断断面図を図９の（ｂ）に示す。レンズ集合体２も環状を呈し、中心に顕微鏡５０の先端部を挿通するための円形の開口部２１と、開口部２１の中心から等角度θ２（θ２＝１４．４°）間隔で設けられたレンズ（凸レンズ）２０と、前記ネジ孔２２と、リード線を束ねて保持するための突片２３と、開口部２１の中心から等角度θ２（θ２＝１４．４°）間隔で設けられた凹面２５とを有する。レンズ２０は表側に、凹面２５は裏側に設けられ、凹面２５はレンズ２０よりも外側の同心円上に並んでいる。このレンズ集合体２は樹脂成形により一体に形成されており、これによりレンズ集合体２の製作が容易となる。

図４に基板１上のＬＥＤ１０とレンズ集合体２のレンズ２０及び凹面２５との要部拡大断面図で示すように、レンズ２０は基板１上のＬＥＤ１０の発光面との対向位置から前記環の中心軸側（開口部２１の中心軸側）にずれた位置にあり、ＬＥＤ１０に精確に対向していない。すなわち、レンズ２０はＬＥＤ１０が配置された円周よりも内側の同心円上に沿って配置されている。また、レンズ集合体２は、各ＬＥＤ１０との正対側にそれぞれＬＥＤ１０からの発光をレンズ２０に導く凹面２５を有する。この凹面２５はＬＥＤ１０の上面（発光面）と略同等の大きさである。

ケース体３の内側の平面図を図１０に、図１０の矢視Ｃから見た側面図を図１１の（ａ）に、同図矢視Ｄから見た側面図を図１１の（ｂ）に、同図線Ｅ−Ｅにおける断面図を図１２の（ａ）に、同図線Ｆ−Ｆにおける断面図を図１２の（ｂ）に示す。ケース体３は、環状を呈し、基板１及びレンズ集合体２と同様に中心に顕微鏡５０の先端部を挿通するための円形の開口部３１と、ＬＥＤ１０等からの発熱を外部に放散するための放熱孔３２と、レンズ集合体２のネジ孔２２に整合するネジ部３５と、当該ケース体３（当該照明装置４０）を顕微鏡５０に取り付けるためにネジ３９（図１３）を螺合させながら進退させるためのネジ孔３６と、リード線を挿通するための挿通孔３７とを有する。

放熱孔３２は細長い帯状を呈し、等角度間隔を置いた３箇所に集まって形成されている。ネジ孔３６はケース体３の外側から内側に向かって水平方向に貫通している。このネジ孔３６にネジ３９を螺合させ、ネジ３９を回転させ、開口部３１へのネジ３９の突出度合いを調節することで、照明装置４０を顕微鏡５０に着脱することができる。

このように構成した照明装置４０は、図１３に示すように顕微鏡５０の先端部（対物レンズ付近）に通し、ネジ３９を回転により締め付けて固定する。ＬＥＤ１０からの発光Ｌは、レンズ集合体２の凹面２５によりレンズ２０に導かれ、更にレンズ２０により顕微鏡５０の中心軸（照明装置４０の中心軸）に向かって集光され、対象物５５に照射される。

この照明装置４０によれば、レンズ集合体２のレンズ２０と凹面２５との相乗作用によりＬＥＤ１０の発光の集光効率が非常に良く、対象物５５を明るく照らすことができる。しかも、構造が簡素で、小型化が容易に可能であり、コストも削減できる。

その上、ＬＥＤ１０は赤色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子及び青色ＬＥＤ素子からなるため、よりムラの無い照明が可能となり、赤・緑・青の混色が容易であるばかりか、赤・緑・青の混色性が良く、色の安定性も良い。

実施形態に係る顕微鏡用照明装置の平面図（上面図）である。 同照明装置の底面図である。 同照明装置の側面図（ａ）、及び図１の線Ａ−Ａにおける同照明装置の一部破断断面図（ｂ）である。 同照明装置の基板上のＬＥＤとレンズ集合体のレンズ及び凹面との要部拡大断面図である。 同照明装置の基板の平面図である。 同照明装置の基板の裏面図である。 同照明装置の基板に実装されるＬＥＤ等の回路図である。 同照明装置のレンズ集合体の裏側の平面図である。 同照明装置のレンズ集合体の側面図（ａ）、及び図８の線Ｂ−Ｂにおけるレンズ集合体の一部破断断面図（ｂ）である。 同照明装置のケース体の内側の平面図である。 図１０の矢視Ｃから見たケース体の側面図（ａ）、及び同図矢視Ｄから見たケース体の側面図（ｂ）である。 図１０の線Ｅ−Ｅにおけるケース体の断面図（ａ）、及び同図線Ｆ−Ｆにおけるケース体の断面図（ｂ）である。 同照明装置を顕微鏡に取り付けた使用例を示す概略図である。

符号の説明

１ 基板
２ レンズ集合体
３ ケース体
１０ ＬＥＤ
１１ 開口部
２０ レンズ
２１ 開口部
２５ 凹面
３１ 開口部
３２ 放熱孔
３９ ネジ
４０ 顕微鏡用照明装置
５０ 顕微鏡
５５ 対象物
Ｌ 発光

Claims (5)

1. 顕微鏡に取り付けるための開口部を有する基板と、この基板の開口部の周囲に環状に配置された複数のＬＥＤと、ＬＥＤの発光面側に設けられ、各ＬＥＤの発光面との対向位置から前記環の中心軸側にそれぞれずれた位置にＬＥＤからの発光を前記環の中心軸方向に集光するレンズを有するレンズ集合体とを備えることを特徴とする顕微鏡用照明装置。
2. 前記レンズ集合体は、各ＬＥＤとの正対側にそれぞれＬＥＤからの発光を前記レンズに導く凹面を有することを特徴とする請求項１記載の顕微鏡用照明装置。
3. 前記各ＬＥＤは、赤色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子及び青色ＬＥＤ素子から成ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の顕微鏡用照明装置。
4. 前記レンズ集合体は、樹脂成形されて成ることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の顕微鏡用照明装置。
5. 請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４記載の顕微鏡用照明装置が取り付けられて成ることを特徴とする顕微鏡。
   
   
   
   
   

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