JP2006521574A - 波長の異なる光で物体を照射するための配置 - Google Patents

Abstract

本発明は、顕微鏡、自動顕微鏡、蛍光顕微鏡装置に使用される、異なる波長の光で物体を照射するためのアセンブリに関する。このアセンブリは、物体を照射するためのＬＥＤ光源からなり、顕微鏡や装置の放射ビームの経路に位置する。回転軸（５）の周りを回転する受け台（６，１３）は、少なくとも１つのＬＥＤ（３；３．１）を固定する部品（７）で取り付けられる。受け台（６、１３）はハウジング（１）内にあり、装置のハウジング（１８）中に配置されている。測定や観察に必要なそれぞれの焦点波長を有するＬＥＤ（３；３．１）がハウジング（１）の光照射開口（２）の前に位置するように、受け台（６、１３）を調節する駆動ユニット（９）が設置される。

Description

本発明は、例えば滴定皿やバイオチップ読取器の読出し装置中の、顕微鏡、自動顕微鏡および蛍光顕微鏡において、波長の異なる光で物体を照射するための配置に関する。

広視野の蛍光顕微鏡においては、観察や測定に適した波長を検査すべき物体や試料に電磁照射するために、分光フィルタと組み合わせた白色光源としてハロゲンランプやアークランプが一般に使用されている。しかしながら、このような白色光源は寿命が短いので、しばしば交換しなければならない。これらの光源はまた、大量の熱を発生するので、観察や測定への悪影響もある。更に、これらの光源中の分光的に使用されない部分は、何らかの方法で抑えなければならない。これらの光源の更なる問題点は、残光のために急速オンオフができないことである。

広視野の蛍光顕微鏡に十分な、１００ｍＷ以上の光出力を有する光源は公知であり利用可能である。その光源は主にカラーＬＥＤで、約２０〜５０ｎｍの分光半値幅を有する。しかしながら、青色と緑色の領域に最大の分光を有する白色光ＬＥＤもある。カラーＬＥＤの出力は、約２０〜６０ｎｍ帯域の励起光に分光フィルタリングされた後のハロゲンランプやアークランプの光出力と同等である。

顕微鏡の照明用には、例えば照射用の白色光を得るために、異なる波長の３つ以上のＬＥＤ（ＲＧＢ光源）を使用するのが最高の技術である。
ＤＥ１００１７８２３Ａ１では、光ダイオードを配列した光源を有する顕微鏡用照明装置を開示している。このダイオード配列は白色光ダーオードや赤外光ダイオードも含み、検査対象の入射照明、送信光照明、あるいはその組合せ照明も実現できる。対象物の「傾斜」照明も可能である。

この照明装置の問題点は、顕微鏡の照射光路に、スイッチオンをするための装置や異なるＬＥＤを置くことができないことである。
ＤＥ１００１７８２３Ａ１

本発明の目的は、特に蛍光顕微鏡の光路に交互に、同じ／異なる波長の光を照射するＬＥＤ光源を高速で正確に配置可能にさせることである。

この目的は、請求項１の手段の前文で示される配列よって達成される。本発明の更なる考案や詳細は従属請求項に示されている。受け台の具体例は、搭載台が置かれている、軸に沿って回転可能な回転テーブルである。
本発明の第1の実施例では、搭載台が受け台上に固定されて、少なくとも１つのＬＥＤ
の主照射方向は回転軸に平行であるのが好ましい。

本発明の他の実施例では、搭載台が受け台上に固定されて、少なくとも１つのＬＥＤの主照射方向が回転軸から放射状であるのが望ましい。
ＬＥＤによる放射光を揃える又は一列に並べる、及び／又は均質にするために、コリメータやこの分野で周知の放射均質化装置が、ハウジングの光照射窓から光が流れる下流方向に取り付けられる。

単一色のＬＥＤではカバーできない、光スペクトルのギャップをカバーするために、ＬＥＤのうちの少なくとも１つが白色光の発光ＬＥＤであるのが望ましい。
使用されるＬＥＤは大電流で動作し、高光効率が得られるので、ＬＥＤを冷却するためのペルチェ冷却装置が、受け台とＬＥＤとの間に配置される。

ある用途に対しては、ハロゲンランプやダイオードレーザ等の他の光源が受け台の少なくとも１つの搭載台上に配置される。
配列のハウジングは、装置のハウジングに取り外せるように固定されているのが好ましい。ハウジングが装置ハウジング上で、例えばＶ字型継手の形状の迅速変化リングを用いて調整できるように配置されているのが好ましい。

少なくとも１つのＬＥＤは搭載台中で、ソケット中に適当なプラグを用いて、交換可能であると更に好ましい。更に、少なくとも１つのＬＥＤは、関連するペルチェ冷却素子と確実に組み合わさっていて、搭載台中で一緒に交換できるのが望ましい。交換の際、ＬＥＤとペルチェ冷却素子とは単一ユニットとして交換される。ＬＥＤとペルチェ冷却素子とは又、相互に外れるようになっていて、ペルチェ冷却素子を交換せずにＬＥＤのみを交換してもよい。

図中で同じ設計や機能目的を有する要素や部品には、実施例の説明で同じ参照番号を付した。
図１に簡略化して示した、顕微鏡中で異なる波長の光で物体を照射する配列ハウジング１を含む。光源として使用されるＬＥＤ３からの光が通る光照射用開口２を備え、例えば、蛍光顕微鏡や、滴定皿の読み出し装置やバイオチップ読取装置の照射光路中に導入される。シャフト４上に配置された受け台６はハウジング１中に配置されて、シャフトは、回転テーブルとして図１に示されている回転台５の軸の周りを回転可能であり、ＬＥＤ３とペルチェ冷却素子８とに取り付けられている搭載台７を備える。ＬＥＤ３とペルチェ冷却素子８とが組み合わさって単一ユニットになり、必要ならば簡単に一緒に交換可能なことが望ましい。ペルチェ冷却素子８はＬＥＤ３と組み合わさっているので、ＬＥＤ３は高電流で操作可能であり、従って高光出力を達成できる。図１では、受け台６上に４つのＬＥＤ３；３．１が配置されている。理論的には、ＬＥＤ３；３．１は４以上でも以下でもよい。ＬＥＤ３；３．１とペルチェ冷却素子８とは、留め金や磁気搭載によって受け台６に搭載されて、容易に迅速に交換可能なのが望ましい。

シャフト４、駆動装置９、を駆動するために、例えば、制御可能モータが取り付けられる。それと共に、検査すべき物体の照射に必要な、又は適合する、望ましい効果的な波長を有するＬＥＤ３が、光放射開口２の上流に置かれ、それによって、ＬＥＤ３が放射する照射光が、装置の光路中に入る。ＬＥＤ３の主要な照射方向は回転軸５に平行である。

駆動装置９を適切に制御するために、制御ユニット１０が取り付けられて、適切なソフトウエアを用いて制御される。別法として、ＬＥＤ３；３．１は、マニュアルで、または駆動装置９をマニュアルで制御することによって位置決めされる。図１の実施例において、光を束ねるためのコリメータ１１や必要ならば光フィルタは、光放射開口２の川下方向に配置される。更に、ＬＥＤ３；３．１の放射面は、光収集効果が得られるように設定される。従って、ＬＥＤの放射面は、図１のＬＥＤ３．１に示されるように、レンズ形状をしている。

光放射開口２が配置されているハウジング１の側にフランジ１２が取り付けられて、装置ハウジング１８への迅速取り付けを容易にするのが望ましい。
図２は４つのＬＥＤ３；３．１が取り付けられている回転テーブルを示す受け台６の平面図である。

図３と図４は、駆動装置９によって駆動されるシャフト４の上にプリズム状受け台１３が配置された、別の実施例である。４つの周縁面１４のそれぞれに搭載台７、ペルチェ冷却部品８、およびＬＥＤ３が、図１と図２の配置と同様に配置される。この実施例のＬＥＤ３の主要な放射方向は回転軸５の放射状方向である。プリズム状受け台１３に適合した設計であれば、４つのＬＥＤの代わりにそれ以上または以下のＬＥＤでもよい。

この配列のように、搭載台７、ペルチェ冷却部品８、および対応するＬＥＤ３が、プリズム状受け台１３の各周縁面１４上順次配列される。光放射開口２と関係するコリメータ１１は、ハウジングの中に配置される。この場合、駆動装置９は制御ユニット１０に制御される。

図５は、光放射開口２を通るＬＥＤによって放射される光束をある形状にし、均一化する部品と接続した、図１および図２の配置の例示である。放射光均一化器は、この実施例において複数の部品からなる、コリメータ１５の光の方向の川下に置かれる。環状や多角形状の、光導波路の役割をするガラスロッドやプラスチックロッド、ミラーの内面を有する空洞ロッド、または、液で充填された光導波路が放射光均一化器１６として使用される。

個々のＬＥＤ３は適切に選択されて、その照射光は、しばしば使用される、ＦＩＴＳ，Ｃｙ３、Ｃｙ５，ＡＰＣ等の蛍光の吸収スペクトルと整合するスペクトルを有する。
観察や測定の際にＬＥＤ３のスペクトル中のギャップをカバーするために、ＬＥＤ３の少なくとも１つは白色光１７（図２）、好ましくは白色光を放射するＬＥＤ、で置き換えられる。更に、ＬＥＤに位置は、例えば反射器付きのハロゲンランプのようなハロゲン光源１７が搭載台７の上に固定されてもよい。

図６は、顕微鏡や読み出し装置の装置ハウジングに配列されたハウジングの簡単な付属品を示す。ハウジング１の上に取り付けられた受光フランジ１２と、装置ハウジング１８の上に取り付けられてフランジ１２と組み合わされる受け器と、からなる、例えば鳩の尻尾の形状の迅速交換リングが設置される。この接合によって全体の迅速交換が可能になる。

回転テーブルである受け台の配置図。 ＬＥＤが配置された回転テーブルの平面図。 回転軸に対して放射方向に配置された搭載台を有する受け台の配置図。 回転受け台平面図。 コリメータと光均一化器とが備えられた配置図。 アセンブリが装置ハウジングに固定される方法を示す図。

Claims (10)

1. 顕微鏡、自動顕微鏡、および蛍光顕微鏡の装置に使用される、異なる波長の光で物体を照射する、顕微鏡や装置の照射光路に配置された、物体照射用のＬＥＤ光源を含む配置であって、
   少なくとも１つのＬＥＤ（３；３．１）がそれぞれ搭載台（７）上に設置された、回転軸（５）の周囲を回転する受け台（６；１３）であって、それによって、受け台（６；１３）が装置のハウジング（１８）中に配置されるか、又は装置のハウジング（１８）に固定されたハウジング（１）中に配置される受け台（６；１３）と、
   測定や観察に要求される有効な波長を有するＬＥＤ（３；３．１）がハウジング（１）の光照射開口（２）の上流に位置すべく、受け台（６；１３）を調節するための駆動装置（９）と、
   を備える配置。
2. 搭載台（１３）が受け台（６）に取り付けられ、それによって、少なくとも１つのＬＥＤ（３；３．１）の照射方向が回転軸（５）に平行になるべく配置されている請求項１に記載の配置。
3. 搭載台（７）が受け台（６）に取り付けられ、それによって、少なくとも１つのＬＥＤ（３；３．１）の照射方向が回転軸（５）に放射状になるべく配置されている請求項１に記載の配置。
4. コリメータ（１１，１５）及び／又は照射均一化器（１６）が、ハウジング（１）の光照射開口（２）の下流方向にある装置ハウジング（１８）中に配置されている請求項１乃至３のいずれかに記載の配置。
5. ＬＥＤ（３；３．１）の少なくとも１つが、白色光を照射する白色光ＬＥＤである請求項１乃至３のいずれかに記載の配置。
6. ＬＥＤ（３；３．１）を冷却するためのペルチェ冷却部品（８）が、受け台（６、１３）とその上にあるＬＥＤ（３；３．１）の間に配置されている請求項１乃至５のいずれかに記載の配置。
7. ハロゲン光源（１７）または他の光源が受け台（６、１３）の少なくとも１つの搭載台（７）に配置されている請求項１乃至５のいずれかに記載の配置。
8. ハウジングが、鳩の尻尾形状の迅速交換リングを用いて装置のハウジング（１８）に取り付けられる請求項１に記載の配置。
9. 少なくとも１つのＬＥＤ（３；３．１）がペルチェ冷却部品（８）なしに搭載台（７）に交換可能に取り付けられる請求項１乃至８のいずれかに記載の配置。
10. 少なくとも１つのＬＥＤ（３；３．１）がペルチェ冷却部品（８）と安全に接続されて、搭載台（７）に交換可能に取り付けられる請求項１乃至８のいずれかに記載の配置。

Images