JP2007333800A - Microscope lighting device and microscope apparatus having the same - Google Patents
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Description
本発明は、顕微鏡の照明装置とこれを有する顕微鏡装置に関する。 The present invention relates to a microscope illumination apparatus and a microscope apparatus having the same.
従来、試料が波長依存性を有する場合、試料を照明する光の波長分布を変えて照明することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に開示されている照明装置は、赤色(R)LED、緑色(G)LED、および青色(B)LEDをそれぞれ準備し、それぞれの発光強度を調節することによって、観察する試料の波長特性に対応しているため、試料の波長特性に合わせるには、試料を観察しながらRGB3色の各LEDの発光強度をそれぞれ調節する必要があり、光源の面積が大型化し、光源の調節が煩雑かつ高価になると言う問題があった。
However, the illumination device disclosed in
本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、小型で照明光の波長特性の調節が簡単で安価な高輝度の顕微鏡照明装置とこれを有する顕微鏡装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a high-intensity microscope illuminating device that is small, easily adjusts the wavelength characteristics of illumination light, and inexpensive, and a microscope device having the same. .
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標本に照射するコンデンサレンズとを有し、前記光源は、波長分布の異なる二種類以上の白色LEDが二次元に配列され、前記白色LEDの点灯を制御する制御手段を具備するすることを特徴とする顕微鏡照明装置を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention includes a light source, a collector lens that collects light from the light source, and a condenser lens that irradiates a sample with light from the collector lens, and the light source includes: Provided is a microscope illuminating device characterized in that two or more types of white LEDs having different wavelength distributions are two-dimensionally arranged and control means for controlling lighting of the white LEDs is provided.
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装置を提供する。 The present invention also provides a microscope apparatus comprising the microscope illumination apparatus.
本発明によれば、小型で照明光の波長特性の調節が簡単で安価な高輝度の顕微鏡照明装置とこれを有する顕微鏡装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a high-intensity microscope illumination apparatus that is small in size, easily adjusted in wavelength characteristics of illumination light, and inexpensive, and a microscope apparatus having the microscope illumination apparatus.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1実施の形態にかかる顕微鏡照明装置を有する顕微鏡装置の概略構成図であり、(a)は顕微鏡装置の概略構成図を、(b)は顕微鏡照明装置に用いられる光源の概略構成を示す。図2は、分光特性を示し、(a)は赤外カットフィルタの分光特性の一例を、(b)は青色成分が相対的に多い白色LEDの分光特性の一例を、(c)は緑色から赤色成分が相対的に多い白色LEDの分光特性の一例をそれぞれ示している。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a microscope apparatus having the microscope illumination apparatus according to the first embodiment of the present invention, wherein (a) is a schematic configuration diagram of the microscope apparatus, and (b) is used for the microscope illumination apparatus. 1 shows a schematic configuration of a light source. FIG. 2 shows spectral characteristics, (a) shows an example of spectral characteristics of an infrared cut filter, (b) shows an example of spectral characteristics of a white LED having a relatively large blue component, and (c) starts from green. An example of spectral characteristics of a white LED with a relatively large red component is shown.
図1において、後述する複数のLED2,3を二次元状に配置して構成されたLEDアレイ光源1(以後、単に光源と記す)からの光は、コレクタレンズ4で集光され、光路を略90度折り曲げるためのミラー5で光路を偏向され、コレクタレンズ4の後側焦点位置近傍に配置されたフライアイレンズ6に入射する。フライアイレンズ6を射出した光は、光拡散板7で均一な照明光にされ、開口絞り8の開口を通過してコンデンサレンズ20に入射し、コレクタレンズ20でXYステージ9に載置された標本10に集光される。このようにして、顕微鏡照明装置22が構成されている。なお、本顕微鏡照明装置22では、光拡散板7を配置しなくてもフライアイレンズ7で光源1からの光を均一にする事が可能であるが、光拡散板7を配置することによって光源1からの光の均一性をより良くすることができる。また、光路を略90度偏向するためのミラー5を配置せずに、光源1とコレクタレンズ4を、コンデンサレンズ20からの光軸の延長上(図1の紙面上で上下方向)に配置することも可能である。ミラー5で光路を略90度偏向することによって、光源1からコンデンサレンズ20までの高さ(図1の紙面上で上下方向)を低くした顕微鏡照明装置22とすることが可能になる。
In FIG. 1, light from an LED array light source 1 (hereinafter simply referred to as a light source) configured by arranging a plurality of
標本10を透過した光は、対物レンズ11で集光され、光路を略90度偏向する為のミラー12aを有するリレーレンズ光学系12を介してカメラ15の撮像素子(例えば、CCDやCMOS等)14に結像され、撮像素子14で撮像され画像処理装置16を介してモニター17で標本10の像が観察される。カメラ15には、撮像素子14の入射側に可視光以上の赤外線をカットする赤外カットフィルタ13が配設されている。このようにして、顕微鏡照明装置22を有する顕微鏡装置100が構成されている。
The light transmitted through the
ここでLEDを照明光源として用いた際における課題について簡単に説明する。 Here, a problem when the LED is used as an illumination light source will be briefly described.
従来、省電力、省スペース、コストダウンなどのため標本の照明には、高輝度の白色LEDである、青色成分が相対的に多い白色LED(図2(b)参照)が使用されている。 Conventionally, a white LED (see FIG. 2B) that has a relatively large blue component, which is a high-intensity white LED, is used to illuminate the specimen for power saving, space saving, cost reduction, and the like.
また、カメラ15には赤外カットフィルタ13が撮像素子14の前に装着されており、赤外カットフィルタ13の分光特性は図2(a)に示すように赤外光の遮断に加え、近赤外に近い650nm付近の波長の光の透過率が低く約10%程度になっている。
In addition, an
このような状態で標本10の像をカメラ15で撮像する場合、相対的に青色成分の光が多い光で標本10を照明し、青色光の透過率が高い赤外カットフィルタ13を介して撮像するために、カメラ15で得られる像は、相対的に青色成分が多い像となる。この像に基くカメラ15のホワイトバランス調整は、最も少ない赤色成分の信号強度を電気的に上げる必要がある。このために、カメラ15からの画像データは赤色成分の信号のノイズが増加し、色再現性に問題が生じ、諧調や鮮やかさが再現されないという問題がある。特に、赤色HE染色標本などの赤色の情報が重要な標本では問題となる。
When an image of the
そこで本第1実施の形態にかかる顕微鏡照明装置100では、光源1に青色成分の多い白色LED2と緑色から赤色成分の多い白色LED3(図2(c)参照)を混合して2次元状に配置することによって、緑色から赤色成分の光を相対的の増加させることを可能にしている。このように、白色LED2と3の光を混合することで、より自然光に近い照明光を実現できる。
Therefore, in the microscope
本第1実施の形態では、図1(b)に示すように、光源1は、青色成分の多い白色LED2を光軸に対して対称に配置し、さらに緑色から赤色成分の多い白色LED3を光軸Iに対して対称に配置して構成している。具体的には、青色成分の多い白色LED2aは青色成分の多い白色LED2bと光軸Iに対して対称な位置に配置され、同様に2cは2dと、2fは2eと光軸Iに対して対称な位置にそれぞれ配置されている。また、緑色から赤色成分の多い白色LED3も同様に、3aは3bと、3cは3dと光軸Iに対して対称な位置にそれぞれ配置されている。そして、それぞれの白色LEDは、LEDの点灯を制御する制御装置24で、所定の波長分布特性や輝度に応じて点灯制御される。なお、点灯或いは消灯の際には、それぞれの白色LEDの対称性を保存するように、制御装置24で点灯及び消灯の制御が行われる。なお、白色LED2、3の個数は図示された個数に限定されないことは言うまでもない。また、白色LED2と白色LED3の個数の比も上記6対4に限定されないことは言うまでもない。これら白色LED2、3の個数や個数の比は、適宜変更して構成することができる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1B, the
このように、青色成分の多い白色LED2と緑色から赤色成分の多い白色LED3を有する光源1を用いることで、所望の輝度と波長分布特性を有する光を標本10に照射することが可能になる。この結果、緑色から赤色成分の波長を格段に増加させることが可能となり、赤色の情報が重要なHE染色標本などの観察において、赤色の発色性が格段に改善でき、赤色の階調や鮮やかさを再現した画像を取得することが可能になる。また、ホワイトバランスを取る際に、従来のように、カメラ15の赤色成分の信号のゲインを極端に増加させる必要がなくなり、赤色成分の信号ノイズを減少させることができ、良好な画像を取得することが可能になる。また、青色系統の染色標本についてもホワイトバランスを良好に取れるので、青色の階調や鮮やかさを再現した画像を取得することが可能になる。
In this way, by using the
(第2実施の形態)
図3は、本発明の第2実施の形態にかかる顕微鏡照明装置を有する顕微鏡装置の概略構成図であり、(a)は、顕微鏡装置を、(b)は、青色成分の多い白色LEDの配置を、(c)は緑色から赤色成分の多い白色LEDの配置をそれぞれ示す。第1実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。また、カメラ15の赤外カットフィルタ13の分光特性は図2(a)と同様であり、青色成分の多い白色LEDの分光特性は図2(b)と同様であり、緑色から赤色成分の多い白色LEDの分光特性は図(c)と同様である。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a microscope apparatus having a microscope illumination apparatus according to a second embodiment of the present invention, where (a) is a microscope apparatus, and (b) is an arrangement of white LEDs having a large blue component. (C) shows the arrangement of white LEDs with many green to red components. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Further, the spectral characteristic of the
本第2実施の形態にかかる顕微鏡照明装置122は、青色成分の多い白色LED2を二次元配列した光源1aとコレクタレンズ4aからなる光源部51と、緑色から赤色成分の多い白色LED3を二次元配列した光源1bとコレクタレンズ4bからなる光源部52とが別体に構成され、顕微鏡照明装置122の光軸に配置されたハーフミラー5bで両方の光が合成されて、標本10に照射される。また、フライアイレンズ6はコレクタレンズ4aとコレクタレンズ4bの両方の後側焦点位置近傍に配置されている。その他の構成は第1実施の形態と同様であり説明を省略する。なお、白色LED2、3の個数は設計により適宜変更が可能である。このようにして、顕微鏡照明装置122を有する顕微鏡装置200が構成されている。
The
本第2実施の形態にかかる顕微鏡照明装置122では、光源1aは青色成分の多い白色LED2を二次元に配列して構成し、光源1bは緑色から赤色成分の多い白色LED3を二次元に配列して構成している。また、それぞれのLED2、3の個々のLEDの点灯及び消灯の制御は制御装置24で行われる。このように光源1a及び1bを構成することで、所望の輝度とバランスの取れた波長成分を有する光を標本10に照射することが可能となり、第1実施の形態と同様の効果を奏することが可能になる。
In the
また、それぞれのLED2、3の配列は、光軸Iに対して対称な位置に配置されるように配列されている。また、LED2、3の点灯及び消灯も、対称性を損なわないように制御装置24により制御される。これにより、標本10に均一な合成光を照射することが可能になる。
Further, the arrays of the
以上、本発明によれば、顕微鏡照明装置22、122は、緑色から赤色成分が十分に得られることから、顕微鏡装置100、200のカメラ15のホワイトバランス調整によって、赤色成分信号を電気的に極端にゲインアップする必要がないため、赤色成分信号にノイズが載ることがなく、染色標本画像の色再現性、特にHE染色標本など赤色の発色性が格段に改善され、赤色の階調や鮮やかさを改善した画像を取得することが可能になる。また、青色、緑色の各色の忠実な再現にも寄与し全体的な画像の色が褪せた様子がなく鮮明な色再現を実現できる。また、白色LEDを使用することで省スペース、低電力、低発熱などコストダウンおよび環境への配慮も同時に達成することができる。なお、上述の実施の形態では、二種類の分光特性の異なる白色LEDを用いた場合について説明したが、分光特性の異なる三種類以上の白色LEDを用いて構成することも可能である。
As described above, according to the present invention, since the
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。 The above-described embodiment is merely an example, and is not limited to the above-described configuration and shape, and can be appropriately modified and changed within the scope of the present invention.
1、1a、1b LED光源
2 青色成分の多い白色LED
3 緑色から赤色成分の多い白色LED
4 コレクタレンズ
5 ミラー
6 フライアイレンズ
7 光拡散板
8 開口絞り
9 XYステージ
10 標本
11 対物レンズ
12 リレーレンズ光学系
13 赤外カットフィルタ
14 撮像素子
15 カメラ
16 画像処理装置
17 モニタ
20 コンデンサレンズ
22、122 顕微鏡照明装置
24 制御装置
51、52 光源部
100、200 顕微鏡装置
I 光軸
1, 1a, 1b LED light source 2 White LED with many blue components
3 White LED with many green to red components
4
Claims (6)
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標本に照射するコンデンサレンズとを有し、
前記光源は、波長分布の異なる二種類以上の白色LEDが二次元に配列され、前記白色LEDの点灯を制御する制御手段を具備するすることを特徴とする顕微鏡照明装置。 A light source;
A collector lens that collects light from the light source;
A condenser lens that irradiates the sample with light from the collector lens;
2. The microscope illumination apparatus according to claim 1, wherein the light source includes two or more types of white LEDs having different wavelength distributions arranged two-dimensionally and includes a control unit that controls lighting of the white LEDs.
前記第1の光源からの光と前記第2の光源からの光を合成する合成手段を有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。 The white LED has a first light source composed of a first white LED and a second light source composed of a second white LED,
The microscope illumination apparatus according to claim 1, further comprising: a combining unit that combines light from the first light source and light from the second light source.
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