JP2011164158A - Illumination optical system having light diffusing element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明光学系に関し、特に、光拡散素子を有する照明光学系に関する。 The present invention relates to an illumination optical system, and more particularly to an illumination optical system having a light diffusing element.
従来から、顕微鏡の照明光学系では、用途に合わせて最適な照明を実現するために、光拡散素子が広く用いられている。例えば、特許文献１では、光拡散素子が用いられた顕微鏡透過照明装置が開示されている。特許文献１は、光拡散素子をコレクタレンズの射出面側に配置する構成を開示し、また、照明光学系内で複数の光拡散素子を使用する構成も開示している。 Conventionally, in an illumination optical system of a microscope, a light diffusing element has been widely used in order to realize optimal illumination according to the application. For example, Patent Document 1 discloses a microscope transmission illumination device using a light diffusing element. Patent Document 1 discloses a configuration in which a light diffusing element is disposed on the exit surface side of a collector lens, and also discloses a configuration in which a plurality of light diffusing elements are used in an illumination optical system.
一般に、図７に例示されるように、顕微鏡１００の照明光学系は、光源ユニット１０１内に配置された光源及び／または光学系と、顕微鏡本体１０２のフレーム部１０３内に配置された光学系とから構成されている。また、光源ユニット１０１（光源ユニット１０１ａ、光源ユニット１０１ｂ、光源ユニット１０１ｃ）は、顕微鏡本体１０２のフレーム部１０３に対して着脱可能に構成されている。このような構成は、光源が劣化し故障した場合などには、故障した光源を新しい光源に光源ユニット１０１毎交換することで、容易且つ迅速に顕微鏡１００を修理することが可能であり、メンテナンス作業の負担が軽減される点で好ましい。光拡散素子１０４は、このような構成では、通常、顕微鏡本体１０２のフレーム部１０３内に配置されている。 In general, as illustrated in FIG. 7, the illumination optical system of the microscope 100 includes a light source and / or an optical system arranged in the light source unit 101, and an optical system arranged in the frame unit 103 of the microscope main body 102. It is composed of The light source unit 101 (the light source unit 101a, the light source unit 101b, and the light source unit 101c) is configured to be detachable from the frame unit 103 of the microscope main body 102. In such a configuration, when the light source deteriorates and breaks down, the microscope 100 can be repaired easily and quickly by replacing the failed light source with a new light source for each light source unit 101. It is preferable in that the burden of the is reduced. In such a configuration, the light diffusing element 104 is usually disposed in the frame portion 103 of the microscope main body 102.
図８（ａ）、図８（ｂ）、及び図８（ｃ）は、それぞれ従来の顕微鏡の照明光学系の構成を例示した図である。図８（ａ）から図８（ｃ）に例示される照明光学系では、いずれも顕微鏡本体のフレーム部内に、光拡散素子が配置されている。 FIG. 8A, FIG. 8B, and FIG. 8C are diagrams illustrating the configuration of an illumination optical system of a conventional microscope, respectively. In each of the illumination optical systems illustrated in FIGS. 8A to 8C, a light diffusing element is disposed in the frame portion of the microscope main body.
図８（ａ）に例示される照明光学系２００は、光源ユニット２０１内に配置された、光源２０４及びコレクタレンズ２０５と、フレーム部内の光学系２０２内に配置された、光拡散素子２０６と、視野絞り２０７と、ミラー２０８と、視野絞りレンズ２０９と、開口絞り２１０と、及び、コンデンサレンズ２１１と、から構成され、標本面２０３を照明する。照明光学系２００では、光拡散素子２０６は、コレクタレンズ２０５から射出される略平行光の光路上であって、フレーム部内の光学系２０２に配置されている。 The illumination optical system 200 illustrated in FIG. 8A includes a light source 204 and a collector lens 205 disposed in the light source unit 201, a light diffusing element 206 disposed in the optical system 202 in the frame portion, The field stop 207, the mirror 208, the field stop lens 209, the aperture stop 210, and the condenser lens 211 are configured to illuminate the sample surface 203. In the illumination optical system 200, the light diffusing element 206 is disposed on the optical system 202 in the frame portion on the optical path of substantially parallel light emitted from the collector lens 205.
また、図８（ｂ）に例示される照明光学系３００は、光源ユニット３０１内に配置された光源３０４と、フレーム部内の光学系３０２内に配置された、コレクタレンズ３０５と、光拡散素子３０６と、視野絞り３０７と、ミラー３０８と、視野絞りレンズ３０９と、開口絞り３１０と、及び、コンデンサレンズ３１１と、から構成され、標本面３０３を照明する。照明光学系３００は、コレクタレンズ３０５がフレーム部内の光学系３０２に配置されている点が、図８（ａ）に例示される照明光学系２００と異なっている。照明光学系３００でも、光拡散素子３０６は、図８（ａ）に例示される光拡散素子２０６と同様に、コレクタレンズ３０５から射出される略平行光の光路上であって、フレーム部内の光学系３０２に配置されている。 In addition, the illumination optical system 300 illustrated in FIG. 8B includes a light source 304 disposed in the light source unit 301, a collector lens 305 disposed in the optical system 302 in the frame portion, and a light diffusion element 306. A field stop 307, a mirror 308, a field stop lens 309, an aperture stop 310, and a condenser lens 311, and illuminates the sample surface 303. The illumination optical system 300 is different from the illumination optical system 200 illustrated in FIG. 8A in that the collector lens 305 is disposed in the optical system 302 in the frame portion. In the illumination optical system 300 as well, the light diffusing element 306 is on the optical path of substantially parallel light emitted from the collector lens 305, as in the light diffusing element 206 illustrated in FIG. It is arranged in the system 302.
また、図８（ｃ）に例示される照明光学系４００は、光源ユニット４０１内に配置された光源４０４と、フレーム部内の光学系４０２内に配置された、第１の光拡散素子４０５と、コレクタレンズ４０６と、第２の光拡散素子４０７と、視野絞り４０８と、ミラー４０９と、視野絞りレンズ４１０と、開口絞り４１１と、及び、コンデンサレンズ４１２から構成され、標本面４０３を照明する。照明光学系４００は、光源４０４とコレクタレンズ４０６の間であって、フレーム部内の光学系４０２に、第１の光拡散素子４０５を含む点が、図８（ｂ）に例示される照明光学系３００と異なっている。照明光学系４００でも、第２の光拡散素子４０７は、図８（ｂ）に例示される光拡散素子３０６と同様に、コレクタレンズ４０６から射出される略平行光の光路上であって、フレーム部内の光学系４０２に配置されている。 Moreover, the illumination optical system 400 illustrated in FIG. 8C includes a light source 404 disposed in the light source unit 401, a first light diffusing element 405 disposed in the optical system 402 in the frame portion, It comprises a collector lens 406, a second light diffusing element 407, a field stop 408, a mirror 409, a field stop lens 410, an aperture stop 411, and a condenser lens 412, and illuminates the sample surface 403. The illumination optical system 400 is between the light source 404 and the collector lens 406, and the illumination optical system illustrated in FIG. 8B is that the optical system 402 in the frame portion includes the first light diffusion element 405. It is different from 300. In the illumination optical system 400 as well, the second light diffusing element 407 is on the optical path of substantially parallel light emitted from the collector lens 406 in the same manner as the light diffusing element 306 illustrated in FIG. It is arranged in the optical system 402 in the unit.
なお、光拡散素子としては、入射光を散乱させて拡散する、例えば、拡散板などの光学素子や、入射光を分割して屈折させる、例えば、フライアイレンズなどの光学素子などが用いられる。 As the light diffusing element, an optical element such as a diffusing plate that scatters and diffuses incident light, or an optical element such as a fly-eye lens that divides and refracts incident light, for example, is used.
ところで、光源ユニットは、光源の故障等により、同じ特性の光源ユニットと交換される場合の他に、顕微鏡での観察方法及び／または観察対象の変更に伴って、異なる特性の光源ユニットと交換される場合もある。
光拡散素子は、最適な照明を実現するために用いられるため、特定の光源及び／または光学系からなる光源ユニットに合わせて設定されている。このため、従来の構成では、特定の光源ユニットに最適化された光拡散素子と、異なる特性の光源ユニットとを組み合わせると、照明は最適化されない。従って、照明の最適化の観点からは、異なる特性の光源ユニット間の交換は望ましくない。
By the way, the light source unit is replaced with a light source unit having the same characteristic due to a failure of the light source, etc., and is replaced with a light source unit having a different characteristic in accordance with a change in the observation method and / or observation target with a microscope. There is also a case.
Since the light diffusing element is used to realize optimal illumination, the light diffusing element is set in accordance with a light source unit including a specific light source and / or an optical system. For this reason, in the conventional configuration, when a light diffusing element optimized for a specific light source unit and a light source unit having different characteristics are combined, illumination is not optimized. Therefore, from the viewpoint of illumination optimization, it is not desirable to exchange light source units having different characteristics.
しかしながら、近年では、顕微鏡用の光源の多様化が進み、光源として、さまざまな異なる特性の光源が使用されるに至っている。それに伴い、異なる特性の光源ユニットを交換して使用したいという要請は強まっている。また、光源の多様化が進んだ結果、現在では、光源間の特性の違いも従来に比べて大きくなっているため、光源ユニットの交換前後での照明性能の維持はさらに困難となっている。
以上のような実情を踏まえ、本発明では、複数の光源ユニットを選択的に使用し、且つ、良好な照明性能を実現する照明光学系を提供することを課題とする。
However, in recent years, the diversification of light sources for microscopes has progressed, and light sources having various different characteristics have been used as light sources. Along with this, there is an increasing demand to replace and use light source units having different characteristics. As a result of the diversification of light sources, the difference in characteristics between the light sources is now greater than in the past, so that it is more difficult to maintain the illumination performance before and after replacement of the light source unit.
In light of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an illumination optical system that selectively uses a plurality of light source units and realizes good illumination performance.
本発明の第１の態様は、顕微鏡本体に着脱可能な複数の光源ユニットを顕微鏡本体に選択的に装着する顕微鏡の照明光学系であって、光源ユニット内に配置された、照明光を射出する光源と、光源ユニット内に配置された、照明光を顕微鏡本体に導く第１の光学系と、顕微鏡本体内に配置された、照明光を標本面に照射する第２の光学系と、を含み、第１の光学系は、光拡散素子を含み、光源ユニットから射出される照明光の状態を、第２の光学系に対して最適化する照明光学系を提供する。 A first aspect of the present invention is an illumination optical system for a microscope in which a plurality of light source units that can be attached to and detached from a microscope main body are selectively attached to the microscope main body, and emits illumination light disposed in the light source unit. A light source, a first optical system arranged in the light source unit for guiding the illumination light to the microscope main body, and a second optical system arranged in the microscope main body for illuminating the specimen surface with the illumination light The first optical system includes a light diffusing element, and provides an illumination optical system that optimizes the state of illumination light emitted from the light source unit with respect to the second optical system.
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の照明光学系において、光源と標本面の間の照明光路中の第１の光学系内にのみ、光拡散素子を含む照明光学系を提供する。 According to a second aspect of the present invention, in the illumination optical system according to the first aspect, an illumination optical system including a light diffusing element is provided only in the first optical system in the illumination optical path between the light source and the specimen surface. provide.
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載の照明光学系において、複数の光源ユニットの各々は、照明光を略平行光束として射出し、複数の光源ユニットは、略同一の光束径の照明光を射出する照明光学系を提供する。 According to a third aspect of the present invention, in the illumination optical system according to the second aspect, each of the plurality of light source units emits illumination light as a substantially parallel light beam, and the plurality of light source units have substantially the same light beam diameter. Provided is an illumination optical system that emits the illumination light.
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の照明光学系において、複数の光源ユニットは、照明光の光束の中心軸に対する角度と角度に射出される照明光の強度との関係を示す配光分布の形状が略同一である照明光を射出する照明光学系を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the illumination optical system according to the third aspect, the plurality of light source units have a relationship between an angle with respect to the central axis of the luminous flux of the illumination light and an intensity of the illumination light emitted at the angle. Provided is an illumination optical system that emits illumination light having substantially the same light distribution distribution.
本発明の第５の態様は、第４の態様に記載の照明光学系において、光拡散素子は、光源ユニットから射出される照明光の配光分布を、第２の光学系に対して最適化する照明光学系を提供する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the illumination optical system according to the fourth aspect, the light diffusing element optimizes the light distribution of the illumination light emitted from the light source unit with respect to the second optical system. An illumination optical system is provided.
本発明の第６の態様は、第５の態様に記載の照明光学系において、第１の光学系は、さらに、コレクタレンズを含み、コレクタレンズは、照明光を略平行光束に変換し、光源ユニットから射出される照明光の光束径を、第２の光学系に対して最適化する照明光学系を提供する。 According to a sixth aspect of the present invention, in the illumination optical system according to the fifth aspect, the first optical system further includes a collector lens, the collector lens converts the illumination light into a substantially parallel light flux, Provided is an illumination optical system that optimizes the beam diameter of illumination light emitted from a unit with respect to a second optical system.
本発明の第７の態様は、第６の態様に記載の照明光学系において、光拡散素子は、コレクタレンズと顕微鏡本体の間に配置される第１の光拡散素子である照明光学系を提供する。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the illumination optical system according to the sixth aspect, wherein the light diffusing element is a first light diffusing element disposed between the collector lens and the microscope body. To do.
本発明の第８の態様は、第６の態様に記載の照明光学系において、光拡散素子は、光源とコレクタレンズの間に配置される第２の光拡散素子である照明光学系を提供する。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the illumination optical system according to the sixth aspect, wherein the light diffusing element is a second light diffusing element disposed between the light source and the collector lens. .
本発明の第９の態様は、第６の態様に記載の照明光学系において、光拡散素子は、第１の光拡散素子と、第２の光拡散素子と、を含み、第１の光拡散素子は、コレクタレンズと顕微鏡本体の間に配置され、第２の光拡散素子は、光源とコレクタレンズの間に配置される照明光学系を提供する。 According to a ninth aspect of the present invention, in the illumination optical system according to the sixth aspect, the light diffusing element includes a first light diffusing element and a second light diffusing element. The element is disposed between the collector lens and the microscope body, and the second light diffusing element provides an illumination optical system disposed between the light source and the collector lens.
本発明の第１０の態様は、第７の態様または第９の態様に記載の照明光学系において、複数の光源ユニットに含まれる第１の光拡散素子は、顕微鏡本体と光源ユニットの接触面から、略同一の距離だけ離れた位置に配置される照明光学系を提供する。 According to a tenth aspect of the present invention, in the illumination optical system according to the seventh aspect or the ninth aspect, the first light diffusing element included in the plurality of light source units is formed from a contact surface between the microscope main body and the light source unit. An illumination optical system is provided that is disposed at a position separated by substantially the same distance.
本発明の第１１の態様は、第６の態様乃至第１０の態様のいずれか１つに記載の照明光学系において、複数の光源ユニットから選択される任意の２つの光源ユニットをそれぞれ第１の光源ユニット、第２の光源ユニットとし、ｆｃ１を第１の光源ユニットに含まれるコレクタレンズの焦点距離とし、ｆｃ２を第２の光源ユニットに含まれるコレクタレンズの焦点距離とし、ＮＡＬ１を第１の光源ユニットに含まれる光源が有する開口数とし、ＮＡＬ２を第２の光源ユニットに含まれる光源が有する開口数とするとき、以下の条件式
０．８＜（ＮＡＬ２×ｆｃ２）／（ＮＡＬ１×ｆｃ１）＜１．２ ・・・（１）
を満たす照明光学系を提供する。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the illumination optical system according to any one of the sixth to tenth aspects, any two light source units selected from a plurality of light source units are each a first one. The light source unit and the second light source unit, f c1 is the focal length of the collector lens included in the first light source unit, f c2 is the focal length of the collector lens included in the second light source unit, and NA L1 is the first When the numerical aperture of the light source included in one light source unit is used and NA L2 is the numerical aperture of the light source included in the second light source unit, the following conditional expression 0.8 <(NA L2 × f c2 ) / (NA L1 × f c1 ) <1.2 (1)
An illumination optical system that satisfies the above is provided.
本発明によれば、複数の光源ユニットを選択的に使用し、且つ、良好な照明性能を実現する照明光学系を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an illumination optical system that selectively uses a plurality of light source units and realizes good illumination performance.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。まず、はじめに、各実施例に共通する構成と作用について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the configuration and operation common to each embodiment will be described.
図１は、本発明の一実施例に係る顕微鏡の構成を例示した図である。図１に例示される顕微鏡１０は、複数の光源ユニット１（光源ユニット１ａ、光源ユニット１ｂ、光源ユニット１ｃ）と、顕微鏡本体２と、を含んで構成されている。また、顕微鏡１０の照明光学系１０ａは、光源ユニット１内に配置され、照明光を射出する光源と、光源ユニット１内に配置され、照明光を顕微鏡本体２に導く光学系（第１の光学系）と、顕微鏡本体２のフレーム部３内に配置され、照明光を標本面に照射する光学系１０ｂ（第２の光学系）と、を含んで構成されている。 FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a microscope according to an embodiment of the present invention. A microscope 10 illustrated in FIG. 1 includes a plurality of light source units 1 (light source unit 1a, light source unit 1b, and light source unit 1c) and a microscope main body 2. The illumination optical system 10a of the microscope 10 is disposed in the light source unit 1 and is a light source that emits illumination light, and an optical system that is disposed in the light source unit 1 and guides the illumination light to the microscope body 2 (first optical unit). System) and an optical system 10b (second optical system) that is arranged in the frame portion 3 of the microscope main body 2 and irradiates the specimen surface with illumination light.
複数の光源ユニット１は、顕微鏡本体２のフレーム部３に対して着脱可能に構成されていて、顕微鏡本体２のフレーム部３に選択的に装着される。また、複数の光源ユニット１（光源ユニット１ａ、光源ユニット１ｂ、光源ユニット１ｃ）は、それぞれの光学系（第１の光学系）内に光拡散素子４（光拡散素子４ａ、光拡散素子４ｂ、光拡散素子４ｃ）を含んでいる。光拡散素子としては、例えば、フロスト型の拡散板、オパール型の拡散板、フライアイレンズなどを用いることができる。一方、フレーム部３内に配置された光学系１０ｂ（第２の光学系）には、光拡散素子を含まない。 The plurality of light source units 1 are configured to be detachable from the frame portion 3 of the microscope body 2 and are selectively attached to the frame portion 3 of the microscope body 2. In addition, a plurality of light source units 1 (light source unit 1a, light source unit 1b, light source unit 1c) have light diffusing elements 4 (light diffusing elements 4a, 4d, 4b) in their respective optical systems (first optical systems). A light diffusing element 4c). As the light diffusing element, for example, a frost type diffusing plate, an opal type diffusing plate, a fly-eye lens or the like can be used. On the other hand, the optical system 10b (second optical system) disposed in the frame unit 3 does not include a light diffusing element.
顕微鏡１０は、光源が劣化し故障した場合などには、故障した光源を新しい光源に光源ユニット１毎交換することで、容易且つ迅速に顕微鏡１０を修理することが可能である。このため、顕微鏡１０は、メンテナンス作業の負担が軽減される点に関しては、従来の顕微鏡１００と同様である。
図２（ａ）、図２（ｂ）、及び図２（ｃ）は、それぞれ本発明の一実施例に係る顕微鏡の光源ユニットの構成例を説明するための図である。
When the light source deteriorates and breaks down, the microscope 10 can be repaired easily and quickly by replacing the failed light source with a new light source for each light source unit 1. For this reason, the microscope 10 is the same as the conventional microscope 100 in that the burden of maintenance work is reduced.
2 (a), 2 (b), and 2 (c) are diagrams for explaining a configuration example of a light source unit of a microscope according to an embodiment of the present invention.
図２（ａ）は、図１に例示される顕微鏡１０の光源ユニット１ａの構成を例示した図である。図２（ａ）に例示される光源ユニット１ａは、光源側から順に、照明光を射出する光源５ａと、コレクタ６ａと、光拡散素子４ａ（第１の光拡散素子）と、を含んで構成されている。ここで、照明光を顕微鏡本体２に導く光源ユニット１ａ内の光学系（第１の光学系）は、光拡散素子４ａ及びコレクタ６ａから構成され、光拡散素子４ａは、コレクタレンズ６ａと顕微鏡本体２の間に配置されている。 FIG. 2A is a diagram illustrating the configuration of the light source unit 1a of the microscope 10 illustrated in FIG. A light source unit 1a illustrated in FIG. 2A includes, in order from the light source side, a light source 5a that emits illumination light, a collector 6a, and a light diffusion element 4a (first light diffusion element). Has been. Here, the optical system (first optical system) in the light source unit 1a that guides the illumination light to the microscope body 2 includes a light diffusing element 4a and a collector 6a. The light diffusing element 4a includes the collector lens 6a and the microscope body. Between the two.
図２（ｂ）は、図１に例示される顕微鏡１０の光源ユニット１ｂの構成を例示した図である。図２（ｂ）に例示される光源ユニット１ｂは、光源側から順に、照明光を射出する光源５ｂと、光拡散素子４ｂ（第２の光拡散素子）と、コレクタ６ｂと、を含んで構成されている。ここで、照明光を顕微鏡本体２に導く光源ユニット１ｂ内の光学系（第１の光学系）は、光拡散素子４ｂ及びコレクタ６ｂから構成され、光拡散素子４ｂは、光源５ｂとコレクタレンズ６ｂの間に配置されている。 FIG. 2B is a diagram illustrating the configuration of the light source unit 1b of the microscope 10 illustrated in FIG. The light source unit 1b illustrated in FIG. 2B includes, in order from the light source side, a light source 5b that emits illumination light, a light diffusion element 4b (second light diffusion element), and a collector 6b. Has been. Here, the optical system (first optical system) in the light source unit 1b that guides the illumination light to the microscope body 2 includes a light diffusing element 4b and a collector 6b. The light diffusing element 4b includes the light source 5b and the collector lens 6b. It is arranged between.
図２（ｃ）は、図１に例示される顕微鏡１０の光源ユニット１ｃの構成を例示した図である。図２（ｃ）に例示される光源ユニット１ｃは、光源側から順に、照明光を射出する光源５ｃと、光拡散素子４ｅ（第２の光拡散素子）と、コレクタ６ｃと、光拡散素子４ｄ（第１の光拡散素子）と、を含んで構成されている。ここで、照明光を顕微鏡本体２に導く光源ユニット１ｃ内の光学系（第１の光学系）は、光拡散素子４ｃ（光拡散素子４ｄ及び光拡散素子４ｅ）及びコレクタ６ｃから構成されている。また、光拡散素子４ｄは、コレクタレンズ６ｃと顕微鏡本体２の間に配置され、光拡散素子４ｅは、光源５ｃとコレクタレンズ６ｃの間に配置されている。 FIG. 2C illustrates the configuration of the light source unit 1c of the microscope 10 illustrated in FIG. The light source unit 1c illustrated in FIG. 2C is, in order from the light source side, a light source 5c that emits illumination light, a light diffusing element 4e (second light diffusing element), a collector 6c, and a light diffusing element 4d. (First light diffusing element). Here, the optical system (first optical system) in the light source unit 1c that guides the illumination light to the microscope body 2 includes a light diffusing element 4c (light diffusing element 4d and light diffusing element 4e) and a collector 6c. . The light diffusing element 4d is disposed between the collector lens 6c and the microscope body 2, and the light diffusing element 4e is disposed between the light source 5c and the collector lens 6c.
光源ユニット１ａ、光源ユニット１ｂ、及び、光源ユニット１ｃは、いずれも、図１に例示される顕微鏡本体２のフレーム部３に装着されたときに、光源（光源５ａ、光源５ｂ、光源５ｃ）から射出された照明光を効率良く標本面に照射し、且つ、標本面を均一に照明するように、設計されている。つまり、各光源ユニット１は、フレーム部３内の光学系１０ｂ（第２の光学系）に対して最適化されている。これは、各光源ユニット１内の光学系（第１の光学系）が、光源ユニット１から射出される照明光の状態（光束径や配光分布など）を、フレーム部３内の光学系１０ｂ（第２の光学系）に対して最適化するように作用することにより、実現される。
図３は、本発明の一実施例に係る顕微鏡の光源ユニットから射出される照明光の光束径について説明するための図である。
When the light source unit 1a, the light source unit 1b, and the light source unit 1c are all attached to the frame portion 3 of the microscope main body 2 illustrated in FIG. 1, the light sources (light source 5a, light source 5b, light source 5c) are used. It is designed so that the emitted illumination light is efficiently irradiated onto the sample surface and the sample surface is illuminated uniformly. That is, each light source unit 1 is optimized with respect to the optical system 10b (second optical system) in the frame unit 3. This is because the optical system (first optical system) in each light source unit 1 indicates the state of illumination light emitted from the light source unit 1 (light beam diameter, light distribution, etc.) in the optical system 10b in the frame unit 3. This is realized by acting to optimize the (second optical system).
FIG. 3 is a diagram for explaining the beam diameter of illumination light emitted from the light source unit of the microscope according to one embodiment of the present invention.
図３に例示されるように、各光源ユニット１内のコレクタレンズ６は、光源５からおよそコレクタレンズ６の焦点距離ｆｃだけ離れた位置に配置されている。従って、コレクタレンズ６は、光源５から射出された照明光を略平行光束に変換し、光源ユニット１の各々は、照明光を略平行光束として射出する。 As illustrated in FIG. 3, the collector lens 6 of each light source unit 1 is disposed in a position apart focal length f c of approximately collector lens 6 from the light source 5. Therefore, the collector lens 6 converts the illumination light emitted from the light source 5 into a substantially parallel light beam, and each of the light source units 1 emits the illumination light as a substantially parallel light beam.
また、各光源ユニット１は、上述したようにフレーム部３内の光学系１０ｂ（第２の光学系）に最適化されていて、フレーム部３内の光学系１０ｂに最適な光束径Ｄの照明光を射出する。このため、複数の光源ユニット１（光源ユニット１ａ、光源ユニット１ｂ、光源ユニット１ｃ）は、略同一の光束径Ｄの照明光を射出する。これは、コレクタレンズ６が光源ユニット１から射出される照明光の光束径を、フレーム部３内の光学系１０ｂに対して最適化することにより実現される。 Each light source unit 1 is optimized for the optical system 10b (second optical system) in the frame unit 3 as described above, and has an illumination with a light beam diameter D that is optimal for the optical system 10b in the frame unit 3. Emits light. For this reason, the plurality of light source units 1 (light source unit 1a, light source unit 1b, light source unit 1c) emit illumination light having substantially the same luminous flux diameter D. This is realized by optimizing the beam diameter of the illumination light emitted from the light source unit 1 by the collector lens 6 with respect to the optical system 10b in the frame unit 3.
より具体的には、複数の光源ユニット１から選択される任意の２つの光源ユニット１をそれぞれ第１の光源ユニット、第２の光源ユニットとするとき、光源ユニット１は、以下の条件式（１）を満たすことが望ましい。これにより、複数の光源ユニット１（光源ユニット１ａ、光源ユニット１ｂ、光源ユニット１ｃ）は、略同一の光束径の照明光を射出することができる。
０．８＜（ＮＡＬ２×ｆｃ２）／（ＮＡＬ１×ｆｃ１）＜１．２ ・・・（１）
More specifically, when any two light source units 1 selected from a plurality of light source units 1 are respectively a first light source unit and a second light source unit, the light source unit 1 is represented by the following conditional expression (1 ) Is desirable. Thereby, the several light source unit 1 (The light source unit 1a, the light source unit 1b, the light source unit 1c) can inject | emits the illumination light of a substantially the same light beam diameter.
0.8 <(NA L2 × f c2 ) / (NA L1 × f c1 ) <1.2 (1)
ここで、ｆｃ１は、第１の光源ユニットに含まれるコレクタレンズの焦点距離であり、ｆｃ２は第２の光源ユニットに含まれるコレクタレンズの焦点距離である。また、ＮＡＬ１は第１の光源ユニットに含まれる光源が有する開口数であり、ＮＡＬ２を第２の光源ユニットに含まれる光源が有する開口数である。
図４は、本発明の一実施例に係る顕微鏡の光源ユニットから射出される照明光の配光分布について説明するための図である。
Here, f c1 is the focal length of the collector lens included in the first light source unit, and f c2 is the focal length of the collector lens included in the second light source unit. Moreover, NA L1 is the aperture with the light source included in the first light source unit, the numerical aperture with a light source contained the NA L2 to the second light source unit.
FIG. 4 is a diagram for explaining a light distribution of illumination light emitted from a light source unit of a microscope according to an embodiment of the present invention.
各光源ユニット１は、上述したようにフレーム部３内の光学系１０ｂ（第２の光学系）に最適化されていて、フレーム部３内の光学系１０ｂに最適な配光分布の照明光を射出する。このため、複数の光源ユニット１（光源ユニット１ａ、光源ユニット１ｂ、光源ユニット１ｃ）は、配光分布の形状が略同一の照明光を射出する。これは、光拡散素子４が光源ユニット１から射出される照明光の配光分布を、フレーム部３内の光学系１０ｂに対して最適化することにより実現される。ここで、配光分布とは、光源ユニット１から射出される照明光の光束の中心軸に対する角度θoutと、その角度θoutに射出される照明光の強度と、の関係を示す分布のことである。 Each light source unit 1 is optimized for the optical system 10b (second optical system) in the frame unit 3 as described above, and emits illumination light having an optimal light distribution distribution for the optical system 10b in the frame unit 3. Eject. For this reason, the plurality of light source units 1 (light source unit 1a, light source unit 1b, light source unit 1c) emit illumination light having substantially the same light distribution shape. This is realized by optimizing the light distribution of the illumination light emitted from the light source unit 1 by the light diffusing element 4 with respect to the optical system 10 b in the frame unit 3. Here, the light distribution is a distribution indicating the relationship between the angle θ out with respect to the central axis of the luminous flux of the illumination light emitted from the light source unit 1 and the intensity of the illumination light emitted at the angle θ out. It is.
光源ユニット１から射出される照明光の配光分布は、主に、図４に例示される光源５の大きさＨＬと光拡散素子４の拡散角度ＮＡＦによって変化する。なお、ここで、拡散角度ＮＡＦとは、光拡散素子４が平行光束として入射する照明光を拡散させる角度のことである。 The distribution of illumination light emitted from the light source unit 1 mainly varies depending on the size H L of the light source 5 and the diffusion angle NA F of the light diffusing element 4 illustrated in FIG. Here, the diffusion angle NA F, the light diffuser 4 is that the angle to diffuse the illumination light incident as parallel light flux.
光源５の大きさＨＬが十分に小さい場合には、光源５は点光源とみなすことができる。この場合、光拡散素子４に入射する照明光は、コレクタレンズ６で変換された略平行光束のみであるので、光拡散素子４に入射する照明光の配光分布は、０度近傍が極端に強い急峻な分布形状を示す。従って、照明光の配光分布を最適な配光分布に変換するためには、比較的大きな光拡散素子４の拡散角度ＮＡＦが必要となる。 When the size H L of the light source 5 is sufficiently small, the light source 5 can be regarded as a point light source. In this case, since the illumination light incident on the light diffusing element 4 is only a substantially parallel light beam converted by the collector lens 6, the light distribution of the illumination light incident on the light diffusing element 4 is extremely close to 0 degrees. It shows a strong and steep distribution shape. Therefore, in order to convert the light distribution of the illumination light to the optimum light distribution, it is necessary to relatively spread angle NA F large light diffusing element 4.
一方、光源５の大きさＨＬが比較的大きい場合であっても、光源５内の各点から射出される照明光は、それぞれコレクタレンズ６で略平行光束に変換される。しかし、この場合、光源５の中心付近（つまり、コレクタレンズ６の光軸近傍）から射出された照明光は、コレクタレンズ６の光軸と平行な略平行光束に変換されるのに対して、光源５の中心からずれた位置から射出された照明光は、コレクタレンズ６の光軸に対して傾いた略平行光束に変換される。光拡散素子４には光源５の各点から射出された照明光が重なって入射するので、光拡散素子４に入射する照明光の配光分布は、光源５の大きさＨＬが大きいほど角度０度を中心に比較的広い範囲で強い強度を示す。このため、照明光の配光分布を最適な配光分布に変換するために必要な光拡散素子４の拡散角度ＮＡＦは、光源５の大きさＨＬが小さい場合に比べて、比較的小さくなる。
このように、光源５の大きさＨＬによって、必要とされる光拡散素子４の拡散角度ＮＡＦは変化する。
On the other hand, even when the size H L of the light source 5 is relatively large, the illumination light emitted from each point in the light source 5 is converted into a substantially parallel light beam by the collector lens 6. However, in this case, the illumination light emitted from the vicinity of the center of the light source 5 (that is, the vicinity of the optical axis of the collector lens 6) is converted into a substantially parallel light beam parallel to the optical axis of the collector lens 6, whereas Illumination light emitted from a position shifted from the center of the light source 5 is converted into a substantially parallel light beam that is inclined with respect to the optical axis of the collector lens 6. Since the illumination light emitted from each point of the light source 5 is superimposed on the light diffusing element 4, the light distribution of the illumination light incident on the light diffusing element 4 is such that the larger the size H L of the light source 5, Strong intensity is shown in a relatively wide range around 0 degrees. For this reason, the diffusion angle NA F of the light diffusing element 4 necessary for converting the light distribution of illumination light into an optimal light distribution is relatively small as compared with the case where the size H L of the light source 5 is small. Become.
Thus, the required diffusion angle NA F of the light diffusing element 4 varies depending on the size H L of the light source 5.
なお、図４では、光源ユニット１ａの構成が例示されているが、特にこれに限られない。光源の大きさと光拡散素子の拡散角度の関係は、光源ユニット１ｂ、光源ユニット１ｃでも同様の傾向を示す。 In addition, in FIG. 4, although the structure of the light source unit 1a is illustrated, it is not restricted to this in particular. The relationship between the size of the light source and the diffusion angle of the light diffusing element shows the same tendency in the light source unit 1b and the light source unit 1c.
また、光源ユニット１から射出される照明光の配光分布の形状が同じであっても、フレーム部３内の光学系１０ｂまでの距離が異なる場合には、フレーム部３内の光学系１０ｂに入射した時点での照明光の状態が光源ユニット１毎に異なることになり、好ましくない。このため、各光源ユニット１に含まれる最もフレーム部３に近い光拡散素子４は、顕微鏡本体２と光源ユニット１との接触面から、略同一の距離だけ離れた位置に配置されることが望ましい。特に、光源ユニット１ａの光拡散素子４ａ（第１の光拡散素子）と、光源ユニット１ｃの光拡散素子４ｄ（第１の光拡散素子）は、顕微鏡本体２と光源ユニット１との接触面から、略同一の距離だけ離れた位置に配置されることが望ましい。
また、例えば、赤外線カットフィルタなどのフィルタ類を、必要により適宜、光源ユニット内に配置してもよい。
Further, even if the shape of the light distribution of the illumination light emitted from the light source unit 1 is the same, if the distance to the optical system 10b in the frame unit 3 is different, the optical system 10b in the frame unit 3 The state of the illumination light at the time of incidence is different for each light source unit 1, which is not preferable. For this reason, it is desirable that the light diffusing element 4 closest to the frame portion 3 included in each light source unit 1 is disposed at a position separated from the contact surface between the microscope main body 2 and the light source unit 1 by substantially the same distance. . In particular, the light diffusing element 4a (first light diffusing element) of the light source unit 1a and the light diffusing element 4d (first light diffusing element) of the light source unit 1c are separated from the contact surface between the microscope body 2 and the light source unit 1. It is desirable that they are arranged at positions separated by substantially the same distance.
Further, for example, filters such as an infrared cut filter may be appropriately disposed in the light source unit as necessary.
以上のように各光源ユニット１が構成されることにより、照明光学系１０ａは、複数の光源ユニット１を選択的に使用することができ、且つ、どの光源ユニット１が選択された場合であっても、良好な照明性能を実現することができる。 By configuring each light source unit 1 as described above, the illumination optical system 10a can selectively use a plurality of light source units 1 and which light source unit 1 is selected. Also, good lighting performance can be realized.
以下、図面を参照しながら、図１に例示される顕微鏡１０の顕微鏡本体２のフレーム部３に対して着脱可能に構成され、フレーム部３に選択的に装着される、光源ユニットの実施例について具体的に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a light source unit that is configured to be detachable with respect to the frame portion 3 of the microscope main body 2 of the microscope 10 illustrated in FIG. 1 and that is selectively attached to the frame portion 3 with reference to the drawings. This will be specifically described.
図５は、本実施例に係る光源ユニットの構成を例示した図である。図６は、本実施例に係る光源ユニットの他の構成を例示した図である。図５に例示される光源ユニット２０と図６に例示される光源ユニット３０は、図１に例示される顕微鏡本体２のフレーム部３に選択的に装着されて、使用される。
図５に例示される光源ユニット２０は、光源側から順に、光源２１と、レンズ２２ａと、レンズ２２ｂと、光拡散素子２３と、を含んで構成されている。
レンズ２２ａ及びレンズ２２ｂは、光源２１から射出される照明光を略平行光に変換するコレクタレンズ２２として機能し、光源ユニット２０から射出される照明光の光束径を、図１に例示されるフレーム部３内の光学系１０ｂに対して最適化する。
なお、光源２１は、ＬＥＤ光源であり、レンズ２２ａは、光源側に平面を向けた平凸レンズであり、レンズ２２ｂは、両凸レンズである。
以下、光源ユニット２０の各種データについて記載する。
FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the light source unit according to the present embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating another configuration of the light source unit according to the present embodiment. The light source unit 20 illustrated in FIG. 5 and the light source unit 30 illustrated in FIG. 6 are selectively mounted on the frame portion 3 of the microscope main body 2 illustrated in FIG.
The light source unit 20 illustrated in FIG. 5 includes a light source 21, a lens 22a, a lens 22b, and a light diffusing element 23 in order from the light source side.
The lens 22a and the lens 22b function as a collector lens 22 that converts illumination light emitted from the light source 21 into substantially parallel light, and the beam diameter of the illumination light emitted from the light source unit 20 is a frame illustrated in FIG. The optical system 10b in the unit 3 is optimized.
The light source 21 is an LED light source, the lens 22a is a plano-convex lens with a plane facing the light source side, and the lens 22b is a biconvex lens.
Hereinafter, various data of the light source unit 20 will be described.
光源２１から射出される照明光の波長λ、光源２１が有する開口数ＮＡＬ、光源２１の大きさＨＬ、コレクタレンズ２２の焦点距離ｆｃ、光拡散素子２３の拡散角度ＮＡＦは、それぞれ以下のとおりである。
λ＝５８７．５６ｎｍ、ＮＡＬ＝０．６３０７、ＨＬ＝５ｍｍ、
ｆｃ＝２７．０３ｍｍ、ＮＡＦ＝０．０７１４９
The wavelength λ of the illumination light emitted from the light source 21, the numerical aperture NA L of the light source 21, the size H L of the light source 21, the focal length f c of the collector lens 22, and the diffusion angle NA F of the light diffusing element 23 are respectively It is as follows.
λ = 587.56 nm, NA L = 0.6307, H L = 5 mm,
f c = 27.03 mm, NA F = 0.07149
光源ユニット２０に含まれる光学系のレンズデータは以下のとおりである。なお、ここで、ｓは面番号を、ｒは曲率半径（ｍｍ）を、ｄは面間隔（ｍｍ）を、ｎｄはｄ線に対する屈折率を、ｖｄはｄ線に対するアッベ数を示す。また、第１面Ｓ１は、光源２１上の面である。また、第３面Ｓ３及び第５面Ｓ５は非球面である。
光源ユニット２０
s r d nd vd
S1 INF 18.9873
S2 INF 10.0000 1.49236 57.86
S3* -20.5940 0.7500
S4 58.0000 9.5000 1.49236 57.86
S5* -80.5000 10.0000
S6 INF 2.0000 1.49236 57.86
S7 INF
The lens data of the optical system included in the light source unit 20 is as follows. Here, s is a surface number, r is a radius of curvature (mm), d is a surface interval (mm), nd is a refractive index with respect to d-line, and vd is an Abbe number with respect to d-line. The first surface S1 is a surface on the light source 21. The third surface S3 and the fifth surface S5 are aspherical surfaces.
Light source unit 20
srd nd vd
S1 INF 18.9873
S2 INF 10.0000 1.49236 57.86
S3 * -20.5940 0.7500
S4 58.0000 9.5000 1.49236 57.86
S5 * -80.5000 10.0000
S6 INF 2.0000 1.49236 57.86
S7 INF
第３面Ｓ３の非球面係数は、以下のとおりである。
S3 K=-1.0000, A2=0, A4=-2.6200×10-6, A6=2.6000×10-8, A8=-6.8400×10-12, A10=0
The aspheric coefficient of the third surface S3 is as follows.
S3 K = -1.0000, A2 = 0, A4 = -2.6200 × 10 -6 , A6 = 2.6000 × 10 -8 , A8 = -6.8400 × 10 -12 , A10 = 0
第５面Ｓ５の非球面係数は、以下のとおりである。
S5 K=-1.0000, A2=0, A4=-3.4500×10-6, A6=1.0800×10-8, A8=-9.6000×10-12, A10=0
The aspheric coefficient of the fifth surface S5 is as follows.
S5 K = -1.0000, A2 = 0, A4 = -3.4500 × 10 -6 , A6 = 1.0800 × 10 -8 , A8 = -9.6000 × 10 -12 , A10 = 0
光源ユニット２０を、顕微鏡１０の顕微鏡本体２のフレーム部３に装着することにより、良好な照明性能を実現する照明光学系１０ａを提供することができる。 By mounting the light source unit 20 on the frame 3 of the microscope main body 2 of the microscope 10, the illumination optical system 10a that realizes good illumination performance can be provided.
また、フレーム部３内の光学系１０ｂに対して最適化された任意の複数の光源ユニットから、観察方法及び／または観察対象に応じて、光源ユニット２０を選択的に使用することができる。 Further, the light source unit 20 can be selectively used according to an observation method and / or an observation target from an arbitrary plurality of light source units optimized for the optical system 10b in the frame unit 3.
図６に例示される光源ユニット３０は、光源側から順に、光源３１と、光拡散素子３３ａと、コレクタレンズ３２と、光源から発せられる熱を吸収する赤外線カットフィルタ３４と、光拡散素子３３ｂと、を含んで構成されている。光拡散素子３３（光拡散素子３３ａ、光拡散素子３３ｂ）は、光源ユニット３０から射出される照明光の配光分布を、図１に例示されるフレーム部３内の光学系１０ｂに対して最適化する。
なお、光源３１は、ハロゲン光源であり、コレクタレンズ３２は、両凸レンズである。
以下、光源ユニット３０の各種データについて記載する。
A light source unit 30 illustrated in FIG. 6 includes, in order from the light source side, a light source 31, a light diffusing element 33a, a collector lens 32, an infrared cut filter 34 that absorbs heat generated from the light source, and a light diffusing element 33b. , Including. The light diffusing element 33 (light diffusing element 33a, light diffusing element 33b) has an optimum distribution of illumination light emitted from the light source unit 30 with respect to the optical system 10b in the frame unit 3 illustrated in FIG. Turn into.
The light source 31 is a halogen light source, and the collector lens 32 is a biconvex lens.
Hereinafter, various data of the light source unit 30 will be described.
光源３１から射出される照明光の波長λ、光源３１が有する開口数ＮＡＬ、光源３１の大きさＨＬ、コレクタレンズ３２の焦点距離ｆｃ、光拡散素子３３ａの拡散角度ＮＡＦａ、光拡散素子３３ｂの拡散角度ＮＡＦｂは、それぞれ以下のとおりである。
λ＝５８７．５６ｎｍ、ＮＡＬ＝０．７６０８、
ＨＬ＝２ｍｍ、ｆｃ＝２６．００ｍｍ、
ＮＡＦａ＝０．０９４１、ＮＡＦｂ＝０．１１３２
The wavelength λ of illumination light emitted from the light source 31, the numerical aperture NA L of the light source 31, the size H L of the light source 31, the focal length f c of the collector lens 32, the diffusion angle NA Fa of the light diffusion element 33 a, and light diffusion The diffusion angle NA Fb of the element 33b is as follows.
λ = 587.56 nm, NA L = 0.7608,
H L = 2 mm, f c = 26.00 mm,
NA Fa = 0.0941, NA Fb = 0.1132
光源ユニット３０に含まれる光学系のレンズデータは以下のとおりである。なお、ここで、ｓは面番号を、ｒは曲率半径（ｍｍ）を、ｄは面間隔（ｍｍ）を、ｎｄはｄ線に対する屈折率を、ｖｄはｄ線に対するアッベ数を示す。また、第１面Ｓ１は、光源３１上の面である。また、第５面Ｓ５は非球面である。
光源ユニット３０
s r d nd vd
S1 INF 10.8411
S2 INF 2.0000 1.52287 59.89
S3 INF 0.8500
S4 68.2150 22.0000 1.52287 59.89
S5* -15.1000 1.0000
S6 INF 4.0000 1.52287 59.89
S7 INF 10.1500
S8 INF 2.0000 1.51633 64.15
S9 INF
The lens data of the optical system included in the light source unit 30 is as follows. Here, s is a surface number, r is a radius of curvature (mm), d is a surface interval (mm), nd is a refractive index with respect to d-line, and vd is an Abbe number with respect to d-line. The first surface S1 is a surface on the light source 31. The fifth surface S5 is aspheric.
Light source unit 30
srd nd vd
S1 INF 10.8411
S2 INF 2.0000 1.52287 59.89
S3 INF 0.8500
S4 68.2150 22.0000 1.52287 59.89
S5 * -15.1000 1.0000
S6 INF 4.0000 1.52287 59.89
S7 INF 10.1500
S8 INF 2.0000 1.51633 64.15
S9 INF
第５面Ｓ５の非球面係数は、以下のとおりである。
S5 K=-1.0000, A2=0, A4=-1.3000×10-5, A6=-3.8100×10-9, A8=5.0500×10-11, A10=0
The aspheric coefficient of the fifth surface S5 is as follows.
S5 K = -1.0000, A2 = 0, A4 = -1.3000 × 10 -5 , A6 = -3.8100 × 10 -9 , A8 = 5.0500 × 10 -11 , A10 = 0
光源ユニット３０を、顕微鏡１０の顕微鏡本体２のフレーム部３に装着することにより、良好な照明性能を実現する照明光学系１０ａを提供することができる。 By mounting the light source unit 30 on the frame 3 of the microscope main body 2 of the microscope 10, the illumination optical system 10a that realizes good illumination performance can be provided.
また、フレーム部３内の光学系１０ｂに対して最適化された任意の複数の光源ユニットから、観察方法及び／または観察対象に応じて、光源ユニット３０を選択的に使用することができる。 In addition, the light source unit 30 can be selectively used from an arbitrary plurality of light source units optimized for the optical system 10b in the frame unit 3 according to an observation method and / or an observation target.
さらに、図５に例示される光源ユニット２０と図６に例示される光源ユニット３０は、いずれも、フレーム部３内の光学系１０ｂに対して最適化されている。また、光源ユニット２０を第１の光源ユニットとし、光源ユニット３０を第２の光源ユニットとすると、光源ユニット２０及び光源ユニット３０は、以下のとおり、条件式（１）を満たしている。
（ＮＡＬ２×ｆｃ２）／（ＮＡＬ１×ｆｃ１）≒１９．７８／１７．０４≒１．１６
従って、本実施例によれば、光源ユニット２０及び光源ユニット３０を選択的に使用し、且つ、良好な照明性能を実現する照明光学系１０ａを提供することができる。
Furthermore, both the light source unit 20 illustrated in FIG. 5 and the light source unit 30 illustrated in FIG. 6 are optimized with respect to the optical system 10 b in the frame unit 3. When the light source unit 20 is the first light source unit and the light source unit 30 is the second light source unit, the light source unit 20 and the light source unit 30 satisfy the conditional expression (1) as follows.
(NA L2 × f c2 ) / (NA L1 × f c1 ) ≈19.78 / 17.04≈1.16
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide the illumination optical system 10a that selectively uses the light source unit 20 and the light source unit 30 and realizes good illumination performance.
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、２０、３０、１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、２０１、３０１、４０１・・・光源ユニット、２、１０２・・・顕微鏡本体、３、１０３・・・フレーム部、４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、２３、３３、３３ａ、３３ｂ、１０４、２０６、３０６、４０５、４０７・・・光拡散素子、３４・・・赤外線カットフィルタ、２０３、３０３、４０３・・・標本面、５、５ａ、５ｂ、５ｃ、２１、３１、２０４、３０４、４０４・・・光源、６、６ａ、６ｂ、６ｃ、２２、３２、２０５、３０５、４０６・・・コレクタレンズ、１０、１００・・・顕微鏡、１０ａ、２００、３００、４００・・・照明光学系、１０ｂ、２０２、３０２、４０２・・・フレーム部内の光学系、２２ａ、２２ｂ・・・レンズ、２０７、３０７、４０８・・・視野絞り、２０８、３０８、３０９・・・ミラー、２０９、３０９、４１０・・・視野絞りレンズ、２１０、３１０、４１１・・・開口絞り、２１１、３１１、４１２・・・コンデンサレンズ 1, 1a, 1b, 1c, 20, 30, 101, 101a, 101b, 101c, 201, 301, 401 ... light source unit, 2,102 ... microscope body, 3,103 ... frame portion, 4 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 23, 33, 33a, 33b, 104, 206, 306, 405, 407 ... light diffusing element, 34 ... infrared cut filter, 203, 303, 403,. Sample surface 5, 5a, 5b, 5c, 21, 31, 204, 304, 404... Light source, 6, 6a, 6b, 6c, 22, 32, 205, 305, 406. , 100 ... Microscope, 10a, 200, 300, 400 ... Illumination optical system, 10b, 202, 302, 402 ... Optical system in the frame part, 22a, 22b ... Lens, 20 , 307, 408 ... Field stop, 208, 308, 309 ... Mirror, 209, 309, 410 ... Field stop lens, 210, 310, 411 ... Aperture stop, 211, 311, 412 ...・ Condenser lens
Claims (11)
前記光源ユニット内に配置された、照明光を射出する光源と、
前記光源ユニット内に配置された、前記照明光を前記顕微鏡本体に導く第１の光学系と、
前記顕微鏡本体内に配置された、前記照明光を標本面に照射する第２の光学系と、を含み、
前記第１の光学系は、
光拡散素子を含み、
前記光源ユニットから射出される前記照明光の状態を、前記第２の光学系に対して最適化することを特徴とする照明光学系。 A microscope illumination optical system that selectively attaches a plurality of light source units detachable to the microscope body to the microscope body,
A light source arranged in the light source unit for emitting illumination light;
A first optical system disposed in the light source unit for guiding the illumination light to the microscope body;
A second optical system disposed in the microscope main body and irradiating the specimen surface with the illumination light,
The first optical system includes:
Including a light diffusing element,
An illumination optical system, wherein the state of the illumination light emitted from the light source unit is optimized with respect to the second optical system.
前記光源と前記標本面の間の照明光路中の前記第１の光学系内にのみ、光拡散素子を含むことを特徴とする照明光学系。 The illumination optical system according to claim 1,
An illumination optical system comprising a light diffusing element only in the first optical system in an illumination optical path between the light source and the specimen surface.
前記複数の光源ユニットの各々は、前記照明光を略平行光束として射出し、
前記複数の光源ユニットは、略同一の光束径の前記照明光を射出することを特徴とする照明光学系。 The illumination optical system according to claim 2,
Each of the plurality of light source units emits the illumination light as a substantially parallel light beam,
The illumination optical system, wherein the plurality of light source units emit the illumination light having substantially the same light beam diameter.
前記複数の光源ユニットは、前記照明光の光束の中心軸に対する角度と前記角度に射出される前記照明光の強度との関係を示す配光分布の形状が略同一である前記照明光を射出することを特徴とする照明光学系。 The illumination optical system according to claim 3,
The plurality of light source units emit the illumination light having substantially the same shape of the light distribution that indicates the relationship between the angle of the illumination light with respect to the central axis of the luminous flux and the intensity of the illumination light emitted at the angle. An illumination optical system characterized by that.
前記光拡散素子は、前記光源ユニットから射出される前記照明光の前記配光分布を、前記第２の光学系に対して最適化することを特徴とする照明光学系。 The illumination optical system according to claim 4, wherein
The illumination optical system, wherein the light diffusing element optimizes the light distribution of the illumination light emitted from the light source unit with respect to the second optical system.
前記第１の光学系は、さらに、コレクタレンズを含み、
前記コレクタレンズは、
前記照明光を略平行光束に変換し、
前記光源ユニットから射出される前記照明光の光束径を、前記第２の光学系に対して最適化することを特徴とする照明光学系。 The illumination optical system according to claim 5,
The first optical system further includes a collector lens;
The collector lens is
Converting the illumination light into a substantially parallel luminous flux;
An illumination optical system, wherein a beam diameter of the illumination light emitted from the light source unit is optimized with respect to the second optical system.
前記光拡散素子は、前記コレクタレンズと前記顕微鏡本体の間に配置される第１の光拡散素子であることを特徴とする照明光学系。 The illumination optical system according to claim 6, wherein
The illumination optical system, wherein the light diffusing element is a first light diffusing element disposed between the collector lens and the microscope body.
前記光拡散素子は、前記光源と前記コレクタレンズの間に配置される第２の光拡散素子であることを特徴とする照明光学系。 The illumination optical system according to claim 6, wherein
The illumination optical system, wherein the light diffusing element is a second light diffusing element disposed between the light source and the collector lens.
前記光拡散素子は、第１の光拡散素子と、第２の光拡散素子と、を含み、
前記第１の光拡散素子は、前記コレクタレンズと前記顕微鏡本体の間に配置され、
前記第２の光拡散素子は、前記光源と前記コレクタレンズの間に配置されることを特徴とする照明光学系。 The illumination optical system according to claim 6, wherein
The light diffusing element includes a first light diffusing element and a second light diffusing element,
The first light diffusing element is disposed between the collector lens and the microscope body,
The illumination optical system, wherein the second light diffusing element is disposed between the light source and the collector lens.
前記複数の光源ユニットに含まれる前記第１の光拡散素子は、前記顕微鏡本体と前記光源ユニットの接触面から、略同一の距離だけ離れた位置に配置されることを特徴とする照明光学系。 The illumination optical system according to claim 7 or 9,
The illumination optical system, wherein the first light diffusing element included in the plurality of light source units is disposed at a position that is substantially the same distance from a contact surface between the microscope main body and the light source unit.
前記複数の光源ユニットから選択される任意の２つの前記光源ユニットをそれぞれ第１の光源ユニット、第２の光源ユニットとし、
ｆｃ１を前記第１の光源ユニットに含まれる前記コレクタレンズの焦点距離とし、ｆｃ２を前記第２の光源ユニットに含まれる前記コレクタレンズの焦点距離とし、ＮＡＬ１を前記第１の光源ユニットに含まれる前記光源が有する開口数とし、ＮＡＬ２を前記第２の光源ユニットに含まれる前記光源が有する開口数とするとき、以下の条件式
０．８＜（ＮＡＬ２×ｆｃ２）／（ＮＡＬ１×ｆｃ１）＜１．２ ・・・（１）
を満たすことを特徴とする照明光学系。 The illumination optical system according to any one of claims 6 to 10,
Any two of the light source units selected from the plurality of light source units are referred to as a first light source unit and a second light source unit, respectively.
Let f c1 be the focal length of the collector lens included in the first light source unit, f c2 be the focal length of the collector lens included in the second light source unit, and NA L1 be the first light source unit. and numerical aperture included in the light source included, when the numerical aperture with said light source included a NA L2 to the second light source unit, the following conditional expression 0.8 <(NA L2 × f c2 ) / (NA L1 × f c1 ) <1.2 (1)
An illumination optical system characterized by satisfying
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