JP4873876B2 - 光量調節機構、それを備えた照明ユニット、及び光量調節機構又は光量調節機構を備えた照明ユニットを備えた顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、観察対象に照射する照明光の光量を調節するための光量調節機構、それを備えた照明ユニット、及び光量調節機構又は光量調節機構を備えた照明ユニットを備えた顕微鏡に関する。

従来、顕微鏡観察において照明光の光量を調整するための一手法として、照明用光源の電圧を調整する方法が知られている。
しかし、この方法では、例えばハロゲンランプ等を照明光源とした場合、光量の変化に伴い、照明光の色温度の変化が大きくなってしまう。このため、照明光を照射することによって得られる観察像の色が変化してしまい、良好な観察像が得られない。
そこで、従来、顕微鏡観察において、色温度を一定に保ったまま照明光の光量を調節するための一手法として、例えば、次の特許文献１〜３に記載のような、照明光路にＮＤフィルタを挿入する方法が、一般的に採用されている。この方法では、透過率特性の異なる複数のＮＤフィルタを例えばスライダや回転円板に保持し、そのスライダや回転円板をスライド或いは回転して、所望のＮＤフィルタを照明光路に挿入させることで、照明光の透過光量を調節する。
特開２００１−１８８１７６号公報 特開平１１−０７２７１２号公報 特開平０５−３４１２００号公報

しかし、特許文献１〜３に記載のようなＮＤフィルタを用いて照明光の透過光量を調節する方法では、ＮＤフィルタが高価であるため、コスト高となってしまう。しかも、各ＮＤフィルタのそれぞれ異なる透過率特性に応じた断続的な光量調節となってしまい、連続的な光量調節を行うことができない。さらには、照明光路から外れたＮＤフィルタの退避スペースが必要となり、その分、装置が大型化してしまう。

また、ＮＤフィルタを用いて照明光の透過光量を調節する方法を用いて、連続的な光量調節に極力近づけようとすると、透過率特性の異なるＮＤフィルタを多数用意する必要が生じ、莫大なコストがかかってしまう。また、透過率特性の異なる多数のＮＤフィルタを保持して照明光路に挿脱させるためにスライダや回転円板を非常に大型化させなければならない上、照明光路から外れたＮＤフィルタの退避スペースをより多く設ける必要あり、顕微鏡装置全体が非常に大型化してしまう。しかも、透過率特性の異なるＮＤフィルタを多数用意して照明光路に挿脱するように構成しても、連続的な調光に極力近づけることができるに留まり、連続的な調光を行うことはできない。

さらに、照明光の光量を調節するためのその他の手法として、２枚の偏光フィルタを用いて、互いの偏光面を相対的に回転させて、それぞれの偏光フィルタを通過する直線偏光の光量を調節する方法が知られている。
この光量調節方法によれば、偏光フィルタを連続的に回転させることができるため、光量を連続的に調節することができる。

しかし、この光量調節方法では、照明光が偏光特性を持つため、観察像における例えば左右の視野で明るさや色味に差が生じてしまう場合がある。しかも、この光量調節方法でも、偏光フィルタが高価であるため、コスト高となってしまう。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成、かつ、低コストで、連続的な調光を行うことのできる光量調節機構、それを備えた照明ユニット、及び光量調節機構、又は光量調節機構を備えた照明ユニットを備えた顕微鏡を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による光量調節機構は、照明光軸上において、内部に等間隔に配置された複数の微細ルーバーを有する薄板状部材である透過光量制限部材と、前記透過光量制限部材の面と前記照明光軸とのなす角度が変化する方向に前記透過光量制限部材を所定量傾斜可能な傾斜制御手段とを有することを特徴としている。

また、本発明の光量調節機構においては、前記各微細ルーバーの面が、前記透過光量制限部材の入射面に対し一定の角度で傾斜しているのが好ましい。

また、本発明の光量調節機構においては、前記透過光量制限部材の透過側に拡散板を備えるのが好ましい。

また、本発明の光量調節機構においては、前記透過光量制限部材の入射側に拡散板を備えるのが好ましい。

また、本発明による照明ユニットは、照明光源と、該照明光源から出射した光を平行光束にする光学部材と、上記本発明のいずれかの光量調節機構を有することを特徴としている。

また、本発明による顕微鏡は、照明部と、観察部を有する顕微鏡において、前記照明部が、照明光源と上記本発明のいずれかの光量調節機構、照明光源と該照明光源から出射した光を平行光束にする光学部材と上記本発明のいずれかの光量調節機構、及び上記本発明の照明ユニットのいずれかを有することを特徴としている。

本発明によれば、複数のＮＤフィルタを用いた従来の手法において必要であったＮＤフィルタの退避スペースを設ける必要がなく、透過光量制限部材を僅かに傾斜させることができる程度のスペースで足り、装置を小型化できる。また、照明光の色温度が変化することもなく、且つ、連続的に調光を行うことができる。しかも、光量制限部材はブラインドフィルムを用いて構成でき、ブラインドフィルムは、従来の調光手法において用いられているＮＤフィルタや偏光板に比べて安価であるため、コストを低減することができる。
よって、本発明によれば、簡素な構成、かつ、低コストで、連続的な調光を行うことのできる光量調節機構、それを備えた照明ユニット、及び光量調節機構又は光量調節機構を備えた照明ユニットを備えた顕微鏡が得られる。

図１は本発明の第一実施形態にかかる光量調節機構を備えた顕微鏡照明部の概略構成図であり、(a)は光量制限部材の光透過率を１００％にしたときの状態を示す断面図、(b)は光量制限部材の光透過率を３０％にしたときの状態を示す断面図、(c)は光量調節機構の光透過率を７５％にしたときの状態を示す断面図、図２は図１の光量調節機構に用いるブラインドフィルム板の説明図であり、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は斜視図、(d)は側面部分拡大図である。

照明部１は、照明ユニット１０と、レンズ系２０を有している。
照明ユニット１０は、光源１１と、コリメートレンズ１２と、拡散板１３と、本発明における光量制限部材としてのブラインドフィルム板１４と、拡散板１５を有している。
コリメートレンズ１２は、光源１１から出射した発散光を平行光にするように構成されている。
拡散板１３は、入射した平行光が僅かな拡散光となるような拡散機能を備えている。

ブラインドフィルム板１４は、透明樹脂製の薄板状部材の内部に複数の微細なルーバー１４ｂ_nを等間隔に配置して構成されている。なお、図では説明の便宜上、ルーバー１４ｂ_nを拡大して示してある。
各ルーバー１４ｂ_nの面は、ブラインドフィルム板１４の入射面１４ａに対して、角度αの傾斜角度で配置されている。
また、ブラインドフィルム板１４の近傍には、本発明における光量制限部材傾斜角度調整手段としてのブラインドフィルム板回転手段（図１においては省略）が設けられている。

図３は図１の光量調節機構におけるブラインドフィルム板回転手段の説明図であり、(a)はブラインドフィルム板回転手段のＸ方向断面を示す模式図、(b)はブラインドフィルム板回転手段のＹ方向断面を示す模式図である。
ブラインドフィルム板回転手段１６は、図３(a)，(b)に示すように、両面をカバーガラス１６ｌ，１６ｍを備えたハウジング１６ｋと、保持枠１６ａと、軸１６ｂと、軸受１６ｃと、操作ツマミ１６ｄを有している。

保持枠１６ａは、ブラインドフィルム板１４を保持している。軸１６ｂは、一端部が保持枠１６ａに固定されている。軸受１６ｃは、ハウジング１６ｋに固定されていて、軸１６ｂを回転可能に保持している。操作ツマミ１６ｄは、軸１６ｂの他端部に設けられている。
また、軸１６ｂには、ネジ１６ｅがねじ込まれている。ネジ１６ｅは、軸受１６ｃに設けられた溝１６ｆと協働して、回転量の規制と抜け止めの役目を果たしている。さらに、軸受１６ｃには、穴１６ｇが設けられている。穴１６ｇには、球１６ｈと、バネ１６ｉと、ビス１６ｊが挿入されている。球１６ｈはバネ１６ｉの力で軸１６ｂに押し付けられており、軸１６ｂの回転を任意の角度でとどめておくことが出来るようになっている。
そして、ブラインドフィルム板回転手段１６は、操作ツマミ１６ｄを介してブラインドフィルム板１４を矢印ＡＢ方向に所定量回転させることができるようになっている。このため、ブラインドフィルム板１４における各ルーバー１４ｂ_nの面と照明光軸とのなす角が可変となっている。
そして、ブラインドフィルム板１４とブラインドフィルム板回転手段１６とで、本発明の光量調節機構が構成されている。

なお、図３に示したブラインドフィルム板回転手段１６では、ハウジング１６ｋの両面にカバーガラス１６ｌ，１６ｍを備えて構成したが、ハウジング１６ｋの両面にカバーガラスを備えずに開口部を形成して構成してもよい。また、拡散板１３，１５を、カバーガラス１６ｌ，１６ｍの代わりにハウジング１６ｋの両面に配置して、拡散板１３，１５にカバーガラスとしての機能を持たせるようにしてもよい。

レンズ系２０は、レンズ２１と、偏向部材２２と、コンデンサレンズ２３とで構成されている。

このように構成された第一実施形態の照明ユニットによれば、光源１１から出射した光は、コリメートレンズ１２を介して平行光束となって拡散板１３に入射し、拡散板１３で拡散されてブラインドフィルム板１４に入射する。ブラインドフィルム板１４に入射した光のうち、所定量の光がルーバー１４ｂ_nの面とで遮光され、残りの光がブラインドフィルム板１４を通過する。ブラインドフィルム板１４を通過した光が拡散板１５に入射し、拡散板１５で拡散されてレンズ２１に入射し、偏向部材２２、コンデンサレンズ２３を経て観察対象３０を照射する。
このとき、図３に示したブラインドフィルム回転手段１６を介してブラインドフィルム板１４を所定量傾けるように回転させると、各ルーバー１４ｂ_nの面と照明光軸とのなす角が連続的に変化する。このため、光源１１から出射し、コリメートレンズ１２、拡散板１３を経てブラインドフィルム板１４に入射した照明光のうち、ブラインドフィルム板１４の各ルーバー１４ｂ_nの面で遮光されずに通過する光量を、ブラインドフィルム板１４の傾斜角度に応じて、連続的に調整することができる。

しかも、第一実施形態の照明ユニットによれば、照明用光源の電圧を調整することなく、照明光を各ルーバー１４ｂ_nの面で遮光することで光量を調整するので、光量による色温度の変化がなく良好な観察像が得られる。
また、ブラインドフィルム板１４は、薄板状部材であり、また、光量調節のためには回転する程度の作動スペースがあれば足りるので、従来の複数のＮＤフィルターを用いる構成のような、多数のフィルターの退避スペースが不要となり、光量調節機構そのものを小型化できる。
また、ブラインドフィルム板１４は、ＮＤフィルムや偏光素子に比べて、素材が安価であり、しかも、光量制限部材傾斜角度調整手段はブラインドフィルム板の回転方向や傾き量を調節するように構成すればよいので、構成を簡素化でき、低コスト化できる。

さらに、第一実施形態の照明ユニットによれば、各ルーバー１４ｂ_nの面をブラインドフィルム板１３ａの入射面に対し一定の角度で傾斜して配置したので、傾斜させない場合（即ち、各ルーバー１４ｂ_nの面をブラインドフィルム板１４の入射面１４ａに対して垂直に配置した場合）に比べて、透過率１００％から透過率０％までの状態とするために傾斜させる角度を大きくしなくて済む。このため、ブラインドフィルム板を、より小型化でき、傾斜させるためのスペースも少なくすることができ装置全体も省スペース化できる。
なお、もちろん、各ルーバー１４ｂ_nの面をブラインドフィルム板１４の入射面１４ａに対して垂直に配置してもよい。そのように構成した場合でも、構成を簡素化でき、低コスト化できる効果を奏する。

また、第一実施形態の照明ユニットによれば、拡散板１３を設けたので、ブラインドフィルム板１４に入射する照明光の光量を均一化することができる。
また、拡散板１５を設けたので、ブラインドフィルム板１４の各ルーバー１４ｂ_nで遮光されずに通過した照明光の光量を均一化することができる。
このため、第一実施形態の照明ユニットによれば、観察対象に対し、均等な強度の照明光の光量を連続的に調整させながら、照射することができる。

図４は本発明の第二実施形態にかかる顕微鏡の概略構成図である。
第二実施形態の顕微鏡は、照明部１と観察部２を有している。
観察部２は、対物レンズ４１と、結像レンズ４２と、光路分割プリズム４３と、第１の観察レンズとしての接眼光学系４４と、撮像装置を接続して観察可能な第２の観察レンズ４５を有している。なお、観察部２の構成には、図４の構成に限定されるものではなく、一般に用いられている顕微鏡において採用されている構成が適用できる。
照明部１は、第一実施形態と略同様に構成された照明ユニット１０と、レンズ系２０’を有している。
レンズ系２０’は、偏向部材２２’と、レンズ２３’とコンデンサレンズ２４’とで構成されている。なお、レンズ系２０’は、第一実施形態のレンズ系２０と同様に構成されたものであってもよい。
このため、第二実施形態の顕微鏡によれば、第一実施形態と同様の構成の照明ユニットを備えたので、第一実施形態の照明ユニットと同様の効果を奏し、観察対象に対し、均等な強度の照明光の光量を連続的に調整させながら、照射することができる顕微鏡が得られる。

本発明の光量調節機構、それを備えた照明ユニット、及び光量調節機構又は光量調節機構を備えた照明ユニットを備えた顕微鏡は、医学、生物学、薬学、農学等で微細な観察対象を顕微鏡で観察することが必要とされる分野において有用である。

本発明の第一実施形態にかかる光量調節機構を備えた照明光学系の概略構成図であり、(a)は光量制限部材の光透過率を１００％にしたときの状態を示す断面図、(b)は光量制限部材の光透過率を３０％にしたときの状態を示す断面図、(c)は光量調節機構の光透過率を７５％にしたときの状態を示す断面図である。 図１の光量調節機構に用いるブラインドフィルム板の説明図であり、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は斜視図、(d)は側面部分拡大図である。 図１の光量調節機構におけるブラインドフィルム板回転手段の説明図であり、(a)はブラインドフィルム板回転手段のＸ方向断面を示す模式図、(b)はブラインドフィルム板回転手段のＹ方向断面を示す模式図である。 本発明の第二実施形態にかかる顕微鏡の概略構成図である。

符号の説明

１ 照明部
２ 観察部
１０ 照明ユニット
１１ 光源
１２ コリメートレンズ
１３，１５ 拡散板
１４ ブラインドフィルム板
１４ａ 入射面
１４ｂ_n ルーバー
１６ ブラインドフィルム板回転手段
１６ａ 保持枠
１６ｂ 軸
１６ｃ 軸受
１６ｄ 操作ツマミ
１６ｅ ネジ
１６ｆ 溝
１６ｇ 穴
１６ｈ 球
１６ｉ バネ
１６ｊ ビス
１６ｋ ハウジング
１６ｌ，１６ｍ カバーガラス
２０，２０’ レンズ系
２１ 照明レンズ
２２，２２’ ミラー
２３’ レンズ
２３，２４’ コンデンサレンズ
３０ 観察対象
４１ 対物レンズ
４２ 結像レンズ
４３ 光路分割プリズム
４４ 接眼光学系（第１の観察レンズ）
４５ 第２の観察レンズ

Claims (6)

1. 照明光軸上において、内部に等間隔に配置された複数の微細ルーバーを有する薄板状部材である透過光量制限部材と、前記透過光量制限部材の面と前記照明光軸とのなす角度が変化する方向に前記透過光量制限部材を所定量傾斜可能な傾斜制御手段とを有することを特徴とする光量調節機構。
2. 前記各微細ルーバーの面が、前記透過光量制限部材の入射面に対し一定の角度で傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の光量調節機構。
3. 前記透過光量制限部材の透過側に拡散板を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光量調節機構。
4. 前記透過光量制限部材の入射側に拡散板を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光量調節機構。
5. 照明光源と、該照明光源から出射した光を平行光束にする光学部材と、請求項１〜４のいずれかに記載の光量調節機構を有することを特徴とする照明ユニット。
6. 照明部と、観察部を有する顕微鏡において、
   前記照明部が、照明光源と請求項１〜４のいずれかに記載の光量調節機構、照明光源と該照明光源から出射した光を平行光束にする光学部材と請求項１〜４のいずれかに記載の光量調節機構、及び請求項５に記載の照明ユニットのいずれかを有することを特徴とする顕微鏡。
   

Images