JP4996183B2 - 顕微鏡およびランプハウス - Google Patents

Description

本発明は、顕微鏡およびランプハウスに関する。

特開２００５−２０５１９５号公報は、蛍光体をＬＤ光源で励起して照明光を得る技術を開示している。この技術は内視鏡に適用され、ＬＤ光源と蛍光体はファイバで接続されている。

特開２００３−２１５４６１号公報は、白色ＬＥＤ光源を顕微鏡の照明光学系の光源に使用する構成を開示している。

特開２００５−２０５１９５号公報 特開２００３−２１５４６１号公報

ハロゲンランプを用いた照明が知られている。しかし、ハロゲンランプから放出される光は強度に依存して波長特性が変化してしまう。前述した蛍光体を利用した照明や白色ＬＥＤ光源を用いた照明では、照明光の強度に関係なく、照明光の波長特性は変化しない。しかし、白色ＬＥＤ光源はやや暗く、これを顕微鏡の照明光源にそのまま適用することは難しい。また、蛍光体を利用した照明は内視鏡の照明として用いられているが、そのままでは顕微鏡の照明に適用することが難しい。

本発明は、この様な実状を考慮して成されたものであり、その目的は、照明光の波長特性に変化が生じない顕微鏡およびランプハウスを提供することである。

本発明にかかる顕微鏡は、励起光を射出する励起光源と、前記励起光を受けて特定波長域の照明光を放出する蛍光体とを有し、前記照明光によって試料を照明する照明手段と、前記照明手段によって照明された前記試料を観察する観察手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記照明手段は、前記照明光を集めるコレクタレンズを有し、前記蛍光体は、前記コレクタレンズの焦点位置に配置されることを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記照明手段は、前記蛍光体の共役像を結像し、前記蛍光体は、前記照明手段によって該蛍光体の共役像が所定の大きさに結像される大きさを有することを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、少なくとも前記照明手段の一部と、前記励起光源に電力供給を行う内部電源とが内部に設けられる顕微鏡本体を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記蛍光体は、白色の前記照明光を放出することを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記の発明において、前記照明手段は、前記励起光源から射出されて前記蛍光体を透過する前記励起光を遮光する励起光カットフィルタを有することを特徴とする。

本発明にかかるランプハウスは、励起光を射出する励起光源と、前記励起光を受けて特定波長域の照明光を放出する蛍光体とを備え、顕微鏡本体に着脱自在に取り付けられることを特徴とする。

また、本発明にかかるランプハウスは、上記の発明において、前記照明光を集めるコレクタレンズを備え、前記蛍光体は、前記コレクタレンズの焦点位置に配置されることを特徴とする。

また、本発明にかかるランプハウスは、上記の発明において、前記蛍光体は、当該ランプハウスが前記顕微鏡本体の所定の取付部に取り付けられた場合、該顕微鏡本体内に設けられて前記照明光を集めるコレクタレンズの焦点位置に配置されることを特徴とする。

また、本発明にかかるランプハウスは、上記の発明において、前記蛍光体は、当該ランプハウスが前記顕微鏡本体の所定の取付位置に取り付けられた場合、該顕微鏡本体内に設けられた照明レンズ系によって該蛍光体の共役像が所定の大きさに結像される大きさを有することを特徴とする。

また、本発明にかかるランプハウスは、上記の発明において、前記励起光源は、当該ランプハウスが前記顕微鏡本体の所定の取付部に取り付けられた場合、前記顕微鏡本体内に設けられた内部電源から電力供給されることを特徴とする。

また、本発明にかかるランプハウスは、上記の発明において、前記蛍光体は、白色の前記照明光を放出することを特徴とする。

また、本発明にかかるランプハウスは、上記の発明において、前記励起光源から射出されて前記蛍光体を透過する前記励起光を遮光する励起光カットフィルタを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、照明光の波長特性に変化が生じない顕微鏡およびランプハウスが提供される。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一実施形態による顕微鏡およびランプハウスの構成を示している。

図１に示すように、顕微鏡１０は、試料２７を支持するステージ１２と、ステージ１２を保持している顕微鏡本体１１と、試料２７を照明する照明光学系１３と、試料２７を観察する観察光学系１４とを用いて構成されている。

照明手段としての照明光学系１３は、励起光源２１と蛍光体２２とコレクタレンズ２３とミラー２４と窓レンズ２５とコンデンサ２６とを用いて構成されている。照明光学系１３は、透過照明光学系を構成しており、ケーラー照明を達成する。観察手段としての観察光学系１４は、対物レンズ２８と結像レンズ２９とプリズム３０と接眼レンズ３１と撮像レンズ３２とカメラ３３とを用いて構成されている。

励起光源２１と蛍光体２２とコレクタレンズ２３は外枠体３４に収容されている。外枠体３４は接続部３５を介して顕微鏡本体１１の所定の取付部１１ａに対して着脱自在に取り付けられている。励起光源２１は外枠体３４に設置された光源支持部材３６により支持されている。励起光源２１には電源３７から電力が供給される。蛍光体２２は、例えば図２に示すように励起光源２１に保持されており、コレクタレンズ２３の焦点位置に配置されている。

図２において、励起光源２１は、所定波長域の励起光を発する発光源２１ａと、発光源２１ａが発した励起光を蛍光体２２に対して集光させる集光レンズ２１ｂと、発光源２１ａおよび集光レンズ２１ｂを一体に保持する光源筐体２１ｃとを用いて構成されている。蛍光体２２は、透明保持部材５１内に設けられ、この透明保持部材５１を介して励起光源２１に着脱自在に保持されている。これによって、蛍光体２２は、例えば試料２７を照明する照明光として波長特性（分光特性）が異なる光を放出する蛍光体と交換可能にされている。

励起光源２１は励起光を射出し、蛍光体２２は励起光源２１から射出された励起光を受けて特定波長域の照明光、例えば白色の照明光を放出する。励起光源２１は、例えばＬＤ光源で構成される。ここで、ＬＤ光源とは、例えば図２に示した発光源２１ａとしてＬＤを用い、このＬＤと集光レンズ等とが光源モジュールとして一体に構成されるものである。あるいは、ＬＤ光源としてＬＤ自体を単独で用いてもよく、この場合、蛍光体２２は、例えばＬＤにおける励起光の射出端面に直接付着される。なお、励起光源２１は、ＬＤ光源に限定されるものでなく、ＬＤに換えてＬＥＤなどを用いて構成されてもよい。

蛍光体２２は、蛍光物質の混合物で構成される。蛍光体２２は、好ましくは、ハロゲンランプのフィラメントと同じ大きさを有している。言い換えると、蛍光体２２は、照明光学系１３におけるコレクタレンズ２３および窓レンズ２５によって、蛍光体２２の共役像が所定の大きさに結像される大きさを有するものであることが好ましく、その一例として所定の大きさは、コレクタレンズ２３および窓レンズ２５によって結像されるハロゲンランプのフィラメント像の大きさであり、蛍光体２２は、このハロゲンランプのフィラメントと同じ大きさを有することが好ましい。

また好ましくは、蛍光体２２の大きさに応じてコレクタレンズ２３の焦点距離が変更される。コレクタレンズ２３の焦点距離の変更は、例えば、コレクタレンズ２３を交換することにより実施される。これにより、ケーラー照明を実現するためコンデンサレンズ２６の焦点面上に投影される蛍光体２２の共役像の大きさを、蛍光体２２の大きさによらず所定の大きさにすることができる。

本実施形態の顕微鏡１０の作用について説明する。励起光源２１は蛍光体２２に向けて励起光を射出する。蛍光体２２は励起光源２１から射出された励起光を受けて特定波長域の照明光を放出する。蛍光体２２から放出された照明光はコレクタレンズ２３で集められ、顕微鏡本体１１内へ導入された後、ミラー２４で上方に反射される。上方に反射された照明光は窓レンズ２５とコンデンサ２６を通過して試料２７に照射される。

照明光学系１３はケーラー照明を達成するため、蛍光体２２の像はコレクタレンズ２３によって無限遠に投影され、窓レンズ２５によってコンデンサ２６の焦点位置に像を結ぶ。その後、蛍光体２２の像はコンデンサ２６によって無限遠に投影され、試料面で平行光となって試料２７を照明し、対物レンズ２８によって対物レンズ２８の後側焦点位置２８’に像を結ぶ。

照明光で照明された試料２７の像は対物レンズ２８によって拡大されて無限遠に投影され、結像レンズ２９によって像を結ぶ。その後、プリズム３０によって接眼レンズ３１に向かう光路とカメラ３３に像を結ばせる撮像レンズ３２に向かう光路とに分割される。

顕微鏡の分野においてはハロゲンランプを用いた照明が一般に知られている。しかし、ハロゲンランプを用いた照明では、照明光の強度に応じて、照明光の波長特性が変化してしまう。これに対して本実施形態では、蛍光体２２に励起光を照射した結果として蛍光体２２から放出される特定波長域の光を照明光に用いているため、照明光の強度に関係なく照明光の波長特性は変わらない。これにより波長特性が変わらない色再現性に富む照明が得られる。

また、本実施形態の顕微鏡１０では、蛍光体２２は励起光源２１からの励起光を吸収して照明光を放出するため、照明光を直接放出するハロゲンランプなどに比べて発熱が抑えられる。ハロゲンランプの発熱によって顕微鏡本体１１が変形して試料２７に対するフォーカスがずれることが防止される。

ハロゲンランプを用いた照明では、ケーラー照明を達成してもフィラメントの隙間により照明にムラが出てしまうため、フロストを使用してムラを解消している。本実施形態の顕微鏡１０では、蛍光体２２を構成する蛍光物質をフィラメントと同じ大きさの面状になるように均一に配置することにより、ムラのない均一な照明がフロスト無しで得られる。

本実施形態の顕微鏡１０では、ハロゲンランプのフィラメントと同じ大きさの蛍光体２２をコレクタレンズ２３の焦点位置に配置することにより、ハロゲンランプ用に設計された照明光学系をそのまま使用できる。また、蛍光体２２がハロゲンランプのフィラメントと同じ大きさでない場合には、蛍光体２２の大きさに応じてコレクタレンズ２３の焦点距離を変更することで、ハロゲンランプ用に設計された照明光学系のうちコレクタレンズ以外の部分をそのまま使用することができる。これによって、本第一実施形態にかかるランプハウ１５と、例えば図３に示すようなハロゲンランプハウス１５’とは、顕微鏡本体１１に対して交換自在に着脱できる。

ここで、ランプハウス１５およびハロゲンランプハウス１５’は、外枠体３４に収容された部分と接続部３５とから構成されている。また、ハロゲンランプハウス１５’における外枠体３４の内部は、図３に示すように、コレクタレンズ２３’、ハロゲンランプ５２、ランプ支持アダプタ５３およびランプ支持部材４３を用いて構成され、ハロゲンランプ５２のフィラメント５２ａは、コレクタレンズ２３’の焦点位置に配置されている。なお、ハロゲンランプ５２は、ランプ支持部材４３を介して電源３７から電力供給される。

＜第二実施形態＞
図４は、本発明の第二実施形態による顕微鏡が備えるランプハウス１６の構成を示している。図４において、図１〜図３に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。

ランプハウス１６において蛍光体２２とコレクタレンズ２３は外枠体３４に収容されている。外枠体３４は接続部３５を介して顕微鏡本体１１の所定の取付部１１ａに対して着脱自在に接続されている。第一実施形態と同様に、蛍光体２２はコレクタレンズ２３の焦点位置に配置されており、照明光学系１３（図１参照）はケーラー照明を達成する。

蛍光体２２を励起する励起光源２１は外枠体３４の外に配置され、蛍光体２２と励起光源２１は光ファイバ３８を介して光学的に接続されている。蛍光体２２は外枠体３４の中に位置し、光ファイバ３８によって保持されている。つまり、光ファイバ３８は、一端が励起光源２１と光学的に接続され、他端（射出端）が蛍光体２２を保持している。光ファイバ３８の断面は中心部（コア）の屈折率が周辺部（クラッド）より高く、励起光源２１から射出される励起光を蛍光体２２に導く。光ファイバ３８はファイバ支持部材３９によって支持されている。励起光源２１には電源３７から電力が供給される。

図５は、光ファイバ３８の射出端における蛍光体２２の保持構造を例示する図である。この図に示すように、光ファイバ３８は、射出端部においてファイバ素線３８ａに環装された保持部材３８ｂを有している。蛍光体２２は、透明保持部材５４内に設けられ、この透明保持部材５４を介して保持部材３８ｂつまり光ファイバ３８に着脱自在に保持されている。これによって、蛍光体２２は、例えば試料２７を照明する照明光として波長特性（分光特性）が異なる光を放出する蛍光体と交換可能にされている。

本実施形態の顕微鏡１０の作用について説明する。蛍光体２２は光ファイバ３８を介して励起光源２１からの励起光を吸収して特定波長域の照明光を放出する。第一実施形態と同様、照明光学系１３で結像された蛍光体２２の像からの照明光は、試料面で平行光となって試料２７を照明する。

本実施形態の顕微鏡１０では、励起光源２１が外枠体３４の外に配置されているので、励起光源２１から発生した熱は蛍光体２２に直接伝達されず、第一実施形態よりもさらに顕微鏡本体１１の温度上昇が抑えられる。

＜第三実施形態＞
図６は、本発明の第三実施形態による顕微鏡の構成を示している。図６において、図１〜図５に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。

蛍光体２２から放出される照明光を集めるコレクタレンズ２３は顕微鏡本体１１の内部に配置されている。励起光源２１と蛍光体２２は外枠体４０に収容されている。外枠体４０は現行のハロゲンランプハウスの外枠体と同一である。従って、外枠体４０は現行のハロゲンランプハウスの外枠体に代えて顕微鏡本体１１に取り付け可能である。

さらに外枠体４０すなわち現行のハロゲンランプハウスの外枠体は、顕微鏡本体１１との接合部材４１と、ハロゲンランプを支持し電源３７からの電力をハロゲンランプに供給するランプ支持部材４３とを有している。外枠体４０は突起状の接合部材４１を顕微鏡本体１１に設けられた接合口４２に差し込むことにより、位置決めされて顕微鏡本体１１に取り付けられる。

本実施形態の顕微鏡１０では、現行のハロゲンランプハウスのランプ支持部材４３に、蛍光体２２に励起光を照射するとともに保持している励起光源２１を支持する光源支持アダプタ４４が設置されている。励起光源２１を絶縁部材で構成された光源支持アダプタ４４に接続すると、蛍光体２２はコレクタレンズ２３の焦点位置に配置される。なお、本第三実施形態にかかる顕微鏡１０では、照明手段として照明光学系１３に加えてランプ支持部材４３および光源支持アダプタ４４が含まれている。また、照明光学系１３は、上述した第一および第二実施形態にかかる照明光学系１３の構成に加えてズームレンズ５５を有している。

ここで、現行のハロゲンランプハウスとは、照明光学系１３が有するコレクタレンズ２３、ズームレンズ５５および窓レンズ２５によって、コンデンサ２６の焦点面上に所定の大きさのフィラメント像が結像されるハロゲンランプを有したランプハウスであって、例えば図３に示したハロゲンランプハウス１５’から接続部３５を取り除き、図６に示した接合部材４１を付加して構成される。

本第三実施形態にかかるランプハウス１７は、外枠体４０と、この外枠体４０の内部および外部に設けられた各部とによって構成されている。このランプハウス１７における蛍光体２２は、ランプハウス１７が顕微鏡本体１１の所定の取付部１１ａに取り付けられた場合、コレクタレンズ２３、ズームレンズ５５および窓レンズ２５によって、蛍光体２２の共役像が所定の大きさに結像される大きさを有することが好ましく、つまり現行のランプハウスが備えるハロゲンランプのフィラメントと同じ大きさを有することが好ましい。

また、蛍光体２２がハロゲンランプのフィラメントと同じ大きさでない場合には、ランプハウス１７が顕微鏡本体１１の所定の取付部１１ａに取り付けられた際に、蛍光体２２の大きさに応じてズームレンズ５５の焦点距離を変更することで、コンデンサ２６の焦点面上に結像される蛍光体２２の共役像を所定の大きさ、つまりハロゲンランプのフィラメント像と同じ大きさにすることができる。これによって、ランプハウ１７と現行のハロゲンランプハウスとは、顕微鏡本体１１に対して交換自在に着脱できる。

なお、照明光学系１３が有するズームレンズ５５は、複数のレンズ群を用いて構成されており、この複数のレンズ群の一部あるいは全部を光軸方向に各々移動させることで、ズームレンズ５５全体の焦点距離を変更できる。また、本第三実施形態にかかる顕微鏡では、第一および第二実施形態と同様に、コレクタレンズ２３を交換して焦点距離を変更させることで、蛍光体２２の共役像を所定の大きさにすることもできる。

本実施形態の顕微鏡１０の作用について説明する。蛍光体２２はコレクタレンズ２３の焦点位置に配置されており、第一実施形態と同様、照明光学系１３で結像された蛍光体２２の像からの照明光は、試料面で平行光となって試料２７を照明する。

本実施形態の顕微鏡１０では、現行のハロゲンランプハウスにおけるハロゲンランプを、蛍光体２２と励起光源２１と光源支持アダプタ４４からなる構造体に取り換えることができる。これにより、現行のハロゲンランプハウスをそのまま流用できる。もちろん、ランプハウスごと取り換えることも可能である。つまり、現行のハロゲンランプハウスとの互換性を得ることができる。

本実施形態では、位置決め機構が突起状の接合部材４１と顕微鏡本体１１に設けられた接合口４２とから構成されているが、位置決め機構はこれに限定されるものではなく、ほかの任意の位置決め機構が適用されてよい。

＜第四実施形態＞
図７は、本発明の第四実施形態による顕微鏡が備えるランプハウス１８の構成を示している。図７において、図１〜図６に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。

ランプハウス１８では、ランプ支持部材４３上に、蛍光体２２に対して励起光源２１からの励起光を導く光ファイバ３８を支持するファイバ支持アダプタ４５が設置されている。光ファイバ３８を絶縁部材で構成されたファイバ支持アダプタ４５に接続すると、蛍光体２２はコレクタレンズ２３の焦点位置に配置される。励起光源２１には電源３７から電力が供給される。

本実施形態の顕微鏡１０の作用について説明する。蛍光体２２はコレクタレンズ２３の焦点位置に配置されており、第一実施形態同様、照明光学系１３で結像された蛍光体２２の像からの照明光は、試料面で平行光となって試料２７を照明する。

本実施形態の顕微鏡１０では、現行のハロゲンランプハウスにおけるハロゲンランプを、蛍光体２２と励起光源２１とファイバ支持アダプタ４５からなる構造体に取り換えることができる。これにより、現行のハロゲンランプハウスをそのまま流用できる。もちろん、ランプハウスごと取り換えることも可能である。つまり、現行のハロゲンランプハウスとの互換性を得ることができる。

＜第五実施形態＞
図８は、本発明の第五実施形態による顕微鏡が備えるランプハウス１９の構成を示している。図８において、図１〜図７に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。

ランプ支持部材４３は、ハロゲンランプの電極が差し込まれることができる差込口４６を有している。ハロゲンランプは電極が差込口４６に差し込まれることにより位置決めされて固定される。差込口４６は、顕微鏡本体１１の内部電源４８と電気的に接続されている。蛍光体２２は励起光源２１に保持されている。励起光源２１は、電力を取り込むための電極４７を有している。励起光源２１は、電極４７が差込口４６に差し込まれることにより位置決めされて固定される。励起光源２１を差込口４６に差し込むと蛍光体２２はコレクタレンズ２３の焦点位置に配置される。

ランプ支持部材４３の差込口４６は、ケーブル４９によって顕微鏡本体１１の内部電源４８と電気的に接続されており、内部電源４８から励起光源２１に電力が供給される。ケーブル４９の途中には内部電源４８からの電力を励起光源２１に適切な電力に変換する変圧器５０が配置されている。

なお、内部電源４８、ケーブル４９、変圧器５０を使用する場合は、図示しない切り換えスイッチにより、ハロゲン用電源供給から自動的に切り換えられるように設定されている。

本実施形態の顕微鏡１０の作用について説明する。第一実施形態と同様、照明光学系１３で結像された蛍光体２２の像からの照明光は、試料面で平行光となって試料２７を照明する。

本実施形態の顕微鏡１０では、励起光源２１に顕微鏡本体１１の内部電源４８から電力を供給することで、現行のハロゲンランプハウスをそのまま用いて蛍光体２２を照明光源とすることができる。

＜第六実施形態＞
図９は、本発明の第六実施形態による顕微鏡が備えるランプハウス２０の構成を示している。図９において、図１〜図８に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。

ランプ支持部材４３に、蛍光体２２に励起光源２１からの励起光を導く光ファイバ３８を支持するファイバ支持アダプタ４５が設置されている。蛍光体２２は光ファイバ３８の端部に固定されている。光ファイバ３８を絶縁部材で構成されたファイバ支持アダプタ４５に接続すると、蛍光体２２はコレクタレンズ２３の焦点位置に配置される。

励起光源２１は、ケーブル４９によって顕微鏡本体１１の内部電源４８と電気的に接続されており、内部電源４８から励起光源２１に電力が供給される。ケーブル４９の途中には内部電源４８からの電力を励起光源２１に適切な電力に変換する変圧器５０が配置されている。

本実施形態の顕微鏡１０では、励起光源２１に顕微鏡本体１１の内部電源４８から電力を供給することで、現行のハロゲンランプハウスをそのまま用いて蛍光体２２を照明光源とすることができる。

上述した実施形態はいずれも照明光学系が透過照明光学系であるが、照明光学系は落射照明光学系であってもよい。つまり、落射照明光学系の光源が、励起光を受けて特定波長域の照明光を発する蛍光体と、蛍光体に励起光を照射する励起光源とに置き換えられてよい。

また、照明光学系は、ケーラー照明を達成する構成であるが、クリティカル照明を達成する構成であってもよい。つまり、クリティカル照明を達成する照明光学系の光源が、励起光を受けて特定波長域の照明光を発する蛍光体と、蛍光体に励起光を照射する励起光源とに置き換えられてよい。

さらに、励起光源２１がＵＶ波長域の励起光を射出し、蛍光体２２が励起光源２１から射出されたＵＶ波長域の励起光を受けて白色の照明光を放出する構成であってもよい。この場合は、蛍光体から放出される可視域の白色照明光に、蛍光体２２を透過したＵＶ波長域の励起光が混ざっても可視域の色バランスつまり波長特性（分光特性）が崩されることがない。そのため、ホワイトバランスの調整を常に一定の基準で行うことができる。

また、蛍光体から放出される照明光は、励起光の強度にかかわらず常に分光特性としての分光強度分布が一定となる。そのため、可視域の光で励起しても、カメラのホワイトバランスをあらかじめ蛍光体の強度分布に合わせてセットしておけば、調光するたびにホワイトバランスを設定し直す必要がなくなる。

また、励起光源２１から射出されて蛍光体２２を透過する励起光を遮光する励起光カットフィルタを蛍光体２２と試料２７との間に配置すれば、蛍光体２２を透過した励起光が照明光に混ざって試料２７に照射されることを防止できる。これによって、例えば励起光がＵＶ光である場合、試料２７における褪色や損傷等のダメージを軽減させることができる。また、例えば励起光が可視光であって、蛍光体２２から放出される照明光が白色光である場合には、試料２７における照明光の分光強度分布が蛍光体２２に固有の分光強度分布のまま保持される。ここで、励起光カットフィルタは、蛍光体２２と一体に設けられることが好ましく、例えば図２に示した透明保持部材５１および図５に示した透明保持部材５４をフィルタ材料によって形成し、少なくとも照明光が透過する部分を励起光カットフィルタとして作用させることが好ましい。

＜第七実施形態＞
つぎに、本発明の第七実施形態にかかる顕微鏡について説明する。図１０は、本第七実施形態にかかる顕微鏡６０の要部構成を示す図である。この図に示すように、顕微鏡６０は、試料６１を照明する照明系６２と、照明系６２によって照明された試料６１を観察する観察系６３とを備える。試料６１は、図示しないステージ機構等によって保持されている。なお、図面の記載において、上述した第一〜第六実施形態のいずれかと同一の構成部分には同一符号を付して示している。

観察系６３は、対物レンズ６４、結像レンズ６５、赤外カットフィルタ６６および撮像素子６７を用いて構成される観察光学系を備え、照明系６２によって照明された試料６１の観察像を撮像して観察可能とされている。対物レンズ６４は、ＮＡおよび倍率が異なる複数の対物レンズを備え、そのうち１つが図示しない選択機構によって択一的に観察光路中に配置される。赤外カットフィルタ６６は、フィルタ駆動部６８によって、観察光路内に挿脱自在に設けられ、例えば後述する光源部７０において高温光源または不要な赤外成分を有する光源が選択配置された場合、観察光路内に挿入され、それ以外の場合には観察光路から退避される。撮像素子６７は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等が用いられ、観察像を撮像して生成した画像データを図示しない表示装置、記憶装置等に出力する。

照明系６２は、各種光源を交換自在に備える光源部７０と、コレクタレンズ７１と、試料６１を照明する照明光の分光特性を変化させるフィルタユニット７２と、コレクタレンズ７１と協働して光源像７５を結像するズームレンズ７３と、照明光を観察光路内に導入するハーフミラー７４と、対物レンズ６４とを用いて構成される落射照明光学系を備え、試料６１に対してケーラー照明する。

光源部７０は、照明光として射出する光の分光特性等が異なる複数の光源を備え、このうち１つの光源が光源切換部７６によってコレクタレンズ７１に対して選択配置される。具体的には、選択された光源の射出部がコレクタレンズ７１の焦点面上に配置される。光源部７０は、例えば、水銀ランプ８１と、ハロゲンランプ８２と、混色型白色光源ユニット８３と、図４に示した蛍光光源ユニット８４と、図１に示した蛍光光源ユニット８５とを備える。

混色型白色光源ユニット８３は、例えば図１１に示すように、異なる波長域を有した３つの発光部８６ａ〜８６ｃと、３分岐ファイバ８７とを用いて構成されている。発光部８６ａ〜８６ｃは、それぞれ３分岐ファイバ８７の分岐端８７ａ〜８７ｃに光学的に接続され、この各発光部８６ａ〜８６ｃから射出した光は、それぞれ接続された分岐端８７ａ〜８７ｃから３分岐ファイバ８７に導入される。各分岐端８７ａ〜８７ｃから導入された光は、コンバイナー８７ｄにおいて混色され、射出口８７ｅから射出される。

これによって、混色型白色光源ユニット８３は、発光部８６ａ〜８６ｃの各分光強度分布を合成した分光特性を有する光を照明光として射出することができる。ここで、各発光部８６ａ〜８６ｃのオン／オフ状態は、光源切換部７６からの指示に応じて適宜切換可能である。このため、混色型白色光源ユニット８３は、発光部８６ａ〜８６ｃの各分光強度分布を任意に合成した分光特性を有する照明光を射出することができる。なお、混色型白色光源ユニット８３に用いる光源は、３つに限定されず、２つ以下あるいは４つ以上とすることもできる。この各光源には、ＬＥＤ、ＬＤ、ＬＤ励起の蛍光体等、種々の光源を利用することができる。

フィルタユニット７２は、熱線吸収フィルタ７２ａおよび色温度変換フィルタ７２ｂを備える。この熱線吸収フィルタ７２ａおよび色温度変換フィルタ７２ｂは、光源部７０において選択配置される光源に応じ、フィルタ切換部７７によって、それぞれ照明光路内に挿脱自在に配置される。例えば、熱線吸収フィルタ７２ａは、光源部７０において水銀ランプ８１またはハロゲンランプ８２等の高温光源が選択配置された場合、照明光路内に挿入され、それ以外の場合には照明光路から退避される。なお、色温度変換フィルタ７２ｂは、好ましくは色温度の変換特性が異なる複数のフィルタを備え、この各フィルタがフィルタ切換部７７によって、それぞれ照明光路内に挿脱自在に配置されるものであるとよい。また、フィルタユニット７２は、熱線吸収フィルタ７２ａおよび色温度変換フィルタ７２ｂに限らず、他のフィルタ、例えば赤外カットフィルタを挿脱自在に備えることもできる。

ズームレンズ７３は、凹レンズ７３ａおよび凸レンズ７３ｂを用いて構成されている。この凹レンズ７３ａおよび凸レンズ７３ｂは、光源部７０において選択配置される光源と観察光路上に配置される対物レンズ６４とに応じ、ズーム駆動部７８によって、それぞれ照明光軸方向に配置移動される。ズームレンズ７３は、凹レンズ７３ａと凸レンズ７３ｂとのレンズ間隔が狭められることで合成焦点距離が拡大され、レンズ間隔が広げられることで合成焦点距離が縮小される。すなわち、ズームレンズ７３は、レンズ間隔が狭められることで光源像７５を拡大させ、レンズ間隔が広げることで光源像７５を縮小させることができる。

言い換えると、ズームレンズ７３は、光源部７０において選択配置される光源の射出部の大きさと、観察系６２で選択される対物レンズ６４の瞳の大きさとに応じて、光源像７５を常に最適な大きさにすることができる。ここで、最適な大きさとは、例えば光源像７５が対物レンズ６４の瞳面上でその瞳に外接する大きさである。なお、一般に円形である瞳に対して光源像７５が矩形である場合には、少なくとも矩形の２辺において瞳に外接する大きさである。このようにズームレンズ７３によって、光源像７５の大きさを対物レンズ６４の瞳に対して最適化することで、光源部７０において選択配置される光源からの射出光を極めて有効かつ効率的に利用することができる。

なお、図１０では凹レンズ７３ａおよび凸レンズ７３ｂを単レンズとして示したが、一般には、それぞれ複数のレンズを用いたレンズ群として用いられる。また、ズームレンズ７３が凹レンズ群と凸レンズ群とからなる２群構成のレンズ系であるものとして説明したが、２群構成に限定されず、３群以上のレンズ群を用いて構成してもよい。

以上のように構成された顕微鏡６０では、利用者等が光源切換部７６、フィルタ切換部６８，７７およびズーム駆動部７８をそれぞれ手動操作することで各部の切換および変更等を行うことができる。あるいは、光源切換部７６、フィルタ切換部６８，７７およびズーム駆動部７８に電気的に接続された制御部７９を用い、各部の切換および変更等を自動制御することもできる。制御部７９は、例えば光源部７０が備える各光源と、対物レンズ６４として備える各対物レンズと、フィルタユニット７２が備える各フィルタおよび赤外カットフィルタ６６と、ズームレンズ７３の各ズームポジションとの所望の組み合わせを記憶した記憶テーブルを備え、光源部７０における光源の切換情報および対物レンズ６４の切換情報等に応じて記憶テーブルを参照し、各部の設定切り換えを自動的に行うことができる。

これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。

（付記１）
励起光を射出する励起光源と、前記励起光を受けて特定波長域の照明光を放出する蛍光体とを有し、前記照明光によって試料を照明する照明手段と、
前記照明手段によって照明された前記試料を観察する観察手段と、
を備えたことを特徴とする顕微鏡。

（付記２）
前記照明手段は、前記照明光を集めるコレクタレンズを有し、
前記蛍光体は、前記コレクタレンズの焦点位置に配置されることを特徴とする付記１に記載の顕微鏡。

（付記３）
前記励起光源は、ＬＤ光源であり、
前記蛍光体は、前記ＬＤ光源に保持されることを特徴とする付記２に記載の顕微鏡。

（付記４）
前記照明手段は、前記ＬＤ光源を支持する光源支持アダプタと、該光源支持アダプタが少なくともハロゲンランプと交換可能に取り付けられるランプ支持部材とを有し、
前記光源支持アダプタは、前記ランプ支持部材に取り付けられた際に前記蛍光体を前記コレクタレンズの焦点位置に配置させることを特徴とする付記３に記載の顕微鏡。

（付記５）
前記励起光源は、ＬＤ光源であり、
前記照明手段は、前記ＬＤ光源から射出される前記励起光を前記蛍光体へ導く光ファイバを有し、
前記光ファイバは、一端に前記ＬＤ光源が光学的に接続され、他端に前記蛍光体を保持することを特徴とする付記２に記載の顕微鏡。

（付記６）
前記照明手段は、前記光ファイバを支持するファイバ支持アダプタと、該ファイバ支持アダプタが少なくともハロゲンランプと交換可能に取り付けられるランプ支持部材とを有し、
前記ファイバ支持アダプタは、前記ランプ支持部材に取り付けられた際に前記蛍光体を前記コレクタレンズの焦点位置に配置させることを特徴とする付記５に記載の顕微鏡。

（付記７）
前記照明手段は、前記蛍光体の共役像を結像し、
前記蛍光体は、前記照明手段によって該蛍光体の共役像が所定の大きさに結像される大きさを有することを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の顕微鏡。

（付記８）
前記共役像の前記所定の大きさは、前記照明手段によって結像されるハロゲンランプのフィラメント像と同じ大きさであることを特徴とする付記７に記載の顕微鏡。

（付記９）
前記照明手段は、前記蛍光体を交換可能に有し、この交換可能な各蛍光体の大きさに応じて該各蛍光体の共役像を変倍自在に結像させて所定の大きさにすることを特徴とする付記２〜６のいずれか一つに記載の顕微鏡。

（付記１０）
前記照明手段は、前記各蛍光体の大きさに応じて前記コレクタレンズの焦点距離が変更され、前記各蛍光体の共役像を前記所定の大きさにすることを特徴とする付記９に記載の顕微鏡。

（付記１１）
前記照明手段は、ズームレンズを有し、前記各蛍光体の大きさに応じて該ズームレンズの焦点距離が変更され、前記各蛍光体の共役像を前記所定の大きさにすることを特徴とする付記９に記載の顕微鏡。

（付記１２）
前記照明手段は、ズームレンズと、少なくとも前記各蛍光体と交換配置可能な光源手段とを有し、該光源手段の射出部の大きさまたは前記各蛍光体の大きさに応じて前記ズームレンズの焦点距離が変更され、前記各蛍光体の共役像を前記所定の大きさにすることを特徴とする付記９に記載の顕微鏡。

（付記１３）
前記照明手段は、該照明手段の照明光路内に挿脱自在に設けられ、前記試料を照明する光の分光特性を変化させるフィルタを有することを特徴とする付記１２に記載の顕微鏡。

（付記１４）
前記フィルタは、熱線吸収フィルタ、色温度変換フィルタまたは赤外カットフィルタの少なくとも１つであることを特徴とする付記１３に記載の顕微鏡。

（付記１５）
少なくとも前記照明手段の一部と、前記励起光源に電力供給を行う内部電源とが内部に設けられる顕微鏡本体を備えたことを特徴とする付記１〜１３のいずれか一つに記載の顕微鏡。

（付記１６）
前記蛍光体は、白色の前記照明光を放出することを特徴とする付記１〜１５のいずれか一つに記載の顕微鏡。

（付記１７）
前記励起光源は、ＵＶ波長域の前記励起光を射出することを特徴とする付記１６に記載の顕微鏡。

（付記１８）
前記照明手段は、前記励起光源から射出されて前記蛍光体を透過する前記励起光を遮光する励起光カットフィルタを有することを特徴とする付記１〜１７のいずれか一つに記載の顕微鏡。

（付記１９）
前記励起光カットフィルタは、前記蛍光体と一体に設けられることを特徴とする付記１８に記載の顕微鏡。

（付記２０）
励起光を射出する励起光源と、
前記励起光を受けて特定波長域の照明光を放出する蛍光体と、
を備え、顕微鏡本体に着脱自在に取り付けられることを特徴とするランプハウス。

（付記２１）
前記照明光を集めるコレクタレンズを備え、
前記蛍光体は、前記コレクタレンズの焦点位置に配置されることを特徴とする付記２０に記載のランプハウス。

（付記２２）
前記蛍光体は、当該ランプハウスが前記顕微鏡本体の所定の取付部に取り付けられた場合、該顕微鏡本体内に設けられて前記照明光を集めるコレクタレンズの焦点位置に配置されることを特徴とする付記２０に記載のランプハウス。

（付記２３）
前記励起光源は、ＬＤ光源であり、
前記蛍光体は、前記ＬＤ光源に保持されることを特徴とする付記２１または２２に記載のランプハウス。

（付記２４）
前記励起光源から射出される前記励起光を前記蛍光体へ導く光ファイバを備え、
前記励起光源は、ＬＤ光源であり、
前記光ファイバは、一端に前記ＬＤ光源が光学的に接続され、他端に前記蛍光体を保持することを特徴とする付記２１または２２に記載のランプハウス。

（付記２５）
前記励起光源としてのＬＤ光源と該ＬＤ光源に保持された前記蛍光体とを一体に支持する光源支持アダプタと、
前記光源支持アダプタが少なくともハロゲンランプと交換可能に取り付けられるランプ支持部材と、
を備え、前記光源支持アダプタは、当該ランプハウスが前記顕微鏡本体の所定の取付部に取り付けられるとともに該光源支持アダプタが前記ランプ支持部材に取り付けられた際に、前記蛍光体を前記コレクタレンズの焦点位置に配置させることを特徴とする付記２２に記載のランプハウス。

（付記２６）
一端に前記励起光源が光学的に接続され、他端に前記蛍光体を保持し、前記励起光源から射出される前記励起光を前記蛍光体へ導く光ファイバと、
前記光ファイバを支持するファイバ支持アダプタと、
前記ファイバ支持アダプタが少なくともハロゲンランプと交換可能に取り付けられるランプ支持部材と、
を備え、前記ファイバ支持アダプタは、当該ランプハウスが前記顕微鏡本体の所定の取付部に取り付けられるとともに該ファイバ支持アダプタが前記ランプ支持部材に取り付けられた際に、前記蛍光体を前記コレクタレンズの焦点位置に配置させることを特徴とする付記２２に記載のランプハウス。

（付記２７）
前記蛍光体は、当該ランプハウスが前記顕微鏡本体の所定の取付位置に取り付けられた場合、該顕微鏡本体内に設けられた照明レンズ系によって該蛍光体の共役像が所定の大きさに結像される大きさを有することを特徴とする付記２０〜２６のいずれか一つに記載のランプハウス。

（付記２８）
前記共役像の前記所定の大きさは、前記照明レンズ系によって結像されるハロゲンランプのフィラメント像と同じ大きさであることを特徴とする付記２７に記載のランプハウス。

（付記２９）
前記励起光源と前記蛍光体と前記コレクタレンズとを収容し、前記顕微鏡本体の所定の取付部に対して着脱自在に取り付けられる外枠体を備えたことを特徴とする付記２１に記載のランプハウス。

（付記３０）
前記励起光源と前記蛍光体とを収容し、前記顕微鏡本体の所定の取付部に対して着脱自在に取り付けられる外枠体を備えたことを特徴とする付記２２に記載のランプハウス。

（付記３１）
前記励起光源は、当該ランプハウスが前記顕微鏡本体の所定の取付部に取り付けられた場合、前記顕微鏡本体内に設けられた内部電源から電力供給されることを特徴とする付記２０〜３０のいずれか一つに記載のランプハウス。

（付記３２）
前記蛍光体は、白色の前記照明光を放出することを特徴とする付記２０〜３１のいずれか一つに記載のランプハウス。

（付記３３）
前記励起光源は、ＵＶ波長域の前記励起光を射出することを特徴とする付記３２に記載のランプハウス。

（付記３４）
前記励起光源から射出されて前記蛍光体を透過する前記励起光を遮光する励起光カットフィルタを備えたことを特徴とする付記２０〜３３のいずれか一つに記載のランプハウス。

（付記３５）
前記励起光カットフィルタは、前記蛍光体と一体に設けられることを特徴とする付記３４に記載のランプハウス。

本発明の第一実施形態による顕微鏡の構成を示す図である。 図１に示した顕微鏡が備える励起光源の構成例を示す図である。 ハロゲンランプハウスの構成を示す図である。 本発明の第二実施形態による顕微鏡の部分構成を示す図である。 図４に示した顕微鏡が備える光ファイバ先端部の構成例を示す図である。 本発明の第三実施形態による顕微鏡の構成を示す図である。 本発明の第四実施形態による顕微鏡の部分構成を示す図である。 本発明の第五実施形態による顕微鏡の部分構成を示す図である。 本発明の第六実施形態による顕微鏡の部分構成を示す図である。 本発明の第七実施形態による顕微鏡の要部構成を示す図である。 図１０に示した顕微鏡が備える白色光源の構成例を示す図である。

符号の説明

１０…顕微鏡、１１…顕微鏡本体，１１ａ…取付部、１２…ステージ、１３…照明光学系、１４…観察光学系、１５，１６，１７，１８，１９，２０…ランプハウス、１５’…ハロゲンランプハウス、２１…励起光源，２１ａ…発光源、２１ｂ…集光レンズ、２１ｃ…光源筐体、２２…蛍光体、２３，２３’…コレクタレンズ、２４…ミラー、２５…窓レンズ、２６…コンデンサ、２７…試料、２８…対物レンズ、２８’…後側焦点位置、２９…結像レンズ、３０…プリズム、３１…接眼レンズ、３２…撮像レンズ、３３…カメラ、３４…外枠体、３５…接続部、３６…光源支持部材、３７…電源、３８…ファイバ、３８ａ…ファイバ素線、３８ｂ…保持部材、３９…ファイバ支持部材、４０…外枠体、４１…接合部材、４２…接合口、４３…ランプ支持部材、４４…光源支持アダプタ、４５…ファイバ支持アダプタ、４６…差込口、４７…電極、４８…内部電源、４９…ケーブル、５０…変圧器、５１…透明保持部材、５２…ハロゲンランプ、５２ａ…フィラメント、５３…ランプ支持アダプタ、５４…透明保持部材、５５…ズームレンズ、６０…顕微鏡、６１…試料、６２…照明系、６３…観察系、６４…対物レンズ、６５…結像レンズ、６６…赤外カットフィルタ、６７…撮像素子、６８…フィルタ駆動部、７０…光源部、７１…コレクタレンズ、７２…フィルタユニット、７２ａ…熱線吸収フィルタ、７２ｂ…色温度変換フィルタ、７３…ズームレンズ、７３ａ…凹レンズ、７３ｂ…凸レンズ、７４…ハーフミラー、７５…光源像、７６…光源切換部、７７…フィルタ切換部、７８…ズーム駆動部、７９…制御部、８１…水銀ランプ、８２…ハロゲンランプ、８３…混色型白色光源ユニット、８４，８５…蛍光光源ユニット、８６ａ〜８６ｃ…発光部、８７…３分岐ファイバ、８７ａ〜８７ｃ…分岐端、８７ｄ…コンバイナー、８７ｅ…射出口。

Claims (9)

1. 照明手段によって照明された試料を観察する観察手段を備えた顕微鏡において、
   励起光を射出する励起光源と、前記励起光を受けて特定波長域の照明光を放出する蛍光体と、を備えるランプハウスと、
   ハロゲンランプと、前記ハロゲンランプを支持するランプ支持部材と、を備えるハロゲンランプハウスと、
   前記励起光源または前記ハロゲンランプに接続可能な電源と、
   を有し、
   前記ランプハウスと前記ハロゲンランプハウスは、顕微鏡本体の所定の取り付け部にそれぞれ脱着可能であり、
   前記ランプハウスが前記顕微鏡本体に取り付けられている場合、前記蛍光体は前記ランプハウスに設置されたコレクタレンズまたは前記顕微鏡本体に設置されたコレクタレンズの焦点位置に配置され、
   前記ハロゲンランプハウスが前記顕微鏡本体に取り付けられている場合、前記ハロゲンランプのフィラメントは前記ハロゲンランプハウスに設置されたコレクタレンズまたは前記顕微鏡本体に設置されたコレクタレンズの焦点位置に配置され、
   前記電源を、前記励起光源および前記ハロゲンランプに共通の電源として、前記ハロゲンランプまたは前記励起光源に電力供給を行うことを特徴とする顕微鏡。
2. 前記ランプハウスが前記顕微鏡本体に取り付けられている場合、
   前記照明手段は前記蛍光体の共役像をコンデンサの焦点面上に結像し、
   前記蛍光体は前記ハロゲンランプのフィラメントと同じ大きさであることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記ランプハウスが前記顕微鏡本体に取り付けられている場合、
   前記ランプハウスに設置されたコレクタレンズまたは前記顕微鏡本体に設置されたコレクタレンズの焦点距離を変更することにより、前記照明手段によって前記コンデンサの焦点面上に結像される前記蛍光体の共役像の大きさを変化させることを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡。
4. 前記ランプハウスが前記顕微鏡本体の所定の取付部に取り付けられている場合、
   前記ランプハウス内の前記蛍光体は、前記ランプハウスに設置されたコレクタレンズまたは前記顕微鏡本体に設置されたコレクタレンズの焦点位置に配置され、
   前記照明手段によって生成される前記蛍光体の共役像の大きさが、前記ハロゲンランプハウスが顕微鏡本体に取り付けられている場合の前記ハロゲンランプのフィラメント像と同じ大きさになるように結像されることを特徴とする請求項２または３に記載の顕微鏡。
5. 前記ランプハウスと前記ハロゲンランプハウスは接合部材を介して前記顕微鏡本体の所定の取付部に脱着可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の顕微鏡。
6. 少なくとも前記照明手段の一部と前記励起光源に電力供給を行う電源とが、顕微鏡本体内部に設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の顕微鏡。
7. 前記照明手段は前記ランプハウスに設置されたコレクタレンズまたは前記顕微鏡本体に設置されたコレクタレンズと協働して前記光源像を結像するズームレンズを備えており、
   前記光源像が対物レンズの瞳面上でその瞳に外接する大きさになるように前記ズームレンズの焦点距離の調整を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の顕微鏡。
8. 前記蛍光体は、白色の前記照明光を放出することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の顕微鏡。
9. 前記照明手段は、前記励起光源から射出されて前記蛍光体を透過する前記励起光を遮光する励起光カットフィルタを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の顕微鏡。

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