JP5165867B2 - 落射照明装置を備える立体顕微鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、落射照明装置を備える立体（実体）顕微鏡システムに関する。本発明は、詳細には、落射照明装置を備える立体顕微鏡システムであって、焦点調節柱を固定した台座を有するシステムに関する。台座に垂直な装置軸を規定する立体顕微鏡を支持する焦点調節アームは、焦点調節柱に摺動可能に取り付けられる。立体顕微鏡は、グリノー（Greenough）式の実施形態でもよいし、又は主対物レンズを有する望遠鏡式であってもよい。また、立体顕微鏡は、焦点調節アームに着脱可能に連結されてもよいし、又は焦点調節アームと一体化されてもよい。

特許文献１は、照明用平面状支持体に設けられた複数の発光ダイオードを有する立体顕微鏡を開示する。発光ダイオード（複数）から構成される第２の照明装置が、斜照明用に、対物レンズの開口の近傍にある焦点調節アームに付加的に設けられている。発光ダイオード（複数）を有する第３の照明装置は、環状型の形態であり、立体顕微鏡の対物レンズの開口の周りに取り付け可能である。

特許文献２は、落射光試料照明装置を開示する。落射光試料照明装置は、複数の個別切換可能光源（自己発光要素、グラスファイバ、又は背後から照明される絞り）を有する。光源は、好適には、異なる平面で複数の同心円に配置され、光は、これらの光源から、異なる光軸で発光される。これにより、照明は、光源又は画像化要素を機械的に変位調節することなく、様々な照明角度が選択可能となる。各光源は、半球状の支持体に固定される。この支持体は、顕微鏡又は観察装置の対物レンズの周囲に配置される。

特許文献３は、光源を使用する医療処置用装置を開示する。外科用視野の照明用光源は、発光ダイオードとして構成され、発光ダイオードが発する光線が光軸に対して５°〜８０°の角度で外科用視野を照らすように配置される。

特許文献４は、光軸周りに配向されると共に照明手段を受容する環状の支持体を有する顕微鏡における、特に落射照明用の、照明装置及び方法を開示する。発光ダイオード（複数）は、環状支持体に、少なくとも２つの同心円を形成するように取り付けられる。環状支持体は、顕微鏡の対物レンズの光軸に対して対称に配置される。発光ダイオード（複数）は、比較的小さい照射角を有し、顕微鏡の光軸方向を指向するか又は光軸方向に傾いている。白色光発光ダイオードがダイオードとして使用される。また、発光ダイオード（複数）は、グループで合わせて接続することができ、また制御可能な定電流電源によって操作される。

米国特許出願公開ＵＳ２００４／０２６３９６０ 独国特許出願公開ＤＥ３９０６５５５Ａ１ 独国実用新案ＤＥ２９８０９７５９Ｕ１ 独国特許出願公開ＤＥ１００３０７７２Ａ１

立体顕微鏡の対物レンズの開口の周りに配置される特許文献１の照明装置の本質的な欠点は、照明装置が独立した要素となるので、紛失しやすく、また盗難もされやすくなることである。特許文献３の装置は、様々な照明条件の設定について何も述べておらず、また発光ダイオードが顕微鏡又は立体顕微鏡用の照明システムに使用可能であることについても言及していない。特許文献４の欠点は、発光ダイオードが、盗難されやすく、又は紛失しやすい独立した支持体上に取り付けられていることである。

本発明の基礎となる課題は、落射照明装置を備える立体顕微鏡システムであって、機械的に変位させることなく種々の落射照明モードを実施することができ、また、これらの種々の落射照明条件を達成するために、付加的要素を立体顕微鏡に連結する必要のない立体顕微鏡システムを提供することである。

本発明の課題は、請求項１の特徴を有する、落射照明装置を備える立体顕微鏡システムによって達成される。即ち、本発明の立体顕微鏡は、焦点調節柱が固定された台座、及び焦点調節柱に移動可能に取り付けられると共に、台座に対して垂直な装置軸を規定する立体顕微鏡を支持する受容開口と、円弧状下面部とを備えた焦点調節アーム、を有し、点光源として複数の第１発光ダイオードが、焦点調節アームの受容開口周りに配置されていると共に、縦方向落射照明に利用可能であり、点光源として複数の第２発光ダイオードが、前記焦点調節アームの前記円弧状下面部において、焦点調節柱方向に向かって焦点調節アームに沿って上下に配置されていると共に、斜照明に利用可能であり、複数の第２発光ダイオードのうち、焦点調節アームに試料平面の近傍に固定された前記第２発光ダイオードは、かすめ入射照明として機能することを特徴とする（基本構成）。

落射照明装置を有する本発明の立体顕微鏡システムは、焦点調節柱が固定された台座を備える。立体顕微鏡を受容するための開口を有する焦点調節アームは、焦点調節柱に摺動可能に取り付けられ、顕微鏡観察は、焦点調節アームの該開口を通じて行われる。立体顕微鏡は、グリノー式でもよいし、又は主対物レンズを有する望遠鏡型であってもよい。また、立体顕微鏡は、焦点調節アームに着脱可能に連結してもよいし、又は焦点調節アームと一体化してもよい。立体顕微鏡は、台座に垂直な装置軸を規定する。複数の発光ダイオードは、焦点調節アームの顕微鏡受容部周りに配置され、さらなる発光ダイオード（複数）は、焦点調節柱方向に向かって焦点調節アームに沿って配置される。

発光ダイオードは、高出力ダイオードであり、焦点調節アームは、同時に、高出力ダイオード用のヒートシンクとしても機能する。発光ダイオードは、高出力の白色光ダイオードとして具態化される。

焦点調節アームの各発光ダイオードは、それぞれ照明光軸を規定し、発光ダイオード（複数）は、これらの複数の照明光軸が立体顕微鏡の焦点近傍で台座上で（互いに）交差するように、焦点調節アームに配置される。発光ダイオードは、個別に又はまとめて（もしくはグループ毎に）操作可能である。また、発光ダイオードの明るさも個別に又はまとめて（もしくはグループ毎に）制御可能である。

発光ダイオード（複数）は、試料平面に対して種々の角度で焦点調節アームに配置される。種々の角度は、１５°〜１０５°の角度範囲を包含する。

少なくとも２つの発光ダイオードが、焦点調節アームの受容開口周囲のすぐ近くに配置される。これらの少なくとも２つの発光ダイオードは、装置軸に対して対称に配置される。受容開口周りに配置された発光ダイオードは、縦方向（ないし略垂直の）落射照明に適している。

焦点調節柱方向に向かって焦点調節アームに沿って（円弧状に）配置された複数の発光ダイオードは、斜照明に利用する。それらの内、焦点調節アームにおいて試料平面の近傍に固定された（複数）発光ダイオードは、顕著なレリーフ状コントラストを生成する斜照明（即ち試料平面と小さな角の照射角による斜めないし平行照明 streifende Beleuchtung）をなす。

台座は、付加的に、透過照明装置を備えることもできる。落射照明装置及び透過照明装置は、協同して操作されてもよいし、又は互いに独立して操作されてもよい。

焦点調節アームは、発光ダイオードをはめ込む複数の凹部を備えて具態化される。

焦点調節アームにある少なくとも２つの発光ダイオードは、火傷、汚染、及び／又は損傷に対する保護となるカバーを備える。発光ダイオードの光が別々に（異なるように）又は一様にフィルタされるように、カバーはフィルタ特性を有してもよい。

フィルタ特性は、カバーと一体化された態様で実現できる。また、フィルタ特性は、カバー上に接着剤で接合させたフィルタによっても実現される。さらに、フィルタ特性は、カバー上にフィルタをスライダとして取り付けても実現できる。加えて、カバーは、それ自体がスライダとして構成されてもよく、所望のフィルタ特性を有するフィルタを備えることができる。

焦点調節アームにおける発光ダイオード（複数）の配置は、個々の発光ダイオードを機械的に変位させることなく、複数の照明モードを可能にする。発光ダイオードは、高出力の白色光ダイオードである。

本発明のさらに有利な実施形態は、従属請求項から把握することができる。なお、本願の各請求項に付記した図面参照符号は、専ら理解を助けるためであり、図示の態様に本発明を限定することを意図しない。

本発明の、基本構成により、機械的変異を要せず種々の落射照明モードを実現できる。また、そのため、各別に付加的要素（アタッチメント等）を顕微鏡に連結する必要がない。そして、各従属請求項の特徴により、それぞれ特有の付加的効果が達成される。

本発明の内容は、図面に概略的に示され、図面を参照して以下に説明される。

図１は、本発明の立体顕微鏡システム１の斜視図である。立体顕微鏡システム１は、焦点調節柱１１を固定した台座１３を有する。変位要素（調節ノブ）１０によって両矢印Ａ−Ａに沿って移動可能な焦点調節アーム５は焦点調節柱１１に摺動可能に取り付けられる。焦点調節アーム５は、立体顕微鏡３を支持する。立体顕微鏡３は、双眼筒（接眼部）９及び対物レンズグループ（図示無し）を有する。立体顕微鏡３は、焦点調節アーム５の受容開口に、焦点調節アーム５の対物レンズグループと共に固定される。複数の発光ダイオード３１は、焦点調節柱１１方向に向かって、焦点調節アーム５（の円弧状下面部）に設けられる。複数の発光ダイオード３１は、立体顕微鏡システム１用の落射照明装置として機能する。

図２は、本発明の立体顕微鏡システム１の側面図である。焦点調節アーム５に取り付けられる立体顕微鏡３は、両矢印Ａ−Ａに沿って移動することができる。移動は、少なくとも１つの変位要素１０によって実行され、変位要素１０は焦点調節柱１１に配置される。立体顕微鏡３は、焦点調節アーム５にある立体顕微鏡の対物レンズグループと共に固定される。立体顕微鏡３は、立体顕微鏡システム１の台座１３に対して垂直な装置軸（主光軸）２０を規定する。図１の説明において述べたように、複数の発光ダイオード３０、３１は、焦点調節アーム５に設けられる。個々の発光ダイオード３０、３１は、個別に又はまとめて（もしくはグループ毎に）操作される。また、個々の発光ダイオード３０、３１は、個別に又はまとめて（もしくはグループ毎に）、その明るさを制御することができる。発光ダイオード３０、３１の明るさを制御する作動要素１４は、焦点調節柱１１に設けられる。別の作動要素１５は、照明モードを調節するために、又は個々の発光ダイオードのグループ毎の操作を調節するために、焦点調節柱１１に設けられる。焦点調節柱１１への作動要素１４、１５の配置は、必須ではなく、該要素は、例えば、台座に配置してもよい。変位要素１０によって、焦点調節アーム５（ないし立体顕微鏡３）は、両矢印Ａ−Ａに沿って変位することができる。立体顕微鏡３の変位は、装置軸２０に平行に行われる。

図３は、焦点調節アーム５を下から見た図である。焦点調節アーム５は、焦点調節柱１１と協同（摺動可能に係合）する後端部５ａを備える。また、焦点調節アーム５は、使用者に面する前端部（摺動受部）５ｂを備える。焦点調節アーム５の前端部５ｂは、顕微鏡観察が行われると共に立体顕微鏡を受容する開口５ｃを含めて構成される。また、立体顕微鏡３の装置軸２０は、焦点調節アーム５の開口５ｃの中心を通って延在する。このため、発光ダイオード３０の第１グループは、焦点調節アーム５の開口５ｃ周りに配置される。発光ダイオード３１の第２グループは、焦点調節アーム５の後端部５ａの領域に配置される。本実施形態において、第１グループの発光ダイオード３０は、開口５ｃに対して対称に配置される。しかしながら、これは、本発明を限定するものとして解釈されるものではない。台座１３上の試料（図示なし）にとって最適な落射照明の実現に好適な態様で、開口５ｃ周りに発光ダイオードを配置する可能性が多様であることは、当業者にとって明らかである。

図４は、焦点調節アーム５の詳細図である。第１グループの発光ダイオード３０及び第２グループの発光ダイオード３１は、発光ダイオードの照明光軸２５が立体顕微鏡システム１のおおよそ焦点２８で台座１３の上部で互いに交差するように、焦点調節アーム５上に配置される。第１グループの発光ダイオード３０及び第２グループの発光ダイオード３１は、個々の発光ダイオードの照明光軸２５が試料平面１３ａに対して１５°〜１０５°の角度範囲内にあるように、焦点調節アーム５に配置される。第２グループの少なくとも２つの発光ダイオード３１は、カバー４０を備える。カバー４０は、主として、火傷から使用者を保護することに役立つ。焦点調節アーム５の高出力ダイオードは、かなり発熱するので、一方では、高出力の発光ダイオードの熱から使用者を保護する必要があり、他方では、汚染や損傷から高出力発光ダイオード自体を保護する必要がある。焦点調節アーム５自体は、発光ダイオード３０の第１グループ及び発光ダイオード３１の第２グループ用のヒートシンク又は冷却要素として具態化される。発光ダイオード用のカバー４０は、付加的に、フィルタ特性を備えることもできるので、発光ダイオードの光は、別々に（異なるように）又は一様にフィルタすることもできる。フィルタ特性は、例えば、個別のカラーフィルタ４１としてカバー４０に組み込むことができる。また、フィルタ４１をカバー４０上に接着剤で接合することも考えられる。カバー４０は、付加的に、交換可能なスライダとして具態化することもできる。使用者は、発光ダイオードの前に、様々なスペクトル照明条件に対応するスライダ又はカバーを配設することができる。

図５は、第１グループとして、発光ダイオード３０を２つだけ有する本発明の焦点調節アーム５を下から見た斜視図である。焦点調節アーム５は、第１グループの発光ダイオード３０及び第２グループの発光ダイオード３１をはめ込む複数の凹部５０を含めて構成される。第１グループの発光ダイオード３０用の凹部５０は、焦点調節アーム５に矩形状に構成される。焦点調節アーム５の後端部５ａ方向に向かって配置される第２グループの発光ダイオード３１も凹部５０に配置され、凹部５０はＵ字状断面を含めて形成される。図４の説明において述べたように、Ｕ字状凹部５２は、使用者が高出力発光ダイオードで火傷しないようにカバー４０を備えることができる。Ｕ字状凹部５２は、例えば、カバー４０を保持するＬ字状のリム５４を備える。カバー４０がスライダとして形成される場合、Ｕ字状凹部のＬ字状リム５４はスライダのガイドとして機能する。

図４から明らかなように、発光ダイオード３０の第１グループは、発光ダイオード３０によって試料平面１３ａ上の縦方向照明が可能となるように、焦点調節アーム５に設けられる。このため、第１グループの発光ダイオード３０は、焦点調節アーム５の開口５ｃの近くに配置される。本発明において用語「縦方向照明（steile Beleuchtung, vertical illumination）」は、（試料平面１３ａに対して）発光ダイオードの照明光軸２５が約７５°〜１０５°の角度と規定される。発光ダイオード３１の第２グループは、斜照明のために焦点調節アーム５に配置される。このため、発光ダイオード３１は、焦点調節アーム５の後端部５ａの近傍に取り付けられる。試料平面１３ａの最も近くに取り付けられる第２グループの発光ダイオード３１は、中心２８を有する試料視野の傾斜照明を提供する。図２の説明において述べたように、種々の照明モードを設定することができる作動要素１５は、焦点調節柱１１に設けられる。種々の発光ダイオード３０、３１は、様々な照明モードを設定できるようにそれに応じて作動することができる。これらの様々な照明モードのために、個々の発光ダイオードを機械的に変位させる必要はない。また、個々の照明モードは、互いに組み合わせることもできる。

本発明の立体顕微鏡システムの斜視図。 本発明の立体顕微鏡システムの側面図。 焦点調節アームを下から見た図。 焦点調節アームの詳細な側面図であり、焦点調節アームにおける種々の発光ダイオードの配置を複写している。 焦点調節アームを下から見た斜視図。

符号の説明

１ 立体顕微鏡システム
３ 立体顕微鏡
５ 焦点調節アーム
５ａ 後端部
５ｂ 前端部
５ｃ 開口
９ 双眼筒（接眼鏡筒）
１０ 変位要素
１１ 焦点調節柱
１３ 台座
１３ａ 試料平面
１４ 作動要素
１５ 作動要素
２０ 装置軸
２５ 照明軸
２８ 中心（焦点）
３０ 発光ダイオード
３１ 発光ダイオード
４０ カバー
４１ フィルタ
５０ 凹部
５２ Ｕ字状凹部
５４ リム

Claims (14)

1. 焦点調節柱（１１）が固定された台座（１３）、及び
   前記焦点調節柱（１１）に移動可能に取り付けられると共に、前記台座（１３）に対して垂直な装置軸（２０）を規定する立体顕微鏡（３）を支持する受容開口（５ｃ）と、円弧状下面部とを備えた焦点調節アーム（５）、を有し、
   点光源として複数の第１発光ダイオード（３０）が、前記焦点調節アーム（５）の前記受容開口（５ｃ）周りに配置されていると共に、縦方向落射照明に利用可能であり、
   点光源として複数の第２発光ダイオード（３１）が、前記焦点調節アーム（５）の前記円弧状下面部において、前記焦点調節柱（１１）方向に向かって前記焦点調節アーム（５）に沿って上下に配置されていると共に、斜照明に利用可能であり、
   前記複数の第２発光ダイオードのうち、焦点調節アーム（５）に試料平面（１３ａ）の近傍に固定された前記第２発光ダイオード（３１）は、かすめ入射照明として機能することを特徴とする立体顕微鏡システム。
2. 前記第１発光ダイオード（３０）及び前記第２発光ダイオード（３１）は、高出力ダイオードであり、
   前記焦点調節アーム（５）は、同時に、前記第１発光ダイオード（３０）及び前記第２発光ダイオード（３１）のヒートシンクとして機能することを特徴とする請求項１に記載の立体顕微鏡システム。
3. 前記複数の第１発光ダイオード（３０）及び前記複数の第２発光ダイオード（３１）の各発光ダイオードは、それぞれ照明光軸（２５）を規定し、
   前記複数の第１発光ダイオード（３０）及び前記複数の第２発光ダイオード（３１）は、複数の前記照明光軸（２５）が立体顕微鏡（３）の焦点（２８）近傍で前記台座（１３）上で交差するように、前記焦点調節アーム（５）に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の立体顕微鏡システム。
4. 前記複数の第１発光ダイオード（３０）及び前記複数の第２発光ダイオード（３１）は、個別に又はまとめて操作可能であり、
   前記複数の第１発光ダイオード（３０）及び前記複数の第２発光ダイオード（３１）の明るさは、個別に又はまとめて制御可能であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の立体顕微鏡システム。
5. 前記複数の第１発光ダイオード（３０）及び前記複数の第２発光ダイオード（３１）は、試料平面（１３ａ）に対して種々の角度で前記焦点調節アーム（５）に配置され、
   前記種々の角度は、１５°〜１０５°の角度範囲を包含することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の立体顕微鏡システム。
6. 少なくとも２つの第１発光ダイオード（３０）が、前記受容開口（５ｃ）周囲の近傍にあると共に、前記装置軸（２０）に関して対称に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の立体顕微鏡システム。
7. 前記焦点調節アーム（５）は、前記第１発光ダイオード（３０）及び前記第２発光ダイオード（３１）をはめ込む複数の凹部（５０）を含めて構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の立体顕微鏡システム。
8. 少なくとも２つの前記第２発光ダイオード（３１）は、火傷、汚染及び／又は損傷に対する保護となるカバー（４０）を備えることを特徴とする請求項７に記載の立体顕微鏡システム。
9. 前記カバー（４０）は、フィルタ特性を有し、
   前記複数の第２発光ダイオードの光は、別々に又は一様にフィルタされることを特徴とする請求項８に記載の立体顕微鏡システム。
10. 前記フィルタ特性は、前記カバー（４０）と一体化した態様で実現されることを特徴とする請求項９に記載の立体顕微鏡システム。
11. 前記フィルタ特性は、前記カバーに接着剤で接合されたフィルタにより実現されることを特徴とする請求項９に記載の立体顕微鏡システム。
12. 前記フィルタ特性は、前記カバー（４０）にスライダとして取り付けられるフィルタにより実現されることを特徴とする請求項９に記載の立体顕微鏡システム。
13. 前記カバー（４０）は、それ自体がスライダとして構成されると共に、所望のフィルタ特性を有するフィルタ（４１）を備えることを特徴とする請求項８に記載の立体顕微鏡システム。
14. 前記焦点調節アームにおける前記複数の第１発光ダイオード（３０）及び前記複数の第２発光ダイオード（３１）の配置は、個々の発光ダイオードを機械的に変位させることなく、複数の照明モードを可能にすることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の立体顕微鏡システム。

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