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公開番号2024125276
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-18
出願番号2024026055
出願日2024-02-23
発明の名称均一照明のためのレンズシステムおよび方法
出願人アドバンスドプロダクツコーポレーションプライベートリミテッド,Advanced Products Corporation, Pte. Ltd.
代理人個人
主分類G02B 19/00 20060101AFI20240910BHJP(光学)
要約【課題】試料面を均一に照明する方法の提供、また、この方法を実行するように構成されたレンズシステムの提供。
【解決手段】LEDと、中心光軸に沿って配置された第1のレンズおよび第2のレンズと、ハウジングと、ハウジング内に配置された絞りと、を有するレンズシステムに関するものであり、レンズシステムは、関心領域において選択された照明プロファイル、すなわち均一またはフラットフィールドである照明プロファイルを有する照明面を提供することができる。本第1および第2のレンズは、選択的に対にされてハウジング内に配置され、平行または非発散である光出力を投射する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ＬＥＤと、
中心光軸に沿って配置された第１のレンズ及び第２のレンズと、
ハウジングと、
当該ハウジング内に配置された絞りと、を含み、
関心領域において選択された照明プロファイルを有する照明面を提供する、レンズシステム。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記第１のレンズ及び前記第２のレンズは、平行又は非発散の光出力を投射するように選択的に対をなして前記ハウジングの内部に配置される、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項３】
選択された照明プロファイルは、均一またはフラットフィールドである、請求項２に記載のレンズシステム。
【請求項４】
前記ＬＥＤは、対称な光線を提供するために、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズの中心光軸上に直交して配置されている、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項５】
前記ＬＥＤは、非対称な光線を提供するために、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズの中心光軸に対して斜めに配置されている、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項６】
前記ＬＥＤは、前記絞りの断面サイズの１／１０以下の断面サイズを有する、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項７】
特定の用途のためのユーティリティレンズをさらに含む、請求項１に記載のレンズシステム。
【請求項８】
選択されたサイズと出力を備える光源を設けるステップと、
物理的および光学的特性に基づいて選択的に対にされ、平行または非発散の光出力を投影するよう、光源から予め決められた距離に配置され、中心光軸に沿って整列された第１のレンズ及び第２のレンズを設けるステップと、
第１のレンズと第２のレンズを通過する光を光源から発生させるステップと
照明面の位置を決定するステップと、を含み
当該照明面の位置を決定するステップにおいて、前記照明面は、選択された照明プロファイルを生成するために、前記第２のレンズの近位表面から所定の距離だけ離れた位置に配置される、方法。
【請求項９】
前記光源と、前記第１及び第２のレンズと、の間に絞りを設けるステップを、さらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記絞りの最大サイズを決定するステップを、さらに含む、請求項９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示の様々な態様は、試料面を均一に照明する方法に関する。本開示の様々な態様は、また、この方法を実行するように構成されたレンズシステムにも関連している。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
レンズや光学システムの多くの用途では、平面や表面（ここでは「スクリーン」や「試料面」とも呼ばれる。）を均一な光で照らす必要がある。このような用途の例としては、顕微鏡検査、リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、ディスプレイ投影、舞台照明、一般照明、さらには携帯用懐中電灯などがある。
【０００３】
デジタルＰＣＲを用いた生物学的アプリケーションでは、反応チャンバーのアレイが、例えばデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）などの生体試料と、蛍光色素と、を含むことがある。ほとんどの場合、「一貫した」または均一な蛍光シグナル、すなわち各反応チャンバーに等濃度の色素が存在する場合、装置の光源によって照らされたときに生成され得る蛍光が等しいこと、が求められる。しかし、光は光源から放射され、スクリーン上に進むという基本的な性質のため、照明分布は不均一になり易い。
【０００４】
一般的な照明方法は、レンズやミラーを使って光の発生源（ここでは「光源」とも呼ぶ）からの光を集光し、スクリーン上に投影するものであり、これは一般に「クリティカル照明」と呼ばれる。クリティカル照明では、光源の構造によって発光面の明るさが不均一である場合、スクリーンの照明が不均一となる可能性が高くなる、すなわち、光源の画像がスクリーンで観察され得る。例えば光源がタングステン電球の場合、そのフィラメントがスクリーン上で好ましくない「人工物」として観察される可能性があり、例えば肖像画や絵画を正確に照明する上で問題となる。同様に、顕微鏡検査における細胞の観察では、不均一な光源から試料面に投影されて細胞に重畳される人工物が存在しないことが望ましい。
【０００５】
照明方法において、光源は、第１のレンズによって第２のレンズ、すなわち球面レンズに投影され、第２のレンズは、光源に構造的な不均一性が存在する場合であっても、光源の構造的な不均一性を示さない照明プロファイルを投影し、これにより、スクリーンにおける照明は「均質」なものとなる。しかし、例えば発光源の大きさが望ましい領域の半分以下であるＬＥＤのような小さい光源の場合、スクリーン上の照明プロファイルは、通常、「ドーム型」プロファイルを呈する。言い換えると、スクリーンの中央が最も明るくなる一方、隅が概ね暗くなり、中央から端に向かって次第に暗くなり、望ましくない。
【発明の概要】
【０００６】
様々な実施形態は、レンズシステムを提供することができる。レンズシステムは、ＬＥＤと、中心光軸に沿って配列された第１のレンズおよび第２のレンズと、ハウジングと、ハウジング内に位置する絞りと、を含み、このレンズシステムは、関心領域において選択された照明プロファイルを有する照明面を提供する。ある態様では、第１のレンズと第２のレンズは選択的に対になってハウジング内に配置されて平行または非発散の光出力を投射し、選択された照明プロファイルは均一またはフラットフィールドである。
【０００７】
様々な実施形態は、試料面を照明する方法を提供する。本方法は、選択されたサイズ及び出力の光源を提供すること、物理的および光学的特性に基づいて選択的に対にされ、平行または非発散の光出力を投射するように中心光軸に沿って光源から予め決められた距離に配置された第１のレンズ及び第２のレンズを提供すること、第１のレンズを通過し、次いで第２のレンズを通過する光源からの光を生成すること、そして、選択された照明プロファイルを生成するために、第２のレンズの近位表面から所定の距離に配置される照明面の位置を決定すること、を含むことができる。
【０００８】
様々な実施形態は、レンズシステムをさらに提供することができる。レンズシステムは、光源と、レンズシステムが関心領域において選択された照明プロファイルを有する照明面を提供するため、平行または非発散の光出力を投影するように選択的に対をなす第１のレンズ及び第２のレンズと、ハウジングと、を含んでいても良い。ある態様では、レンズシステムは、ハウジング内に位置する絞りを含むものであっても良く、光源は、反射ディフューザーおよび外部光源を含むものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図面において、同じ参照文字は、通常、異なる図に亘って同じ部品を示している。図面は必ずしも縮尺通りではなく、通常、本開示の原理を説明することに重点が置かれている。様々な特徴または要素の寸法は、明確にするため、適宜、拡大または縮小する場合がある。以下の説明では、以下の図面を参照して本開示の様々な態様を説明する。
【００１０】
図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃは、スクリーンで生成され得る照明プロファイルまたは分布を例示する。
（【００１１】以降は省略されています）

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