本發明專利技術提供一種用于臨界照明的具有透射光照明器件的顯微鏡。本發明專利技術涉及一種用于待觀測物體的臨界照明的具有透射光照明器件的顯微鏡，包括：光源，光源包括具有較小的光發射表面的LED器件；光引導元件，光引導元件有具有耦合輸出表面維度的較大的耦合輸出表面，光引導元件被布置以使從光源發射出的光被耦合輸入并從耦合輸出表面被耦合輸出，從耦合輸出表面被耦合輸出的光以至少±10°和至多±50°的角度范圍被發射出去，且以低于50％的強度波動對在±5°的角度范圍內在5米距離處的區域照明；聚光器，聚光器在光引導元件的耦合輸出表面和待觀測物體之間，其中，聚光器有具有孔維度的孔，且聚光器被布置以使孔被從耦合輸出表面耦合輸出的光完全照射。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及用于臨界照明的具有透射光照明器件(透射照明器件)的顯微鏡。
技術介紹
用于光學顯微鏡的這種常規光源自身(例如卷曲的燈絲或LED陣列)是高度不均勻的，結果是經常地使用散射體(通常是散射盤)。但是，這導致在物體方向上的光損耗，以使光源必須相應地更亮。在簡易顯微鏡中，經常使用所謂的臨界照明，臨界照明需要更少的光學部件。通常，至少能夠省掉聚光鏡和場快門(field shutter)。物體基本上位于聚光器在樣本端的焦點處，物體被在大區域上大體上平行的光照射。任何現有的孔快門(aperture shutter)大體上位于聚光器在燈端的焦點處。光源的遠場中的非均勻性在物像中是直接可見的。如果光源的區域過小，則在物像中發生漸暈。但是，提供具有足夠大區域同時是均勻的光源是非常昂貴的。特別是對于對光學質量具有更高要求的更高質量的顯微鏡，這種光源只能以很高的費用和努力被設置。為了能夠為高放大率提供足夠的光強度，必須使用強發光設備。LED用作具有很多優勢的緊湊發光設備是普遍的。但是，使用多個LED以獲得足夠高強度的發光通常是必要的。由于LED之間的間隙特別地導致顯著的非均勻性，為了能夠提供足夠的均勻性，特別是對不同的放大率，必須使用散射體(通常是散射盤)。但是，使用散射盤導致光損耗，使得有必要使用更亮的LED和/或更多的LED。為了能夠提供足夠的沒有漸暈的照明，必須將已知的光源增大。這一方面需要透鏡系統，另一方面需要相對長的光學路徑，相對長的光學路徑使得有必要折疊該光學路徑。這兩方面均大大增加成本。提供高質量的臨界照明因此是非常昂貴的，這是為什么在高質量顯微鏡中基本上僅僅使用所謂的科勒照明，科勒照明對光源的要求較低。但是，為此需要另外的光學元件。期待有用于高質量的光學顯微鏡的低成本的足夠均勻的臨界照明。
技術實現思路
根據本專利技術，提出具有權利要求1的特征的用于臨界照明的具有透射光照明器件的顯微鏡。從屬權利要求的主題和以下的描述為有利的實施例。 光源具有包括至少一個LED的LED器件。與卷曲的燈絲相比，發光二極管的使用降低功耗和散發的熱量，以使幾乎不需要任何額外的空間用于昂貴的冷卻。由于LED在具有高發光功率和低功耗的同時僅僅具有小體積，且因為LED不需改變色溫即可以變暗，故LED具有相對于常規的白熾燈的優勢。由于使用合適的光引導元件(如后文中說明的)，因此不需要使用常規的散射體，結果是即使LED器件僅僅具有幾個LED，優選地在一個LED和至多四個LED之間，也可以獲得足夠的光強度，從而簡化構造，且降低特別地源于LED之間的間隙的非均勻性。為了光源的方向特性的控制調節，使用光引導元件。這產生遙遠表面的預設照明(尺寸、亮度的降低等)。這通過光引導元件的壁上的耦合輸入光的方向的不同變化和/或通過耦合輸出表面上的合適的結構(例如透鏡)而實現。與常規的顯微鏡照明對比，光引導元件不會引起任何光源成像。耦合輸出表面對于聚光器孔的總表面區域的照明足夠大。已經發現，如果耦合輸出表面大于最大的聚光器孔，則具有不同程度的放大率的物鏡的物鏡光瞳很好地被照明。如以上所說明的，光源自身具有相對小的光發射區域，特別地，光發射區域比耦合輸出表面更小。為了高的光效率從光引導元件發出的光被充分地聚焦，且為了臨界照明從光引導元件發出的光被足夠均勻地聚焦。為了這個目的，包括光源和光引導元件的系統被布置，以使從光引導元件發出的光以至少±10°和至多±50°的角度范圍被發射出去，且以低于50% (優選地低于35%，更優選地低于25%)的強度波動對在至少±5°的角度范圍內在5米距離處的區域(在具有在顯微術中常規地使用的圓形的橫截面的光學路徑中，這與直徑為至少87. 5cm的被照明的圓形的區域相對應)照明。換句話說，亮度在圍繞光軸的至少± 5°的范圍內以僅僅50 %、35 %或者25 %的最大值波動。不需要常規地用于顯微術照明中的均勻化的這種散射盤。與散射盤相關聯的光損耗因此不會發生，且甚至相對較少的LED也能夠提供足夠的亮度。合適的光引導元件例如從室內發光技術中已知。光引導元件基本上是具有較小的耦合輸入表面和較大的耦合輸出表面的錐臺形的。耦合輸出表面經常具有透鏡布置，優選地具有超過20個微透鏡的微透鏡布置，微透鏡布置優選地具有蜂窩狀結構。光引導元件通常由透明的塑料制成。在本專利技術的背景中已經發現，這種光引導元件也可以用于促進臨界顯微鏡發光的領域。事實上，來自其他專業領域的發光器件通常不適合用于顯微術，因為在顯微鏡中有通過聚光器、物體平面和物鏡直到目鏡的出射光瞳的對燈和照明的光瞳成像的所謂的交錯的光學路徑。由于這個原因，關于與表面照明有關的燈的均勻性的數據不能應用于顯微鏡照明的均勻性。本專利技術提供低成本的用于高質量光學顯微鏡(特別是具有可互換的物鏡的高質量光學顯微鏡)的足夠均勻的臨界照明，即用于非常不同的放大率以及因此非常不同的均勻性和亮度要求的臨界照明。但是，根據所使用的光引導元件，還可能有在近場中(即恰好在耦合輸出表面后的區域)的非均勻性。已經發現與耦合輸出表面的直徑的至少兩倍相對應的耦合輸出表面和聚光器孔之間的間距對于具有20倍以上放大率的物鏡實現被觀測的物體的足夠的均勻性。耦合輸出表面離聚光器孔的間距越遠，物場被越均勻地照明。但是，該間距優選地選擇為至多不需要對照明光學路徑進行任何折疊的大小。這帶來成本優勢，因為不需要偏轉設備。通常，對應于耦合輸出表面的直徑的四倍的間距將仍然允許耦合輸出表面和聚光器之間直的光學路徑。在低放大率和伴隨的小孔的情況下，圖像的焦深可以很大，以使甚至相對較遠的耦合輸出表面可以在物像中可見。圖像變得不均勻。但是，由于低放大率需要的光強度也低，在這些情況下，可以在光學路徑中設置散射體(優選地是散射盤)。為了使在目鏡中檢測聚光器孔(例如孔快門)成為可能，將散射體方便地布置在耦合輸出表面和聚光器孔之間。散射體優選地能夠樞轉入和樞轉出。優選地，將散射體布置得靠近聚光器孔以盡可能最小化光損耗。散射體還應用在當使用高放大率的物鏡時，如果孔快門(虹膜)在很大程度上被關閉的情況。如果根據孔設置散射體，即當孔維度(通常為快門直徑)低于預設的大小時引入散射體，則因此是有利的。如果使用的光源足夠亮，則還可以永久地設置散射體。一方面為了允許對具有伴隨的大的焦深的小的孔維度的均勻照明，另一方面為了對具有高放大率的物鏡提供足夠的光強度，以特別有利的方式配置散射體，以使僅僅預設范圍內的光被圍繞光軸散射。為了這個目的，將散射體配備為具有預定散射的(優選為粗糙的)中央區域的透明盤。該散射體特別地適合于永久固定在光學路徑中。如果預定區域為圓形的且具有與O. 35的發光孔(O. 35的數值孔與20倍的物鏡的一般孔相對應)相對應的直徑，則已經證實是有利的。高達1. 5倍大的直徑也是合適的，在這種情況下，散射表面與總耦合輸出表面相比仍然小，且因此在高放大率下仍然有高發光強度。有已知的應用(例如對照方法)，其中在甚至更高的放大率下發光孔是關閉的。當發光孔直徑變得接近預定范圍時，在散射區域和透明區域之間的邊緣處可能有破壞性的散射效應。而且，物場中的光強度對虹膜直徑的二次依賴性的梯度發生變化，如亮度不斷增加的降低所表明的。這個變化的方案將以非圓形配置(例如以星形的形狀或本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于待觀測物體(O)的臨界照明的具有透射光照明器件(10)的顯微鏡(100)，包括：光源(20)，所述光源(20)包括具有較小的光發射表面的LED器件；光引導元件(30)，所述光引導元件(30)有具有耦合輸出表面維度(D)的較大的耦合輸出表面(32)，所述光引導元件(30)被布置以使所述光源(20)發射的光被耦合輸入并從所述耦合輸出表面(32)被耦合輸出，其中，從所述耦合輸出表面(32)被耦合輸出的光以至少±10°和至多±50°的角度范圍被發射出去，且以低于50％的強度波動對在至少±5°的角度范圍內在5米距離處的區域照明；聚光器(40)，所述聚光器(40)在所述光引導元件的耦合輸出表面(32)和所述待觀測物體(O)之間，其中，所述聚光器(40)有具有孔維度(A)的孔(41)，且所述聚光器(40)被布置以使所述孔(41)被從所述耦合輸出表面(32)耦合輸出的光完全照射。
【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：羅伯特·萊托，岡特·格雷伯，
申請(專利權)人：徠卡顯微系統瑞士股份公司，
類型：發明
國別省市：
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