[发明专利]用于显微镜的入射照明设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于显微镜的入射照明设备、使用这种入射照明设备的显微镜以及可用这种入射照明设备实现的入射照明方法。

背景技术

由于LED(发光二极管)比传统的白炽灯或高压灯有许多益处，所以现代显微镜更多地使用LED作为光源。LED通常寿命更长、耐用、体积小且发热小得多。

例如，WO 2006/136406A1描述了具有多个LED的透射照明设备。然而，该申请公开的方法有如下缺点：多个LED中的每一个必须具有透镜，以通过一定方式放大并重叠各个光源的源表面的像，从而获得均匀的白光照明。这涉及相当复杂的设计。

日本专利申请JP 4125609A描述了用于显微镜的透射照明设备，其中，多个LED排列在聚光器的前焦平面上。可通过用不同模式控制LED设定照明模式，允许选择明场、暗场和斜射照明。为了充分填充聚光器的孔径，需要提供多个LED。这和可变控制结合就需要花费相当大的努力进行接触和布线。

DE 199 19 096 A1、US 2009/0034054A1和US 4,852,985B描述了具有至少一个LED的其他透射照明设备。

实际使用时，入射照明设备和透射照明设备相当不同。入射照明设备中，光被引导通过物镜，物镜通常还作为聚光器。和透射照明不同，大多数情况下没有另外的聚光器。

实践中经常进行的一种操作是更换物镜，在更换物镜时，需要调整聚光器或物镜的照明。为此，在透射照明的情况下，聚光器孔径面的光束的直径必须在约2mm到20mm之间可变为约10倍。然而，在入射照明的情况下，更换物镜时，自然也更换了聚光器。因而，物镜后焦平面的光束的直径必须在约3mm到10mm之间仅可变约3倍。

US 2009/0016059A1公开了用LED取代传统白炽灯的入射照明设备。和传统白炽灯照明一样，该照明设备的缺点是，在提供不同照明模式时，如提供明场、暗场和斜射照明时，使用该设备不方便。通常通过使孔径光阑变窄并将孔径光阑从光轴向外围横向移动来实现斜射照明。这需要用户进行许多调整，如孔径大小、偏移的幅度和方位。这些调整不易于直接察觉，因而，难以重复操作。而且，更换物镜(物镜转盘)时，需要调整设置。

因而，希望设计一种用于显微镜的入射照明设备，除传统入射明场照明外，该设备还可以简单、可变且可重复进行的方式提供多角度或倾斜入射照明。

发明内容

如本发明独立权利要求的特征所限定的，本发明提出一种用于显微镜的入射照明设备、具有根据本发明的入射照明设备的显微镜和可用这种显微镜实现的入射照明方法。有益的进一步限定是从属权利要求和下述说明的主题。

发明的益处

本发明的教示如下：入射照明设备中，使用下面的光源可以简单且可重复地提供不同照明模式，该光源分成多个平面发光部分，可以独立于其他发光部分控制和操作至少一个发光部分。光源成像在入射照明设备的照明孔径平面上。表面发光LED特别适于用作发光部分。发光部分提供发光表面，因而和在先技术中所用的LED(发光点位于透明外壳内)不同。因而，传统LED中，相邻发光点之间的距离相对较大。

本发明不采用将多个LED放置在孔径平面上的方法以减少光学元件的数量，从而例如可以省却聚光透镜或孔径光阑。相反，发现在孔径平面后放置适当的光源并将该光源成像在孔径平面上有很多益处。由于将光源成像在孔径平面上，可以选择仅包括少量发光部分的面积相对小的光源，并在将该光源成像在孔径平面时对它进行适当放大，这样可提供大的填充因子。这种设计较小，需要的布线最少，发热也较少。此外，该设计还有可提供孔径光阑的益处。这是将LED阵列放置在孔径平面上的在先技术中不能提供的。通过用平面的发光部分替代传统的各个LED，可以获得高填充因子。由于发光部分具有一定范围，所以只需要低的亮度级别，并且实现了对光瞳的均匀照明。当缩小光阑时，例如在明场照明时，察觉不到亮度的突变或跳变。

便利地，发光部分的表面积和/或范围比间隔面积(即发光部分之间的空间)大，具体而言，至少大四倍、五倍、八倍或者十倍。有益地，可提供至少75％的填充因子，优选地至少80％。优选的发光部分之间的空间较窄的结构中，只有照明孔径平面的一小部分是暗的。相比之下，对于具有多个间隔开的发光点(LED)的光源，会有未被照亮的大面积环形区域(特别是在靠外的孔径区域)。