[发明专利]用于临界照明的具有透射光照明器件的显微镜

说明书

技术领域

本发明涉及用于临界照明的具有透射光照明器件(透射照明器件)的显微镜。

背景技术

用于光学显微镜的这种常规光源自身(例如卷曲的灯丝或LED阵列)是高度不均匀的，结果是经常地使用散射体(通常是散射盘)。但是，这导致在物体方向上的光损耗，以使光源必须相应地更亮。

在简易显微镜中，经常使用所谓的临界照明，临界照明需要更少的光学部件。通常，至少能够省掉聚光镜和场快门(field shutter)。物体基本上位于聚光器在样本端的焦点处，物体被在大区域上大体上平行的光照射。任何现有的孔快门(aperture shutter)大体上位于聚光器在灯端的焦点处。光源的远场中的非均匀性在物像中是直接可见的。如果光源的区域过小，则在物像中发生渐晕。

但是，提供具有足够大区域同时是均匀的光源是非常昂贵的。特别是对于对光学质量具有更高要求的更高质量的显微镜，这种光源只能以很高的费用和努力被设置。

为了能够为高放大率提供足够的光强度，必须使用强发光设备。LED用作具有很多优势的紧凑发光设备是普遍的。但是，使用多个LED以获得足够高强度的发光通常是必要的。

由于LED之间的间隙特别地导致显著的非均匀性，为了能够提供足够的均匀性，特别是对不同的放大率，必须使用散射体(通常是散射盘)。但是，使用散射盘导致光损耗，使得有必要使用更亮的LED和/或更多的LED。

为了能够提供足够的没有渐晕的照明，必须将已知的光源增大。这一方面需要透镜系统，另一方面需要相对长的光学路径，相对长的光学路径使得有必要折叠该光学路径。这两方面均大大增加成本。

提供高质量的临界照明因此是非常昂贵的，这是为什么在高质量显微镜中基本上仅仅使用所谓的科勒照明，科勒照明对光源的要求较低。但是，为此需要另外的光学元件。

期待有用于高质量的光学显微镜的低成本的足够均匀的临界照明。

发明内容

根据本发明，提出具有权利要求1的特征的用于临界照明的具有透射光照明器件的显微镜。从属权利要求的主题和以下的描述为有利的实施例。

光源具有包括至少一个LED的LED器件。与卷曲的灯丝相比，发光二极管的使用降低功耗和散发的热量，以使几乎不需要任何额外的空间用于昂贵的冷却。由于LED在具有高发光功率和低功耗的同时仅仅具有小体积，且因为LED不需改变色温即可以变暗，故LED具有相对于常规的白炽灯的优势。由于使用合适的光引导元件(如后文中说明的)，因此不需要使用常规的散射体，结果是即使LED器件仅仅具有几个LED，优选地在一个LED和至多四个LED之间，也可以获得足够的光强度，从而简化构造，且降低特别地源于LED之间的间隙的非均匀性。

为了光源的方向特性的控制调节，使用光引导元件。这产生遥远表面的预设照明(尺寸、亮度的降低等)。这通过光引导元件的壁上的耦合输入光的方向的不同变化和/或通过耦合输出表面上的合适的结构(例如透镜)而实现。与常规的显微镜照明对比，光引导元件不会引起任何光源成像。耦合输出表面对于聚光器孔的总表面区域的照明足够大。已经发现，如果耦合输出表面大于最大的聚光器孔，则具有不同程度的放大率的物镜的物镜光瞳很好地被照明。如以上所说明的，光源自身具有相对小的光发射区域，特别地，光发射区域比耦合输出表面更小。

为了高的光效率从光引导元件发出的光被充分地聚焦，且为了临界照明从光引导元件发出的光被足够均匀地聚焦。为了这个目的，包括光源和光引导元件的系统被布置，以使从光引导元件发出的光以至少±10°和至多±50°的角度范围被发射出去，且以低于50％(优选地低于35％，更优选地低于25％)的强度波动对在至少±5°的角度范围内在5米距离处的区域(在具有在显微术中常规地使用的圆形的横截面的光学路径中，这与直径为至少87.5cm的被照明的圆形的区域相对应)照明。换句话说，亮度在围绕光轴的至少±5°的范围内以仅仅50％、35％或者25％的最大值波动。

不需要常规地用于显微术照明中的均匀化的这种散射盘。与散射盘相关联的光损耗因此不会发生，且甚至相对较少的LED也能够提供足够的亮度。