[发明专利]带有用于临界照明的透射光照明机构的显微镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有用于临界照明的透射光照明机构的显微镜。

背景技术

比如在光学显微术中使用的通常的光源(例如白炽绕圈灯丝或LED阵列)本身很不均匀，因而往往使用散光器(多数情况下为散光片)，这导致在样本方向上的光损失，从而光源必须相应地明亮。

简单的显微镜往往使用所谓的临界照明，其利用少量光学器件就能应付得了。通常至少省去了集光器和场光圈。物体基本上位于聚光器的试样侧的焦点上，利用基本上平行的光对所述聚光器进行大面积照射。有时存在的孔径光圈基本上位于聚光器的灯侧的焦点上。光源的远场中的不均匀性可在物像中直接看到。如果光源面积太小，就会在物像中出现渐晕。

而提供面积足够大且同时均匀的光源非常耗费钱财。尤其是就昂贵的光学质量要求高的显微镜而言，这种光源只能以很高的成本来提供。

为了能够针对高的放大率提供足够的光强，必须使用光线强的照明机构。LED作为具有很多优点的紧凑的照明机构受到欢迎。然而，为了得到足够高的照明强度，通常必须使用多个LED。

为了特别是针对不同的放大率也能提供足够的均匀性，必须使用散光器，通常使用散光片，因为特别是LED中间腔会导致明显的不均匀性。然而，使用散光片导致了光损失，因而必须使用更明亮的和/或更多的LED。

为了能够在无渐晕的情况下提供足够的照明，必须增大已知的光源。这一方面需要透镜系统，另一方面需要相当长的光路，这需要使得光路偏折。这两者显著地提高了代价。

因此，提供良好质量的临界照明非常耗费钱财，因而针对较昂贵的显微镜基本上仅仅使用所谓的柯而勒照明，这种照明对光源的要求低。但这里需要附加的光学器件。

在后公开的DE102011082770中披露了一种带有用于临界照明的透射光照明机构的显微镜。为了有针对性地影响光源的方向特性，使用光定向器件。由此对远距离的面产生预定的照明(大小、亮度下降等)。这通过输入光的反射在光定向器件壁上进行，和/或通过合适的结构(例如透镜)在输出面上进行。

希望针对高价值的光学显微镜以低廉的代价提供足够均匀的临界照明。

发明内容

根据本发明，提出一种具有权利要求1的特征的带有用于临界照明的透射光照明机构的显微镜。从属权利要求以及后续说明所述为有利的改进。

光源具有LED装置，其包括至少一个LED。相比于白炽灯，使用LED减小了电流消耗和废热，从而几乎无需用于繁琐的冷却的额外的安装空间。相比于通常的白炽灯，LED是有利的，因为其光功率高、功率消耗小，且仅有微小的体积，也因为其在不改变色温的情况下即可变暗。由于使用合适的光定向单元(如下所述)，所以无需使用通常的散光器，从而在LED装置仅有少量LED优选一个LED、最多四个LED时就已经能够实现足够的照明强度，这简化了结构、减小了特别是由LED中间腔引起的不均匀性。

为了有针对性地影响光源的方向特性，使用光定向单元。由此对远距离的面产生预定的照明(大小、亮度下降等)。光源的主射出方向优选平行于光定向单元的光轴，它们优选重叠。

为了对由光源射出的光予以定向，光定向单元具有在输入面和输出面之间的反射性的壳面以及具有准直仪。准直仪设置在光定向单元的内部，使得光定向单元的光轴延伸穿过准直仪，且平行于准直仪的光轴，优选与其重叠。准直仪使得由光源射出的光的角度范围与较小的射出角度(特别是相对于主射出方向的较小的阈值角度)准直或平行。准直仪优选被设计成透镜。此外，透镜的焦点优选位于光源中。壳面用于使得射出的光的角度范围与较大的射出角度(特别是相对于主射出方向的较大的阈值角度)平行。这种设计提供了如下优点：阈值角度可由制造商预定，且可符合相应的条件。合适的阈值角度例如约为40°。光定向单元经过优选设计，使得几乎全部由光源射出的且输入到光输入面上的光都要么通过准直仪被平行化，要么通过壳面被平行化。为此例如可以与光输入面邻接地直至准直仪设置有中央的由内壳面限定成的空腔。在透射内壳面时会出现光折射，由此将光引向反射性的壳面。这在图6中示出。

壳面优选具有旋转抛物面的形状或旋转椭圆体的形状。此外，壳面优选被构造成(有利地例如用于UV光学机构的)表面镜，或者被构造成全反射镜，该全反射镜利用在(例如塑料-空气的)界面上发生的内部全反射。壳面对光定向元件内部的光予以反射。