專利名稱：顯微鏡照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的顯微鏡照明裝置。
該顯微鏡照明裝置的照明光路中包含一個(gè)光源，一個(gè)集光透鏡，一個(gè)可變光闌和一個(gè)聚光透鏡。在使用不同放大倍數(shù)的物鏡時(shí)，科勒型(Koehler)照明裝置必需覆蓋較大孔徑和視場(chǎng)范圍。顯微鏡既可使用100X/0.90物鏡，其為較大孔徑和較小物方視場(chǎng)，又可使用4X/0.10物鏡，其為較小孔徑和較大物方視場(chǎng)，都要準(zhǔn)確調(diào)整照明裝置。
已有的照明裝置提供過量的光，其中只有一小部分被利用。這種類型的照明裝置的光源要用一個(gè)帶有大的螺旋燈絲的強(qiáng)功率鹵素?zé)簦a(chǎn)生大的幾何光通量。幾何光通量產(chǎn)生于鹵素?zé)舻拇蟮陌l(fā)光面和大的輻射角(孔徑角)。
但是，對(duì)于不同的物鏡只利用了大幾何光通量的一部分。這要么利用大物方視場(chǎng)(大照明面)以及小孔徑(小孔徑角)，要么利用小物方視場(chǎng)(小照明面)以及大孔徑(大孔徑角)。
因?yàn)橛昧藦?qiáng)功率鹵素?zé)簦?dāng)然在顯微鏡支架中還產(chǎn)生發(fā)熱問題。支架由于受熱而膨脹。除此之外，不希望有的熱輻射，還能通過膨脹導(dǎo)致已調(diào)整好的焦點(diǎn)偏離。
WO9407166A1公開了一種顯微鏡的照明裝置，使用可更換的聚光鏡頭和聚光鏡透鏡準(zhǔn)確調(diào)整至最佳幾何光通量。通過更換光學(xué)組件得到小視場(chǎng)和大孔徑或者大視場(chǎng)和小孔徑的最佳照明，該照明裝置被證實(shí)是實(shí)用的。但是該照明裝置由于有可更換光學(xué)組件必須花費(fèi)較高的制造費(fèi)用。此外在更換物鏡時(shí)，也要更換聚光透鏡。
DE19644662公開了一種顯微鏡的照明裝置，其光學(xué)部件不活動(dòng)。照明用光源照射平面型液晶裝置(LCD)。在液晶裝置上，靠一個(gè)控制裝置產(chǎn)生一個(gè)任意的透明/不透明模板，通過模板尺寸的變動(dòng)能使照明與不同孔徑相匹配。該裝置用軟件控制調(diào)整到不同的照明條件?？墒牵颂幰脖匦铚?zhǔn)備有較大幾何光通量的光源，其中也只用其較小一部分。
DE3108389A1公開了一種顯微鏡的照明裝置，其中用規(guī)定結(jié)構(gòu)的可控液晶單元作為機(jī)械光闌，對(duì)不同照明類型，例如反射照明/透射照明，傾斜照明，暗場(chǎng)照明，相襯照明和偏振照明分別使用不同構(gòu)造的液晶單元。
由于每個(gè)液晶單元已事先規(guī)定的電極結(jié)構(gòu)只能用于顯微鏡規(guī)定的放大倍數(shù)。由于使用另外顯微鏡物鏡，改變了放大倍數(shù)，必須在顯微鏡中裝入另一個(gè)與其相應(yīng)的液晶單元。假使更換為另一種顯微鏡照明類型，當(dāng)然也如這種情況要更換液晶單元。
DE3734691C2公開了一種顯微鏡照明裝置，其光源是多個(gè)發(fā)光二極管組成的二維陣列。該面型(Faechen)發(fā)光二極管陣列包含許多單個(gè)相鄰排列的紅、綠、蘭(RGB)發(fā)光二極管。通過相應(yīng)的控制裝置可控制每一組發(fā)光二極管而產(chǎn)生相應(yīng)的照明模板。這種許多發(fā)光二極管裝置和控制當(dāng)然非常昂貴。
DE4231406A1公開了一種顯微鏡的明場(chǎng)透射照明裝置，在其照明光路中設(shè)置一個(gè)透明圓板在其中心設(shè)有光柵。該照明裝置為大視場(chǎng)明場(chǎng)光闌均勻照明，是因?yàn)橥ㄟ^該光柵使光源燈絲產(chǎn)生相鄰排列多次成象。
DE3708647C2公開了顯微鏡的科勒(Koehler)照明裝置，其中有一個(gè)集光透鏡，一個(gè)孔徑光闌和一個(gè)聚光透鏡。該照明裝置，物體平面的均勻照明是用下述裝置達(dá)到的，在光源附近的反射鏡和集光透鏡之間設(shè)有一個(gè)光散射元件。集光透鏡將光源成像于無(wú)窮遠(yuǎn)處。
上述所有面型結(jié)構(gòu)光源通常由光源提供了較高的幾何光通量，其中僅有一小部分被利用。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是減小顯微鏡和試樣的熱負(fù)荷。
根據(jù)本發(fā)明上述任務(wù)是由權(quán)利要求1中的特征部分來(lái)完成的。本發(fā)明優(yōu)良擴(kuò)展見從屬權(quán)利要求。
通過在照明光路中共同設(shè)置兩個(gè)光源來(lái)獲得照明，在固定的聚光器中對(duì)于大放大倍數(shù)物鏡帶有大孔徑和小物方場(chǎng)和對(duì)于小放大倍數(shù)的物鏡，帶有小孔徑和大物方視場(chǎng)該照明達(dá)到最佳幾何光通量。
在集光透鏡的中心孔中設(shè)置第二個(gè)光源，使得光源的夾持簡(jiǎn)單容易了。
本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)，在照明光路中設(shè)置以散射圓板和/或磨砂透鏡表面為形式的光散射部件。
光源最好用發(fā)光二極管。顯而易見也能用其它點(diǎn)光源，如小鹵素?zé)艋虬谉霟?。發(fā)光二極管有其優(yōu)點(diǎn)，在工作時(shí)幾乎不會(huì)產(chǎn)生熱量并且光是定向發(fā)出的。當(dāng)使用白光發(fā)光二極管時(shí)，也能用簡(jiǎn)單的電流變化來(lái)控制其亮度且無(wú)色移。當(dāng)使用也能產(chǎn)生白光和通過電流可調(diào)的三色二極管(RGB-LED)時(shí)，也能分別控制各個(gè)顏色的強(qiáng)度。
兩個(gè)光源的照明裝置最好安裝在單獨(dú)的殼體中，并作為現(xiàn)有顯微鏡聚光鏡頭補(bǔ)充裝備部件。當(dāng)然，照明裝置與聚光透鏡也能固定連接，組成一共同組件。
本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)設(shè)置一種電控裝置，分別控制兩個(gè)光源或一起控制。從而可對(duì)光源的亮度和/或色溫作相應(yīng)控制?？刂蒲b置還有光源的電源，可以是電池或蓄電池和/或直流電源設(shè)備。
本發(fā)明的又一結(jié)構(gòu)是控制三色發(fā)光二極管組依次產(chǎn)生電視紅綠蘭信號(hào)(TV-RGB-Signal)。此處可用S/W視頻攝像機(jī)或一種相應(yīng)的芯片作為光敏感接收組件。此外，還可控制發(fā)光二極管工作在脈沖狀態(tài)產(chǎn)生一個(gè)曝光照明。
本發(fā)明將用實(shí)施例結(jié)合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明如下

圖1照明光路原理圖；圖2帶中心孔的集光透鏡。
圖1示出顯微鏡的照明光路1具有一個(gè)第一光源2，一個(gè)前置第二散射圓板11和一個(gè)集光透鏡3。集光透鏡3有一中心孔7，在該中心孔中裝有一個(gè)第二光源8。該第二光源8在照明光路1中位于第一散射圓板10的后面。上述部件都組裝在單獨(dú)的殼體12中，第一散射圓板10將殼體12防塵密封。
照明光路1再向前延伸是一個(gè)可調(diào)孔徑光闌4，聚光透鏡5和物平面9。聚光透鏡5和孔徑光闌4可共同裝在另一個(gè)此處未圖示的殼體中。
第一光源2設(shè)置在集光透鏡3的焦點(diǎn)上，產(chǎn)生平行照明光束17。該平行照明光束17經(jīng)第一散射圓板10傳輸。經(jīng)過第一散射圓板10，照明光呈小角度發(fā)散。該光經(jīng)聚光透鏡5折射至物平面9。該照明為關(guān)鍵性的照明，適用于小視場(chǎng)、大孔徑物鏡。
集光透鏡3的孔7中安裝的第二光源8直接經(jīng)散射圓板10呈大角度照射聚光透鏡5。光源8經(jīng)聚光透鏡5成像于無(wú)窮遠(yuǎn)，而形成平行照明光束18。用第二光源8產(chǎn)生科勒(Koehler)照明。該光源8用于照明大視場(chǎng)、小孔徑的物鏡。
用雙光源2和8的裝置，只產(chǎn)生與所用物鏡相匹配的幾何光通量。從而也能夠放棄至今所用強(qiáng)功率的鹵素?zé)簟?br> 當(dāng)然可能，光源8直接設(shè)置在集光透鏡3上面在光軸20上或者也可設(shè)置在第一散射圓板10未圖示的盲孔中。只需保證將光源8盡可能設(shè)置在靠近孔徑光闌平面處，或者設(shè)置在靠近其共軛面處。
將光源8設(shè)置在集光透鏡3的中心孔7中或者在第一散射圓板10未圖示的盲孔中就保證光源8在光軸20上準(zhǔn)確同心固定。
控制裝置13控制兩個(gè)光源2和8，控制裝置通過導(dǎo)電線段15和殼體12與兩個(gè)光源2，8連接?？刂蒲b置13具有一個(gè)電池14作為電源用于光源2，8的調(diào)節(jié)和運(yùn)行以及一個(gè)連接電源設(shè)備的插座19。不言而喻，電池也可用蓄電池來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)沒有電網(wǎng)電源時(shí)，始終能供電。
控制裝置還有多個(gè)操作按鈕16，通過此按鈕可選擇地或共同接通兩個(gè)光源2、8。此外，各個(gè)燈的亮度可用操作按鈕16調(diào)節(jié)。當(dāng)使用發(fā)光二極管組時(shí)，可通過簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)電流來(lái)調(diào)節(jié)亮度，而且使照明光的色溫不變。
本發(fā)明的另一個(gè)結(jié)構(gòu)中光源2和8由RGB發(fā)光二極管組組成，其各個(gè)顏色可分開控制。從而能用簡(jiǎn)單的方式和方法調(diào)整到一種規(guī)定的色溫或單色光。此外，第一光源2可用較小功率的鹵素?zé)?，第二光?可用發(fā)光二極管。
光源2、8與集光透鏡3裝在單獨(dú)的殼體12中有其優(yōu)點(diǎn)，該照明裝置可作為后裝配部件與已有的聚光鏡頭連接。
圖2所示帶中心孔7的集光透鏡3。該集光透鏡3的表面可通過磨砂或適當(dāng)光柵形成光散射。在這種情況下，在照明光路中，第一散射圓板10(圖1)可不用。
顯然，集光透鏡是簡(jiǎn)單的照明透鏡和/或聚光透鏡是多片透鏡的聚光組件，也屬于本發(fā)明范圍內(nèi)。
序號(hào)表1．照明裝置2.第一光源3.集光透鏡4.孔徑光闌5.聚光透鏡6.照明光路7.在集光透鏡3中的中心孔8.第二光源9.物方平面10.第一散射圓板11.第二散射圓板12.殼體13.控制裝置14.電池15.12和13之間的導(dǎo)電線段16.操作按鈕17.第一光源2的照明光束18.第2光源8的照明光束19.電源插座20.光軸
權(quán)利要求
1．顯微鏡照明裝置，其光源(2)的照明光經(jīng)集光透鏡(3)，孔徑光闌(4)和聚光透鏡(5)入射至物平面(9)，其特征在于，在照明光路(6)的光軸上設(shè)置一個(gè)第二光源(8)，其被聚光透鏡(5)成像于物方(Objektrichtung)無(wú)窮遠(yuǎn)處。
2．按照權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于，集光透鏡(3)有一個(gè)中心孔(7)，第二光源(8)設(shè)置在此中心孔(7)中。
3．按照權(quán)利要求1或2的照明裝置，其特征在于，在集光透鏡(3)和聚光透鏡(5)之間的光路中設(shè)置一個(gè)散射圓板(10)。
4．按照權(quán)利要求1至3之一的照明裝置，其特征在于，集光透鏡(3)至少一個(gè)表面是光散射結(jié)構(gòu)的。
5．按照權(quán)利要求3或4的照明裝置，其特征在于，在第一光源(2)和集光透鏡(3)之間的照明光路中設(shè)置一個(gè)第二散射圓板(11)。
6．按照權(quán)利要求1至5之一的照明裝置，其特征在于，發(fā)光二極管用作第一光源(2)和/或第二光源(8)。
7．按照權(quán)利要求1至5的照明裝置，其特征在于，第一光源(2)采用鹵素?zé)艋虬谉霟?，第二光?8)采用發(fā)光二極管。
8．按照權(quán)利要求6或7的照明裝置，其特征在于，發(fā)光二極管由紅/綠/蘭發(fā)光二極管或白光發(fā)光二極管構(gòu)成。
9．按照權(quán)利要求1至8之一的照明裝置，其特征在于，光源(2，8)和集光透鏡(3)共同裝在一個(gè)單獨(dú)的殼體(12)中，殼體(12)為后裝配部件與顯微鏡的聚光透鏡(5)是可連接的。
10．按照權(quán)利要求1至9之一的照明裝置，其特征在于，設(shè)有用于光源(2，8)的亮度和/或色溫調(diào)節(jié)的控制裝置(13)。
11．按照權(quán)利要求1至10之一的照明裝置，其特征在于，控制裝置(13)用于選擇或共同開或關(guān)兩個(gè)光源(2，8)。
12．按照權(quán)利要求1至11之一的照明裝置，其特征在于，兩個(gè)光源(2，8)的電源為電池(14)。
13．按照權(quán)利要求9至11之一的照明裝置，其特征在于，紅/綠/蘭發(fā)光二極管的每一種顏色可通過控制裝置(13)分別控制。
14．按照權(quán)利要求13的照明裝置，其特征在于，紅/綠/蘭發(fā)光二極管的每一種顏色可經(jīng)控制裝置(13)控制依次產(chǎn)生紅/綠/蘭視頻信號(hào)。
15．按照權(quán)利要求11至14之一的照明裝置，其特征在于，發(fā)光二極管可經(jīng)控制裝置(13)控制在脈沖工作狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及顯微鏡照明裝置(1),在照明光路(6)中設(shè)置第一光源(2),集光透鏡(3),孔徑光闌(4)和聚光透鏡(5)。照明光經(jīng)孔徑光闌(4),聚光透鏡(5)折射至物平面(9)。在照明光路(6)的光軸(20)上設(shè)置第二光源(8),其被聚光透鏡(5)成像于無(wú)窮遠(yuǎn)。
文檔編號(hào)G02B21/08GK1287625SQ99801760
公開日2001年3月14日 申請(qǐng)日期1999年10月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月5日
發(fā)明者A·維斯, M·甘塞爾, H·呂爾, M·吉爾伯特 申請(qǐng)人:萊卡顯微系統(tǒng)韋茨拉爾股份有限公司