CN1145054C

CN1145054C - 显微镜照明装置

Info

Publication number: CN1145054C
Application number: CNB998017604A
Authority: CN
Inventors: A��ά; A·维斯; M·甘塞尔; H·吕尔; M·吉尔伯特
Original assignee: Leica Mikroskopie und Systems GmbH
Current assignee: Lycra Microsystems and Microscopes Co.,Ltd.; Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date: 1998-10-05
Filing date: 1999-10-02
Publication date: 2004-04-07
Anticipated expiration: 2019-10-02
Also published as: US6369939B1; DE19845603A1; EP1036347A1; JP4040841B2; CN1287625A; WO2000020911A1; JP2002526809A; DE19845603C2

Abstract

本发明涉及显微镜照明装置(1)，在照明光路(6)中设置第一光源(2)，集光透镜(3)，孔径光阑(4)和聚光透镜(5)。照明光经孔径光阑(4)，聚光透镜(5)折射至物平面(9)。在照明光路(6)的光轴(20)上设置第二光源(8)，其被聚光透镜(5)成像于无穷远。

Description

显微镜照明装置

技术领域

本发明涉及一种显微镜照明装置，其中，一个第一光源的照明光在一个具有光轴的照明光路上经过一个集光透镜、一个孔径光阑和一个聚光透镜射到物平面上。

背景技术

该显微镜照明装置的照明光路中包含一个光源，一个集光透镜，一个可变光阑和一个聚光透镜。在使用不同放大倍数的物镜时，科勒型(Koehler)照明装置必需覆盖较大孔径和视场范围。显微镜既可使用100X/0.90物镜，其为较大孔径和较小物方视场，又可使用4X/0.10物镜，其为较小孔径和较大物方视场，都要准确调整照明装置。

已有的照明装置提供过量的光，其中只有一小部分被利用。这种类型的照明装置的光源要用一个带有大的螺旋灯丝的强功率卤素灯，它产生大的几何光通量。几何光通量产生于卤素灯的大的发光面和大的辐射角(孔径角)。

但是，对于不同的物镜只利用了大几何光通量的一部分。这要么利用大物方视场(大照明面)以及小孔径(小孔径角)，要么利用小物方视场(小照明面)以及大孔径(大孔径角)。

因为用了强功率卤素灯，当然在显微镜支架中还产生发热问题。支架由于受热而膨胀。除此之外，不希望有的热辐射，还能通过膨胀导致已调整好的焦点偏离。

WO9407166A1公开了一种显微镜的照明装置，使用可更换的聚光镜头和聚光镜透镜准确调整至最佳几何光通量。通过更换光学组件得到小视场和大孔径或者大视场和小孔径的最佳照明，该照明装置被证实是实用的。但是该照明装置由于有可更换光学组件必须花费较高的制造费用。此外在更换物镜时，也要更换聚光透镜。

DE19644662公开了一种显微镜的照明装置，其光学部件不活动。照明用光源照射平面型液晶装置(LCD)。在液晶装置上，靠一个控制装置产生一个任意的透明/不透明模板，通过模板尺寸的变动能使照明与不同孔径相匹配。该装置用软件控制调整到不同的照明条件。可是，此处也必需准备有较大几何光通量的光源，其中也只用其较小一部分。

DE3108389A1公开了一种显微镜的照明装置，其中用规定结构的可控液晶单元作为机械光阑，对不同照明类型，例如反射照明/透射照明，倾斜照明，暗场照明，相衬照明和偏振照明分别使用不同构造的液晶单元。

由于每个液晶单元已事先规定的电极结构只能用于显微镜规定的放大倍数。由于使用另外显微镜物镜，改变了放大倍数，必须在显微镜中装入另一个与其相应的液晶单元。假使更换为另一种显微镜照明类型，当然也如这种情况要更换液晶单元。

DE3734691C2公开了一种显微镜照明装置，其光源是多个发光二极管组成的二维阵列。该面型(Faechen)发光二极管阵列包含许多单个相邻排列的红、绿、兰(RGB)发光二极管。通过相应的控制装置可控制每一组发光二极管而产生相应的照明模板。这种许多发光二极管装置和控制当然非常昂贵。

DE4231406A1公开了一种显微镜的明场透射照明装置，在其照明光路中设置一个透明圆板在其中心设有光栅。该照明装置为大视场明场光阑均匀照明，是因为通过该光栅使光源灯丝产生相邻排列多次成象。

DE3708647C2公开了显微镜的科勒(Koehler)照明装置，其中有一个集光透镜，一个孔径光阑和一个聚光透镜。该照明装置，物体平面的均匀照明是用下述装置达到的，在光源附近的反射镜和集光透镜之间设有一个光散射元件。集光透镜将光源成像于无穷远处。

上述所有面型结构光源通常由光源提供了较高的几何光通量，其中仅有一小部分被利用。

发明内容

因此，本发明的任务是减小显微镜和试样的热负荷。

本发明上述任务是由以下技术方案来完成的。

根据本发明的一种显微镜照明装置，其中，一个第一光源的照明光在一个具有光轴的照明光路上经过一个集光透镜、一个孔径光阑和一个聚光透镜射到物平面上，其特征在于，一个第二光源设置在所述第一光源和所述聚光透镜之间的照明光路的光轴上，并且所述第二光源被所述聚光透镜成像于沿物平面方向的无穷远处。

本发明还包括基于上述技术方案的优良扩展。

通过在照明光路中共同设置两个光源来获得照明，在固定的聚光器中对于大放大倍数物镜带有大孔径和小物方场和对于小放大倍数的物镜，带有小孔径和大物方视场该照明达到最佳几何光通量。

在集光透镜的中心孔中设置第二个光源，使得光源的夹持简单容易了。

本发明的一种结构，在照明光路中设置以散射圆板和/或磨砂透镜表面为形式的光散射部件。

光源最好用发光二极管。显而易见也能用其它点光源，如小卤素灯或白炽灯。发光二极管有其优点，在工作时几乎不会产生热量并且光是定向发出的。当使用白光发光二极管时，也能用简单的电流变化来控制其亮度且无色移。当使用也能产生白光和通过电流可调的三色二极管(RGB-LED)时，也能分别控制各个颜色的强度。

两个光源的照明装置最好安装在单独的壳体中，并作为现有显微镜聚光镜头补充装备部件。当然，照明装置与聚光透镜也能固定连接，组成一共同组件。

本发明的另一结构设置一种电控装置，分别控制两个光源或一起控制。从而可对光源的亮度和/或色温作相应控制。控制装置还有光源的电源，可以是电池或蓄电池和/或直流电源设备。

本发明的又一结构是控制三色发光二极管组依次产生电视红绿兰信号(TV-RGB-Signal)。此处可用S/W视频摄像机或一种相应的芯片作为光敏感接收组件。此外，还可控制发光二极管工作在脉冲状态产生一个曝光照明。

附图说明

本发明将用实施例结合附图作进一步说明如下：

图1照明光路原理图；

图2带中心孔的集光透镜。

具体实施方式

图1示出显微镜的照明光路1具有一个第一光源2，一个前置第二散射圆板11和一个集光透镜3。集光透镜3有一中心孔7，在该中心孔中装有一个第二光源8。该第二光源8在照明光路1中位于第一散射圆板10的后面。上述部件都组装在单独的壳体12中，第一散射圆板10将壳体12防尘密封。

照明光路1再向前延伸是一个可调孔径光阑4，聚光透镜5和物平面9。聚光透镜5和孔径光阑4可共同装在另一个此处未图示的壳体中。

第一光源2设置在集光透镜3的焦点上，产生平行照明光束17。该平行照明光束17经第一散射圆板10传输。经过第一散射圆板10，照明光呈小角度发散。该光经聚光透镜5折射至物平面9。该照明为关键性的照明，适用于小视场、大孔径物镜。

集光透镜3的孔7中安装的第二光源8直接经散射圆板10呈大角度照射聚光透镜5。光源8经聚光透镜5成像于无穷远，而形成平行照明光束18。用第二光源8产生科勒(Koehler)照明。该光源8用于照明大视场、小孔径的物镜。

用双光源2和8的装置，只产生与所用物镜相匹配的几何光通量。从而也能够放弃至今所用强功率的卤素灯。

当然可能，光源8直接设置在集光透镜3上面在光轴20上或者也可设置在第一散射圆板10未图示的盲孔中。只需保证将光源8尽可能设置在靠近孔径光阑平面处，或者设置在靠近其共轭面处。

将光源8设置在集光透镜3的中心孔7中或者在第一散射圆板10未图示的盲孔中就保证光源8在光轴20上准确同心固定。

控制装置13控制两个光源2和8，控制装置通过导电线段15和壳体12与两个光源2，8连接。控制装置13具有一个电池14作为电源用于光源2，8的调节和运行以及一个连接电源设备的插座19。不言而喻，电池也可用蓄电池来实现，当没有电网电源时，始终能供电。

控制装置还有多个操作按钮16，通过此按钮可选择地或共同接通两个光源2、8。此外，各个灯的亮度可用操作按钮16调节。当使用发光二极管组时，可通过简单地调节电流来调节亮度，而且使照明光的色温不变。

本发明的另一个结构中光源2和8由RGB发光二极管组组成，其各个颜色可分开控制。从而能用简单的方式和方法调整到一种规定的色温或单色光。此外，第一光源2可用较小功率的卤素灯，第二光源8可用发光二极管。

光源2、8与集光透镜3装在单独的壳体12中有其优点，该照明装置可作为后装配部件与已有的聚光镜头连接。

图2所示带中心孔7的集光透镜3。该集光透镜3的表面可通过磨砂或适当光栅形成光散射。在这种情况下，在照明光路中，第一散射圆板10(图1)可不用。

显然，集光透镜是简单的照明透镜和/或聚光透镜是多片透镜的聚光组件，也属于本发明范围内。

序号表

1.照明装置

2.第一光源

3.集光透镜

4.孔径光阑

5.聚光透镜

6.照明光路

7.在集光透镜3中的中心孔

8.第二光源

9.物方平面

10.第一散射圆板

11.第二散射圆板

12.壳体

13.控制装置

14.电池

15. 12和13之间的导电线段

16.操作按钮

17.第一光源2的照明光束

18.第2光源8的照明光束

19.电源插座

20.光轴

Claims

1.一种显微镜照明装置，其中，一个第一光源(2)的照明光在一个具有光轴的照明光路(6)上经过一个集光透镜(3)、一个孔径光阑(4)和一个聚光透镜(5)射到物平面(9)上，其特征在于，一个第二光源(8)设置在所述第一光源(2)和所述聚光透镜(5)之间的照明光路(6)的光轴上，并且所述第二光源(8)被所述聚光透镜(5)成像于沿物平面(9)方向的无穷远处。

2.按照权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述集光透镜(3)有一个中心孔(7)，所述第二光源(8)设置在此中心孔(7)中。

3.按照权利要求1所述的照明装置，其特征在于，在所述集光透镜(3)和聚光透镜(5)之间的光路中设置一个散射圆板(10)。

4.按照权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述集光透镜(3)至少一个表面是光散射结构的。

5.按照权利要求3或4所述的照明装置，其特征在于，在所述第一光源(2)和集光透镜(3)之间的照明光路中设置一个第二散射圆板(11)。

6.按照权利要求1所述的照明装置，其特征在于，发光二极管用作所述第一光源(2)和/或第二光源(8)。

7.按照权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述第一光源(2)采用卤素灯或白炽灯，所述第二光源(8)采用发光二极管。

8.按照权利要求6或7所述的照明装置，其特征在于，所述发光二极管由红/绿/兰发光二极管或白光发光二极管构成。

9.按照权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述光源(2，8)和集光透镜(3)共同装在一个单独的壳体(12)中，所述壳体(12)为后装配部件与显微镜的所述聚光透镜(5)是可连接的。

10.按照权利要求1所述的照明装置，其特征在于，设有用于所述光源(2，8)的亮度和/或色温调节的控制装置(13)。

11.按照权利要求1所述的照明装置，其特征在于，控制装置(13)用于选择或共同开或关所述两个光源(2，8)。

12.按照权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述两个光源(2，8)的电源为电池(14)。

13.按照权利要求10所述的照明装置，其特征在于，红/绿/兰发光二极管的每一种颜色可通过所述控制装置(13)分别控制。

14.按照权利要求13所述的照明装置，其特征在于，红/绿/兰发光二极管的每一种颜色可经所述控制装置(13)控制依次产生红/绿/兰视频信号。

15.按照权利要求11所述的照明装置，其特征在于，发光二极管可经所述控制装置(13)控制在脉冲工作状态。