CN1779499A - 显微镜用的透光基底及透光基底的照明强度的调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种显微镜用的透光基底及透光基底的照明强度的调整方法。该物件的照明用的透光基底，其藉由一变焦显微镜以进行成像，此透光基底具有：整合式光源，其具有附加的电功率调整器以产生适当的光束通量；以及可切换的元件，其用来产生一预设的光谱强度分布。为了可补偿此变焦显微镜特别是在变焦时所产生的较小的动态性的亮度上的变化，须设有一种可连续调整的机械式亮度调整器，其可藉由所属的设定单元来进行控制，以便在不须改变光谱强度分布的情况下即可调整此透光基底的照明强度。亮度调整器贴近地配置在一作为光源用的反射灯的光发出侧，或在使用一种灯和聚光透镜作为光源时此亮度调整器贴近地配置在聚光透镜处。

Description

显微镜用的透光基底及透光基底的照明强度的调整方法

技术领域

本发明涉及一种显微镜用的具备整合式光源的透光基底(透光照明单元)，其特别是可用于放大率可连续改变的显微镜(简称为变焦(zoom)显微镜)中，例如，其可用于高功率立体变焦显微镜中。本发明另涉及一透光基底的照明强度的调整方法。详言之，本发明涉及一种由变焦显微镜所成像的物件的照明用的透光基底，其中此透光基底具有：光源及所属的电功率调整器，其用来产生一适当的光束；以及可切换的元件，其用来产生一预设的光谱强度分布。本发明的方法涉及一种藉由变焦显微镜来对一物件进行成像以检测此物件时所用的透光基底的光谱强度分布和照明强度的改变和调整。在以显微镜来进行观看时透光基底是用来以一种适当的方式来对一物件进行透射。为达成此目的，经由透光基底而对准该物件的光束在已受照明的物件区的每一点中都以一立体角而产生一射束。在一极微小的立体角中由物件区的一点所发出的辐射通量称为辐射强度。此处所谓透光基底的照明强度的调整是指辐射强度的调整。相对于发光区直径的变化或照明的数位孔径的变化(其会依据位置和角度而影响上述辐射强度的分布)而言，在透光基底的照明强度的调整过程中，只有辐射强度能与位置和角度无关地受到调整。

背景技术

上述具有整合式光源的透光基底已为人所知。光源通常设有一种电功率调整器，藉此可调整此光源上的电流或电压。通常是藉由光源上的电压的改变来调整照明强度。此外，照明强度亦可使用淡灰度滤光器来调整。

由于各种不同的原因而需调整照明强度：原因之一是习知的透光基底允许以不同的照明方式(例如，透光-亮场，倾斜式照明或起伏(relief)-对比)来进行一种物件照明。这些照明方式就像所检测的样品的与物件有关的传输特性一样会大大地影响图像亮度。最后，所期望的图像亮度亦各别地与使用者有关。在以变焦显微镜来检测一物件时，照明强度的调整是需要的，此乃因在变焦操作时图像侧的孔径以及图像亮度此二者均会改变。但物件检测在固定的图像亮度下进行是必要的或至少是所力求的一种目标，以便在使用相机时可防止错误曝光的发生或确保一系列检测的图像可互相比较。

上述可影响图像亮度的各种因素显示：照明强度具有高的动态性是需要的，以便可使用所有的观测形式或照明形式以及装置组态。

此外，就特殊的应用而言，不只需要一特定的图像亮度，而且亦需一特定的色温或光谱强度分布。一种黑色辐射体(其光谱分布(几乎)与照明光源者相同)的温度称为色温。当传送至光源的电功率改变时，则此照明光源中的色温通常会改变。在白炽灯或卤素灯(其具有一种类似于黑色辐射体的发光特性)中，在传送至光源的电功率下降时由光源所发出的光谱的色温会由蓝色光谱区偏移至红色光谱区(亦称为红色偏移)。此种色温偏移会使物件图像的色相改变且因此不易对不同照明方式的结果进行比较。这表示：就特殊的应用而言，不只(几乎是)定值的图像亮度是所期望者，而且亦期望一种(几乎是)定值的色温。

由EP 1 418454 A2中已知一种显微镜和一种方法，藉此可使物件图像的亮度和色相保持固定。此文件的理论导源于以下的问题：涉及一显微镜的解析度和对比的调整上的各种变化会与显微镜图像的亮度变化相叠加。同时，如上所述，一种亮度修正在一般的光源中会使色温改变。上述文件中所建议的解决方式是：将光谱修正元件配置在照明通道中或成像用辐射通道中，光谱修正元件须对光源所发出的光的光谱强度分布所引起的变化进行修正，使对准该物件的光的光谱强度分布至少广泛地保持不变。光谱修正元件包括一种滤色器，其形成圆板形的干涉式滤色器，其中不同的滤色面含有不同的光谱干涉能力且具有与干涉能力有关的传输能力。依据圆板形滤色器的旋转情况，藉由相对应的滤色面的一部份被导入照明单元的孔径中而使电压降所造成的色温下降获得补偿。其它适当的光谱修正元件包括吸收式-或反射式滤色器。在一种自动化方法中，照明辐射通道的孔径例如须缩小以使图像对比(contrast)提高，这样另一方面亦可使较小的解析度和较小的图像亮度互相结合。已变小的图像亮度可藉由一种控制用电脑自动地藉由即将传送至透光基底的光源中的电功率的提高而获得补偿。同时，该控制用电脑亦计算该滤色器所需的状态，以达成一种对准至该物件上的光的几乎不变的光谱强度分布。

EP 1 418 454 A2中所述的理论可用于复合式显微镜中且该照明的孔径单元(例如，光圈)须可被接近(access)。因此，孔径和由照明聚光器所产生的图像互相对应于物镜的入射光瞳(pupil)。在具有高的变焦因数的变焦显微镜中，孔径对应于物镜入射光瞳，在变焦操作时孔径的直径和位置会改变。特别是在具有高变焦因数的显微镜中，在变焦时孔径以及作为色温修正用的滤色面的变化是明显的。在立体变焦显微镜中，二个孔径(其中一个用于右方-且另一个用于左方的立体辐射通道)对应于二个入射光瞳，此二个孔径在变焦操作时其直径和位置会改变。但不能期望：一滤色器如上述文件所述在安装至照明辐射通道中时在变焦情况下会造成一种对此二个立体通道都是相同的固定的色温。

未具备整合式光源的透光基底由光导供应光束，透光基底设有灯罩，灯罩在固定的色温时允许图像亮度可调整且亦允许可设定一预设的色温，这是藉由一机械式镰刀型光圈和灯罩中的一电压调整器来达成。但此种装置就像其由光纤照明用的灯罩中已为人所知者一样不能制作在具有整合式照明器具的透光基底中。在此种灯罩中反射灯的光以束状集中在光导入口的小的直径中且情况需要时在该处藉由镰刀型光圈来切齐。光纤入口的照明的不均匀性藉由光纤在光导中的混合而几乎可被消除，使光导出口可用来均匀地对一物件进行照明。此种在灯罩中的有利的配置的先决条件是使用多个光导且因此不能用在具有整合式光源的透光基底中。

发明内容

本发明的目的是在变焦显微镜用的具有整合式光源的透光基底中使照明强度可调整且因此在定值的色温时使亮度可调整以及亦可对一预设的色温作调整。

本发明中上述目的是以具有权利要求1或2的特征的透光基底来达成。在本发明的第一实施形式中，透光基底的光源以反射灯来形成，且一种可连续调整的机械式亮度调整器贴近地配置在反射灯的光射出侧，此亮度调整器可藉由所属的设定单元来控制，以便在光谱强度分布未改变下可调整该透光基底的照明强度。此种连接在反射灯之后的亮度调整器允许可在一特定的区域中控制或调整该透光基底中的照明强度而不必改变光源的电功率，且因此亦不必改变光谱的强度分布(色温)。于是，可藉由本发明而设计一种理想的仪器，以便在具有整合式光源的特别是用于变焦显微镜的透光基板中用来调整一由机械式亮度调整器所预设的特定区域中的图像亮度。

在本发明的另一实施形式中，透光基底的光源以一种灯及配置于其后的聚光透镜来形成，且一种可连续调整的机械式亮度调整器及所属的设定单元贴近地配置在该聚光透镜处，可藉由此设定单元以控制该亮度调整器，使得在光谱强度分布未改变的情况下即可调整该透光基底的照明强度。在上述形式的光源中，亮度调整器在照明方向中可配置在聚光器之前或之后。

已显示的事实是：就透光基底的物件平面的一种均匀的照明而言，使亮度调整器贴近地配置在反射灯处或聚光透镜处是需要的，其中亮度调整器较佳是配置在一区域中，此区域直接由反射灯出口侧或聚光透镜而到达最多是反射灯直径的一半的距离处或到达最多是聚光透镜的直径的一半处。令人惊异地已显示出的结果是：以本发明的透光基底和上述亮度调整器的配置可确保足够的图像均匀性。此外，在此种配置中照明孔径和照明场不会受到显著的影响。因此，机械式亮度调整器可明确地与习知的光圈相区别，现有习知光圈会依据位置和角度来影响物件区中的辐射强度。

已显示的事实是：本发明的机械式亮度调整器在变焦过程中可最佳地依据亮度变化值的较小的动态性来调整。因此，在变焦过程中在物件检测时通常可单独地(或主要是)藉由机械式亮度调整器来补偿图像亮度上的变化。

透光基底的照明亮度至少在范围1∶5中能以机械式亮度调整器来调整。依此种关系此处须指出：机械式亮度调整器通常可用于一种动态性较小的亮度调整。此种情况除了上述的变焦过程之外亦会发生在一种依据使用者所期望的亮度变化过程中或发生在一种与物件有关的亮度变化过程中。透光基底的照明方式中某些明确的变化亦可能只会造成小的亮度变化，其可藉由机械式亮度调整器来补偿。

机械式亮度调整器较佳是以具有薄片的百叶窗来形成。此种形式允许光源的发射面完全被覆盖且在此发射面内部中造成一种亮度(即，由光源所发出的光的辐射通量)变化。在此种形式中，各薄片可藉由亮度调整器所属的设定单元来设定薄片本身的位置。

当百叶窗具有至少四个薄片时是有利的，具有六个或八个薄片时更有利。薄片的正确数目主要是与光源的直径，各别薄片的大小以及亮度调整时所期望的准确性等有关。偶数的薄片数目是有利的，此乃因此时相同数目的百叶窗可配置在光轴上方和下方。此外，当各薄片互相平行且在一平面中可分别围绕一轴以垂直于照明方向而倾斜地配置时是有利的。在百叶窗已打开时的位置中各薄片面然后可平行于照明方向而对准，使照明强度的减弱程度尽可能小，但在百叶窗的关闭位置中各薄片面是对该照明方向形成一种角度(在极端情况时是垂直于该照明方向)，其结果是会使照明强度的减弱程度尽可能大。

此外，百叶窗的薄片由金属制成时是适当的。特别是在使用一种反射灯时可使用金属条作为薄片，此乃因该薄片必须是一种耐温的材料。依据所使用的光源，亦可使用另一种薄片材料。部份透光的材料亦可行，只要藉由各薄片的设定即可使照明强度达成所期望的动态性。

使光轴上方的薄片就像光轴下方的薄片一样分别互相耦合时已显示是有意义的。在百叶窗关闭时，上方的薄片和下方的薄片以相反方向而移动，位于中间的薄片因此会碰到光轴。百叶窗的打开和关闭是藉由所属的设定单元来达成，其中此设定单元可以是一种简单的杆(其由手来操作)或亦可为一种电子式控制的调整元件。百叶窗的设定方式可以习知的方式来进行。

另外，当各薄片至少沿着其纵向边缘具有一种外形(profile)(特别是锯齿形外形)时已显示是很适当的。在百叶窗一部份关闭或全部关闭时，薄片的纵向边缘的上述外形在与薄片的直线式纵向外形相比较时可使照明的均匀度增高，此乃因整体而言前者对照明有贡献的点较薄片的直线式边缘几何形状中对照明有贡献的点还多。因此，当薄片的上述二种纵向边缘具有一种锯齿形时是有意义的，其中在百叶窗关闭的位置中各锯齿形互相对称(即，互相交错而接合)，但相互之间可能会有间距。

已令人惊异地显示的事实是：使用一种具有平行配置的薄片的百叶窗时虽然未具备旋转对称性，但可使物件平面的照明达成一可接受的均匀性且因此可使图像亮度均匀。

除了以百叶窗作为机械式亮度调整器(其不能使已照明的物件区的大小-及照明的数位孔径改变)之外，亦可使用二种相同的前后依序配置的棋盘式筛选片，此时亮度调整以下述方式来达成：各筛选片在侧面上可相对移动。在另一种不同的形式中，在设定成“打开”状态时经由条片宽度的光损耗会造成不利的作用。

本发明的透光基底的一适当的构成除了上述的整合式光源，机械式亮度调整器和适当连接的元件(其用来产生一预设的光谱强度分布)之外另具有一种照明透镜以及一可能存在的孔径单元。此照明透镜适当的方式是由聚光透镜所构成，其使光源所发出的光成束地集中至一种毛玻璃板上。此外，该照明透镜可有利地包括一种斯涅尔(Fresnel)透镜，其使毛玻璃板所发出的光成束。又，设有一种转向镜面，其使由斯涅尔(Fresnel)透镜所成束的光转向至该待检测的物件的方向中且因此转向至显微镜的对称轴的方向中。此外，可设有光圈以作为孔径单元。光圈会影响该照明孔径，使图像对比提高。此外，当该转向镜面的状态可变化时是适当的。此种透光基底和所属照明方式的详细的描述可参阅各实施例。

又，本发明的标的是由显微镜和本发明的透光基底所构成的整体构造，其中此显微镜具有一变焦系统。如本文开头所述，本发明的透光基底及机械式亮度调整器可最佳化地适用于一种变焦显微镜中，此乃因机械式亮度调整器的动态性在变焦过程中理想情况下可依亮度变化的动态性来调整。特别是就立体显微镜而言，二个变焦系统可分别包括一个位于左方-和一个位于右方的立体辐射通道，在变焦时可对亮度变化达成一种简单的补偿而不必使二个立体通道中的每一个通道都相对于亮度补偿来进行调整，且亦不必介入(access)各通道中。本发明的透光基底特别适用于具有高变焦因素z的立体显微镜(典型方式是z＞15，变焦因数指出最大-对最小变焦放大率之比)中。

此外，依据上述情况此处须指出：本发明的透光基底及其机械式亮度调整器通常允许动态性较小的亮度变化的补偿，因此，这些亮度变化不是只与变焦过程有关。例如，这些亮度变化已如上所述。

本发明的显微镜中，图像侧设有一种感测器以决定图像亮度时是有利的，且当另外设有一控制单元以依据该感测器所决定的图像亮度来操控该透光基底的机械式亮度调整器时亦是有利的。此种配置允许藉由透光基底的机械式亮度调整器的适当的设定来对已改变的图像亮度进行自动修正。如上所述，此种图像亮度修正只有在亮度调整器所预设的区域的内部中才有可能。因此，设有一控制单元时亦是适当的。此控制单元操控该光源的电功率的调整且操控一种元件以依据该感测器所决定的图像亮度而在该透光基底中产生一预设的光谱强度分布。藉由此种配置可以“光源的功率适当地调整”来补偿亮度上的变化。由于此种补偿使色温的变化产生效果，则同时可控制上述元件以产生一预设的光谱强度分布来补偿色温的变化。一种适当的方式是：只有当藉由该机械式亮度调整器的操作所能达成的图像亮度修正偶然碰到其限制时才须对此种形式的图像亮度修正进行干涉。因此，使上述的控制单元及三个组件(机械式亮度调整器，光源的功率调整器，色温改变用的元件)在作用上相结合时是适当的。

此外，本发明亦涉及一种方法，其用来对照明强度进行调整且藉由一种变焦显微镜来对一物件进行成像以便对该物件检测用的透光基底的光谱强度分布进行调整。此处，该透光基底具备：一光源，其具有功率调整器；一机械式亮度调整器；以及可切换的元件，其用来产生一预设的光谱强度分布。此处所建议的方法特别是涉及一种进行方式以预设一种所期望的图像亮度且随后在物件检测期间对图像亮度进行修正。

首先，适当的方式是使透光基底的上述三个组件(即，光源的功率调整器，设定一预定的色温用的元件以及机械式亮度调整器)可互相独立地操作，以便在以显微镜来进行物件检测时可设定一种所期望的图像亮度和光谱强度分布。这特别是在预调整上述的参数时是适当的。在此种预调整过程已完成之后，在物件检测期间图像亮度主要是(或单独地)藉由机械式亮度调整器的设定来保持固定。

在使用上述的百叶窗作为机械式亮度调整器时，以百叶窗打开(或关闭)时的位置来进行上述的预调整时是适当的，因此在该物件检测期间藉由百叶窗的操作可使图像亮度减小(或增加)。

具有步骤A)至E)的下述方法已显示是特别有利的，其中步骤A)至D)描述上述的预调整过程：

A)在透光基底上和显微镜上设定一种照明强度有最大需求时的检测条件。这与该透光基底的一种使最大的光束通量减小时所用的照明方式有关；同样情况亦适用于显微镜(特别是变焦系统)上的设定过程，显微镜因此进入一种状态中，在此状态中最大的光束通量会减小或图像亮度会减弱。

B)机械式亮度调整器调整至其照明强度尽可能小的微弱程度的位置中，即，在使用上述的百叶窗时该百叶窗是处于上述打开的位置中。同时，去除该产生一预设的光谱强度分布所用的元件或使此元件进入一种状态中，在此状态中不会使色温改变。

C)然后，藉由适当地调整该光源的功率以设定一种所期望的图像亮度。这与该光源的电功率设定在一较高的范围中有关，以便包括最大的亮度需求。

D)在形成一种不期望的光谱强度分布(即，不期望的色温)时，使色温适当地改变所用的元件进入至透光基底中或处于相对应的状态中且藉由光源的功率的调整以重新设定所期望的图像亮度。此种措施在“光源的电功率不能充份地调整”时亦可适用。这例如会发生在以下的情况中：当电功率调整时的电位计的调整范围由于太大的红色(或蓝色)偏移而触及一种极限时。在此种情况下，在色温适当地改变之后，上述的调整范围又可扩大。在预设此种所期望的图像亮度和光谱强度份布之后，在下一步骤

E)中较佳是单独地操作该机械式亮度调整器，使得在该物件检测期间(特别是在变焦过程中)在已设定的光谱强度分布中图像亮度可保持着固定。

在上述的方法中，步骤A)中该物件已定位且显微镜已聚焦时是适当的。若该图像亮度的不变性不应只藉由该机械式亮度调整器来达成，则光源的电功率可重新调整，这通常伴随着所期望的色温的重新设定。

此处须指出，上述照明强度的调整是包括上述的预调整步骤(步骤A)至步骤D))和物件检测步骤E)，但亦可以相反的顺序来进行，此时在透光基底上和显微镜上设定一种照明强度有最小需求时的检测条件，在此种情况下百叶窗须处于一种关闭的位置中。然后，以类似的方式进行下一预调整步骤，其中为了随后可进行物件检测较佳是只须操作该机械式亮度调整器，即，将百叶窗打开。在无一般性的限制条件下，然后只须参考上述的步骤A)至E)中所述的方法。

为了使上述的方法自动化，适当的方式是使另一步骤D1)跟随在上述的步骤D)之后，此步骤D1)包括：使步骤A)至步骤D)所操控的预调整的设定值传送至一控制单元。

然后，此控制单元至少可控制该机械式亮度调整器或其设定装置，以便在物件检测期间使图像亮度保持固定。此外，下述情况亦是适当的：光源的功率调整和产生一预设的光谱强度分布所用的元件都可受到该控制单元所控制，以便特别是在该机械式亮度调整器的调整范围已用完时，在物件检测期间不须改变色温即可使图像亮度保持固定。

此处须指出：实际上几乎不可能使光谱强度分布保持固定，光谱的强度分布至少在可观看的频谱范围中基本上保持不变即已足够。各种要求当然亦可针对该观察的方式来设定，这与“一操作员或一数位相机是否对该图像进行观看或评估有关”。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。经由上述可知，本发明是有关于一种显微镜用的透光基底及透光基底的照明强度的调整方法。该物件的照明用的透光基底，其藉由一变焦显微镜以进行成像，此透光基底具有：整合式光源，其具有附加的电功率调整器以产生适当的光束通量；以及可切换的元件，其用来产生一预设的光谱强度分布。为了可补偿此变焦显微镜特别是在变焦时所产生的较小的动态性的亮度上的变化，须设有一种可连续调整的机械式亮度调整器，其可藉由所属的设定单元来进行控制，以便在不须改变光谱强度分布的情况下即可调整此透光基底的照明强度。亮度调整器贴近地配置在一作为光源用的反射灯的光发出侧，或在使用一种灯和聚光透镜作为光源时此亮度调整器贴近地配置在聚光透镜处。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的透光基底的一实施形式的纵切面图。

图2是本发明的透光基底的第二实施形式的纵切面图。

图3是一种机械式亮度调整器的俯视图。

图4是各种不同的组件与图1的透光基底相组合时在显微镜的出射光瞳上所测得的色温与光流的关系。

图5是图4中已加入图像亮度后的图解。

图6是一种立体显微镜，其具有本发明的物件检测用的透光基底。

1：透光基底                 2：光轴

3：反射灯                   4：机械式亮度调整器，百叶窗

4a～4f：薄片                5：滤色器插入件

6：色转换滤光器             7：聚光透镜

8：毛玻璃板                 9：孔径单元

9a，9b：光圈                10：斯涅尔透镜

11：漫射器                  12：斯涅尔透镜

13：转向镜面                13a：转向镜面的倾斜位置

14：物件平面                15：物件

16：照明方向                17：灯

18：聚光透镜                19：半透光的镜面

20：薄片的外形，锯齿形      21：变焦显微镜，立体变焦显微镜

22：变焦系统2            3：显微镜物镜

24：目镜                 25：图像亮度用的感测器

26：控制单元             31：电功率调整器

41：设定单元             51：滤色器插入件的调整元件

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的显微镜用的透光基底及透光基底的照明强度的调整方法其具体实施方式、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

图1显示本发明的透光基底1。光轴以2来表示。反射灯3发出一特定的光谱成份的发散光以作为光源。藉助于电功率调整器31(其通常是一种电压调整器)，则该反射灯的光功率可由手来调整或由一种电子式控制的调整元件以习知的方式来调整。

一种百叶窗4贴近地配置在该反射灯的出口以作为机械式亮度调整器。在此种配置中照明孔径和物件平面14的已照明的区域藉由机械式亮度调整器而保持着不变。百叶窗4是由手或杆(未显示)或一种电子式控制的调整元件41来操控。

一种滤色器插入件5配置在百叶窗之后以作为产生一预设的光谱强度分布所用的元件，藉此使一种彩色转换滤色器6(例如，隔板BG34 1mm)在需要时可完全导入至辐射通道中或完全由辐射通道中去除。滤色器插入件5可以习知的方式由手或电子式控制的调整元件51来操控。另一方式是只要大小比例允许，则亦可使一种彩色转换滤色轮的至少一部份被导入至辐射通道中，其中此滤色轮导入至辐射通道中的滤色面时允许色温以几近可变化的方式作调整。

在滤色器插入件5之后的聚光透镜7使该反射灯所发出的光以束状方式集中在毛玻璃板8上。

由毛玻璃板8所发出的光藉由斯涅尔透镜10和12而集成束状且藉由转向镜面13而转向至物件平面14上。在其45度的位置时此转向镜面13使光转向至显微镜21的对称轴的方向中(请参阅图6)。

在斯涅尔透镜10和12之间配置一种漫射器11，以抑制一种由斯涅尔透镜所造成的Moire效应。

此外，二个可摆动的光圈9a，9b在毛边玻璃板8的形成光圈9(或通常形成一种孔径单元)的此侧上贴近地设置在斯涅尔透镜10处。

首先，说明此转向镜面13对物件检测的重要。若转向镜面13配置成45度，则位于物件平面14上的物件15可陡峭地受到照明。藉由连续式的设定方式，则该转向镜面可被带领至以虚线所示的另一位置13a中，其中此物件15在一侧上受到平面式的照明。此种照明方式对各结构和外形(contour)的辨认是有利的，但需要一种较大的照明强度，此乃因很多光会由物镜23的旁经过。除了由转向镜面的不同的位置所可达成的不同的透光方法之外，可摆动的光圈9a，9b另外亦允许一种无彩色的透明试样用的对比方法(所谓Rottermann对比技术)。此种对比方法需要一种较大的照明强度，此乃因很多光会被光圈所遮蔽。藉由此种对比方法，则试样中折射率的变化可以亮度差来显示。相位结构然后以典型的方式形成一种起伏形式的图像。藉由转向镜面13的微小的倾斜，则可使由已构成的光圈9a，9b所产生的起伏效应额外地由轻微程度调整至巨大的程度。此种对比方法可用来检测透明的物件，这些透明的物件在直接的透光-亮场中几乎无法辨认。此种应用因此特别适合用于分子生物学，胚胎学，微生物学和遗传学中。在物件具有足够的对比(已彩色化的振辐标示)时亦能在直接的透光-亮场中进行处理。藉由该转向镜面13的设定，则光束经由物件15时可由陡峭而转向成平坦且因此可在正确的亮场中在最大的亮度时进行处理直至一种亮度较小的类似于暗场的透光(其中微细的外形已明显地衬托出来)出现为止。上述方式的详细资讯可由申请人的下述文件中得知：Document-No.M1-216-2de(或英文版本的-2en版)-VIII 2003(2003年8月)。该文件所使用的透光基底就孔径单元和转向镜面的可移动性和可摆动性而言对应于图1所示者，但与本发明中所述的整合式光源及连接于其后的机械式亮度调整器和滤色器插入件不相同。对透光基底的可能的检测方法和不同的调整可能方式而言，此处明确地指出申请人的上述文件。

以下将详述百叶窗4的功能如构造。薄片4a，4b，4c，4d，4e和4f可绕一垂直于图面(或透光基底的纵切面的平面)的轴而旋转或倾斜。各薄片4a-4f在水平位置时，百叶窗的透光率最大，各薄片在垂直位置时，百叶窗覆盖该反射灯3的光出口。本实施例中，各薄片4a，4b，4c在光轴2上方互相耦合，各薄片4d，4e，4f在光轴2下方同样亦互相耦合。但在百叶窗4关闭时上方-和下方的各薄片运行的方向相反，使中间的薄片4c和4d碰到光轴。为了使经由百叶窗的光通量可达到尽可能微细的调整，则4个或更多个薄片是适当的。若未采用本实施例中所示的6个薄片，则依据反射灯3的大小亦可使用8个或更多的薄片。

在图1所示的透光基底1的构造中，毛玻璃板8的功能是作为一种面发射器。试样观测时所使用的光束经由物件平面14而延长至透光基底1的内部时，在使用立体显微镜的情况下依据所使用的物镜和所选取的变焦状态该光束在右方-和左方的立体辐射通道中都可击中毛玻璃板8的不同的面。毛玻璃板8需要受到一种均匀的照明，以便对全部可使用的物镜和变焦状态都可获得一种均匀的图像亮度。须选取光源3的反射镜面的大小和该聚光透镜7的折射率，使上述的观测用的光束在其经由毛玻璃板8而延长时基本上可击中该反射灯的面。由于此一原因，毛玻璃板不需有强的散射作用且因此亦不需一种与散射作用有关的光损耗。

此外，百叶窗4贴近反射灯的出口且须与毛玻璃板8相隔足够远，以便在百叶窗关闭时可在毛玻璃板上产生一可接受的均匀性且因此在试样的图像中亦产生一可接受的均匀性。在各薄片4a-4f几乎关闭的情况下，各薄片的锯齿状(请参阅图3)促使毛玻璃板8上的薄片结构变暗且因此可使毛玻璃板达成均匀的照明。

图2显示本发明的透光基底的另一实施形式，其除了光源之外所具有的其它组件都与图1的透光基底者相同。相同的组件以相同的参考符号来表示。图2的透光基底中以灯17和聚光透镜18的组合作为光源，且通常使用一种卤素低压灯作为灯17。配置于灯17之后的聚光透镜18的作用是接收该灯17所发出的大的光锥且使此光锥转向至随后的照明透镜中。灯17的功率可藉由功率调整器(电压调整器)31来控制或作较佳的调整，以调整物件平面14上的光束通量和光束密度。本实施形式中亦可贴近该聚光透镜18而配置一种百叶窗4以作为亮度调整器。另外，由于图2中所示的透光基底1的构造和作用方式是与图1者相同，因此可参考图1的说明。

图2中所示的透光基底1中该百叶窗4亦可设置在聚光透镜18之前。在此二种情况下须注意：百叶窗4至聚光透镜18的顶点的距离不可大于聚光透镜18的直径的一半。在图1和图2所示的光源和百叶窗4所形成的配置中，虽然以所照射的物件区的不均匀性来考虑，但令人惊异地已显示的事实是：物件区的照明可达成一种绝对足够的均匀性。

图3显示百叶窗4的俯视图，其中显示一种关闭时的位置以较佳地说明各薄片边缘的结构，此外，各薄片4a-4f之间所显示的距离已放大。如图3所示，薄片的纵向边缘具有锯齿形20的形式，其中最外侧的薄片4a和4f只在其内侧的纵向边缘才具有此种形式，其它全部的薄片4b-4e在二个纵向边缘都具有锯齿形20。因此，在百叶窗4处于关闭位置时，相邻的薄片4a，4b以及4b，4c等等的锯齿形20互相交错着。各薄片4a，4b，4c等等之间的距离在百叶窗关闭时实际上较图3中所示者小很多。当然，亦可选取一种完全关闭的位置，此时光线不再经由百叶窗4射入。上述锯齿形的优点是：在与各薄片具有直线式的纵向边缘比较时，光源的光可在空间中分布的更多的点上较强地经由百叶窗4而射入，照明的均匀性因此可较纵向边缘不是锯齿形者更佳。已显示的事实是：使用图3中所示的百叶窗4于图1或图2中的透光基底1时可使薄片结构在物件区中的图像变暗且因此可达成一种可接受的照明均匀性和图像均匀性。图3中所示的百叶窗4的操作方式可参考以上的说明。

此处仍然须指出：在使用立体显微镜21的放大用的物镜23时，一垂直于图面的照明角度是需要的。为了使斯涅尔透镜10，12和毛玻璃板8的宽度不会太大，则有利的方式是不以平面镜面而是以中空圆柱镜面来形成一种可倾斜-且可平移的转向镜面13，其中该圆柱轴位于图面中。此转向镜面13亦可以平面镜面而形成在一面上以及以圆柱镜面而形成在背面上且以可翻转的方式而定位着，使圆柱镜面可用于高放大倍数的物镜23中且平面镜面可用于放大倍数不大的物镜23中。

本实施形式中所处理的透光基底1已确定特别是可用于变焦因数不同-且物镜23的放大倍数不同的立体显微镜21中。因此，该物镜23的选择和各种观测方法(请参阅上述的说明：陡峭的照明，平面式照明，对比方法)需要不同大小的光束功率以对该物件15进行照明。若此物镜23和观测方法都已选择完成，则图像亮度另会受到变焦系统22的变焦状态的影响。因此，照明强度需要一种高的动态性，以便可使用全部的观测方式或照明方式。此外，期望该照明强度(其使得在变焦时光的色温保持固定)受到调整。此种调整只需一种较小的动态性。

本发明的透光基底1可满足上述二种需求，其中“照明需要有高的动态性”是藉由光源3的电功率调整器31和选择性插入的色转换滤光器6来达成。照明强度的动态性仍可藉由机械式亮度调整器(此处是藉由百叶窗4的操作来达成)来提高，于是在光强度改变时色温仍可保持固定。若单独采用百叶窗来调整，则百叶窗4的操作在色温固定的变焦过程中可使照明强度的调整达成较小的动态性。

图4中该光源的色温(以°K来表示)是作为反射灯的光流(取流明(1m)的对数值)的函数来表示。色温是一种黑色辐射体的温度，此温度在所观看的光谱区中所具有的光谱强度分布是与相关的光源者相同。曲线F1是只有该反射灯的情况下在不同的电压(6V，8V，10V和12V)时该函数的图解。曲线F2是反射灯3和色转换滤光器6相组合时该函数的图解。所示的二个曲线是概括性的。色转换滤光器6可明显地使色温提高且因此使光谱强度分布的蓝色区发生偏移。在目前一般的透光基底中，色温和光流的各种可能的调整方式限制在该二条曲线F1和F2上。本发明中具有机械式亮度调整器4的透光基底1中，各曲线F1和F2是在机械式亮度调整器4打开的位置中测得。在机械式亮度调整器4关闭时，图像亮度变小而色温未改变。以此种方式，则由曲线F1和F2可知各面积A1或A2可用来作各种可能的调整。面积A1或A2因此可说明本发明的透光基底相对于传统式透光基底(其整合式照明只显示出具备上述的曲线F1和F2)的优点。

此处须指出：图4只具有举例性和概括性的特性，特别是可使用上述的色转换滤光器，其会造成各种偏移，特别是红色偏移。在使用一种具有灯和聚光透镜的系统时，可得到如图4和图5所示的类似的曲线和面积。

图5类似于图4，但图5中的图像亮度是在一种典型的应用中依据显微镜的出射光瞳中所测得的光流而绘成。此种应用中F3表示所接收的图像亮度的位置。依据试样密度(即，物件15的性质)，透光基底1的照明方式和显微镜21的放大率，则面积A1和右边缘F1以及面积A2和右边缘F2相对于F3而向右或向左偏移。F3的位置是与使用者有关的。

透光基底的照明强度的调整方法在于：在百叶窗打开时藉由灯电压的调整及/或滤色器的选择，在照明强度有最大需求时选取图像亮度，使曲线F1(未具备色转换滤光器)或F2(具备色转换滤光器)与垂线F3相交(这样可确保所需的高的动态性)。在试样检测期间，只对百叶窗4进行操控。由于在照明强度有最大需求且百叶窗打开时进行上述的预调整，则操控该百叶窗时只会使光流和光强度变小。照明调整器所需的小的动态性可藉由百叶窗的操控来达成，其中在百叶窗关闭时可使用一种区域，此区域在图4中色温对应于垂直线F3与曲线F1或F2的交点时是由面积A1或A2中的水平线来表示。

图6显示以一种立体显微镜21来作试样检测时的一种可能的构造。图6亦显示本发明的透光基底1，其在构造上对应于图1所示者。在透光基底1的物件平面14上存在着待检测的物件15。一种习知的立体显微镜21只概括地显示，其中此处只以22来表示左方-和右方的立体通道用的变焦系统且以23来表示显微镜物镜。由于立体显微镜21的侧视图，则只能看到二个立体通道之一且因此亦只能看到一个变焦系统，此乃因此二个在此侧视图中是依序配置着。操作人员可透过目镜24的观看而看到该物件15的已放大很多的三维图像。但亦可藉由数位相机(未显示)来摄取该已放大的图像。本实施例中图像侧设有一种感测器25以测定图像亮度。藉由一种光学元件(例如，一种半透光的镜面19)，则光的一部份可由立体通道发出且发送至此感测器25。感测器25的输出是与一控制单元26相连接。此控制单元26控制以下各组件：该百叶窗4的一设定单元，反射灯3的电功率调整器31以及具有色转换滤光器6的滤色器插入件5的调整元件51。

因此，以图6所示的构造，藉由立体显微镜21使物件15成像且在固定的图像亮度时可对物件检测用的透光基底1以全自动方式对照明强度和光谱强度分布进行调整。数位相机同样可用作感测器25(且取代之)。

在预备步骤中首先设定一物件15，选取一适当的物镜23且进行聚焦，调整此透光基底的观测方式(陡峭式或平面式照明或对比方法)且使机械式亮度调整器(此处是百叶窗)完全打开。以对该照明强度的最大需求来测知该调整情况，此时变焦系统22调整至该试样(物件15)测量时所需的最大的放大率且照明须调整成一种像被测量物件一样的平面形式及/或光圈9a，b须像其仍可适用于该试样时那样地被关闭。然后，藉由电功率调整器31及/或藉由色转换滤光器6插入至滤色器插入物5中，以便在所接收的亮度F3的附近中调整图像亮度(参阅图5)。所测得的操作点位于A1或A2的右侧，此乃因机械式亮度调整器(百叶窗)4已完全打开。在随后对试样进行检测时，藉由透光基底1上的照明方式的改变或藉由变焦系统22的控制以提高图像亮度，以藉由机械式亮度调整器4的关闭来补偿此亮度的变化而不会使色温改变。

藉由图6所示的控制单元26，则在试样检测时可完全自动地在所接收的亮度F3附近中预先选取该操作点且随后进行亮度调整。因此，感测器25使图像亮度所需的资料发送至控制单元26。为了测得该操作点，则在上述的调整过程之后在对照明强度有最大的需求及机械式亮度调整器完全打开的情况下藉由控制单元26来控制该反射灯3的电功率调整器31，直至所期望的图像亮度已被设定且已由感测器25告知该控制单元26为止。光谱强度分布(色温)与所使用的灯型的电压(功率)之间的相依性通常已为人所知或亦可被测定。此控制单元26因此依据电功率调整器31的已调整的值而独立地测得光谱强度分布(色温)的偏移。在此种情况下，控制单元26可控制该滤色器插入件5的调整元件，以产生(重建)一预设的光谱强度分布。由图5可知，在一已设定的灯电压时可藉由色温的修正以离开该已接收的图像亮度F3的位置，此时须藉由光源3的功率调整来对所期望的图像亮度重新作调整。

在上述的预调整过程之后，该控制单元26在试样检测期间再对图像亮度进行调整。在物件检测期间若透光基底1的照明方式保持不变且只有显微镜变焦系统22的变焦状态已改变，则控制单元26主要是(或只限于)藉由机械式亮度调整器4的设定单元41的控制来进行亮度调整。若只有图像亮度变化可不必再作补偿，则控制单元26需对功率调整器31及/或该调整元件51进行介入(access)。本发明能以高功率立体变焦显微镜和具有整合式光源的透光基底使物件检测时达成一种最佳的图像亮度调整。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (20)

1、一种物件(15)的照明用的透光基底(1)，其藉由一变焦显微镜(21)以进行成像，此透光基底(1)包括：

一整合式光源(3；17，18)，其具有附加的电功率调整器(31)以产生一适当的光束通量；以及

可切换的元件(5，6)，其用来产生一预设的光谱强度分布，

其特征在于：

上述光源以反射灯(3)来形成，一种可连续调整的机械式亮度调整器(4)及其所属的设定单元(41)贴近地配置在该反射灯(3)的光发出侧，藉由此设定单元(41)可控制该亮度调整器(4)，以便在不须改变光谱强度分布的情况下即可调整此透光基底(1)的照明强度。

2、一种物件(15)的照明用的透光基底(1)，其藉由一变焦显微镜(21)以进行成像，此透光基底(1)包括：

一整合式光源(3；17，18)，其具有附加的电功率调整器(31)以产生一适当的光束通量；以及

可切换的元件(5，6)，其用来产生一预设的光谱强度分布，

其特征在于：

上述光源以灯(17)来形成，此灯(17)之后配置着聚光透镜(18)，一种可连续调整的机械式亮度调整器(4)及其所属的设定单元(41)贴近地配置在该聚光透镜(18)处，藉由此设定单元(41)可控制该亮度调整器(4)，以便在不须改变光谱强度分布的情况下即可调整此透光基底(1)的照明强度。

3、根据权利要求1所述的透光基底，其特征在于其中所述的机械式亮度调整器(4)和反射灯(3)的光发出侧之间的距离最多等于反射灯(3)的反射器直径的一半。

4、根据权利要求2所述的透光基底，其特征在于其中所述的机械式亮度调整器(4)和聚光透镜(17)的顶点之间的距离最多等于聚光透镜(17)的直径的一半。

5、根据权利要求1至4中任一权利要求所述的透光基底，其特征在于其中所述的透光基底(1)的照明强度可藉由机械式亮度调整器(4)以便至少在范围1∶5中进行调整。

6、根据权利要求1所述的透光基底，其特征在于其中所述的机械式亮度调整器(4)以一种具有薄片(4a-4f)的百叶窗(4)来形成。

7、根据权利要求6所述的透光基底，其特征在于其中所述的百叶窗(4)具有至少4个薄片(4a-4f)。

8、根据权利要求6所述的透光基底，其特征在于其中各薄片(4a-4f)互相平行且分别在一垂直于照明方向(16)的平面中围绕一轴而倾斜地配置着。

9、根据权利要求6所述的透光基底，其特征在于其中百叶窗(4)的薄片(4a-4f)由金属制成。

10、根据权利要求6所述的透光基底，其特征在于其中各薄片(4a-4f)至少在沿着其所属的一纵向边缘上具有一种外形(20)。

11、根据权利要求10所述的透光基底，其特征在于其中所述的外形(20)具有锯齿形(20)的形状。

12、一种具有变焦系统(22)的变焦显微镜，其特征在于：以权利要求1至11中任一权利要求所述的对一物件(15)进行照明用的透光基底来对该物件(15)进行成像。

13、根据权利要求12所述的变焦显微镜，其特征在于其中所述的变焦显微镜以立体显微镜(21)来形成。

14、根据权利要求12或13所述的变焦显微镜，其特征在于其中在图像侧设有一种决定图像亮度用的感测器(25)，且另设有一种控制单元(26)，其依据此感测器(25)所决定的图像亮度以控制透光基底(1)的机械式亮度调整器(4)。

15、根据权利要求12或13所述的变焦显微镜，其特征在于其中在图像侧设有一种决定图像亮度用的感测器(25)，且另设有：一控制单元(26)，其用来控制各光源(3；17，18)的电功率调整器(31)；以及元件(5，6)，其依据此感测器(25)所决定的图像亮度以产生此透光基底(1)的一预设的光谱强度分布。

16、一种透光基底(1)的光谱强度分布和照明强度的调整方法，其是以变焦显微镜(21)来对一物件(15)进行成像以对该物件进行检测，其特征在于：

透光基底(1)具有：整合式光源(3；17，18)及附加的电功率调整器(31)，其用来产生一适当的光束通量；可切换的元件(5，6)，其用来产生一预设的光谱强度分布；以及可连续调整的机械式亮度调整器(4)，其中光源(3；17，18)的电功率调整器(31)或产生一预设的光谱强度分布所用的元件(5，6)或机械式亮度调整器(4)可互相独立地操控以对所期望的图像亮度和光谱强度分布进行调整。

17、根据权利要求16所述的调整方法，其特征在于其中在该物件检测期间所期望的图像亮度和光谱强度分布的预调整过程已完成之后，使图像亮度主要是(或单独地)藉由机械式亮度调整器4的设定而保持固定。

18、根据权利要求16或17所述的调整方法，其特征在于其中具有以下各步骤，步骤A)-D)描述上述的预调整过程，步骤E)描述一种检测相位：

A)在透光基底(1)上和变焦显微镜(21)上设定一种照明强度有最大需求时的检测条件，

B)机械式亮度调整器(4)调整至其照明强度尽可能小的微弱程度的位置中且去除该产生一预设的光谱强度分布所用的元件(5，6)，

C)藉由适当地调整该光源(3；17，18)的功率以设定所期望的图像亮度，

D)在发生一种不期望的光谱强度分布或电功率调整器(31)的可调性不足够时，使元件(5，6)进入至透光基底中以产生一预设的光谱强度分布且情况需要时藉由光源(3；17，18)的功率调整以重新设定所期望的图像亮度，以及

E)主要是(或单独地)操作该机械式亮度调整器(4)，使得在该物件检测期间(特别是在变焦过程中)在已设定的光谱强度分布中图像亮度可保持着固定。

19、根据权利要求18所述的调整方法，其特征在于其中具有另一步骤D1)，其跟随在步骤D)之后且此步骤D1)包括：使步骤A)至步骤D)所操控的预调整的设定值传送至一控制单元(26)。

20、根据权利要求19所述的调整方法，其特征在于其中在预设一光谱强度分布和所期望的图像亮度之后，此控制单元(26)须操控：该光源(3)的电功率调整器(31)，机械式亮度调整器(4)和该产生一预设的光谱强度分布所用的元件(5，6)，使物件检测期间该预设的光谱强度分布和图像亮度几乎保持固定，其中第一优先是控制该机械式亮度调整器(4)。

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