CN203811889U - 用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置和显微镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置和显微镜。所述用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置包括用于对物场进行照明的光源(8)和设置在所述光源(8)的物场侧的薄片结构单元(10)，所述薄片结构单元(10)具有光导性的且在该薄片结构单元(10)的位置未改变的情况下其方向能够可调节地改变的薄片(16)。根据本实用新型的用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置能够改变倾斜光照明，以便进行定向的显微镜照明。

Description

用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置和显微镜

技术领域

本实用新型涉及用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置以及具有这种装置的显微镜。

背景技术

在现有技术中已知有用于显微镜照明的装置，其使得照明光束定向地射到要照明的物体上。通过这种方式可以减小照明孔径和减少散射光，由此提高对比度。还可以实现照明入射角的规定的范围。

这种显微镜照明装置例如由US7,554,727B2已知。该文献提出的装置具有用于要检查的样本的透明的载物体以及用于对载物体进行均匀照明的平面光源和在该光源与载物体之间的光导层，该光导层针对载物体平面的至少一个方向限定了照明孔径。光导层由透明的塑料构成，在所述塑料中嵌入刚性的微型导壁(微型百叶)，其中，所述壁例如平行于显微镜面的x轴伸展。通过这种方式可以在y方向上限制照明孔径角度，而其在x方向上却保持不受限制。在另一实施方式中，微型导壁相对于z方向倾斜固定角度地布置在塑料层中。由此可以实现倾斜的照明。最后还提出，其壁沿x方向或y方向伸展的微型导壁搭叠地布置，以便在两个方向上限制照明孔径。

为了将入射角设计成可改变，该文献的一个实施例提出，使得所述类型的光导层的在x方向上相互平行地伸展的壁围绕在x方向上居中地伸展的旋转轴线可翻摆地布置。在翻摆角≠0时，就进行倾斜的或偏斜的照明。在所述层的微型导壁翻摆时，其一侧靠近光源，而另一侧靠近载物体。因此，光源与载物体之间的距离限定了翻摆角，进而限定了倾斜照明的仰角。根据US7,554,727B2的照明装置因而需要很多空间来控制仰角，这是因为，随着照明场的增大，光导层的大小相应地显露出来，由此也使得照明装置的高度增加，以便能提供足够的空间来改变翻摆角。相反，若显微镜照明装置尽可能地扁平，可能的翻摆角范围就会相应地减小，致使对比度明显受限，或者使得被照明的物场在大翻摆角情况下却减小。另一缺点在于，在翻摆时，会得到微型导壁相距样本的不同的距离。因而感觉到图像沿着y方向发生改变。

在放大程度较小时，显微镜具有小数值的孔径，进而具有高的清晰深度。这样就会看到位于物体面附近的薄片，致使感觉到图像受到干扰。此外，随着薄片越来越靠近物体面，亮度波动增大或者形成的条纹增加(这对于离开物体面相对远的薄片来说会导致形成的亮度条纹太小，而对于相对靠近物体面的薄片而言却造成形成的亮度条纹过于强烈)。这种效应可以通过扩散器来缓解，然而扩散器又会减小系统的对比能力。

实用新型内容

本实用新型的目的因而在于，提出一种开篇所述类型的显微镜照明装置和具有这种装置的相应的显微镜，其中，该装置能够改变倾斜光照明，以便进行定向的显微镜照明，而不会引起现有技术的所述缺点。

本实用新型的一种用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置，包括用于对物场进行照明的光源和设置在所述光源的物场侧的薄片结构单元，所述薄片结构单元具有光导性的且在该薄片结构单元的位置未改变的情况下其方向(即薄片的伸展方向)能够可调节地改变的薄片。

优选地，所述薄片结构单元是薄片夹层，其中所述光导性的薄片设置在上面的遮盖材料与下面的遮盖材料之间。

优选地，所述上面的遮盖材料与下面的遮盖材料可彼此相对移动以改变所述薄片的方向。

优选地，所述上面的遮盖材料与下面的遮盖材料中的至少一个是非弹性的。

优选地，所述上面的遮盖材料与下面的遮盖材料中的至少一个是透明的。

优选地，所述上面的遮盖材料与下面的遮盖材料中的至少一个是玻璃片。

优选地，所述薄片结构单元包括视保膜。

优选地，所述薄片结构单元为多个且在光源的物场侧的方向上相互平行地布置。

优选地，显微镜照明装置还包括设在薄片结构单元的物场侧的扩散器。

优选地，所述光源是平面光源。

本实用新型的一种显微镜，包括如上所述的用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置。

优选地，所述显微镜是立体显微镜，其中，所述薄片结构单元的薄片为多个且相互平行地在一个方向上延伸，所述方向平行于所述立体显微镜的两个光轴所在的平面。

本实用新型的用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置具有用于对显微镜的物场进行照明的光源以及设置在该光源的物场侧的薄片结构单元。该薄片结构单元具有光导性的薄片，所述薄片经过设计，使得其方向在薄片结构单元的位置未改变的情况下能够(特别是连续地)可调地改变。光导性的薄片尤其设置在基本上透明的环境中，其中，这种环境可以是空气或其它气体，但也可以是承载媒介比如塑料。重要的是，所述薄片在其环境中或者与环境(承载媒介)一起能以不同的方式对齐。在此，薄片结构单元的空间位置在整体上不变。光导性的薄片是薄片式的结构，这种结构引起折射率和／或透射度相对于其环境发生改变。薄片结构可以由一种不同于环境的材料制成。但有利的是，薄片基本由与其(透明的)环境相同的材料构成，其中，例如通过相应的染色来使得薄片材料能吸收光。

本实用新型还涉及一种带有根据本实用新型的用于定向地进行显微镜照明的显微镜照明装置的显微镜以及一种根据本本实用新型的显微镜照明装置用于进行定向的显微镜照明的应用。

本实用新型的显微镜照明装置尤其具有薄片结构单元，该薄片结构单元具有位于透明的塑料载体中的光导性的薄片。薄片结构单元具有面向物场的上侧面和面向光源的下侧面。在垂直于两个侧面的平面法线的方向上，上侧面相对于下侧面进行相对移动，由此对薄片施加剪切力，该剪切力导致所述薄片的方向发生改变。薄片结构单元的空间位置在这种情况下整体上保持不变。

薄片的光导作用归因于薄片的折射率和／或透射度相比于其环境发生跳跃，下面在不限制通用性的前提下，仅介绍吸收光的薄片的情况，即透射度的跳跃。另外假定照明光束基本上沿z方向朝向物场传播。物场位于坐标系的x-y平面上。薄片的长边沿x方向伸展且相互平行。薄片的宽边在基准位置平行于z轴伸展。薄片在y方向上的延展可忽略不计。

在上述示范性的构造情况下，如下面还将予以详述，照明孔径(确切地说是照明孔径角α)在基准位置取决于薄片的间距及其高度。薄片相互间的距离越大，薄片宽度越小(z方向的高度)，照明孔径就越大。如果所有薄片都平行于z方向，仰角就为0°。如果现在对上述薄片结构单元，或者确切地说，对该薄片结构单元的上侧面和下侧面施加所产生的相对力，其中，所述所产生的相对力平行于x-y平面，就会使得薄片方向发生改变。这引起仰角改变。于是对物场进行倾斜照明。同时，如下面还将予以详述，照明孔径与倾斜光的仰角成比例地减小。这在倾斜光照明情况下引起对比度提高。这种关系非常有助于在倾斜光中进行显微式的检查，因为由此使得识别形貌的可能性成平方地增大。

有利的是，光导性的的薄片设置在上面的和下面的特别是透明的遮盖材料之间。于是可以把薄片结构单元称为薄片夹层。遮盖材料不仅固定并保护着薄片结构，而且还能形成用于使得所述遮盖材料相互间发生相对移动的力的理想的作用点。在此，遮盖材料尤其非弹性地(刚性地)设计。作为遮盖材料，适宜采用玻璃片。也可以考虑的是，采用所述玻璃片之一作为载物体。

已令人惊奇地表明特别有利的是，薄片结构单元包括层保护膜。这种层保护膜(也称为护眼膜)的通用术语也叫做“私密膜”。在市面上能买到的私密膜例如由透明的硅橡胶构成，黑色的硅橡胶条纹作为薄片延伸穿过该私密膜。这种薄片结构的两个外侧面分别被聚碳层包覆。这种私密膜例如可以用作显示器上的视保膜。当观察角度为0°时，最大透射度例如为60％。随着相距0°观察方向(平面法线)的角度的增大，有效的透射度迅速下降，在大约60°时达到零。

这种私密膜因而在当前的显微镜照明装置中将把照明孔径角限制到60°。为了附加地可调节地改变仰角，有利的是，使得私密膜的上侧面和下侧面分别与非弹性的尽可能透明的遮盖材料比如玻璃片连接。于是，如已在上面详述，通过玻璃片相互间的相对移动，可以调节不同于0°的仰角，同时进一步减小了照明孔径角。

本实用新型的特别是在使用私密膜情况下的优点是，能实现倾斜光照明和提高对比度，且照明装置的结构高度明显较小。这对于使用者而言意味着人机工程学方面的优点。还能实现在整个场上的对比。

显微镜照明装置的光源最好是平面光源。替代地，也可以使用点状光源，其照明光束直径借助于照明透镜大致扩展至物场的大小。

为了消除物场照明中的可能的薄片结构，有利的是，可以在薄片结构的物场侧设置扩散器。

根据应用情况有益的是，可以在光源的物场侧相互平行地设置多个薄片结构或结构单元。例如可以上下地设置两个(或多个)私密膜。在此，薄片长边的方向在上下地布置的薄片结构中可以互不相同或者相同。特别有利的是，上下地布置的薄片结构的方向相互平行或垂直。此外，在所述结构中产生的仰角可以相同或者不同。

本实用新型还涉及一种显微镜，其带有如上面详述的根据本实用新型的用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置。关于本实用新型的显微镜的设计，在此参见针对本实用新型的显微镜照明装置所做的如上论述。

如果涉及的是一种立体显微镜，其带有两个用于左边的和右边的观察通道的光轴，则有利的是，薄片相互平行地在一个方向上伸展，所述方向平行于立体显微镜的两个光轴所在的平面。在这种情况下可以通过对照明孔径的限制来改善对比度，而不会减小清晰度。这当然仅仅适用于照明孔径完全占满有效光学直径的情况。在此，概念“平行于两个光轴所在的平面”应涵盖与该平行方向相差约±2°的情况。按照这种布置方式，薄片长边例如平行于x方向，立体显微镜的两个光轴所在的平面也平行于x方向伸展，在薄片方向朝z方向改变时，就会导致照明孔径在y方向上受到限制，而照明孔径在x方向上保持不变。由于立体显微镜的两个观察通道在x方向上彼此相邻，由此保证图像在右边的和左边的观察通道中不会相互交叉。而在相反情况下，渐晕效应会导致两个立体观测通道的不同亮度。

本实用新型的显微镜照明装置尤其是一种在特别是用于检查几乎透明的样本的显微镜中的透射光照明装置。

总之，采用根据本实用新型的所述显微镜能够实现如下技术目的：

-视场很大，且可针对y方向上的每个样本点来控制照明孔径；

-使得照明孔径在y方向上减小，且使得照明孔径垂直于y方向保持不变，由此提高对比度。这由于所述原因特别有利于立体显微镜，因为其照明孔径在x方向上比在y方向上约大2.5倍；

无级地调节照明孔径和照明仰角，且结构高度很小，制造成本低；

照明孔径和仰角的调节范围大；

在y方向上针对样本中的每个点来控制最大的照明孔径。

根据本实用新型，一种特别有利的显微镜照明装置，其带有用于照明物场的光源和设置在光源的物场侧的薄片结构单元，薄片结构单元具有光导性薄片和上面的与下面的遮盖材料，薄片的方向能在薄片结构单元的位置不变情况下可调节地改变，其中，光导性薄片设置在所述遮盖材料之间，其中，上面的与下面的遮盖材料被设计成可彼此相对移动，为了可调节地改变在薄片结构单元中的光导性薄片的方向，下面的与上面的遮盖材料进行相对移动，由此用于定向地进行显微镜照明。

不言而喻，在不偏离本实用新型的范畴的前提下，上面所述的和下面还要介绍的特征不仅可在分别给出的组合中应用，而且可在其它组合中应用或者单独应用。

附图说明

本实用新型借助实施例在附图中示意性地示出，下面参照附图详述本实用新型。

图1示出本实用新型的显微镜，其带有本实用新型的示意性地示出的显微镜照明装置；

图2以薄片的第一方向示出本实用新型的显微镜照明装置的一种实施方式；和

图3以薄片的第二方向示出根据图2的实施方式。

具体实施方式

图1示出本实用新型的根据一种优选的实施方式的显微镜1，其带有本实用新型的用于定向地进行显微照明的显微镜照明装置。显微镜1是由现有技术本已公知的立体显微镜。座架11、双目管12以及显微镜物镜9分别是立体显微镜1的主要组成部分。在所示实施方式中，显微镜照明装置具有扇形地发散的光源8和设置于光源上方的即朝向物场设置的薄片结构单元10。薄片结构单元在此主要由私密膜6构成，该私密膜嵌入到两个透明的遮盖材料5和7之间。有关该薄片结构单元10将参照图2和3予以详述。

立体显微镜1还具有玻璃片3，该玻璃片用作样本2的载物体，该样本应在透射光中以显微方式予以检查。在玻璃片3的下面有一个扩散器4。视实施方式而定，扩散器4和／或玻璃片3也可以是显微镜照明装置的组成部分。

在图1中绘出了已在说明书中介绍过的坐标系。x轴平行于立体显微镜1的两个光轴所在的平面伸展。在图1中，两个光轴前后相继地位于垂直于图面的平面上。y方向垂直于x方向，z方向形成显微镜物镜9的主轴线。薄片的长边平行于x方向伸展，而薄片的宽边平行于z方向。薄片在y方向上的延展可忽略不计。在当前实施方式中采用了一种薄片夹层，其将参照图2和3予以介绍。在基准位置，薄片的方向无变化，薄片的所述宽边平行于z方向伸展(参见图2)。在薄片的方向改变时，薄片的所述宽边例如朝向z方向倾斜(参见图3)。由于通常的立体显微镜(特别是常规设备)的照明孔径在x方向比在y方向约大2-3倍，所以最好使得薄片的长边平行于x轴线布置。如前所述，由此使得照明孔径在y方向上减小，而其在x方向上保持不变。

图2和3经过了统一处理。它们示出薄片夹层作为薄片结构单元10。在两个非柔性的透明的遮盖材料5和7之间嵌入私密膜6。用8表示平面光源。同样绘出了坐标系的轴。图2示出薄片的基准位置，此时其方向无变化，而在图3所示的位置，薄片朝向z方向倾斜。如下详述，通过这种倾斜产生了仰角，同时减小了照明孔径。这种效果尤其可以用于倾斜光照明，据此，由于照明孔径减小而同时提高了对比度。

根据一种可行的实施方式，下面的非弹性或非柔性的透明的遮盖材料7是固定不动的，而上面的遮盖材料5能够利用在y方向上起作用的力F移动一段距离X，以便既控制照明孔径角α，又控制射出光的仰角γ。

在F=0、X=0且薄片距离为B、薄片高度为H的如图1所示的个别情况下：

α=arctan(B／H)；γ=0。

如图2所示，从该基准值起，可以利用力F(两个非柔性的透明的材料彼此相对移动)来控制照明孔径角α′和仰角γ。在这种情况下：

0＜x＜H。

对于因倾斜而使高度减小至H′的情况：

H′＝(H²-x²)^1／2；

α′＝0.5(arctan((x+B)H′)-arctan((x-B)／H′))；

γ=arctan(x／H′)。

从X=0(透射光，照明孔径最大)起，通过力F产生倾斜光，同时，照明孔径与倾斜光的仰角成比例地减小。这种关系是有所助益的，因为由此使得识别形貌的可能性成平方地增大。

根据其它实施方式，可以把私密膜夹层固定在顶面上(该顶面于是也可以用作载物体)，以及同时使得两个非柔性的遮盖材料移动(上面的和下面的遮盖材料并不固定)。

附加地，也可以使用多层上下布置的私密膜夹层，且薄片的方向相同或不同，和／或，仰角γ相同或不同。

使用私密膜由于薄片结构精细(例如B=0.1mm)而显著地减小了视场中的条纹问题。

附图标记清单

1  显微镜、立体显微镜

2  样本

3  载物体、玻璃片

4  扩散器

5  上面的遮盖材料

6  薄片结构、私密膜

7  下面的遮盖材料

8  光源

9  显微镜物镜

10 薄片结构单元、薄片夹层

11 座架

12 双目管

16 薄片

x、y、z     轴

α、α′    照明孔径角

γ          仰角

X           移动量

F           力量度

B           薄片距离

H           薄片高度

Claims (12)

1.一种用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置，其特征在于，包括用于对物场进行照明的光源(8)和设置在所述光源(8)的物场侧的薄片结构单元(10)，所述薄片结构单元(10)具有光导性的且在该薄片结构单元(10)的位置未改变的情况下其方向能够可调节地改变的薄片(16)。

2.如权利要求1所述的用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置，其特征在于，所述薄片结构单元(10)是薄片夹层，其中所述光导性的薄片(16)设置在上面的遮盖材料(5)与下面的遮盖材料(7)之间。

3.如权利要求2所述的用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置，其特征在于，所述上面的遮盖材料(5)与下面的遮盖材料(7)可彼此相对移动以改变所述薄片(16)的方向。

4.如权利要求2或3所述的用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置，其特征在于，所述上面的遮盖材料(5)与下面的遮盖材料(7)中的至少一个是非弹性的。

5.如权利要求2或3所述的用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置，其特征在于，所述上面的遮盖材料(5)与下面的遮盖材料(7)中的至少一个是透明的。

6.如权利要求2或3所述的用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置，其特征在于，所述上面的遮盖材料(5)与下面的遮盖材料(7)中的至少一个是玻璃片。

7.如权利要求2或3所述的用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置，其特征在于，所述薄片结构单元(10)包括视保膜(6)。

8.如权利要求2或3所述的用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置，其特征在于，所述薄片结构单元(10)为多个且在光源(8)的物场侧的方向上相互平行地布置。

9.如权利要求2或3所述的用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置，其特征在于，还包括设在薄片结构单元(10)的物场侧的扩散器(4)。

10.如权利要求2或3所述的用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置，其特征在于，所述光源(8)是平面光源。

11.一种显微镜，其特征在于，包括根据权利要求1-10中任一项的用于定向的显微镜照明的显微镜照明装置。

12.如权利要求11所述的显微镜，其特征在于，所述显微镜是立体显微镜(1)，其中，所述薄片结构单元(10)的薄片(16)为多个且相互平行地在一个方向上延伸，所述方向平行于所述立体显微镜(1)的两个光轴所在的平面。