[發明專利]用于顯微鏡物鏡的環形照明裝置、以及顯微鏡物鏡

在審

• 申請號: 201410159625.2
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN104111523A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 因戈·法爾布施;揚·布齊海斯特;喬治·赫布斯特;馬克斯·豐克;烏維·沃爾夫
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司顯微鏡有限責任公司
• 主分類號: G02B21/10
• 分類號: G02B21/10;G02B21/08;G02B21/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 倪小敏;何錦標

技術領域

本發明涉及用于物鏡、特別用于顯微鏡物鏡的環形照明裝置，以及具有這種環形照明裝置的顯微鏡物鏡。

背景技術

從現有技術中，已知多種用于顯微鏡的照明裝置和照明技術。環形照明裝置主要被用于暗場反射光照明。已知的系統被置于物鏡的成像光學器件外面。光通常由環形的鏡或環形的透鏡而被偏移在樣品上。這種設計是昂貴的，并且會占據物鏡外面的較大空間，這會例如基本上抑制物鏡的擺動半徑。

例如在US?4186993?A中描述了一種物鏡，其中環形的透明漫射器和環形的聚光透鏡被環繞成像光學器件、沿光傳播方向設置。

在US?4626079?A中示出了暗場照明系統的多種變形，其中環形透鏡和/或環形鏡的組合被環繞物鏡透鏡而應用。

DE?603030328?T2示出了一種用于顯微鏡的環形照明裝置，其中LED被用作光源。具有不同的發光顏色（優選紅色、綠色和藍色）的兩種或三種LED被使用，它們被置于圍繞光軸的相同范圍中，并且基本上與光軸垂直地朝向。顏色分量被使用分色鏡組而混合，并且通過反射器被偏移在物體平面上。

在DE?20-2005-004635?U1中公開了一種用于反射光顯微鏡的照明環，它具有至少可移動地安裝的LED，所述LED具有與光軸相關的調節角度，該角度出于照明的聚焦而可以調節。因為熱敏感性，LED在允許電流的最多一半之下運行，并且必要的光強度是通過聚焦或者使用更多的LED而實現的。LED的接觸和電力供應是相對昂貴的。

CN?101414056?B公開了具有暗場照明裝置的物鏡。該物鏡的成像光學器件被置于內部筒體中，而LED照明裝置被置于外部筒體中。在LED和物體之間，設有環形光學元件，它將LED光轉換為平行光。也可以通過相應的適配器而將照明裝置結合至光場物鏡。

LED的亮度隨著功率消耗而升高。在不變的半導體溫度下，所述升高是幾乎成比例的。但是，效率隨著溫度的升高而下降，因此在功率極限的光輸出產量被降低，這取決于冷卻的類型。因此有效的冷卻對于照明的效率來說是關鍵的。

發明內容

相應地，本發明的根本問題是得到用于顯微鏡物鏡的反射光照明的環形照明裝置、以及用于這種照明裝置的顯微鏡物鏡，它使得暗場照明具有高的光產量和效率，并且它是易于設立的，并且需要極小的維護。

上述問題是通過根據權利要求1的環形照明裝置、以及根據權利要求10的具有這種照明裝置的顯微鏡物鏡而解決的。

有利的實施例在從屬權利要求中被提出。

創造性的環形照明裝置具有至少兩個發光二極管單元，所述單元被設于照明環中。這些LED單元包含至少一個LED和一套聚集器光學器件（collector?optics），它們優選地被均勻地分布在照明環的圓周上。所述LED單元被置于照明環中，使得矩形的攝像芯片能夠有效地并且沒有特別有問題的亮點地登記被反射自物體平面的成像光束。

根據本發明，所述環形照明裝置具有下部進口開口和上部出口開口，用于冷卻空氣。通過這種設計，該照明裝置是自我冷卻的。該自我冷卻效果是由照明環中的煙囪效應（chimney?effect）產生的，并且隨著組成部分的加熱而被加強。組成部分的冷卻這樣地發生，即上升的冷空氣經過正在被加熱的所有組成部分，借此該空氣被加熱并且被跟隨有通過進口開口而被引入的冷空氣。有利地，用于該冷卻空氣的第二進口開口和第二出口開口也被設于照明環中。

可以理解的是，本發明的優點在于，LED可以在高功率消耗下運行，得到良好的亮度和有效的照明。

有利地，照明裝置的部件由具有良好的熱傳導性的材料制成。

創造性的顯微鏡物鏡包含成像光學器件，該器件被置于內部框架管（frame?tube）中。在已知的方式中，物鏡功能器件（例如電氣控制單元、內部聚焦裝置、碰撞保護裝置、溫度控制裝置、以及機動裝置等）被收容在外部物鏡外殼中，該物鏡外殼至少以分段的方式包圍框架管。在物鏡的支承前透鏡的端面，所述照明裝置被電連接以及機械連接至該物鏡外殼。在這種連接中，所述照明環具有用于每個LED單元的電子界面（electronic?interface），該界面優選是接觸表面的形式。

通過該電子界面，所述照明裝置可以被控制，并且優選地還可以被調節。特別有利的是，LED單元能夠通過軟件工具和校正標準而相對于彼此進行調節，從而確保物體區域會被恒定地和均勻地照射，例如通過使用能夠被單獨快速地調節的LED。