[发明专利]用于显微镜物镜的环形照明装置、以及显微镜物镜

说明书

技术领域

本发明涉及用于物镜、特别用于显微镜物镜的环形照明装置，以及具有这种环形照明装置的显微镜物镜。

背景技术

从现有技术中，已知多种用于显微镜的照明装置和照明技术。环形照明装置主要被用于暗场反射光照明。已知的系统被置于物镜的成像光学器件外面。光通常由环形的镜或环形的透镜而被偏移在样品上。这种设计是昂贵的，并且会占据物镜外面的较大空间，这会例如基本上抑制物镜的摆动半径。

例如在US 4186993 A中描述了一种物镜，其中环形的透明漫射器和环形的聚光透镜被环绕成像光学器件、沿光传播方向设置。

在US 4626079 A中示出了暗场照明系统的多种变形，其中环形透镜和/或环形镜的组合被环绕物镜透镜而应用。

DE 603030328 T2示出了一种用于显微镜的环形照明装置，其中LED被用作光源。具有不同的发光颜色（优选红色、绿色和蓝色）的两种或三种LED被使用，它们被置于围绕光轴的相同范围中，并且基本上与光轴垂直地朝向。颜色分量被使用分色镜组而混合，并且通过反射器被偏移在物体平面上。

在DE 20-2005-004635 U1中公开了一种用于反射光显微镜的照明环，它具有至少可移动地安装的LED，所述LED具有与光轴相关的调节角度，该角度出于照明的聚焦而可以调节。因为热敏感性，LED在允许电流的最多一半之下运行，并且必要的光强度是通过聚焦或者使用更多的LED而实现的。LED的接触和电力供应是相对昂贵的。

CN 101414056 B公开了具有暗场照明装置的物镜。该物镜的成像光学器件被置于内部筒体中，而LED照明装置被置于外部筒体中。在LED和物体之间，设有环形光学元件，它将LED光转换为平行光。也可以通过相应的适配器而将照明装置结合至光场物镜。

LED的亮度随着功率消耗而升高。在不变的半导体温度下，所述升高是几乎成比例的。但是，效率随着温度的升高而下降，因此在功率极限的光输出产量被降低，这取决于冷却的类型。因此有效的冷却对于照明的效率来说是关键的。

发明内容

相应地，本发明的根本问题是得到用于显微镜物镜的反射光照明的环形照明装置、以及用于这种照明装置的显微镜物镜，它使得暗场照明具有高的光产量和效率，并且它是易于设立的，并且需要极小的维护。

上述问题是通过根据权利要求1的环形照明装置、以及根据权利要求10的具有这种照明装置的显微镜物镜而解决的。

有利的实施例在从属权利要求中被提出。

创造性的环形照明装置具有至少两个发光二极管单元，所述单元被设于照明环中。这些LED单元包含至少一个LED和一套聚集器光学器件（collector optics），它们优选地被均匀地分布在照明环的圆周上。所述LED单元被置于照明环中，使得矩形的摄像芯片能够有效地并且没有特别有问题的亮点地登记被反射自物体平面的成像光束。

根据本发明，所述环形照明装置具有下部进口开口和上部出口开口，用于冷却空气。通过这种设计，该照明装置是自我冷却的。该自我冷却效果是由照明环中的烟囱效应（chimney effect）产生的，并且随着组成部分的加热而被加强。组成部分的冷却这样地发生，即上升的冷空气经过正在被加热的所有组成部分，借此该空气被加热并且被跟随有通过进口开口而被引入的冷空气。有利地，用于该冷却空气的第二进口开口和第二出口开口也被设于照明环中。

可以理解的是，本发明的优点在于，LED可以在高功率消耗下运行，得到良好的亮度和有效的照明。

有利地，照明装置的部件由具有良好的热传导性的材料制成。

创造性的显微镜物镜包含成像光学器件，该器件被置于内部框架管（frame tube）中。在已知的方式中，物镜功能器件（例如电气控制单元、内部聚焦装置、碰撞保护装置、温度控制装置、以及机动装置等）被收容在外部物镜外壳中，该物镜外壳至少以分段的方式包围框架管。在物镜的支承前透镜的端面，所述照明装置被电连接以及机械连接至该物镜外壳。在这种连接中，所述照明环具有用于每个LED单元的电子界面（electronic interface），该界面优选是接触表面的形式。

通过该电子界面，所述照明装置可以被控制，并且优选地还可以被调节。特别有利的是，LED单元能够通过软件工具和校正标准而相对于彼此进行调节，从而确保物体区域会被恒定地和均匀地照射，例如通过使用能够被单独快速地调节的LED。