DE19919096A1 - Durchlicht-Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope - Google Patents
Durchlicht-Beleuchtungseinrichtung für MikroskopeInfo
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Abstract
Durchlicht-Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope mit mindestens einer LED, die auswechselbar in oder in der Nähe der Ebene der Aperturblende einer Beleuchtungsoptik oder vor einer Köhlerschen Beleuchtungsoptik angeordnet ist, DOLLAR A vorteilhaft mit mindestens je einer in Beleuchtungsrichtung des Mikroskops und dazu entgegengesetzt abstrahlenden LED-Lichtquellen, wobei das Licht der entgegengesetzt abstrahlenden Lichtquelle über Umlenkspiegel, vorzugsweise einen Hohlspiegel, in dessen Brennpunkt sich diese Lichtquelle befindet, in die Beleuchtungsrichtung umgelenkt wird.
Description
Beleuchtungsanordnungen an Mikroskopen haben einen relativ schlechten
Wirkungsgrad bei der Umsetzung von aufgenommener elektrischer Leistung in
nutzbare Lichtleistung und sie erzeugen störende Wärme.
Darüber hinaus werden bei aufrechten Stativen Bauräume benötigt, die
ergonomisch günstige Anordnungen des Mikroskoptisches verhindern.
Schliesslich sind die Lösungen bauteilaufwendig und damit teuer.
Beleuchtungseinrichtungen für Mikroskope mit LED's bzw. LCD's sind aus
DE 31 08 389 A1, US 4852985, DE 37 34 691 C2, DE 196 44 662 A1 bekannt.
Die genannten Nachteile sollen durch eine LED-Beleuchtungseinheit - bestehend
aus einer oder mehreren angeordneten LED's - beseitigt werden, die wahlweise
netzabhängig oder durch Batterien betrieben werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung und ihre Wirkungen und Vorteile werden nachstehend anhand der
schematischen Zeichnungen erläutert.
In Fig. 1 ist unter einem durchsichtigen Mikroskoptisch 1, auf dem sich eine Probe
befindet, die durch ein nicht dargestelltes Objektiv betrachtet wird, eine Köhlersche
Beleuchtungseinheit, bestehend aus Kondensoroptik 2, Aperturblende 3,
Leuchtfeldblende 4 mit Kollektor 5 angeordnet, die in einem nicht dargestellten
Mikroskopstativ angeordnet ist.
Eine LED-Beleuchtungseinheit, vorzugsweise mit Streumitteln wie einer
Streuscheibe 7, hier bestehend aus einer einzelnen LED 6, aber auch als
Anordnung mehrerer LED möglich, ist so gestaltet, dass sie sowohl in der
Aperturblendenebene (A1) als auch im Mikroskopfuss (A2) angeordnet werden
kann.
Hierzu befindet sich die LED 6 in einem Einschub 8, der wahlweise (Wechsel
richtung durch Pfeile dargestellt) im Stativfuss 9 oder direkt unterhalb der
Aperturblende angeordnet werden kann.
Die LED wird über Leitungen 10 von einer Stromversorgung 11 elektrisch versorgt.
Die Anordnung A1 in der Aperturblendenebene ermöglicht in
Kombination mit geeigneten Streumitteln, wie in Fig. 2 dargestellt, wobei hier das
Streumittel in oder in der Nähe der Aperturblendenebene eine Mattscheibe mit
Zonenlinsenstruktur (Fresnellinse) oder ein Mikrolinsenarray sein kann. Die
Ausleuchtung ausreichend grosser Felder und Aperturen und stellt eine
kostengünstige Hellfeldbeleuchtung dar, wenn keine Leuchtfeldblende benötigt
wird.
Streumittel können auch direkt unter dem Objektträger angeordnet sein.
Darüber hinaus kann der Mikroskoptisch tiefer liegen und in einer ergonomisch
günstigen Höhe über dem Arbeitstisch angeordnet werden, was insbesondere für
den Routinebetrieb vorteilhaft ist.
Die Anordnung A2 im Gerätefuss ermöglicht den Einsatz einer Leuchtfeldblende
und damit die Durchführung des Köhlerschen Beleuchtungsverfahrens sowie aller
herkömmlichen Kontrastverfahren.
Ein Stativ kann auch mit der gleichen LED-Beleuchtungseinheit zwischen den
Anordnungen 1 und 2 umgerüstet werden. Wenn Leuchtfeldblende und Kollektor zu
einer ebenfalls nachrüstbaren Einheit zusammengefasst werden, kann diese
Einheit auch entfallen, wenn nur Anordnung A1 benutzt wird.
Das Modul enthält die LED und ggf. das Streumittel.
Die Stromversorgung 11 ist vorzugsweise im Mikroskopfuss 9 angeordnet, die
Zuleitungen 10 zum LED-Modul können zu beiden Positionen 1 und 2 fest verlegt
sein und die Verbindung wird dann direkt am LED-Modul gesteckt.
Die Stromversorgung kann aber auch (Batterie) direkt im Modul untergebracht
werden.
Die mechanischen Aufnahmen an beiden Positionen sind so gestaltet, dass das
Modul entweder von unten oder von der Seite gesteckt werden kann. Weitere
Vorteile des Einsatzes der LED-Beleuchtungseinheit sind lange Lebensdauer,
minimaler Energiebedarf, tageslichtähnliche Farbtemperatur, farbtemperatur
unabhängige Helligkeitsregelung und geringe Wärmeentwicklung.
Eine geeignet gewählte Anzahl von Weisslicht-LEDs (vorzugsweise 2) wird,
wie im Bild 3 dargestellt, in der Nähe der Apereturblendenebene angeordnet.
Eine LED 12 strahlt nach oben und die zweite LED 13 nach unten. Die untere LED
ist im Brennpunkt eines Hohlspiegels 14 angeordnet. Leichte
Abschattungsprobleme können durch möglichst geringe Abmessungen des LED-
Blocks klein gehalten werden.
Die nach oben strahlende LED 12 hat die Aufgabe der vorrangigen Feldausleuch
tung über den Kondensor 2, während die nach unten strahlende im Brennpunkt
vorzugsweise eines Parabolspiegels 14 angeordnet ist, parallel zurückgestrahlt
wird und für die notwendige Aperturausleuchtung über den Kondensor 2 sorgt.
Der Block beider LED's 12 und 13 kann auch wie in Fig. 4 um 90° um eine
Drehachse A1 senkrecht zur Zeichenebene gedreht werden, strahlt also nach
links und rechts.
Über zwei Umlenkspiegel 15 oder einen Umlenkspiegelring, wobei die LED's
zusätzlich zur oben erwähnten Drehung in ihrer Mittenachse um die optische
Achse drehbar angeordnet sein können, wird eine Schrägbeleuchtung erzeugt.
Der Strahlenfluss der zeitlich über ihre Stromversorgung mit einem Beobachtungs
shutter getakteten LED's wird mit den für eine Raumbilderzeugung durch die
Beleuchtung notwendigen Winkeln in Richtung des Kondensors reflektiert.
Diese Anordnung ist auch mit der Anordnung in Fig. 3 kombinierbar, wie in Fig. 4
schematisch dargestellt.
Hierzu werden bei festem Hohlspiegel 14 und Umlenkspiegeln 15 oder Spiegelring
die LED um eine Achse A1 in ihrer Verbindungsmitte senkrecht zur Zeichenebene
zwischen der Position in Fig. 3 und 4 umgeschwenkt.
Darüber hinaus können die Winkel zwischen den Mittenachsen der LED und/oder
deren Abstand zur optischen Achse verändert werden.
Hierzu sind die LED senkrecht zur optischen Achse, wie durch die Pfeile
angedeutet, verschiebbar oder um eine Drehachse A2 senkrecht zur Zeichenebene
schwenkbar.
Mit zur Beobachtung getakteter Beleuchtung ändert sich auf diese Weise der
Beleuchtungswinkel und damit die Basis für die räumliche Betrachtung.
Auch hier liegen die LED möglichst in der Nähe der Aperturblendenebene.
In Fig. 6 ist dargestellt, wie mehrere Weisslicht-LED's so nahe wie möglich in
einer der Pupille konjugierten Ebene, die auch eine Kugelfläche sein kann,
angeordnet sind und so auch ohne Streumittel für den benötigten Lichtleitwert
sorgen.
Hierzu sind die LED's so angeordnet, dass sich die Tangenten ihrer Abstrahlkegel
berühren (Fig. 6a), indem der Winkel zwischen den Mittenachsen ihrer
Abstrahlkegel im wesentlichen mit dem Winkel des Abstrahlkegels übereinstimmt.
Über das flächenhafte Parallelschalten einzelner LED's in verschiedenen
Anordnungen wie in Fig. 6b dargestellt, kann eine größere strahlende Fläche mit
dem gleichen Divergenzwinkel wie der einer einzelnen LED angeboten werden.
Durch das gerichtete Verkippen und straussförmige Zusammenfassen der einzelnen
LED's in der Weise, dass sich die Tangenten der Abstrahlkegel berühren, werden
sowohl eine größere Fläche als auch ein größerer summarischer Abstrahlwinkel
erzeugt.
Anordnungen gemäss Fig. 6 sind vorteilhaft in den Anordnungen nach Fig. 1, 2 und 5
anwendbar.
Des weiteren kann die Feld- und Aperturausleuchtung auch durch ein Array aus
Mikrolinsen mit unterschiedlichen Brennweiten erfolgen.
Ein Streumittel kann auch direkt in die Zonenlinse oder das Linsenarray integriert
sein. So kann z. B. die Unterseite der im Bild 2 dargestellten Zonenlinse mattiert
sein oder es könnte eine zusätzliche Mattscheibe oberhalb der Zonenlinse
angeordnet werden.
Claims (12)
1. Durchlicht-Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope
mit mindestens einer LED, die auswechselbar in oder in der Nähe der Ebene der
Aperturblende einer Beleuchtungsoptik oder vor einer Köhlerschen
Beleuchtungsoptik angeordnet ist.
2. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
die LED im Stativfuss vor der Leuchtfeldblende der Köhlerschen
Beleuchtungsoptik
angeordnet ist.
3. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
der LED in Lichtrichtung ein optisches Element zur Lichtstreuung nachgeordnet ist.
4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
die LED mit Streuscheibe und/oder Beleuchtungsoptik in einem Einschubteil
angeordnet ist.
5. Durchlicht-Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope
mit mindestens je einer in Beleuchtungsrichtung des Mikroskops und dazu
entgegengesetzt abstrahlenden LED-Lichtquellen, wobei das Licht der
entgegengesetzt abstrahlenden Lichtquelle über Umlenkspiegel, vorzugsweise
einen Hohlspiegel, in dessen Brennpunkt sich diese Lichtquelle befindet, in die
Beleuchtungsrichtung umgelenkt wird.
6. Durchlicht-Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope
mit mindestens zwei entgegengesetzt abstrahlenden LED-Lichtquellen, deren
Abstrahlrichtung senkrecht zur optischen Achse der Beleuchtung liegt und mit
mindestens einem Umlenkspiegel zur Umlenkung der Strahlung der Lichtquellen
in Richtung der Beleuchtung.
7. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
die Lichtquellen im Takt der Beobachtung wechselweise ein- und ausschaltbar
sind.
8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
die Lichtquellen Weisslicht LED's sind.
9. Durchlicht-Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope
mit mindestens zwei in einer ersten Stellung zur Beleuchtungsrichtung des
Mikroskopes und dazu entgegengesetzt abstrahlenden LED-Lichtquellen und
bei der das Licht der entgegengesetzt abstrahlenden Lichtquelle über
Umlenkspiegel, vorzugsweise einen Hohlspiegel, in dessen Brennpunkt sich diese
Lichtquelle befindet, in die Beleuchtungsrichtung umgelenkt wird und mit
mindestens zwei entgegengesetzt abstrahlenden Lichtquellen, deren
Abstrahlrichtungen in einer zweiten Stellung senkrecht zur optischen Achse der
Beleuchtung liegen und mindestens einem Umlenkspiegel zur Umlenkung der
Strahlung der Lichtquellen in Richtung der Beleuchtung, wobei es sich um die
gleichen Lichtquellen handelt und diese zur Umschaltung zwischen erster und
zweiter Stellung um ihre Verbindungsachse, die senkrecht zur optischen Achse
steht, drehbar sind.
10. Durchlichtbelechtungseinrichtung für Mikroskope, vorzugsweise nach einem der
vorangehenden Ansprüche, mit zwei ausserhalb der optischen Achse
angeordneten LED-Lichtquellen, deren Abstand zur optischen Achse durch
Verschiebung und/oder Verschwenkung um einen gemeinsamen Drehpunkt
veränderbar ist.
11. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mehrere LED's
nebeneinander, vorzugsweise bezüglich ihrer Halterung schalenförmig,
angeordnet sind und sich ihre Lichtkegel tangieren oder überlappen.
12. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anordnung der
LED'Ss im wesentlichen einer shärischen Fläche entspricht.
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