(57)【要約】【課題】十分に均質なクリティカル照明を、コストの低い高級光学顕微鏡のために提供する。【解決手段】観察すべき対象物（Ｏ）のクリティカル照明用の透過光照明装置（１０）を備える顕微鏡（１００）であって、光放射面を備えるＬＥＤアセンブリを有する光源（２０）と、コリメータ（３５，３５’）、反射性外套面（３４，３４’）および出射面（３２，３２’）を備える光指向ユニット（３０，３０’）と、を有し、前記コリメータおよび外套面は、前記光指向ユニット（３０，３０’）に入射される光を指向するためのものであり、前記出射面（３２，３２’）は出射面寸法（Ｄ）を有し、前記光源（２０）の光放射面は、前記光指向ユニット（３０，３０’）の出射面（３２，３２’）よりも小さく、前記光指向ユニット（３０，３０’）は、前記光源（２０）から放射された光が入射され、前記出射面（３２，３２’）から出射されるように配設構成されており、さらに、前記光指向ユニット（３０，３０’）の出射面（３２，３２’）と前記観察すべき対象物（Ｏ）との間にコンデンサ（４０）を有し、当該コンデンサは、アパーチャ寸法（Ａ）を備えるアパーチャ（４１）を有し、かつ、当該アパーチャ（４１）が前記出射面（３２，３２’）から出射された光により完全に照射されるように配設構成されている。【選択図】図１
2016514855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察すべき対象物（Ｏ）のクリティカル照明用の透過光照明装置（１０）を備える顕微鏡（１００）であって、
光放射面を備えるＬＥＤアセンブリを有する光源（２０）と、
コリメータ（３５，３５’）、反射性外套面（３４，３４’）および出射面（３２，３２’）を備える光指向ユニット（３０，３０’）と、を有しており、
前記コリメータおよび外套面は、前記光指向ユニット（３０，３０’）に入射される光を指向するものであり、
前記出射面（３２，３２’）は出射面寸法（Ｄ）を有しており、
前記光源（２０）の光放射面は、前記光指向ユニット（３０，３０’）の出射面（３２，３２’）よりも小さく、
前記光指向ユニット（３０，３０’）は、前記光源（２０）から放射された光が入射され、前記出射面（３２，３２’）から出射されるように配設構成されており、
さらに、前記光指向ユニット（３０，３０’）の出射面（３２，３２’）と前記観察すべき対象物（Ｏ）との間にコンデンサ（４０）を有しており、
当該コンデンサは、アパーチャ寸法（Ａ）を備えるアパーチャ（４１）を有しており、かつ、当該アパーチャ（４１）が前記出射面（３２，３２’）から出射された光により完全に照射されるように配設構成されている、顕微鏡。
【請求項２】
前記光源（２０）は、前記コリメータ（３５，３５’）の光源側の焦点（Ｂ）に配置されている、請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記出射面寸法（Ｄ）は前記アパーチャ寸法（Ａ）よりも大きい、請求項１または２に記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記アパーチャ（４１）から前記出射面（３２，３２’）までの間隔（ｄ）は、前記出射面寸法（Ｄ）の少なくとも２倍であり、最大でも４倍である、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項５】
前記アパーチャ（４１）は、前記コンデンサ（４０）の光源側の焦点に配置されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項６】
前記出射面（３２，３２’）とコンデンサ（４０）との間の光線路は折り畳まれていない、請求項１から５のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項７】
前記アパーチャ寸法（Ａ）は、アイリス絞りによって可変に設定可能である、請求項１から６のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項８】
構造化された光学コンポーネント（３２，３８，４００，５００）が、コリメータ（３５，３５’）とコンデンサアパーチャ（４１）との間の光線路に配置されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項９】
前記構造化された光学コンポーネント（３２，３８，４００，５００）は、レンズアセンブリ、とりわけマイクロレンズアセンブリまたはフレネルレンズアセンブリ、またはデフューザ（４００，５００）を有する、請求項８に記載の顕微鏡。
【請求項１０】
前記構造化された光学コンポーネント（３２，３８，４００，５００）は出射面（３２）である、請求項８または９に記載の顕微鏡。
【請求項１１】
前記構造化された光学コンポーネント（３２，３８，４００，５００）は、出射面（３２，３２’）とコンデンサアパーチャ（４１）との間の光線路に、好ましくは前記コンデンサアパーチャ（４１）に直接隣接して配置されている、請求項８または９に記載の顕微鏡。
【請求項１２】
前記構造化された光学コンポーネント（３２，３８，４００，５００）は、所定の散乱領域（４０１，５０１）を有する透明なディスクとして構成されている、請求項１０または１１に記載の顕微鏡。
【請求項１３】
前記散乱領域（４０１）は円形であり、所定の照明アパーチャに相当する寸法（Ｄ２）を有する、請求項１２に記載の顕微鏡。
【請求項１４】
前記散乱領域（５０１）は非円形であり、好ましくは星形である、請求項１２に記載の顕微鏡。
【請求項１５】
前記散乱領域（５０１）内の中央領域、とりわけ凸形領域は、所定の照明アパーチャに相当する寸法（Ｄ２）を有する、請求項１４に記載の顕微鏡。
【請求項１６】
前記構造化された光学コンポーネント（３２，３８，４００，５００）は旋回可能に支承されており、当該光学コンポーネントは、光線路に入り旋回可能であり、光線路から出旋回可能であるよう構成されている、請求項８から１５のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項１７】
前記構造化された光学コンポーネント（３２，３８，４００，５００）を、アパーチャ寸法（Ａ）に応じて光線路に出し入れするように旋回する機構が設けられている、請求項１６に記載の顕微鏡。
【請求項１８】
前記出射面（３２，３２’）は、光が光軸に対して少なくとも±１０°、最大でも±５０°の角度範囲で放射され、５ｍ離れた面が少なくとも±５゜の角度範囲で、５０％未満の強度変動により照明されるように前記光を出射するよう構成されている、請求項１から１７のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリティカル照明用の透過光照明装置を備える顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学顕微鏡で使用されるような通常の光源は、それ自体非常に不均質であり（例えば白熱フィラメントまたはＬＥＤアレイ）、したがって通常はデフューザ、多くの場合は散乱ディスク（Streuscheiben）が使用される。しかしながらこのことは、対象物の方向での光損失を引き起こし、そのため光源を対応してより明るくしなければならない。
【０００３】
単純な顕微鏡では、しばしばいわゆるクリティカル照明が使用される。このクリティカル照明は少数の光学的構成部材で足りる。通常は少なくとも１つのコレクタとフィールド絞りが省略される。対象物は実質的にコンデンサの試料側の焦点内にあり、このコンデンサは実質的に平行な光により大面積で照射される。場合により存在するアパーチャ絞りは、実質的にコンデンサのランプ側焦点内に存在する。光源の遠視野における不均質性は、対象物画像中で直接的に可視となる。光源の面積が過度に小さいと、対象物画像中に周囲ボケ（Vignettierungen）が発生する。
【０００４】
しかしながら十分に大面積でかつ同時に均質な光源を提供することには、非常に手間暇がかかる。とりわけ光学的品質への要求の高い比較的高級な顕微鏡では、このような光源は非常に高いコストを掛けなければ提供することができない。
【０００５】
高倍率に対して十分な光強度を送出することができるようにするためには、光強度の大きい発光手段を使用しなければならない。ＬＥＤは、多数の利点を備えるコンパクトな発光手段として好まれている。しかし十分に強度の高い照明のためには、通常は複数のＬＥＤを使用しなければならない。
【０００６】
とりわけ種々の倍率に対しても十分な均質性を提供できるようにするためには、デフューザ、通常は散乱ディスクを使用しなければならない。なぜならとりわけＬＥＤ中間室（LED-Zwischenraeume）は顕著な不均質性を引き起こすからである。しかし散乱ディスクの使用は光損失を引き起こし、そのため、より明るいおよび／またはより多くのＬＥＤを使用しなければならない。
【０００７】
十分な照明を周囲ボケなしで提供できるようにするためには、公知の光源[の光]を拡大（拡開）しなければならない。このことは、一方ではレンズシステムを必要とし、他方では比較的に長い光学的経路を必要にする。このことは光線路の折り畳みを必要とする。両者はコストを大きく上昇させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２５７０１５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５６９３９号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１０／２３２１７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって品質の良いクリティカル照明を提供することには非常に手間が掛かり、そのため高級顕微鏡では実質的にもっぱらいわゆるケーラー照明が使用される。このケーラー照明は光源への要求が小さい。しかしそこでは付加的な光学エレメントが必要である。
【００１０】
後から公開されたドイツ特許公開公報第１０２０１１０８２７７０号には、クリティカル照明用の透過光照明装置を備える顕微鏡が開示されている。光源の指向特性に意図した影響を与えるために、光指向素子が使用される。これにより離れた面にあらかじめ定められた照明（大きさ、明度降下等）が形成される。このことは、入射された光を光指向素子の壁で反射することにより、および／または出射面における適切な構造体（例えばレンズ）により行われる。
【００１１】
十分に均質なクリティカル照明を、コストの低い高級光学顕微鏡のために提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
発明の開示
本発明によれば、請求項１の特徴を備えるクリティカル照明用の透過照明装置を有する顕微鏡が提案される。有利な構成は、従属請求項および以下の記載の対象である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
光源は、少なくとも１つのＬＥＤを含むＬＥＤアセンブリを有する。ＬＥＤ（複数）の使用は、白熱フィラメントと比較して電流消費と排熱を低減し、したがって面倒な冷却のために付加的な構造空間をほとんど必要としない。ＬＥＤは従来の白熱ランプよりも有利である。なぜならＬＥＤは、光出力が大きく電力消費が小さく、かつ容積が小さいからであり、さらにＬＥＤは色温度を変化せずに調光可能だからである。適切な光指向ユニットの（以下に説明するような）使用に基づき、従来のデフューザの使用が不要となる。したがってＬＥＤアセンブリが、少数の好ましくは１から多くても４のＬＥＤしか有しない場合でも、すでに十分な照明強度を達成することができる。このことは構造を簡単にし、とりわけＬＥＤ中間室（複数）に由来する不均質性を減少する。
【００１４】
光源の指向特性に意図どおりに影響を与えるために、光指向ユニットが使用される。これにより、離れた面にあらかじめ定めた照明（大きさ、明度降下等）が形成される。光源の主放射方向は好ましくは、光指向ユニットの光軸に対して平行であり、好ましくはこれと一致する。
【００１５】
光指向ユニットは、光源から放射された光をアライメントするために反射性の外套面（マント面、Mantelflaeche）を、入射面と出射面およびコリメータとの間に有する。コリメータは、光指向ユニットの中に、光指向ユニットの光軸がコリメータを通って延在し、コリメータの光軸に対して平行であり、好ましくはこれと重なるように配置されている。コリメータは、光源から小さな放射角度で（とりわけ主放射方向に対して小さな限界角度(Schwellwinkel)で）放射された光の角度範囲を視準化ないし平行化する。コリメータは好ましくはレンズとして構成されている。さらに好ましくはレンズの焦点は光源にある。外套面は、大きな放射角度で（とりわけ主放射方向に対して大きな限界角度で）放射された光の角度範囲を平行化するために用いられる。この構成は、限界角度を製造業者により設定することができ、それぞれの条件に適合することができるという利点を提供する。適切な限界角度は例えば約４０°である。光指向ユニットは好ましくは、光源から放射され、光入射面に入射されるほぼ全ての光がコリメータまたは外套面により平行化されるように構成されている。例えばそのために、光入射面に続いてコリメータまで中央中空部を設けることができ、この中空部は内部外套面により画定される。内部外套面を透過する際に光屈折が生じ、これにより光は反射性外套面の方向に偏向される。これが図６に図示されている。
【００１６】
外套面は好ましくは回転放物体または回転楕円体の形状を有する。さらに好ましくは外套面は、表面ミラー（有利にはＵＶ光学系のための）として、または境界面（例えばプラスチック／空気）における内部全反射を利用する全反射ミラーとして構成されている。外套面は光を光指向エレメントの内部で反射する。
【００１７】
光指向ユニットの光指向特性をさらに改善するために、光指向ユニットは適切な構造体（例えばレンズ）を出射面に、または出射面の後方に有することができる。この構造体は、光指向ユニットの出射面に組み込むことができる。またはさらなる構造化された光学コンポーネントとして光指向ユニットの後方で光線路に配置することができる。この構造化されたコンポーネントにより遠視野における角度特性および／または均質性に影響を与え、コントロールすることができる。これは、フレネル構造体、デフューザまたはマイクロ（レンズ）構造体のような構造体により行うことができる。
【００１８】
光指向ユニットは、個々の機能性コンポーネント（コリメータ、外套面および場合により構造化された光学コンポーネント）の組み合わせと見做すことができる。これらのコンポーネントを目的どおりに組み合わせることにより、最適化の重点を、照明されるスポットの均質性に、または放射角度の目的どおりの調整におくことができる。光指向ユニット内での種々の特性の重み付けによって微調整が可能である。
【００１９】
通常の顕微鏡照明とは異なり、光指向ユニットによって光源の結像は行われない。出射面は、コンデンサアパーチャを全面で照明するのに十分な大きさである。出射面が最大コンデンサアパーチャよりも大きい場合、種々の倍率を有する対物レンズの対物レンズ瞳が良好に照明されることが示された。上に述べたように、光源自体は比較的小さな光放射面を有し、この光放射面はとりわけ出射面よりも小さい。
【００２０】
光指向ユニットから発する光は、高い光効率のために十分に収束されており、クリティカル照明に対して十分に均質である。さらに光源と光指向ユニットから成るシステムは、光指向ユニットから発する光が、少なくとも±１０゜の角度範囲かつ最大でも±５０°の角度範囲で放射され、５ｍ離れた面を、少なくとも±５゜の角度範囲で（顕微鏡で通常使用される丸い断面を有する光線路の場合、これは少なくとも８７．５ｃｍの直径を有する円形の面が照明されることに相当する）、５０％未満、好ましくは３５％未満、さらに好ましくは２５％未満の強度変動で照明するように構成されている。言い替えると明度は、光指向ユニットの光軸を中心にした少なくとも±５゜の範囲において、最大でも５０％、３５％ないし２５％しか変動しない。
【００２１】
均質化のために顕微鏡照明では通常である散乱ディスクは必要ない。したがって散乱ディスクと結び付いた光損失は発生せず、十分な明度が比較的少数のＬＥＤによっても得られる。
【００２２】
好ましくは光指向ユニットは、実質的に円錐台形であり、入射面は出射面よりも小さい。出射面は、マイクロレンズアセンブリ、好ましくは２０超のマイクロレンズを備え、好ましくはハニカム構造のマイクロレンズアセンブリを有することができる。
【００２３】
好ましい光指向ユニットは、透明プラスチックから作製されている。
【００２４】
本発明は、僅かなコストで十分に均質なクリティカル照明を、とりわけ交換対物レンズを有する高級光学顕微鏡に対して、すなわち非常に異なる倍率に対して、かくて非常に異なる均質性要求と明度要求に対しても、提供する。
【００２５】
それでもなお、使用される光指向ユニットによっては近視野において、すなわち出射面の直後の領域において、場合によりさらなる不均質性が存在することがある。すでにコンデンサアパーチャから出射面までの間隔が出射面の直径の少なくとも２倍に相当すれば、２０倍の対物レンズに対して観察される対象物の十分な均質性が得られることが示された。
【００２６】
コンデンサアパーチャから出射面までの間隔が大きければ大きいほど、対象野はより均質に照明される。しかし好ましくはこの間隔は、最大でも照明光線路の折り畳みが必要ない大きさに選択される。これはコスト的な利点につながる。なぜなら偏向手段を必要としないからである。通常、出射面の直径の４倍に相当する間隔は、出射面とコンデンサとの間に直線状の光線路を取ることを可能にする。
【００２７】
倍率が小さく、付随するアパーチャが小さい場合、結像の被写界深度は、場合により、比較的に遠く離れて配置された出射面でさえ対象物画像中で可視となるほど大きい。この画像は不均質になる。しかし必要な輝度（Leuchtdichte）は倍率が小さい場合には同様に小さいから、これらの場合、デフューザ（好ましくは散乱ディスク）を構造化された光学コンポーネントとして光線路に設けることができる。コンデンサアパーチャ（例えばアパーチャ絞り）の識別性を接眼レンズにおいて得るために、デフューザは好ましくは出射面とコンデンサアパーチャとの間に配置される。デフューザは好ましくは、光線路に出し入れするように旋回可能である。光損失を可及的に小さく維持するために、デフューザはコンデンサアパーチャの近傍に配置されている。
【００２８】
倍率の高い対物レンズが使用され、アパーチャ絞り（アイリス）が強く絞られる場合にも相応のことが当てはまる。したがって、デフューザがアパーチャに応じて配置されると有利である。すなわちデフューザは、所定のアパーチャ寸法（通常は所定の絞り直径）を下回る場合に取り付けられる。
【００２９】
使用される光源が十分に明るい場合、デフューザを恒久的に設けることもできる。
【００３０】
一方では小さなアパーチャ寸法と付随する大きい被写界深度に対して均質の照明を可能にするために、他方では倍率の大きな対物レンズに対して十分な輝度を提供するために、デフューザはとりわけ有利には、光軸を中心にする所定の領域の光だけが散乱されるように構成される。そのためにデフューザは好ましくは、あらかじめ規定された散乱性の（好ましくはつや消しの）中央領域を備える透明なディスクとして構成される。このデフューザはとりわけ、光線路中での恒久的な配置に対して適する。
【００３１】
あらかじめ規定された領域が円形であり、０．３５の照明アパーチャに相当する直径を有すると有利であることが判明した。（開口数０．３５は、２０倍の対物レンズの通常のアパーチャに相当する。）１．５倍までの大きさの直径も適する。なぜならこの場合、散乱面は出射面全体に対して相変わらず小さく、したがって倍率が高くても高い照明強度が存在するからである。
【００３２】
倍率が高い場合でも照明アパーチャが絞られる適用事例（例えばコントラスト法）が公知である。照明アパーチャ直径があらかじめ規定された領域に近似する場合、障害となる散乱効果が散乱領域と透明領域との間のエッジに発生することがある。さらに対象野における光強度の勾配は、アイリス直径に二乗で比例して変化する。このことはさらに強い明度減少として出現する。解決策として、非円形に成形されあらかじめ規定された領域が、例えば星形またはその他のテーパー状の構造体の形で提供される。非円形（例えば星形）の形状により、エッジにおける散乱効果は最小化され、望ましくない明度効果がアパーチャを絞った場合に発生しない。非円形領域のつや消し（実質的に円形の）領域は、ここでも０．３５の照明アパーチャのあらかじめ規定された直径に相当すべきである。その代わりにまたはそれに加えて、グラデーションのあるつや消しを使用することができる。
【００３３】
本発明のさらなる利点および形態は、明細書および添付図面から得られる。
【００３４】
前記および後でさらに説明する特徴は、それぞれ記載の組み合わせにおいてだけではなく、他の組み合わせにおいてもまたは単独でも、本発明の範囲を逸脱することなく使用可能であることは明かである。
【００３５】
本発明が実施例に基づき図面に概略的に図示されており、以下、図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の顕微鏡の好ましい一実施形態の概略的側面図であり、スタンド脚部は縦断面図として示されている。
【図２】本発明に適する光指向ユニットの好ましい一実施形態の縦断面図（左）、平面図（中央）、および斜視図（右）である。
【図３】光指向ユニットを備える適切な光源の放射特性の線図である。
【図４】本発明に適するデフューザの好ましい第１実施形態の概略図である。
【図５】本発明に適するデフューザの好ましい第２実施形態の概略図である。
【図６】本発明に適する光指向ユニットのさらなる一実施形態の縦断面図である。
【実施例】
【００３７】
図１には、本発明の顕微鏡１００の好ましい一実施形態が側面図に示されており、ここでスタンド脚部は縦断面図に示されている。顕微鏡１００は、対象物Ｏの観察に用いられ、対象物は顕微鏡ステージ９０上に配置される。顕微鏡は、種々の顕微鏡エレメント、とりわけ透過光照明装置１０、種々の対物レンズ７１を備える対物レンズレボルバ７０、および接眼レンズを備える鏡筒８０を支持するためのスタンド６０を有する。
【００３８】
顕微鏡は公知のように、回転ノブ９１と９２を介してｚ方向ないしｘ／ｙ方向に可動である。
【００３９】
透過光照明装置１０は、ＬＥＤアセンブリとして構成された光源２０を有する。エネルギー供給部２１がＬＥＤアセンブリの給電に用いられる。ＬＥＤアセンブリ２０の上には光指向ユニット３０が配置されており、この光指向ユニットの照明すべき対象物Ｏに向いた側は寸法Ｄ（ここでは直径：一般的に幾何学的重心を通る最大または最小の縦延伸部とすることができる）を備える比較的に大きな出射面３２を有する。光源２０の光放射面（チップ面）は、光指向ユニットの出射面３２よりも格段に小さく、好ましくは、二分の一、三分の一、または四分の一よりも小さい。
【００４０】
さらに照明装置はコンデンサ４０を有し、このコンデンサは寸法Ａ（ここでは直径：一般的に幾何学的重心を通る最大または最小の縦延伸部とすることができる）を備えるコンデンサアパーチャ絞り４１を有し、このコンデンサアパーチャは本実施例では調整可能なアイリス絞りとして構成されている。透過光照明装置１０は、観察すべき対象物Ｏのクリティカル照明のために構成されている。したがって対象物Ｏは実質的にコンデンサ４０の試料側の焦点にあり、アパーチャ絞り４１は実質的にコンデンサ４０のランプ側の焦点にある。
【００４１】
アパーチャ４１から出射面３２までの間隔は、図示の例では出射面寸法Ｄの２倍である。
【００４２】
光指向ユニット３０は、ＬＥＤアセンブリ２０から照射された光を、これが１０度から５０度の間の角度範囲で出射面３２から放射されるように指向する。光は遠視野に強度分布を有し、これにより主放射方向を中心に少なくとも５゜の領域では強度は最大で５０％だけ変動する（図３参照）。
【００４３】
図２には、光源２０と光指向ユニット３０を有するシステムが縦断面図（左）、平面図（中央）、および斜視図（右）にそれぞれ模式的に示されている。
【００４４】
ＬＥＤアセンブリ２０は、本実施例では４つの個別のＬＥＤを矩形のアセンブリ内に有する。しかしＬＥＤアセンブリはより少数のＬＥＤ、好ましくはただ１つのＬＥＤを有することもできる。光源としてのＬＥＤアセンブリ２０から放射された光は入射面３１で光指向ユニット３０に入射され、上方の出射面３２で再び出射される。入射面３１と出射面３２との間には、内側外套面３３と外側外套面３４とが延在している。内側外套面３３、外側外套面３４および出射面３２により画定された本体は、透明なプラスチックから形成されている。外側外套面３４は、例えば回転放物体の形状を有し、全反射ミラーとして構成されており、したがって光は出射面の方向に偏向される。しかし外側外套面は回転楕円体またはフリーフォーム面（Freiformflaeche）として構成することもできる。内側外套面３３はチャネルを画定し、その形状は飲料用容器（筒状）を思い起こさせる。内側外套面３３により画定されたチャネルの内部には、レンズ３５として構成されたコリメータが配置されている。対称軸３６は光指向ユニットの光軸、並びにコリメータの光軸および光源２０の主放射方向を成す。
【００４５】
出射面３２は、図示の実施形態ではマイクロレンズアセンブリを有し、ここでマイクロレンズはハニカム状に成形されている。しかし出射面３２は、構造化せずに（例えば図６）、または別のやり方で構造化して（例えばフレネルレンズ）構成することもできる。
【００４６】
光指向ユニット３０は光源２０を結像しない。ＬＥＤを備える光指向ユニットの好ましい放射特性が図３に示されている。
【００４７】
図３には光強度がデカルト座標にプロットされている。ここでｙ軸上には５ｍ離れた光強度Ｉ［Ｃｄ］がｘ軸上の放射角［°］に対してプロットされており、ここでは光源２０として個別のLuxeon Rebel（登録商標）白色光ＬＥＤが使用された。光は、放射の中心が光軸（０°）の領域にあるように指向されていることが分かる。したがって放射された光のある程度の束が発生し、主要な光出力は−１５゜から＋１５゜の範囲にある。さらに−５゜から＋５゜の間では僅かな光強度変動しか発生せず、これは５０％未満であることが分かる。
【００４８】
図１の顕微鏡では、アパーチャ４１の寸法（アパーチャ絞り開口直径Ａ）が小さい場合、被写界（焦点）深度は、出射面の構造が対象物画像中で識別可能であるほどに大きい。このことは望ましくない不均質性を引き起こす。この不均質性を除去するために、構造化された光学コンポーネントとしてデフューザを出射面３２とアパーチャ４１との間の光線路に設けることができ、好ましくはアパーチャ４１の近傍に設ける。本発明の好ましい一実施形態では、デフューザは、後で図４と５を参照して説明するように特別のやり方で構成されている。デフューザは、恒久的に光線路に配置することができる。またはアパーチャ寸法に応じて出し入れするよう旋回することができる。この場合、デフューザは、閾値アパーチャ寸法（通常は直径）を下回る場合に入り旋回され、上回る場合に出旋回される。閾値アパーチャ寸法は好ましくは、０．３５の開口数に相当する。
【００４９】
図４にはこのようなデフューザの第１の実施形態４００が、図５には第２の実施形態５００が図示されている。２つのデフューザは実質的に、直径Ｄ１を備える透明なディスクから成り、ディスクの所定の領域４０１ないし５０１は散乱性に構成されている。さらに所定の領域は、例えばサンドブラストにより好ましくはつや消しされている。直径Ｄ１は、デフューザを簡単に光線路に配置することができ、かつ影を作らないように選択されている。この直径は有利には、少なくとも照明アパーチャの最大可能寸法に相当する。
【００５０】
図４による実施形態は、円形の散乱領域４０１を有する。この散乱領域の寸法Ｄ２（ここでは直径、一般的に幾何学的重心を通る最大または最小の縦延在長さとすることができる）は、所定のアパーチャ寸法（好ましくは開口数０．３５に相当する）に適合されている。
【００５１】
図５による実施形態は、星形に構成されている。ここで中央にある（とりわけ凸型
の）中心領域の寸法Ｄ２（幾何学的重心を通る最小縦延在長さ）は所定のアパーチャ寸法（好ましくは開口数０．３５に相当する）に適合されている。中央の中心領域（Ｄ２）の他に所定の領域５０１は付加的にテーパー状の構造（星形の放射状分岐部）を有し、これにより、とりわけアパーチャ絞りが閉じられる際の光減少の跳躍的な変化と、散乱領域から透明領域への移行部における散乱が回避される。
【００５２】
図６には、光指向ユニット３０’のさらなる好ましい一実施形態が内側構造を示す縦断面図（中央）に示されており、並びに光経路（左）および前置された構造化光学コンポーネントと光線路（右）がそれぞれ概略的に図示されている。
【００５３】
光源としてのＬＥＤアセンブリ２０から放射された光は、入射面３１’で光指向ユニット３０’に入射され、上方の出射面３２’で再び出射される。入射面３１’と出射面３２’との間には外側外套面３４’が延在している。入射面３１’に続いて内側外套面３３’が延在しており、この内側外套面は円筒形状の中空空間３７を画定する。中空空間は上方に向かってレンズ３５’として構成されたコリメータにより画定される。光学的に有効に作用するコリメータの両面は光を視準化（コリメーション）するのに寄与することができ、したがって出射面は必ずしも平坦である必要はない。レンズ３５’の光源側の焦点Ｂは、光源２０の平面内にある。
【００５４】
内側外套面３３’、外側外套面３４’、コリメータ３５’および出射面３２’により画定された本体は、透明なプラスチックから形成されている。外側外套面３４’は、回転放物体の形状を有し、全反射ミラーとして構成されており、したがって光は出射面３２’の方向に偏向される。対称軸３６は、光指向ユニット３０’の光軸、並びにコリメータ３５’の光軸および光源２０の主放射方向を成す。
【００５５】
中空空間３７に入射する光は、コリメータ３５’または内側外套面３３’を透過する。そして最終的に反射性の外側外套面３４’の方向に屈折される。このようにして入射面３１’に入射された光のほぼ全てが平行化される。
【００５６】
出射面３２’は、図示の実施形態では構造化されていない。出射面の後方には、構造化された光学コンポーネント３８、この場合はマイクロレンズアセンブリを設けることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０  透過光照明装置
２０  光源、ＬＥＤアセンブリ
２１  エネルギー供給部
３０、３０’  光指向ユニット
３１、３１’  入射面
３２、３２’  出射面
３３、３３’  内側外套面（マント面）
３４、３４’  外側外套面（マント面）
３５、３５’  レンズ、コリメータ
３６  対称軸
３７  中空空間
４０  コンデンサ
４１  コンデンサアパーチャ、アパーチャ絞り
６０  スタンド
７０  対物レンズレボルバ
７１  対物レンズ
８０  鏡筒
９０  顕微鏡ステージ
９１、９２  回転ノブ
１００  顕微鏡
４００  デフューザの第１実施形態
４０１  散乱性の領域
５００  デフューザの第２実施形態
５０１  散乱性の領域
Ｏ  対象物
Ａ  アパーチャ絞り開口直径、アパーチャ寸法
Ｂ  焦点
Ｄ  出射面寸法
【図１】
2016514855.tif 000003
【図２】
2016514855.tif 000004
【図３】
2016514855.tif 000005
【図４】
2016514855.tif 000006
【図５】
2016514855.tif 000007
【図６】
2016514855.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月19日(2015.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察すべき対象物（Ｏ）のクリティカル照明用の透過光照明装置（１０）を備える顕微鏡（１００）であって、
光放射面を備えるＬＥＤアセンブリを有する光源（２０）と、
コリメータ（３５，３５’）、反射性外套面（３４，３４’）および出射面（３２，３２’）を備える光指向ユニット（３０，３０’）と、を有しており、
前記コリメータおよび外套面は、前記光指向ユニット（３０，３０’）に入射される光を指向するものであり、
前記出射面（３２，３２’）は出射面寸法（Ｄ）を有しており、
前記光源（２０）の光放射面は、前記光指向ユニット（３０，３０’）の出射面（３２，３２’）よりも小さく、
前記光指向ユニット（３０，３０’）は、前記光源（２０）から放射された光が入射され、前記出射面（３２，３２’）から出射されるように配設構成されており、
さらに、前記光指向ユニット（３０，３０’）の出射面（３２，３２’）と前記観察すべき対象物（Ｏ）との間にコンデンサ（４０）を有しており、
当該コンデンサは、アパーチャ寸法（Ａ）を備えるアパーチャ（４１）を有しており、かつ、当該アパーチャ（４１）が前記出射面（３２，３２’）から出射された光により完全に照射されるように配設構成されている、顕微鏡。
【請求項２】
前記光源（２０）は、前記コリメータ（３５，３５’）の光源側の焦点（Ｂ）に配置されている、請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記出射面寸法（Ｄ）は前記アパーチャ寸法（Ａ）よりも大きい、請求項１または２に記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記アパーチャ（４１）から前記出射面（３２，３２’）までの間隔（ｄ）は、前記出射面寸法（Ｄ）の少なくとも２倍であり、最大でも４倍である、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項５】
前記アパーチャ（４１）は、前記コンデンサ（４０）の光源側の焦点に配置されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項６】
前記出射面（３２，３２’）とコンデンサ（４０）との間の光線路は折り畳まれていない、請求項１から５のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項７】
前記アパーチャ寸法（Ａ）は、アイリス絞りによって可変に設定可能である、請求項１から６のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項８】
構造化された光学コンポーネント（３２，３８，４００，５００）が、コリメータ（３５，３５’）とコンデンサアパーチャ（４１）との間の光線路に配置されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項９】
前記構造化された光学コンポーネント（３２，３８，４００，５００）は、レンズアセンブリを有する、請求項８に記載の顕微鏡。
【請求項１０】
前記構造化された光学コンポーネント（３２，３８，４００，５００）は出射面（３２）である、請求項８または９に記載の顕微鏡。
【請求項１１】
前記構造化された光学コンポーネント（３２，３８，４００，５００）は、出射面（３２，３２’）とコンデンサアパーチャ（４１）との間の光線路に配置されている、請求項８または９に記載の顕微鏡。
【請求項１２】
前記構造化された光学コンポーネント（３２，３８，４００，５００）は、所定の散乱領域（４０１，５０１）を有する透明なディスクとして構成されている、請求項１０または１１に記載の顕微鏡。
【請求項１３】
前記散乱領域（４０１）は円形であり、所定の照明アパーチャに相当する寸法（Ｄ２）を有する、請求項１２に記載の顕微鏡。
【請求項１４】
前記散乱領域（５０１）は非円形である、請求項１２に記載の顕微鏡。
【請求項１５】
前記散乱領域（５０１）内の中央領域は、所定の照明アパーチャに相当する寸法（Ｄ２）を有する、請求項１４に記載の顕微鏡。
【請求項１６】
前記構造化された光学コンポーネント（３２，３８，４００，５００）は旋回可能に支承されており、当該光学コンポーネントは、光線路に入り旋回可能であり、光線路から出旋回可能であるよう構成されている、請求項８から１５のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項１７】
前記構造化された光学コンポーネント（３２，３８，４００，５００）を、アパーチャ寸法（Ａ）に応じて光線路に出し入れするように旋回する機構が設けられている、請求項１６に記載の顕微鏡。
【請求項１８】
前記出射面（３２，３２’）は、光が光軸に対して少なくとも±１０°、最大でも±５０°の角度範囲で放射され、５ｍ離れた面が少なくとも±５゜の角度範囲で、５０％未満の強度変動により照明されるように前記光を出射するよう構成されている、請求項１から１７のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
発明の開示
本発明によれば、請求項１の特徴を備えるクリティカル照明用の透過照明装置を有する顕微鏡が提案される。有利な構成は、従属請求項および以下の記載の対象である。
本発明によれば以下の形態が得られる。
（形態１）観察すべき対象物のクリティカル照明用の透過光照明装置を備える顕微鏡であって、光放射面を備えるＬＥＤアセンブリを有する光源と、コリメータ、反射性外套面および出射面を備える光指向ユニットと、を有しており、前記コリメータおよび外套面は、前記光指向ユニットに入射される光を指向するものであり、前記出射面は出射面寸法を有しており、前記光源の光放射面は、前記光指向ユニットの出射面よりも小さく、前記光指向ユニットは、前記光源から放射された光が入射され、前記出射面から出射されるように配設構成されており、さらに、前記光指向ユニットの出射面と前記観察すべき対象物との間にコンデンサを有しており、当該コンデンサは、アパーチャ寸法を備えるアパーチャを有しており、かつ、当該アパーチャが前記出射面から出射された光により完全に照射されるように配設構成されている、顕微鏡が提供される。
（形態２）前記光源は、前記コリメータの光源側の焦点に配置されていることが好ましい。
（形態３）前記出射面寸法は前記アパーチャ寸法よりも大きいことが好ましい。
（形態４）前記アパーチャから前記出射面までの間隔は、前記出射面寸法の少なくとも２倍であり、最大でも４倍であることが好ましい。
（形態５）前記アパーチャは、前記コンデンサの光源側の焦点に配置されていることが好ましい。
（形態６）前記出射面とコンデンサとの間の光線路は折り畳まれていないことが好ましい。
（形態７）前記アパーチャ寸法は、アイリス絞りによって可変に設定可能であることが好ましい。
（形態８）構造化された光学コンポーネントが、コリメータとコンデンサアパーチャとの間の光線路に配置されていることが好ましい。
（形態９）前記構造化された光学コンポーネントは、レンズアセンブリ、とりわけマイクロレンズアセンブリまたはフレネルレンズアセンブリ、またはデフューザを有することが好ましい。
（形態１０）前記構造化された光学コンポーネントは出射面であることが好ましい。
（形態１１）前記構造化された光学コンポーネントは、出射面とコンデンサアパーチャとの間の光線路に、好ましくは前記コンデンサアパーチャに直接隣接して配置されていることが好ましい。
（形態１２）前記構造化された光学コンポーネントは、所定の散乱領域を有する透明なディスクとして構成されていることが好ましい。
（形態１３）前記散乱領域は円形であり、所定の照明アパーチャに相当する寸法を有することが好ましい。
（形態１４）前記散乱領域は非円形であり、好ましくは星形であることが好ましい。
（形態１５）前記散乱領域内の中央領域、とりわけ凸形領域は、所定の照明アパーチャに相当する寸法を有することが好ましい。
（形態１６）前記構造化された光学コンポーネントは旋回可能に支承されており、当該光学コンポーネントは、光線路に入り旋回可能であり、光線路から出旋回可能であるよう構成されていることが好ましい。
（形態１７）前記構造化された光学コンポーネントを、アパーチャ寸法に応じて光線路に出し入れするように旋回する機構が設けられていることが好ましい。
（形態１８）前記出射面は、光が光軸に対して少なくとも±１０°、最大でも±５０°の角度範囲で放射され、５ｍ離れた面が少なくとも±５゜の角度範囲で、５０％未満の強度変動により照明されるように前記光を出射するよう構成されていることが好ましい。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照番号はもっぱら理解を助けるためであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
【国際調査報告】
2016514855.tif 000009
2016514855.tif 000010
2016514855.tif 000011
2016514855.tif 000012
2016514855.tif 000013
2016514855.tif 000014