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技術 顕微鏡用の照明装置

出願人 ライカインストルメンツ(シンガポール)プライベートリミテッド
発明者 ハウチョンスーンマンフレットクスター
出願日 2009年2月26日 (11年11ヶ月経過) 出願番号 2009-044338
公開日 2009年9月10日 (11年5ヶ月経過) 公開番号 2009-205162
状態 拒絶査定
技術分野 顕微鏡、コンデンサー
主要キーワード 特徴要件 付加的コンポーネント 角度差β 偏向表面 補助コンポーネント 反転デバイス サブ経路 カップリングデバイス
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

種々異なる作動距離に簡単に適合できる顕微鏡用照明装置を提供する。

解決手段

共通の光源(102)からの光が2以上の照明光路(104、106)に分割される。作動距離に適合させて、分割前又は後に光の角度が変更され、それによって各光路の角度が同量変化する。2以上の反射性平面(114、116、120)を持つ偏向要素(112、118)が一つの照明光路に配設されている。この装置の機能は、対象物照射する光路の角度(β)を、各光路で同じように変化させることである。反射性平面(114、116、120)は、作動距離が変わっても照明光路(104、106)が光軸の同じ領域で交叉するように配置される。本発明により、種々の偏向要素の面倒な調整をすることなく、照明装置を異なる作動距離に適合させることができる。

概要

背景

直接照明を行う顕微鏡では、照明光対物レンズ内を観察光学系光軸の近傍で案内されるか、または照明光は対物レンズを光軸に対して大きな角度で通過する。後者は傾斜照明として公知である。傾斜照明は、照明光が対象物によって観察者の目に戻るよう反射されないという利点を有する。このようにして例えば顕微鏡による手術で、手術者眩惑が回避される。別の利点は、このような照明装置は比較的小さな取付け高さで製造できることである。なぜなら、照明光を光軸の近傍で対物レンズに入射するエレメントを省略することができ、このようなエレメントは相応にある程度の取付け高さを必要とするからである。

しかし傾斜照明では、照明すべき対象物が、上部にある何らかの対象領域によりシャドウイング陰影ができること)されてしまうことがある。このことは例えば、より深くにある組織部分に、狭い開口部を通して接近するようなある種の手術技法で発生する。対象領域すべてが良好に照明されることが、このような手術においても同様に保証されなければならないことは明らかである。

この問題を解決するために、2つの照明光路を備える傾斜照明がすでに提案されている。これら2つの照明光路は相互に、そして観察光学系の光軸を基準にして所定の角度で伸長している。EP−A 1 326 116は、2つの光源と2つの光学偏向装置とを有する照明装置を備えた顕微鏡を開示する。この2つの光学的偏向装置は、第1の照明光路と第2の照明光路をそれぞれ異なる方向から対象物に向けて偏向する。対物レンズの種々異なる作動距離適合するために、一方の偏向装置のミラー垂直方向に部分的に変位可能であり、これにより対物レンズからのそれらの垂直距離は常に一定に保つことができる。他方の照明光路は適合されない。したがって異なる作動距離における照明は異なる明度を有し、しばしばフォーカスすらされない。さらにこのシステムは、かなり大きな取付け高さを容認することによってのみ製造可能である。さらに手術中にその機能を常に相互に適合させ、監視し、そして確保しなければならない2つの光源があるため、精巧でありかつ高価である。

DE−A 197 28 035は、請求項1の特徴要件による傾斜照明を備える顕微鏡を開示する。この照明装置では、単光源から到来する照明光路が2つの副光路に分割され、この2つの副光路は観察光学系の光軸のそれぞれ側方から対象物に向けられる。この照明光路は対象物に近接する領域で、対物レンズの作動距離または焦点距離収束距離)の関数として傾斜されている。したがって2つの光軸は対物レンズのほぼ焦点位置で交差する。このために種々の偏向ミラーが設けられており、その傾きはそれぞれ個別に作動距離の関数として調整される。なぜなら偏向ミラーは、作動距離が変化する場合、異なる量だけ回転しなければならないからである。図1を参照して下に説明するように、このことの原因は定置した偏向ミラーが2つの副光路に反対方向の角度変化を引き起こすからであり、こうなると2つの副光路はもはや光軸の領域で一致しなくなる。ミラー設定を調整するためにDE−A 197 28 035は、ミラーの回転運動対象物運動機械的に結合するカップリングデバイスを提案する。適合が必要である多種多様コンポーネント関与するため、この形式の収束距離適合には大きなコストが必要であり、さらにエラーに対して脆弱である。

概要

種々異なる作動距離に簡単に適合できる顕微鏡用照明装置を提供する。共通の光源(102)からの光が2以上の照明光路(104、106)に分割される。作動距離に適合させて、分割前又は後に光の角度が変更され、それによって各光路の角度が同量変化する。2以上の反射性平面(114、116、120)を持つ偏向要素(112、118)が一つの照明光路に配設されている。この装置の機能は、対象物へ照射する光路の角度(β)を、各光路で同じように変化させることである。反射性平面(114、116、120)は、作動距離が変わっても照明光路(104、106)が光軸の同じ領域で交叉するように配置される。本発明により、種々の偏向要素の面倒な調整をすることなく、照明装置を異なる作動距離に適合させることができる。

目的

本発明の課題は、従来の欠点を解決し、冒頭に述べた形式の照明装置を改善し、種々異なる作動距離に簡単に適合できるように構成することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

作動距離(d、d’)が可変対物レンズ(2)を備えた観察光学系を有する顕微鏡用照明装置(100)であって、該照明装置(100)は、共通の光源(102)と、分割偏向構成体(110)とを有し、該分割偏向構成体(110)によって、照明光が少なくとも2つの照明光路(104、106)に入射され、該照明光路(104、106)の光軸は該観察光学系の光軸(11)に対して、該対物レンズ(2)の作動距離(d、d’)の関数として傾斜しており、該分割偏向構成体(110)は、少なくとも部分的に反射性である、2つの反射性表面(114、116、120)を備える少なくとも1つの偏向素子(112、118)を有し、該2つの反射性表面の位置と配向は一定であり、少なくとも1つの照明光路(104、106)は、該2つの反射性表面(114、116、120)で偏向される、ことを特徴とする照明装置。

請求項2

請求項1記載の照明装置(100)において、前記2つの反射性表面(114、116、120)の位置と配向は、該照明光路が前記分割偏向構成体(110)に入射する角度を変えることにより、前記照明光路(104、106)の光軸の前記観察光学系の光軸(11)に対する傾斜が同じように変化するよう選択されている、ことを特徴とする照明装置。

請求項3

請求項1記載の照明装置(100)において、前記分割偏向構成体(110)は、少なくとも部分的に反射性である、他の反射性表面(114、116、120)を少なくとも1つ備える別の偏向素子(112、118)をさらに有する、ことを特徴とする照明装置。

請求項4

請求項3記載の照明装置(100)において、第1の照明光路(104)は、前記分割偏向構成体(110)を前記観察光学系の光軸(11)に対して実質的に第1の角度(β1)で偏向されずに通過し、第2の照明光路(106)は、少なくとも3つの前記反射性表面(114、116、120)での偏向の後、該観察光学系の光軸(11)に対して実質的に第1の角度と同じ第2の角度(β2)で伸長する、ことを特徴とする照明装置。

請求項5

請求項3記載の照明装置(100)において、第1の照明光路(104)は、前記分割偏向構成体(110)の第1の反射性表面(114)で反射されるとともに、実質的に前記観察光学系の光軸(11)に対して第1の角度(β1)で伸長し、第2の照明光路(106)は、該分割偏向構成体(110)の少なくとも2つの別の反射性表面(116、120)で反射され、これにより実質的に該観察光学系の光軸(11)に対して第2の角度(β2)で伸長する、ことを特徴とする照明装置。

請求項6

請求項1から5までのいずれか一項記載の照明装置(100)において、前記分割偏向構成体(110)は第1の偏向素子(112)を有し、該第1の偏向素子は、少なくとも部分的に反射性である、少なくとも第1と第2の反射性表面(114、116)を相対的に固定した空間的配置であること、を特徴とする照明装置。

請求項7

請求項6記載の照明装置(100)において、前記第1と第2の反射性表面(114、116)は、相互間に90°よりも小さい角度(α)を形成する、ことを特徴とする照明装置。

請求項8

請求項6または7記載の照明装置(100)において、前記第1と第2の反射性表面のなす角度の二等分線は、前記観察光学系の光軸(11)に対して近似的に45°の角度で配置されている、ことを特徴とする照明装置。

請求項9

請求項6から8までのいずれか一項記載の照明装置(100)において、前記分割偏向構成体(110)は、別の反射性表面(120)を備える第2の偏向素子(118)を有し、前記第1と第2の偏向素子(112、118)は、前記観察光学系の光軸(11)の相互に対向する側に、配置されていることを特徴とする照明装置。

請求項10

請求項9記載の照明装置(100)において、前記光源(102)から見て前記第1の照明光路(104)は前記第1の偏向素子(112)に案内され、および/またはこれを通過し、該光源(102)から見て前記第2の照明光路(106)は該第1の偏向素子(112)と前記第2の偏向素子(118)を経過して延在する、ことを特徴とする照明装置。

請求項11

請求項10記載の照明装置(100)において、前記第1の偏向素子(112)の前記第1の反射性表面(114)は半透明である、ことを特徴とする照明装置。

請求項12

請求項11記載の照明装置(100)において、前記第1の偏向素子(112)は五角プリズム(130)であり、前記半透明の第1の反射性表面(114)はウェッジ(138)に隣接しており、該ウェッジは該五角プリズム(130)と同じ屈折率を有し、かつ該第1の反射性表面(114)を通過する光が、該ウェッジ(138)を近似的に90°の角度で出るように構成されている、ことを特徴とする照明装置。

請求項13

請求項1から12までのいずれか一項記載の照明装置(100)において、前記照明光学系偏向デバイス(108)を有し、該偏向デバイスは、前記照明光が前記分割偏向構成体(110)に入射する角度を、前記対物レンズ(2)の作動距離(d、d’)の関数として変化させる、ことを特徴とする照明装置。

請求項14

請求項13記載の照明装置(100)において、前記偏向デバイス(108)は、変位可能なレンズ(140)または回転可能なミラーを含む、ことを特徴とする照明装置。

請求項15

請求項1から14までのいずれか一項記載の照明装置(100)を有する顕微鏡

請求項16

作動距離(d、d’)が可変である観察光学系を有する顕微鏡の対象領域に配置された対象物を、少なくとも2つの側から作動距離(d、d’)に適合された角度(β1、β2)で照明するための方法であって、共通の光源(102)からの光が、少なくとも2つの照明光路(104、106)に入射されて異なる複数の方向から該対象物に向けられる工程と、該少なくとも2つの照明光路(104、106)の各光軸の、該観察光学系の光軸(11)に対する傾斜を同じように変化させるため、該照明光路(104、106)の少なくとも1つは、相対的な位置と配向が一定である2つの反射性表面(114、116、120)で偏向される工程と、少なくとも1つの別の照明光路(104、106)は該反射性表面(114、116、120)では偏向されずに通過させる工程と、を含み該傾斜は、該照明光の該反射性表面(114、116、120)に対する角度を変化させる工程によって適合されることを特徴とする方法。

技術分野

0001

(関連出願の表示)本願はドイツ特許出願DE102008011527.4号(2008年2月28日出願)の優先権を主張するものであり、上記出願の全記載事項引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、光学顕微鏡の分野に関するものであり、可変作動距離を備える顕微鏡用照明装置に関するものである。この照明装置では、照明光対物レンズ側方から対象物に案内される(傾斜照明)。この照明装置は、とりわけ手術用顕微鏡に適する。

背景技術

0002

直接照明を行う顕微鏡では、照明光が対物レンズ内を観察光学系光軸の近傍で案内されるか、または照明光は対物レンズを光軸に対して大きな角度で通過する。後者は傾斜照明として公知である。傾斜照明は、照明光が対象物によって観察者の目に戻るよう反射されないという利点を有する。このようにして例えば顕微鏡による手術で、手術者眩惑が回避される。別の利点は、このような照明装置は比較的小さな取付け高さで製造できることである。なぜなら、照明光を光軸の近傍で対物レンズに入射するエレメントを省略することができ、このようなエレメントは相応にある程度の取付け高さを必要とするからである。

0003

しかし傾斜照明では、照明すべき対象物が、上部にある何らかの対象領域によりシャドウイング陰影ができること)されてしまうことがある。このことは例えば、より深くにある組織部分に、狭い開口部を通して接近するようなある種の手術技法で発生する。対象領域すべてが良好に照明されることが、このような手術においても同様に保証されなければならないことは明らかである。

0004

この問題を解決するために、2つの照明光路を備える傾斜照明がすでに提案されている。これら2つの照明光路は相互に、そして観察光学系の光軸を基準にして所定の角度で伸長している。EP−A 1 326 116は、2つの光源と2つの光学偏向装置とを有する照明装置を備えた顕微鏡を開示する。この2つの光学的偏向装置は、第1の照明光路と第2の照明光路をそれぞれ異なる方向から対象物に向けて偏向する。対物レンズの種々異なる作動距離に適合するために、一方の偏向装置のミラー垂直方向に部分的に変位可能であり、これにより対物レンズからのそれらの垂直距離は常に一定に保つことができる。他方の照明光路は適合されない。したがって異なる作動距離における照明は異なる明度を有し、しばしばフォーカスすらされない。さらにこのシステムは、かなり大きな取付け高さを容認することによってのみ製造可能である。さらに手術中にその機能を常に相互に適合させ、監視し、そして確保しなければならない2つの光源があるため、精巧でありかつ高価である。

0005

DE−A 197 28 035は、請求項1の特徴要件による傾斜照明を備える顕微鏡を開示する。この照明装置では、単光源から到来する照明光路が2つの副光路に分割され、この2つの副光路は観察光学系の光軸のそれぞれ側方から対象物に向けられる。この照明光路は対象物に近接する領域で、対物レンズの作動距離または焦点距離収束距離)の関数として傾斜されている。したがって2つの光軸は対物レンズのほぼ焦点位置で交差する。このために種々の偏向ミラーが設けられており、その傾きはそれぞれ個別に作動距離の関数として調整される。なぜなら偏向ミラーは、作動距離が変化する場合、異なる量だけ回転しなければならないからである。図1を参照して下に説明するように、このことの原因は定置した偏向ミラーが2つの副光路に反対方向の角度変化を引き起こすからであり、こうなると2つの副光路はもはや光軸の領域で一致しなくなる。ミラー設定を調整するためにDE−A 197 28 035は、ミラーの回転運動対象物運動機械的に結合するカップリングデバイスを提案する。適合が必要である多種多様コンポーネント関与するため、この形式の収束距離適合には大きなコストが必要であり、さらにエラーに対して脆弱である。

先行技術

0006

EP−A 1 326 116
DE−A 197 28 035

発明が解決しようとする課題

0007

したがって本発明の課題は、従来の欠点を解決し、冒頭に述べた形式の照明装置を改善し、種々異なる作動距離に簡単に適合できるように構成することである。

課題を解決するための手段

0008

この課題は、請求項1の構成を有する照明装置、および請求項16の構成を備える方法によって解決される。即ち、本発明に係る照明装置は、作動距離(d、d’)が可変である対物レンズを備えた観察光学系を有する顕微鏡用の照明装置であって、該照明装置は、共通の光源と、分割偏向構成体とを有する。該分割偏向構成体によって、照明光が少なくとも2つの照明光路に入射され、該照明光路の光軸は該観察光学系の光軸に対して、該対物レンズの作動距離(d、d’)の関数として傾斜している。該分割偏向構成体は、少なくとも部分的に反射性である、2つの反射性表面を備える少なくとも1つの偏向素子を有し、該2つの反射性表面の位置と配向は一定であり、少なくとも1つの照明光路は、該2つの反射性表面で偏向される。また、本発明に係る顕微鏡、特に手術用顕微鏡は、上記の照明装置を有することを特徴とする。さらに、本発明に係る照明方法は、作動距離(d、d’)が可変である観察光学系を有する顕微鏡の対象領域に配置された対象物を、少なくとも2つの側から作動距離(d、d’)に適合された角度(β1β2)で照明するための方法である。本方法は、共通の光源からの光が、少なくとも2つの照明光路に入射されて異なる複数の方向から該対象物に向けられる工程と、該少なくとも2つの照明光路の各光軸の、該観察光学系の光軸に対する傾斜を同じように変化させるため、該照明光路の少なくとも1つは、相対的な位置と配向が一定である2つの反射性表面で偏向される工程と、少なくとも1つの別の照明光路は該反射性表面では偏向されずに通過させる工程と、を含み、該傾斜は、該照明光の該反射性表面に対する角度を、特に照明光路を分割する前に、変化させる工程によって適合されることを特徴とする。
本発明の有利な実施例は、従属請求項、発明の詳細な説明および図面に示されている。即ち、前記2つの反射性表面の位置と配向は、該照明光路が前記分割偏向構成体に入射する角度を変えることにより、前記照明光路の光軸の前記観察光学系の光軸に対する傾斜が同じように変化するよう選択されることが好ましい。また、前記分割偏向構成体は、少なくとも部分的に反射性である、他の反射性表面を少なくとも1つ備える別の偏向素子をさらに有することが好ましい。また、第1の照明光路は、前記分割偏向構成体を前記観察光学系の光軸に対して実質的に第1の角度(β1)で偏向されずに通過し、第2の照明光路は、少なくとも3つの前記反射性表面での偏向の後、該観察光学系の光軸に対して実質的に第1の角度と同じ第2の角度(β2)で伸長することが好ましい。また、第1の照明光路は、前記分割偏向構成体の第1の反射性表面で反射されるとともに、実質的に前記観察光学系の光軸に対して第1の角度(β1)で伸長し、第2の照明光路は、該分割偏向構成体の少なくとも2つの別の反射性表面で反射され、これにより実質的に該観察光学系の光軸に対して第2の角度(β2)で伸長することが好ましい。また、前記分割偏向構成体は第1の偏向素子を有し、該第1の偏向素子は、少なくとも部分的に反射性の少なくとも第1と第2の反射性表面を相対的に固定した空間的配置であり、とりわけ五角プリズムであることが好ましい。また、前記第1と第2の反射性表面は、相互間に90°よりも小さい角度(α)を形成することが好ましい。また、前記第1と第2の反射性表面のなす角度の二等分線は、前記観察光学系の光軸に対して近似的に45°の角度で配置されていることが好ましい。また、前記分割偏向構成体は、別の反射性表面を備える第2の偏向素子を有し、前記第1と第2の偏向素子は、前記観察光学系の光軸の相互に対向する側に、有利には実質的に同じ高さで、配置されていることが好ましい。また、前記光源から見て前記第1の照明光路は前記第1の偏向素子に案内され、および/またはこれを通過し、該光源から見て前記第2の照明光路は該第1の偏向素子と前記第2の偏向素子を経過して延在することが好ましい。また、前記第1の偏向素子の前記第1の反射性表面は半透明であることが好ましい。また、前記第1の偏向素子は五角プリズムであり、前記半透明の第1の反射性表面はウェッジに隣接しており、該ウェッジは該五角プリズムと同じ屈折率を有し、かつ該第1の反射性表面を通過する光が、該ウェッジを近似的に90°の角度で出るように構成されていることが好ましい。また、前記照明光学系偏向デバイスを有し、該偏向デバイスは、前記照明光が前記分割偏向構成体に入射する角度を、前記対物レンズの作動距離(d、d’)の関数として変化させることが好ましい。また、前記偏向デバイスは、変位可能なレンズまたは回転可能なミラーを含むことが好ましい。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。

0009

本発明は、共通の光源と、少なくとも2つの照明光路を備える、顕微鏡用の照明装置に基づくものであり、その光軸は顕微鏡の観察光学系の光軸に対して、対物レンズの作動距離の関数として傾斜している。対象物が2つの異なる方向から斜めに照明される。このために、共通の光源から到来する光は少なくとも2つの照明光路に分割される。種々異なる作動距離に適合するために、光は分割の前に角度変化される(入射角の変化)。または分割の後に行われるなら、それぞれ両方の光路で同じ量だけ角度変化される。したがってこの角度変化は、対象物の近傍領域において従来技術のように照明光路の反対方向の角度変化を引き起こさない。そして少なくとも2つ、すなわち偶数の反射性表面を備える偏向素子が照明光路の一方に配置されている。これら表面の位置と配向は一定である。偏向素子の機能は、照明光路が最終的に対象物に当たるような角度変化を、別の照明光路と同じように、対象物を通る照明光路に引き起すことである。この別の照明光路は偏向素子を通過しない。それぞれ照明光路にある頂点は単反射に置換できると仮定すれば、この作用は次のように一般化することができる:照明光路は、相互に同一の表面上(すなわち、それぞれの場合で同じ入射面に対して垂直の表面)に異なる数の反射を有し、この数の差は奇数である。

0010

ここで「同じように」とは、第1の照明光路と光軸との間の角度が大きくなれば、第2の照明光路と光軸との間の角度も大きくなり(作動距離が短くなる)、逆もまた同じであることを意味する。

0011

したがって従来形式とは異なり、2つの副光路において別々の偏向素子の配向を相互に調和させて複雑に変化させることが不要となる。前記の偏向素子、および分割偏向構成体を形成するために組み合わせることのできるオプションとしての別の偏向素子は、定置された反射性表面を有するだけである。反射性表面は調整可能であっても良いが、それらの位置および配向は、初期調整後には対物レンズの目下の作動距離には依存せず、これに適合する必要はない。種々異なる作動距離への適合は、分割偏向構成体への照明入射角を変化することにより行われ、ことに光路が2つの副光路に分割される前に行われる。このために、可動の反射性表面を分割偏向構成体の外に設けることができる。択一的にこのことは、入射光路に対して横に可動のレンズによって、または他の偏向デバイスによって実行することができる。

0012

有利には分割偏向構成体は、少なくとも部分的に反射性の表面を備える全部で少なくとも3つの(または奇数の)レンズを有する。これら表面の2つは、上記の偏向素子に割り当てられている。さらなる表面はビーム分割のために、または空間的に分離されたビームが対象面と交差するようにするために付加的に使用される。これによりビームは対象物に、2つの異なる側から当たるようになる。両者の例とも、以下に図面を参照してより詳細に説明する。

0013

少なくとも1つの反射性表面は同時に、照明光路の1つを分離するためのビームスプリッタとしても用いることができる。この反射性表面は、部分的にだけ反射性に構成することもでき、これにより影響を受けないビームの照明光は、大きく強度変化したり、シャドウイングすることがない。例えば前記偏向素子は付加的に、この機能を同様に遂行することができる。

0014

反射性表面は有利には、照明光路の光軸が近似的に観察光学系の光軸の領域で交差するように配置される。交差点は1つのパラメータだけにより、すなわち照明光が分割偏向構成体に入射する角度だけを変化することにより変位させることができる。これにより、交差点が適合され、したがってオプションとして照明光の焦点面も対物レンズの作動距離に適合される。このようにしてとりわけ、観察光学系の光軸を基準にしてセンタリングされた(対称の)照明を形成することができる。このことは、2つの光路の長さの差が小さくても同じように良好に実施することができる。この理由から、1つの光路をもう1つに分離する反射性表面から、観察光学系の光軸に向かう相対的に長い光路を偏向する表面までの距離をできるだけ小さくするのが有利である。

0015

択一的または付加的に、フォーカシング要素を相対的に長い光路に、またはデフォーカシング要素を相対的に短い光路に設けることができ、これにより経路長差のために光が異なって広がることを補償する。これは光路へのレンズの導入、または反射性表面の1つを凹状にまたは凸状に成形することで達成できる。

0016

前記の偏向素子は少なくとも部分的な反射性表面を2つ有する。これらの反射性表面は共面(すなわちそれぞれの場合で同じ入射面に対して垂直である)であり、有利には90°以下である角度αを相互に形成する。これは、2つのミラーが相対的に固定されたミラーシステムを含むことができる。しかし有利には、第2の偏向素子は五角プリズムである。すなわち底面が線対称四辺形または五角形である光学的に透明な円柱体である。表面の相互配置関係がここでは固定されているので、調整の必要がなく、例えば外部の機械的作用の下でも変化しない。

0017

五角プリズムまたは同等のミラーシステムでは、入射光ビームが角度δ=2αにより、反射性表面への光ビームの入射角に関係なく偏向される。ここでαは2つの共面間の角度である。このことは、2つ以上の偶数の反射性表面を備えるシステムに対しても相応に当てはまる。したがって入射角の変化は、五角プリズムまたは同等のミラーシステムによって、同じ量の出射角の変化に変換される。このような五角プリズムを光路に適切に導入すれば、分割偏向構成体の前記本発明による機能が実現される。

0018

本発明の方法によれば、作動距離が可変である観察光学系を有する顕微鏡の対象領域にある対象物が、少なくとも2つの側から作動距離に適合された角度で照明される。共通の光源からの光は、少なくとも2つの照明光路に入射され、異なる方向から対象物に向けられる。照明光路の一方では、少なくとも部分的に反射性の少なくとも2つの(または2nの)表面で反射が行われ、他方の照明光路はこの2つの表面で反射されない。これら部分的に反射性の少なくとも2つの表面の位置と配向は一定である。照明光路の光軸の、観察光学系の光軸に対する傾きは同じように変化し、有利には照明光とこれが反射される前の表面との角度の変化と同じ量だけ変化する。一般的にこのことは、2つの光路において定置された表面で異なる数だけ反射することによって達成され、この数の差は奇数である。

発明の効果

0019

本発明により、種々異なる作動距離に簡単に適合できる、可変の作動距離を備える顕微鏡用の傾斜照明装置が提供される。

0020

本発明の実施例が図面に示されており、以下に詳細に説明する。図面は単なる模式図である。

図面の簡単な説明

0021

2つのミラーを有する従来技術によるものであり、本発明ではない照明装置を示す図である。
3つの定置された反射性表面を有する本発明の照明装置の一実施例を示す図である。
分割偏向構成体の入口側に五角プリズムが配置された本発明の照明装置の一実施例を示す図である。
分割偏向構成体の出口側に五角プリズムが配置された本発明の照明装置の一実施例を示す図である。
本発明の照明装置を備える顕微鏡の一実施例を示す図である。

実施例

0022

図1は、冒頭に説明した従来技術による顕微鏡用照明装置単純化した図であり、作動距離dが可変である対物レンズ2を有する。光源21から到来する光3は、一方では第1の照明光路4として対物レンズ2の光軸11に対して所定の角度β1で対象面10(図の右)に直接フォーカスされる。偏向素子30により、一次ビーム3からの光は第2の照明光路6に入射し、ほとんど水平方向に偏向される。続いて第2の偏向素子32が第2の照明光路6を、第1の照明光路4に対して対称に角度β2≒β1で対象面10に向ける。これにより2つの照明光路4、6の光軸は、観察光学系2の光軸11の領域で交差する。

0023

異なる作動距離d’、ここでは比較的に小さい作動距離d’に適合するため、第1の照明光路4が対象面10に投影される角度β1が、ここではβ1’に増大される(破線により示されている)。配向を変化しない偏向素子30、32により、第2の照明光路6は光軸11と、いずれにしろ偏向された作動距離d’にない平面で交差することとなる。この第2の照明光路6の角度β2はβ2’に、角度β1’とは異なり縮小されることとなる。これにより第2の照明光路6が光軸11と交差する距離は、この場合縮小されるのではなく増大されることとなる。したがって対称的な照明は、少なくとも第2の偏向素子32の配向が偏向された作動距離d’に適合される場合だけ可能である。

0024

図2は、本発明の一実施例である照明装置100を示す図である。この照明装置は光源102を有し、この光源の光は初め、共通の光路103に入射される。続いてこの光路103は分割偏向構成体110により2つの照明光路104、106に分割される。この実施例では、光路103、104、106の光軸が実線と破線とで、2つの異なる作動距離d、d’にそれぞれ対応して示されている。光は対象面10に2つの異なる方向から斜めに向けられる。これにより照明光路104、106の光軸は照明光学系2の光軸11と近似的に同じ角度β2≒β1をなし、対象面10と観察光学系2の光軸11の領域で交差する。したがって対象物(ここに詳細には図示されていない)は両側から照明され、上部にある対象領域によるシャドウイングが回避される。

0025

第1の照明光路104が対象面10と当たる角度β1は、共通の光路103が分割偏向構成体110に入る入射角に比例する。この入射角は、偏向デバイス108、例えばミラーまたは変位可能なレンズによって可変である(図3と4参照)。図示の構成はまた、第2の照明光路106が到達する角度β2を変化することもできる。したがって照明光路104、106の交点Sを観察光学系2の光軸11に沿って変位させることができる。したがって照明は種々異なる作動距離d、d’に、ただ1つのパラメータの変化によって適合することができる。この実施例では、作動距離がdからd’に増大すると角度はβ1からβ1’に縮小される。これにより、分割偏向構成体110を通過した後、β2はβ2’≒β1’に変化するようになる。相応に変更された照明光路104’、106’が破線により示されている。

0026

2つの照明光路104、106の分割と、種々異なる作動距離への適合を以下に説明する。

0027

分割偏向構成体110は、共通の光路103の一部は偏向されないように構成されている。このようにして第1の照明光路4が形成される。第1の照明光路4は、例えば少なくとも一部が図の平面の上から見て分割偏向構成体110の背後に伸長する。したがって第1の照明光路104が対象面10に当たる角度β1は、偏向デバイス108の光源102に対する設定によってのみ決定され、種々異なる作動距離にこの設定を変化させることにより適合することができる。

0028

分割偏向構成体110によって、第2の照明光路106が共通の光路103から分離される。このために、共通の光路103は通過する第1の偏向素子112が使用される。この第1の偏向素子は第1の反射性表面114を有しており、この第1の反射性表面は観察光学系2の光軸11に背を向けて斜め上向きに配向されている。この第1の反射性表面は光を第2の反射性表面116に向ける。この第2の反射性表面は観察光学系2の光軸11に向いて斜め下向きに配向されている。2つの表面114、116は共面である。すなわちこれらの表面は、図平面に対して垂直であり、相互に角度αをなす。組み合わせるとこれらは、第2の照明光路を角度δ=2αで偏向する。偏向角δは、光が第1の偏向素子112に当たる角度には依存しない。すなわち角度β1には依存しないが、角度差β1−β1’により回転する。第1の偏向素子112の配向は、第2の照明光路106が実質的に水平方向に抽出されるように選択されている。第1の偏向素子112の対称軸Aは、この実施例では光軸11に対して約45°に配向されている。偏向角δは90°よりもやや大きい。したがって傾斜した入射ビーム103は、第2の照明光路106と同じように実質的に水平方向に偏向される。第1の偏向素子112と光軸11を基準にして対物レンズ2の反対側には、反射面120を備える第2の偏向素子118が配置されている。これにより第2の照明光路106は、対象面10に向かって偏向される。

0029

共通の光路103での角度変化β1−β1’は、2つの照明光路104、106において同じような角度変化β2−β2’を引き起こす。すなわち両方の角度とも増大または減少する。

0030

2つの照明光路104、106は有利には光軸11の領域で交差する。反射性表面114、116、120の位置と配向を適切に選択することにより、角度β1が変化しても交差点Sが実質的に光軸11の領域に来るようにすることができる。反射性表面114、116、120の位置と配向は、初期調整の後は作動距離が異なっていても一定である。異なる作動距離への適合は、共通の光路103が分割偏向構成体110に当たるときの角度β1の変化だけによって実行される。

0031

図1と比較して、本発明で付加的な反射性表面により達成される作用は、2つの照明光路104、106における角度の変化が同方向であることである。すなわち2つの光路における角度β1、β2は、入射角が変化するときに増大または減少する。これに対して図1では、一方の角度β1の増大は他方の角度β2の減少を引き起こす。平面の反射性表面により、光軸11を基準にした2つの照明光路104、106の角度の相関は、2つの偏向素子112、118が相互に水平方向に接近していればそれに比例してより精確である。

0032

第1の反射性表面114はまた半透明でも良い。これにより第1の照明光路104の光の一部は透過し、第1の偏向素子112による完全なシャドウイングが防止される。

0033

2つのサブビームはまた基本的に分割偏向構成体の前ですでに空間的に分離されていても良い。この場合、両方のサブビームは分割後に等しく偏向素子108に照射する。したがって、このような構成体の場合も、ただ1つのパラメータ、すなわち偏向デバイスの設定だけを変化させればよい。分割機能は偏向デバイスの上流側に配置される。

0034

図3は、第1の偏向素子112として五角プリズム130を有する、図2基本原理の一実施例を示す。軸Aを基準にして鏡面対称に配置された五角プリズム130の2つの側面が第1と第2の偏向表面114、116として用いられる。入口面出口面132、134が共通の光路103を基準にして相対的に配置されており、これにより光は近似的に角度90°で(正確には90°は有利には平均作動距離に対して適用される)入射および出射する。したがってビームは境界面での屈折による偏向は生じないか、または偏向されてもほんのわずかである。五角プリズム130の第5の側面は例えば軸Aに垂直に伸長している。しかし機能に対して重要ではない。したがって第5の側面は、異なって配向されていても良く、まったく存在しなくても良い。後者の場合、反射性表面は相互に直接隣接することとなる(プリズムの底面は五角形ではなく四辺形になる)。

0035

図2と同様に、反射性表面120を備える第2の偏向素子118が、第2の照明光路106を対象面10に向けるために配置されている。これは例えば単純なミラー150である。

0036

回転ミラーの代わりにこの実施例では、共通の光路103の光軸を基準にして横方向に変位可能なレンズ140が偏向デバイス108として、角度β1の適合のために使用される。

0037

図4は、図3の構成の変形例であり、五角プリズム130とミラー150の役目を入れ替えたものである。ミラー150はここでは第1の偏向素子112として機能し、第2の照明光路106を側方に引き出す。一方、第1の照明光路104はこれを通過するように案内される。またはミラー150が半透明に構成されている場合には、同様にこれを透過する。五角プリズム130は、光軸11に対してミラー150の反対側に配置されている。五角プリズム130の入口面132と出口面134はここでも、入射光および出射光を基準にして実質的に垂直に配向されている。五角プリズム130により、第2の照明光路106は90°よりやや小さな角度で下方に偏向される。光はすでに強く分割されているから、五角プリズム130の底面はこの変形実施例では図3の実施例よりも大きい。

0038

図4は、共通の光源102’からの光が上方からではなく側方から(偏向デバイス108’による変形実施例)分割偏向構成体110に入射する変形実施例を示す。この変形実施例で第1の照明光路104は第1の偏向素子112によって下方に対象面10に向かって偏向される。一方、第2の照明光路106は第1の偏向素子112を通過して延在するか、または半透明ミラー150の場合は、水平方向に第2の偏向素子118に向かって透過し、そこで下方に偏向される。

0039

図5は、本発明の照明装置を備える顕微鏡の一実施例を示す。基本的に公知であるこの顕微鏡については、本発明の理解に必要な程度だけここに説明する。図示の顕微鏡は、主顕微鏡1と、オプションとして助手用顕微鏡5を備える立体顕微鏡である。これはとりわけ、眼科用顕微鏡、または神経外科用顕微鏡である。

0040

必須の光学的要素として立体顕微鏡は、主対物レンズ2、ズームシステム8、および接眼レンズを備える少なくとも1つの(図示しない)双眼鏡筒を有する。主対物レンズ2の光軸11は垂直に延在し、対象面10に対して垂直である。観察光路16は、偏向素子7によりそれぞれ90°だけ繰り返し偏向される。これによりズームシステム8の中央軸11’は水平に延在する。観察光路16は最終的に主観察者17に、双眼鏡筒(ここに詳細には図示されていない)を通って到達する。補助的な光学コンポーネント15が観察光路16に設けられている。これらは例えば、データオーバーレイ(データ上書き)装置20、反転デバイスレーザシャッタデバイス、または光学的スプリッタである。観察光路16が水平に偏向されているので、ズームシステム8と補助コンポーネント15を、これにより立体顕微鏡の垂直設置高さを人間工学的に不利に増大せずに組み込むことができる。

0041

オプションとして、主対物レンズ2と第1の偏向素子7との間には別のビームスプリッタ6が設けられている。この別のビームスプリッタ6は主観察光路16を2つのサブ経路16、14に、主対物レンズ2の光軸11に沿って分割する。透過された第1のサブ経路16はすでに述べた光路に相当し、この光路は偏向の後、ズームシステム8の光軸11’に沿って延在する。別のビームサブ経路14は、主観察光路から助手用観察光路として反射で取り出され、別の偏向素子13を介して(図示されていない)助手用双眼鏡筒に導かれ、そこから第2観察者18の眼に達する。助手用顕微鏡5は、例えば主顕微鏡1から、破線に示す機械的分離位置で分離することができる。

0042

照明装置100は光源102を有し、この光源は本実施例では、顕微鏡ハウジング内に主対物レンズ2の側方で配置されている。光は主対物レンズ2の近傍を側方に共通の光路103へ案内され、偏向デバイス108により下方に偏向される。偏向デバイス108は、前記の角度β1を作動距離に適合するために調整可能である。分割偏向構成体110内で、照明光は2つの照明光路104、106に上に説明したように分割される。照明光路103には、さらに多くの照明光学系(詳細には図示せず)が存在しても良い。

0043

2つの偏向素子112、118、ここでは五角プリズム130とミラー150を備える分割偏向構成体110は有利には、図示のように対物レンズ2の下方側方でそれぞれ異なる側に配置されている。これの利点は、照明装置100または分割偏向構成体110を付加的コンポーネントとして構成することができことであり、顕微鏡は必要な場合だけこの付加的コンポーネントを後装着または装備することができる。しかし対象物から見て対物レンズ2の反対側に配置することも可能である。この場合は分割偏向構成体110を顕微鏡本体内に組み込む必要があろう。

0044

五角プリズム130の第1の反射性表面114は、有利には部分的にだけ反射性である。これにより光の一部は透過する。この表面での屈折を防止するために、プリズム130は五角プリズムと同じ材料からなるウェッジ138を有する。このウェッジは第1の反射性表面114に直接接している。ウェッジ138は、光が第1の反射性表面114を通過し、ウェッジ138を近似的に90°の角度で去り、これにより空気との境界面で屈折を受けないように構成されている。

0045

シャッタ等を照明光路の1つに配置し、必要とされる照明光路の一方または両方が使用されるようにすることができる。例えばプリズム130は、図平面に対して垂直に変位できるよう構成することができる。プリズム130が光路103に挿入されると、第2の照明光路106が取り出される。それ以外の場合、すべての光が対象面10に第1の照明光路104を通って到達する。

0046

コントロールユニット(図示せず)を使用して、偏向デバイス108の設定を対物レンズのその時の作動距離に適合することができる。

0047

1主顕微鏡
2対物レンズ
3照明光
5助手用顕微鏡
7、 13偏向素子
8ズームシステム
10、 10’ 対象面
11、 11’ 対物レンズまたはズームシステムの光軸
15補助的光学コンポーネント
16観察光路
17、 18 主/第2観察者
20データオーバーレイ装置
30、 32ミラー
100照明装置
102、102’光源
103 共通の光路
4、 104、 104’ 第1照明光路(またはその光軸)
6、 106、 106’ 第2照明光路(またはその光軸)
108偏向デバイス
110分割偏向構成体
112 第1の偏向素子
114 第1の反射性表面
116 第2の反射性表面
118 第2の偏向素子
120 第3の反射性表面
130プリズム
132、 134 プリズムの入口面/出口面
136五角プリズムの側面
138ウェッジ
140レンズ
150 ミラー

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