WO2023186558A1 - Illumination for a microscope, microscope having dark-field illumination, use for examining blood, and method for illuminating a sample - Google Patents
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- G02B21/16—Microscopes adapted for ultraviolet illumination ; Fluorescence microscopes
Definitions
- the invention relates to transmitted light illumination for a microscope with particular suitability for dark field microscopy, fluorescence microscopy and for evanescent sample illumination.
- An LED-based dark field illumination is known from CN 105739075 A, but is only intended episcopically.
- Cardioid condensers for example from US20070127117 A1, are known for dark field illumination, but they are expensive and not very energy efficient.
- a ring beam is first generated from the light from a fiber-coupled light source using a conical reflector, which is then projected onto the sample through the microscope objective using an imaging system.
- the disadvantages are the complexity of the system and the low light output.
- the object of the invention is to provide an inexpensive, efficient illumination device suitable for dark field microscopy and high numerical aperture (NA), to provide such a microscope, and to specify a method for such illumination of a sample.
- NA numerical aperture
- the object is achieved by an illumination device according to claim 1, a microscope according to claim 14 and a method for illumination according to claim 16.
- a use of the illumination device according to claim 17 is specified.
- the illumination device is inexpensive, achieves a high NA and is suitable for immersion microscopy at high magnification. In contrast to unshielded ring light arrangements, an NA of over 1 can be achieved with the lighting device presented here. In addition, it can be designed with a low overall height and can be mounted on the microscope table if necessary. In addition, inexpensive aperture-less lenses, for example immersion lenses with high magnification, for example 100x with NA 1.25, can be used with the microscope presented here in order to be able to observe samples in the dark field.
- the illumination device can also be used for fluorescence microscopy and, with a correspondingly high NA, for evanescent sample illumination.
- the invention includes a transmitted light illumination device for a microscope, comprising
- a rotationally symmetrical condenser body with an axis of symmetry, a flat light exit surface and several convex light entrance surfaces, the arrangement of a sample and/or a sample carrier with a sample on the light exit surface being provided, several light emitting diodes (LED), from each of which a light bundle with a central beam can be emitted is, the central rays coming from the several light emitting diodes emerging light bundles are arranged in a first beam section between the light emitting diode and the condenser body on a first cone shell of a first truncated cone, and each of the light bundles is assigned one of the light entry surfaces.
- LED light emitting diodes
- the light entry surfaces can be the surface sections of a curved lateral surface of the condenser body, through which the light beam of a light emitting diode enters the condenser body.
- the light entry surfaces can be separated by surface sections which are not intended for light entry. However, the light entry surfaces can also be connected to one another if the light bundles from adjacent light emitter diodes overlap when entering the condenser body. If the condenser body is shaped as a spherical segment (spherical frustum), this lateral surface can be referred to as a spherical zone.
- the condenser body is shaped as a spherical segment (spherical mandrel), which can be viewed as a special case of a spherical disk, or specifically as a hemisphere, this lateral surface can be referred to as a spherical cap, also as a dome or hood.
- spherical segment can be understood as a spherical disk, not the spherical segment.
- a spherical segment or spherical section is a part of a spherical body that is separated by cutting with a plane.
- a spherical segment has the shape of a dome and has a circular disk as its base.
- a hemisphere is a special case of a spherical segment in which the cutting plane contains the center of the sphere.
- the axis of symmetry can be arranged in a z-direction.
- the z direction can be the direction of an observation beam path.
- the optical axis of the observation beam path can coincide with the axis of symmetry.
- Perpendicular to the z-direction you can define an x-direction and a y-direction, so that the xyz directions form a Cartesian coordinate system.
- the light exit surface can be designed as a flat surface, which is arranged perpendicular to its axis of symmetry due to the rotational symmetry of the condenser body.
- Beams of rays can be emitted from the light emitting diodes. If the respective light emitting diode is supplied with an electrical operating current, a beam of light can actually be emitted.
- the central ray can be understood as the ray that represents the center of gravity of the angular distribution of the light output of the beam. This beam can also be referred to as the main emission direction.
- the central rays are Light bundles are arranged in a second beam section in the condenser body, which extends in a straight line from the respective light entry surface to the light exit surface, on a second cone shell of a second truncated cone. This can mean that the central rays converge on one point, namely the second tip of the cone.
- the first and second truncated cones are arranged concentrically to the axis of symmetry.
- An obtuse cone can be understood as one with a tip angle of more than 90°, measurable as a full angle.
- the angle of incidence of each central ray onto the light entry surface ie the angle of the central ray to the surface normal of the light entry surface at the point of impact, can be smaller than 15°, which can mean that the angle of incidence of the central ray deviates from the vertical incidence by a maximum of 15°. Then polarization, astigmatic and chromatic artifacts can be minimized.
- the second cone shell can be identical to the first cone shell or different from it.
- the first and second cone shells can be identical if the angle of incidence of the central rays is 0°, which corresponds to a vertical incidence on the condenser body.
- the second cone can advantageously be provided in such a way that at the light exit surface a numerical aperture (NA) of the central rays is between 0.8 and 1.4, advantageously between 1.1 and 1.4, particularly advantageously between 1.25 and 1.4 occurs.
- NA can be viewed here as a medium ring aperture; this NA can also be effective on the sample.
- the middle ring aperture can represent an average value between an inner and an outer aperture of the oblique illumination that can be generated by the lighting device.
- the sine of the cone half angle a 2 /2, ie half of the second cone angle a 2 can be calculated from the NA divided by the refractive index n of the condenser body.
- the cone half angle a 2 /2 can be the angle of the central rays to the z direction.
- You can calculate the suitable second cone angle a 2 (full angle) as a 2 2 * arcsin (NA/n)
- the sample can be illuminated by means of the transmitted light illumination device with a numerical aperture, to be determined as a mean ring aperture of more than 1, in particular of more than 1.25. It can be advantageous to provide the NA of less than 1.33. The latter can be useful if the sample includes objects to be observed in an aqueous environment. Namely, if the NA exceeds the refractive index of the water, total internal reflection could occur, reducing the light output on the sample and/or leading to more unwanted scattered light.
- the second cone angle can advantageously be less than 140°, particularly advantageously between 110° and 125°.
- the first cone angle can advantageously be less than 140°, particularly advantageously between 100° and 125°.
- the first cone angle can be calculated from the second cone angle a 2 and the angle between the second beam section and the normal of the light entrance surface of the condenser body according to the law of refraction. You can also use a ray tracing program for this. You can also calculate the location at which the light emitting diodes can be advantageously arranged so that the central rays of the light emitting diodes converge at the sample location after passing through the condenser body and, if applicable, the sample carrier. To determine the optimal position of the light emitting diodes, you can place the second cone so that the tip lies in the sample. The intersection line of the second cone shell with the outer surface of the condenser body, on which the light entry surfaces lie, can thus be determined.
- this can be the intersection of a central ray with the associated light entry surface. Then the first cone can be placed so that the first cone shell has this same line of intersection with the condenser body. In the xz cutting plane, the point on the light entry surface can be determined in which the first beam section and the second beam section meet each other geometrically.
- the light emitting diodes can be arranged at a predetermined distance from the condenser body with their main emission direction on the line of the first beam section determined in this way. It can be advantageous to choose the distance between the light emitting diodes and the capacitor body as small as possible, for example between 0 and 3mm, particularly advantageously less than 2mm.
- the distance can be determined as the length of the free beam path of the respective central beam. By keeping the distance short, the overall height of the lighting device can be minimized. In addition, the homogeneity of the lighting can be better than at greater distances.
- 3 to 128 light emitting diodes can be provided, particularly advantageously 8 to 128.
- a number of 12 light emitting diodes with a housing diameter of 3 mm has proven successful. These can be grouped around a spherical segment-shaped condenser body with a radius of 7.5mm.
- Light emitting diodes with an even smaller diameter can also be advantageous, in which case even more copies would be placed on the intended first cone shell at the intended distance from the condenser body fit. This means that a higher light intensity can be achieved.
- Light emitting diodes with a larger diameter can also be advantageous if, for example, a larger object field in the sample plane, ie a larger sample area, is to be illuminated.
- the plurality of light emitting diodes can be present as light emitting diodes in a light emitting diode housing and can advantageously each have a housing lens (front lens) with which the respective light exit beam can be collimated to a divergence (FWHM) of 30° or less, in particular between 10° and 25°.
- FWHM divergence
- the light emitting diodes can also be collimated with even smaller divergence or almost ideally.
- light emitting diodes that are collimated to, for example, 15° to 25° can be considerably cheaper than better collimated light emitting diodes.
- the light is bundled again as it enters the condenser body because of the convex light entry surface.
- the light radiation from the light emitting diodes at the light entrance surface of the condenser body were ideally collimated or even convergent, this could lead to uneven illumination of the sample area to be observed in the sample plane.
- the light emission surfaces of the light emitting diodes could be imaged onto the sample, so that the image of the light emitting diodes could cause superimposed artifacts in the image of the sample. Therefore, a divergence of the beams of the light emitting diodes in the above-mentioned framework can be advantageous compared to ideal collimation.
- the housing lens can simultaneously represent the light exit surface of the light emitting diode.
- the beam path between the light exit surface of the light emitting diodes and the sample to be illuminated can advantageously be provided free of reflections over the entire course. This can have the advantage that, in contrast to known cardioid capacitors, no reflection surfaces have to be produced.
- the sample can be arranged directly on the light exit surface.
- objects to be observed can, for example, be applied directly to the light exit surface in a liquid medium.
- a sample carrier can be provided.
- the sample carrier can, for example, be a slide that is common in microscopy.
- the sample carrier can also be a transparent plate-shaped body with at least one fluid channel through which a sample flows. In the latter case, the sample flowing through can be observed continuously.
- the sample carrier can be optically coupled to the light exit surface using an immersion medium.
- the sample carrier can also be optically coupled to the light exit surface by blowing it on.
- the sample carrier can also be optically coupled to the light exit surface by means of a gap.
- the thickness of the gap can advantageously be smaller than a quarter of a mean wavelength (design wavelength) of the illuminating light in order to avoid light losses.
- an immersion oil can be suitable as an immersion agent or, especially in the hobby sector, glycerin (glycerol) from the hardware store.
- the sample can be covered with a coverslip.
- a coverslip for this purpose, a commercially available cover glass for microscopy, for example with a thickness between 0.08mm and 0.25mm, can be used.
- the thickness of the cover glass can advantageously be 0.17 mm, for which common standard lenses for microscopes can be corrected.
- a space can be provided between the cover glass and the microscope objective.
- the gap can be designed as a free-jet path, but in the case of an immersion objective, it can advantageously be filled with an immersion medium.
- Apertures can advantageously be arranged between the light emitting diodes and the condenser body. These can be provided to dim the edge rays of the light bundles. This can improve the contrast in the darkfield image.
- the aperture openings can be circular, for example advantageously with a diameter of 0.5mm to 2mm.
- the aperture openings can also advantageously be designed oval or rectangular, with the smaller dimension, i.e. the short axis in an elliptical design or the short side in a rectangular design, being able to be arranged perpendicular to the first cone shell. The sample can then be illuminated over a larger area with a narrow ring aperture.
- the plurality of light emitting diodes are each arranged at a distance from the light entry surfaces at a distance of less than the average radius of curvature of the light entry surfaces, in particular less than half the radius of curvature.
- the first jet section can advantageously be designed as a free jet path. The first jet section can run in air.
- the condenser body can have the basic shape of an ellipsoid segment disk of revolution or an elliptical paraboloid segment disk.
- the basic shape of a spherical disk, in particular a spherical segment, is particularly advantageous.
- Under a spherical disc in the sense of The invention presented here can be understood as a rotationally symmetrical body that emerges from a spherical segment by separating a smaller spherical segment from the spherical segment.
- the surface of the spherical disk created by cutting off the smaller spherical segment can be referred to as the top surface.
- the intersection lines of the segment base surface and the lateral surface (cap) can lie in parallel planes due to the rotational symmetry of the spherical disk.
- the top surface can have the function of a bright field light entry surface.
- the spherical segment or the spherical segment on which the spherical disk is based can advantageously be smaller than or equal to a hemisphere.
- the condenser body can have the basic shape of a hemisphere or a spherical segment that has a segment height (cap height) of the spherical radius minus a predetermined target thickness d of a sample carrier.
- the condenser body can deviate from the basic shape at places that are not optically effective, but it can also be completely designed as this basic shape.
- the condenser body can advantageously have a spherical radius between 3mm and 15mm, particularly advantageously between 5mm and 10mm.
- the light exit surface can be circular and advantageously have a radius between 3mm and 15mm, particularly advantageously between 5mm and 10mm.
- the light exit surface can be the base area, also referred to as the segment base area, of the spherical segment.
- the convex light entry surfaces can advantageously be arranged on the lateral surface (spherical zone or spherical cap).
- a spherical cap can be understood as the curved part of the surface of the spherical segment, which in this case can also represent the spherical zone.
- the term spherical zone can be understood as the part of the cap of the spherical segment on which the disk is based, which belongs to the disk.
- the convex light entry surfaces can advantageously have a radius of curvature between 3mm and 15mm, particularly advantageously between 5mm and 10mm
- the second cone shell can advantageously have the same cone angle as the first cone shell. This can be particularly advantageous if the condenser body has the basic shape of a spherical segment that has a segment height of the spherical radius minus a predetermined target thickness d of a sample carrier.
- the basic shape of a spherical disk can also be advantageous, in which case its segment height can be related to the spherical segment on which the spherical disk is based.
- the second cone shell can also advantageously have a larger cone angle than the first cone shell. This can be particularly advantageous if the condenser body has the basic shape of a hemisphere or a hemispherical disk, ie a spherical disk which the center of the sphere can lie in a sectional surface, namely the light exit surface.
- a bright field light entry surface for a further light beam for paraxial illumination of the sample can advantageously be provided on the condenser body opposite the light exit surface.
- Paraxial illumination can be Köhler illumination.
- the bright field light entry surface can be designed, for example, as a surface of a spherical disk-shaped condenser body opposite the light exit surface.
- the bright field light entry surface can advantageously be flat or also advantageously concave.
- the bright field light entry surface can also be designed to be convex.
- Such a condenser body with a convex or concave, i.e. non-flat, top surface can be referred to as a generalized spherical disk.
- a spherical disk in the sense of the present invention can also be understood as a generalized spherical disk, i.e. with a flat segment base surface and a top surface that can be flat, convex or concave.
- a spherical segment can be viewed as a special case of a spherical disk. In this special case, the spherical zone can be designed as a spherical cap.
- the microscope can advantageously be used for dark field microscopy if the objective (26) has a smaller NA than the ring aperture of the transmitted light illumination device.
- the sample can also be illuminated evanescently, which is also advantageous for special tasks. The latter can be achieved in particular by providing the NA of the transmitted light illumination device to be greater than the refractive index of the sample medium. In this case, total reflection of the light bundles can occur on the sample medium and the sample is only illuminated by evanescent (transversely attenuated) light waves.
- the trough can advantageously be manufactured with positive tolerance, dd slightly larger than the condenser body.
- the condenser body can then be attached to the sample carrier in a detachable and, if necessary, displaceable manner using a thin layer (approx. 0.5pm -100pm) of immersion medium.
- the sample carrier can be placed on the housing so that the condenser body protrudes into the positively tolerated trough without mechanical overdetermination occurring.
- the light emitting diodes can be controlled individually and/or divided into several groups. You can then take several images with different lighting and use image processing to enhance contrasts.
- the condenser body is equipped to scatter and/or absorb light on surfaces outside of optically functional surfaces, in particular matt and/or blackened.
- the condensation body can advantageously be coupled to the housing material in the trough of the housing by means of an immersion medium or a transparent adhesive.
- the housing can, for example, be made of black plastic or black anodized aluminum.
- the housing can advantageously have a low overall height, for example from 5mm to 12mm.
- the transmitted light illumination device according to the invention can then be arranged on the microscope stage of a commercially available microscope, with the overall height being so low that the microscope can be focused on the sample within the existing focusable area of the microscope.
- the microscope can advantageously include an immersion objective, which can be operated with an immersion medium.
- a transmitted light illumination device for examining a preparation or a sample which contains biological examination objects in, for example, an aqueous sample medium.
- biological examination objects can, for example, be cells or tissue sections that are so thin that they are transparent. It can be particularly advantageous to use Application of a transmitted light illumination device according to the invention or a microscope according to the invention for dark field examination of a blood sample, in particular a native blood sample.
- a method for illuminating a sample comprising:
- the sample carrier can be placed on the light exit surface of the condenser body or can be optically coupled to the light exit surface of the condenser body using a thin layer (thickness e.g. 0.5pm -100pm) of an immersion medium.
- Fig. 1 shows a first exemplary embodiment.
- Fig. 2 shows a second exemplary embodiment.
- Fig. 3 shows a third exemplary embodiment.
- Fig. 4 shows the second operating mode of the third exemplary embodiment.
- Fig. 5 shows a fourth exemplary embodiment.
- Fig. 6 shows a fifth exemplary embodiment.
- Fig. 7 shows a sixth exemplary embodiment.
- Fig. 8 shows a seventh embodiment.
- Fig. 9 shows the seventh exemplary embodiment without a condenser body.
- Fig. 10 shows a condenser body designed as a hemispherical disk.
- Fig. 11 shows a condenser body designed as a generalized hemispherical disk.
- Fig. 12 shows a condenser body designed as a generalized spherical disk.
- FIG. 1 shows a first exemplary embodiment.
- a transmitted light illumination device 1 for a microscope is shown. This comprises a rotationally symmetrical condenser body 2 with an axis of symmetry 3 which is arranged in the z direction.
- the condenser body 2 has a flat light exit surface 4, which is arranged in an xy plane.
- the condenser body 2 is shaped as a spherical segment, here specifically as a hemisphere, and has several convex light entry surfaces 5 (5a, 5b, ...) on the lateral surface, also as a cap, here specifically as a spherical cap.
- the sample 6 is covered with a cover glass 8.
- the sample carrier 7 is arranged on the light exit surface 4.
- a possibly existing gap 22 can be bridged with an immersion medium 23,
- the arrangement comprises a plurality of light emitting diodes (LED) 9, from each of which a light bundle 13 with a central beam 14 can be emitted, the central rays 14 of the light bundles 13 emerging from the plurality of light emitting diodes 9 in a respective first beam section 15 between the light emitting diode and the condenser body 2 a first cone shell 16 of a first truncated cone are arranged.
- the first cone shell 16 has a first cone angle 18.
- Each of the light bundles, represented by its central beam 14 is assigned one of the light entry surfaces 5 (5a, 5b, ).
- a first beam section 16 is designed as a free beam path.
- the central rays 14 of the light bundles are arranged in a second beam section 19, which extends in a straight line in the condenser body 2 from the respective light entry surface 5a, 5b to the light exit surface 4, on a second cone shell 20 of a second truncated cone.
- the first 16 and the second 20 truncated cones are arranged concentrically to the axis of symmetry 3.
- the second cone shell 20 is different here from the first cone shell 16. This is due to the refraction of the light because the central ray does not fall perpendicular to the surface normal.
- the second cone shell 20 has a second cone angle 21.
- Fig. 2 shows a second exemplary embodiment.
- the second example is similar to the first, with the difference that the light emitting diodes 9 are arranged closer to the capacitor body 2.
- Fig. 3 shows a third exemplary embodiment.
- the condenser body 2 is shaped as a spherical segment, which is smaller than a hemisphere.
- the segment height is chosen so that it represents the sphere radius minus the thickness of the sample carrier.
- the first 16 and second cone shell 20 are identical and have the same cone angle 21.
- the first and second cone shells can be identical, since in this example the central rays 14 of the light bundles 13 are incident in the direction of the normal vector of the respective light entry surface of the condenser body 2.
- the beams 13 are shown in more detail.
- the beams 13 can be restricted by optional apertures 11. It is also visible that the divergence of the beams 13 is reduced by the refraction of light as it enters the condenser body 2.
- Fig. 4 shows the second operating mode of the third exemplary embodiment.
- the condenser body is removed and the arrangement 1 is operated in a second operating mode without the condenser body.
- the second operating mode can be a dark field illumination device 1.
- the NA of the illumination on the sample is reduced compared to the first mode. This can be seen from the fact that the central rays 14 follow the refraction the underside of the sample carrier 7 falls more steeply onto the sample 6.
- the second operating mode can be oblique bright field illumination.
- Fig. 5 shows a fourth exemplary embodiment.
- a further group of second light emitting diodes 37 is also provided here. Their central rays lie on a free beam path on a third cone jacket 38. Within the condenser body they lie on a fourth cone jacket 39. This allows the illuminable ring aperture area to be expanded.
- FIG. 6 shows a fifth exemplary embodiment.
- a microscope 24 is shown with a transmitted light illumination device 1 for dark field illumination of the sample 6, which is arranged on a microscope table 25.
- a paraxial bright field illumination device 32 can optionally be arranged under the microscope table 25.
- the sample carrier 7 is optically coupled to the condenser body 2 by means of a first immersion medium 23a.
- the condenser body 2 has, opposite the light exit surface 4, a bright field light entry surface 36 for a further light bundle for paraxial bright field illumination of the sample 6.
- the bright field light entry surface can be designed as a flat top surface of a spherical disk-shaped condenser body 2.
- the bright field light entry surface 36 is shown to be concave in this example.
- the bright field light entrance surface is the top surface of the hemispherical disk.
- the condenser body 2 shown here is a generalized hemispherical disk with a concave top surface.
- the transmitted light illumination device 1, which is preferably used for dark field illumination, and the optional bright field illumination 32 can be switched on independently of one another.
- the lighting device comprises a housing 30 with a receiving trough for the condenser body 2.
- a cavity 40 is provided in the housing, which can be used for wiring the light emitting diodes 9 (not shown in the figure).
- Apertures 11 are integrated into the housing in order to limit the beams of light emitting diodes 9.
- the microscope 24 includes a microscope objective 26. If this is an immersion objective, an immersion medium 23b can be used between the cover glass 8 and the objective 26.
- the microscope includes a further optical component 27, which can include an eyepiece or an image sensor or a microscope camera. Also indicated is a microscope tube 28 with an observation beam path 29 running therein.
- Fig. 7 shows a sixth exemplary embodiment.
- the condenser body 2 is designed as a hemisphere.
- the optional bright field illumination 32 comprising a bright field light source 35 and a first lens 33, is also bundled here by means of the convex bright field light entry surface 36.
- the bright field light entry surface 36 of the condenser body can protrude into a recess in the microscope table 25.
- a bright field illumination 32 arranged under the microscope table 25 is usually part of the basic equipment of a microscope.
- this bright field lighting can be used in this exemplary embodiment either unchanged or, as shown, with the second bright field lens removed compared to the previous example.
- the sample 6 can be illuminated evanescently.
- the latter can be achieved in particular by providing the NA of the illumination to be greater than the refractive index of the sample medium.
- FIG. 8 shows a seventh embodiment.
- a transmitted light illumination device 1 for a microscope is shown in a broken-out view. This comprises a rotationally symmetrical condenser body 2.
- the lighting device comprises a housing 30 with a receiving trough 31 for the condenser body 2.
- the condenser body 2 can be removed for a second operating mode and the transmitted light illumination device can be removed in this second operating mode Can be operated without immersion medium without the condenser body 2 for transmitted light illumination of the sample 6.
- the second operating mode can be oblique bright field illumination or dark field illumination of the sample 6.
- Fig. 9 shows the seventh exemplary embodiment without a condenser body.
- the light emitting diodes 9 are arranged on the first cone shell so that they shine obliquely upwards into the plenum with respect to the specified z direction. The central rays meet in the first cone tip 17.
- Fig. 10 shows a condenser body designed as a hemispherical disk.
- the top surface of the condenser body 2, which is just formed here and is shown below, can, but does not have to, be provided as a bright field light entry surface 36.
- the light entry surfaces 5 lie on the curved lateral surface (spherical zone).
- the center of the sphere lies in the flat light exit surface 4, which represents the segment base area.
- the hemispherical disc allows for a reduced overall height compared to a hemisphere.
- Fig. 11 shows a condenser body designed as a generalized hemispherical disk.
- the top surface is designed as a concave bright-field light entry surface 36.
- Fig. 12 shows a condenser body designed as a generalized spherical disk. Compared to the previous example, the height is reduced.
- the light exit surface 4 shown above is the segment base area, with the center of the sphere lying above this surface. This means that the underlying spherical segment is smaller than a hemisphere.
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Abstract
Description
Beleuchtung für ein Mikroskop, Mikroskop mit Dunkelfeldbeleuchtung, Verwendung zur Blutuntersuchung und Verfahren zum Beleuchten einer Probe Illumination for a microscope, microscope with dark field illumination, use for blood testing and method of illuminating a sample
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft eine Durchlichtbeleuchtung für ein Mikroskop mit besonderer Eignung für Dunkelfeldmikroskopie, Fluoreszenzmikroskopie und zur evaneszenten Probenbeleuchtung. The invention relates to transmitted light illumination for a microscope with particular suitability for dark field microscopy, fluorescence microscopy and for evanescent sample illumination.
Stand der Technik State of the art
Aus CN 105739075 A ist eine LED- basierte Dunkelfeldbeleuchtung bekannt, die allerdings nur episkopisch vorgesehen ist. An LED-based dark field illumination is known from CN 105739075 A, but is only intended episcopically.
Zur Dunkelfeldbeleuchtung sind Kardioidkondensoren, beispielsweise aus US20070127117 A1 , bekannt, die allerdings teuer und wenig energieeffizient sind. Cardioid condensers, for example from US20070127117 A1, are known for dark field illumination, but they are expensive and not very energy efficient.
Aus US1999240 A ist ein Dunkelfeldkondensor mit einem Ellipsoidreflektor bekannt. Nachteilig ist die geringe Energieeffizienz der Beleuchtung. From US1999240 A a dark field condenser with an ellipsoid reflector is known. The disadvantage is the low energy efficiency of the lighting.
Aus US20160363753 A1 ist eine Mikroskopbeleuchtung mit einem LED Ringlicht zur Fluoreszenz- und Dunkelfeld- Durchlichtbeleuchtung bekannt. Die Lichtemitterdioden für die Dunkelfeld- Beleuchtung werden separat durch einen nichtreflektierenden Kragen positioniert und kolli- miert. Über den Kragen und eine Freistrahlstrecke wird dieses Licht an dem Kondensor vorbeigeführt und der Probe zugeführt. Nachteilig ist die kleine erreichbare numerische Apertur. From US20160363753 A1 a microscope illumination with an LED ring light for fluorescence and darkfield transmitted light illumination is known. The light emitting diodes for dark field illumination are positioned and collimated separately using a non-reflective collar. This light is guided past the condenser via the collar and a free beam path and fed to the sample. The disadvantage is the small numerical aperture that can be achieved.
Dadurch ist diese Dunkelfeldbeleuchtung nicht für hohe Vergrößerungen geeignet. This means that this dark field illumination is not suitable for high magnifications.
Aus WO2014/041820 A1 ist unter anderem eine Dunkelfeldbeleuchtung mit Lichtemitterdioden bekannt, deren Licht an dem Hellfeldkondensor vorbeigeführt und über eine Freistrahlstrecke der Probe zugeführt wird. Nachteilig ist die kleine erreichbare numerische Apertur. From WO2014/041820 A1, among other things, dark field illumination with light emitting diodes is known, the light of which is guided past the bright field condenser and fed to the sample via a free beam path. The disadvantage is the small numerical aperture that can be achieved.
Aus einer Veröffentlichung der Firma Helmut Hund GmbH sind Verfahren zur Dunkelfeldmikroskopie bekannt und verschiedene Kondensortypen beschrieben (Haus, Jörg; Technische Grundlagen Dunkelfeldmikroskopie, Wetzlar 2008 veröffentlicht unter „https://www.hund.de/images/pdf/Mikroskopie/Dunkelfeldmikroskopie_Naturheilprakti- ker_mit_Hund-Logo.pdf“). Aus dieser Veröffentlichung geht hervor, dass Abbe-Kondensoren mit Zentralblende zur Dunkelfeldmikroskopie bei hoher Vergrößerung wegen des schlechten Kon- trasts nur bedingt geeignet sind. Das Abblenden des Mikroskopobjektivs bringt zwar eine Kontrastverbesserung, verschlechtert aber die Auflösung. Aus dieser Veröffentlichung sind Nativblutuntersuchungen mittels Dunkelfeldmikroskopie mit herkömmlichen Kondensoren bekannt. Methods for dark field microscopy are known from a publication by the company Helmut Hund GmbH and various condenser types are described (Haus, Jörg; Technical Basics of Dark Field Microscopy, Wetzlar 2008 published at “https://www.hund.de/images/pdf/Microscopy/Dunkelfeldmicroscopie_Naturheilpraktiker_mit_Hund -Logo.pdf”). This publication shows that Abbe condensers with a central aperture for dark field microscopy at high magnification due to poor condensation Contrasts are only suitable to a limited extent. Stopping down the microscope objective improves the contrast, but reduces the resolution. From this publication, native blood tests using dark field microscopy with conventional condensers are known.
Aus der Internet Veröffentlichung „https://correctiv.org/faktencheck/2021/12/20/dieses-video-be- weist-nicht-dass-in-covid-19-impfstoffen-wuermer-sind-oder-das-blut-von-geimpften-zusammen- klebt/“ sind ebenfalls Blutuntersuchungen mittels Dunkelfeldmikroskopie bekannt. Derzeit existiert allerdings noch kein standardisiertes Verfahren zur heparinfreien Kapillarblutpräparation und zur Untersuchung solcher Präparate im Dunkelfeld. Optische Blutuntersuchungen, insbesondere die Aufnahme in mehreren Fokusebenen nebst Auswertung der Bilder sind aus US 2017 / 0 292 905 A1 bekannt. From the internet publication “https://correctiv.org/faktencheck/2021/12/20/dieses-video-be-weise-nicht-dass-in-covid-19-impfstoffen-wuermer-sind-oder-das-blut Blood tests using dark field microscopy are also known. However, there is currently no standardized method for heparin-free capillary blood preparation and for examining such preparations in the dark field. Optical blood tests, in particular recording in several focal planes and evaluating the images, are known from US 2017 / 0 292 905 A1.
Aus CN 1 02 004 307 A ist eine zur Epibeleuchtung vorgesehene Beleuchtungseinrichtung zur Fluoreszenzmikroskopie bekannt. Dabei wird aus dem Licht einer fasergekoppelten Lichtquelle zunächst mit einem konischen Reflektor ein Ringstrahl erzeugt, der dann mittels eines Abbil- gungssystems durch das Mikroskopobjektiv auf die Probe projiziert. Nachteilig sind die Komple- xität des Systems sowie die geringe Lichtausbeute. From CN 1 02 004 307 A an illumination device for fluorescence microscopy intended for epiillumination is known. A ring beam is first generated from the light from a fiber-coupled light source using a conical reflector, which is then projected onto the sample through the microscope objective using an imaging system. The disadvantages are the complexity of the system and the low light output.
Aus US 2019 / 0 064496 A1 ist ein Mikroskop zur Untersuchung biologischer Proben bekannt, welches ein Okular zur Beobachtung der Proben aufweist. From US 2019/0 064496 A1 a microscope for examining biological samples is known, which has an eyepiece for observing the samples.
Aufgabe der Erfindung Task of the invention
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer preisgünstigen, effizienten Beleuchtungseinrichtung mit Eignung für Dunkelfeldmikroskopie und hoher numerischer Apertur (NA), die Bereitstellung eines solchen Mikroskops, sowie die Angabe eines Verfahrens zu einer solchen Beleuchtung einer Probe. The object of the invention is to provide an inexpensive, efficient illumination device suitable for dark field microscopy and high numerical aperture (NA), to provide such a microscope, and to specify a method for such illumination of a sample.
Lösung der Aufgabe Solution to the task
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 , ein Mikroskop nach Anspruch 14 und ein Verfahren zur Beleuchtung nach Anspruch 16. Außerdem wird eine Verwendung der Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 17 angegeben. The object is achieved by an illumination device according to claim 1, a microscope according to claim 14 and a method for illumination according to claim 16. In addition, a use of the illumination device according to claim 17 is specified.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Die Beleuchtungseinrichtung ist preisgünstig, erreicht eine hohe NA und ist für Immersionsmikroskopie bei hoher Vergrößerung geeignet. Im Gegensatz zu freistrahlenden Ringlichtanordnungen kann mit der hier vorgestellten Beleuchtungseinrichtung eine NA von über 1 erreicht werden. Außerdem kann sie mit geringer Bauhöhe, ggf. auf dem Mikroskoptisch montierbar, ausgeführt werden. Außerdem können bei dem hier vorgestellten Mikroskop preisgünstige blendenlose Objektive, beispielsweise Immersionsobjektive mit hoher Vergrößerung, beispielsweise 100fach mit NA 1 ,25, verwendet werden, um Proben im Dunkelfeld beobachten zu können. Die Beleuchtungseinrichtung kann auch für Fluoreszenzmikroskopie und bei entsprechend hoher NA zur evaneszenten Probenbeleuchtung verwendet werden. The illumination device is inexpensive, achieves a high NA and is suitable for immersion microscopy at high magnification. In contrast to unshielded ring light arrangements, an NA of over 1 can be achieved with the lighting device presented here. In addition, it can be designed with a low overall height and can be mounted on the microscope table if necessary. In addition, inexpensive aperture-less lenses, for example immersion lenses with high magnification, for example 100x with NA 1.25, can be used with the microscope presented here in order to be able to observe samples in the dark field. The illumination device can also be used for fluorescence microscopy and, with a correspondingly high NA, for evanescent sample illumination.
Beschreibung Description
Im Folgenden wird eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit besonderer Eignung zur Dunkelfeldmikroskopie beschrieben. An illumination device according to the invention which is particularly suitable for dark field microscopy is described below.
Die Erfindung beinhaltet eine Durchlichtbeleuchtungseinrichtung für ein Mikroskop, umfassend The invention includes a transmitted light illumination device for a microscope, comprising
• einen rotationssymmetrischen Kondensorkörper mit einer Symmetrieachse, einer ebenen Lichtaustrittsfläche und mehreren konvexe Lichteintrittsflächen, wobei die Anordnung einer Probe und/oder eines Probenträgers mit einer Probe auf der Lichtaustrittsfläche vorgesehen ist, mehrere Lichtemitterdioden (LED), aus denen jeweils ein Lichtbündel mit einem Zentralstrahl emittierbar ist, wobei die Zentralstrahlen der aus den mehreren Lichtemitterdioden austretenden Lichtbündel in einem jeweils ersten Strahlabschnitt zwischen der Lichtemitterdiode und dem Kondensorkörper auf einem ersten Kegelmantel eines ersten stumpfen Kegels angeordnet sind, und jedem der Lichtbündel jeweils eine der Lichteintrittsflächen zugeordnet ist. • a rotationally symmetrical condenser body with an axis of symmetry, a flat light exit surface and several convex light entrance surfaces, the arrangement of a sample and/or a sample carrier with a sample on the light exit surface being provided, several light emitting diodes (LED), from each of which a light bundle with a central beam can be emitted is, the central rays coming from the several light emitting diodes emerging light bundles are arranged in a first beam section between the light emitting diode and the condenser body on a first cone shell of a first truncated cone, and each of the light bundles is assigned one of the light entry surfaces.
Die Lichteintrittsflächen können die Flächenabschnitte einer gekrümmten Mantelfläche des Kondensorkörpers sein, durch die jeweils das Lichtbündel einer Lichtemitterdiode in den Kondensorkörper eintritt. Die Lichteintrittsflächen können durch Flächenabschnitte getrennt sein, welche nicht zum Lichteintritt vorgesehen sind. Die Lichteintrittsflächen können aber auch miteinander verbunden sein, wenn sich die Lichtbündel benachbarter Lichemitterdioden beim Eintritt in den Kondensorkörper überlappen. Wenn der Kondensorkörper ais eine Kugelscheibe (engl. spherical segment, spherical frustum) ausgeformt ist, kann diese Mantelfläche als Kugelzone bezeichnet werden. Wenn der Kondensorkörper ais Kugelsegment (engl. spherical dorne), was als Spezialfall einer Kugelscheibe betrachtet werden kann, oder speziell als Halbkugel ausgeformt ist, kann diese Mantelfläche als Kugelkappe, auch als Kalotte oder Haube bezeichnet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass im englischen Sprachgebrauch der Begriff „spherical segment“ als Kugelscheibe, nicht das Kugelsegment, verstanden werden kann. Ein Kugelsegment oder Kugelabschnitt ist ein Teil eines Kugelkörpers, der durch den Schnitt mit einer Ebene abgetrennt wird. Ein Kugelsegment hat die Form einer Kuppel und besitzt als Grundfläche eine Kreisscheibe. Eine Halbkugel ist ein Sonderfall eines Kugelsegments, bei der die Schnittebene den Kugelmittelpunkt enthält. The light entry surfaces can be the surface sections of a curved lateral surface of the condenser body, through which the light beam of a light emitting diode enters the condenser body. The light entry surfaces can be separated by surface sections which are not intended for light entry. However, the light entry surfaces can also be connected to one another if the light bundles from adjacent light emitter diodes overlap when entering the condenser body. If the condenser body is shaped as a spherical segment (spherical frustum), this lateral surface can be referred to as a spherical zone. If the condenser body is shaped as a spherical segment (spherical mandrel), which can be viewed as a special case of a spherical disk, or specifically as a hemisphere, this lateral surface can be referred to as a spherical cap, also as a dome or hood. It should be noted that in English usage the term “spherical segment” can be understood as a spherical disk, not the spherical segment. A spherical segment or spherical section is a part of a spherical body that is separated by cutting with a plane. A spherical segment has the shape of a dome and has a circular disk as its base. A hemisphere is a special case of a spherical segment in which the cutting plane contains the center of the sphere.
Die Symmetrieachse kann in einer z-Richtung angeordnet sein. Die z Richtung kann die Richtung eines Beobachtungsstrahlengangs sein. Die optische Achse des Beobachtungsstrahlengangs kann mit der Symmetrieachse zusammenfallen. Senkrecht zur z-Richtung kann man eine x- Richtung und eine y- Richtung definieren, so dass die Richtungen xyz ein kartesisches Koordinatensystem bilden. Die Lichtaustrittsfläche kann als ebene Fläche ausgebildet sein, welche aufgrund der Rotationssymmetrie des Kondensorkörpers senkrecht zu dessen Symmetrieachse angeordnet ist. The axis of symmetry can be arranged in a z-direction. The z direction can be the direction of an observation beam path. The optical axis of the observation beam path can coincide with the axis of symmetry. Perpendicular to the z-direction you can define an x-direction and a y-direction, so that the xyz directions form a Cartesian coordinate system. The light exit surface can be designed as a flat surface, which is arranged perpendicular to its axis of symmetry due to the rotational symmetry of the condenser body.
Aus den Lichtemitterdioden sind Strahlenbündel emittierbar. Wenn man die jeweilige Lichtemitterdiode mit einem elektrischen Betriebsstrom versorgt, kann dann tatsächlich ein Lichtbündel emittiert werden. Als Zentralstrahl kann man den Strahl verstehen, der den Schwerpunkt der Winkelverteilung der Lichtleistung des Strahlenbündels repräsentiert. Diesen Strahl kann man auch als Hauptemissionsrichtung bezeichnen. Erfindungsgemäß sind die Zentralstrahlen der Lichtbündel in einem jeweils zweiten in dem Kondensorkörper von der jeweiligen Lichteintrittsfläche zur Lichtaustrittsfläche geradlinig verlaufenden Strahlabschnitt auf einem zweiten Kegelmantel eines zweiten stumpfen Kegels angeordnet. Das kann bedeuten, dass die Zentralstrahlen auf einen Punkt, nämlich die zweite Kegelspitze, zulaufen. Die ersten und der zweite stumpfe Kegel sind konzentrisch zur Symmetrieachse angeordnet. Unter einem stumpfen Kegel kann man einen solchen mit mehr als 90° Spitzenwinkel, messbar als Vollwinkel, verstehen. Vorteilhaft kann der Einfallswinkel jedes Zentralstrahls auf die Lichteintrittsfläche, d.h. der Winkel des Zentralstrahls zur Flächennormale der Lichteintrittsfläche am Auftreffpunkt, kleiner als 15° sein, was bedeuten kann, dass der Einfallswinkel des Zentralstrahls also maximal 15° vom senkrechten Einfall abweicht. Dann können Polarisation-, astigmatische und chromatische Artefakte minimiert werden. Der zweite Kegelmantel kann identisch zum ersten Kegelmantel oder von diesem verschieden sein. Identisch können der erste und zweite Kegelmantel sein, wenn der Einfallswinkel der Zentralstrahlen 0° ist, was einem senkrechten Einfall auf den Kondensorkörper entspricht. Der zweite Kegel kann vorteilhaft so vorgesehen sein, dass an der Lichtaustrittsfläche eine numerische Apertur (NA) der Zentralstrahlen zwischen 0,8 und 1 ,4, vorteilhaft zwischen 1 ,1 und 1 ,4, besonders vorteilhaft zwischen 1 ,25 und 1 ,4 auftritt. Die NA kann man hier als eine mittlere Ringapertur auffassen, diese NA kann auch an der Probe wirksam sein. Die mittlere Ringapertur kann einen Mittelwert zwischen einer inneren und einer äußeren Apertur der durch die Beleuchtungseinrichtung erzeugbaren schrägen Beleuchtung darstellen. Der Sinus des Kegelhalbwinkels a2/2, d.h. des halben zweiten Kegelwinkels a2 kann aus der NA geteilt durch den Brechungsindex n des Kondensorkörpers berechnet werden. Der Kegelhalbwinkel a2/2 kann der Winkel der Zentralstrahlen zur z Richtung sein. Man kann den geeigneten zweiten Kegelwinkel a2 (Vollwinkel) berechnen zu a2 = 2 * arcsin (NA/n) Beams of rays can be emitted from the light emitting diodes. If the respective light emitting diode is supplied with an electrical operating current, a beam of light can actually be emitted. The central ray can be understood as the ray that represents the center of gravity of the angular distribution of the light output of the beam. This beam can also be referred to as the main emission direction. According to the invention, the central rays are Light bundles are arranged in a second beam section in the condenser body, which extends in a straight line from the respective light entry surface to the light exit surface, on a second cone shell of a second truncated cone. This can mean that the central rays converge on one point, namely the second tip of the cone. The first and second truncated cones are arranged concentrically to the axis of symmetry. An obtuse cone can be understood as one with a tip angle of more than 90°, measurable as a full angle. Advantageously, the angle of incidence of each central ray onto the light entry surface, ie the angle of the central ray to the surface normal of the light entry surface at the point of impact, can be smaller than 15°, which can mean that the angle of incidence of the central ray deviates from the vertical incidence by a maximum of 15°. Then polarization, astigmatic and chromatic artifacts can be minimized. The second cone shell can be identical to the first cone shell or different from it. The first and second cone shells can be identical if the angle of incidence of the central rays is 0°, which corresponds to a vertical incidence on the condenser body. The second cone can advantageously be provided in such a way that at the light exit surface a numerical aperture (NA) of the central rays is between 0.8 and 1.4, advantageously between 1.1 and 1.4, particularly advantageously between 1.25 and 1.4 occurs. The NA can be viewed here as a medium ring aperture; this NA can also be effective on the sample. The middle ring aperture can represent an average value between an inner and an outer aperture of the oblique illumination that can be generated by the lighting device. The sine of the cone half angle a 2 /2, ie half of the second cone angle a 2 can be calculated from the NA divided by the refractive index n of the condenser body. The cone half angle a 2 /2 can be the angle of the central rays to the z direction. You can calculate the suitable second cone angle a 2 (full angle) as a 2 = 2 * arcsin (NA/n)
Verwendet man beispielsweise einen Kondensorkörper mit einem Brechungsindex von 1 ,518 und sieht eine NA von 1 ,3 vor, kann man den geeigneten zweiten Kegelwinkel als 117,82° berechnen. Vorteilhaft kann die Probe mittels der Durchlichtbeleuchtungseinrichtung mit einer numerischen Apertur, zu bestimmen als mittlere Ringapertur von mehr als 1 , insbesondere von mehr als 1 ,25 beleuchtbar sein. Vorteilhaft kann es sein, die NA von weniger als 1 ,33 vorzusehen. Letzteres kann sinnvoll sein, wenn die Probe zu beobachtende Objekte in wässriger Umgebung umfasst. Wenn die NA nämlich den Brechungsindex des Wassers übersteigt, könnte Totalreflexion auftreten, die Lichtleistung an der Probe vermindern und/oder zu mehr unerwünschtem Streulicht führen kann. Für andere Probenmedien, beispielsweise Glycerol, Harz oder öl können auch höhere numerische Aperturen verwendet werden. Vorteilhaft kann der zweite Kegelwinkel kleiner als 140°, besonders vorteilhaft zwischen 110° und 125° betragen. Vorteilhaft kann der erste Kegelwinkel kleiner als 140°, besonders vorteilhaft zwischen 100° und 125° betragen. For example, if you use a condenser body with a refractive index of 1.518 and provide an NA of 1.3, you can calculate the appropriate second cone angle as 117.82°. Advantageously, the sample can be illuminated by means of the transmitted light illumination device with a numerical aperture, to be determined as a mean ring aperture of more than 1, in particular of more than 1.25. It can be advantageous to provide the NA of less than 1.33. The latter can be useful if the sample includes objects to be observed in an aqueous environment. Namely, if the NA exceeds the refractive index of the water, total internal reflection could occur, reducing the light output on the sample and/or leading to more unwanted scattered light. For other sample media, for example glycerol, resin or oil, higher numerical apertures can also be used. The second cone angle can advantageously be less than 140°, particularly advantageously between 110° and 125°. The first cone angle can advantageously be less than 140°, particularly advantageously between 100° and 125°.
Den ersten Kegelwinkel kann man aus dem zweiten Kegelwinkel a2 und dem Winkel zwischen dem zweiten Strahlabschnitt und der Normale der Lichteintrittsfläche des Kondensorkörpers nach dem Brechungsgesetz berechnen. Auch kann man dazu ein Raytracing Programm verwenden. Ebenso kann man den Ort berechnen, an dem die Lichtemitterdioden vorteilhaft angeordnet werden können, so dass die Zentralstrahlen der Lichtemitterdioden nach dem Passieren des Kondensorkörpers und gegebenenfalls des Probenträgers am Probenort zusammenlaufen. Zum Ermitteln der optimalen Position der Lichtemitterdioden kann man den zweiten Kegel so legen, dass die Spitze in der Probe liegt. Die Schnittlinie des zweiten Kegelmantels mit der Außenfläche des Kondensorkörpers, auf der die Lichteintrittsflächen liegen, kann somit festgelegt werden. In einer xz Schnittebene kann das der Schnittpunkt eines Zentralstrahls mit der zugehörigen Lichteintrittsfläche sein. Dann kann der erste Kegel so gelegt werden, dass der erste Kegelmantel ebendiese Schnittlinie mit dem Kondensorkörper hat. In der xz Schnittebene kann dadurch jeweils der Punkt auf der Lichteintrittsfläche festgelegt werden, in welchem der erste Strahlabschnitt und der zweite Strahlabschnitt geometrisch aufeinandertreffen. The first cone angle can be calculated from the second cone angle a 2 and the angle between the second beam section and the normal of the light entrance surface of the condenser body according to the law of refraction. You can also use a ray tracing program for this. You can also calculate the location at which the light emitting diodes can be advantageously arranged so that the central rays of the light emitting diodes converge at the sample location after passing through the condenser body and, if applicable, the sample carrier. To determine the optimal position of the light emitting diodes, you can place the second cone so that the tip lies in the sample. The intersection line of the second cone shell with the outer surface of the condenser body, on which the light entry surfaces lie, can thus be determined. In an xz cutting plane, this can be the intersection of a central ray with the associated light entry surface. Then the first cone can be placed so that the first cone shell has this same line of intersection with the condenser body. In the xz cutting plane, the point on the light entry surface can be determined in which the first beam section and the second beam section meet each other geometrically.
Die Lichtemitterdioden kann in einem vorbestimmten Abstand zum Kondensorkörper mit ihrer Hauptemissionsrichtung auf der Linie des so bestimmten ersten Strahlabschnitts angeordnet werden. Es kann vorteilhaft sein, den Abstand der Lichtemitterdioden zum Kondensorkörper möglichst klein zu wählen, beispielsweise zwischen 0 und 3mm, besonders vorteilhaft kleiner als 2mm. Der Abstand kann als Länge der Freistrahlstrecke des jeweiligen Zentralstrahls bestimmt werden. Durch einen kurzen Abstand kann die Bauhöhe der Beleuchtungseinrichtung minimiert werden. Außerdem kann die Homogenität der Beleuchtung besser sein als bei größerem Abstand. The light emitting diodes can be arranged at a predetermined distance from the condenser body with their main emission direction on the line of the first beam section determined in this way. It can be advantageous to choose the distance between the light emitting diodes and the capacitor body as small as possible, for example between 0 and 3mm, particularly advantageously less than 2mm. The distance can be determined as the length of the free beam path of the respective central beam. By keeping the distance short, the overall height of the lighting device can be minimized. In addition, the homogeneity of the lighting can be better than at greater distances.
Vorteilhaft können 3 bis 128 Lichtemitterdioden vorgesehen sein, besonders vorteilhaft 8 bis 128. Bewährt hat sich in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel eine Anzahl von 12 Lichtemitterdioden mit einem Gehäusedurchmesser von 3mm. Diese können um einen kugelsegmentförmigen Kondensorkörper von 7,5mm Radius gruppiert werden. Ebenfalls vorteilhaft können Lichtemitterdioden mit noch kleinerem Durchmesser sein, dann würden noch mehr Exemplare auf den vorgesehenen ersten Kegelmantel im vorgesehenen Abstand zum Kondensorkörper passen. Dadurch kann eine höhere Lichtstärke realisiert werden. Ebenfalls vorteilhaft können Lichtemitterdioden mit größerem Durchmesser sein, falls beispielsweise ein größeres Gegenstandsfeld in der Probenebene, d.h. eine größere Probenfläche, beleuchtet werden soll. Advantageously, 3 to 128 light emitting diodes can be provided, particularly advantageously 8 to 128. In an advantageous exemplary embodiment, a number of 12 light emitting diodes with a housing diameter of 3 mm has proven successful. These can be grouped around a spherical segment-shaped condenser body with a radius of 7.5mm. Light emitting diodes with an even smaller diameter can also be advantageous, in which case even more copies would be placed on the intended first cone shell at the intended distance from the condenser body fit. This means that a higher light intensity can be achieved. Light emitting diodes with a larger diameter can also be advantageous if, for example, a larger object field in the sample plane, ie a larger sample area, is to be illuminated.
Die mehreren Lichtemitterdioden können als Lichtemitterdioden in jeweils einem Lichtemitterdiodengehäuse vorliegen und vorteilhaft jeweils eine Gehäuselinse (Frontlinse) aufweisen, mit der das jeweilige Lichtaustrittsbündel auf eine Divergenz (FWHM) von 30° oder weniger, insbesondere zwischen 10° und 25°, kollimierbar ist. Prinzipiell können die Lichtemitterdioden auch mit noch kleinerer Divergenz bzw. fast ideal kollimiert sein. Allerdings können Lichtemitterdioden, die beispielsweise auf 15° bis 25° kollimiert sind, erheblich billiger sein als besser kolli- mierte Lichtemitterdioden. Außerdem wird das Licht wegen der konvexen Lichteintrittsfläche beim Eintritt in den Kondensorkörper nochmals gebündelt. Wenn die Lichtstrahlung der Lichtemitterdioden an der Lichteintrittsfläche des Kondensorkörpers ideal kollimiert oder sogar konvergent wäre, könnte das zu einer ungleichmäßigen Ausleuchtung des zu beobachtenden Probenbereichs in der Probenebene führen. Ungünstigstenfalls könnte nämlich die Lichtemissionsflächen der Lichtemitterdioden auf die Probe abgebildet werden, so dass das Bild der Lichtemitterdioden im Abbild der Probe überlagerte Artefakte bewirken könnte. Daher kann eine Divergenz der Strahlenbündel der Lichtemitterdioden im o.g. Rahmen gegenüber einer idealen Kollimation vorteilhaft sein. The plurality of light emitting diodes can be present as light emitting diodes in a light emitting diode housing and can advantageously each have a housing lens (front lens) with which the respective light exit beam can be collimated to a divergence (FWHM) of 30° or less, in particular between 10° and 25°. In principle, the light emitting diodes can also be collimated with even smaller divergence or almost ideally. However, light emitting diodes that are collimated to, for example, 15° to 25° can be considerably cheaper than better collimated light emitting diodes. In addition, the light is bundled again as it enters the condenser body because of the convex light entry surface. If the light radiation from the light emitting diodes at the light entrance surface of the condenser body were ideally collimated or even convergent, this could lead to uneven illumination of the sample area to be observed in the sample plane. In the worst case scenario, the light emission surfaces of the light emitting diodes could be imaged onto the sample, so that the image of the light emitting diodes could cause superimposed artifacts in the image of the sample. Therefore, a divergence of the beams of the light emitting diodes in the above-mentioned framework can be advantageous compared to ideal collimation.
Die Gehäuselinse kann gleichzeitig die Lichtaustrittsfläche der Lichtemitterdiode darstellen. Vorteilhaft kann der Strahlengang zwischen der Lichtaustrittsfläche der Lichtemitterdioden und der zu beleuchtenden Probe im gesamten Verlauf frei von Reflexionen vorgesehen sein. Das kann den Vorteil haben, dass im Gegensatz zu bekannten Kardioidkondensoren keine Reflexionsflächen hergestellt werden müssen. The housing lens can simultaneously represent the light exit surface of the light emitting diode. The beam path between the light exit surface of the light emitting diodes and the sample to be illuminated can advantageously be provided free of reflections over the entire course. This can have the advantage that, in contrast to known cardioid capacitors, no reflection surfaces have to be produced.
Die Probe kann direkt auf der Lichtaustrittsfläche angeordnet sein. Dazu können beispielsweise zu beobachtende Objekte in einem flüssigen Medium direkt auf die Lichtaustrittsfläche aufgetragen werden. Alternativ kann ein Probenträger vorgesehen sein. Der Probenträger kann beispielsweise ein in der Mikroskopie üblicher Objektträger (Slide) sein. Der Probenträger kann auch ein transparenter plattenförmiger Körper mit wenigstens einem Fluidkanal sein, der von einer Probe durchströmt wird. Im letzteren Fall kann die durchströmende Probe kontinuierlich beobachtet werden. Der Probenträger kann mittels eines Immersionsmittels optisch an die Lichtaustrittsfläche ankoppelbar sein. Auch kann der Probenträger durch Ansprengen optisch an die Lichtaustrittsfläche ankoppelbar sein. Auch kann der Probenträger mittels eines Spalts optisch an die Lichtaustrittsfläche ankoppelbar sein. Im letzteren Fall kann die Dicke des Spalts vorteilhaft kleiner als ein Viertel einer mittleren Wellenlänge (Designwellenlänge) des Beleuchtungslichts sein, um Lichtverluste zu vermeiden. Als Immersionsmittel kann beispielsweise ein Immersionsöl geeignet sein oder, insbesondere im Hobbybereich, Glycerin (Glycerol) vom Baumarkt. The sample can be arranged directly on the light exit surface. For this purpose, objects to be observed can, for example, be applied directly to the light exit surface in a liquid medium. Alternatively, a sample carrier can be provided. The sample carrier can, for example, be a slide that is common in microscopy. The sample carrier can also be a transparent plate-shaped body with at least one fluid channel through which a sample flows. In the latter case, the sample flowing through can be observed continuously. The sample carrier can be optically coupled to the light exit surface using an immersion medium. The sample carrier can also be optically coupled to the light exit surface by blowing it on. The sample carrier can also be optically coupled to the light exit surface by means of a gap. In the latter case, the thickness of the gap can advantageously be smaller than a quarter of a mean wavelength (design wavelength) of the illuminating light in order to avoid light losses. For example, an immersion oil can be suitable as an immersion agent or, especially in the hobby sector, glycerin (glycerol) from the hardware store.
Die Probe kann mit einem Deckglas abgedeckt sein. Dazu kann ein handelsübliches Deckglas für Mikroskopie, beispielsweise mit einer Dicke zwischen 0,08mm und 0,25mm, verwendet werden. Vorteilhaft kann die Dicke des Deckglases 0,17mm betragen, für die übliche Standardobjektive für Mikroskope korrigiert sein können. Zum Beobachten der Probe kann zwischen dem Deckglas und dem Mikroskopobjektiv ein Zwischenraum vorgesehen sein. Der Zwischenraum kann bei einem Trockenobjektiv als Freistrahlstrecke ausgeführt sein, bei einem Immersionsobjektiv hingegen vorteilhaft mit einem Immersionsmittel gefüllt sein. The sample can be covered with a coverslip. For this purpose, a commercially available cover glass for microscopy, for example with a thickness between 0.08mm and 0.25mm, can be used. The thickness of the cover glass can advantageously be 0.17 mm, for which common standard lenses for microscopes can be corrected. To observe the sample, a space can be provided between the cover glass and the microscope objective. In the case of a dry objective, the gap can be designed as a free-jet path, but in the case of an immersion objective, it can advantageously be filled with an immersion medium.
Vorteilhaft können zwischen den Lichtemitterdioden und dem Kondensorkörper Blenden angeordnet sein. Diese können zum Abblenden von Randstrahlen der Lichtbündel vorgesehen sein. Dadurch kann der Kontrast im Dunkelfeldbild verbessert werden. Die Blendenöffnungen können kreisförmig, beispielsweise vorteilhaft mit einem Durchmesser von 0,5mm bis 2mm ausgeführt sein. Die Blendenöffnungen können ebenfalls vorteilhaft oval oder rechteckig ausgeführt sein, wobei die kleinere Dimension, d.h. die kurze Achse bei einer elliptischen Ausführung bzw. die kurze Seite bei einer rechteckigen Ausführung senkrecht zum ersten Kegelmantel angeordnet sein können. Dann kann die Probe über eine größere Fläche mit einer schmalen Ringapertur beleuchtet werden. Apertures can advantageously be arranged between the light emitting diodes and the condenser body. These can be provided to dim the edge rays of the light bundles. This can improve the contrast in the darkfield image. The aperture openings can be circular, for example advantageously with a diameter of 0.5mm to 2mm. The aperture openings can also advantageously be designed oval or rectangular, with the smaller dimension, i.e. the short axis in an elliptical design or the short side in a rectangular design, being able to be arranged perpendicular to the first cone shell. The sample can then be illuminated over a larger area with a narrow ring aperture.
Vorteilhaft kann es sein, dass die mehreren Lichtemitterdioden jeweils in einem Abstand von weniger als dem mittleren Krümmungsradius der Lichteintrittsflächen, insbesondere von weniger als dem halben Krümmungsradius, von den Lichteintrittsflächen entfernt angeordnet sind. Vorteilhaft kann der erste Strahlabschnitt als Freistrahlstrecke ausgebildet ist. Der erste Strahlabschnitt kann in Luft verlaufen. It can be advantageous that the plurality of light emitting diodes are each arranged at a distance from the light entry surfaces at a distance of less than the average radius of curvature of the light entry surfaces, in particular less than half the radius of curvature. The first jet section can advantageously be designed as a free jet path. The first jet section can run in air.
Der Kondensorkörper kann die Grundform einer Rotationsellipsoidsegmentscheibe oder einer elliptischen Paraboloidsegmentscheibe aufweisen. Besonders vorteilhaft sind die Grundform einer Kugelscheibe, insbesondere eines Kugelsegments. Unter einem Kugelscheibe im Sinne der hier vorgestellten Erfindung kann man einen rotationssymmetrischen Körper verstehen, der aus einem Kugelsegment hervorgeht, indem von dem Kugelsegment ein kleineres Kugelsegment abgetrennt wird. Die durch das Abtrennen des kleineren Kugelsegments entstehende Fläche der Kugelscheibe kann als Deckfläche bezeichnet werden. Die Schnittlinien von Segmentgrundfläche Deckfläche mit der Mantelfläche (Kappe) können wegen der Rotationssymmetrie der Kugelscheibe in parallelen Ebenen liegen. Die Deckfläche kann die Funktion einer Hellfeldlichteintrittsfläche haben. Das Kugelsegment bzw. das der Kugelscheibe zugrundeliegende Kugelsegment kann vorteilhaft kleiner oder gleich einer Halbkugel sein. Besonders vorteilhaft kann der Kondensorkörper die Grundform einer Halbkugel aufweisen oder eines solchen Kugelsegments, das eine Segmenthöhe (Kappenhöhe) vom Kugelradius abzüglich einer vorbestimmten Solldicke d eines Probenträgers aufweist. An optisch nicht wirksamen Stellen kann der Kondensorkörper von der Grundform abweichen, er kann aber auch vollständig als diese Grundform ausgebildet sein. Der Kondensorkörper kann vorteilhaft einen Kugelradius zwischen 3mm und 15mm aufweisen, besonders vorteilhaft zwischen 5mm und 10mm. Die Lichtaustrittsfläche kann kreisförmig ausgebildet sein und vorteilhaft einen Radius zwischen 3mm und 15mm aufweisen, besonders vorteilhaft zwischen 5mm und 10mm. Die Lichtaustrittsfläche kann die Grundfläche, auch als Segmentgrundfläche zu bezeichnen, des Kugelsegments sein. Die konvexen Lichteintrittsflächen können vorteilhaft auf der Mantelfläche (Kugelzone bzw. Kugelkappe) angeordnet sein. Unter einer Kugelkappe kann man den gekrümmten Teil der Oberfläche des Kugelsegments verstehen, der in diesem Fall auch die Kugelzone darstellen kann. Bei der Kugelscheibe kann man unter Kugelzone den Teil der Kappe des der Scheibe zugrundeliegenden Kugelsegments verstehen, der zur Scheibe gehört. Die konvexen Lichteintrittsflächen können vorteilhaft einen Krümmungsradius zwischen 3mm und 15mm aufweisen, besonders vorteilhaft zwischen 5mm und 10mm The condenser body can have the basic shape of an ellipsoid segment disk of revolution or an elliptical paraboloid segment disk. The basic shape of a spherical disk, in particular a spherical segment, is particularly advantageous. Under a spherical disc in the sense of The invention presented here can be understood as a rotationally symmetrical body that emerges from a spherical segment by separating a smaller spherical segment from the spherical segment. The surface of the spherical disk created by cutting off the smaller spherical segment can be referred to as the top surface. The intersection lines of the segment base surface and the lateral surface (cap) can lie in parallel planes due to the rotational symmetry of the spherical disk. The top surface can have the function of a bright field light entry surface. The spherical segment or the spherical segment on which the spherical disk is based can advantageously be smaller than or equal to a hemisphere. Particularly advantageously, the condenser body can have the basic shape of a hemisphere or a spherical segment that has a segment height (cap height) of the spherical radius minus a predetermined target thickness d of a sample carrier. The condenser body can deviate from the basic shape at places that are not optically effective, but it can also be completely designed as this basic shape. The condenser body can advantageously have a spherical radius between 3mm and 15mm, particularly advantageously between 5mm and 10mm. The light exit surface can be circular and advantageously have a radius between 3mm and 15mm, particularly advantageously between 5mm and 10mm. The light exit surface can be the base area, also referred to as the segment base area, of the spherical segment. The convex light entry surfaces can advantageously be arranged on the lateral surface (spherical zone or spherical cap). A spherical cap can be understood as the curved part of the surface of the spherical segment, which in this case can also represent the spherical zone. In the case of the spherical disk, the term spherical zone can be understood as the part of the cap of the spherical segment on which the disk is based, which belongs to the disk. The convex light entry surfaces can advantageously have a radius of curvature between 3mm and 15mm, particularly advantageously between 5mm and 10mm
Vorteilhaft kann der zweite Kegelmantel den gleichen Kegelwinkel wie der erste Kegelmantel aufweisen. Das kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn der Kondensorkörper die Grundform eines solchen Kugelsegments hat, das eine Segmenthöhe vom Kugelradius abzüglich einer vorbestimmten Solldicke d eines Probenträgers aufweist. Ebenfalls vorteilhaft kann in diesem Fall die Grundform einer Kugelscheibe sein, dann kann deren Segmenthöhe auf das der Kugelscheibe zugrundeliegende Kugelsegment bezogen werden. The second cone shell can advantageously have the same cone angle as the first cone shell. This can be particularly advantageous if the condenser body has the basic shape of a spherical segment that has a segment height of the spherical radius minus a predetermined target thickness d of a sample carrier. In this case, the basic shape of a spherical disk can also be advantageous, in which case its segment height can be related to the spherical segment on which the spherical disk is based.
Der zweite Kegelmantel kann ebenfalls vorteilhaft einen größeren Kegelwinkel aufweisen als der erste Kegelmantel. Das kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn der Kondensorkörper die Grundform einer Halbkugel oder eines Halbkugelscheibe, d.h. einer Kugelscheibe, bei der der Kugelmittelpunkt in einer Schnittfläche, nämlich der Lichtaustrittsfläche, liegen kann, aufweist. The second cone shell can also advantageously have a larger cone angle than the first cone shell. This can be particularly advantageous if the condenser body has the basic shape of a hemisphere or a hemispherical disk, ie a spherical disk which the center of the sphere can lie in a sectional surface, namely the light exit surface.
Vorteilhaft kann an dem Kondensorkörper gegenüberliegend zur Lichtaustrittsfläche eine Hellfeldlichteintrittsfläche für ein weiteres Lichtbündel zur paraxialen Beleuchtung der Probe vorgesehen sein. Die paraxiale Beleuchtung kann eine Köhlersche Beleuchtung sein. Die Hellfeldlichteintrittsfläche kann beispielsweise als eine der Lichtaustrittsfläche gegenüberliegende Fläche eines kugelscheibenförmigen Kondensorkörpers ausgebildet sein. Die Hellfeldlichteintrittsfläche kann vorteilhaft eben oder ebenfalls vorteilhaft konkav ausgebildet sein. Die Hellfeldlichteintrittsfläche kann auch konvex ausgebildet sein. Einen solchen Kondensorkörper mit konvexer oder konkaver, d.h. nichtebener Deckfläche kann man als verallgemeinerte Kugelscheibe bezeichnen. Es sei darauf hingewiesen, dass als Kugelscheibe im Sinne der vorliegenden Erfindung auch eine derart verallgemeinerter Kugelscheibe, d.h. mit ebener Segmentgrundfläche und einer Deckfläche, die eben, konvex oder konkav ausgeführt sein kann, verstanden werden kann. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass ein Kugelsegment als ein Spezialfall einer Kugelscheibe betrachtet werden kann. In diesem Spezialfall kann die Kugelzone als Kugelkappe ausgebildet sein. A bright field light entry surface for a further light beam for paraxial illumination of the sample can advantageously be provided on the condenser body opposite the light exit surface. Paraxial illumination can be Köhler illumination. The bright field light entry surface can be designed, for example, as a surface of a spherical disk-shaped condenser body opposite the light exit surface. The bright field light entry surface can advantageously be flat or also advantageously concave. The bright field light entry surface can also be designed to be convex. Such a condenser body with a convex or concave, i.e. non-flat, top surface can be referred to as a generalized spherical disk. It should be noted that a spherical disk in the sense of the present invention can also be understood as a generalized spherical disk, i.e. with a flat segment base surface and a top surface that can be flat, convex or concave. It should also be noted that a spherical segment can be viewed as a special case of a spherical disk. In this special case, the spherical zone can be designed as a spherical cap.
Ein erfindungsgemäßes Mikroskop kann vorteilhaft umfassen: A microscope according to the invention can advantageously comprise:
• eine oben beschriebene erfindungsgemäße Durchlichtbeleuchtungseinrichtung, • a transmitted light illumination device according to the invention described above,
• ein Objektiv und • a lens and
• ein Okular und/oder einen Bildsensor. • an eyepiece and/or an image sensor.
Das Mikroskop kann vorteilhaft zur Dunkelfeldmikroskopie benutzt werden, wenn das Objektiv (26) eine kleinere NA aufweist, als die Ringapertur der Durchlichtbeleuchtungseinrichtung. Für spezielle Aufgaben ebenfalls vorteilhaft kann die Beleuchtung der Probe evaneszent erfolgen. Letzteres kann insbesondere dadurch bewerkstelligt werden, dass die NA der Durchlichtbeleuchtungseinrichtung größer als der Brechungsindex des Probenmediums vorgesehen wird. In diesem Fall kann eine Totalreflexion der Lichtbündel am Probenmedium auftreten und die Probe wird nur von evaneszenten (quergedämpften) Lichtwellen beleuchtet. The microscope can advantageously be used for dark field microscopy if the objective (26) has a smaller NA than the ring aperture of the transmitted light illumination device. The sample can also be illuminated evanescently, which is also advantageous for special tasks. The latter can be achieved in particular by providing the NA of the transmitted light illumination device to be greater than the refractive index of the sample medium. In this case, total reflection of the light bundles can occur on the sample medium and the sample is only illuminated by evanescent (transversely attenuated) light waves.
Die Durchlichtbeleuchtungseinrichtung kann vorteilhaft außerdem ein Gehäuse mit einer Aufnahmemulde für den Kondensorkörper umfassen. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn der Kondensorkörper für eine zweite Betriebsart entnehmbar ist und die Durchlichtbeleuchtungseinrichtung in dieser zweiten Betriebsart immersionsmittelfrei ohne den Kondensorkörper zur Durchlichtbeleuchtung der Probe betreibbar ist. Die zweite Betriebsart kann, je nach dem verwendeten Mikroskopobjektiv, eine schräge Hellfeldbeleuchtung oder eine weitere Dunkelfeldbeleuchtung der Probe sein. Ohne den Kondensorkörper kann die NA der Beleuchtung NA = sinfai/2) betragen, wobei ar der erste Kegelwinkel (bestimmbar als Vollwinkel) ist. Vorteilhaft kann die Mulde mit Positivtoleranz gefertigt sein, d.d. etwas größer als der Kondensorkörper. Dann kann der Kondensorkörper mittels einer dünnen Schicht (ca. 0,5pm -100pm) Immersionsmittel an dem Probenträger lösbar und ggf. verschiebbar befestigt werden. Der Probenträger kann auf das Gehäuse aufgelegt werden, so dass der Kondensorkörper in die positivtolerierte Mulde ragt, ohne dass einen mechanische Überbestimmung auftreten kann. The transmitted light illumination device can advantageously also comprise a housing with a receiving trough for the condenser body. It can be particularly advantageous if the condenser body can be removed for a second operating mode and the transmitted light illumination device is available in this second operating mode without immersion medium without the condenser body Transmitted light illumination of the sample can be operated. Depending on the microscope objective used, the second operating mode can be oblique bright field illumination or further dark field illumination of the sample. Without the condenser body, the NA of the illumination can be NA = sinfai/2), where a r is the first cone angle (determinable as a full angle). The trough can advantageously be manufactured with positive tolerance, dd slightly larger than the condenser body. The condenser body can then be attached to the sample carrier in a detachable and, if necessary, displaceable manner using a thin layer (approx. 0.5pm -100pm) of immersion medium. The sample carrier can be placed on the housing so that the condenser body protrudes into the positively tolerated trough without mechanical overdetermination occurring.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Lichtemitterdioden einzeln und/oder in mehrere Gruppen aufgeteilt ansteuerbar sind. Dann kann man mehrere Bilder mit unterschiedlicher Beleuchtung aufnehmen und mittels Bildverarbeitung Kontraste verstärken. It can be advantageous if the light emitting diodes can be controlled individually and/or divided into several groups. You can then take several images with different lighting and use image processing to enhance contrasts.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der Kondensorkörper an Flächen außerhalb optisch funktionaler Oberflächen lichtstreuend und/oder lichtabsorbierend ausgerüstet ist, insbesondere mattiert und/oder geschwärzt. Vorteilhaft kann dazu der Kondensationskörper mittels eines Immersionsmittels oder eines transparenten Klebestoffs in der Mulde des Gehäuses an das Gehäusematerial angekoppelt sein. Das Gehäuse kann beispielsweise aus einem schwarzen Kunststoff oder aus schwarz eloxiertem Aluminium bestehen. Das Gehäuse kann vorteilhaft eine geringe Bauhöhe, beispielsweise von 5mm bis 12mm aufweisen. Dann kann die erfindungsgemäße Durchlichtbeleuchtungseinrichtung auf dem Mikroskoptisch eines handelsüblichen Mikroskops angeordnet werden, wobei die Bauhöhe so niedrig ist, dass das Mikroskop innerhalb des vorhandenen fokussierbaren Bereichs des Mikroskops auf die Probe fokussiert werden kann. It can be advantageous if the condenser body is equipped to scatter and/or absorb light on surfaces outside of optically functional surfaces, in particular matt and/or blackened. For this purpose, the condensation body can advantageously be coupled to the housing material in the trough of the housing by means of an immersion medium or a transparent adhesive. The housing can, for example, be made of black plastic or black anodized aluminum. The housing can advantageously have a low overall height, for example from 5mm to 12mm. The transmitted light illumination device according to the invention can then be arranged on the microscope stage of a commercially available microscope, with the overall height being so low that the microscope can be focused on the sample within the existing focusable area of the microscope.
Vorteilhaft kann das Mikroskop ein Immersionsobjektiv umfassen, welches mit einem Immersionsmittels betreibbar ist. The microscope can advantageously include an immersion objective, which can be operated with an immersion medium.
Vorteilhaft kann die Verwendung einer erfindungsgemäßen Durchlichtbeleuchtungseinrichtung oder eines erfindungsgemäßen Mikroskops zur Untersuchung eines Präparats bzw. einer Probe sein, die biologische Untersuchungsobjekte in einem beispielsweise wässrigem Probenmedium enthält. Biologische Untersuchungsobjekte können beispielsweise Zellen oder Gewebeschnitte, welche so dünn sind, dass sie transparent sind, sein. Besonders vorteilhaft kann die Verwen- dung einer erfindungsgemäßen Durchlichtbeleuchtungseinrichtung oder eines erfindungsgemäßen Mikroskops zur Dunkelfelduntersuchung einer Blutprobe, insbesondere einer Nativblutprobe sein. It can be advantageous to use a transmitted light illumination device according to the invention or a microscope according to the invention for examining a preparation or a sample which contains biological examination objects in, for example, an aqueous sample medium. Biological examination objects can, for example, be cells or tissue sections that are so thin that they are transparent. It can be particularly advantageous to use Application of a transmitted light illumination device according to the invention or a microscope according to the invention for dark field examination of a blood sample, in particular a native blood sample.
Erfindungsgemäß vorgesehen ist außerdem ein Verfahren zum Beleuchten einer Probe umfassend: According to the invention, a method for illuminating a sample is also provided, comprising:
• Erzeugen mehrerer Lichtbündel mittels jeweils einer Lichtemitterdiode, wobei jedes Lichtbündel einen Zentralstrahl aufweist, und die aus den Lichtemitterdioden austretenden Zentralstrahlen in einem ersten Strahlabschnitt auf einem ersten Kegelmantel eines ersten stumpfen Kegels angeordnet sind, • Generating several light bundles by means of a light emitting diode, each light bundle having a central beam, and the central rays emerging from the light emitting diodes are arranged in a first beam section on a first cone shell of a first truncated cone,
• Einkoppeln der Lichtbündel in jeweils eine konvexe Lichteintrittsfläche eines rotationssymmetrischen Kondensorkörpers mit einer Symmetrieachse, welcher eine ebene Lichtaustrittsfläche aufweist. • Coupling the light bundles into a convex light entry surface of a rotationally symmetrical condenser body with an axis of symmetry, which has a flat light exit surface.
• Geradliniges Durchleiten der Lichtbündel bis zu einer Lichtaustrittsfläche des Kondensorkörpers, • Straight transmission of the light beams to a light exit surface of the condenser body,
• Auskoppeln der Lichtbündel aus der Lichtaustrittsfläche, • Coupling the light bundles from the light exit surface,
• Einkoppeln der aus der Lichtaustrittsfläche austretenden Lichtbündel in eine unmittelbar oder mittels eines Probenträgers auf der Lichtaustrittsfläche angeordnete Probe. • Coupling the light bundles emerging from the light exit surface into a sample arranged directly or by means of a sample carrier on the light exit surface.
Der Probenträger kann auf die Lichtaustrittsfläche des Kondensorkörpers aufgelegt werden oder mittels einer dünnen Schicht (Dicke z.B. 0,5pm -100pm) eines Immersionsmittels optisch an die Lichtaustrittsfläche des Kondensorkörpers angekoppelt werden. The sample carrier can be placed on the light exit surface of the condenser body or can be optically coupled to the light exit surface of the condenser body using a thin layer (thickness e.g. 0.5pm -100pm) of an immersion medium.
Die Figuren zeigen Folgendes: The figures show the following:
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel. Fig. 1 shows a first exemplary embodiment.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Fig. 2 shows a second exemplary embodiment.
Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Fig. 3 shows a third exemplary embodiment.
Fig. 4 zeigt die zweite Betriebsart des dritten Ausführungsbeispiels. Fig. 4 shows the second operating mode of the third exemplary embodiment.
Fig. 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel. Fig. 5 shows a fourth exemplary embodiment.
Fig. 6 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel. Fig. 6 shows a fifth exemplary embodiment.
Fig. 7 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel. Fig. 7 shows a sixth exemplary embodiment.
Fig. 8 zeigt ein siebentes Ausführungsbeispiel. Fig. 8 shows a seventh embodiment.
Fig. 9 zeigt das siebente Ausführungsbeispiel ohne Kondensorkörper. Fig. 9 shows the seventh exemplary embodiment without a condenser body.
Fig. 10 zeigt einen als Halbkugelscheibe ausgebildeten Kondensorkörper. Fig. 10 shows a condenser body designed as a hemispherical disk.
Fig. 11 zeigt einen als verallgemeinerte Halbkugelscheibe ausgebildeten Kondensorkörper. Fig. 12 zeigt einen als verallgemeinerte Kugelscheibe ausgebildeten Kondensorkörper. Fig. 11 shows a condenser body designed as a generalized hemispherical disk. Fig. 12 shows a condenser body designed as a generalized spherical disk.
Ausführungsbeispiele Examples of embodiments
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen erläutert. The invention is explained below using exemplary embodiments.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel. Dargestellt ist eine Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 1 für ein Mikroskop. Diese umfasst einen rotationssymmetrischen Kondensorkörper 2 mit einer Symmetrieachse 3, die in z-Richtung angeordnet ist. Der Kondensorkörper 2 weist eine ebene Lichtaustrittsfläche 4 auf, die in einer xy Ebene angeordnet ist. Fig. 1 shows a first exemplary embodiment. A transmitted light illumination device 1 for a microscope is shown. This comprises a rotationally symmetrical condenser body 2 with an axis of symmetry 3 which is arranged in the z direction. The condenser body 2 has a flat light exit surface 4, which is arranged in an xy plane.
Der Kondensorkörper 2 ist als ein Kugelsegment, hier speziell als eine Halbkugel ausgeformt und weist auf der Mantelfläche, auch als Kappe, hier speziell als Kugelkappe zu bezeichnen, mehrere konvexe Lichteintrittsflächen 5 (5a, 5b, ...) auf. The condenser body 2 is shaped as a spherical segment, here specifically as a hemisphere, and has several convex light entry surfaces 5 (5a, 5b, ...) on the lateral surface, also as a cap, here specifically as a spherical cap.
Dargestellt ist außerdem eine Probe 6, die auf einem Probenträger 7 angeordnet ist. Die Probe 6 ist mit einem Deckglas 8 abgedeckt. Der Probenträger 7 ist auf der Lichtaustrittsfläche 4 angeordnet. Ein möglicherweise vorhandener Spalt 22 kann mit einem Immersionsmittel 23 überbrückt werden, A sample 6, which is arranged on a sample carrier 7, is also shown. The sample 6 is covered with a cover glass 8. The sample carrier 7 is arranged on the light exit surface 4. A possibly existing gap 22 can be bridged with an immersion medium 23,
Die Anordnung umfasst mehrere Lichtemitterdioden (LED) 9, aus denen jeweils ein Lichtbündel 13 mit einem Zentralstrahl 14 emittierbar ist, wobei die Zentralstrahlen 14 der aus den mehreren Lichtemitterdioden 9 austretenden Lichtbündel 13 in einem jeweils ersten Strahlabschnitt 15 zwischen der Lichtemitterdiode und dem Kondensorkörper 2 auf einem ersten Kegelmantel 16 eines ersten stumpfen Kegels angeordnet sind. Der erste Kegelmantel 16 weist einen ersten Kegelwinkel 18 auf. Jedem der Lichtbündel, repräsentiert durch dessen Zentralstrahl 14, ist jeweils eine der Lichteintrittsflächen 5 (5a, 5b, ...) zugeordnet. Angedeutet sind außerdem die elektrischen Anschlüsse 12 der Lichtemitterdiode und die als Frontlinse ausgebildete Gehäuselinse 10, welche gleichzeitig die Lichtaustrittsfläche der Lichtemitterdiode 9 darstellt. In dieser Figur, wie auch in der folgenden, sind übersichtlichkeitshalber nicht die kompletten Strahlenbündel, sondern nur deren Zentralstrahlen 14 dargestellt. The arrangement comprises a plurality of light emitting diodes (LED) 9, from each of which a light bundle 13 with a central beam 14 can be emitted, the central rays 14 of the light bundles 13 emerging from the plurality of light emitting diodes 9 in a respective first beam section 15 between the light emitting diode and the condenser body 2 a first cone shell 16 of a first truncated cone are arranged. The first cone shell 16 has a first cone angle 18. Each of the light bundles, represented by its central beam 14, is assigned one of the light entry surfaces 5 (5a, 5b, ...). Also indicated are the electrical connections 12 of the light emitting diode and the housing lens 10 designed as a front lens, which at the same time represents the light exit surface of the light emitting diode 9. In this figure, as well as in the following one, for the sake of clarity, not the complete beams of rays are shown, but only their central rays 14.
Ein erster Strahlabschnitt 16 ist als Freistrahlstrecke ausgebildet. Erfindungsgemäß sind die Zentralstrahlen 14 der Lichtbündel in einem jeweils zweiten in dem Kondensorkörper 2 von der jeweiligen Lichteintrittsfläche 5a, 5b zur Lichtaustrittsfläche 4 geradlinig verlaufenden zweiten Strahlabschnitt 19 auf einem zweiten Kegelmantel 20 eines zweiten stumpfen Kegels angeordnet. Die ersten 16 und der zweite 20 stumpfe Kegel sind konzentrisch zur Symmetrieachse 3 angeordnet. Der zweite Kegelmantel 20 ist hier verschieden vom ersten Kegelmantel 16. Das liegt an der Brechung des Lichts, weil der Zentralstrahl nicht senkrecht zur Flächennormale einfällt. Der zweite Kegelmantel 20 weist einen zweiten Kegelwinkel 21 auf. A first beam section 16 is designed as a free beam path. According to the invention, the central rays 14 of the light bundles are arranged in a second beam section 19, which extends in a straight line in the condenser body 2 from the respective light entry surface 5a, 5b to the light exit surface 4, on a second cone shell 20 of a second truncated cone. The first 16 and the second 20 truncated cones are arranged concentrically to the axis of symmetry 3. The second cone shell 20 is different here from the first cone shell 16. This is due to the refraction of the light because the central ray does not fall perpendicular to the surface normal. The second cone shell 20 has a second cone angle 21.
In den weiteren Ausführungsbeispielen gelten die hier eingeführten Bezugszeichen entsprechend weiter. In the further exemplary embodiments, the reference numbers introduced here continue to apply accordingly.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Das zweite Beispiel ist ähnlich dem ersten ausgeführt mit dem Unterschied, dass die Lichtemitterdioden 9 näher am Kondensorkörper 2 angeordnet sind. Fig. 2 shows a second exemplary embodiment. The second example is similar to the first, with the difference that the light emitting diodes 9 are arranged closer to the capacitor body 2.
Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Der Kondensorkörper 2 ist als ein Kugelsegment ausgeformt, welches kleiner als eine Halbkugel ist. Die Segmenthöhe ist so gewählt, dass sie den Kugelradius abzüglich der Dicke des Probenträgers darstellt. Der erste 16 und zweite Kegelmantel 20 sind identisch und weisen denselben Kegelwinkel 21 auf. Identisch können der erste und zweite Kegelmantel sein, da in diesem Beispiel die Zentralstrahlen 14 der Lichtbündel 13 in Richtung des Normalenvektors der jeweiligen Lichteintrittsfläche des Kondensorkörpers 2 einfallen. Fig. 3 shows a third exemplary embodiment. The condenser body 2 is shaped as a spherical segment, which is smaller than a hemisphere. The segment height is chosen so that it represents the sphere radius minus the thickness of the sample carrier. The first 16 and second cone shell 20 are identical and have the same cone angle 21. The first and second cone shells can be identical, since in this example the central rays 14 of the light bundles 13 are incident in the direction of the normal vector of the respective light entry surface of the condenser body 2.
In diesem Beispiel sind die Strahlenbündel 13 detaillierter dargestellt. Die Strahlenbündel 13 können durch optionale Blenden 11 eingeschränkt sein. Sichtbar ist auch, dass die Divergenz der Strahlenbündel 13 durch die Lichtbrechung beim Eintritt in den Kondensorkörper 2 verringert wird. In this example, the beams 13 are shown in more detail. The beams 13 can be restricted by optional apertures 11. It is also visible that the divergence of the beams 13 is reduced by the refraction of light as it enters the condenser body 2.
Fig. 4 zeigt die zweite Betriebsart des dritten Ausführungsbeispiels. Hier ist der Kondensorkörper entnommen und die Anordnung 1 wird in einer zweiten Betriebsart ohne Kondensorkörper betrieben. Wenn die NA eines nicht figürlich dargestellten Beobachtungsobjektivs kleiner ist als die NA der Beleuchtungseinrichtung kann die zweite Betriebsart eine Dunkelfeldbeleuchtungseinrichtung 1 sein. Die NA der Beleuchtung an der Probe ist im Vergleich zur ersten Betriebsart verringert. Das sieht man daran, dass die Zentralstrahlen 14 im Verlauf nach der Brechung an der Unterseite des Probenträgers 7 steiler auf die Probe 6 einfallen. Wenn die NA eines Beobachtungsobjektivs größer ist als die NA der Beleuchtungseinrichtung kann die zweite Betriebsart eine schräge Hellfeldbeleuchtung sein. Fig. 4 shows the second operating mode of the third exemplary embodiment. Here the condenser body is removed and the arrangement 1 is operated in a second operating mode without the condenser body. If the NA of an observation lens (not shown in the figure) is smaller than the NA of the illumination device, the second operating mode can be a dark field illumination device 1. The NA of the illumination on the sample is reduced compared to the first mode. This can be seen from the fact that the central rays 14 follow the refraction the underside of the sample carrier 7 falls more steeply onto the sample 6. If the NA of an observation lens is greater than the NA of the illumination device, the second operating mode can be oblique bright field illumination.
Fig. 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel. Hier ist außerdem eine weitere Gruppe zweiter Lichtemitterdioden 37 vorgesehen. Deren Zentralstrahlen liegen auf einer Freistrahlstrecke auf einem dritten Kegelmantel 38. Innerhalb des Kondensorkörpers liegen sie auf einem vierten Kegelmantel 39. Dadurch kann der beleuchtbare Ringaperturbereich erweitert werden. Fig. 5 shows a fourth exemplary embodiment. A further group of second light emitting diodes 37 is also provided here. Their central rays lie on a free beam path on a third cone jacket 38. Within the condenser body they lie on a fourth cone jacket 39. This allows the illuminable ring aperture area to be expanded.
Fig. 6 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel. Dargestellt ist ein Mikroskop 24 mit einer Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 1 zur Dunkelfeldbeleuchtung der Probe 6, die auf einem Mikroskoptisch 25 angeordnet ist. Unter dem Mikroskoptisch 25 kann optional eine paraxiale Hellfeldbeleuchtungseinrichtung 32 angeordnet sein. Fig. 6 shows a fifth exemplary embodiment. A microscope 24 is shown with a transmitted light illumination device 1 for dark field illumination of the sample 6, which is arranged on a microscope table 25. A paraxial bright field illumination device 32 can optionally be arranged under the microscope table 25.
Der Probenträger 7 ist mittels eines ersten Immersionsmittels 23a an den Kondensorkörper 2 optisch angekoppelt. The sample carrier 7 is optically coupled to the condenser body 2 by means of a first immersion medium 23a.
Der Kondensorkörper 2 weist gegenüberliegend zur Lichtaustrittsfläche 4 eine Hellfeldlichteintrittsfläche 36 für ein weiteres Lichtbündel zur paraxialen Hellfeldbeleuchtung der Probe 6 auf. Die Hellfeldlichteintrittsfläche kann in einer nicht figürlich dargestellten Abwandlung des Ausführungsbeispiels als eine ebene Deckfläche eines kugelscheibenförmigen Kondensorkörpers 2 ausgebildet sein. Die Hellfeldlichteintrittsfläche 36 ist in diesem Beispiel jedoch konkav ausgebildet dargestellt. Die Hellfeldlichteintrittsfläche ist die Deckfläche der Halbkugelscheibe. Es handelt sich bei dem hier dargestellten Kondensorkörper 2 um eine verallgemeinerte Halbkugel- Scheibe mit konkaver Deckfläche. Die vorzugsweise zur Dunkelfeldbeleuchtung zu verwendende Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 1 und die optionale Hellfeldbeleuchtung 32 sind unabhängig voneinander einschaltbar. Dadurch sind reine Hellfeldbeobachtung und reine Dunkelfeldbeobachtung wahlweise möglich. Zur Hellfeldbeleuchtung sind eine erste Hellfeldlinse 33 und eine zweite Hellfeldlinse 34 vorgesehen, welche mittels einer Hellfeldlichtquelle 35 beleuchtet werden. Eine unter dem Mikroskoptisch 25 angeordnete Hellfeldbeleuchtung 32 gehört zumeist zur Grundausstattung eines Mikroskops. Vorteilhafterweise kann diese Hellfeldbeleuchtung in diesem Ausführungsbeispiel unverändert genutzt werden. Die Beleuchtungseinrichtung umfasst ein Gehäuse 30 mit einer Aufnahmemulde für den Kondensorkörper 2. Im Gehäuse ist ein Hohlraum 40 vorgesehen, der zum nicht figürlich dargestellten Verkabeln der Lichtemitterdioden 9 verwendet werden kann. Ins Gehäuse integriert sind Blenden 11 , um die Strahlenbündel der Lichtemitterdioden 9 zu begrenzen. The condenser body 2 has, opposite the light exit surface 4, a bright field light entry surface 36 for a further light bundle for paraxial bright field illumination of the sample 6. In a modification of the exemplary embodiment, which is not shown in the figure, the bright field light entry surface can be designed as a flat top surface of a spherical disk-shaped condenser body 2. However, the bright field light entry surface 36 is shown to be concave in this example. The bright field light entrance surface is the top surface of the hemispherical disk. The condenser body 2 shown here is a generalized hemispherical disk with a concave top surface. The transmitted light illumination device 1, which is preferably used for dark field illumination, and the optional bright field illumination 32 can be switched on independently of one another. This means that pure bright field observation and pure dark field observation are optionally possible. For bright field illumination, a first bright field lens 33 and a second bright field lens 34 are provided, which are illuminated by means of a bright field light source 35. A bright field illumination 32 arranged under the microscope table 25 is usually part of the basic equipment of a microscope. Advantageously, this bright field lighting can be used unchanged in this exemplary embodiment. The lighting device comprises a housing 30 with a receiving trough for the condenser body 2. A cavity 40 is provided in the housing, which can be used for wiring the light emitting diodes 9 (not shown in the figure). Apertures 11 are integrated into the housing in order to limit the beams of light emitting diodes 9.
Das Mikroskop 24 umfasst ein Mikroskopobjektiv 26. Falls es sich dabei um ein Immersionsobjektiv handelt, kann zwischen Dem Deckglas 8 und dem Objektiv 26 ein Immersionsmittel 23b verwendet werden. Das Mikroskop umfasst ein weiteres optisches Bauteil 27, welches ein Okular oder einen Bildsensor bzw eine Mikroskopkamera umfassen kann. Angedeutet ist ebenfalls ein Mikroskoptubus 28 mit einem darin verlaufenden Beobachtungsstrahlengang 29. The microscope 24 includes a microscope objective 26. If this is an immersion objective, an immersion medium 23b can be used between the cover glass 8 and the objective 26. The microscope includes a further optical component 27, which can include an eyepiece or an image sensor or a microscope camera. Also indicated is a microscope tube 28 with an observation beam path 29 running therein.
Die weiteren Bezugszeichen sind bereits in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen erläutert. The other reference numbers have already been explained in the previous exemplary embodiments.
Fig. 7 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel. Hier ist der Kondensorkörper 2 als eine Halbkugel ausgeführt. Die optionale Hellfeldbeleuchtung 32, umfassend eine Hellfeldlichtquelle 35 und eine erste Linse 33, wird hier außerdem mittels der konvexen Hellfeldlichteintrittsfläche 36 gebündelt. Zur Verringerung der effektiven Bauhöhe der Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 1 kann die Hellfeldlichteintrittsfläche 36 des Kondensorkörpers in eine Ausnehmung des Mikro- skoptischs 25 hineinragen. Fig. 7 shows a sixth exemplary embodiment. Here the condenser body 2 is designed as a hemisphere. The optional bright field illumination 32, comprising a bright field light source 35 and a first lens 33, is also bundled here by means of the convex bright field light entry surface 36. To reduce the effective height of the transmitted light illumination device 1, the bright field light entry surface 36 of the condenser body can protrude into a recess in the microscope table 25.
Eine unter dem Mikroskoptisch 25 angeordnete Hellfeldbeleuchtung 32 gehört zumeist zur Grundausstattung eines Mikroskops. Vorteilhafterweise kann diese Hellfeldbeleuchtung in diesem Ausführungsbeispiel entweder unverändert oder, wie dargestellt, mit gegenüber dem vorangegangenen Beispiel entfernter zweiter Hellfeldlinse, genutzt werden. A bright field illumination 32 arranged under the microscope table 25 is usually part of the basic equipment of a microscope. Advantageously, this bright field lighting can be used in this exemplary embodiment either unchanged or, as shown, with the second bright field lens removed compared to the previous example.
In jeweils einer Abwandlung des fünften und sechsten Ausführungsbeispiels kann die Beleuchtung der Probe 6 evaneszent erfolgen. Letzteres kann insbesondere dadurch bewerkstelligt werden, dass die NA der Beleuchtung größer als der Brechungsindex des Probenmediums vorgesehen wird. In a modification of the fifth and sixth exemplary embodiments, the sample 6 can be illuminated evanescently. The latter can be achieved in particular by providing the NA of the illumination to be greater than the refractive index of the sample medium.
Fig. 8 zeigt ein siebentes Ausführungsbeispiel. Dargestellt ist eine Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 1 für ein Mikroskop in einer Ausbruchdarstellung. Diese umfasst einen rotationssymmetrischen Kondensorkörper 2. Die Beleuchtungseinrichtung umfasst ein Gehäuse 30 mit einer Aufnahmemulde 31 für den Kondensorkörper 2. Der Kondensorkörper 2 ist für eine zweite Betriebsart entnehmbar und die Durchlichtbeleuchtungseinrichtung in dieser zweiten Betriebsart immersionsmittelfrei ohne den Kondensorkörper 2 zur Durchlichtbeleuchtung der Probe 6 betreibbar. Die zweite Betriebsart kann, je nach dem verwendeten Mikroskopobjektiv, eine schräge Hellfeldbeleuchtung oder eine Dunkelfeldbeleuchtung der Probe 6 sein. Fig. 9 zeigt das siebente Ausführungsbeispiel ohne Kondensorkörper. Ohne den Kondensorkörper kann die NA der Beleuchtung NA = sin(α1/2) betragen, wobei α1 der erste Kegelwinkel (Vollwinkel ist). Die Lichtemitterdioden 9 sind auf dem ersten Kegelmantel angeordnet, so dass sie bezüglich der angegebenen z-Richtung schräg nach oben ins Plenum leuchten. Die Zentralstrahlen treffen in der ersten Kegelspitze 17 zusammen. Fig. 8 shows a seventh embodiment. A transmitted light illumination device 1 for a microscope is shown in a broken-out view. This comprises a rotationally symmetrical condenser body 2. The lighting device comprises a housing 30 with a receiving trough 31 for the condenser body 2. The condenser body 2 can be removed for a second operating mode and the transmitted light illumination device can be removed in this second operating mode Can be operated without immersion medium without the condenser body 2 for transmitted light illumination of the sample 6. Depending on the microscope objective used, the second operating mode can be oblique bright field illumination or dark field illumination of the sample 6. Fig. 9 shows the seventh exemplary embodiment without a condenser body. Without the condenser body, the NA of the illumination can be NA = sin(α1 / 2), where α 1 is the first cone angle (full angle). The light emitting diodes 9 are arranged on the first cone shell so that they shine obliquely upwards into the plenum with respect to the specified z direction. The central rays meet in the first cone tip 17.
Fig. 10 zeigt einen als Halbkugelscheibe ausgebildeten Kondensorkörper. Die hier eben ausgebildete Deckfläche des Kondensorkörpers 2, welche unten dargestellt ist, kann, muß aber nicht, als eine Hellfeld lichteintrittsfläche 36 vorgesehen sein. Die Lichteintrittsflächen 5 liegen auf der gekrümmten Mantelfläche (Kugelzone). Der Kugelmittelpunkt liegt in der ebenen Lichtaustrittsfläche 4, die die Segmentgrundfläche darstellt. Die Halbkugelscheibe ermöglicht einen gegenüber einer Halbkugel verringerte Bauhöhe. Fig. 10 shows a condenser body designed as a hemispherical disk. The top surface of the condenser body 2, which is just formed here and is shown below, can, but does not have to, be provided as a bright field light entry surface 36. The light entry surfaces 5 lie on the curved lateral surface (spherical zone). The center of the sphere lies in the flat light exit surface 4, which represents the segment base area. The hemispherical disc allows for a reduced overall height compared to a hemisphere.
Fig. 11 zeigt einen als verallgemeinerte Halbkugelscheibe ausgebildeten Kondensorkörper. Im Unterschied zu dem als Halbkugelscheibe ausgeführten vorangegangenen Beispiel ist die Deckfläche als eine konkave Hellfeldlichteintrittsfläche 36 ausgeführt. Fig. 11 shows a condenser body designed as a generalized hemispherical disk. In contrast to the previous example, which was designed as a hemispherical disk, the top surface is designed as a concave bright-field light entry surface 36.
Fig. 12 zeigt einen als verallgemeinerte Kugelscheibe ausgebildeten Kondensorkörper. Gegenüber dem vorangegangenen Beispiel ist die Höhe reduziert. Die obenliegend dargestellte Lichtaustrittsfläche 4 ist die Segmentgrundfläche, wobei der Kugelmittelpunkt oberhalb dieser Fläche liegt. Das bedeutet, dass das zugrundeliegende Kugelsegment kleiner als eine Halbkugel ist. Fig. 12 shows a condenser body designed as a generalized spherical disk. Compared to the previous example, the height is reduced. The light exit surface 4 shown above is the segment base area, with the center of the sphere lying above this surface. This means that the underlying spherical segment is smaller than a hemisphere.
Die in allen Figuren einheitlich verwendeten Bezugszeichen sind Folgende: The reference symbols used uniformly in all figures are as follows:
1 . Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 1 . Transmitted light illumination device
2. Kondensorkörper 2. Condenser body
3. Symmetrieachse 3. Axis of symmetry
4. Lichtaustrittsfläche, Segmentgrundfläche 4. Light exit area, segment base area
5. Lichteintrittsfläche 5. Light entry surface
6. Probe 6. Sample
7. Probenträger 7. Sample carrier
8. Deckglas 9. Lichtemitterdiode 8. Cover slip 9. Light emitting diode
10. Gehäuselinse 10. Housing lens
11. Blende 11. Aperture
12. Elektrische Anschlüsse 12. Electrical connections
13. Lichtbündel 13. Light beam
14. Zentralstrahl 14. Central ray
15. erster Strahlabschnitt 15. first beam section
16. erster Kegelmantel 16. first cone shell
17. erste Kegelspitze 17. first cone tip
18. erster Kegelwinkel (Vollwinkel) 18. first cone angle (full angle)
19. zweiter Strahlabschnitt 19. second beam section
20. zweiter Kegelmantel 20. second cone shell
21 . zweiter Kegelwinkel (Vollwinkel) 21. second cone angle (full angle)
22. Spalt 22. Gap
23. Immersionsmittel 23. Immersion media
24. Mikroskop 24. Microscope
25. Mikroskoptisch 25. Microscope table
26. Objektiv 26. Lens
27. Okular / Bildsensor oder Mikroskopkamera27. Eyepiece / image sensor or microscope camera
28. Mikroskoptubus 28. Microscope tube
29. Beobachtungsstrahlengang 29. Observation beam path
30. Gehäuse 30. Housing
31. Mulde 31. Hollow
32. Koaxiale Beleuchtungseinrichtung 32. Coaxial lighting device
33. Erste Hellfeldlinse 33. First bright field lens
34. Zweite Hellfeldlinse 34. Second bright field lens
35. Hellfeldlichtquelle 35. Bright field light source
36. Hellfeldlichteintrittsfläche, Stumpffläche36. Bright field light entrance surface, truncated surface
37. Zweite Lichtemitterdioden 37. Second light emitting diodes
38. Dritter Kegelmantel 38. Third cone shell
39. Vierter Kegelmantel 39. Fourth cone shell
40. Hohlraum 40. Cavity
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