專利名稱：用于顯微鏡的照明裝置的制作方法
根據(jù)權(quán)利要求1及28的前序部分所述，本發(fā)明涉及一種用于顯微鏡的照明裝置。
顯微鏡的照明裝置中，其照明光程含有一個(gè)燈泡、一個(gè)照明鏡組以及一些機(jī)械光闌。光闌大小及形狀都必須適合使用的物鏡和希望的照明方式。出于這種原因，人們便將其過渡到自動(dòng)控制可變光闌的大小。對(duì)此，顯微鏡的機(jī)械光闌與濾光鏡均需帶有一種電氣傳動(dòng)或調(diào)整裝置，且同一種控制裝置相連。如果想得到各種顯微照明方式，就需要大量的光闌和濾光鏡，所以這種控制方式將帶來許多機(jī)械與電氣費(fèi)用。
在DE 3108389A1中公布了一種用于顯微鏡的照明裝置，它采用可控液晶光電管作為機(jī)械光闌，而液晶光電管帶有確定的結(jié)構(gòu)。對(duì)于不同的照明方式，如垂直照明/透光照明，斜照明，暗場照明，相位對(duì)比照明以及偏振照明等等，它們均采取不同構(gòu)造的液晶光電管。
倘若預(yù)先固定了各種光電管的電極結(jié)構(gòu)，它就只能用于放大率為某一預(yù)定值的顯微鏡。如果通過使用另外一個(gè)物鏡來選擇放大倍數(shù)，就必須在顯微鏡中裝入一個(gè)與其相匹配的液晶光電管。此外，為了裝入各種照明方式，還需對(duì)各個(gè)液晶光電管彼此進(jìn)行替換。若采用這種確定的結(jié)構(gòu)，要改變照明方式而沒有硬件的變化是不行的。
該申請(qǐng)中采用一種計(jì)算機(jī)作為控制裝置，經(jīng)過一種特殊的控制電路，該計(jì)算機(jī)同液晶光電管連接起來，且光電管采用規(guī)定的結(jié)構(gòu)，并可流經(jīng)電流。
在DE 3734691A1中公布了一種平面光源，它由各個(gè)相互排列的LED組成。LED單獨(dú)進(jìn)行控制，并用來代替常用的鹵素?zé)簟Ｔ撗b置的缺點(diǎn)為，由于LED發(fā)光較弱，所以只適用于光量有限的顯微照明。此外，這種自身發(fā)光的LED較大，因此各個(gè)光闌所顯示出的分辨率就比較粗糙。
由此，本發(fā)明的目的便是進(jìn)一步發(fā)展現(xiàn)有的技術(shù)水平，利用可單獨(dú)控制的光電管，以實(shí)現(xiàn)不同的照明方式。
根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1與28的特征部分所給出的特征，該目的可得以實(shí)現(xiàn)，發(fā)明的優(yōu)選發(fā)展則是從屬權(quán)利要求的目標(biāo)所在。
在明場光闌或孔徑光闌進(jìn)行配對(duì)的平面上，通過一種LED裝置能夠?qū)崿F(xiàn)無焰燃燒照明或緊急照明，這種LED為一個(gè)帶可控單象素的平面矩陣。例如，利用計(jì)算機(jī)來控制這種單控象素，便可以產(chǎn)生不同的透明/不透明樣板，由此以得到不同的光闌形狀及光闌大小。
在此，形成的光闌同時(shí)也可以在計(jì)算機(jī)內(nèi)的監(jiān)控器上顯示出來。如果數(shù)據(jù)交換計(jì)算儀與顯微鏡的控制裝置連接起來，也會(huì)帶來一些優(yōu)點(diǎn)。這樣，數(shù)據(jù)就可以通過正在使用的物鏡傳輸給控制程序，然后，利用這些裝載于計(jì)算機(jī)中的控制程序來確定所需光闌的大小及形狀。
通過采用商業(yè)上通用的視頻投影機(jī)作為顯微鏡的照明裝置，可以實(shí)現(xiàn)不同的照明方式。這種視頻投影機(jī)帶有LCD，或還帶有DLP(數(shù)字照明技術(shù))，這樣，就不再需要對(duì)目前通用的光闌，濾光器等進(jìn)行機(jī)械匹配了。因此，現(xiàn)在顯微鏡所采用的機(jī)械光闌，濾光器，相環(huán)等都可以完全去掉。
商業(yè)上通用的視頻投影機(jī)，如Sony CPJ-PC200E或InFocus SYSTEMSLitePro620，它們可以通過簡單的照明光學(xué)技術(shù)在顯微鏡支架上做成為一種凸緣，用來代替常規(guī)的光源及光闌與濾光器。將現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)化視頻輸入端與相應(yīng)的計(jì)算機(jī)視頻卡輸出端連接起來，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻投影機(jī)的控制，這種標(biāo)準(zhǔn)化視頻輸入端如VGA,SVGA,PAL,SECAM,NTSC,RGB等。
如果采用帶彩色LCD的視頻投影機(jī)，照明光的顏色可通過視頻信號(hào)來進(jìn)行調(diào)整。對(duì)此，甚至有更簡單的方式及方法，即在LCD的不同位置上同時(shí)產(chǎn)生不同的顏色，而且顯微鏡的照明光源在各個(gè)位置處產(chǎn)生的亮度都不相同。
在此，可采用商業(yè)上通用的設(shè)備作為視頻卡和計(jì)算機(jī)。對(duì)于視頻投影機(jī)的控制，只需一個(gè)PC或一種裝有視頻卡的輕便計(jì)算機(jī)就可以了。視頻卡既可以與視頻投影機(jī)連接，也可以同另一個(gè)監(jiān)控器相連接，以調(diào)整顯示透明/不透明樣板。
通過一種TV攝像機(jī)及閉合的TV監(jiān)控器來顯示物體的顯微圖象，可以以一種更優(yōu)選的方式方法實(shí)現(xiàn)下述目的，即改變LCD上的圖象，以在TV監(jiān)控器上看到變化的顯微圖象。由此，通過逐步改變LCD圖象上的照明，便得到理想的物體圖象顯示。
在利用此類TV適配器或TV投影機(jī)觀察顯微圖象時(shí)，三芯象素的視頻投影機(jī)在圖象邊緣會(huì)形成色差(Colour Shading)。該色差是由于投影機(jī)內(nèi)的棱鏡色散所造成的。在形成LCD圖象時(shí)，該色差可以由照明事先進(jìn)行考慮。對(duì)此，由LCD在邊緣產(chǎn)生一種相應(yīng)的顏色修正圖象，或通過緊急照明對(duì)孔徑進(jìn)行相應(yīng)的限制。這樣，通過比較簡單的方式方法，由位置決定的色差就可由照明進(jìn)行相應(yīng)的修正了。
若采用焰燃燒照明(khler’schen Beleuchtung)，到達(dá)邊緣的光強(qiáng)將會(huì)在很大區(qū)域內(nèi)降低。而利用LCD照明裝置，這些降低的光強(qiáng)則可由LCD上的“顛倒”光闌像來進(jìn)行補(bǔ)償。LCD上的這種光闌像也使邊緣的亮度增加了。
顯然，采用本發(fā)明的另一種方案也能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)這種功能。例如，由一種TV攝像機(jī)產(chǎn)生視頻信號(hào)，該視頻信號(hào)中包含有到達(dá)圖象邊緣的亮度降。相應(yīng)地，利用一種計(jì)算機(jī)控制裝置來測量該亮度降，以形成相應(yīng)的顛倒圖象信號(hào)。若采用的照明孔徑是可變化的，那么這種校正就可以以一種優(yōu)選的方法來自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明還有一種方案，其中，計(jì)算機(jī)通過一種線路與另一個(gè)計(jì)算儀連接起來，由此以對(duì)照明條件進(jìn)行遙控。在裝有多個(gè)顯微鏡的研究室中，這樣做的意義尤為重大，例如，在舉辦教學(xué)的范圍之內(nèi)，可以制造完全相同的照明條件。顯然，其它的顯微功能也可以通過這種線路得到遙控。
此外，如果通過LCD另外還將方向及/或錄音信息淡入顯微鏡光程中的話，其優(yōu)點(diǎn)會(huì)更大。這種集中作用可以同光闌的照明顯示作用一道在LCD上形成。
通過采用視頻投影機(jī)，不需要移動(dòng)任何東西就能轉(zhuǎn)換到另外一種照明方式，或形成另外一種光闌。因此，各種光闌與照明方式也可以隨同視頻信號(hào)的交變頻率而取得變化。這種用于顯微照明的“頻閃效應(yīng)”可以典型地用來對(duì)自身運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行移動(dòng)分析，譬如，在顯微鏡下通過攝影像象素對(duì)活細(xì)胞進(jìn)行分析等。
根據(jù)典型的實(shí)施方案，再參照?qǐng)D解，本發(fā)明可得到更詳盡的闡述。其中
圖1一種裝有視頻投影機(jī)的顯微鏡視圖。
圖2LCD上產(chǎn)生的第一種圖象。
圖3LCD上產(chǎn)生的第二種圖象。
圖4LCD上產(chǎn)生的第三種圖象。
圖5LCD上產(chǎn)生的第四種圖象。
圖6LCD上產(chǎn)生的第五種圖象。
圖1示出了一種顯微鏡1，它帶有一個(gè)物鏡9及一個(gè)物體6。顯微鏡1提供一個(gè)照明光程4，其照明光軸為10，光程中含有照明鏡組3和孔徑光闌平面AP。視頻投影機(jī)的機(jī)箱11通過耦合裝置12連接在顯微鏡1上，耦合裝置12帶有一個(gè)匹配鏡組20。在機(jī)箱11里，LCD 5布置于一個(gè)同孔徑光闌平面AP相配對(duì)的平面AP′上，并由光源2進(jìn)行照明。LCD5通過集成于機(jī)箱11內(nèi)的LCD-控制裝置23和視頻電纜19與控制/計(jì)算儀裝置7連接起來。控制/計(jì)算儀裝置7與監(jiān)控器8之間由監(jiān)控電纜18組成電氣連接。
機(jī)箱11中還另外集成有一種音頻單元21。
此外，控制/計(jì)算儀裝置7通過數(shù)據(jù)線14與接口13同顯微鏡1的控制裝置連接起來，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?？刂?計(jì)算儀裝置7中還集成了一種線路接口22，通過這種線路接口，可對(duì)照明裝置和所有的其它顯微功能進(jìn)行遙控。
此后，在顯微鏡1上安裝一種TV攝像機(jī)15，用以傳輸物體6的圖象，它由一種TV電纜17同TV監(jiān)控器16連接起來。
通過裝載于控制/計(jì)算儀7中的控制程序的控制，在LCD5上便形成一種相應(yīng)的由菜單引導(dǎo)的透明/不透明樣板。該樣板同時(shí)由監(jiān)控器8進(jìn)行顯示。典型地，可采用WINDOWS界面作為裝載控制程序的界面，由此，通過鼠標(biāo)控制，可以完全由人工方法對(duì)參數(shù)作出變化調(diào)整。
圖2示出為LCD5，其中心是照明光軸10。LCD5上顯示了一種圓形的，含有透明(T)區(qū)和不透明(O)區(qū)的圖象。這種調(diào)整適合于孔徑光闌及明場光闌的開角。
圖3示出的為含透明(T)半圓圖象的LCD5，在顯微鏡中，利用它來調(diào)整照明方式以進(jìn)行斜面照明。
圖4所示出的LCD5含有幾個(gè)透明(T)的圓段圖像，其中各個(gè)圓段可涂有不同的顏色。這種方式同樣可在顯微鏡中用來作為斜面照明。
圖5所示出的LCD5在其照明光軸10中帶有一個(gè)不透明的圓(O)，在該圓的周圍布置了一個(gè)透明的環(huán)(T)。這種光闌在顯微鏡中用作暗場照明。
圖6所示的LCD5在其照明光軸10中帶有一個(gè)透明圓(T)，在該圓的周圍布置了一個(gè)不透明的環(huán)(O)。這種光闌可典型地用于顯微鏡中的相位對(duì)比照明。
典型實(shí)施方案中講述了一種帶有集成LCD的視頻投影機(jī)，但本發(fā)明并不局限于帶LCD的視頻投影機(jī)，它顯然還可以采用其它構(gòu)造的視頻投影機(jī)。譬如，采用帶DLP(Digital-Light-Processing)技術(shù)的視頻投影機(jī)，它帶有移動(dòng)的微型鏡面，根據(jù)反射原理進(jìn)行工作。
將來，也可采用電氣與/或磁場作用的材料來代替LCD的地位。這種材料可以為聚合塑料，如聚酰亞胺等，由相應(yīng)的控制來改變其光學(xué)特性。
上述照明裝置在顯微鏡上進(jìn)行垂直照明工作時(shí)，可通過大家熟悉的開關(guān)方法來實(shí)現(xiàn)，例如，采用可折疊的偏向鏡也能實(shí)現(xiàn)顯微鏡上的垂直照明/透光照明中的任何一種，這也屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
符號(hào)清單1-顯微鏡2-光源3-照明鏡組4-照明光程5-LCD6-物體7-控制/計(jì)算儀裝置8-監(jiān)控器9-物鏡10-照明光軸11-機(jī)箱12-耦合裝置13-接口14-數(shù)據(jù)線15-TV攝像機(jī)16-TV監(jiān)控器17-TV電纜18-監(jiān)控電纜19-視頻電纜20-匹配鏡組
21-音頻單元22-線路接口23-LCD控制裝置AP-孔徑光闌平面AP′-與孔徑光闌平面配對(duì)的平面
權(quán)利要求
1．顯微鏡(1)的照明裝置，帶有一光源(2)，一個(gè)照明鏡組(3)以及一個(gè)置于光程(4)中的LCD(5)，其中，光源(2)的照明光經(jīng)過LCD(5)而被導(dǎo)向物體(6)，它還帶有一種控制和計(jì)算儀裝置(7)，用來控制LCD(5)，以在LCD(5)上產(chǎn)生一種透明/不透明樣板，其特征在于，LCD(5)排列于平面(AP′)中，該平面同明場光闌平面或孔徑光闌平面(AP)互為配對(duì)，且LCD(5)為一種平面矩陣，它由單個(gè)相互排列的等尺寸象素組成，其中，這些象素均可單獨(dú)進(jìn)行控制，以形成任意的透明/不透明樣板，另外，控制和計(jì)算儀裝置(7)構(gòu)成一種帶印刷電路板的計(jì)算機(jī)，該印刷電路板產(chǎn)生圖象信號(hào)以控制LCD(5)，在此，LCD(5)上形成的圖象同時(shí)也可在獨(dú)立監(jiān)控器(8)上得到顯示。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，LCD(5)為彩色的LCD。
3．根據(jù)權(quán)利要求1-2的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，利用控制/計(jì)算儀裝置(7)在LCD(5)上產(chǎn)生一個(gè)與使用物鏡(9)相匹配的透明/不透明樣板，以實(shí)現(xiàn)無焰燃燒照明，而這種透明/不透明樣板則利用照明鏡組(3)在開口平面(AP)上形成圖象顯示。
4．根據(jù)權(quán)利要求1-2的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，利用控制/計(jì)算儀裝置(7)在LCD(5)上產(chǎn)生一個(gè)與使用物鏡(9)相匹配的透明/不透明樣板，以實(shí)現(xiàn)緊急照明，而這種透明/不透明樣板則利用照明鏡組(3)在明場光闌平面上形成圖象顯示。
5．根據(jù)權(quán)利要求3或4的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，在LCD(5)上形成一種透明的圓形圖象以作為透明/不透明樣板，它由單象素組成，且位于照明光程(4)的照明光軸(10)之中(圖2)。
6．根據(jù)權(quán)利要求3或4的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，在LCD(5)上形成一種不透明的圓形圖象作為透明/不透明樣板，它由單象素組成，且位于照明光程(4)的照明光軸(10)之中(圖5)。
7．根據(jù)權(quán)利要求3或4的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，在LCD(5)上形成一種圖象作為透明/不透明樣板，它由單象素組成，位于照明光程(4)的照明先軸(10)之中，且至少含有一個(gè)圓段(圖3，圖4)。
8．根據(jù)權(quán)利要求3或4的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，在LCD(5)上形成一種圖象作為透明/不透明樣板，它由單象素組成，位于照明光程(4)的照明光軸(10)中，且含有單個(gè)的環(huán)狀不透明區(qū)域(圖6)。
9．根據(jù)權(quán)利要求1或8之一的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，光源(2)與LCD(5)為分離的組件。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，組件設(shè)在隔離機(jī)箱(11)之中。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，顯微鏡(1)帶有一個(gè)為機(jī)箱(11)而設(shè)的耦合裝置(12)。
12．根據(jù)權(quán)利要求9～11之一的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，采用一種商用的視頻投影機(jī)作為分離組件。
13．根據(jù)權(quán)利要求9～12之一的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，分離組件裝備了一種音頻單元(21)。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，音頻單元由控制/計(jì)算儀裝置(7)進(jìn)行控制。
15．根據(jù)上述權(quán)利要求至少之一的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，LCD(5)另外還用來顯示錄音及/或方向信息。
16．根據(jù)上述權(quán)利要求至少之一的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，由LCD(5)調(diào)整照明光的亮度及/或色溫。
17．根據(jù)上述權(quán)利要求至少之一的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，利用圖象信號(hào)的全圖或半圖交變頻率來調(diào)整其它的照明方式。
18．根據(jù)上述權(quán)利要求至少之一的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，通過控制/計(jì)算儀裝置(7)的控制，在LCD(5)的不同位置按時(shí)間依次形成透明/不透明樣板。
19．根據(jù)上述權(quán)利要求至少之一的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，顯微鏡(1)帶有一種電子接口(13)。
20．根據(jù)權(quán)利要求19的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，控制/計(jì)算儀裝置(7)通過接口(13)與顯微鏡(1)相連接，以控制可電轉(zhuǎn)換的各個(gè)顯微鏡功能。
21．根據(jù)權(quán)利要求19-20的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，顯微鏡(1)利用一種線路同外部控制相連。
22．根據(jù)權(quán)利要求21的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，至少對(duì)于一種顯微鏡(1)，照明是通過該線路進(jìn)行調(diào)整的。
23．根據(jù)權(quán)利要求22的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，由該線路對(duì)所有的顯微功能進(jìn)行調(diào)整。
24．至少根據(jù)上述權(quán)利要求之一的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，可采用一種DMD(Digital-Mirror-Device)替代LCD的地位。
25．根據(jù)權(quán)利要求3的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，在邊緣產(chǎn)生一種光強(qiáng)增加的圖象，以補(bǔ)償LCD上被觀察圖象的亮度降。
26．根據(jù)權(quán)利要求25的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，用一種裝于顯微鏡上的TV攝像機(jī)產(chǎn)生觀察圖象的視頻信號(hào)，而這種信號(hào)則供給計(jì)算機(jī)/調(diào)整裝置對(duì)亮度降實(shí)行自動(dòng)補(bǔ)償。
27．根據(jù)權(quán)利要求4的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，現(xiàn)有觀察圖象的色差由相應(yīng)匹配的隨地信號(hào)在LCD上進(jìn)行補(bǔ)償，其中，由控制/調(diào)整裝置在LCD上產(chǎn)生一種透明/不透明樣板，其色溫隨地方的不同而不同。
28．顯微鏡(1)的照明裝置，其特征在于，采用一種視頻攝影機(jī)作為光源(2)，它由商用的控制/計(jì)算儀裝置(7)的印刷電路板視頻信號(hào)進(jìn)行控制。
29．根據(jù)權(quán)利要求28的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，采用一種商用的PC或輕便計(jì)算機(jī)作為控制/計(jì)算儀裝置(7)。
30．根據(jù)上述權(quán)利要求至少之一的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，采用一種電氣與/或磁場作用的聚合塑料代替LCD。
31．根據(jù)上述權(quán)利要求至少之一的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，照明裝置在顯微鏡中作垂直照明或透光照明。
32．根據(jù)權(quán)利要求31的顯微鏡(1)照明裝置，其特征在于，在顯微鏡中，安置接口用來選擇切換垂直與透光照明。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種顯微鏡(1)照明裝置,它帶有一個(gè)光源(2),一個(gè)照明鏡組(3)以及一個(gè)裝于照明光程(4)中的LCD(5)。照明光由光源(2)經(jīng)過LCD(5)導(dǎo)向物體(6),其中,利用一種控制與計(jì)算儀裝置(7)在LCD(5)上形成一種透明/不透明樣板。LCD(5)放置于與明場或孔徑光闌平面(AP)相配對(duì)的平面(AP′)上,且提供一種平面矩陣,矩陣由單個(gè)相互排列的等尺寸象素組成,這些等尺寸象素均可單獨(dú)進(jìn)行控制,以形成任意一種透明/不透明樣板?？刂?計(jì)算儀裝置(7)構(gòu)成了帶印刷電路板的計(jì)算機(jī)。印刷電路板產(chǎn)生圖象信號(hào)去控制LCD(5),在LCD(5)上產(chǎn)生的圖象同時(shí)也能在獨(dú)立監(jiān)控器(8)上得到顯示。
文檔編號(hào)G02B21/08GK1212059SQ97192472
公開日1999年3月24日 申請(qǐng)日期1997年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月25日
發(fā)明者K·J·沙爾茲 申請(qǐng)人:萊卡顯微及系統(tǒng)有限公司