kritische Beleuchtung

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop mit einer Durchlicht-Beleuchtungseinrichtung für kritische Beleuchtung.

Stand der Technik

Übliche Lichtquellen, wie sie in der Lichtmikroskopie

eingesetzt werden, sind an sich sehr inhomogen (bspw.

Glühwendel oder LED-Arrays) , so dass regelmäßig Diffusoren, meist Streuscheiben, eingesetzt werden. Dies führt jedoch zu Lichtverlust in Richtung des Objekts, so dass die Lichtquelle entsprechend heller sein muss.

Bei einfachen Mikroskopen wird oft die sog. kritische

Beleuchtung eingesetzt, die mit wenig optischen Bauteilen auskommt. Üblicherweise entfallen zumindest Kollektor und Feldblende. Das Objekt befindet sich im Wesentlichen im probenseitigen Brennpunkt des Kondensors, der mit im

Wesentlichen parallelen Licht großflächig bestrahlt wird. Eine ggf. vorhandene Aperturblende befindet sich im

Wesentlichen im lampenseitigen Brennpunkt des Kondensors. Inhomogenitäten im Fernfeld der Lichtquelle sind unmittelbar im Objektbild sichtbar. Ist die Lichtquelle zu kleinflächig, kommt es zu Vignettierungen im Objektbild.

Die Bereitstellung von ausreichend großflächigen und

gleichzeitig homogenen Lichtquellen ist jedoch sehr aufwändig. Insbesondere bei hochwertigeren Mikroskopen mit höheren Ansprüchen an die optische Qualität sind solche

Lichtquellen nur mit sehr hohem Aufwand bereitstellbar. Um eine ausreichende Lichtstärke für hohe Vergrößerungen liefern zu können, müssen lichtstarke Leuchtmittel eingesetzt werden. LEDs sind als kompakte Leuchtmittel mit vielen

Vorteilen beliebt. Für eine ausreichend hohe Intensität der Beleuchtung müssen jedoch normalerweise mehrere LEDs

eingesetzt werden.

Um eine ausreichende Homogenität insbesondere auch für unterschiedliche Vergrößerungen liefern zu können, müssen Diffusoren, üblicherweise Streuscheiben, eingesetzt werden, da besonders die LED-Zwischenräume zu deutlichen

Inhomogenitäten führen. Der Einsatz einer Streuscheibe führt jedoch zu Lichtverlust, so dass hellere und/oder mehr LEDs verwendet werden müssen. Um eine ausreichende Ausleuchtung ohne Vignettierung liefern zu können, müssen bekannte Lichtquellen vergrößert werden. Dies erfordert einerseits ein Linsensystem und andererseits einen relativ langen optischen Pfad, was eine Faltung des Strahlengangs erforderlich macht. Beides erhöht den Aufwand immens.

Die Bereitstellung einer kritischen Beleuchtung von guter Qualität ist daher sehr aufwändig, weshalb bei hochwertigeren Mikroskopen im Wesentlichen ausschließlich die sog.

Köhlersche Beleuchtung eingesetzt wird, die wenig Ansprüche an die Lichtquelle stellt. Hier sind jedoch zusätzliche optische Elemente erforderlich. In der nachveröffentlichten DE 10 2011 082 770 wird ein Mikroskop mit einer Durchlicht-Beleuchtungseinrichtung für kritische Beleuchtung offenbart. Zur gezielten Beeinflussung der Richtcharakteristik der Lichtquelle wird ein Licht- richtelement eingesetzt. Damit wird eine vorgegebene

Beleuchtung (Größe, Helligkeitsabfall etc.) einer entfernten Fläche erzeugt. Dies geschieht durch Reflexion des

eingekoppelten Lichts an Wänden des Lichtrichtelements und/oder durch geeignete Strukturen (z.B. Linsen) an der Auskoppelfläche.

Es ist wünschenswert, eine ausreichend homogene kritische Beleuchtung für hochwertige Lichtmikroskope mit geringem Aufwand zur Verfügung zu haben.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird ein Mikroskop mit einer Durchlicht- Beleuchtungseinrichtung für kritische Beleuchtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte

Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.

Die Lichtquelle weist eine LED-Anordnung auf, welche

wenigstens eine LED umfasst. Der Einsatz von LEDs reduziert den Stromverbrauch und die Abwärme im Vergleich zu

Glühwendeln, so dass kaum zusätzlicher Bauraum für eine aufwändige Kühlung benötigt wird. Eine LED ist vorteilhaft gegenüber herkömmlichen Glühlampen, weil sie bei hoher

Lichtleistung und geringerer Leistungsaufnahme nur ein geringes Volumen hat und weil sie ohne Änderung der

Farbtemperatur dimmbar ist. Aufgrund des Einsatzes einer geeigneten Lichtrichteinheit (wie unten erläutert) ist ein Einsatz von herkömmliche Diffusoren nicht notwendig, so dass eine ausreichende Beleuchtungsstärke schon erreicht werden kann, wenn die LED-Anordnung nur wenige LEDs, vorzugsweise zwischen einer und höchstens vier LEDs aufweist, was den Aufbau vereinfacht und Inhomogenitäten verringert, die besonders von LED-Zwischenräumen herrühren.

Zur gezielten Beeinflussung der Richtcharakteristik der Lichtquelle wird eine Lichtrichteinheit eingesetzt. Damit wird eine vorgegebene Beleuchtung (Größe, Helligkeitsabfall etc.) einer entfernten Fläche erzeugt. Die

Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle ist vorzugsweise zu einer optischen Achse der Lichtrichteinheit parallel, vorzugsweise fallen sie zusammen.

Die Lichtrichteinheit weist zur Ausrichtung des von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichts eine reflektierende

Mantelfläche zwischen einer Einkoppelfläche und einer

Auskoppelfläche sowie einen Kollimator auf. Der Kollimator ist so innerhalb der Lichtrichteinheit angeordnet, dass die optische Achse der Lichtrichteinheit durch den Kollimator verläuft und zu einer optischen Achse des Kollimators parallel ist, vorzugsweise mit dieser zusammenfällt. Der Kollimator kollimiert bzw. parallelisiert den Winkelbereich des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts mit kleinem

Abstrahlwinkel (insbesondere kleiner einem Schwellwinkel zur Hauptabstrahlrichtung) . Er ist vorzugsweise als Linse ausgeführt. Weiter vorzugsweise liegt der Brennpunkt der Linse in der Lichtquelle. Die Mantelfläche dient dazu, den Winkelbereich des abgestrahlten Lichts mit größerem

Abstrahlwinkel (insbesondere größer einem Schwellwinkel zur Hauptabstrahlrichtung) zu parallelisieren . Die Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Schwellwinkel vom Hersteller vorgegeben und an die jeweiligen Bedingungen angepasst werden kann. Ein geeigneter Schwellwinkel liegt z.B. bei etwa 40°. Die Lichtrichteinheit ist vorzugsweise so ausgebildet, dass nahezu das gesamte von der Lichtquelle abgestrahlte und in die Lichteinkoppelfläche eingekoppelte Licht entweder durch den Kollimator oder durch die Mantelfläche parallelisiert wird. Beispielsweise kann dafür im Anschluss an die

Lichteinkoppelfläche bis zum Kollimator ein zentraler

Hohlraum vorgesehen sein, der von einer inneren Mantelfläche begrenzt wird. Beim Durchstrahlen der inneren Mantelfläche kommt es zu einer Lichtbrechung, wodurch das Licht in

Richtung der reflektierenden Mantelfläche geleitet wird. Dies ist in Figur 6 gezeigt. Die Mantelfläche hat vorzugsweise die Form eines

Rotationsparaboloids oder Rotationsellipsoids. Weiter

vorzugsweise ist die Mantelfläche als Oberflächenspiegel (vorteilhaft z.B. für UV-Optik) oder als

Totalreflexionsspiegel, der die interne Totalreflexion an der Grenzfläche (z.B. Kunststoff - Luft) nutzt, ausgebildet. Die Mantelfläche reflektiert Licht innerhalb des Licht ^¬ richtelements .

Zur weiteren Verbesserung der Lichtrichtcharakteristik der Lichtrichteinheit kann diese geeignete Strukturen (z.B.

Linsen) an oder hinter der Auskoppelfläche aufweisen. Die Struktur kann entweder in die Auskoppelfläche der

Lichtrichteinheit integriert sein oder als weitere

strukturierte optische Komponente hinter der

Lichtrichteinheit im Strahlengang platziert sein. Mit dieser strukturierten Komponente können die Winkelcharakteristik und/oder die Homogenität im Fernfeld beeinflusst und

kontrolliert werden. Dies kann durch Strukturen wie z.B. Fresnellstrukturen, Diffusoren oder Mikrostrukturen

geschehen .

Die Lichtrichteinheit kann als Kombination einzelner

funktioneller Komponenten (Kollimator, Mantelfläche und ggf. strukturierte optische Komponente) angesehen werden. Durch gezielte Kombination dieser Komponenten kann der Schwerpunkt der Optimierung entweder auf die Homogenität des beleuchteten Flecks oder auf die gezielte Steuerung des Abstrahlwinkels gelegt werden. Eine Feinabstimmung ist durch Gewichtung der verschiedenen Eigenschaften innerhalb der Lichtrichteinheit möglich .

Im Gegensatz zu üblichen Mikroskopbeleuchtungen findet durch die Lichtrichteinheit keine Abbildung der Lichtquelle statt. Die Auskoppelfläche ist groß genug für eine vollflächige Beleuchtung der Kondensorapertur. Es hat sich gezeigt, dass die Objektivpupillen von Objektiven mit unterschiedlicher Vergrößerung gut ausgeleuchtet sind, wenn die Auskoppelfläche größer als die maximale Kondensorapertur ist. Wie oben erläutert, weist die Lichtquelle selbst eine relativ kleine Lichtabstrahlfläche auf, die insbesondere kleiner ist als die Auskoppelfläche . Das von der Lichtrichteinheit ausgehende Licht ist

ausreichend gebündelt für hohe Lichteffizienz und ausreichend homogen für die kritische Beleuchtung. Dazu ist das System aus Lichtquelle und Lichtrichteinheit so eingerichtet, dass das von der Lichtrichteinheit ausgehende Licht in einem

Winkelbereich von mindestens ±10° und höchstens ±50°

abstrahlt und eine Fläche in 5 m Entfernung in einem

Winkelbereich von mindestens ±5° (Bei den in der Mikroskopie üblicherweise eingesetzten Strahlengängen mit rundem Querschnitt entspricht dies einer beleuchteten runden Fläche mit mind. 87,5 cm Durchmesser) mit Intensitätsschwankungen geringer als 50%, vorzugsweise geringer als 35%, mehr

vorzugsweise geringer als 25% beleuchtet. Mit anderen Worten schwankt die Helligkeit in einem Bereich von mindestens ±5° um die optische Achse der Lichtrichteinheit nur um höchstens 50%, 35% bzw. 25%.

Eine Streuscheibe, wie sie in Mikroskopbeleuchtungen für die Homogenisierung üblich ist, ist nicht notwendig. Der mit der Streuscheibe verknüpfte Lichtverlust tritt daher nicht auf und eine ausreichende Helligkeit ist auch mit relativ wenigen LEDs gegeben. Bevorzugte Lichtrichteinheiten sind im Wesentlichen

kegelstumpfförmig, wobei die Einkoppelfläche kleiner als die Auskoppelfläche ist. Die Auskoppelfläche kann eine

Mikrolinsenanordnung aufweisen, vorzugsweise eine

Mikrolinsenanordnung mit mehr als 20 Mikrolinsen,

vorzugsweise in einer bienenwabenartigen Struktur.

Bevorzugte Lichtrichteinheiten sind aus transparentem

Kunststoff hergestellt. Die Erfindung liefert mit geringem Aufwand eine ausreichend homogene kritische Beleuchtung für hochwertige

Lichtmikroskope, insbesondere mit Wechselobjektiven, also für sehr unterschiedliche Vergrößerungen und damit auch sehr unterschiedliche Homogenitäts- und Helligkeitsanforderungen.

Dennoch können je nach eingesetzter Lichtrichteinheit ggf. weiterhin Inhomogenitäten im Nahfeld vorliegen, d.h. im

Bereich kurz nach der Auskoppelfläche. Es hat sich gezeigt, dass bereits ein Abstand der Auskoppelfläche von der

Kondensorapertur, der wenigstens dem Doppelten des

Durchmessers der Auskoppelfläche entspricht, für Objektive ab Vergrößerungen von 20x eine ausreichende Homogenität des beobachteten Objektes bewirkt.

Je größer der Abstand der Auskoppelfläche von der Kondensorapertur, desto homogener wird das Objektfeld ausgeleuchtet. Vorzugsweise wird der Abstand jedoch höchstens so groß gewählt, dass keine Faltung des Beleuchtungsstrahlengangs notwendig ist. Dies führt zu Kostenvorteilen, da keine

Umlenkmittel benötigt werden. Üblicherweise erlaubt ein Abstand, der dem Vierfachen des Durchmessers der

Auskoppelfläche entspricht, noch einen geradlinigen

Strahlengang zwischen Auskoppelfläche und Kondensor.

Bei geringen Vergrößerungen und einhergehend kleiner Apertur ist die Schärfentiefe der Abbildung ggf. so groß, dass sogar eine relativ weit entfernt angeordnete Auskoppelfläche im Objektbild sichtbar ist. Das Bild wird inhomogen. Da jedoch die notwendige Leuchtdichte bei geringen Vergrößerungen ebenfalls gering ist, kann in diesen Fällen ein Diffusor (vorzugsweise eine Streuscheibe) als strukturierte optische Komponente im Strahlengang vorgesehen werden. Um die

Erkennbarkeit der Kondensorapertur (bspw. einer

Aperturblende) im Okular zu erhalten, wird der Diffusor zweckmäßigerweise zwischen Auskoppelfläche und Kondensor ^¬ apertur angeordnet. Er ist vorzugsweise ein- und

ausschwenkbar. Er ist vorzugsweise nahe an der Kondensor- apertur angeordnet, um den Lichtverlust möglichst gering zu halten . Entsprechendes gilt auch, wenn bei Verwendung von Objektiven hoher Vergrößerung eine Aperturblende (Iris) stark zugezogen wird. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Anordnung eines Diffusors in Abhängigkeit von der Apertur erfolgt, d.h. der Diffusor wird eingebracht, wenn eine vorbestimmte

Aperturabmessung (üblicherweise ein vorbestimmter

Blendendurchmesser) unterschritten wird.

Ist die verwendete Lichtquelle hell genug, kann der Diffusor auch permanent vorgesehen sein.

Um einerseits für geringe Aperturabmessungen mit

einhergehender hoher Schärfentiefe eine homogene Beleuchtung zu erlauben und andererseits für Objektive mit hoher

Vergrößerung eine ausreichende Leuchtdichte bereitzustellen, ist der Diffusor in besonders vorteilhafter Weise so

ausgestaltet, dass nur Licht in einem vorbestimmten Bereich um die optische Achse gestreut wird. Der Diffusor ist dazu vorzugsweise als klare Scheibe mit vordefiniertem, streuendem (vorzugsweise mattiertem) Zentralbereich ausgebildet sein. Dieser Diffusor eignet sich besonders für eine permanente Anordnung im Strahlengang.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der vordefinierte Bereich rund ist und einen Durchmesser hat, der einer

Beleuchtungsapertur von 0,35 entspricht. (Eine numerische Apertur 0,35 entspricht der üblichen Apertur eines 20x

Objektivs.) Auch ein Durchmesser, der bis zu 1,5 mal größer ist, ist geeignet, da hier immer noch die streuende Fläche klein gegenüber der gesamten Auskoppelfläche ist und somit bei hohen Vergrößerungen noch eine hohe

Beleuchtungsintensität vorliegt. Es sind Anwendungsfälle (z.B. Kontrastierverfahren) bekannt, bei denen die Beleuchtungsapertur auch bei höheren

Vergrößerungen zugezogen wird. Wenn sich der

Beleuchtungsaperturdurchmesser dem vordefinierten Bereich nähert, kann es zu störenden Streueffekten an der Kante zwischen Streubereich und Klarbereich kommen. Außerdem verändert sich die Steigung der quadratischen Abhängigkeit der Lichtintensität im Objektfeld vom Irisdurchmesser, was sich in verstärkter Helligkeitsabnahme äußert. Als Lösung bietet sich ein unrund geformter vordefinierter Bereich an, bspw. in Form eines Sterns oder sonstiger sich verjüngender Strukturen. Durch die unrunde (z.B. sternförmige)

Ausgestaltung werden Streueffekte an Kanten minimiert und es treten keine ungewöhnlichen Helligkeitseffekte beim Zuziehen der Apertur auf. Die mattierte (im Wesentlichen runde) Mitte des unrunden Bereichs sollte wiederum dem vordefinierten Durchmesser einer Beleuchtungsapertur von 0,35 entsprechen. Alternativ oder zusätzlich können Mattierungen mit Gradienten verwendet werden.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der

Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. Figurenbeschreibung

Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines

erfindungsgemäßen Mikroskops in einer schematischen

Seitenansicht, wobei der Stativfuß im Längsschnitt

dargestellt ist.

Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer für die Erfindung geeigneten Lichtrichteinheit in einer

Längsschnittsansicht (links) , einer Draufsicht (Mitte) und einer perspektivischen Ansicht (rechts) .

Figur 3 zeigt ein Diagramm der Abstrahlcharakteristik einer geeigneten Lichtquelle mit Lichtrichteinheit.

Figur 4 zeigt schematisch eine erste bevorzugte

Ausführungsform eines für die Erfindung geeigneten Diffusors.

Figur 5 zeigt schematisch eine zweite bevorzugte

Ausführungsform eines für die Erfindung geeigneten Diffusors.

Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer für die Erfindung geeigneten Lichtrichteinheit in einer

Längsschnittsansicht .

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

In Figur 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines

erfindungsgemäßen Mikroskops 100 in einer schematischen

Seitenansicht dargestellt, wobei der Stativfuß im

Längsschnitt dargestellt ist. Das Mikroskop 100 dient zum Betrachten eines Objekts 0, welches auf einem Mikroskoptisch 90 angeordnet wird. Das Mikroskop weist ein Stativ 60 zum Tragen unterschiedlicher Mikroskopelemente auf, insbesondere einer Durchlicht-Beleuchtungseinrichtung 10, eines

Objektivrevolvers 70 mit unterschiedlichen Objektiven 71 und eines Tubus 80 mit Okular.

Der Mikroskoptisch ist in bekannter Weise über Drehknöpfe 91 und 92 in z- bzw. x/y-Richtung bewegbar.

Die Durchlicht-Beleuchtungseinrichtung 10 weist eine

Lichtquelle 20 auf, die als LED-Anordnung ausgebildet ist. Eine Energieversorgung 21 dient zur Versorgung der LED- Anordnung. Über der LED-Anordnung 20 ist eine

Lichtrichteinheit 30 angeordnet, die an ihrer dem zu

beleuchtenden Objekt 0 zugewandten Seite eine größere

Auskoppelfläche 32 mit einer Abmessung (hier Durchmesser; allgemein kann es sich um eine größte oder kleinste

Längserstreckung durch einen geometrischen Schwerpunkt handeln) D aufweist. Die Lichtabstrahlfläche (Chipfläche) der Lichtquelle 20 ist deutlich kleiner als die Auskoppelfläche 32 der Lichtrichteinheit, vorzugsweise kleiner als die

Hälfte, als ein Drittel oder als ein Viertel.

Die Beleuchtungseinrichtung weist weiterhin einen Kondensor 40 auf, der eine Kondensorapertur 41 mit einer Abmessung (hier Durchmesser; allgemein kann es sich um eine größte oder kleinste Längserstreckung durch einen geometrischen

Schwerpunkt handeln) A aufweist, welche im vorliegenden

Beispiel als verstellbare Irisblende ausgebildet ist. Die Durchlicht-Beleuchtungseinrichtung 10 ist für eine kritische Beleuchtung des zu betrachtenden Objekts 0 eingerichtet. Das Objekt 0 befindet sich daher im Wesentlichen im

probenseitigen Brennpunkt eines Kondensors 40, die Aperturblende 41 befindet sich im Wesentlichen im lampenseitigen Brennpunkt des Kondensors 40.

Der Abstand d der Auskoppelfäche 32 von der Apertur 41 beträgt im gezeigten Beispiel das Doppelte der

Auskoppelflächenabmessung D.

Die Lichtrichteinheit 30 richtet das von der LED-Anordnung 20 ausgestrahlte Licht so, dass es aus der Auskoppelfläche 32 in einem Winkelbereich zwischen 10 Grad und 50 Grad abstrahlt. Das Licht weist im Fernfeld eine Intensitätsverteilung auf, sodass in einem Bereich von mindestens 5° um die

Hauptabstrahlrichtung die Intensität um höchstens 50 % schwankt (siehe Figur 3) .

In Figur 2 ist das System aus Lichtquelle 20 und

Lichtrichteinheit 30 in einer Längsschnittsansicht (links) , einer Draufsicht (Mitte) und einer perspektivischen Ansicht (rechts) jeweils schematisch dargestellt.

Die LED-Anordnung 20 weist im vorliegenden Beispiel vier einzelne LEDs in rechteckiger Anordnung auf. Sie kann jedoch auch weniger LEDs, vorzugsweise nur eine LED aufweisen. Das von der LED-Anordnung 20 als Lichtquelle abgestrahlte Licht wird an einer Einkoppelfläche 31 in die Lichtrichteinheit 30 eingekoppelt und an der oberen Auskoppelfläche 32 wieder ausgekoppelt. Zwischen der Einkoppelfläche 31 und der

Auskoppelfläche 32 erstrecken sich eine innere Mantelfläche 33 und eine äußere Mantelfläche 34. Der von der inneren

Mantelfläche 33, der äußeren Mantelfläche 34 und der

Auskoppelfläche 32 begrenzte Körper ist aus transparentem Kunststoff ausgebildet. Die äußere Mantelfläche 34 hat beispielhaft die Form eines Rotationsparaboloids und ist als Totalreflexionsspiegel ausgebildet, so dass das Licht in Richtung Auskoppelfläche gelenkt wird. Die äußere

Mantelfläche kann aber auch als Rotationsellipsoid oder

Freiformfläche ausgebildet sein. Die innere Mantelfläche 33 begrenzt einen Kanal, dessen Form an ein Trinkgefäß erinnert. Innerhalb des von der inneren Mantelfläche 33 begrenzten Kanals ist ein als Linse 35 ausgebildeter Kollimator

angeordnet. Eine Symmetrieachse 36 bildet die optische Achse der Lichtrichteinheit sowie die des Kollimators und die

Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle 20.

Die Auskoppelfläche 32 weist in der dargestellten

Ausführungsform eine Mikrolinsenanordnung auf, wobei die Mikrolinsen bienenwabenartig geformt sind. Die

Auskoppelfläche 34 kann jedoch auch unstrukturiert (wie in Figur 6) oder anders strukturiert (z.B. Fresnellinsen) ausgebildet sein.

Die Lichtrichteinheit 30 bildet die Lichtquelle 20 nicht ab. Eine bevorzugte Abstrahlcharakteristik einer

Lichtrichteinheit mit LED ist in Figur 3 dargestellt.

In Figur 3 ist die Lichtstärke in einem kartesischen Diagramm aufgetragen. Hierbei ist auf der y-Achse die Lichtstärke I [Cd] in 5 Meter Entfernung gegen den Abstrahlwinkel [°] auf der x-Achse aufgetragen, wobei als Lichtquelle 20 eine einzelne Luxeon Rebel Weißlicht LED verwendet worden ist. Es ist erkennbar, dass das Licht so gerichtet ist, dass der Schwerpunkt der Abstrahlung im Bereich der optischen Achse (0°) liegt. Es tritt somit eine gewisse Bündelung des

abgestrahlten Lichts auf, sodass die wesentliche

Lichtleistung im Bereich zwischen -15° und +15° liegt. Es ist weiterhin erkennbar, dass zwischen -5° und +5° nur eine geringe Intensitätsschwankung stattfindet, welche unter 50 % liegt .

Bei einem Mikroskop gemäß Figur 1 kann bei kleinen

Abmessungen der Apertur 41 (Aperturblendenöffnungsdurchmesser A) die Schärfentiefe so groß werden, dass die Struktur der Auskoppelfläche im Objektbild erkennbar wird. Dies führt zu unerwünschten Inhomogenitäten. Zur Beseitigung dieser

Inhomogenitäten kann ein Diffusor als strukturierte optische Komponente im Strahlengang zwischen Auskoppelfläche 32 und Apertur 41 vorgesehen werden, vorzugsweise nahe an der

Apertur 41. In einer bevorzugten Ausführungsform der

Erfindung ist der Diffusor auf besondere Weise ausgebildet, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 erläutert wird. Die Diffusoren können dauerhaft im

Strahlengang angeordnet sein oder in Abhängigkeit von der Aperturabmessung ein- und ausgeschwenkt werden. In diesem Fall werden sie bei Unterschreiten einer Schwellen- Aperturabmessung (üblicherweise Durchmesser) eingeschwenkt und bei Überschreiten ausgeschwenkt. Die Schwellen- Aperturabmessung entspricht vorzugsweise einer numerischen Apertur von 0,35.

In Figur 4 ist eine erste Ausführungsform 400, in Figur 5 eine zweite Ausführungsform 500 eines solchen Diffusors dargestellt. Beide Diffusoren bestehen im Wesentlichen aus einer klaren Scheibe mit Durchmesser Dl, die in einem

vorbestimmten Bereich 401 bzw. 501 streuend ausgebildet ist. Dazu wird der vorbestimmte Bereich vorzugsweise mattiert, beispielsweise durch Sandstrahlen. Der Durchmesser Dl ist so gewählt, dass der Diffusor auf einfache Weise im Strahlengang angeordnet werden kann, ohne zu Abschattungen zu führen. Er entspricht zweckmäßigerweise mindestens einer maximal

möglichen Abmessung der Beleuchtungsapertur.

Die Ausführungsform gemäß Figur 4 weist einen runden

Streubereich 401 auf, dessen Abmessung D2 (hier Durchmesser, allgemein kann es sich um eine größte oder kleinste

Längserstreckung durch einen geometrischen Schwerpunkt handeln) an eine vorbestimmte Aperturabmessung (vorzugsweise entsprechend einer numerischen Apertur 0,35) angepasst ist.

Die Ausführungsform 500 gemäß Figur 5 ist sternförmig

ausgebildet, wobei eine Abmessung D2 (kleinste

Längserstreckung durch einen geometrischen Schwerpunkt) eines zentralen (insbesondere konvexen) Bereichs in der Mitte ebenfalls an eine vorbestimmte Aperturabmessung (vorzugsweise entsprechend einer numerischen Apertur 0,35) angepasst ist. Neben dem zentralen Bereich in der Mitte weist der

vorbestimmte Bereich 501 zusätzlich sich verjüngende

Strukturen auf, um insbesondere eine sprunghafte Lichtabnahme während eines Schließens der Aperturblende und eine Streuung an dem Übergang vom Streubereich zum klaren Bereich zu vermeiden .

In Figur 6 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Lichtrichteinheit 30' in einer Längsschnittsansicht zur

Skizzierung des inneren Aufbaus (Mitte) , mit Lichtwegen

(links) und mit Lichtwegen sowie einer vorgesetzten

strukturierten optischen Komponente (rechts) jeweils

schematisch dargestellt.

Das von der LED-Anordnung 20 als Lichtquelle abgestrahlte Licht wird an einer Einkoppelfläche 31' in die

Lichtrichteinheit 30' eingekoppelt und an einer oberen Auskoppelfläche 32' wieder ausgekoppelt. Zwischen der

Einkoppelfläche 31' und der Auskoppelfläche 32' erstreckt sich eine äußere Mantelfläche 34 ' . Im Anschluss an die

Einkoppelfläche 31' erstreckt sich eine innere Mantelfläche 33', die einen zylinderförmigen Hohlraum 37 begrenzt, der nach oben von einem als Linse 35' ausgebildeten Kollimator begrenzt wird. Beide optisch wirksamen Flächen des

Kollimators können zur Kollimation des Lichts beitragen, so dass die Austrittsfläche nicht zwangsweise plan sein muss. Der lichtquellenseitige Brennpunkt B der Linse 35' liegt in der Ebene der Lichtquelle 20.

Der von der inneren Mantelfläche 33', der äußeren

Mantelfläche 34', dem Kollimator 35' und der Auskoppelfläche 32 ' begrenzte Körper ist aus transparentem Kunststoff

ausgebildet. Die äußere Mantelfläche 34' hat die Form eines Rotationsparaboloids und ist als Totalreflexionsspiegel ausgebildet, so dass das Licht in Richtung Auskoppelfläche 32' gelenkt wird. Eine Symmetrieachse 36 bildet die optische Achse der Lichtrichteinheit 30' sowie die des Kollimators 35' und die Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle 20.

Licht, das in den Hohlraum 37 eintritt, durchstrahlt entweder den Kollimator 35' oder die innere Mantelfläche 33', wobei es im letzteren in Richtung der reflektierenden äußeren

Mantelfläche 34' gebrochen wird. So wird nahezu das gesamte in die Einkoppelfläche 31' eingekoppelte Licht

parallelisiert. Die Auskoppelfläche 32 ' ist in der dargestellten

Ausführungsform unstrukturiert. Hinter der Auskoppelfläche kann eine strukturierte optische Komponente 38 vorgesehen sein, im vorliegenden Fall eine Mikrolinsenanordnung .