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DE2542075A1 - Auflicht-beleuchtungseinrichtung fuer hell- und dunkelfeldbeleuchtung - Google Patents

Auflicht-beleuchtungseinrichtung fuer hell- und dunkelfeldbeleuchtung

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DE2542075A1
DE2542075A1 DE19752542075 DE2542075A DE2542075A1 DE 2542075 A1 DE2542075 A1 DE 2542075A1 DE 19752542075 DE19752542075 DE 19752542075 DE 2542075 A DE2542075 A DE 2542075A DE 2542075 A1 DE2542075 A1 DE 2542075A1
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DE
Germany
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ring
illumination device
incident light
light illumination
lens
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Hans Dipl Phys Dr Determann
Guenter Reinheimer
Hans Werner Stankewitz
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Ernst Leitz Wetzlar GmbH
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Ernst Leitz Wetzlar GmbH
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Description

Auflicht-Beleuchtungseinrichtung für Hell- und Dunkelfeldbeleuchtung
Die Erfindung betrifft eine Auflicht-Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope zur Erzeugung von Hellfeld-, Phasenkontrast-, Interferenzkontrast- und Dunkelfeldbeleuchtung über einen im Beobachtungsstrahlengang angeordneten Umlenkspiegel, der im Zentrum teilverspiegelt und in einer Ringzone vollverspiegelt ist, und einen der Beleuchtungseinrichtung zugeordneten Ringkondensor, mit einer schaltbaren Blende zur Unterdrückung des Hellfeldstrahlenbündels und optischen Baugliedern zur Ausleuchtung einer Objektivpupille für Hellfeld und des Ringkondensors mit parallelem Licht für Dunkelfeld, wobei eine im HelifeIdstrahlengang als Aperturblende wirkende Blende im DunkelfoIdstrahlengang die Ausleuchtung des Objektfeldes in etwa begrenzt.
Die neue Beleuchtungseinrichtung ist insbesondere als Zusatzeinrichtung zu serienmäßigen Mikroskopen auch einfacher und kleiner Bauart geeignet.
Durch die DT-PS 2 021 78^ und die US-PS 1 9^3 510 sind Auflicht-Beleuchtungseinrichtungen der eingangs erwähnten Art bekannt geworden, bei denen ein getrenntes äußeres DunkelfeIdstrahlenbünde1 mit ringförmigem Querschnitt und ein inneres HelifeIdstrahlenbünde1 mit kreisförmigem Querschnitt erzeugt wird. Über einen unter h$ zur optischen Achse der Beleuchtungseinrichtung stehenden Spiegel werden die Beleuchtungsstrahlenbündel in den Beobachtungsstrahlengang des Mikroskops gelenkt. Der
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Spiegel ist im Bereich des auftreffenden DunkeIfeIdstrahlenbündels voll verspiegelt und im Bereich des Hellfeldstrahlenbündels teildurchlässig. Da das üunkelfeldstrahlenbündel auch nach der Einspiegelung in den Beobachtungsstrahlengang um das Hellfeldbündel herumgeführt wird, ergibt sich ein relativ großer Querschnitt des Dunkelfe Idstrahlenbündeis.
Serienmäßige Mikroskope, insbesondere solche kleiner und einfacher Bauart, besitzen im Stativ eine genormte Bohrung für den Durchtritt des Beobachtungsstrahlenbündels. Der Querschnitt dieser Bohrung ist erheblich kleiner als der vorgenannte Querschnitt des DunkelfeIdstrahlenbündels. Die bekannten Einrichtungen sind daher nicht als Zusatzeinrichtungen für diese Mikroskope geeignet.
Aus der DT-OS 23 31 750 ist dagegen eine Auflicht-Beleuchtungseinrichtung bekannt, bei der mit Hilfe eines dem Umlenkspiegel nachgeordneten auf seiner Innenseite reflektierenden Ringspiegels das DunkeIfeIdstrahlenbündel innerhalb der Bohrung im Mikroskopstativ fokussiert wird. Durch eine im Objektiv angeordnete, der Beleuchtungseinrichtung zugeordnete Ringlinse wird das DunkeIfeIdstrahlenbündel dann wieder um den Beobachtungsstrahlengang herumgeführt. Diese Einrichtung setzt aber voraus, daß eine Abbildung der Aperturblendenebene durch das DunkeIfeldstrahlenbündel auf dem teildurchlässigen Bereich des Umlenkspiegels erfolgt. Dadurch entstehen zwangsläufig Lichtverluste und Streulicht im DunkelfeIdstrahlenbündel.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Auflicht-Beleuchtungseinrichtung zu schaffen, mit der das DunkelfeIdstrahlenbünde1 durch eine verhältnismäßig enge Bohrung im Mikroskop-Stativ geführt werden kann,
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die eine volle Lichtausnutzung im DunkelfeIdstrahlenbündel gewährleistet und einfach in der Herstellung ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Auflicht-HAeuchtungseinrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aixs den Ansprüchen 2 bis 17·
Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und nachfolgend beschrieben.
Mit 1 ist ein Teil eines Mxkroskopstativbugels bezeichnet, der eine Bohrung 2 aufweist, durch die der Beobachtungsund Beleuchtungsstrahlengang geführt wird. In die Bohrung ist ein Objektiv 3 mittels eines Schraubgewindes eingesetzt. Selbstverständlich kann hier auch ein Objektivrevolver vorgesehen sein.
Auf dem Stativbügel 1 ruht die Auflicht-Beleuchtungseinrichtung k. Diese enthält eine Lichtquelle 5» die durch eine Linse 6 in die Aperturebene 7 abgebildet wird. Die Aperturebene wird durch eine beispielsweise regelbare Aperturblende 8 begrenzt.
Weitere Linsen 9 9 10 sind in ihrer Brechkraftverteilung so ausgebildet, daß sie in einer inneren Zone eine Leuchtfeldblende 11 und in einer äußeren Zone die Aperturblende 8 nach unendlich abbilden. Durch eine schaltbare Stoppblende 12 kann das innere, für Hellfeldbeleuchtung dienende Strahlenbündel ausgeblendet werden. Bei ausgeschalteter Stoppblende 12 kann durch eine ebenfalls schaltbare Leuchtfeldblende 11 das äußere, zur Dunkelfeldbeleuchtung dienende Strahlenbündel ausgeblendet
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werden. Außerdem kann eine feste Blende 11' vorgesehen sein, die die Öffnung des Dunkelfe IdstrahlenbündeIs begrenzt. Das DunkelfeIdstrahlenbünde1 wird über einen ringförmigen Vollspiegel 13» das HelifeIdstrahlenbünde1 über einen teildurchlässigen Spiegel 1k in die Richtung der optischen Achse I5 des Beobachtungsstrahlenganges umgelenkt. Die Spiegelflächen I3 und 1^ können auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sein, der unter 4 5 zur optischen Achse 16 des BeleuchtungsStrahlenbündeIs steht.
Zweckmäßigerweise wird das Teilungsverhältnis des teildurchlässigen Bereichs lh so ausgebildet, daß zumindest angenähert gleiche Helligkeiten im Dunkel- und Hellfeld entstehen, so daß beim Umschalten von Dunkel- auf Hellfeldbeleuchtung keine für das Auge unangenehmen Helligkeit sände runge η auftreten. Das gleiche Ziel kann auch erreicht werden, wenn beim Übergang von Dunkel- auf Hellfeldbeleuchtung mit dem Ausschalten der Stoppblende 12 das Einschalten eines geeigneten Graufilters gekoppelt wird. Dazu können beispielsweise die Stoppblende 12 und das Gra.ufilter auf einem Schieber oder einer anderen Wechselvorrichtung angeordnet sein. Das Graufilter kann aber auch über eine geeignete Wechselvorrichtung in der zur Objektivpupille konjugierten Ebene in den Beleuchtung sstrahlengang eingebracht werden. Das hätte den Vorteil, daß auf derselben Wechselvorrichtung auch die optischen Elemente zur Erzeugung von Interferenzkontrast und Phasenkontrast, wie z.B. Wollastonprisma und Phasenringe, angeordnet sein können.
Eine dem Umlenkspiegel nachgeordnete Ringlinse 17 bildet erfindungsgemäß die Aperturebene 7 über das DunkelfeIdstrahlenbünde1 in eine Ebene 18 ab, die vor dem Objektiv 3 innerhalb der Bohrung 2 im Stativ liegt. Eine
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im Objektiv 3 angeordnete, der Beleuchtungseinrichtung zugeordnete Ringlinse 19 nimmt das Aperturblendenbild aus der Ebene 18 auf und führt es um das abbildende System 20 des Objektivs 3 zur Objektebene 21.
Die abbildende Funktion der Ringlinsen 17> 19 macht es möglich, im Bereich der Bohrung 2 den Querschnitt des DunkelfeIdStrahlenbündeIs soweit einzuengen, daß er ohne Lichtverlust durch die Bohrung 2 geführt werden kann. Eine geometrische Trennung zwischen Dunkelfeld- und Hellfelds trahlenbündel kann erreicht werden, wenn in die Ringlinse 17 eine zylinderförmige Ringblende 22 eingesetzt wird. Diese Ringblende kann so ausgebildet werden, daß sie den inneren Rand der Lichteintrittsfläche der Ringlinse I7 abdeckt. Dadurch können Reflexionen innerhalb der Ringlinse 17 an ihrer inneren zylindrischen Begrenzung vermieden werden*
Innere Reflexionen können auch entstehen, wenn die Kanten der Ringlinse mit Phasen versehen sind. Dann ist es vorteilhaft, diese Bereiche mit entsprechenden Ringblenden abzudecken. Dies kann beispielsweise durch entsprechende Ausbildung der äußeren Fassung 23 der Ringlinse 17 geschehen.
Besonders günstig wird die geometrische Trennung zwischen Dunkel- und Hellfeldstrahlengang erreicht, wenn der Abstand der Stoppblende 12 von den Linsen 9» 1° und die Brechkraft der Linsen 9> 10 in ihrem den DunkelfeIdstrahlengang beeinflussenden Teil so gewählt werden, daß durch die Ringlinse 17 ein Schattenbild der Stoppblende 12 erzeugt wird, das die Bohrung der Kondensorringlinse 19 scharf überdeckt. Zusätzlich sollte die Festblende 11' so gestaltet sein, daß kein Licht aus dem Dunkelfeldstrahlengang auf die Innenwand beim Objektivanschraubgewinde 3f fällt, d.h. die Blende 11« soll in die Nähe des Anschraubgewindes abgebildet werden.
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Um möglichst viel Licht durch die konstruktiv gegebene schmale Ringzone der Ringlinse 1? hindurchführen zu können, ist es zweckmäßig, die Ringlinse mit sammelnder Wirkung auszuführen, wobei für die optisch bx-echenden Flächen sphärische, asphärische, torische, kegelförmige oder plane Gestalt gewählt werden kann. Besonders vorteilhaft bezüglich der Lichtführung ist es, die Lichtaustrittsfläche torisch mit sammelnder Wirkung auszubilden.
Es ist unmittelbar einsichtig, daß dieselben Überlegungen hinsichtlich der Konstruktion der Ringlinse 17 auch für die im Objektiv 3 angeordnete, der Beleuchtungseinrichtung zugeordnete Ringlinse 19 gelten. Aus fertigungstechnischen und wirtschaftlichen Gründen ist es besonders vorteilhaft, daß die in der vorliegenden Erfindung offenbarte Strahlenbünde!führung es ermöglicht, beide Ringlinsen I7 und I9 gleich auszubilden.
Werden bei beiden Ringlinsen die Lichteintrittsfläche sphärisch und die Lichtaustrittsfläche torisch mit sammelnder Wirkung versehen, dann leitet die im Objektiv 3 angeordnete, der Beleuchtungseinrichtung zugeordnete Ringlinse 19 das DunkelfeIdstrahlenbünde1 als leicht divergentes Bündel, das sich schwach von der optischen Achse 15 entfernt, auf den Objektivringspiegel 24, über den es die Objektebene 21 ausleuchtet.
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/9
Leersefte

Claims (17)

  1. Ansprüche
    Auflicht-Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope zur Erzeugung von Hellfeld-, Phasenkontrast-, Interferenzkontrast- und Dunkelfeldbeleuchtung über einen im Beobachtungsstrahlengang angeordneten Umlenkspiegel, der im Zentrum teilverspiegelt und in einer Ringzone vollverspiegelt ist, und einen der Beleuchtungseinrichtung zugeordneten Ringkondensor, mit einer schaltbaren Blende zur Unterdrückung des Hellfeldstrahlenbündels und optischen Baugliedern zur Ausleuchtung einer Objelctivpupille für Hellfeld und des Ringkondensors mit parallelem Licht für Dunkelfeld, wobei eine im HelifeIdstrahlengang als Aperturblende wirkende Blende im DunkelfeIdstrahlengang die Ausleuchtung des Objektfeldes in etwa begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß im zumindest annähernd parallelen DunkelfeIdstrahlenbündel zentrisch zur optischen Achse (Τ5) eine Ringlinse (17) angeordnet ist, die die Aperturblendenebene (7) in einer nahe dem Anschraubgewinde (3r) des Mikroskop-Objektivs (3) liegenden Ebene (18) abbildet.
  2. 2. Auflicht-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringlinse (I7) mindestens eine sphärische Fläche besitzt.
  3. 3. Auflicht-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringlinse (I7) eine sphärische und eine plane Fläche besitzt.
  4. k. Auflicht-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringlinse (17) mindestens eine torische Fläche besitzt.
  5. 5. Auflicht-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringlinse (I7) mindestens eine asphärische Fläche besitzt.
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  6. 6. Auflicht-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Hinglinse (I7) mindestens eine kegelförmige Fläche besitzt.
  7. 7. Auflicht-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteintrittsfläche der Ringlinse (17) sphärisch und die Lichtaustrittsfläche torisch geformt ist.
  8. 8. Auflicht-Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Öffnung der Ringlinse (17) eine als Hohlzylinder ausgebildete das Dunkelfeld- und das Hellfeldstrahlenbündel trennende Blende (22) eingesetzt ist.
  9. 9. Auflicht-Beleuchtungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß auf der Lichteintrittsfläche der Ringlinse (17) am inneren und äußeren Rand Ringblenden angeordnet sind.
  10. 10. Auflicht-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die innere Ringblende durch eine entsprechende Formung der Hohlzylinderblende (22) nach Anspruch 6 gebildet wird.
  11. 11. Auflicht-Beleuchtungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Lichtaustrittsfläche der Ringlinse (17) am inneren und äußeren Rand Ringblenden angeordnet sind.
  12. 12. Auflicht-Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der äußeren Ringblenden durch die Fassung (23) der Ringlinse (I7) gebildet wird.
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  13. 13. Auflicht-Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Brechkraft der Ringlinse (17) so bemessen ist, daß im Zusammenwirken mit den den DunkelfeIdstrahlengang beeinflussenden Teilen des optischen Systems (9> 10) die Stoppblende (12) auf die lichteintrittsseitige Bohrung des Ringkondensors (19» 21) abgebildet wird.
  14. 14. Auflicht-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 13> dadurch gekennzeichnet, daß die Brechkraft der Ringlinse (17) so bemessen ist, daß gleichzeitig die die Öffnung des DunkelfeIdstrahlenbündeIs begrenzende Blende (11') in die Nähe des Anschraubgewindes (31) des Objektivs (3) abgebildet wird.
  15. 15. Auflicht-Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilungsverhältnis der teilverspiegelten Zone (14) des Umlenkspiegels so gewählt ist, daß zumindest annähernd gleiche Helligkeiten im Dunkel- und Hellfeldbild entstehen.
  16. 16. Auflicht-Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Stoppblende (12) ein Graufilter derart gekoppelt ist, daß beim Ausschalten der Stoppblende (12) das Graufilter in den Hellfelds trahlengang eingeschaltet wird<und umgekehrt.
  17. 17. Auflicht-Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringlinse (17) und die Ringlinse (19) des Ringkondensors identische Bauelemente sind.
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