DD145805B1

DD145805B1 - Beleuchtungsanordnung fuer mikroskope

Info

Publication number: DD145805B1
Application number: DD21518479A
Authority: DD
Inventors: Johannes Grosser
Original assignee: Johannes Grosser
Priority date: 1979-08-27
Filing date: 1979-08-27
Publication date: 1982-06-30
Also published as: GB2058393A; JPS5635117A; US4317613A; GB2058393B; DE3028418A1; FR2464492A1; DD145805A1

Description

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< Tite 1: Beleuchtungsanordnung für Mikroskope

Anv;епЗипдеgebiet бег Srfiraung:

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung für Durch- und Auf licht zur Ausleuchtung mikroskopischer R?äparate. Die Beleuchtungsanordnung gestattet simultan und alternierend eine Dunkelfeld - und Ringbeleuchtung, die für eine Hellfeld- bzw. Phasenkontrastbeobachtimg genutzt werden kann.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Eine bekannte technische Lösung eines Dunkelfeldkondensors ist der Zweispiegelkondensor. Dieser besteht aus zwei unterschiedlich sphärisch gekrümmten Flächen und es kann daher der zentrale Bereich des vom Kollektor kommenden Strahlenbündel für die Dunkelfeldbeleuchtung nicht genutzt werden, V/eiterhin ist eine Dunkelfeldbeleuchtung nur für weniger große Objektfelder möglich. Eine andere Lösung ist der Heine-Kondensor. Die Dunkelfeldbeleuchtung erfolgt bei diesem ebenfalls über ein Zwei spiegelsystem. Durch eine weitere plane Re flexionsfläche wird teilweise der mittlere bereich des von dem Kollektor kommenden Strahlenbündels für eine zentrale bzw. periphere Hellfeld- sowie Phasenkontrastbeleuchtung genutzt. Der Vorzug dieses Kondensors liegt darin, daß sehr rasch zwischen der zentralen Hellfeld-, Phasenkcntrast, periphere^ Hellfeld- oder Dunkelfeldbeleuchtung gewechselt v» erden kann. Der Wechsel erfolgt durch Verschiebung des gesamten Spiegelkörpers. Der liachteil dieser

Lösung liegt darin, daß eine Objektivbeschädigung nicht auszuschließen ist. Die Simultaneinstellung, von Dunkelfeld- und Phasenkontrastbeleuchtung ist nicht möglich. Außerdem kann nur ein Г-hasenring ausgeleuchtet werden.

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Das Ziel der Erfindung ist es, eine Beleuchtungsanordnung für Durch- und Auflicht zu schaffen, die den schnellen Wechsel zwischen der zentralen Heilfeld-, Phasenkontrast-, peripheren Hellfeld- und Dunkelfeldbeleuchtung gestattet, die die simultane Einstellung von Dunkelfeld- und Phasenkontrastbeleuchtung ermöglicht und die die Helligkeiten der überlagerten Bilder aufeinander abstimmbar macht. Darüberhinaus ist es das Ziel der Erfindung, bei Dunkelfelä die Ausleuchtung größerer Objektfelder sowie die vollständige Nutzung des vom Kollektor kommenden Strahlenbündel zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Bei den bereits bekannten Eeleuchtungsanordnungen für Dunkelfeld im Durchlicht kann der gesamte vom Kollektor kommende Licht strom nicht genutzt werden, da keine Reflexionsflächen mit einer Unstetigkeit verwendet werden. Dies und die Tatsache, daß keine aperturmäßige Strahlenteilung erfolgt, sind die Gründe dafür, daß Dunkelfelä und Ph'dsenkontrast nicht gleichzeitig möglich sind.

Die Aufgabe wird durch eine Strahlenführung über einen Kegel, durch Totalreflexion und Brechung an einem Kegelina nt el,gelöst.

Das gesamte vom Kollektor kommende Strahlenbündel wird durch Totalreflexion an einem Kegelmantel rotatiorssymmetrisch umgelenkt und anschließend über eine torische Spiegelfläche zum Durchlicht objekt bzw. im Auflichtfall zum Ringspiegel für Dunkelfeldbeleuchtung reflektiert. Die torische Spiegelfläche kann einen im Unendlichen

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liegenden Krümmungsradius haben, also eine Kegelspiegelfläche sein. Durch Einschalten eines Systems zur Aperturerhöhung einer Positivlinse oder eines Kegelstumpfes wird die Totalreflexion am Kegelmantel teilweise aufgehoben. Diese Strahlen gehen gebrochen durch den Kegel hindurch und v/era en anschließend mit Hilfe eines sammelnden Systems in der Phasenringebene des Objektivs konzentriert. Der Strahlengang zur Phasenkontrastbeleuchtung wird also über ein System zur Aperturerhöhung, ein rotationssymmetrisch ablenkendes und ein sammelndes System geführt. Im Durchiichtfail übernimmt die sammelnde Punktion weitgehend das Objektiv, während im Auf licht ein zusätzliches Abbildungssystem vorhanden ist

Die aperturmäßige Änderung des vom Kollektor kommenden Strahlenbündels öffnet für stärker geneigte Strahlen einen zweiten Beleuchtungskanal für geringere Beleuchtungsaperturen. Auf diese Y/_eise können neben der einkanaligen rotationssymmetrischen Strahlenführung gleichzeitig zwei verschiedene Kanäle für die Objektbeleuchtung wirksam werden.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Beleuchtungsanordnung für Auflicht Pig. 2 eine Beleuchtungsanordnung für Durchlicht Pig. 3 eine Beleuchtungsanordnung für Durchlicht mit einem

Kegelstumpf Pig* 4 eine Beleuchtungsanordnung für Durchlicht mit einem

Abscjilußglas

Gemäß Pig. 1 ist nach dem der Lichtquelle 1 folgenden KoI-lektor 2 ein System zur Aperturerhöhung, eine ein- und ausschaltbare kurzbrennweitige Positivlinse 3, angeordnet. Die Positivlinse 3 ist entlang der optischen Achse 20 mit Hilfe eines Triebes 4 bewegbar, ihr Durchmesser entspricht dem vom Kollektor 2 kommenden Strahlenbündel S. Unmittelbar bei der Positivlinse 3 befindet sich die Irisblende 9,

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Eg folgt der Kegel 5· Um diesen ist eine torische Spiegelfläche, ein Kegelspiegelstumpf 10, zur Umlenkung der Beleuchtungsstrahlen 16 angeordnet. Pur die Dunkelfeldbeleuchtung sind weiterhin eine Ringlinse 11, ein Ringspiegel 13 und ein einem Dunkelfeldkanal 14 eines Auflichtobjektives 15 abschließender Ringkondensor 23 wirksam. Auf der optischen Achse 20 ist nach dem Kegel 5 ein System zur Lichtkonzentration, eine Sammellinse 18, angeordnet, die das Strahlenbündel 24 über einen folgenden Strahlenteilerspiegel 17 in einer Phasenringebene 19 des Auflichtobjektivs 15 konzentriert. Oberhalb des Teilerspiegels 17 sind, wie bekannt, eine Tubuslinse 28 und ein Okular 29 auf der optischen Achse 7 des Abbildungsstrahlenganges angeordnet.

Die Punktionsweise der Anordnung nach Pig. 1 besteht darin, daß das vom Kollektor 2 kommende Strahlenbündel 8 eine geringere Apertur hat und bei ausgeschalteter Positivlinse 3 vollständig am Kegelmantel 21 in Richtung der gegenüberliegenden Kegelmantelfläche total reflektiert wird. Das den Kegel 5 verlassende Strahlenbündel 16 wird anschließend durch den Kegelspiegelstumpf 10 in Richtung des Ringspiegels 13 umgelenkt. Der Ringspiegel 13 reflektiert die Strahlen in den DunkelfeIdkanal 14 und der Ringkondensor 23 konzentriert sie in der Einstellebene 22 des Abbildungsstrahlenganges. Zur Anpassung der Strahlenringbreite an den Ringspiegel 13 und den Dunkelfeldkanal H dient die Ringlinse 11.

Wird das System zur Aperturerhöhung, die Positivlinse 3, eingeschaltet, so bleibt für die weniger geneigten Strahlen der Strahlengang unverändert. Die stärker geneigten £trahlen werden nicht total reflektiert, sondern durch den Kegel 5 gebrochen. Dabei sind der öffnungswinkel б des Kegels 5 und die Brennweite der Linse 3 aufeinaiider abgestimmt. Durch die Innse .18 wird das Strahlenbündel 24 in der Phasenringebene 19 konzentriert, nachdem es vorher am Teilerspiegel· 17 umgelenkt wurde. Der Durchmesser des aus-

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geleuchteten Ringes in der Pha^senringebene 19 wird durch Verschieben der Positivlince 3 verändert. Auf diese ¹Je ice ist es bei eingeschalteter Positivlinse 3 möglich, gleichzeitig Phasenkontrast- und Dunkelfeldbeleuchtung zu realisieren. Durch öffnen und Schließen der Irisblende 9 werden die Helligkeiten des Phasenkontrast- und Dunkelfeldbildes verändert und aufeinander abgestimmt.

Die Anordnung für Durchlicht nach Fig· 2 entspricht, beginnend von der Lichtquelle 1 bis zum Kegel 5 und dem Kegelspiegelstumpf 10, der Anordnung nach Pig. 1. Der Durchmesser der Linse 3 ist kleiner gewählt als der des vom Kollektor 2 kommenden Strahlenbündels 8. Mit Hilfe eines Triebes 12 ist die Kondensorbaugruppe, bestehend aus der Positivlinse 3, dem Kegel 5 und dem Kegelspiegelstumpf 10, ent lang der optischen Achse bewegbar und dient zur Einstellung der maximalen Lichtkonzentration für die Dunkelfeldbeleuchtung in der Einstellebene 22. Dem in der Einstellebene 22 befindlichen Objekt 30 folgen, wie bekannt, die abbildenden Bauelemente Objektiv -15, Tubuslinse 28 und Okular 29.

Das Objektiv 15 hat neben der abbildenden Punktion die Aufgabe, das Strahlenbündel 24 in der ITahe der Phasenringebene 19 zu konzentrieren. Die Einrichtung kann durch eine Ringlinse, die zwischen der torischen Spiegelfläche 10 und der Einstellebene angeordnet ist, sowie ein für den Strahlengang 24 wirksames zusätzlich rotationssymmetrisch ablenkendes Bauelement ergänzt werden.

In der Pig. 3 wird als System zur Aperturerhöhung ein Kegelstumpf 27 an Stelle der Positivlinse 3 verwendet. Bei Wechsel des Objektivs 15 wird auch der an das jeweilige Objektiv 15 angepaßte Kegelstumpf 27 ausgetauscht. Sollen zwei Phasenringe ausgeleuchtet werden, so können ein Doppelkegelstumpf bzw. eine bifokale Fresnellinse oder eine Ringlinse gemeinsam mit einer Positivlinse verwendet werden. Der Kegelspiegelstumpf 10 ist durch eine torische Spiegelfläche 26 mit im Endlichen liegenden Krümmungsradien ersetzt.

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In der Dürchlichtanordnung der Pig. ^ ist das System zur Aperturerhöhung ausgeschaltet. Die gesamte Kondensorbaugruppe ist durch ein plankonvexes Abschlussglas 25 ergänzt. Das Abschlussglas kann so ausgebildet sein, dass es als zusätzlich ablenkendes und sammelndes System für die Phasenkontrastbeleuchtung wirksam ist. Der Kegel 5 enthält eine Strahlenteiler· fläche 31 zur Homogenisierung der Objektausleuchtung. Die Symmetrieachse des Kegels 5 liegt vollständig in der Strahlenteilerflache 31.

Claims

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Erfind ungsanspruch:

1. Beleuchtungsanordnung für Mikroskope für Auflicht- und Durchlichtbeleuchtung, wobei im Mikroskopstrahlengang zwischen einer Lichtquelle und einem Objektiv weitere optische Elemente angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Kollektor (2) und Phasenringebene (19) ein System zur Aperturerhöhung (3) oder (27), eine Irisblende (9), ein Kegel (5) und eine torische Spiegelfläche (iO) oder (26) angeordnet sind.

2· Beleuchtungsanordnung nach Punkt 1,dadurch gekennzeichnet, daß das System zur Aperturerhöhung (3) oder (27) ein- und ausschaltbar sowie axial verschiebbar angeordnet ist·

3· Beleuchtungsanordnung nach Punkt 1,dadurch gekennzeichnet, daß die torische Spiegelfläche (Ю) zusätzlich mit einer Ringlinse (11) versehen wird.

4· Beleuchtungsanordnung nach Punkt 1,dadurch gekennzeichnet, daß für Durchlichtbeleuchtung zwischen der torischen Splegelfläohe (Ю) oder (26) und dem Objektiv (15) ein Abschlußglas (25) angeordnet ist»
5. Beleuchtungsanordnung nach Punkt -!,dadurch gekennzeichnet, daß der Kegel (5) mit einer die Symmetrieachse aufnehmenden Strahlenteilerflache (3i) versehen ist.
6. Beleuchtungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Kegel (5) und dem Objektiv ein Abbildungssystem (18) angeordnet ist«

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

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