DE1295231B - Lighting device for microscopes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope, die einen Wechsel zwischen großer Beleuchtungsapertur und kleinem Leuchtfeld einerseits und kleiner Beleuchtungsapertur und großem Leuchtfeld andererseits gestattet.The invention relates to a lighting device for microscopes, which alternate between a large illumination aperture and a small light field on the one hand and small illumination aperture and large light field on the other hand.

Es sind Beleuchtungseinrichtungen bekannt, bei denen durch Abschrauben oder Ausschwenken der Frontlinse oder mehrerer Frontlinsen eines Kondensors, dessen Brennweite vergrößert und damit das ausgeleuchtete Feld vergrößert und die Beleuchtungsapertur verringert wird. Während das Abschrauben von Frontlinsen äußerst unbequem und zeitraubend ist und einen schnellen Übergang zu einem großen Leuchtfeld nicht zuläßt, erfordert das Ausschwenken von Frontlinsen eine aufwendige Konstruktion. In vielen Fällen wird das Anbringen eines solchen Kondensors an normale Mikroskopstative durch den vorhandenen Mikroskoptisch verhindert. Überdies ist bei diesen Beleuchtungseinrichtungen nachteilig, daß beim Übergang zu großen Leuchtfeldern der Kondensor axial verstellt werden muß, wenn die scharfe Abbildung der meist in der Nähe des Kollektors angeordneten Leuchtfeldblende in die Präparatebene wiederhergestellt werden soll.There are lighting devices known in which by unscrewing or pivoting out the front lens or several front lenses of a condenser, its The focal length is enlarged and thus the illuminated field and the illumination aperture are enlarged is decreased. While unscrewing front lenses is extremely inconvenient and time consuming and does not allow a quick transition to a large light field, requires swiveling out front lenses is a complex construction. In many cases the attachment of such a condenser to normal microscope stands is made possible by the the existing microscope stage. Moreover, with these lighting devices disadvantageous that the condenser is axially adjusted at the transition to large luminous fields must be when the sharp image of the mostly arranged in the vicinity of the collector Field diaphragm is to be restored in the specimen plane.

Es sind auch Beleuchtungseinrichtungen bekanntgeworden, bei denen der Übergang zu großem Leuchtfeld und geringer Beleuchtungsapertur durch optische Mittel erreicht wird, die zwischen dem Kollektor und dem nicht zerlegbaren Kondensor angeordnet sind. Die bekannten Beleuchtungseinrichtungen dieser Art bewirken diesen Übergang entweder kontinuierlich durch ein pankratisches System oder durch ein- und ausschaltbares Linsensystem oder schließlich im einfachsten Fall durch eine ein- und ausschaltbare Linse. Beleuchtungseinrichtungen der letztgenannten Art haben den Vorteil, daß sie einfach, billig und bequem in der Handhabung sind. Nachteilig ist dabei, daß bei eingeschalteter Großfeldlinse keine Abbildung der Leuchtfeldblende in die Objektebene erfolgt und somit eine Regelung des Leuchtfeldes in der Objektebene nicht möglich ist.There are also lighting devices known in which the transition to a large light field and a small illumination aperture through optical Means is achieved between the collector and the non-separable condenser are arranged. The known lighting devices of this type cause this Transition either continuously through a pancratic system or through single and switchable lens system or, in the simplest case, by a lens that can be switched on and off. Have lighting devices of the latter type the advantage that they are simple, cheap and convenient to use. Disadvantageous is that when the large field lens is switched on, there is no image of the luminous field diaphragm takes place in the object plane and thus a regulation of the light field in the object plane not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope zu schaffen, die den Wechsel zwischen großer Beleuchtungsapertur und kleinem Leuchtfeld einerseits und kleiner Beleuchtungsapertur und großem Leuchtfeld andererseits auf einfache und bequeme Weise ermöglicht und bei der bei beiden Beleuchtungsarten die Abbildung einer regelbaren Blende in die Objektebene und die Abbildung einer regelbaren Blende in die Eintrittspupille der Objekte erfolgt.The invention is based on the object of a lighting device for creating microscopes that switch between large illumination apertures and a small light field on the one hand and a small illumination aperture and a large light field on the other hand in a simple and convenient way and with both types of lighting the mapping of a controllable aperture in the object plane and the mapping of a adjustable aperture in the entrance pupil of the objects takes place.

Erfindungsgemäß wird das bei einer Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope, die aus einer Lichtquelle, einem die Lichtquelle in die regelbare Aperturblende eines nicht zerlegbaren Kondensors abbildenden Kollektor, einer in der Nähe des Kollektors angeordneten regelbaren Blende sowie aus einer in Lichtrichtung vor dem Kondensor und vor der Aperturblende angeordneten ein- und ausschaltbaren Linse besteht, dadurch erreicht, daß diese Linse so beschaffen und angeordnet ist, daß sie die in der Nähe des Kollektors befindliche regelbare Blende in oder annähernd in die Ebene der Aperturblende des Kondensors verkleinert abbildet und eine weitere regelbare Blende in Lichtrichtung vor der ein- und ausschaltbaren Linse so angeordnet ist, daß sie diese Blende zusammen mit dem Kondensor in die Objektebene abbildet.According to the invention, in a lighting device for microscopes, the one from a light source, one the light source in the adjustable aperture diaphragm of a non-separable condenser imaging collector, one near the Collector arranged adjustable aperture as well as from a in the light direction in front of the Condenser and lens arranged in front of the aperture diaphragm that can be switched on and off, achieved in that this lens is designed and arranged so that they adjustable diaphragm located near the collector in or approximately in the The plane of the aperture diaphragm of the condenser is reduced and a further adjustable one The aperture in the direction of light in front of the lens that can be switched on and off is arranged in such a way that that it images this diaphragm together with the condenser in the object plane.

Eine vorteilhafte Ausführung ergibt sich, wenn die eingeschaltete Linse die in der Nähe des Kollektors befindliche regelbare Blende in die Ebene der Aperturblende mit dem Abbildungsmaßstab abbildet, wobei A bzw. A GF die numerischen Aperturen bei ausgeschalteter bzw. eingeschalteter Linse und OA bzw. OF die Durchmesser von Aperturblende bzw. Leuchtfeldblende sind, und die in Lichtrichtung vor der ein- und ausschaltbaren Linse angeordnete regelbare Blende in die Objektebene so abgebildet wird, daß der Abbildungsmaßstab sich vom Verhältnis aus den Brennweiten des Kondensors und der ein-und ausschaltbaren Linse um weniger als ein Zehntel unterscheidet.An advantageous embodiment results when the switched-on lens moves the adjustable diaphragm located in the vicinity of the collector into the plane of the aperture diaphragm with the imaging scale where A and A GF are the numerical apertures when the lens is switched off or on, and OA and OF are the diameter of the aperture diaphragm or luminous field diaphragm, and the adjustable diaphragm arranged in the direction of light in front of the lens that can be switched on and off is mapped into the object plane is that the image scale differs from the ratio of the focal lengths of the condenser and the lens that can be switched on and off by less than a tenth.

Eine vorteilhafte Ausführung ergibt sich weiterhin, wenn die in Lichtrichtung vor der ein- und ausschaltbaren Linse angeordnete Blende zusammen mit dieser ein- und ausschaltbar ist. Diese Blende wirkt beim Übergang zu großem Leuchtfeld als Leuchtfeldblende, die scharf in die Objektebene abgebildet wird. Dadurch wird die Beleuchtungseinrichtung hinsichtlich der Ausleuchtung des Leuchtfeldes besonders günstig an solche mikroskopischen Beobachtungsverfahren angepaßt, die einen schnellen und häufigen Wechsel zwischen Übersichtsbeobachtung mit einem schwachen Mikroskopobjektiv und Beobachtung bei hoher Vergrößerung mit einem starken Mikroskopobjektiv erfordern. Die beiden Leuchtfeldblenden brauchen dann nur einmal in der gewünschten Größe eingestellt zu werden und können beim Wechsel des Beobachtungsverfahrens ihre Größe unverändert beibehalten. Darüber hinaus können auch die Beleuchtungsaperturen dem Wechsel der Beobachtungsverfahren besonders günstig angepaßt werden, wie weiter unten gezeigt wird.An advantageous embodiment is also obtained when the in the direction of light aperture arranged in front of the lens that can be switched on and off together with this and can be switched off. This aperture acts as a transition to a large light field Illuminated field diaphragm, which is imaged sharply in the object plane. This will make the Lighting device especially with regard to the illumination of the light field favorably adapted to those microscopic observation methods that provide rapid and frequent changes between general observation with a weak microscope objective and require observation at high magnification with a powerful microscope objective. The two luminous field diaphragms then only need to be set once to the desired size and their size remains unchanged when changing the observation method maintained. In addition, the lighting apertures can also change the Observation methods can be adapted particularly favorably, as shown below will.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn sowohl die ein- und ausschaltbare Linse als auch die in Lichtrichtung vor ihr angeordnete Blende mechanisch am Kondensor befestigt ist.It is also advantageous if both the on and off Lens as well as the diaphragm arranged in front of it in the direction of light mechanically on the condenser is attached.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 die Beleuchtungseinrichtung mit eingeschalteter Linse und der in Lichtrichtung vor ihr angeordneten Blende und F i g. 2 die Beleuchtungseinrichtung mit ausgeschalteter Linse und Blende, eine Anordnung, die einer herkömmlichen Beleuchtungseinrichtung entspricht.An embodiment of the subject matter of the invention is in Drawing shown, namely shows F i g. 1 the lighting device with switched on Lens and the diaphragm arranged in front of it in the direction of light and F i g. 2 the lighting device with the lens and diaphragm switched off, an arrangement similar to that of a conventional lighting device is equivalent to.

Es sei A die numerische Apertur des Kondensors 5 mit der Brennweite fK, der der Durchmesser OA einer im vorderen Brennpunkt des Kondensors angeordneten Aperturblende 4 zugeordnet ist. Die als Leuchtfeldblende wirkende Blende 3 habe den Durchmesser op und wird durch den Kondensor 5 mit dem Abbildungsmaßstab mK in die Objektebene 6 abgebildet, wodurch in der Objektebene ein verkleinertes Bild dieser Leuchtfeldblende vom Durchmesser ,PF - mK . Or entsteht. Zwischen den Größen fK, OA und A besteht näherungsweise die Beziehung Die beim übergang zu großem Leuchtfeld eingeschaltete Linse 7 bildet die Blende 3 in die Ebene der Aperturblende 4 mit dem Abbildungsmaßstab mL ab, so daß für die numerische Apertur AGF der Großfeldbeleuchtung näherungsweise gilt: Die Regelung der numerischen Apertur kann bei eingeschalteter Linse 7 mit der Aperturblende 4 oder mit der Blende 3 erfolgen.Let A be the numerical aperture of the condenser 5 with the focal length fK, to which the diameter OA of an aperture diaphragm 4 arranged in the front focal point of the condenser is assigned. The diaphragm 3 acting as a luminous field diaphragm has the diameter op and is imaged by the condenser 5 with the imaging scale mK in the object plane 6, whereby in the object plane a reduced image of this luminous field diaphragm of diameter, PF - mK . Or arises. There is an approximate relationship between the variables fK, OA and A. The lens 7, which is switched on at the transition to a large illuminated field, images the diaphragm 3 in the plane of the aperture diaphragm 4 with the imaging scale mL, so that the following applies approximately to the numerical aperture AGF of the large-field illumination: The numerical aperture can be regulated with the lens 7 switched on with the aperture diaphragm 4 or with the diaphragm 3.

Bei vorgegebenen Blendengrößen und erwünschter numerischer Apertur bei Großfeldbeleuchtung erhält man aus den beiden Beziehungen den Abbildungsmaßstab der einzuschaltenden Linse wodurch sich in Verbindung mit der Entfernung zwischen Blende 3 und Aperturblende 4 die Brennweite dieser Linse fL ergibt.With given diaphragm sizes and the desired numerical aperture for large-field illumination, the image scale of the lens to be switched on is obtained from the two relationships which in connection with the distance between diaphragm 3 and aperture diaphragm 4 results in the focal length of this lens fL.

Die als Leuchtfeldblende wirkende Blende 8 habe den Durchmesser OGF und ist so angeordnet, daß sie durch die Linse 7 und den Kondensor 5 in die Objektebene 6 mit dem Abbildungsmaßstab mGF abgebildet wird, so daß ein Bild dieser Blende 8 vom Durchmesser OrF = MG F' 00F entsteht. Zwischen dem Abbildungsmaßstab mGF und den Größen fK, fL und mg, ML besteht die Beziehung Da sowohl 0 < mK < 1 als auch 0 < ML < 1 und mK im allgemeinen sehr viel kleiner als 1 ist, wird der Abbildungsmaßstab mGF in erster Linie durch das Verhältnis der Brennweiten von Kondensor 5 und Linse 7 bestimmt. Die Blende 8 darf nicht größer als der Querschnitt des Lichtbündels am Ort der Blende 4 sein. The diaphragm 8 acting as a luminous field diaphragm has the diameter OGF and is arranged in such a way that it is imaged by the lens 7 and the condenser 5 in the object plane 6 with the imaging scale mGF, so that an image of this diaphragm 8 with the diameter OrF = MG F ' 00F is created. There is a relationship between the image scale mGF and the quantities fK, fL and mg, ML Since 0 <mK <1 as well as 0 <ML <1 and mK is generally very much smaller than 1, the imaging scale mGF is primarily determined by the ratio of the focal lengths of condenser 5 and lens 7. The diaphragm 8 must not be larger than the cross section of the light beam at the location of the diaphragm 4 .

Eine auf die angegebene Weise bestimmte erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung gewährleistet sowohl im Fall großer Beleuchtungsapertur und kleinem Leuchtfeld entsprechend F i g. 2 als auch im Fall kleiner Beleuchtungsapertur und großem Leuchtfeld entsprechend F i g. 1 die Abbildung einer regelbaren Leuchtfeldblende in die Objektebene 6 und die Regelung der Apertur. Darüber hinaus ist in beiden Fällen für den Hauptstrahl des Aperturbüschels im Objektraum telezentrischerStrahlengang verwirklicht. Die meisten Mikroskopobjektive sind für einen solchen Hauptstrahlenverlauf korrigiert, der der Lage ihrer Eintrittspupille im Unendlichen entspricht. Vorteilhaft ist ferner, daß die vom Kollektor 2 in die Aperturblende 4 abgebildete Lichtquelle 1 nach dem Einschalten der Linse 7 weiterhin in die Nähe der Aperturblende 4 abgebildet wird, nämlich zwischen diese Linse 7 und die Aperturblende 4, und vom Ort der als Leuchtfeldblende wirkenden Blende 8 verhältnismäßig weit entfernt liegt, wodurch eine weitgehend gleichmäßige Ausleuchtung des Objektfeldes gewährleistet ist.A lighting device according to the invention determined in the manner indicated ensures both in the case of a large lighting aperture and a small luminous field in accordance with FIG. 2 as well as in the case of a small illumination aperture and a large light field corresponding to FIG. 1 shows the image of a controllable luminous field diaphragm in the object plane 6 and the regulation of the aperture. In addition, in both cases a telecentric beam path is implemented for the main ray of the aperture cluster in the object space. Most microscope objectives are corrected for such a main ray path that corresponds to the position of their entrance pupil at infinity. It is also advantageous that the light source 1 imaged by the collector 2 in the aperture diaphragm 4 continues to be imaged in the vicinity of the aperture diaphragm 4 after the lens 7 has been switched on, namely between this lens 7 and the aperture diaphragm 4, and from the location of the diaphragm acting as a field diaphragm 8 is relatively far away, whereby a largely uniform illumination of the object field is guaranteed.

Zur Überbrückung großer Entfernungen zwischen Lichtquelle und Kondensor bei geringen Bündelquerschnitten ist es vorteilhaft, wenn in die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung zwischen Kollektor 2 und der Blende 8 eine in der Zeichnung nicht mit dargestellte Zwischenoptik so eingeschaltet wird, daß sowohl von der Lichtquelle 1 als auch von der Ebene der Blende 3 in der Nähe des Kollektors 2 Zwischenbilder erzeugt werden.To bridge large distances between the light source and condenser with small bundle cross-sections, it is advantageous if in the lighting device according to the invention between the collector 2 and the diaphragm 8 an intermediate optics (not shown in the drawing) is switched on so that both the light source 1 and the plane the aperture 3 in the vicinity of the collector 2 intermediate images are generated.

Claims (1)

Patentansprüche: 1. Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope, bestehend aus einer Lichtquelle, einem die Lichtquelle in die regelbare Aperturblende eines nicht zerlegbaren Kondensors abbildenden Kollektor, einer in der Nähe des Kollektors angeordneten regelbaren Blende sowie einer in Lichtrichtung vor dem Kondensor und vor der Aperturblende angeordneten ein- und ausschaltbaren Linse, d a -durch gekennzeichnet, daß diese Linse (7) so beschaffen und angeordnet ist, daß sie die in der Nähe des Kollektors (2) befindliche regelbare Blende (3) in oder annähernd in die Ebene der Aperturblende (4) des Kondensors (5) verkleinert abbildet und eine weitere regelbare Blende (8) in Lichtrichtung vor der ein- und ausschaltbaren Linse (7) so angeordnet ist, daß die eingeschaltete Linse diese Blende zusammen mit dem Kondensor in die Objektebene (6) abbildet. z. Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeschaltete Linse (7) die in der Nähe des Kollektors (2) befindliche regelbare Blende (3) in die Ebene der Aperturblende (4) mit dem Abbildungsmaßstab abbildet, wobei A bzw. AGF die numerischen Aperturen bei ausgeschalteter bzw. eingeschalteter Linse (7) und OA bzw. OF die Durchmesser von Aperturblende (4) bzw. Blende (3) sind, und die in Lichtrichtung vor der ein- und ausschaltbaren Linse (7) angeordnete regelbare Blende (8) in die Objektebene (6) so abgebildet wird, daß der Abbildungsmaßstab sich vom Verhältnis aus den Brennweiten des Kondensors (5) und der ein-und ausschaltbaren Linse (7) um weniger als ein Zehntel unterscheidet. 3. Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Lichtrichtung vor der ein- und ausschaltbaren Linse (7) angeordnete Blende (8) zusammen mit dieser Linse ein- und ausschaltbar ist. 4. Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die ein- und ausschaltbare Linse (7) als auch die in Lichtrichtung vor ihr angeordnete Blende (8) mechanisch am Kondensor (5) befestigt ist.Claims: 1. Lighting device for microscopes, consisting of a light source, a collector which images the light source in the adjustable aperture diaphragm of a non-dismountable condenser, an adjustable diaphragm arranged in the vicinity of the collector and an adjustable diaphragm arranged in the direction of light in front of the condenser and in front of the aperture diaphragm. and switchable lens, characterized in that this lens (7) is designed and arranged in such a way that it moves the adjustable diaphragm (3) located in the vicinity of the collector (2 ) in or approximately in the plane of the aperture diaphragm (4) of the Condenser (5) and a further adjustable diaphragm (8) is arranged in the light direction in front of the lens (7) that can be switched on and off so that the switched-on lens images this diaphragm together with the condenser in the object plane (6). z. Illumination device for microscopes according to Claim 1, characterized in that the switched-on lens (7) places the adjustable diaphragm (3) in the vicinity of the collector (2 ) in the plane of the aperture diaphragm (4) with the image scale where A and AGF are the numerical apertures when the lens (7) is switched off or on, and OA and OF are the diameters of the aperture diaphragm (4) and diaphragm (3), and those in front of the lens that can be switched on and off in the direction of light (7) arranged adjustable diaphragm (8) is imaged in the object plane (6) so that the image scale differs from the ratio of the focal lengths of the condenser (5) and the lens (7) that can be switched on and off by less than a tenth. 3. Lighting device for microscopes according to claim 1 and 2, characterized in that the diaphragm (8) arranged in the light direction in front of the lens (7) which can be switched on and off can be switched on and off together with this lens. 4. Lighting device for microscopes according to claim 1 to 3, characterized in that both the on and off switchable lens (7) and the diaphragm (8) arranged in front of it in the direction of light is mechanically attached to the condenser (5).