DE1928432C - Arrangement for stabilizing the focusing of the objective of an optical instrument - Google Patents
Arrangement for stabilizing the focusing of the objective of an optical instrumentInfo
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Description
1 21 2
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung sondern auch den Richtungssinn der Abweichung derThe invention relates to an arrangement but also the sense of direction of the deviation
',»um Stabilisieren der Seharfeinsiellung des Objektivs jbefokusslerung von der Scharfeinstellobeno besiim-', »In order to stabilize the fine-tuning of the lens.
" eines optischen Instruments mit einem dem Objektiv men kann."of an optical instrument with a lens.
(Uichgüordneten lichtempfindlichen Detektor, der die Bei einer bevorzugten Aii>.ftlhrungsform einer er-Differenz 'Zwischen den ihm bei scharf eingestelltem 5 flndungsgemliß ausgebildeten Anordnung ist in (Jen(Uichgüordnungen light-sensitive detector, which in a preferred guide form an er difference 'Between the arrangement formed for him when the 5 is in focus is shown in (Jen
Objektiv und bei Abweichungen von der Schurfein- Wog des vom Objektiv kommenden LiclubUiuJels einObjectively and in the event of deviations from the Schurfein- Wog of the LiclubUiuJels coming from the lens
stellung angeführten Lichtmengen in ein elektrisches Binokular eingefügt, das dieses Uchibündel in zweiPosition of the specified amounts of light is inserted into an electrical binocular that divides this Uchi bundle into two
Steuersignal für einen Antrieb zum Verschieben des Teilbünde! zerlegt, von denen jedes eine LinseControl signal for a drive to move the partial collars! disassembled, each of which has a lens
Objektivs oder eine« Teils davon längs seiner op- durchquert, und enthHit der Detektor eine PhoiozellcObjective or a part of it along its op- traversed, and the detector contains a Phoiocellc
tischen Achse umsetzt. ip und einen Pholowiderstund, die jeweils im Wege einestables axis. ip and a Pholowiderstund, each by way of a
Stabilisierungsanordnungen dieser Art sind in den der beiden Teilliohiblindel liegen und elektrisch mit-USA.-Patentschriften
2 068 194 und 3 274 213 und einander in Reihe geschaltet sind. Ein solcher Aufbau
(Ilen österreichischen Patentschriften 256 614 und des Detektors bewirkt eine automatische Kompensa-258
111 beschrieben, ßei diesen bekannten Stnbili- tion von parasitären Änderungen in der Grundhelligsierungsanordnungen
wird im Detektor ein Vergleich »$ keit der Bildstrahlen durch das Zusammenwirken der
zwischen einem bei Scharfeinstellung des zu über- Photozelle und des Photowiderstandes,
wachenden Objektivs entstehenden scharten Bild Für den Antrieb des Objektivs entsprechend dem
einerseits und einem bei Abweichungen von dieser vom Detektor abgegebenen Steuersignal ist in Wei-Scharfeinstellung
des Objektivs einteilenden unschar- ferbildung der Erfindung eine Bauweise bevorzugt,
fen Bild andererseits vorgenommen, und je nach dem ap bei der das Objektiv im Zentrum einer dünnen Me-Ergebnis
dieses Vergleichs wird dann ein Steuer- tallplatte angeordnet ist, die einem Elektromagneten
signal er7.eugt, das eine Rückführung des Objektivs gegenübersteht, der bei seiner Erregung durch das
in seine der Scharfeinstellung entsprechende Lage vom Detektor abgegebene elektrische Steuersignal
bewirkt. Eine derartige Anordnung vermag zwar eine die Metallplatte deformiert und damit das Objektiv
mehr oder weniger ständige Scharfeinstellung des a$ entlang seiner optischen Achse verschiebt,
damit ausgerüsteten optischen Instruments zu ge- In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines
währleisten, sie bietet jedoch keine Möglichkeit, an Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäß ausHand
der Richtung einer im Laufe der Beobachtung gebildete Stabilisierungsanordnung veranschaulicht,
auftretenden Abweichung von der Scharfeinstellung die in dem dargestellten Falle zur Überwachung der
auf die Ursache für diese Abweichung zu schließen. 30 Scharfeinstellung eines Mikroskops verwendet wird,Stabilization arrangements of this type are located in the two parts of the spindle and are electrically connected in series with U.S. Patents 2,068,194 and 3,274,213 and with one another. Such a structure (in Austrian patents 256 614 and the detector produces an automatic compensation mechanism, as described above, with this known stabilization of parasitic changes in the basic brightness arrangements, a comparison of the image rays is possible in the detector through the interaction of the between one and the other Focusing of the over- photocell and the photoresistor,
sharp image resulting from the watchful lens For the drive of the lens according to the one hand and a control signal emitted by the detector in the event of deviations from this, a construction is preferred in white focusing of the lens of the invention, the image is made on the other hand, and depending on the ap In the case of the lens in the center of a thin measurement result of this comparison, a control plate is then arranged, which generates a signal from an electromagnet that faces a return of the lens, which when excited by the position corresponding to the focus setting Detector emitted electrical control signal causes. Such an arrangement is capable of deforming the metal plate and thus shifting the lens more or less constant focusing of the a $ along its optical axis,
In the drawing, the invention is ensured by means of one, but it does not offer any possibility of an exemplary embodiment for a deviation from the focus setting that occurs in the illustrated embodiment for a stabilization arrangement according to the invention from the direction of a stabilization arrangement formed in the course of observation Monitoring trap to close on the cause of this deviation. 30 Focusing a microscope is used
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, wobei die Zeichnung teils als perspektivische Darstel-The invention is therefore based on the object, the drawing partly as a perspective illustration
eine Stabilisierungsanordnung der eingangs erwähnten jung und teils als Schnittbild bzw. Schaltbild ausge-a stabilization arrangement of the above mentioned young and partly designed as a sectional view or circuit diagram.
Ärt in der Weise weiterzubilden, daß sie nicht nur führt ist.Ärt to be trained in such a way that it is not only leading.
eine Rückführung einer Abweichung von der Scharf- Die einzige Figur der Zeichnung veranschaulicht einstellung des Objektivs des jeweiligen optischen 35 die Scharfeinstellung eines Mikroskops, dessen Ob-Instruments gestattet, sondern gleichzeitig auch die jektiv und dessen Grundplatte in der Zeichnung Richtung dieser Abweichung von der Scharfeinstel- schematisch angedeutet und mit den Bezugszahlen 1 lung zu erkennen gibt, aus der sich, insbesondere und 2 bezeichnet sind- Das Objektiv J ist in eine dann, wenn die Abweichung von der Scharfeinstel- dünne Platte 3 eingeschraubt, die den Boden eines jung des Objektivs wie meist auf Änderungen an dem ή,ο Behälters 4 bildet. Die Platte 3 ist in der Mitte von durch das Objektiv erfaßten Objekt zurückgeht, eine einer ringförmigen öffnung durchbrochen, in die eine weitere und zusätzliche Beobachtungsgröße für die deforrnierbare Membran § aus Weicheisen eingesetzt Beurteilung und Untersuchung des betrachteten Ob- ist. Ein ringförmiger Elektromagnet 6, welcher der jekts ergibt. Membran 5 gegenüber angeordnet ist, dient dazu, jeThe only figure of the drawing illustrates the adjustment of the objective of the respective optical 35 the focusing of a microscope, whose ob-instrument allows, but at the same time also the jective and its base plate in the drawing direction of this deviation from the focusing indicated schematically and with the reference numerals 1 development can be seen from which, in particular and 2 are denoted- The lens J is then screwed into a thin plate 3 if the deviation from the focus setting, which the bottom of a young of the lens like mostly on changes to the ή, ο container 4 forms. The plate 3 is set back in the middle of the object captured by the objective, one of an annular opening is perforated, into which a further and additional observation variable for the deformable membrane § made of soft iron is inserted assessment and examination of the observed object. An annular electromagnet 6, which gives the project. Membrane 5 is arranged opposite, is used depending
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß da- 45 nach der Intensität seines Erregerstromes die Mem-According to the invention, the task set is that the mem-
durch gelöst, daß zwischen dem Objektiv und dem bran S mehr oder weniger stark anzuziehen und da-solved by the fact that between the lens and the bran S to attract more or less strongly and there-
JDetektpr ein Organ in den Strahlengang des Lichts mit den Abstand zu variieren, der das Objektiv 1 vonJDetektpr an organ in the beam path of light to vary with the distance that the lens 1 of
eingefügt ist, das den aus dem Objektiv austretenden der Grundplatte 2 trennt.is inserted that separates the base plate 2 emerging from the lens.
den Bildstrahlen eine Aberration aufzwingt, die bei Die Erregerwicklung des Elektromagneten 6 wird Änderung der Scharfeinstellung je nach deren Sinn 50 von einem Generator 7 aus mit stabilisiertem Gleicheine Vergrößerung Oder eine Verkleinerung der Bild- strom versorgt, und in den Erregerslromkreis sind strahjhelligkeit zur Folge hat. zwei Potentiometer 8 und 9 in Reihe mit einerAn aberration is imposed on the image rays, which when the excitation winding of the electromagnet 6 changes the focus depending on its sense 50 from a generator 7 with a stabilized equalization an enlargement or a reduction of the image current, and in the excitation circuit there are radiation brightness as a result. two potentiometers 8 and 9 in series with one
Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Stabili- Schmelzsicherung IO eingefügt. Das Potentiometer 9
sierungsanordnung erfolgt also die Erzeugung des dient der Regelung der Empfindlichkeit für die Beweelektrischen
Steuersignals für die Rückführung des 55 gung der Membran 5, indem es die zulässige Erreger-Pbjektivs
in seine Scharfeinstellung ausgehend von Stromstärke für die Erregerwicklung des Elektroeinem
Vergleich zwischen zwei Bildern für den Detek- magneten 6 begrenzt. Das Potentiometer 8 steuert intpr,
die beide durch eine bewußte Zwischenschaltung direkt die Bewegung der Membran 5, indem es den
pines eine. sRhäitsChe Abernafipn bewirkenden Bau- Strom durch das Potentiometer 9, bestimmt,
elements unscharf sind, sich jedoch in ihrer Heiligkeit 60 Die Verformung der Membran S stellt keine lineare
VQrjeinar|d,e.r Hnterspheiden, >yobei dieser H.elljgkeits- Funktion der Erregung des Elcktroma.gneten f>
dar üntejsCJijedJp. nach' dem Sinrie der Abweichung der und daher ist das Steuerpotentiomcter 8 so gewickelt,
jeweiligen '£Mqku,ssierung de? Objektivs gegenüber daß es seinerseits für die gewünschte Linearität sorgt,
seiner Schajfginsteflebene eine iieliigkeitszunahme Das von dem Objektiv 1 entworfene Bild wird
oder eine. Hejiigkeitsabnahme für das zweite Bild im 65 u^iirch ein bei II angeordnetes Binokular in zwei Teil-Vergleich
zu dem einer Scharfeinfitellung entsprechen- bijder aufgespulten. Das eine dieser Teilbiklcr dient
den pilde darstellt, so daß man aus diesem Hellig- entweder, wie in der Zeichnung dargestellt, einer iinkeilsunterschied
ohne weiteres nicht nur die Größe, mittelbaren Beobachtung oder der Aufnahme vonInserted into the stabilizing fuse IO designed according to the invention. The potentiometer 9 sizing arrangement is done so the generation of serves to regulate the sensitivity for the electrical control signal for the return of the 55 movement of the membrane 5 by setting the permissible exciter lens in its focus based on the current intensity for the exciter winding of the electro, a comparison between two images limited for the detection magnet 6. The potentiometer 8 controls intpr, both through a conscious interposition, directly the movement of the membrane 5, by the pines one. sRhäitsChe Abernafipn causing construction current through the potentiometer 9, determined,
elements are fuzzy, but their sanctity is not shown. according to the Sinrie of the deviation of and therefore the control potentiometer 8 is wound in such a way, respective “£ Mqku, ssierung de? In contrast to the objective, that it in turn ensures the desired linearity, its Schajfginstefebene an increase in accuracy. Reduction in brightness for the second image in a binocular arranged at II in two parts, compared to that which corresponds to a focus adjustment. One of these sub-bicycles is used to represent the picture, so that from this brightness, either, as shown in the drawing, a wedge-shaped difference not only the size, indirect observation or the inclusion of
pyp odor kinemiiiogruphischen Bildern,pyp odor kinemiiiogruphischen pictures,
vyij'hivnil tins /,weite Teilbild I'llr die Erkennung von Änderungen in der Suhtuluinstulluny und deren automatische Kompensation durch Vorschieben des Objektivs I gedacht ist, weshalb es auf den Erregersirom für den H'ektromagncien A einwirken kann.vyij'hivnil tins /, wide partial image I'llr the detection of Changes in the Suhtuluinstulluny and their automatic Compensation by advancing the lens I is thought, which is why it is on the excitation sirom for the H'ektromagncien A can act.
Zu diesem Zwecke ist bei 12 in den Strahlengang des nicht I'llr die Beobachtung gedachten Bildes ein Viiriiuor l'lir sphllrisehe Aberration eingefügt, der dem Bild eine starke sphärische Aberration aufprtlgt. Unter diesen Bedingungen führt, nachdem durch Beüjtigen dv*s Potentiometers H die Scharfeinstellung \ οι genommen ist, bei einer mittleren von dem Beuhachter gewühlten Luge des in der Zeichnung schema lisch bei !3 mif der Grundplatte 2 angedeuteten Objektes eine Änderung dieser Scharfeinstellung zu einer Änderung des'Kontrustes in den IVmzelheiten Ji.-s Bildes, die sich ihrerseits je nach dem Sinne der Abweichung von der Scharfeinstellung durch eine Eri!dlimg oder durch eine Verdunklung der beobachte- :.:n Zone bemerkbar uuiclil. Daher genügt es dann, •Jkse Änderung im Lichtstroni zu ermitteln, sie in elektrische Signale zu wandeln und diese Signale in den Speisekreis für den Elektromagneten einzuführen, um die Scharfeinstellung zu korrigieren.For this purpose, at 12 is in the beam path of the image not intended for observation Viiriiuor l'lir spherical aberration inserted that the Image shows strong spherical aberration. Under these conditions leads after by confirming dv * s potentiometer H the focusing \ οι is taken, with a middle one by the observer rooted Luge of the scheme in the drawing lisch at! 3 mif of the base plate 2 indicated Object a change of this focus to a change of the 'contrust in the details Ji.-s picture, which in turn depends on the meaning of the Deviation from focus due to an eri! Dlimg or by a darkening of the observed:.: n zone noticeable uuiclil. Therefore it is sufficient then • Jkse change in Lichtstroni to determine them in to convert electrical signals and to introduce these signals into the supply circuit for the electromagnet, to correct the focus.
Für diesen Zweck UiLU sich jeder photoempflndlirhe Detektor, also beispielsweise eine Photozelle oder ein Photowiderstand, der in die-sen Speisekreis eingefügt ist und das von der sphärischen Aberration betroffene Bildlicht zugeführt erhält, verwenden. Die in der Zeichnung dargestellte Schaltung gewährleistet jedoch nicht nur eine Erkennung der Scharfeinstellung, sondern bewirkt außerdem eine automatische Kompensation parasitärer Änderungen in der Helligkeit des Bildfeldes in der Weise, daß sie nur auf die Änderungen in dem Bildkontrast anspricht, die auf Änderungen in der Scharfeinstellung zurückgehen. Diese Schaltung besteht im wesentlichen aus einer Photozelle 14 und einem Photowiderstand 15, von denen jeder von einem bei 16 angeordneten Binokular über Linsen 17 bzw. 18 ein deformiertes Bild des Objektes 13 zugeführt erhält. Die Lage der Linse 18 ist so gewählt, daß der Photowiderstaud 15 den gesamten durch das Gesichtsfeld hindurc'htretenden Lichtstrom in der von dem Beobachter gewählten Ebene für die Scharfeinstellung zugeführt erhält. Die Lage der Linse 17 ist dagegen so gewählt, daß die Photozelle 14 den entsprechenden Lichtstrom aus dem gleichen Gesichtsfeld, jedoch außerhalb der Scharfeinstellebene integriert.For this purpose, UiLU everyone is photocopied Detector, for example a photocell or a photoresistor, which is in this feed circuit is inserted and is supplied with the image light affected by the spherical aberration. However, the circuit shown in the drawing not only ensures recognition of the Focusing, but also automatically compensates for parasitic changes in the brightness of the image field in such a way that it only responds to changes in the image contrast, which are due to changes in focus. This circuit essentially consists of a photocell 14 and a photoresistor 15, each of which has one located at 16 Binocular receives a deformed image of the object 13 supplied via lenses 17 and 18, respectively. The location of the Lens 18 is chosen so that the photoresist 15 extends through the entire field of view Luminous flux is supplied in the plane selected by the observer for focusing. the The position of the lens 17, on the other hand, is chosen so that the photocell 14 emits the corresponding luminous flux the same field of view, but integrated outside the plane of focus.
Die Photozelle 14 und der Photowiderstand 15 sind in Serie zueinander in den Spei.sekreis für den Elektromagneten 6 zwischen dem Generator 7 und der Schmelzsicherung 10 eingefügt. Auf diese Weise werden mittels überlegter Wahl der Kenngrößen für den Photowiderstand 15 und die Photozelle 14 und nach einer korrekten Einstellung des Stromes in dem Erregerkreis mit Hilfe des Steuerpotentiometers 8 die Änderungen des Erregersliromcs für den Elektromagneten 6 lediglich durch Änderungen in dem Kontrast hervorgerufen, die ihrerseits auf Änderungen in der Scharfeinstellung des Objektivs I zurückgehen.The photocell 14 and the photoresistor 15 are in series with each other in the Spei.sekreis for the Electromagnet 6 inserted between generator 7 and fuse 10. In this way are made by carefully choosing the parameters for the photoresistor 15 and the photocell 14 and after a correct setting of the current in the excitation circuit using the control potentiometer 8 the Changes to the excitation liromcs for the electromagnet 6 caused only by changes in the contrast, which in turn reflect changes in the focus of the lens I.
Tritt nämlich beispielsweise im Laufe der Beobachtung eine Vergrößerung entweder der Helligkeit des Gesichtsfeldes oder eier Opazität des im Auflicht beobachteten Präparates auf, so kommt es an der Stelle des Photowiderstaiules 15 zu einer Verrinuüriinii.lr des Widerstandes in dem Hrregerstromkreis für den Elektromagneten 6, die ihrcrscils zu einer Vergrößerung I/ dus HrregcrMmmes durch» ilen Elektromagneten ft führt, wifhrcmJ Unr von der i'hoiiKullo M in den l'.rrcgursiromkruis elngenpuiMe Strom eine Vergrößerung I/ in entgegengesetzter Richtung erführt, welche die durch die parasitiixe Änderung.Ir dos Widerstandes bewirkte Stromlinderung in dem Hriegerslromkreis gerade kompensiert. If, for example, in the course of observation there is an increase in either the brightness of the field of view or an opacity of the specimen observed in incident light, then at the location of the photoresist 15 there is a decrease in the resistance in the exciter current circuit for the electromagnet 6, which Theirscils lead to an enlargement of the hearing through the electromagnet ft, while from the i'hoiiKullo M in the l'.rrcgursiromkruis elngenpuiMe current an enlargement of the current leads to an increase in the opposite direction, which results in the change caused by the parasitic resistance caused current relief in the Hriegerslromkreis just compensated.
ίο Tritt dagegen eine Verringerung in der Beleuchtung des Gesichtsfeldes oder der Opa/iliit des in Auflicht beobachteten Präparates auf, die zu einer Verringerung des Stromes durch den Photowiderstand 15 führt, so wird diese Verringerung dos lirregerstromusίο If, on the other hand, there is a reduction in the illumination of the field of vision or the opa / iliit of the specimen observed in incident light, which leads to a reduction in the current through the photoresistor 15 leads, then this reduction is dosed to the lirregerstromus
is automatisch durch eine Verringerung des von der Photozelle 14 in den Erregerstromkreis für den Elektromagneten (t eingespeisten Stromes in entgegengesetzter Richtung kompensiert.is automatically compensated for by reducing the current fed by the photocell 14 into the excitation circuit for the electromagnet (t in the opposite direction.
Ua auf diese Weise jede parasitäre Änderung desIn this way, among other things, any parasitic change in the
ao Stromes in dem Erregerstromkreis für den Elektromagneten 6 durch die Wirkung der Photozelle 14 automatisch ausgeschaltet wird, führt eine Änderung der Scharfeinstellung des Objektivs I im Sinne einer Verringerung des Abstandes zwischen dem Objektiv 1ao current in the excitation circuit for the electromagnet 6 is automatically switched off by the action of the photocell 14, results in a change the focusing of the lens I in the sense of reducing the distance between the lens 1
as μηα dem beobachteten Gegenstand 13 infolge der Defokussierung oder der Anwesenheit einer sphärischen Aberration zu einer Verminderung des von dem Photowiderstand 15 aufgefangenen Lichtstromes. Der Erregerstrom für den Elektromagneten 6 erfährtas μηα the observed object 13 as a result of the Defocus or the presence of a spherical aberration lead to a reduction in the the photoresistor 15 captured luminous flux. The excitation current for the electromagnet 6 experiences
damit eine Vergrößerung, was wiederum zur Folge hat, daß das Objektiv 1 von der Grundplatte 2 wegbswegt und so die Scharfeinstellung wiederhergestellt wird. In gleicher Weise führt eine Änderung der Scharfeinstellung des Objektivs I in Richtung einer Vergrößerung des Abstandes zwischen dem Objektiv 1 und dem Gegenstand 13 zu einer Vergrößerung des von dem Photowiderstand 15 aufgefangenen Lichtstromes, der Erregerstrom für den Elektromagneten 6 erfährt dementsprechend eine Verringerung, und diese hat ihrerseits eine Annäherung des Objektivs 1 an die Grundplatte 2 zur Folge, wodurch ebenfalls die Scharfeinstellung wiederhergestellt wird.thus an enlargement, which in turn has the consequence that the objective 1 moves away from the base plate 2 and so the focus is restored. In the same way, changing the Focusing the lens I in the direction of increasing the distance between the lens 1 and the object 13 to an enlargement of that captured by the photoresistor 15 Luminous flux, the excitation current for the electromagnet 6 experiences a corresponding reduction, and this in turn results in the lens 1 approaching the base plate 2, as a result of which focus is also restored.
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