DE3033758A1

DE3033758A1 - Koehlersche auflicht-hellfeld-beleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: DE3033758A1
Application number: DE19803033758
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Phys. Dr. 6331 Nauborn Determann; Günter 6301 Biebertal Reinheimer; Hans-Werner 6331 Steindorf Stankewitz
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Leica Microsystems Holdings GmbH
Priority date: 1980-09-08
Filing date: 1980-09-08
Publication date: 1982-04-29
Also published as: AT387663B; FR2495336A1; CH651944A5; GB2083644B; JPS6336645B2; GB2083644A; JPS5778015A; ATA301381A; DE3033758C2; FR2495336B1; US4386830A

Description

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Köhlersche Auflicht-Hellfeld-BeIeuchtungs e inr ichtung

Die Erfindung betrifft eine Köhlersche Auflicht-Hellfeld-Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope mit Einspiegelung des BeleuchtungsStrahlenbündeIs in eine Hälfte der Pupille eines Mikroskopobjektivs.

Im Nachschlagewerk "ABC DER OPTIK" von K. Mütze, Verlag Werner Dausin, Hanau (1961), werden Beleuchtungseinrichtungen dieser Art auf den Seiten 560/61 beschrieben und dargestellt. Der der Erfindung am nächsten kommende Typ wird als Prismenilluminator bezeichnet. Das Beleüchtungslicht wird an der Hyp ο thenu senf lache eines rechtwinkligen Prismas zum Objektiv hin reflektiert und durch dieses hindurch auf das Objekt geleitet:. Das Prisma deckt die Austrittspupille des Objektivs zur Hälfte ab. Die Abbildung des Objekts erfolgt durch die andere Hälfte der Austrittspupille hindurch. Um dabei eine Vignettierung des Gesichtsfeldes zu vermeiden, muß das Prisma möglichst in der Austrittspupille des Objektivs angebracht werden. Aus diesem Grunde werden die Auflicht-Hellfeld-Öbjektive besonders kurz gefaßt.

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Beleuchtungseinrichtungen dieser Art haben den Vorteil einer nahezu vollständigen Ausnutzung des eingespiegelten Beleuchtungslichts. Sie können für eine streng Köhlersche Beleuchtung benutzt werden, bei der eine Leuchtfeldblende in die Objektebene und eine Aperturblende in die Austrittspupille des Mikroskopobjektivs abgebildet \ird. Bei Verwendung eines sog. Berek-Prismas ist auch eine Pol-Auflicht-Beleuchtung möglich. Nachteilig ist jedoch der aus Gründen einer einwandfreien Abbildung des Objekts zu fordernde geringe Abstand des Prismas vom Objektiv, der eine besondere Konstruktion für das Mikroskopstativ bedingt. Auswechselbare Beleuchtungseinrichtungen dieser Art sind nur für Mikroskope mit einzeln auswechselbaren Objektiven üblich und nicht bei einer Revolverwechslung. Die nachträgliche Ausrüstung eines Durchlicht-Mikroskops mit einer solchen Auflichteinrichtung ist nicht möglich.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, i Auflicht-Hellfeld-Beleuchtungseinrichtung anzugeben, die in einfacher Weise bei beliebigen Durchlicht-Mikrosk pen, insbesondere einfacherer Bauart, nachgerüstet und auch als Polarisations-Auflicht-Beleuchtung ausgebildet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen

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des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 11.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in der Zeichnung schematisch dargestellt sind. Im einzelnen zeigen:

Figur 1: einen Schnitt durch die erfindungsgemäße

Einrichtung und

Figur 2 - 4:Einzelheiten des strahlumlenkenden optischen Bauelements

Die in Figur 1 dargestellte Beleuchtungseinrichtung ist als separate Baueinheit vorgesehen, die auf den Bügel eines nicht weiter dargestellten Mikroskopstativs aufgesetzt werden kann. Das Gehäuse 1 ist auf der Lichteintrittsseite offen. Hier kann ein übliches Lampenhaus angeschlossen werden.

Lichtaustrittsseitig weist das Gehäuse 1 einen geeigneten Anschlußstutzen 2 auf, der in die Tubuswechsluii.g im Bügel des Mikroskop Stativs eingesetzt werden kann. Das Beleuchtungsstrahlenbündel wird innerhalb einer Hülse 3 durch den Anschlußstutzen 2 hindurchgeführt, wobei nur ein Teil der einen Hälfte in der freien Öffnung des Anschlußstutzens benutzt wird. Die Hülse 3 reicht durch die im Bügel des MikroskopStativs für das Beobachtungsstrahlenbündel

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vorgesehene Bohrung hindurch bis nahe an die Austrittspupille eines ebenfalls nicht dargestellten Mikroskopobjektivs heran. Auf der Oberseite des Gehäuses 1 ist eine Öffnung 4 vorgesehen, in die ein Okulartubus eingesetzt werden kann.

Innerhalb des Gehäuses 1 sind in Lichtrichtung gesehen eine variable Leuchtfeldblende 5, eine variable, senkrecht zur optischen Achse 6 verschiebbare Aperturblende 7, eine Kondensorlinse 8, ein Umlenkspiegel 9, ein Polarisationsfilter 10, eine Feldlinse 11 und ein strahlenumlenkendes optisches Bauelement 12 vorgesehen..

Die Kondensorlinse 8 erzeugt in der Ebene 13 ein Zwischenbild der Leuchtfeldblende 5. In der Nähe dieser Ebene ist die Feldlinse 11 angeordnet. Das Leuchtfeldstrahlenbündel wird durch das optische Bauelement 12 nach Unendlich abgebildet und leuchtet somit die eine Hälfte der Austrittspupille des nachfolgenden, nicht dargestellten Mikroskopobjektivs aus.

Die Aperturblende wird im wesentlichen durch die Feldlinse 11 in die Ebene 14 abgebildet, in der die Austrittspupille des Mikroskopobjektivs liegt. Durch Verstellung der Aperturblende 7 senkrecht zur optischen Achse 6 kann ihr Bild in der Ebene 14 relativ zur optischen Achse 15 das Mikroskopobjektivs

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verschoben werden. Auf diese Weise kann auch der Beleuchtungswinkel variiert werden.

Die Neigung des Umlenkspiegels 9 ist so gewählt, daß die optische Achse 6 nach der Umlenkung zur optischen Achse 15 konvergiert. Durch diese Maßnahme kann der Spiegel 9 mit seiner unteren Begrenzungskante aus der optischen Achse 15 herausgerückt werden, sodaß er das Beobachtungsstrahlenbündel nicht vignettiert. Bei Weiterführung der geneigten optischen Achse 6 durch das Mikroskopobjektiv hindurch würde das Leuchtfeld in der Objektebene nicht zur optischen Achse 15 zentriert sein. Um die Zentrierung zu erreichen, hat das optische Bauelement 12 nicht nur abbildende, sondern auch strahlumlenkende Aufgaben, und zwar in der Weise, daß die rückwärtige Verlängerung der optischen Achse 6 durch das Zentrum des vom Objektiv erzeugten Zwischenbildes hindurchläuft. Bei einem nach Unendlich abbildenden Objektiv bedeutet dies, daß die optische Achse parallel zur optischen Achse 15 ausgerichtet wird.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Umlenkspiegel 9 eben und die Feldlinse 11 dem Spiegel nachgeordnet. Bei leichter Abänderung der optischen Daten des Abbildungssystems kann es sich auch ergeben, daß die Feldlinse 11 dem Polarisator 10 vorgeschaltet wird: Das könnte in Verbindung mit einer Polarisationsauflichteinrichtung von Vorteil sein,

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da alle dem Polarisationsfilter nachgeordneten optischen Glieder spannungsfrei sein müssen. Auf die Feldlinse 11 könnte ganz verzichtet werden, wenn der Umlenkspiegel 9 als Hohlspiegel ausgebildet wird, der gleichzeitig die Abbildung der Aperturblende 7 übernimmt.

Der erfindungsgemäße Aufbau der Beleuchtungseinrichtung hat den vorteil, daß nach der Umlenkung des Beleuchtungsstrahlenbündels noch genügend Raum für die Einfügung eines Polarisationsfilters 10 verbleibt, das im Ausführungsbeispiel in der Zwischenbildebene 13 der Leuchtfeldblende 5 liegt. Es ist von entscheidender Bedeutung, das Polarisationsfilter 10 dem Umlenkspiegel 9 nachordnen zu können, da jede spiegelnde Fläche depolarisierend wirkt.

Einz jlheiten zum Aufbau des optischen Bauelementes 12 lassen sich aus den Figuren 2 bis 4 entnehmen. Dabei stimmt die in Figur 2 dargestellte Linse mit dem in Figur 1 eingesetzten Element 12 überein.

Aus einer¹ Linse mit der optischen Achse 16 (Fig. 2a) ist exzentrisch ein in Fig. 2b in Aufsicht dargestelltes Element 12 herausgeschnitten, dessen durch ein Kreuz markiertes Zentrum von der optischen Achse 6 des Beleuchtungsstrahlenganges durchstoßen wird. Das Element 12 weist lichteintrittsseitig eine Planfläche auf. Es wird in der Hülse 3 so gefaßt, daß die

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optische Achse 6 senkrecht auf dieser Planfläche steht. Die Seite mit dem abgeschnittenen Segment weist zur optischen Achse 15. Durch diese Formgebung wird eine lineare Begrenzung zwischen Beleuchtungsstrahlen- und Beobachtüngsstrahlenbündel erreicht. Die Hülse 3 ist entsprechend dem linearen Abschnitt des Elementes 12 aufgeschnitten und mit einer Platte 17 wieder verschlossen, so daß kein Streulicht in den Beobachtungsstrahlengang gelangen kann.

Die Konstruktion des Elementes 12 nach Figur 3 ist grundsätzlich die gleiche wie nach Figur 2. Die Fassung des.Elementes in der Hülse 3 ist jedoch derart, daß die Linsenachse 16 parallel zur optischen Achse 15 ausgerichtet ist. Die optische Achse 6 ist also zur lichteintrittsextigen Planfläche des Elementes 12 geneigt. Da die Achse 6 auch die Längsachse der Hülse 3 ist, muß die Fassungsbohrung für das Element 12 somit einen entsprechenden Winkel zur Achse 6 aufweisen. Diese Herstellungsschwierigkeiten bestehen bei der Anordnung nach Fig. 2 nicht. Bei der Anordnung nach Fig. 3 wirkt jedoch auch die LichteintritL.sflache des Elementes 12 strahlumlenkend, so daß die erforderlichen Brechkräfte hier auf zwei Flächen verteilt werden können.

Da bei Beleuchtung mit weißem Licht die Strahlumlenkung mit einer Dispersion der Lichtstrahlen verbunden ist, entstehen im Bild der Leuchtfeldblende

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Farbsäume. Um diese zu vermeiden, ist es vorteilhaft, das Element 12 als chromatisch korrigiertes Kittglied auszuführen, wie z. B. in der Darstellung nach Fig.

Wie bereits beschrieben, hat das,Element 12 zwei Aufgaben zu erfüllen. Diese beiden Aufgaben können auch auf zwei getrennte Elemente verteilt werden. In Fig. 4 dient zur weiteren Abbildung der Leuchtfeldblende ein zur optischen Achse 6 zentriertes Linsenglied 18. Die Strahlumlenkung besorgt ein Prisma 19, das zur Aufhebung der Dispersion ebenfalls verkittet sein kann.

Claims

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Ernst Leitz Wetzlar GmbH

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Ansprüche

1. Köhlersehe Auflicht-Hellfeld-Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope mit Einspiegelung des Beleuchtungsstrahlenbündels in eine Hälfte der Pupille eines Mikroskopobjektivs, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein erstes Linsenglied (8) zur Erzeugung eines Zwischenbildes (13) einer Leuchtfeldblende (5) vorgesehen ist, daß

b) in der Nähe dieses Zwischenbildes (13) ein Umlenkspiegel (9) angeordnet ist, der den Querschnitt des BeobachtungsStrahlenbündeIs des Mikroskops zu weniger als die Hälfte abdeckt und dessen Neigung so gewählt ist, daß die optische Achse (6) des Beleuchtungsstrahlenbündels zur optischen Achse (15) des Mikroskopobjektivs konvergiert, daß

c) in der Nähe des Zwischenbildes (13) der Leuchtfeldblende (5) Mittel (11) zur Abbildung einer Aperturblende (7) angeordnet sind und daß

d) in oder in der Nähe der Pupille (14) des Mikroskopobjektivs ein optisches Bauelement (12) angeordnet ist, das die optische Achse (6) des

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BeleuchtungsStrahlenbündeIs so umlenkt, daß ihre rückwärtige Verlängerung durch das Zentrum des vom Mikroskopobjektiv erzeugten Zwischenbildes hindurchläuft.

2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Zwischenbildes (13) der Leuchtfeldblende (5) eine Feldlinse· (11) angeordnet ist.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (9) als Hohlspiegel ausgebildet ist.

4. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Umlenkspiegel (9) ein Polarisator (10) unmittelbar nachgeschaltet ist.

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Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauelement ein exzentrisch zur opt ischen Achse (6) des Beleuchtungsstrahlenbündels angeordnetes Linsenglied (12) ist.

Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenglied (12) mit seiner optischen Achse (16) entweder parallel zur optischen Achse (15) des Mikroskopobjektivs

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oder parallel zur Beleuchtungsachse (6) ausgerichtet ist oder eine zwischen diesen beiden Achsrichtungen befindliche Richtung einnimmt.

7. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenglied (12)

lichteintrittsseitig eine Planfläche besitzt, die senkrecht zur optischen Achse (6) des eintretenden Beleuchtungs Strahlenbündels, steht.

8. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenglied (12) als Kittglied ausgebildet ist.

9. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauelement aus einem zentrisch zur optischen Achse (6) des BeleuchtungsStrahlenbündels angeordneten Linsenglied (18) und einem strahlumlenkenden Prisma (19) besteht.

10. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauelement chromatisch so

korrigiert ist, daß die Dispersion der Strahlenumlenkung kompensiert wird.

11. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

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daß die dem Spiegel (9) nachgeordneten optischen Mittel (10, 11, 12) innerhalb einer Hülse (3, 17) angeordnet sind.