DE8611904U1 - Strahlenbündelquerschnittsveränderndes optisches Linsen-Bauelement - Google Patents
Strahlenbündelquerschnittsveränderndes optisches Linsen-BauelementInfo
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Description
Strahlenbündelquerschni ttsveränderndes opti sches Li nsen-Bauelement
(
Die Neuerung betrifft ein optisches Linsen-Bauelement, das in einem Strahlenbündel, welches aus mehreren Teil-Strahlenbündel &eegr;
unterschiedlicher Wellenlängen besteht, in Wirkstellung gebracht
werden kann.
Autofokus-Anordnung, mit der eine Dunkelfeldbeleuchtung realisiert
werden kann.
Die prinzipielle Wirkungsweise einer Laserautofokus-Anordnung ist aus der DE-PS 32 19 503 bekannt. Wollte man bei einem derartigen
Gerät eine Dunkelfeldbeleuchtung realisieren, so müßte eine kreisförmige
Ausblendung des Zentralbereichs eines Beleuchtungsstrahlenbündels,
beispielsweise mittels Einschwenkens eines gebräuchlichen Mittenstopps, vorgekommen werden. Dabei wird jedoch
die Funktion des Laserautofokus unwirksam gemacht und außerdem wird das Meßlicht ebenfalls ausgeblendet.
Pat Bl/Ho - 22.01.88 B 3085
• t I « * t · *4 Φ* I
Zur Behebung dieses Nachteils wäre es demnach notwendig, den
Dui!kelfeldÄStopp als Infrarot-Filter (IR-Filter) auszubilden, das
das sichtbare Licht zu 100 % absorbiert, jedoch ab einem im nähen
IR liegenden Wellerilä'hgeribereich öffnet. Eine derartige Maßnahme
allein würde jedoch zu einem unerwünschten Fokusversatz führen,
denn eine planparallele IR-Filterplatte verursacht im Strahlengang
eine Schnittenweitenänderung.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Neuerung, ein optisches Bauelement anzugeben, das in Kombination eine wellenlängenabhängige
Transmissions- bzw. Sperrwirkung und gleichzeitig eine v Fokusversatzkompensation in einem aus mehreren Teil-Strahlenbündel
&eegr; bestehenden Gesamt-Strahlenbündel realisiert.
Die Aufgabe wird neuerungsgemäß durch ein strahlenbündelquerschnittsveränderndes
optisches Bauelement gelöst, das einstückig ausgebildet ist und in Wirkstellung in einem mindestens zwei Teil-Strahlenbündel,
die sich hinsichtlich ihrer jeweiligen Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche diskret unterscheiden, umfassenden
Gesamt-Strahlenbündel strahlenbündelkonvergierend bzw.
-divergierend und zusätzlich für eines der Teil-Strahlenbündel
lichtdurchlassend (transparent) sowie für ein weiteres Teil-Strahlenbündel
lichtsperrend (opak) wirkt.
Dabei weist das Bauelement mindestens eine optisch wirksame Fläche
auf. Vorteilhafterweise ist es als Filter-Linse ausgebildet. Es ist indes auch möglich, daß das optische Bauelement als Filter-Fresnellinse
oder als Filterlinsen-Array vorliegt. Nach einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Neuerung ist(sind) die Linse(n) als Sammellinse(n) ausgebildet. Mit Vorteil weist das
optische Bauelement die Eigenschaft auf, daß es sichtbares Licht vollständig absorbiert und für kürzer- bzw. längerwelliges Licht,
also einersaits für IR-Licht und andererseits für UV-Licht, transparent ist.
Das erfindungsgemäße optische Bauelement kann beispielsweise in einem mit einer Autofokus-Anordnung versehenen optischen Gerat zur
Realisierung einer Dunkelfeldbeleuchtung, beispielsweise einem
Auf1icht-Mikroskop mit im Infrarot (IR) arbeitender Laserauto-5
fokus-Vorrichtung, angeordnet se*n.
Das Bauelement kann zur Erzielung einer Dunkelfeldbeleuchtung als
Intrarot-Fiicerlinse ausgebildet und in denjenigen Tel 1 eines
ileleuchtungs-Gesamtstrahlenbündels in dessen achsnahen Zentralbereich
einfligbar angeordnet sein, der beispielsweise zwischen
&igr; &Lgr; &Igr;&Ogr; einem ersten Teilerspiegel und einem zweiten, vorzugsweise
dichroitischen, Teilerspiegel verläuft.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die neuerungsgemäße
Infrarot-Filterlinse derart auszubilden, daß sie sichtbares
Licht vollständig absorbiert und ab einer im nahen IR-Bereich
Pat Bl/Ho - 22.01.88
liegenden Wellenlänge eine transparente Filtercharakteristik
aufweist, wobei maximale Transmission bei einer Wellenlänge von 903 nm gegeben ist. Die IR-Fi1terlinse kann bezüglich ihrer abbildungsrelevanten
sowie ihrer Material- und Geometrie-Eigenschaften derart ausgewählt bzw. bemessen sein, daß ein durch Einschwenken
dieser IR-Filterlinse in ein Beleuchtungsstrahlenbündel hervorgerufener
Fokusversatz entsprechend kompensiert wird. Dabei ist es möglich, daß das als Filterlinse ausgebildete optische Bauelement
in einer in den Strahlengang einschwenkbaren Einzelfassung mittels einer DrHpunkt-Aufhängung gehaltert ist. Die Dreipunkt-Aufhängung
kann einen das optische Bauelement peripher umgreifenden Ring umfassen, von dem aus drei Verbindungsstege zum Einzelfassungs-Rahmen
verlaufen. Zweckmäßigerweise bestehen der Ring und die Verbindungsstege aus transparentem Material. Schließlich ist es
möglich, daß mehrere der neuerungsgemäBen optischen Bauelemente
gleicher Querschnittsgeometrie und unterschiedlicher, die
Abbildungseigenschaften beeinflußender Linsengeometrie auf einem
gemeinsamen Träger, Schieber, Revolver oder dergleichen angeordnet und nacheinander in Wirkstellung bringbar sind.
Pat Bl/Ho - 22.01.88
• &Ggr; 4 t
Die Neuerung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen in schematischer Darstellung:
Bauelement (im Querschnitt), angeordnet in einem in ausschnittsweiser Seitenansicht sche
matisch dargestellten Auflicht-Mikroskop mit
einer Autofokus-Anordnung;
Fig. 2: die Draufsicht a';f eine in einem Einzelfassungs-(
Rahmen gehalterte IR-Filterlinse gemäß Fig. 1.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise des neuerungsgemäßen optischen Bauelements wird zunächst auf Fig. 1 eingegangen. In Fig. 1 ist
ein vertikal verlaufendes Abbildungsstrahlenbündel A dargestellt.
Mit 1 ist ein Objekt bezeichnet, dessen Oberfläche sich in der Fokusebene befindet. Das Abbildungsstrahlenbündel A passiert
zunächst ein Objektiv 2. Nach Verlassen der Objektivpupille 3
tritt das Bündel A durch einen ersten dichroitischen Teilerspiegel
Tj, der im sichtbaren Bereich ein 50/50-Verhältnis und im IR eine
hohe Reflexion aufweist. Nach Durchtritt durch eine Tubuslinse 4 wird in der Zwischenbildebene 5 ein Bild des Objektes 1 erzeugt.
/ 20 Danach gelangt das Bündel A zum nicht mit dargestellten Okular 0(&sfgr;.
Der Beleuchtungsstrahlengang dieses optischen Gerätes verläuft im
dargestellten Fall horizontal. Von einer Lichtquelle 6 tritt das Beleuchtungsstrahlenbündel B nach Verlassen einer Optik 7 durch
eine Aperturblende 8. Das Bündel B durchsetzt sodann einen zweiten dichroitischen Strahlenteiler T2, der einen möglichst hohen
Transmissionswert für das von der Lichtquelle 6 kommende sichtbare Licht und einen möglichst hohen Re^.-v onswert für IR-Strahlen
aufweist. In der Ebene der Leuchtfeldblende 9 befindet sich eine Marke 10, deren Funktion im vorliegenden Zusammenhang außer
Pat Bl/Ho - 22.01.88 ."B 3585 .·*.,".
Das Bündel trifft sodann auf das neuerungsgemäße optische Bauelement, das als plankonvexe IR-Filterlinse 25 ausgebildet ist.
Dieses Bauelement sperrt den Zentral bereich des von der Lichtquelle 6 kommenden Strahlenbündels B und läßt IR-Licht im
wesentlichen ungehindert durch.
Nach Verlassen der Linse 11 trifft das Beleuchtungsstrahlenbündel
B auf den ersten dichroiti sehen Strahlenteiler Tj, von wo aus die
reflektierten Anteile in Richtung zum Objekt 1 umgelenkt werden.
Von der Laserlichtquelle, die in der gezeigten Form als Laserdiode
LD ausgebildet ist, geht beispielsweise ein gepulstes Licht aus. Zweckmäßigerweise wird IR-Meßlicht verwendet, weil es das mikroskopische
Bild nicht störend beeinflußt. Das Meßlichtbündel M wird
über eine Linse 13 und sodann über eine Linse 14, die in axialer Richtung gemäß dem Doppelpfeil 15 verschoben werden kann, auf den
dichroitischen Teilerspiegel Tg geleitet, der an der optischen
Schnittstelle beider Strahlengänge M und B angeordnet ist. In der Zwischenbildebene, in der die Leuchtfeldblende 9 positioniert ist,
wird ein Bild der Laserlichtquelle LD erzeugt. Die Aperturblende
ist, wie auch die Leuchtbeldblende 9, motorisch verstellbar.
Damit der Meßspot 16 bei Defokussierung auf der Oberfläche des Objektes auswandert, wird eine Hälfte der Pupille 17 abgedeckt.
Die geometrische Abdeckung einer Hälfte des Meßlichtbündels M
gelingt mit Hilfe eines Umlenkprismas 18, welches in Höhe der Pupille 17 in den Meßstrahlengang fö hälftig eingeführt wird. Es
enthält eine voll verspiegelte Prismenfläche 19. Der Teil des beleuchtungsseitigen
Meßlichtbündels, der durch die Anordnung des
Umlenkprismas 18 nicht behindert wird, ist in der Fig. 1 mit einer ersten Schraffur gekennzeichnet. Der außermittig verlaufende Teil
des beleuchtungsseitigen Meß]ichtbündels ist mit dem Bezugszeichen
M0 versehen. Das Meßlicht gelangt also entlang Mj3, d.h. außermittig
und - im wesentlichen - parallel zur optischen Achse dieses Teilsystems, in die Objektivpupille 3.
Pat Bl/Ho - 22.Oi.88 B3085 ·· ··
Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Nach Reflexion an der Oberfläche des Objektes 1 passiert das remittierte MeBlichtstrahlenbündel Mr nach Reflexion an T2
diejenige Pupillenhälfte von 17, die vom Meßlichtbündel MD nicht
beleuchtet wird. Es wird sodann mittels der vollverspiegelten Fläche 19 des Umlenkprismas 18 aus dem beleuchtungsseitigen Meßstrahlengang
M herausgespiegelt ir.d nach Totalreflexion an der Prismenfläche 20 sowie nach Durchtritt durch eine Optik 21 auf die
Differenzdiode geleitet, die aus zwei Dioden Dj und D2 besteht.
Zwischen beiden Dioden befindet sich ein schmaler Spalt 22. Vor der Differenzdiode Dj, D2 ist eine Spaltblende 23 angeordnet. Sie
besteht aus zwei Blendenhälften, zwischen denen ein Blendenspalt 24 freigehalten wird. Wie ersichtlich, verläuft der Blendenspalt
24 senkrecht zum Diodenspalt 22. Im Defokussierungsfall ist dar.
Bild des Spots 16 auf der Zentrallage, die in Fig. 1 dargestellt ist, ausgewandert. Nicht mitdargestellte Mittel steuern nach
Maßgabe der Deplazierung des Spot-Bildes das Objekt 1, genauer:
den Objekttisch 26, in Richtung des Doppelpfeils 27 bis zur völligen Wiederherstellung des Fokuszustandes.
In der Zwischenbildebene, in der die Leuchtfeldblende 9 angeordnet
ist, befindet sich eine Marke 10, mit deren Hilfe die Lage des unsichtbaren Meßspots 16 ermittelt wird. Sie kann aus einer
sandwichartigen Doppelglasplatte bestehen, die in ihrem Innern zwei sich im Plattenzentrum kreuzende Flüssigkristal lamellen
aufweist, welche je nach angelegter Spannung den zentralen Kreuzungsbereich für das Beleuchtungslicht undurchlässig machen
können.
Da die Linse 14 parallel zur optischen Achse des Meßlichtbündels M
definiert verschoben werden kann, sind bei der gezeigten Einrichtung noch Zusatzfunktionen, wie "Offsef'-Einstellungen und
FokuscHfferenzkörrekturiin zwischen infrarotem und sichtbaren
Licht, möglich.
Pat Bl/Ho - 22.01.88 U (_
.",." .&Bgr;3085&Idigr; ."..".
&ogr;,, in Fig. 1 gezeigte statische Darstellung ist - wenn w den
&zgr; f ungs-Rahmen ». der die neuerungsgemäße T**"**""
ttel.aru.faBt, um die Achse 32 aus *. —* -"
«rschwenkt - prinzipiell aus der DE-PS 32 19 503 bekannt M,t
. „besc riebenen Anordnung laßt sich Jedoch ,-1,Hd. .,.
olralfür Laserautofokus-Hellfeld-Auflichtbeleuchtung realisieren.
1H. —«*<«·-· «->-«·hier r iRr;r;;:::
25, hinein, so wird das von der Lichtquelle 6 kommende
u ht zu 100% absorbiert und das von der Laserlicbtquee LD
° l hl Das ,. »r
u ht zu 100% absorbiert
lende ,KI* -^hindert durchgelassen Das ,. »r
Fall als plankonvexe !«-Filtsrlinse 25
Bauelement ist derart dimensioniert, daß das sichtbare Lirtt
ediglich in de. äußeren str^hlenbUndelbereich we,ter zur Unse
lodann zu, ersten TeUerspiege, T1 und von dort aus zum auf
;e Objekttisch 26 befindlichen Objekt 1 gelangt. D-rt ,. e, e
Dunkelfeld-Beleuchtung unter Beibehaltung der !R-Laser-Autofoku
„,tion gewährleistet. Durch die Ausbildung des '^ZT
mentes als IR-Filterlinse wird darüber hinaus vor allem auch ..n
auftretender Fokusvo-satz automatisch kompensiert.
O In Fi, 2 ist eine Draufsicht der in den Strahlengang bringbaren
alterung für das neuerungsgemäße optische Bauelement, und zwar Sicht aus «ichtung der Lichtquelle 6, dargestellt Der
zeKassungs-Bahmen 2B ist um eine Achse 3= in den Strahlengang
n. Tfj-Fmeriinse 25 wird mit einem gewissen
steae 29 mit dem äußeren Rahmen 28 zentriscn gehaltert w,rd. D,.
- ilterlinse 25 ist an drei Stellen mit de» Ring 30 verbunden
, Kittpunkte M. Der Ring 30 sowie H. Verbindungsstege
te &Ggr;&eegr; aus fur sichtbares Licht transparente. Material. Ans ,&Pgr;.
der gezeigten Dreipunkt-Aufhängung sind selbstverstandl,ch auch
a ere Konstruktionen denkbar, wobei aber die in Fig. 2 geze,g „anrrte den Vorteil gegenüber anderen Vorschlägen aufweist daß
möglichst wenige Ha^-verbindungen im äußeren StrahlenbündelbereUh
vorhanden sind.
Pat Bi/Ho - 22.01.88 B 3085
Anstelle einer Einzelaufhängung fUr das optische Bauelement sind
auch Revolver, lineare Schieber, usw. zur Aufnahme mehrere IR-Filterlinsen
einsetzbar, wobei zweckmä'ßigerweise jede der Linsen
hinsichtlich ihres IR-Transmissionsverhaitens im wesentlichen
gleichwirkend, aber hinsichtlich ihrer Brechkraft jeweils unterschiedlich ausgelegt sein sollte.
Mit der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wurde die Wirkungsweise,
die Geometrie und die Halterung einer ganz bestimmten AusfUhrungsform
des neuerungsgemäßen optischen Bauelementes erläutert.
XO Natürlich kann das optische Bauelement beispielsweise mater! al mäßig
auch derart beschaffen sein, daß e.<* für sichtbares Licht
vollständig absorbierend, jedoch für kurzwelliges (UV)-Licht transparent ist. Auf diese Weise läßt sich eine UV-FIuoreczenzeinrichtung
mit einer Dunkel feidanordnung kombinieren.
Bauelementes als IR-Fresnel-(Filter)-Linse oder als Filter-Linsen-Ar
ray.
Der Grundgedanke der vorliegenden Neuerung, nämlich ein optisches ( Bauelement, das in einen Endlich- oder einen Unendlich-Strahlengang
gebracht werden kann, mit einer speziellen spektral selektiven
Filterungscharakteristik auzustatten und dabei gleichzeitig die dadurch hervorgerufene geometrisch-optische Negativbeeinflussung
durch entsprechende abbildungsrelevanten Kompensationsmaßnahmen auszugleichen, läßt sich in einer Vielzahl weiterer - hier nicht
näher erläuterter - optischer Anordnungen realisieren.
Ernst Leiiz'Wetzlar <äM\ l··!· · :"*"'!
-15- Pat BI/WI - 21.04.86
A 2247/B 3085
I A |
- Abbildungsstrahlenbündel |
B | - Beleuchtungsstrahlenbündel |
D1' D2 | - Dioden |
&igr; r* | - uasenicniqueiie |
M | - Meßlichtbündel |
Mb | - beleuchtungsseitiger Teil von (M) |
Mr | - remittiertes Meßlichtstrählenbündel |
• °k | ~- Okular |
T1 | - erster Teilerspiegel |
T2 | - zweiter (dichroitischer) Teilerspiegel |
1 | - Objekt |
2 | - Objektiv |
3 | - Objektivpupille |
4 | - Tubuslinse |
5 | - Zwischenbildebene |
6 | - Lichtquelle |
7 | - Optik |
8 | - Aperturblende |
9 | - Leuchtfeldblende |
10 | - Marke |
V 11 | - Linse |
13 | - Linse |
14 | - (axial verschiebliche) Linse |
15 | Doppelpfeil |
16 | - Meßspot |
17 | - Pupille |
18 | - Umlenkprisma |
19 | - (verspiegelte) Prismenfläche |
20 | - Prismenfläche |
21 | - Optik |
22 | - Spalt |
23 § |
- Spaltblende |
3 | • · · ·* ·*»«·■* ■a ·-- · · ·"·· ··· |
Ernst Lertz Wetzlar
•\trf ····«
-16-Pat Bi/Wi - 2i».04.86
A 2247/B 3085
24 25 26 27 28 25 30 31 32
- Blendenspalt
- (R-Filterlinse
- Objekttisch
- Doppelpfeil
-1 Einzelfassungs-Rahmen
* Verbindungsstegiej
- Ring
- Kittpunkt(e)
- Achse
Claims (13)
1. Strahlenbündel querschnittsveränderndes optisches Linsen-Bauelement,
dadurch gekennzeichnet, daß es
einstückig ausgebildet ist und in Wirkstellung in einem mindestens
zwei Tei1-Strahlenbündel, die sich hinsichtlich ihrer jeweiligen
Wellenlängen bzw. Wellenlängebereiche diskret unterscheiden!,
umfassenden Gesä.at-Strahlenbündel strahlenbündel konvergierend bzw.
-divergierend und zusätzlich für eines der Tei!-Strahlenbündel
lichtdurchlassend (transparent) sowie für ein weiteres Teil-Strahlenbündel
lichtsperrend (opak) wirkt.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es mindestens eine nicht-plane optisch wirksame Fläche aufweist.
3. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 und 2, d adurch
gekennzeichnet, daß es als Filter-Linse ausgebildet ist.
2
-
-
4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 und 2t d adurcn
gekennzeichnet, daß es als Filterfresnellinse
ausgebildet ist.
5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 und 2, d adurch gekennzeichnet, daß es als
Filterlinsen-Array ausgebildet ist.
%
6. Bauelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis i,
"' dadurch gekennzeichnet, daß die Linse(n) als
/~\ Sammellinse(n) ausgebildet ist(sind).
7. Bauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß es sichtbares Licht vollständig absorbiert und für kurzer- bzw. längerwelliges
Licht transparent ist.
8. Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß es für Infrarot-Licht transparent ist.
9. Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß es für Ultraviolett-Licht transparent ist.
10. Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß es als Infrarot-FilterHnse (25) ausgebildet ist, die sichtbares Licht vollständig absorbiert und ab einer im
nahen IR-Bereich liegenden WeileiiläStge eine transparente Filtercharakteristik
aufweist, wobei maximale Transmission bei einer Wellenlänge von 903 nm gegeben ist.
&igr; t * ♦ ·
I «
mi ;
&iacgr; '"'11R! iririfc' I * ·
- 3 -" "
11. Bauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche«
dadurch gekennzeichnet, daß es als IR-Filteriinse
(25) ausgebildet ist und bezüglich seiner abbildungsrelevanten
sowie seiner Material- und Geometrie-Eigenschaften derart ausgewählt bzw. bemessen ist, daß ein durch Einschwenken
dieser IR-FiIterlineo (25) in ein Seleuchtungsstrahlsnbündsl {3)
hervorgerufener Fokusversatz entsprechend kompensiert wird.
12. Bauelement nach mindestens einem der Ansprüche 10 und 11,
C dadurch gekennzeichnet, daß es in einer in
den Strahlengang des Gesamt-StrahlenbiiMeis einschwenkbaren
Einzelfassung - vorzugsweise mittels einer Dreipunkt-Aufhängung gehaltert
ist (Fig. 2).
13. Bauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dreipunkt-Aufhängung einen das optische Bauelement (25) peripher umgreifenden Ring (30) umfaßt, von dem
aus drei Verbindungsstege (29) zum Einzelfassungs-Rahmen (28)
verlaufen, und daß der Ring (30) und die Verbindungsstege (29) aus transparentem Material bestehen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19868611904 DE8611904U1 (de) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | Strahlenbündelquerschnittsveränderndes optisches Linsen-Bauelement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19868611904 DE8611904U1 (de) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | Strahlenbündelquerschnittsveränderndes optisches Linsen-Bauelement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE8611904U1 true DE8611904U1 (de) | 1988-04-28 |
Family
ID=6794224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19868611904 Expired DE8611904U1 (de) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | Strahlenbündelquerschnittsveränderndes optisches Linsen-Bauelement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE8611904U1 (de) |
-
1986
- 1986-04-30 DE DE19868611904 patent/DE8611904U1/de not_active Expired
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