CH651944A5 - Koehlersche auflicht-hellfeld-beleuchtungseinrichtung. - Google Patents

Description

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

Im Nachschlagewerk «ABC DER OPTIK» von K.

Mütze, Verlag Werner Dausin, Hanau (1961), werden Be-5 leuchtungseinrichtungen dieser Art auf den Seiten 560/61 beschrieben und dargestellt. Der der Erfindung am nächsten kommende Typ wird als Prismenilluminator bezeichnet. Das Beleuchtungslicht wird an der Hypothenusenfläche eines rechtwinkligen Prismas zum Objektiv hin reflektiert und io 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 15 der Austrittspupille des Objektivs angebracht werden. Aus diesem Grunde werden die Auflicht-Hellfeld-Objektive besonders kurz gefasst.

Beleuchtungseinrichtungen dieser Art haben den Vorteü einer nahezu vollständigen Ausnutzung des eingespiegelten 20 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 wird. Bei Verwendung eines sog. Berek-Prismas ist auch eine Pol-Auflicht-Be-25 leuchtung 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 Miao kroskope 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, eine Auf-35 licht-Hellfeld-Beleuchtungseinrichtung anzugeben, die in einfacher Weise bei behebigen Durchlicht-Mikroskopen, insbesondere einfacherer Bauart, nachgerüstet und auch als Polari-sations-Auflicht-Beleuchtung ausgebildet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Beleuchtungseinrichtung der 40 eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 11.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in der Zeichnung schematisch dargestellt 45 sind. Im einzelnen zeigen:

Figur 1: einen Schnitt durch die erfindungsgemässe Einrichtung und

Figur 2-4: Einzelheiten des strahlumlenkenden optischen Bauelements

50 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. 55 Lichtaustrittsseitig weist das Gehäuse 1 einen geeigneten Anschlussstutzen 2 auf, der in die Tubuswechslung im Bügel des Mikroskopstativs eingesetzt werden kann. Das Beleuchtungsstrahlenbündel wird innerhalb einer Hülse 3 durch den Anschlusstutzen 2 hindurchgeführt, wobei nur ein Teil der ei-60 nen Hälfte in der freien Öffnung des Anschlussstutzens benutzt wird. Die Hülse 3 reicht durch die im Bügel des Mikroskopstativs für das Beobachtungsstrahlenbündel vorgesehene Bohrung hindurch bis nahe an die Austrittspupille eines ebenfalls nicht dargestellten Mikroskopobjektivs heran. Auf der 65 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 Leuchtfeldstrahlenbün-del 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 des Mikroskopobjektivs 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, 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 Ausfüh3 651 944

rungsbeispiel 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. 5 Einzelheiten 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 einer Linse mit der optischen Achse 16 (Fig. 2a) ist io 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 lichteintritts-seitig eine Planfläche auf. Es wird in der Hülse 3 so gefasst, 15 dass die 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 Beobachtungsstrahlenbündel erreicht. Die Hülse 3 ist entsprechend 20 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 25 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 lichteintrittseitigen Planfläche des Elementes 12 geneigt. Da die Achse 6 auch die Längsachse der Hülse 3 ist, muss die Fassungsbohrung für das Ele-30 ment 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 Lichteintrittsfläche des Elementes 12 strahlumlenkend, so dass die erforderlichen Brechkräfte hier 35 auf zwei Flächen verteilt werden können.

Da bei Beleuchtung mit weissem Licht die Strahlumlen-kung mit einer Dispersion der Lichtstrahlen verbunden ist, entstehen im Bild der Leuchtfeldblende Farbsäume. Um diese 4o zu vermeiden, ist es vorteilhaft, das Element 12 als chromatisch korrigiertes Kittglied auszuführen, wie z.B. in der Darstellung nach Fig. 3.

Wie bereits beschrieben, hat das Element 12 zwei Aufgaben zu erfüllen. Diese beiden Aufgaben können auch auf zwei 45 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.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

651 944 PATENTANSPRÜCHE

1. Köhlersche Auflicht-Hellfeld-Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope mit Einspiegelung des Beleuchtungsstrahlenbündels in eine Hälfte der Pupille eines Mikroskopobjektivs, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Linsenglied (8) zur Erzeugung eines Zwischenbildes (13) einer Leuchtfeldblende (5) vorgesehen ist, dass in der Nähe dieses Zwischenbildes (13) ein Umlenkspiegel (9) angeordnet ist, der den Querschnitt des Beobachtungsstrahlenbündels 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 in der Nähe des Zwischenbildes (13) der Leuchtfeldblende (5) Mittel (11) zur Abbildung einer Aperturblende (7) angeordnet sind und dass in oder in der Nähe der Pupille (14) des Mikroskopobjektivs ein optisches Bauelement (12) angeordnet ist, dass die optische Achse (6) des Beleuchtungsstrahlenbündels 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.

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

6. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Linsenglied (12) mit seiner optischen Achse (16) entweder parallel zur optischen Achse (15) des Mikroskopobjektivs 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) lichteintritts-seitig eine Planfläche besitzt, die senkrecht zur optischen Achse (6) des eintretenden Beleuchtungsstrahlenbündels 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, dass die dem Spiegel (9) nachgeordneten optischen Mittel (10,11,12) innerhalb einer Hülse (3,17) angeordnet sind.