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Vorrichtung zur Beleuchtung mikroskopischer Objekte.
Zur Beleuchtung mikroskopischer Objekte benutzt man oft eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine Lichtquelle, einen Lampenkondensor und einen Mikroskopkondensor enthält. Cm einwandfreie Bilder zu ergeben, müssen dabei die Apertur des Beleuehtungsstrahlenbündels und die Grösse des von ihm getroffenen Leuchtfeldes der von dem benutzten Iikrospokobjektiv abhängigen Apertur des Be-
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griffe nicht zu gestatten.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Beleuchtung mikroskopischer Objekte der eingangs genannten Art, welche innerhalb eines grösseren Bereichs in bezug auf die Grösse der Beleuchtungsapertur und des Leuchtfeldes stetig veränderlich ist und die sieh zugleich durch einen besonders spar-
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verschieblich ist und welches so zwischen dem Lampenkondeusor und dem Mikroskopkondensor angeordnet ist, dass die Lichtquelle mit Hilfe des Lampenkondensors zwischen den Lichtaustrittsöffnungen des Lampenkondensors udn des zusätzlichen optischen Systems umgekehrt abgebildet wird und dieses
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in veränderlicher Grösse abgebildet wird.
Es empfiehlt sich, dieses aufrechte, veränderliche Bild der Lichtquelle zwischen der vorderen Brennebene des Mikroskopkondensors und der Ebene des zu beleuchtenden mikroskopisehen Objekts anzuordnen, die in der Regel ungefähr mit der hinteren Brennebene des Mikroskopkondensors zusammenfällt. Als zusätzliches optisches System ist zweckmässig ein System
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Grössen der Brennweiten der Glieder erreichen, dass das von ihnen erzeugte Bild der Liehtquelle unab- hängig von der Lage seiner Einzelglieder zueinander stets ungefähr in derselben Ebene liegt. d. li. dass
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das System angenähert pankratische Abbildung liefert.
Während nämlich ein solches System in drei verschiedenen Stellungen seiner Glieder zueinander die Lichtquelle in genau derselben Ebene abbildet, kann dies mit einem zusätzlichen optischen System, welches nur aus zwei fest miteinander verbundenen Gliedern besteht, nur bei zwei verschiedenen Stellungen des Systems erreicht werden. Man hat deshalb
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auf scharfe Abbildungen bei allen Stellungen des Umkehrsystems ankommt, aus zwei Gliedern aufgebaut, die gemeinsam beweglich waren und bei diesen Bewegungen ausserdem relativ zueinander verschoben wurden. Die Relativbewegungen wurden so bemessen, dass in allen Stellungen des Umkehrsystems das Fernrohrbild in derselben Ebene entworfen wurde.
Mit den üblichen Lichtquellen ergeben Beleuchtungsvorrichtungen bekanntlich dann die beste Lichtausbeute. und eine gleichmässige Beleuchtung auf der ganzen Fläche des Leuchtfeldes, wenn die von Köhler aufgestellte'Bedingung erfüllt ist, dass ein Bild der Lichtquelle in der vorderen Brennebene des Mikroskopkondensors und ein Bild des Lampenkondensors in der hinteren Brennebene des Mikroskop-
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man die Brennweiten und Abstände des zusätzlichen optischen Systems so wählt,
dass das aufrechte Lichtquellenbild ungefähr in der Lichteintrittsöffnung des Mikroskopkondensors liegt und der Lampenkondensor mit Hilfe des zusätzlichen optischen Systems und des Mikroskopkondensors ungefähr in der Ebene des zu beleuchtenden mikroskopischen Objekts abgebildet wird.
In der Zeichnung sind fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 1-3 zeigen die optischen Teile der ersten drei Beispiele in schematischen Mittelschnitten. Fig. 4 gibt das vierte Aus-
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veranschaulicht. In den Fig. 6-8 sind die beweglichen optischen Teile des vierten Ausführungsbeispiels in drei verschiedenen Stellungen schematisch angegeben. Fig. 9 zeigt das fünfte Ausführungsbeispiel, teilweise im Mittelschnitt. In Fig. 10 ist dieses Beispiel in einem schematischen Mittelschnitt wiedergegeben.
Das erste Ausführungsbeispiel (Fig. 1) hat eine Lichtquelle 1 und einen Lampenkondensor 2,
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eine Sammellinse 4, der eine Irisblende 5 unmittelbar folgt. Das Beispiel hat weiterhin einen aus drei Linsen 6, 7 und 8 bestehenden Mikroskopkondensor, Zwischen der Blende 5 und dem Mikroskopkondensor 6, 7, 8 ist ein aus zwei Sammellinsen 9, 10-bestehendes zusätzliches optisches System in Richtung der Achse des Beleuchtungssystems verschieblich.
Die Lichtquelle 1 wird vom Lampenkondensor 2 und der Sammellinse 4 in der Ebene der Irisblende 5 umgekehrt abgebildet. Dieses Z wisehenbild der Lichtquelle wird mit der Blende 5 von den Sammellinsen 9, 10 ungefähr in der vorderen Brennebene des Mikroskopkondensors 6,7, 8 nochmals
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systems 9, 10 ein Bild der Blende 3, wobei die Brennweite der Linse 2 so bemessen ist, dass die Lage des reell oder virtuell hinter dem bewegliehen Linsensystem 9, 10 entstehenden Bildes dieser Blende 3 unverändert bleibt, auch wenn sich das Linsensystem 9, 10 in die gestrichelt eingezeichnete Lage 9', 10' bewegt.
Bei der gezeichneten Lage der Linsen 9, 10 wird das auf der als Aperturblende wirkenden Blende 5 entstehende Zwischenbild der Lichtquelle 1 dreifach verkleinert, bei der Lage 9', 10'dagegen dreifach vergrössert auf der ungefähr mit der vorderen Brennebene des Mikroskopkondensors zusammenfallenden Lichteintrittsfläche der Linse 6 wiedergegeben. Ist der Durchmesser dieser Linse 6 so gewählt, dass das Bild der Lichtquelle im letztgenannten Falle die Liehteintrittsfläche dieser Linse gerade ausfüllt, und ist die Apertur des Mikroskopkondensors 1'40, dann wird bei einer Verschiebung des Linsensystems 9, 10 in die Lage 9', 10'die Apertur des Beleuchtungssystems von 0'156 auf 1-40 verändert.
Bei dieser Ver-
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Beim zweiten Ausführungsbeispiele (Fig. 2) ist wiederum an einem hinter einer Lichtquelle 11 vorgesehenen Lampenkondensor 12 eine Irisblende 13 angebracht. Als Mikroskopkondensor dient ein dreilinsiger Kondensor 14, 15, 16, in dessen vorderer Brennebene sieh eine Irisblende 17 befindet, die als
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zwischen dieser und der Blende 13 ein verschiebliches Linsensystem 19, 20.
Die Blende 13, die als Leuchtfeldblende wirkt, wird durch das bewegliche Linsensystem 19, 20 auf der Sammellinse 18 und vom Mikroskopkondensor 14, 15, 16 in der Objektebene abgebildet. Der Lampenkondensor 12 entwirft ein umgekehrtes Zwischenbild der Lichtquelle 11 so in der Nähe des bewegliehen Linsensystems 19, 20, dass dieses Zwisehenbild unverändert in derselben Ebene abgebildet wird, auch wenn das Linsensystem 19, 20 in die gestrichelt eingezeichnete Lage 19', 20' verschoben wird. Mit Hilfe der Sammellinse-M entsteht dann schliesslich ein aufrechtes Bild der Lichtquelle 11 in der Ebene
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Linsensystems 19, 20 in die Lage 19', 20'in denselben Verhältnissen wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
Das zweite Ausführungsbeispiel hat dem ersten gegenüber jedoch den Nachteil, dass die Öffnung der Aperturblende 17 mit der Verschiebung des beweglichen Linsensystems 19, 20 geändert werden muss, falls man nicht wünscht, dass die Grösse der Lichtquelle 11 selbst massgebend für die Apertur des Beleuchtungssystems ist. Soll beispielsweise das Objekt mit einer Apertur, die ein Drittel der Apertur des benutzten Mikroskopobkjektivs beträgt, beleuchtet werden, dann wird beim ersten Ausführungsbeispiele die Aperturblende 5 so weit geschlossen, dass der Durchmesser ihrer Blendenöffnung nur noch ein Drittel
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Auswechseln des Mikroskopobjektivs gegen ein anderes, während die Aperturblende 17 des zweiten Beispiels bei jedem Objektivwechsel neu eingestellt werden muss.
Bei den beiden beschriebenen Beispielen ist der Abstand der Linsen 9, 10 bzw. 19, 20 des beweglichen Linsensystems voneinander unveränderlich.
Beide Beispiele haben den Nachteil, dass die Lichtquellen 1 und 11 und die Leuchtfeldblenden 3 und 13 nur in den gezeichneten Endstellungen scharf auf den Linsen 6 und 14 bzw. in der Objektebene abgebildet werden. Nehmen die Linsen 9, 10 und 19, 20 Stellungen zwischen den Endstellungen ein, dann sind die
Bildebenen mehr oder weniger verlagert. Obwohl diese Verlagerung bei dem Beleuchtungssystem für die in Frage kommenden Zwecke bis zu einem gewissen Grade als zulässig angesprochen werden kann, so würde doch dabei der Aperturbereich des Beleuchtungssystems, in welchem dieses mit Vorteil verwendet werden könnte, eine Schmälerung erfahren.
Der unerwünschten Verlagerung der Bildebenen kann man jedoch in einfacher Weise dadurch begegnen, dass man das zusätzliche, mit wenigstens einem beweglichen Gliede ausgestattete optische System aus zwei Teilsystemen aufbaut, deren Abstand voneinander veränderlich ist. Ein solches Beleuchtungssystem zeigt das dritte Ausführungsbeispiel.
Der Aufbau des dritten Ausführungsbeispiels (Fig. 3) entspricht dem des ersten Beispiels ; die einzelnen Glieder des Systems sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Abweichend vom ersten Beispiele ist jedoch der Abstand der beiden Linsen 9 und 10 des zusätzlichen beweglichen optischen
Systems veränderlich. Die Linsen 9 und 10 lassen sich nunmehr so in die gestrichelt gezeichnete Endstellung 9', 10'überführen, dass für alle Zwisehenstellungen beispielsweise die punktiert eingezeichnete
Stellung 9", 10"die Abbildungen der Lichtquelle 1 und der Leuchtfeldblende 3 stets ungefähr in die Ebenen fallen, in welchen sie liegen, wenn die Linsen 9, 10 ihre Endstellungen einnehmen.
Eine derartige Abbildung, die man als pankratische Abbildung bezeichnet, kann bekanntlich in der Weise praktisch verwirklich werden, dass man die beiden beweglichen Glieder beispielsweise durch Kurvenführungen von einem gemeinsamen Antriebsgliede aus oder mittels anderer, aus dem Bau pankratischer Fernrohre bekannter Mittel in der gewünschten Weise steuert.
Beim vierten Ausführungsbeispiele (Fig. 4-8) ist eine als Lichtquelle dienende Glühlampe 21 mit ihrer Fassung 22 in einem rohrförmigen Gehäuse 23 befestigt. Unmittelbar hinter der Glühlampe 21 ist eine als Lampenkondensor dienende Sammellinse 24 gefasst, der eine Irisblende 25 folgt. Im Gehäuse 23 befinden sich zwei Schlitze 26 zur Aufnahme von Farbfiltern 27 u. dgl. ; ferner enthält das Gehäuse 23 eine Sammellinse 28, hinter welcher eine zweite Irisblende 29 angebracht ist.
Mittels eines Ringes 30 ist an dem Gehäuse 23 ein rohrförmiges Verlängerungsstück befestigt, welches eine zerstreuende Linse 32 trägt und als Führung für eine in der Achsenrichtung verschiebliche Muffe 3. 5 dient, die mit einem Gewindestüek 34 durch einen Längsschlitz 35 des Verlängerungsstückes 31 hindurchgreift. Die Muffe 33 ist mit einem Längsschlitz 36 versehen, durch welchen die Fassung der Linse 32 hindurchgreift, und trägt zwei gleiche Sammellinsen 37 und 38, die so angeordnet sind, dass sich je eine dieser Linsen auf einer Seite der Linse 32 befindet. Auf dem Verlängerungsstück 31 ist eine Hülse 39 drehbar, die mit einem Innengewinde 40 versehen ist, in welches das Gewindestück 34 eingreift.
Durch einen Ring 41 ist das Verlängerungsstück 31 mit einem Prismen gehäuse 42 verbunden. Dieses Prismengehäuse 42 enthält ein den Strahlengang um einen rechten Winkel ablenkendes Spiegelprisma 43 und trägt einen Mikroskopkondensor 44, welcher drei sammelnde Glieder 45,46 und 47 enthält.
Abgesehen von der durch das Prisma 43 bewirkten Knickung des Beleuchtungsstrahlenganges entspricht das vierte Beispiel in bezug auf Brennweiten und Abstände der optischen Glieder dem sehematisch dargestellten ersten Beispiele mit Ausnahme des zusätzlichen optischen Systems, welches hier ein aus den drei Linsen 37, 32 und 38 bestehendes pankratisches System ist. Die Wirkung dieses Systems ist in den Fig. 6-8 schematisch dargestellt. Wie beim ersten Beispiele wirkt die der Lichtquelle benachbarte Irisblende 25 als Leuehtfeldblende, die ihr fernere IriEblende 29 als Aperturblende des Beleuchtungssystems. Das in der Ebene der Aperturblende 29 durch die Linsen 24 und 28 erzeugte umgekehrte Zwischenbild des Glühfadens der Lampe 21 ist in den letztgenannten drei Figuren als Pfeil 48 angedeutet.
Bei der in Fig. 6 wiedergegebenen Lage der Linsen 37, 32 und 38 zueinander erzeugt das System ein aufrechtes Bild 48'der Lichtquelle, dessen Grösse ein Drittel des Zwischenbildes 48 ist. Bei der zweiten, in Fig. 7 veranschaulichten Lage des pankratischen Systems entsteht ein aufrechtes B : ld 48" des Glühfadens von der gleichen Grösse und bei der in Fig. 8 dargestellten Lage ein aufrechtes Bild 48"' von der dreifachen Grösse des Zwischenbildes 48.
Zum Gebrauche wird das Gerät mit dem Mikroskopkondensor 44 in bekannter Weise in den Kondensorhalter des zu benutzenden Mikroskops eingesetzt und darin festgeklemmt. Die Glühlampe 21 wird
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an einen geeigneten Stromkreis angeschlossen. Die beiden in der Muffe 33 gefassten Sammellinsen 37 und 38 werden durch Drehen der Hülse 39 in die in Fig. 8 wiedergegebene Lage gebracht und nunmehr die Aperturblende 29 so weit geschlossen, dass das von dem zusätzlichen System 37, 32, 38 erzeugte Bild 48'" der Lichtquelle die freie Öffnung der ersten Linse 45 des Mikroskopkondensors 44 gerade ausfüllt.
Während des Gebrauchs der Vorrichtung bleibt die so eingestellte Öffnung der Aperturblende 29 unverändert ; die Apertur des Beleuchtungssystems wird durch Drehen der Hülse 39 und demzufolge Verschieben der Muffe 33 mit den Linsen 37 und 38 geändert. Die Ebene, in welcher die Bilder 48', 48"und 48'"sowie die zu den übrigen Stellungen des Systems 37, 32, 38 gehörenden Bilder der Lichtquelle erzeugt werden, bleibt unverändert erhalten. In die Schlitze 26 werden beim Gebrauche der Vorrichtung je nach Bedarf Farbfilter, Mattscheiben, Graugläser od. dgl. eingesetzt.
Beim fünften Ausführungsbeispiele (Fig. 9 und 10) ist von einem Teile des vierten Ausführungsbeispiels Gebrauch gemacht, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Während bei den ersten vier Beispielen die Köhlersche Bedingung erfüllt ist, ist das beim fünften Beispiele nicht der Fall. Das Beispiel zeichnet sich jedoch durch besonders kurze Baulänge aus und ist deshalb besonders handlich. Der Ring 30 enthält eine Irisblende 49 und trägt ein rohrförmiges Gehäuse 50, in welchem ein aus zwei Sammellinsen 51 und 52 bestehender Lampenkondensor gelagert ist. Am freien Ende des Gehäuses 50 ist eine Lampenfassung 53 mit einer Glühlampe 54 mit mattierter Birne befestigt.
Zum Gebrauche wird die Beleuchtungsvorrichtung in derselben Weise wie das vierte Ausführungsbeispiel am Mikroskop befestigt und die Glühlampe 54 an einen Stromkreis angeschlossen. Die Blende 29 dient wiederum als Aperturblende des Beleuchtungssystems. Die Linsen 51, 52 des Lampenkondensors bilden den Glühfaden 55 (Fig. 10) der Lampe 54 umgekehrt innerhalb des von den Linsen 37, 32 und 38 gebildeten pankratischen Umkehrsystems ab. Dieses Bild 56 des Glühfadens 55 dient wiederum als Objekt für das Umkehrsystem und den Mikroskopkondensor 45, 46, 47, so dass in der Objektebene des Mikroskops ein aufrechtes Bild 57 des Glühfadens 55 entsteht. Die Blende 29 wird vom Umkehrsystem 37, 32, 38 auf der diesem System zugekehrten Fläche der Linse 45 des Mikroskopkondensors abgebildet.
Durch Drehen der Hülse 39 werden die Linsen 3'7 und 38 gegenüber der Linse 32 in der Achsenrichtung des Beleuchtungsstrahlenbündels verschoben, wobei sich die Gr össe des Fadenbildes 57 wie die des Bildes 48' des vierten Beispiels unter Beibehaltung des Bildortes ändert. Da die Glühlampe 54 eine das Licht diffus zerstreuende Birne hat, kann die Abbildung des Fadens 55 mit dem Gerät nicht scharf sein. Durch die Zerstreuung des Lichtes wird erreicht, dass in der Objektebene eine gleichmässig beleuchtete Kreisfläche ungefähr von der Grösse des Fadenbildes entsteht, die eine einwandfreie Beleuchtung des Objekts sichert.
In der folgenden Zusammenstellung sind die Krümmungsradien r, die Glasdicken d und die Abstände I für die optischen Glieder der beschriebenen Ausführungsbeispiele angegeben und ferner die Glasarten durch Angabe der Brechungszahlen nD für die D-Linie des Sonnenspektrums gekennzeichnet.
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<tb>
<tb> r1 <SEP> = <SEP> + <SEP> 12#93 <SEP> r27 <SEP> = <SEP> + <SEP> 6-008 <SEP> ls <SEP> = <SEP> 0#000 <SEP> l24 <SEP> = <SEP> 8#829
<tb> r2 <SEP> = <SEP> - <SEP> 5#6 <SEP> r26 <SEP> = <SEP> # <SEP> l9 <SEP> = <SEP> 7-684 <SEP> 125 <SEP> =29-114
<tb> r3 <SEP> = <SEP> + <SEP> 29#665 <SEP> r29 <SEP> +18#415 <SEP> l10 <SEP> =19#888 <SEP> l26 <SEP> = <SEP> 1#250
<tb> r4 <SEP> = <SEP> -29#665 <SEP> r30 <SEP> = <SEP> -18#415 <SEP> l10' <SEP> = <SEP> 65#010
<tb> r5 <SEP> = <SEP> # <SEP> r31 <SEP> = <SEP> - <SEP> 9#512 <SEP> l11 <SEP> = <SEP> 0#500 <SEP> d1 <SEP> = <SEP> 9#5
<tb> r-'.
<SEP> =-17-384 <SEP> r32 <SEP> = <SEP> + <SEP> 9#512 <SEP> = <SEP> 63-879 <SEP> d2 <SEP> = <SEP> 2'5
<tb> r7 <SEP> = <SEP> +17#384 <SEP> r33 <SEP> = <SEP> +18#415 <SEP> l12' <SEP> = <SEP> 18#759 <SEP> d3 <SEP> = <SEP> 2#5
<tb> r3 <SEP> = <SEP> # <SEP> r34 <SEP> = <SEP> -183415 <SEP> l13 <SEP> = <SEP> 53#450 <SEP> d4 <SEP> = <SEP> 2#5
<tb> r9 <SEP> = <SEP> # <SEP> r35 <SEP> =# <SEP> l14 <SEP> = <SEP> 0#500 <SEP> d5 <SEP> = <SEP> 5-5
<tb> r10 <SEP> =-32#22 <SEP> r36 <SEP> =-10#520 <SEP> l15 <SEP> = <SEP> 0#00 <SEP> d6 <SEP> =12#0
<tb> rU.
<SEP> = <SEP> + <SEP> 11'7 <SEP> 1'37 <SEP> = <SEP> + <SEP> 27-605 <SEP> li6'= <SEP> 43-967 <SEP> d7 <SEP> = <SEP> 8'073
<tb> =# <SEP> r38 <SEP> =-27#605 <SEP> l16" <SEP> =37#072 <SEP> d8 <SEP> = <SEP> 3#5
<tb> r13 <SEP> 13 <SEP> = <SEP> + <SEP> 6-008 <SEP> !"'"= <SEP> 30-176 <SEP> d9 <SEP> = <SEP> 2-5
<tb> )
- <SEP> =# <SEP> l1 <SEP> = <SEP> 7#594 <SEP> l17' <SEP> = <SEP> 1#098 <SEP> d10 <SEP> = <SEP> 2#5
<tb> r15 <SEP> = <SEP> +12#93 <SEP> l2 <SEP> =56#497 <SEP> l17" <SEP> = <SEP> 8#011 <SEP> d11 <SEP> = <SEP> 5#5
<tb> r16 <SEP> =-5#6 <SEP> l2 <SEP> = <SEP> 0#854 <SEP> l17"' <SEP> =14#924 <SEP> d12 <SEP> = <SEP> 5#5
<tb> r17 <SEP> =# <SEP> l4 <SEP> =65#694 <SEP> l18' <SEP> =14#924 <SEP> d13 <SEP> =12#0
<tb> r18 <SEP> =-17#384 <SEP> l4' <SEP> =20#632 <SEP> l18" <SEP> =8#011 <SEP> d14 <SEP> = <SEP> 8#073
<tb> i <SEP> !' <SEP> = <SEP> +17#384 <SEP> l4" <SEP> =31#898 <SEP> l18'"= <SEP> 1#098 <SEP> d15 <SEP> = <SEP> 4#11
<tb> r28 <SEP> =# <SEP> l5 <SEP> = <SEP> 0-500 <SEP> l19' <SEP> =30#176 <SEP> d16 <SEP> = <SEP> 0#93
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=43#967 <SEP> d18 <SEP> = <SEP> 3#5
<tb> r23 <SEP> =# <SEP> l6 <SEP> =19#570 <SEP> l20 <SEP> =12#000 <SEP> d19 <SEP> = <SEP> 2#5
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<tb> r25 <SEP> = <SEP> +11#7 <SEP> l6" <SEP> =30#836 <SEP> l22 <SEP> = <SEP> 2#400
<tb> r26 <SEP> =# <SEP> l7 <SEP> = <SEP> 0#500 <SEP> l22 <SEP> = <SEP> 6#095
<tb>
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<tb>
<tb> Linsen <SEP> 2,4, <SEP> 6, <SEP> 7, <SEP> 8, <SEP> 9, <SEP> 10, <SEP> 12, <SEP> 14, <SEP> 15, <SEP> 16, <SEP> 19, <SEP> 20, <SEP> 24, <SEP> 28, <SEP> 45, <SEP> 46, <SEP> 47, <SEP> 51, <SEP> 52........ <SEP> ntD-1-51633
<tb> Linse <SEP> 32....................................................................... <SEP> MD-1'62004
<tb> Linsen <SEP> 37, <SEP> 38..................................................................
<SEP> nD <SEP> = <SEP> 1-63958
<tb>
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Beleuchtung mikroskopischer Objekte, die eine Lichtquelle, einen Lampenkondensor und einen Mikroskopkondensor enthält, gekennzeichnet durch ein zusätzliches optisches System, von dem wenigstens ein Glied in Richtung der Achse des Beleuehtungsstrahlenbündels ver- schieblieh ist und welches so zwischen dem Lampenkondensor und dem Mikroskopkondensor angeordnet ist, dass die Lichtquelle mit Hilfe des Lampenkondensors zwischen den Liehtaustrittsöffnungen des Lampenkondensors und des zusätzlichen optischen Systems umgekehrt abgebildet wird und dieses umgekehrte Lichtquellenbild mit Hilfe des zusätzlichen optischen Systems wiederum umgekehrt und in veränderlicher Grösse abgebildet wird.
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Device for illuminating microscopic objects.
To illuminate microscopic objects, one often uses an illuminating device that includes a light source, a lamp condenser, and a microscope condenser. To produce cm flawless images, the aperture of the illuminating beam and the size of the light field struck by it, the aperture of the loading depending on the microspok lens used
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handles not allowed.
The invention relates to a device for illuminating microscopic objects of the type mentioned above, which is continuously variable within a larger area with regard to the size of the illumination aperture and the light field and which at the same time see through a particularly economical
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is displaceable and which is arranged between the lamp condenser and the microscope condenser that the light source is imaged with the aid of the lamp condenser between the light exit openings of the lamp condenser and the additional optical system in reverse
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is mapped in variable size.
It is advisable to arrange this upright, variable image of the light source between the front focal plane of the microscope condenser and the plane of the microscopic object to be illuminated, which as a rule coincides approximately with the rear focal plane of the microscope condenser. A system is expedient as an additional optical system
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The sizes of the focal lengths of the links ensure that the image of the light source generated by them is always approximately in the same plane, regardless of the position of its individual links to one another. d. left that
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the system delivers approximately pancratic imaging.
While such a system images the light source in exactly the same plane in three different positions of its members to each other, this can only be achieved with an additional optical system, which consists of only two firmly connected members, in two different positions of the system. One therefore has
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it depends on sharp images in all positions of the inversion system, made up of two members that were movable together and were also shifted relative to one another during these movements. The relative movements were measured in such a way that the telescope image was designed in the same plane in all positions of the inversion system.
As is well known, lighting devices then produce the best light yield with the usual light sources. and uniform illumination over the entire surface of the luminous field if the condition set up by Köhler is met that an image of the light source in the front focal plane of the microscope condenser and an image of the lamp condenser in the rear focal plane of the microscope
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the focal lengths and distances of the additional optical system are chosen so
that the upright light source image lies approximately in the light inlet opening of the microscope condenser and the lamp condenser is imaged approximately in the plane of the microscopic object to be illuminated with the aid of the additional optical system and the microscope condenser.
Five exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. 1-3 show the optical parts of the first three examples in schematic center sections. Fig. 4 gives the fourth edition
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illustrated. 6-8, the movable optical parts of the fourth embodiment are shown schematically in three different positions. Fig. 9 shows the fifth embodiment, partially in the middle section. In Fig. 10 this example is shown in a schematic center section.
The first embodiment (Fig. 1) has a light source 1 and a lamp condenser 2,
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a converging lens 4 which is immediately followed by an iris diaphragm 5. The example also has a microscope condenser consisting of three lenses 6, 7 and 8, between the diaphragm 5 and the microscope condenser 6, 7, 8 an additional optical system consisting of two converging lenses 9, 10 is displaceable in the direction of the axis of the illumination system.
The light source 1 is imaged in reverse by the lamp condenser 2 and the converging lens 4 in the plane of the iris diaphragm 5. This Z wisehenbild the light source is with the diaphragm 5 of the collecting lenses 9, 10 approximately in the front focal plane of the microscope condenser 6, 7, 8 again
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systems 9, 10 an image of the diaphragm 3, the focal length of the lens 2 being dimensioned so that the position of the real or virtual image of this diaphragm 3 emerging behind the moving lens system 9, 10 remains unchanged, even if the lens system 9, 10 moved into the position 9 ', 10' shown in dashed lines.
In the position of the lenses 9, 10 shown, the intermediate image of the light source 1 created on the diaphragm 5 acting as an aperture diaphragm is reduced three times, whereas in the position 9 ', 10' it is enlarged three times on the light entry surface of the lens which roughly coincides with the front focal plane of the microscope condenser 6 reproduced. If the diameter of this lens 6 is chosen so that the image of the light source in the last-mentioned case just fills the light entry surface of this lens, and if the aperture of the microscope condenser is 1'40, then when the lens system 9, 10 is shifted into position 9 ', 10 'changed the aperture of the lighting system from 0'156 to 1-40.
With this
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In the second exemplary embodiment (FIG. 2), an iris diaphragm 13 is again attached to a lamp condenser 12 provided behind a light source 11. A three-lens condenser 14, 15, 16 is used as a microscope condenser, in the front focal plane of which there is an iris diaphragm 17, which is used as a
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a displaceable lens system 19, 20 between this and the diaphragm 13.
The diaphragm 13, which acts as a luminous field diaphragm, is imaged by the movable lens system 19, 20 on the converging lens 18 and by the microscope condenser 14, 15, 16 in the object plane. The lamp condenser 12 creates an inverted intermediate image of the light source 11 in the vicinity of the movable lens system 19, 20 that this intermediate image is imaged unchanged in the same plane, even if the lens system 19, 20 is shifted into the position 19 ', 20' shown in dashed lines . With the help of the converging lens-M, an upright image of the light source 11 is finally created in the plane
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Lens system 19, 20 in position 19 ', 20' in the same proportions as in the first embodiment.
The second embodiment, however, has the disadvantage compared to the first that the opening of the aperture diaphragm 17 has to be changed with the displacement of the movable lens system 19, 20, if one does not want the size of the light source 11 itself to be decisive for the aperture of the illumination system. If, for example, the object is to be illuminated with an aperture that is one third of the aperture of the microscope objective used, then in the first exemplary embodiment the aperture diaphragm 5 is closed so far that the diameter of its diaphragm opening is only one third
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The microscope objective is exchanged for another, while the aperture diaphragm 17 of the second example has to be readjusted each time the objective is changed.
In the two examples described, the distance between the lenses 9, 10 and 19, 20 of the movable lens system is invariable from one another.
Both examples have the disadvantage that the light sources 1 and 11 and the luminous field diaphragms 3 and 13 are only imaged sharply on the lenses 6 and 14 or in the object plane in the end positions shown. If the lenses 9, 10 and 19, 20 occupy positions between the end positions, then they are
Image layers shifted more or less. Although this shift in the lighting system can be addressed to a certain extent as permissible for the purposes in question, the aperture area of the lighting system in which it could advantageously be used would experience a narrowing.
The undesired shifting of the image planes can, however, be counteracted in a simple manner by constructing the additional optical system, equipped with at least one movable member, from two sub-systems whose distance from one another is variable. The third exemplary embodiment shows such a lighting system.
The construction of the third embodiment (FIG. 3) corresponds to that of the first example; the individual elements of the system are provided with the same reference symbols. However, the distance between the two lenses 9 and 10 of the additional movable optical system differs from the first example
Systems changeable. The lenses 9 and 10 can now be transferred into the end position 9 ', 10' shown in dashed lines so that for all intermediate positions, for example, the one shown in dotted lines
Position 9 ″, 10 ″, the images of the light source 1 and the luminous field diaphragm 3 always fall approximately into the planes in which they lie when the lenses 9, 10 assume their end positions.
Such an image, which is known as pancratic imaging, can, as is known, be implemented in practice by controlling the two movable members in the desired manner, for example by means of cam guides from a common drive member or by other means known from the construction of pancratic telescopes .
In the fourth exemplary embodiment (FIGS. 4-8), an incandescent lamp 21 serving as a light source is fastened with its socket 22 in a tubular housing 23. Immediately behind the incandescent lamp 21 is a converging lens 24 serving as a lamp condenser, which is followed by an iris diaphragm 25. In the housing 23 there are two slots 26 for receiving color filters 27 u. like.; Furthermore, the housing 23 contains a converging lens 28, behind which a second iris diaphragm 29 is attached.
By means of a ring 30, a tubular extension piece is attached to the housing 23, which carries a diffusing lens 32 and serves as a guide for a sleeve 3.5 which is movable in the axial direction and which reaches through a longitudinal slot 35 of the extension piece 31 with a threaded piece 34. The sleeve 33 is provided with a longitudinal slot 36 through which the mount of the lens 32 extends and carries two identical converging lenses 37 and 38, which are arranged so that one of these lenses is located on one side of the lens 32. A sleeve 39 is rotatable on the extension piece 31 and is provided with an internal thread 40 in which the threaded piece 34 engages.
The extension piece 31 is connected to a prism housing 42 by a ring 41. This prism housing 42 contains a mirror prism 43 which deflects the beam path by a right angle and carries a microscope condenser 44 which contains three collecting members 45, 46 and 47.
Apart from the kinking of the illumination beam path caused by the prism 43, the fourth example with regard to focal lengths and distances of the optical elements corresponds to the first example shown schematically with the exception of the additional optical system, which here is a pancratic consisting of the three lenses 37, 32 and 38 System is. The effect of this system is shown schematically in Figs. 6-8. As in the first example, the iris diaphragm 25 adjacent to the light source acts as a light field diaphragm, the iris diaphragm 29 further away as the aperture diaphragm of the illumination system. The inverted intermediate image of the filament of the lamp 21 generated in the plane of the aperture diaphragm 29 by the lenses 24 and 28 is indicated as arrow 48 in the last-mentioned three figures.
With the position of the lenses 37, 32 and 38 in relation to one another as shown in FIG. 6, the system generates an upright image 48 ′ of the light source, the size of which is a third of the intermediate image 48. In the second position of the pancratic system illustrated in FIG. 7, an upright B: ld 48 ″ of the filament of the same size and in the position shown in FIG. 8 an upright image 48 ″ of three times the size of the intermediate image 48 is created.
For use, the device with the microscope condenser 44 is inserted in the known manner into the condenser holder of the microscope to be used and clamped therein. The bulb 21 is
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connected to a suitable circuit. The two converging lenses 37 and 38 held in the sleeve 33 are brought into the position shown in FIG. 8 by turning the sleeve 39 and the aperture diaphragm 29 is now closed so far that the image 48 'generated by the additional system 37, 32, 38 "of the light source just fills the free opening of the first lens 45 of the microscope condenser 44.
During the use of the device, the opening of the aperture diaphragm 29 set in this way remains unchanged; the aperture of the illumination system is changed by rotating the sleeve 39 and consequently moving the sleeve 33 with the lenses 37 and 38. The plane in which the images 48 ', 48 "and 48'" and the images of the light source belonging to the other positions of the system 37, 32, 38 are generated remains unchanged. When the device is used, color filters, ground glass panes, gray glasses or the like are inserted into the slots 26 as required.
In the fifth exemplary embodiment (FIGS. 9 and 10) use is made of a part of the fourth exemplary embodiment, identical parts being denoted by the same reference numerals. While the Köhler condition is met in the first four examples, this is not the case with the fifth example. However, the example is characterized by a particularly short overall length and is therefore particularly handy. The ring 30 contains an iris diaphragm 49 and carries a tubular housing 50 in which a lamp condenser consisting of two converging lenses 51 and 52 is mounted. A lamp holder 53 with an incandescent lamp 54 with a frosted bulb is attached to the free end of the housing 50.
For use, the lighting device is attached to the microscope in the same way as the fourth exemplary embodiment and the incandescent lamp 54 is connected to a circuit. The diaphragm 29 in turn serves as an aperture diaphragm of the lighting system. The lenses 51, 52 of the lamp condenser image the filament 55 (FIG. 10) of the lamp 54 in reverse within the pancratic inversion system formed by the lenses 37, 32 and 38. This image 56 of the filament 55 in turn serves as an object for the inversion system and the microscope condenser 45, 46, 47, so that an upright image 57 of the filament 55 is created in the object plane of the microscope. The diaphragm 29 is imaged by the inversion system 37, 32, 38 on the surface of the lens 45 of the microscope condenser facing this system.
By rotating the sleeve 39, the lenses 3'7 and 38 are displaced relative to the lens 32 in the axial direction of the illuminating beam, the size of the thread image 57 changing like that of the image 48 'of the fourth example while maintaining the image location. Since the incandescent lamp 54 has a bulb that diffuses the light, the image of the thread 55 with the device cannot be sharp. The diffusion of the light ensures that a uniformly illuminated circular area is created in the object plane, approximately the size of the thread image, which ensures perfect illumination of the object.
In the following compilation, the radii of curvature r, the glass thicknesses d and the distances I for the optical elements of the exemplary embodiments described are given and the types of glass are also identified by specifying the refractive indices nD for the D-line of the solar spectrum.
EMI4.1
<tb>
<tb> r1 <SEP> = <SEP> + <SEP> 12 # 93 <SEP> r27 <SEP> = <SEP> + <SEP> 6-008 <SEP> ls <SEP> = <SEP> 0 # 000 <SEP> l24 <SEP> = <SEP> 8 # 829
<tb> r2 <SEP> = <SEP> - <SEP> 5 # 6 <SEP> r26 <SEP> = <SEP> # <SEP> l9 <SEP> = <SEP> 7-684 <SEP> 125 <SEP > = 29-114
<tb> r3 <SEP> = <SEP> + <SEP> 29 # 665 <SEP> r29 <SEP> + 18 # 415 <SEP> l10 <SEP> = 19 # 888 <SEP> l26 <SEP> = <SEP > 1 # 250
<tb> r4 <SEP> = <SEP> -29 # 665 <SEP> r30 <SEP> = <SEP> -18 # 415 <SEP> l10 '<SEP> = <SEP> 65 # 010
<tb> r5 <SEP> = <SEP> # <SEP> r31 <SEP> = <SEP> - <SEP> 9 # 512 <SEP> l11 <SEP> = <SEP> 0 # 500 <SEP> d1 <SEP > = <SEP> 9 # 5
<tb> r- '.
<SEP> = -17-384 <SEP> r32 <SEP> = <SEP> + <SEP> 9 # 512 <SEP> = <SEP> 63-879 <SEP> d2 <SEP> = <SEP> 2'5
<tb> r7 <SEP> = <SEP> + 17 # 384 <SEP> r33 <SEP> = <SEP> + 18 # 415 <SEP> l12 '<SEP> = <SEP> 18 # 759 <SEP> d3 < SEP> = <SEP> 2 # 5
<tb> r3 <SEP> = <SEP> # <SEP> r34 <SEP> = <SEP> -183415 <SEP> l13 <SEP> = <SEP> 53 # 450 <SEP> d4 <SEP> = <SEP> 2 # 5
<tb> r9 <SEP> = <SEP> # <SEP> r35 <SEP> = # <SEP> l14 <SEP> = <SEP> 0 # 500 <SEP> d5 <SEP> = <SEP> 5-5
<tb> r10 <SEP> = -32 # 22 <SEP> r36 <SEP> = -10 # 520 <SEP> l15 <SEP> = <SEP> 0 # 00 <SEP> d6 <SEP> = 12 # 0
<tb> rU.
<SEP> = <SEP> + <SEP> 11'7 <SEP> 1'37 <SEP> = <SEP> + <SEP> 27-605 <SEP> li6 '= <SEP> 43-967 <SEP> d7 <SEP> = <SEP> 8'073
<tb> = # <SEP> r38 <SEP> = -27 # 605 <SEP> l16 "<SEP> = 37 # 072 <SEP> d8 <SEP> = <SEP> 3 # 5
<tb> r13 <SEP> 13 <SEP> = <SEP> + <SEP> 6-008 <SEP>! "'" = <SEP> 30-176 <SEP> d9 <SEP> = <SEP> 2-5
<tb>)
- <SEP> = # <SEP> l1 <SEP> = <SEP> 7 # 594 <SEP> l17 '<SEP> = <SEP> 1 # 098 <SEP> d10 <SEP> = <SEP> 2 # 5
<tb> r15 <SEP> = <SEP> + 12 # 93 <SEP> l2 <SEP> = 56 # 497 <SEP> l17 "<SEP> = <SEP> 8 # 011 <SEP> d11 <SEP> = < SEP> 5 # 5
<tb> r16 <SEP> = -5 # 6 <SEP> l2 <SEP> = <SEP> 0 # 854 <SEP> l17 "'<SEP> = 14 # 924 <SEP> d12 <SEP> = <SEP> 5 # 5
<tb> r17 <SEP> = # <SEP> l4 <SEP> = 65 # 694 <SEP> l18 '<SEP> = 14 # 924 <SEP> d13 <SEP> = 12 # 0
<tb> r18 <SEP> = -17 # 384 <SEP> l4 '<SEP> = 20 # 632 <SEP> l18 "<SEP> = 8 # 011 <SEP> d14 <SEP> = <SEP> 8 # 073
<tb> i <SEP>! ' <SEP> = <SEP> + 17 # 384 <SEP> l4 "<SEP> = 31 # 898 <SEP> l18 '" = <SEP> 1 # 098 <SEP> d15 <SEP> = <SEP> 4 # 11
<tb> r28 <SEP> = # <SEP> l5 <SEP> = <SEP> 0-500 <SEP> l19 '<SEP> = 30 # 176 <SEP> d16 <SEP> = <SEP> 0 # 93
<tb> r21 <SEP> = + 28 # 25 <SEP> l5 '<SEP> = <SEP> 0 # 500 <SEP> l19 "<SEP> = 37 # 072 <SEP> d17 <SEP> = <SEP> 4 # 11
<tb> r22 <SEP> = -28 # 25 <SEP> l5 "<SEP> = 23 # 030 <SEP> l19" '<SEP>
= 43 # 967 <SEP> d18 <SEP> = <SEP> 3 # 5
<tb> r23 <SEP> = # <SEP> l6 <SEP> = 19 # 570 <SEP> l20 <SEP> = 12 # 000 <SEP> d19 <SEP> = <SEP> 2 # 5
<tb> r24 <SEP> = -32 # 22 <SEP> l6 '<SEP> = 64 # 632 <SEP> l21 <SEP> = <SEP> 1 # 000
<tb> r25 <SEP> = <SEP> + 11 # 7 <SEP> l6 "<SEP> = 30 # 836 <SEP> l22 <SEP> = <SEP> 2 # 400
<tb> r26 <SEP> = # <SEP> l7 <SEP> = <SEP> 0 # 500 <SEP> l22 <SEP> = <SEP> 6 # 095
<tb>
<Desc / Clms Page number 5>
EMI5.1
<tb>
<tb> Lenses <SEP> 2,4, <SEP> 6, <SEP> 7, <SEP> 8, <SEP> 9, <SEP> 10, <SEP> 12, <SEP> 14, <SEP> 15 , <SEP> 16, <SEP> 19, <SEP> 20, <SEP> 24, <SEP> 28, <SEP> 45, <SEP> 46, <SEP> 47, <SEP> 51, <SEP> 52 ........ <SEP> ntD-1-51633
<tb> lens <SEP> 32 .......................................... ............................. <SEP> MD-1'62004
<tb> Lenses <SEP> 37, <SEP> 38 ..................................... .............................
<SEP> nD <SEP> = <SEP> 1-63958
<tb>
PATENT CLAIMS:
1. Device for illuminating microscopic objects, which contains a light source, a lamp condenser and a microscope condenser, characterized by an additional optical system, of which at least one member is displaceable in the direction of the axis of the illumination beam and which is so between the lamp condenser and the microscope condenser is arranged that the light source is reversed with the aid of the lamp condenser between the light outlet openings of the lamp condenser and the additional optical system and this reversed light source image is reversed with the aid of the additional optical system and displayed in variable size.