AT399232B

AT399232B - Mikroskop mit bildhelligkeitsabgleich

Info

Publication number: AT399232B
Application number: AT0119590A
Authority: AT
Original assignee: Zeiss Carl
Priority date: 1989-06-10
Filing date: 1990-06-01
Publication date: 1995-04-25
Also published as: CH680169A5; JPH0325409A; US5046834A; ATA119590A; DE3918990A1

Description

AT 399 232 B

Die Erfindung betrifft ein Mikroskop mit einer Mehrzahl, an einem Objektivrevolver angebrachter Objektive und einer Einrichtung für einen Bildheiligkeitsabgleich beim Umschalten der Objektive.

Normalerweise ändert sich bei der Objektivschaltung am Objektivrevolver die Helligkeit des mikroskopischen Bildes. Diese Helligkeitsänderung wird durch unterschiedliche Transmissionseigenschaften der Ob-5 jektive verursacht. Besonders stark ist die Helligkeitsänderung, wenn zwischen unterschiedlichen mikroskopischen Verfahren z.B. Heilleid und Dunkelleid gewechselt wird.

Der Beobachter an den Okularen kann daher während des Umschaltvorganges geblendet werden. Bei einer fotografischen Aufzeichnung des Bildes muß mit deutlich unterschiedlichen Belichtungszeiten gerechnet werden. Wenn das mikroskopische Bild mit TV-Kameras aufgezeichnet werden soll, besteht die Gefahr, io daß die Kamera übersteuert wird und irreversible Schäden an der Videoröhre auftreten.

Zur Lösung dieser Probleme ist aus der DE-OS 32 21 804 eine Einrichtung bekannt, die die Lichtintensität des mikroskopischen Zwischenbildes mit einem Detektor mißt und die Lampenspannung der Mikroskopbeleuchtung entsprechend nachregelt. Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sie mit der Intensität des Lichts auch dessen spektrale Zusammensetzung verändert. Dadurch ändert sich die Farbtem-15 peratur des Zwischenbildes. Dieses ist besonders bei mikrofotografischen Aufnahmen störend.

Desweiteren sind sogenannte CTV-Objektive bekannt, die durch einen absorbierenden Belag auf einer Linse bezüglich ihrer Transmissionseigenschaften aufeinander abgestimmt sind. Dadurch wird eine konstante Bildhelligkeit beim Umschalten der Objektive ohne eine Änderung des Farbeindruckes ermöglicht. Diese Objektive erweisen sich jedoch bei der Mikroskopie sehr lichtschwacher Objekte als nachteilig. Das ohnehin 20 schon schwache Licht wird von der absorbierenden Schicht noch geschwächt. Die Einsatzmöglichkeiten dieser Objektive sind daher stark eingeschränkt.

Eine technisch sehr aufwendige Einrichtung für einen Bildheiligkeitsabgleich wird in der EP-PS 0 124 241 beschrieben. Diese Einrichtung besitzt einen Speicher, in dem die optischen Daten der Objektive, Kondensoren und Filter abgelegt sind. Beim .Umschalten der Objektive werden die Daten des Objektivs, das 25 in den Abbildungsstrahlengang geschaltet werden soll, von einem Rechner ausgelesen. Diesen Daten entsprechend wird ein optimaler Kondensor ausgewählt und in den Strahlengang gebracht. Aus der Kombination der Daten des Objektivs und des Kondensors erfolgt die Berechnung der für eine konstante Bildhelligkeit notwendigen Beleuchtungsstärke. Diese wird dann bestmöglich eingestellt, in dem eine Kombination von bis zu vier Absorptionsfiltem, die zueinander jeweils binär abgestuft sind, in den 30 Strahlengang der Mikroskopbeleuchtung eingesetzt wird.

Trotz des für diese Einrichtung notwendigen großen technischen Aufwandes erfolgt der Bildhelligkeitsausgleich aufgrund der Abstufung der Absorptionsfilter mit einem Fehler, der bis zu 50% betragen kann.

Aus dem DE-GM 85 30 473 ist ein Mikroskop mit einem Reflektorschieber bekannt, der unterschiedliche Auflichtreflektoren trägt. Parallel zu dem Reflektorschieber ist ein anderer, unter anderem Graufilter 35 tragender Schieber im Strahlengang angeordnet, der mit dem Reflektorschieber gekoppelt werden kann. Diese Einrichtung ermöglicht auf einfache Weise einen auch abschaltbaren Bildheiligkeitsabgleich bei einem Wechsel des Auflichtreflektors, d.h. wenn zwischen unterschiedlichen Kontrastierungsverfahren wie z.B. Hellfeld und Dunkelfeld umgeschaltet wird. Ein Bildheiligkeitsabgleich im Zuge der Objektivschaltung am Revolver erfolgt durch diese Einrichtung jedoch nicht. 40 Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Mikroskop der eingangs genannten Art eine technisch einfache und preiswerte Einrichtung für einen Bildheiligkeitsabgleich zu schaffen, die die spektrale Zusammensetzung des Lichts beim Umschatten der Objektive nicht verändert und die leicht abschaltbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Mikroskop mit einer Mehrzahl an einem Objektivrevolver angebrachter 45 Objektive und einer Einrichtung für einen Bildheiligkeitsabgleich beim Umschatten der Objektive dadurch gelöst, daß mindestens einem der Objektive ein mit diesem mitgeschalteter Schieber zugeordnet ist, der ein lichtabsorbierendes optisches Element trägt und der in eine entsprechende Schieberöffnung entweder im jeweiligen Objektiv oder im Objektivrevolver in den Strahlengang des jeweiligen Objektivs einfügbar ist.

Die absorbierenden optischen Elemente können sehr genau an das zugehörige Objektiv angepaßt so werden. Dadurch ist ein sehr genauer Bildheiligkeitsabgleich möglich.

Die in die zugeordneten Objektive oder in deren Strahlengang in den Objektivrevolver eingefügten Schieber werden bei einem Umschalten der Objektive automatisch mitgeschaltet. Dazu ist weder eine elektronische Steuereinheit noch ein motorischer Antrieb oder ein aufwendiger Zusatzmechanismus erforderlich. 55 Insbesondere ist der Bildheiligkeitsabgleich auch unmittelbar nach einem Umschatten zwischen Objektiven mit sehr unterschiedlichen Lichtstärken gewährleistet, wodurch am Mikroskop angebrachte lichtempfindliche Geräte geschützt werden und die Blendung eines visuellen Beobachters vermieden wird. 2

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Da der Bildhelligkeitsabgleich ohne eine Änderung der elektrischen Spannung an der Beleuchtungseinrichtung erfolgt, wird die spektrale Zusammensetzung des Lichts nicht verändert, so daß bei mikrofotografischen Aufnahmen die Farbtemperatur durch einen Objektivwechsel nur unwesentlich beeinflußt wird.

Wenn sehr lichtschwache Objekte mikroskopiert werden sollen oder im Dunkelfeid gearbeitet wird, können die absorbierenden optischen Elemente einfach aus dem Abbiidungsstrahlengang entfernt werden. Dazu wird der Schieber aus dem jeweiligen Objektiv oder aus dem Objektivrevolver herausgezogen. Dem Benutzer steht dann die volle Lichtstärke der Objektive zur Verfügung.

Die Schieber, die die absorbierenden optischen Elemente tragen, sind vorteilhafterweise so gestaltet, daß sie gegen andere Schieber austauschbar sind. Diese anderen Schieber können beispielsweise Differentialinterferenzkontrastprismen tragen. Dadurch können einerseits die bereits vorhandenen Mikroskope, die für dieses Kontrastverfahren geeignet sind, ohne großen Aufwand mit dem erfindungsgemäßen Bildhelligkeitsabgleich nachgerüstet werden. Andererseits ist der Bildhelligkeitsabgleich auch beim Wechsel des mikroskopischen Verfahrens, beispielsweise beim Übergang von der Hellfeldzur Differentialinterferenzkontrastmikroskopie möglich. Es sind dann einigen Objektiven die mit lichtabsorbierenden optischen Elementen versehenen Schieber und anderen Objektiven mit Differentialinterferenzkontrastprismen versehene Schieber zugeordnet.

Ein Bildhelligkeitsabgleich kann sowohl bei der Durchlicht- als auch bei der Auflichtmikroskopie erfolgen. Um störende Restreflexe aus der Auflichtbeleuchtung an den Oberflächen der absorbierenden optischen Elemente aus dem Abbildungsstrahlengang hinauszuspiegeln, sind die lichtabsorbierenden optischen Elemente zum Abbildungsstrahlengang geneigt im Schieber angeordnet.

Die erfindungsgemäße Lösung für einen Bildhelligkeitsabgleich eignet sich besonders gut für Mikroskope, in denen der Strahlengang hinter dem Objektiv telezentrisch verläuft und die lichtabsorbierenden optischen Elemente in diesen telezentrischen Strahlengang über Schieberöffnungen im Objektivrevolver einfügbar sind. Sie haben dann keinerlei Einfluß auf die Abbildungsqualität des mikroskopischen Zwischenbildes. Ein Nachfokussieren aufgrund einer geänderten optischen Tubuslänge ist nicht nötig.

Die von den Schiebern getragenen lichtabsorbierenden optischen Elemente sind vorzugsweise Neutralglaser. Die Absorption solcher Filter ist über den gesamten sichtbaren Spektralbereich nahezu konstant, so daß sie keinen Einfluß auf den Farbeindruck mikrofotografischer Aufnahmen haben. Außerdem läßt sich die Absorption dieser Filter über die Glasdicke sehr genau einstellen.

Im folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Im einzelnen zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Mikroskop mit Schieberöffnungen im Objektivrevolver; Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Objektivrevolvers in Fig. 1; Fig. 3a eine Aufsicht auf einen Schieber, der ein Neutralglas trägt; Fig. 3b einen Schnitt durch den Schieber entlang der Linie lllb-illb in Fig. 3a.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Mikroskopstativ bezeichnet. Das Mikroskop trägt einen Objektivrevolver 2 mit mehreren Objektiven 3,4, von denen hier lediglich zwei dargestellt sind. Es ist eine Durchlichtbeleuchtung vorgesehen, deren Strahlengang mit 5 bezeichnet ist. Der Durchlichtkondensor 6 befindet sich unterhalb des Objekttisches 7. Das Objektiv 3 ist auf Schnittweite unendlich korrigiert, so daß der Strahlengang zwischen dem Objektiv 3 und der Tubuslinse 8 telezentrisch verläuft. Ein Umlenkprisma 9 mit Strahlteiler teilt den Beobachtungsstrahlengang 19 in die Okulare 10 und den Fotoausgang 11 auf.

Das Licht von einer Auflichtbeleuchtung, deren Strahlengang mit 18 bezeichnet ist, kann über die1 Spiegeltreppe 12 und die Spiegel 13,14 in das Objektiv 9 eingespiegelt werden.

Im Objektivrevolver 2 sind jedem Objektiv 3,4 Neutralgläser 15,16 zugeordnet, die in den Abbildungsstrahlengang des zugehörigen Objektivs einsetzbar sind. Die Transmission der Neutralgläser 15,16 ist so bestimmt, daß die Transmission der Kombination aus Objektiv 3 und Filter 15 gleich der Transmission der Kombination aus Objektiv 4 und Filter 16 ist. Die Transmission der Neutralgläser 15,16 ist durch die Glasdicke sehr genau einstellbar. Daher ist es auch problemlos möglich, die Transmission der Kombinationen aus Objektiven und zugeordneten Neutralglasfiltern sehr genau aufeinander abzustimmen.

Zum Umschalten der Objektive wird der Objektivrevolver um seine Achse 17 gedreht, bis sich anstelle des Objektivs 3 das Objektiv 4 im Beobachtungsstrahlengang befindet. Bei dieser Drehung wird das Neutralglas 16 automatisch mitgedreht und ebenfalls in den Abbildungsstrahlengang gebracht, so daß der Bildhelligkeitsabgleich synchron zur Objektivschaltung erfolgt.

Die Neutralgläser 15,16 sind im Objektivrevolver und damit im telezentrischen Bereich des Abbildungsstrahlenganges angeordnet. Eine Änderung der optischen Tubuslänge beim Entfernen eines Neutralglases oder beim Umschalten auf ein Objektiv, dessen zugeordnetes Neutralglas eine andere Dicke hat, hat daher keinen Einfluß auf die Abbildungsqualität. Es ist daher auch keine Nachfokussierung notwendig.

Jedem Mikroskopobjektiv ist ein Schieber 20 gemäß der Fig. 3a und 3b zugeordnet. Der Schieber 20 dient zur Aufnahme des Neutralglases 15. Das Neutralglas 15 liegt auf zwei Nuten 22 auf, die in die beiden 3

Claims

AT 399 232 B seitlichen Schieberrahmen 21 eingelassen sind. Diese Nuten 22 haben entlang der Schieberrahmen 21 eine unterschiedliche Tiefe, so daß das Neutralglas geneigt im Schieber angebracht ist. Die Neigung dient dazu, daß die Restreflexe des Auflichts von den Neutralgläsern 15,16 aus dem Abbildungsstrahlengang 19 hinausgespiegelt werden. Die Zuordnung von Neutralgläsern zu Auflichtobjektiven berücksichtigt, daß das Objektiv sein eigener Kondensor ist und demzufolge nur der Bereich des Objektes ausgeleuchtet wird, der im Gesichtsfeld liegt. Daher sind den Auflichtobjektiven andere Meutraigiäser zugeordnet als transmissionsgleichen Durchlichtobjektiven. Die Schieber 20 können einfache Spritzteile aus Kunststoff sein. Der Objektivrevolver 2 in Fig. 2 ist mit fünf Objektivanlagen 24a-e ausgestattet, in die die Objektive (in Fig. 2 nicht dargestellt) einschraubbar sind. Jeder Objektivanlage 24a-e ist eine Schieberöffnung 23a-e zugeordnet, durch die ein von einem Schieber 20 getragenes Neutralglas 15 in den Abbildungsstrahlengang des jeweils eingeschraubten Objektivs gebracht werden kann. Zur Mikroskopie besonders lichtschwacher Objekte können die Schieber 20 wieder leicht aus dem Objektivrevolver herausgezogen werden. Dem Beobachter stehen dann wieder die ursprünglichen Lichtstärken der Objektive zur Verfügung. Die Maßnahme für den Bildhelligkeitsausgleich schränkt daher die Verwendbarkeit der Objektive nicht ein. Die Transmissionen aller in einen solchen Objektivrevolver 2 eingeschraubten Objektive lassen sich leicht mittels der den Objektiven zugeordneten Schieber 20 abgleichen, auch wenn diese Objektive unterschiedliche mikroskopische Verfahren wie z.B. Hellfeld- und Phasenkontrastmikroskopie vorsehen. Insbesondere lassen sich die Schieber 20, die die Neutralgläser tragen, leicht gegen entsprechende mit Differentialinterferenzkontrastprismen versehene Schieber austauschen, so daß ein Biidhelligkeitsabgleich auch beim Umschalten von der Hellfeld- zur Differentialinterferenzkontrastmikroskopie möglich ist. Für dieses Kontrastverfahren sind in der Fig. 1 die Polarisatoren 25a und 25b und der Analysator 26 vorgesehen. Patentansprüche 1. Mikroskop mit einer Mehrzahl an einem Objektivrevolver angebrachter Objektive und einer Einrichtung für einen Biidhelligkeitsabgleich beim Umschatten der Objektive, dadurch gekennzeichnet daß mindestens einem der Objektive (3,4) ein mit diesem mitgeschalteter Schieber (20) zugeordnet ist, der ein lichtabsorbierendes optisches Element (15) trägt und der in eine entsprechende Schieberöffnung (23a-e) entweder im jeweiligen Objektiv (3,4) oder im Objektivrevolver (2) in den Strahlengang des jeweiligen Objektivs (2,3) einfügbar ist.
2. Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einigen Objektiven (3) die mit lichtabsorbierenden optischen Elementen (15) versehenen Schieber (20) und anderen Objektiven mit Differentialinterferenzkontrastprismen versehene Schieber zugeordnet sind.
3. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabsorbierenden optischen Elemente (15) zum Abbildungsstrahiengang geneigt im Schieber (20) angeordnet sind.
4. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlengang hinter dem Objektiv (3) telezentrisch vertauft und daß die lichtabsorbierenden optischen Elemente (15) in diesen telezentrischen Strahlengang über die Schieberöffnungen (23a-e) im Objektivrevolver einfügbar sind.
5. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Schiebern (20) getragenen lichtabsorbierenden optischen Elemente Neutralgläser (15,16) sind. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4