CH321568A - Imaging system with telecentric beam path, in particular for a measuring microscope - Google Patents

Imaging system with telecentric beam path, in particular for a measuring microscope

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Publication number
CH321568A
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CH
Switzerland
Prior art keywords
beam path
imaging system
distance
image plane
magnification
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Application number
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German (de)
Inventor
Raentsch Kurt Ing Dr
Penning Kurt
Original Assignee
Zeiss Carl Fa
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Publication date
Application filed by Zeiss Carl Fa filed Critical Zeiss Carl Fa
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/0016Technical microscopes, e.g. for inspection or measuring in industrial production processes

Description

  

  Abbildungssystem mit     telezentrischem    Strahlengang, insbesondere     für    ein     Messmikroskop       Die Erfindung betrifft ein Abbildungs  system mit     telezentrischem    Strahlengang, ins  besondere für ein     Messmikroskop,    bei dem zum  Zweck eines     Vergrösserungswechsels    in den       Strahlengang    ein- und     aussehaltbare    Objek  tive verschiedener Brennweite vorgesehen sind.

    Verlangt man von solchen Systemen aus kon  struktiven Gründen, dass der räumliche Ab  stand der Objekt- und der Bildebene konstant  sein soll, so lässt sieh zwar immer ein Objek  tiv finden, mit dem die gewünschte Vergrösse  rung erzielt werden kann, doch tritt der  Nachteil auf, dass die Austrittspupille des  Objektivs als Bild einer im Brennpunkt des  Objektivs angeordneten Öffnungsblende von  der Bildebene für jede Vergrösserung einen  andern Abstand einnimmt.

   Dies ist besonders  dann     unerwünscht,    wenn auf das in die Bild  ebene geworfene Bild ein weiteres als Ver  gleichsbild projiziert werden soll, wie es bei  spielsweise bei     Messmikroskopen    der Fall ist,  weil dann gefordert werden muss, dass die  beiden die Projektion der Bilder liefernden  optischen     Systeme    sich entsprechende Aus  trittspupillen haben. Beide Bedingungen,     da.ss     der Abstand der Objektebene von der Bild  ebene und auch der Abstand der Austritts  pupille von der Bildebene konstant sein soll,  sind bisher nicht erfüllt worden.

   Die Erfin  dung beseitigt nun diesen Nachteil, indem die  Objektebene, die Bildebene und die Aus-         trittspupille    des Objektivs in konstantem Ab  stand voneinander im System angeordnet sind  und der für die jeweilige Vergrösserung er  forderliche optische Abstand der Objektebene  von der Bildebene dem räumlichen Abstand  dieser Ebenen durch Knickeng des optischen  Strahlenganges mittels reflektierender Flä  chen angepasst ist. Für die Knickeng des  Strahlenganges sind wenigstens zwei reflek  tierende Flächen vorgesehen.

   Die optische  Achse vor der Knickeng kann gegenüber der  optischen Achse nach der     Knickimg    parallel       versetzt    sein.     DieparalleleVersetzungistjedoch     vorteilhaft für alle Vergrösserungseinstellun  gen gleich gross, damit bei fester Anordnung  des Objektes keine seitliche Versetzung des  Bildes auftritt.

   Die für die Knickeng erfor  derlichen     reflektierenden    Flächen sind zweck  mässig mit dem jeweils dazugehörigen Objek  tiv zusammen in den Strahlengang einschalt  bar ausgebildet, indem sie     beispielsweise    in  einer drehbaren Trommel untergebracht sind,  so     dass'die    passenden Spiegel mit dem die ge  wünschte Vergrösserung liefernden Objektiv  zusammen in den Strahlengang gedreht wer  den können.  



  Auf der Zeichnung ist ein Ausführungs  beispiel des     erfindungsgemässen    Abbildungs  systems in verschiedenen     Vergrösserungsein-        i     Stellungen dargestellt.      In     Fig.    1 sind zwischen einer Objektebene  1 und einer Bildebene 2 ein Objektiv 3 und       zwei    Spiegel 4 und 5 angeordnet. Im Brenn  punkt des Objektivs 3 ist eine Öffnungsblende  6 vorgesehen. Blickt man von der Bildebene 2  in das Objektiv 3, so sieht man von der Blende  6 ein virtuelles Bild 7. Das Bild 7 ist die  Austrittspupille des Objektivs 3.

   Der Ab  stand     a    der Austrittspupille 7 von der Bild  ebene 2 sowie der Abstand     b    der Objektebene  1 von der Bildebene 2 sind fest angenommen,  ebenso der Abstand c der optischen Achsen vor  und nach der     Knickurig.    Die Anordnung des  Systems ist folgendermassen     getroffen:     Durch den Abstand a der Austrittspupille  7 von der Bildebene 2 sowie durch den ge  gebenen     Vergrösserungsfaktor    ist nach den  Abbildungsgesetzen die Brennweite des Objek  tivs 3 festgelegt.

   Damit ist weiter der opti  sche Abstand der Bildebene 2 von der Objekt  ebene I. bestimmt, und die Differenz des opti  schen Abstandes und des räumlichen Abstan  des dieser beiden Ebenen ist durch die     Strah-          lenknickung    an den Spiegeln 4 und 5 aus  geglichen.  



  Soll ein Vergrösserungswechsel herbeige  führt werden, so werden das Objektiv 3 und  die Spiegel 4 und 5 der     Fig.    1, wie in der     Fig.    2  dargestellt, durch ein zweiteiliges Objektiv 8,  8' bzw. durch Spiegel 9, 10, 11 und 12 ersetzt.  Die Brennweite des Objektivs ist so gewählt,  dass die     Austrittspupille    7 wieder den Ab  stand a. von der Bildebene 2 einnimmt, und der  für die Vergrösserung erforderliche Abstand  der Ebenen 1 und 2 ist dem räumlichen Ab  stand b durch Knickurig des Strahlenganges  an den Spiegeln 9, 10, 11 und 12 angepasst.

    Die Spiegel sind dabei so angeordnet, dass die  parallele Versetzung c der optischen Achsen  die gleiche Grösse hat wie im Beispiel nach       Fig.1.            Fig.    3 zeigt. ein weiteres Beispiel, in dem  die Objektive und die Spiegel der     Fig.    1 oder 2  durch ein     zweiteiliges        Objektiv    13, 13' bzw.  Spiegel 14, 15, 16 und 17 ersetzt sind.     Zum     Ausgleich des optischen und des     räumlichen     Abstandes der Ebenen 1 und 2 ist hier der  Strahlengang durch die Spiegel 14, 15, 16 und  17 geknickt.



  Imaging system with telecentric beam path, in particular for a measuring microscope The invention relates to an imaging system with telecentric beam path, in particular for a measuring microscope, in which lenses of different focal lengths that can be switched in and out of the beam path are provided for the purpose of changing the magnification.

    If such systems are required for structural reasons that the spatial distance between the object and image planes should be constant, an objective can always be found with which the desired magnification can be achieved, but the disadvantage arises that the exit pupil of the objective as an image of an aperture stop arranged in the focal point of the objective assumes a different distance from the image plane for each magnification.

   This is particularly undesirable if another image is to be projected as a comparison image onto the image projected into the image plane, as is the case, for example, with measuring microscopes, because then it must be required that the two optical systems delivering the projection of the images have appropriate exit pupils. Both conditions, that the distance between the object plane and the image plane and also the distance between the exit pupil and the image plane should be constant, have not yet been met.

   The inven tion now eliminates this disadvantage in that the object plane, the image plane and the exit pupil of the lens are arranged at a constant distance from each other in the system and the optical distance of the object plane from the image plane required for the respective magnification is the spatial distance of these planes is adapted by kinking the optical beam path by means of reflective surfaces. At least two reflective surfaces are provided for the kinking of the beam path.

   The optical axis before the kink can be offset parallel to the optical axis after the kink. However, the parallel offset is advantageous for all enlargement settings so that there is no lateral offset of the image when the object is fixed.

   The reflective surfaces required for the bending are expediently designed to be switched into the beam path together with the associated lens, for example by being accommodated in a rotatable drum so that the matching mirrors are combined with the lens providing the desired magnification rotated in the beam path who can.



  The drawing shows an exemplary embodiment of the imaging system according to the invention in various magnification settings. In FIG. 1, an objective 3 and two mirrors 4 and 5 are arranged between an object plane 1 and an image plane 2. In the focal point of the lens 3, an aperture 6 is provided. If you look into the lens 3 from the image plane 2, you see a virtual image 7 from the diaphragm 6. The image 7 is the exit pupil of the lens 3.

   From the stand a of the exit pupil 7 from the image plane 2 and the distance b of the object plane 1 from the image plane 2 are firmly assumed, as is the distance c of the optical axes before and after the knuckle. The system is arranged as follows: the focal length of the lens 3 is determined by the distance a of the exit pupil 7 from the image plane 2 and the magnification factor given.

   This also determines the optical distance between the image plane 2 and the object plane I. The difference between the optical distance and the spatial distance between these two planes is compensated for by the bending of the beams at the mirrors 4 and 5.



  If a change in magnification is to be brought about, the objective 3 and the mirrors 4 and 5 of FIG. 1, as shown in FIG. 2, are replaced by a two-part objective 8, 8 'or by mirrors 9, 10, 11 and 12 replaced. The focal length of the lens is chosen so that the exit pupil 7 again stood from a. occupies from the image plane 2, and the distance between the planes 1 and 2 required for the enlargement is adapted to the spatial Ab was b by kinking the beam path on the mirrors 9, 10, 11 and 12.

    The mirrors are arranged in such a way that the parallel offset c of the optical axes has the same size as in the example according to FIG. Fig. 3 shows. Another example in which the objectives and the mirrors of Fig. 1 or 2 are replaced by a two-part objective 13, 13 'or mirror 14, 15, 16 and 17. To compensate for the optical and spatial distance between planes 1 and 2, the beam path through the mirrors 14, 15, 16 and 17 is bent here.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Abbildungssystem mit telezentrischem Strah lengang, insbesondere für ein llessmikroskop, bei dem zum Zwecke eines Vergrösserungs wechsels in den Strahlengang ein- und aus schaltbare Objektive verschiedener Brennweite vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektebene, die Bildebene und die Aus trittspupille. PATENT CLAIM Imaging system with telecentric beam path, in particular for a lless microscope, in which lenses of different focal lengths that can be switched on and off are provided for the purpose of changing the magnification in the beam path, characterized in that the object plane, the image plane and the exit pupil. des Objektivs in konstantem Abstand voneinander im System angeordnet sind und der für die jeweilige Vergrösserung erforderliche optische Abstand der Objekt ebene von der Bildebene dem räumlichen Ab stand dieser Ebenen durch Knickurig des Strahlenganges mittels wenigstens zweier re flektierender Flächen angepasst ist. UNTERANSPRÜCHE 1. of the lens are arranged at a constant distance from each other in the system and the required optical distance of the object plane from the image plane to the spatial distance from these planes by kinking the beam path by means of at least two reflective surfaces is adapted for the respective magnification. SUBCLAIMS 1. Abbildungssystem nach dem Patentan- spinich, dadurch gekennzeichnet, dass die opti sche Achse vor der Knickurig gegenüber der optischen Achse nach der Kniekung parallel versetzt ist. und die parallele Versetzung für alle Vergrösserungen gleich gross ist. 2. Abbildungssystem nach dem Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die re flektierenden Flächen mit dem jeweils dazu gehörigen Objektiv zusammen in den Strahlen gang einschaltbar ausgebildet sind. Imaging system according to the patent claim, characterized in that the optical axis in front of the kink is offset parallel to the optical axis after the kink. and the parallel offset is the same for all magnifications. 2. Imaging system according to claim, characterized in that the reflective surfaces with the respective lens are designed to be switched on together in the beam path.
CH321568D 1953-04-25 1954-03-29 Imaging system with telecentric beam path, in particular for a measuring microscope CH321568A (en)

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CH321568A true CH321568A (en) 1957-05-15

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ID=6162078

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CH321568D CH321568A (en) 1953-04-25 1954-03-29 Imaging system with telecentric beam path, in particular for a measuring microscope

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0297361A2 (en) * 1987-06-19 1989-01-04 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Telecentric image-forming system having variable magnifications

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0297361A2 (en) * 1987-06-19 1989-01-04 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Telecentric image-forming system having variable magnifications
EP0297361A3 (en) * 1987-06-19 1991-02-06 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Telecentric image-forming system having variable magnifications

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