DD279302A1

DD279302A1 - ILLUMINATING DEVICE FOR MEASUREMENT MICROSCOPES

Info

Publication number: DD279302A1
Application number: DD32459788A
Authority: DD
Inventors: Alois Erben; Helmut Heerwagen; Gudrun Schroeter
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1988-12-30
Filing date: 1988-12-30
Publication date: 1990-05-30
Also published as: DE3931919A1

Abstract

Eine Auflichtbeleuchtungseinrichtung fuer Messmikroskope s, zur Hellfeldbeleuchtung, besitzt einen im Strahlengang hinter dem Objektiv 10 angeordneten Strahlenteilerwuerfel 8 und, diesem nachgeordnet, in einer Ebene 13 visuelle Visiermarken oder fotoelektrische Sensoren, wobei diese Visiermarken oder Sensoren in einer Bildebene des Objektivs 10 oder einer dazu konjugierten Ebene 13 vorgesehen sind. In oder in der Naehe einer Ebene 3 einer die Beleuchtungsapertur begrenzenden Oeffnung der Auflichtbeleuchtungseinrichtung ist ein zentraler Bereich 5 lichtundurchlaessig abgedeckt oder ausgeblendet. Fig. 1An incident light illumination device for measuring microscopes s, for bright field illumination, has a beam splitter cube 8 arranged behind the objective 10 and, downstream of it, visual sight marks or photoelectric sensors, these sight marks or sensors being in an image plane of the objective 10 or a conjugate Level 13 are provided. In or near a plane 3 of the illumination aperture delimiting opening of the Auflichtbeleuchtungseinrichtung a central region 5 is opaque covered or hidden. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Auflichtbeleuchtungseinrichtung für Meßmikroskope, insbesondere zur Hellfeldbeleuchtung und für die Anwendung bei fotoelektrisch arbeitenden Meßmikroskopen.The invention relates to a reflected-light illumination device for measuring microscopes, in particular for bright field illumination and for use in photoelectrically operating measuring microscopes.

Characteristic of the known state of the art

Aus Hauser, F. „Das Arbeiten mit auffallendem Licht in der Mikroskopie", Akadem. Verlagsgesellschaft Geest & Portig, Leipzig 1956, S.3, ist eine Vielzahl von Auflichtbeleuchtungseinrichtungen für Mikroskope bekannt, die man in Hell- und Dunkelfeldbeleuchtungseinrichtungen unterteilen kann.From Hauser, F. "Working with striking light in microscopy", Academic Publishing Company Geest & Portig, Leipzig 1956, p.3, a variety of Auflichtbeleuchtungseinrichtungen for microscopes is known, which can be divided into light and dark field lighting devices.

Nach Hauser, Seiten 31 bis 35, wird das Auflicht bui Hellfeldbeleuchtung vor oder hinter dem Objektiv, d. h. im Ding- oder Bildraum des Objektives, in den Mikroskopstrahlengang eingeführt. Für die Zuführung des Auflichtes vor dem Objektiv sind meist Strahlenteilarwürfel vorgesehen („Jenaer Rundschau" [19701,5, Seite 292ff.). Nach Hauser, Seite 34 und Naumann, H. „Optik für Konsirukteure", Knapp Verlag Düsseldorf, 3. Auflage 1970, S. 140 ff. sind für diesen Zweck Strahlenteilerplättchen und Prismen vorgesehen. Aus der DE-OS 3327672 ist eine koaxiale Auflichthellfeldbeleuchtung für Stereomikroskopo mit Strahlenteilerwürfeln bekannt. Es ist von Nachteil, daß die Lichteinspiegelung vor dem Objektiv bei Hellfeldauflichtbsleuchtung nur bei Objektiven mit relativ großem freien Objektabstand bzw. bei schwacher Vergrößerung anwendbar ist. Des weiteren wird der freie Objektab; v.ind stark eingeschränkt.According to Hauser, pages 31 to 35, the reflected light bui bright field illumination in front of or behind the lens, d. H. in the thing or picture space of the objective, introduced into the microscope beam path. For the supply of incident light in front of the lens beam partial cubes are usually provided ("Jenaer Rundschau" [19701.5, page 292ff.). After Hauser, page 34 and Naumann, H. "Optics for Consoruants", Knapp Verlag Dusseldorf, 3rd edition 1970, p. 140 ff., Beam splitter plates and prisms are provided for this purpose. From DE-OS 3327672 a coaxial Auflichthellfeldbeleuchtung for Stereomikroskopo with beam splitter cubes is known. It is disadvantageous that the light reflection in front of the lens in bright field illumination is only applicable to lenses with a relatively large free object distance or at low magnification. Furthermore, the free object will be; are very limited.

In den DE-OS 3033578, DE-OS 3223091 und DE-OS 3320820 sind Beleuchtungseinrichtungen für Mikroskope, insbesondere Auflichtboleuchtungseinrichtungen, beschrieben, bei denen die Lichtzuführung hinter dem Objektiv durch eine Pupillenhälfte erfolgt, während die andere Hälfte der Pupille für die Abbildung verwendet wird. Die Lichtzuführung nach dem Objektiv mittels Strahlenteilerplatte verbietet sich bei Objektiven, die vom Endlichen zum Endlichen abbilden. Wegen dabei entstehende Abbildungfehler (Astigmatismus) wird eine aufwendige Objektivaufspaltung in eine erste Gruppe, die nach Unendlich abbildet, und in eine zweite Gruppe, die ins Endliche abbildet, vorgenommen. Zwischen diesen beiden Gruppen wird das Strahlenteilerelement angeordnet. Ein wesentlicher Nachteil dieser Einrichtung liegt darin, daß teuere Spezialobjektive vorgesehen werden müssen. Die Lichtzuführung durch eine Pupillenhälfte des Objektives besitzt den Nachteil einer nicht telezentrischen Abbildung, die bei Meßmikroskopen unbedingt erforderlich ist. Eine Lichtzuführung über einen Strahlenteilerwürfel im Bildraum des Objektives stört zwar bei einkorrigiertem Glasweg nicht die geometrisch optische Bildgüte, wohl aber den Kontrast durch Ref 'exlicht vor allem von der dem Objektiv zugekehrten Durchtrittsfläche des Strahlenteilerwürfels. Diese Fläche erzeugt ein Reflexbild der Aperturblende des Aufüchtbeleuchtungseinrichtung in der Nähe des Objektivbildebene. Dieses Reflexbild ist bei schwach reflektierenden Objektiven als heller Fleck sichtbar und vermindert erheblich den Kontrast. Auch Zentralblenden an den Linsen schützen nicht vor dem im Strahlenteilerwürfel entstehenden Reflexlicht. Entspiegelungsbeläge an den Lichtdurchtrittsflächen des Strahlenteilerwürfels können das Reflexlicht zwar dämpfen, nicht aber beseitigen.In DE-OS 3033578, DE-OS 3223091 and DE-OS 3320820 lighting devices for microscopes, in particular Auflichtboleuchtungseinrichtungen, described in which the light supply behind the lens is done by a pupil half, while the other half of the pupil is used for imaging. The light supply to the lens by means of beam splitter plate prohibits lenses that map from the finite to the finite. Due to the resulting aberrations (astigmatism), a complex lens splitting into a first group, which maps to infinity, and in a second group, which maps to the finite, made. Between these two groups, the beam splitter element is arranged. A major disadvantage of this device is that expensive special lenses must be provided. The light supply through a pupil half of the lens has the disadvantage of a non-telecentric imaging, which is absolutely necessary in Meßmikroskopen. A light supply via a beam splitter cube in the image space of the objective does not disturb the geometrically optical image quality when the glass path is corrected, but the contrast through Ref 'exclight mainly differs from the passage area of the beam splitter cube facing the objective. This surface generates a reflection image of the aperture stop of the Aufüchtbeleuchtungseinrichtung near the lens image plane. This reflective image is visible as a bright spot in low-reflective lenses and significantly reduces the contrast. Central apertures on the lenses also do not protect against the reflection light produced in the beam splitter cube. Antireflective coatings on the light passage surfaces of the beam splitter cube can dampen, but not eliminate, the reflected light.

Aus der DE-OS 3026555 ist eine Anordnung zur kontrastreichen Darstellung von mikroskopischen Objektiven bekannt, bei der im Durch- und Auflichtstrahlengang Ditfraktionsplättchen mit speziellen Eigenschaften in oder in der Nähe der Austrittspupille des Objektives und der Eintrittspupille der Beleuchtungseinrichtung vorgesehen sind. Eine Benutzung von Diffraktionsplättchen in den Pupillen von Objektiv und Beleuchtungseinrichtung ist bei technischen Oberflächen zur Kontraststeigerung nicht sinnvoll einsetzbar.From DE-OS 3026555 an arrangement for high-contrast representation of microscopic objectives is known, in which Ditfraktionsplättchen are provided with special properties in or near the exit pupil of the lens and the entrance pupil of the illumination device in the transmitted and reflected light beam path. A use of diffraction plates in the pupils of the objective and the illumination device can not be usefully used for technical surfaces to increase the contrast.

Bekannt sind auch Pellicle-Strahlenteiler (DD-PS 231030), die für die Auflichtbeleuchtung anstelle von Strahlenteilerplättchen benutzt werden. Diese Pellicle-Strahlenteile' sind reflexfrei. Nachteilig ist jedoch, daß sie relativ teure und empfindliche Bauelemente sind. Sie sind empfindlich gegen mechanische Beanspruchungen, insbesondere Schwingungen, gegen Feuchtigkeit und gegen Temperaturschwankungen.Also known are pellicle beam splitters (DD-PS 231030), which are used for incident light illumination instead of beam splitter plates. These pellicle beam parts are reflex-free. The disadvantage, however, is that they are relatively expensive and sensitive components. They are sensitive to mechanical stress, especially vibrations, moisture and temperature fluctuations.

Aus Naumann, Seite 110, ist auch die Verwendung von Zontralblenden bekannt, um an Linsenflächen störende Reflexbilder zu vermeiden.From Naumann, page 110, the use of Zontralblenden is known to avoid disturbing reflective images on lens surfaces.

Object of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, die Nachteile des Standes eier Technik zu beseitigen und die Qualität der Meßmikroskope mit einfachen Mitteln zu erhöhen.It is the object of the invention to eliminate the disadvantages of the prior art technique and to increase the quality of the Meßmikroskope with simple means.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auflichtbeleuchtungseinrichtung, für Hellfeldbeleuchtung, für Meßmikroskope mit einem Strahlenteilerwürfel hinter dem Objektiv zu schaffen, wobei mit einfachen Mitteln insbesondere das an der dem Objektiv zugekehrten Fläche des Strahlenteilerwürfels entstehende Reflexbild der Aperturblende der Beleuchtungseinrichtung in einem zentralen Bereich der Objektivbildebene beseitigt wird.The invention has for its object to provide a Auflichtbeleuchtungseinrichtung, for bright field illumination, for Meßmikroskope with a beam splitter cube behind the lens, with simple means, in particular the resulting on the lens facing surface of the beam splitter cube resulting reflection image of the aperture of the illumination device in a central region of the lens image plane is eliminated.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Auflichtbeieuchtungreinrichtung für Meßmikroskope, zur Hellfeldbeleuchtung, mit einem im Strahlengang hinter dem Objektiv angeordneten Strahlenteilerwürfel und diesem nachgeordneten visuellen Visicrrnarken oder fotoelsktrischen Sensoren, wobei diese Visiermarken oder fotoelektrischen Sensoren in der Bildebene des Objektivs oder in einer dazu konjugierten Bildebene vorgesehen sind, dadurch gelöst, daß in oder in der Nähe der Ebene einer die Beleuchtungsapertur begrenzenden Öffnung der Auflichtbeleuchtungseinrichtung ein zentraler Bereich lichtundurchlässig abgedeckt oder ausgeblendet ist.According to the invention, this object is achieved in a reflected light illumination device for measuring microscopes, for bright field illumination, with a beam splitter cube arranged in the beam path behind the objective and this downstream visual markers or photoelectric sensors, these sight marks or photoelectric sensors being provided in the image plane of the objective or in an image plane conjugate thereto , in that in or in the vicinity of the plane of the illumination aperture delimiting opening of Auflichtlichtseinrichtung a central region is opaque covered or hidden.

In vorteilhafter Weise wird dieses dadurch erreicht, daß in oder in der Nähe der Ebene einer die Beleuchtungsapertur begrenzenden Ebene eine Glasplatte mit einem zentralen lichtundurchlässigen Bereich angeordnet ist.Advantageously, this is achieved by arranging a glass plate having a central opaque area in or near the plane of a plane delimiting the illumination aperture.

Bei einer Einrichtung zur Hellfe'dauflichtbeleuchtung durch das Objektiv des Meßmikroskopes mit Lichtzuführung über einen Strahlenteiler im Bildraum des Objektivs und mit einem Lichtleiter oder Lichtleitstab, dessen Lichtaustrittsfläche in oder in der Nähe der Ebene einer die Beleuchtungsapertur begrenzenden Öffnung vorgesehen ist, ist es vorteilhaft, wenn ein zentraler Bereich der Lichtaustrittsfläche lichtundurchlässig abgedeckt ist.In a device for Hellfe'dauflichtbeleuchtung through the lens of the measuring microscope with light supply via a beam splitter in the image space of the lens and with a light guide or Lichtleitstab whose light exit surface is provided in or near the plane of the illumination aperture delimiting opening, it is advantageous if a central region of the light exit surface is covered opaque.

Es isUweiterhin vorteilhaft, wenn der Lichtleiter an seiner Lichtaustrittsfläche eine ringförmige Lichtleitfaseranordnung besitzt.It is furthermore advantageous if the optical waveguide has an annular optical fiber arrangement at its light exit surface.

Durch die Ausblendung des zentralen Bereiches der aperturbegrenzenden Öffnung wird erreicht, daß im Reflexbild der aperturbegrenzenden Öffnung, welches in der Nähe der Bildebene des Objektives liegt, daß ein zentraler Bereich dunkel ist und es in diesem Bereich zu keiner Kontrastminderung durch den verwendeten Strahlenteilerwürfel kommt. Für optoelektronische Sensoren oder visuelle Visiermarken in der Nähe der Sehfeldmitte dieser Bildebene tritt keine Funktionsbeeinträchtigung durch Reflexlicht des Strahlenteilerwürfels auf. Die Qualität der Abbildung bei Meßmikroskopen und auch bei Meßprojektoren und die Zuverlässigkeit bei fotoelektrischer Meßobjektantastung werden mit geringem Aufwand verbessert.By blanking the central region of the aperture-limiting opening is achieved that in the reflection image of the aperture-limiting opening, which is in the vicinity of the image plane of the objective that a central area is dark and there is no contrast reduction in this area by the beam splitter cube used. For optoelectronic sensors or visual sighting marks in the vicinity of the center of this image plane, no functional impairment occurs due to reflected light of the beam splitter cube. The quality of the image in Meßmikroskopen and also in measuring projectors and the reliability of photoelectric Meßobjektantastung be improved with little effort.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the drawing show

Fig. 1: den Strahlengang einer Beleuchtungseinrichtung mit einer Glasplatte in der Ebene der aperturbegrenzenden Öffnung derFig. 1: the beam path of a lighting device with a glass plate in the plane of the aperture-limiting opening of the

Beleuchtungsapertur und Fig.2: den Strahlengang einer Beleuchtungseinrichtung mit einem Lichtleiter.Illumination aperture and Figure 2: the beam path of a lighting device with a light guide.

Die in Fig. 1 dargestellte Auflichtbeleuchtungseinrichtung für Hellfeldbeleuchtung bei Meßmikroskopen umfaßt eine Lichtquelle 1 und einen Kollektor 2, welcher die Lichtquelle 1 in die Ebene 3 abbildet, in der eine Glasplatte 4 mit einem zentralen lichtundurchlässigen Bereich 5 angeordnet ist. Diese Ebene 3 wird durch einen nachgeordneten Kollektor 6 durch die Bildfeldblende 7 und durch einen Strahlenteilerwürfel 8 hindurch in die Austrittspupille 9 des Objektivs 10 abgebildet. Durch das Objektiv 10 wird diese Austrittspupille 9 auf das Meßobjekt 11, welches sich in der Objektebene 12 befindet, abgebildet und dieses damit beleuchtet. Das somit im Auflicht durch das Objektiv 10 beleuchtete, in der Objektebene 12 befindliche Meßobjekt 11 wird durch das Objektiv 10 über den Strahlenteilerwürfel 8 in eine Ebene 13 abgebildet, in welcher sich in der Nähe der Bildfeldmitte optoelektronische Sensoren, wie z. B. Tastauge oder Kreis-Kreisring-Detektor, befinden. Eo' visueller Beobachtung befinden sich in dieser Ebene, die mit der Dingebene des Okulars 14 zusammenfällt, visuelle Visie-marken. Naturgemäß entsteht an der Würfelfläche 15 des Strahlenteilerwürfels 8 ein Reflexbild 16 bzw. 17 der Lichtaustrittsfläche in der Ebene 3, wobei das Reflexbild 17 in der Nähe der Ebene 13 liegt und dort eine unerwünschte Kontrastminderung verursacht. Dadurch verschlechtern sich die Erkennbarkeit von Objektstrukturen, vor allem bei schwach und diffus reflektierenden Auflichtobjekten, und die Einstollungsicherheit. Bei visueller Beobachtung tritt schneller Ermüdung des Beobachters ein. Durch das Vorsehen des lichtundurchlässigen Bereiches 5 auf der Glasplatte 4 in der Ebene 3, mit welchem der zentrale Teil der Ebene 3 ausgeblendet wird, wird erreicht, daß das Reflexbild 17 in der Ebene 13 in oder in der Nähe der optischen Achse 18 eine zentralen dunklrn Bereich enthält und damit die geschilderten Nachteile entfallen.1 comprises a light source 1 and a collector 2, which images the light source 1 in the plane 3, in which a glass plate 4 is arranged with a central light-impermeable region 5. This plane 3 is imaged by a downstream collector 6 through the field stop 7 and through a beam splitter cube 8 into the exit pupil 9 of the objective 10. Through the objective 10, this exit pupil 9 is imaged onto the measurement object 11, which is located in the object plane 12, and illuminates it with it. The thus illuminated in the reflected light through the lens 10, located in the object plane 12 measuring object 11 is imaged by the lens 10 via the beam splitter cube 8 in a plane 13, in which near the center of the image optoelectronic sensors such. B. probe eye or circular annulus detector are located. Visual observation is in this plane, which coincides with the level of the eyepiece 14, visual visibles. Naturally, on the cube surface 15 of the beam splitter cube 8, a reflection image 16 or 17 of the light exit surface in the plane 3 is formed, wherein the reflection image 17 lies in the vicinity of the plane 13 and causes an undesirable reduction in contrast there. As a result, the recognizability of object structures, especially in the case of weakly and diffusely reflected reflected-light objects, and the security against the onset of deterioration are worsened. Visual observation causes fast observer fatigue. By providing the opaque region 5 on the glass plate 4 in the plane 3, with which the central part of the plane 3 is hidden, it is achieved that the reflection image 17 in the plane 13 in or in the vicinity of the optical axis 18, a central darkened Contains area and thus eliminates the disadvantages described.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Auflichtbeleuchtungseinrichtung befindet sich zwischen dem Kondensator 2 und dem Kollektor 6 ein Lichtleitstab oder ein Lichtleitbündel 19 mit einer zentralen Abdeckung 20 (lichtundurchlässiger Bereich) in der Ebene 3. Diese zentrale Abdeckung 20 kann bei einem Lichtleiter durch eine aufgebrachte lichtundurchlässige Schicht realisiert werden. Bei einem aus mehreren Lichtleitfasern bestehenden Lichtleitbündel 19 kann z. B. eine zentrale Lichtausstrahlung dadurch verhindert werden, daß die Lichtausstrahlung dadurch verhindert werden, daß die Lichtleitfasern lediglich kreisringförmig angeordnet sind und das Lichtleitbündel eine kreisringförmige Lichtausstrittsfläche aufweist. Der dieser Lichtaustrittsfläche nachfolgende Strahlengang entspricht bei dieser Einrichtung dem der Einrichtung nach Fig. 1.In the incident illumination device shown in Fig. 2 is located between the condenser 2 and the collector 6, a Lichtleitstab or Lichtleitbündel 19 with a central cover 20 (opaque area) in the plane 3. This central cover 20 may in an optical fiber by an applied opaque Layer can be realized. In one consisting of a plurality of optical fibers Lichtleitbündel 19 z. B. a central light emission can be prevented that the light emission can be prevented by the fact that the optical fibers are arranged only annular and the Lichtleitbündel has an annular Lichtausstrittsfläche. The light path following this light path corresponds to the device of FIG. 1 in this device.

Claims

1. An illumination device for measuring microscopes, brightfield illumination, with a arranged in the beam path behind the lens beam splitter cube and this downstream visual visors or photoelectric sensors, these visors or photoelectric sensors are provided in the image plane of the lens or in a conjugate image plane, characterized in that a central region (5) is covered or hidden in or out of opacity in or near the plane (3) of an aperture of the reflected light illumination device delimiting the illumination aperture.

2. incident illumination device according to claim 1, characterized in that in or in the vicinity of the plane (3) of the illumination aperture delimiting opening a glass plate (4) with a central opaque Beroich (5) is arranged.

3. Aufüchtbeleuchtungseinrichtung according to claim 1 and 2, characterized in that a central region (5) of the light exit surface of a light guide (19) is covered opaque.

4. incident illumination device according to claim 1 to 3, characterized in that the light guide (19) has an annular Lichtleitfaseranordnung at its light exit surface.