DE102005001102B4

DE102005001102B4 - Temperierbares Objektiv für Mikroskope

Info

Publication number: DE102005001102B4
Application number: DE102005001102.0A
Authority: DE
Inventors: Ingo Fahlbusch; Frank Nolte; Georg Herbst
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2005-01-08
Filing date: 2005-01-08
Publication date: 2021-04-29
Anticipated expiration: 2025-01-09
Also published as: DE102005001102A1; US7800848B2; US20080013195A1; WO2006072389A1

Abstract

Temperierbares Objektiv für Mikroskope, umfassend- eine Hauptfassung (1), in welcher neben anderen Bauteilen Zylinderhülsen, Mitnahme- und/oder Einstellringe (3) angeordnet sind,- und abbildende optische Glieder,wobei mindestens ein temperierbares Element (6) im Inneren des Objektivs angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,dass ein Fassungsring (4) vorhanden ist, der auf ein Element (5) des Objektivs am objektseitigen Ende des Objektivs geschraubt ist, unddas temperierbare Element (6) im Inneren des Fassungsrings (4) angeordnet ist und mit mindestens einer seiner Begrenzungsflächen mit Innenflächen (7) des Fassungsrings (4) in innigem Kontakt steht, um einen guten Wärmeübergang zum Fassungsring (4) zu realisieren.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein temperierbares Objektiv für Mikroskope, welches bei Beobachtungen am lebenden biologischen Proben, beispielsweise an lebenden Zellen, Verwendung findet. Dabei werden unter Objektiv solche Objektive verstanden, welche ohne oder mit Korrekturfassungen ausgestattet sind.
Die Beobachtung von lebenden Zellproben beispielsweise erfolgt in den meisten Fällen bei Temperaturen von ca. 37°C. Auf diese Temperatur müssen die Proben gebracht werden und über den Beobachtungszeitraum auch gehalten werden. Insbesondere bei hohen Vergrößerungen wird naturgemäß mit einem sehr kleinen Abstand zwischen Objektiv und Objekt gearbeitet, so dass es bei temperierten Proben und Objekten bei einer vorhandenen Temperaturdifferenz zwischen Objektiv und Probe zu einem unkontrollierten Wärmeaustausch bzw. Wärmeabfluss über das Objektiv kommen kann. Um dieses zu verhindern, sind unterschiedliche Maßnahmen und Vorrichtungen entwickelt worden, um das Objektiv in Abhängigkeit von der Temperatur des zu beobachtenden Objektes zu temperieren.
Aus der Druckschrift der Firma PeCon GmbH, „Konstruktion von Laborgeräten für die Zell- und Gewebekultur“, Erbach-Bach, Germany, ist ein Objektivheizer mit einem Ölkanal bekannt, welcher mit einem ausreichenden Wärmekontakt auf das Mikroskopobjektiv aufgesteckt wird. Durch einen Temperaturregler wird die Temperatur des den Ölkanal durchfließenden Öls geregelt. Nachteilig bei dieser Einrichtung ist, dass sie als eine zusätzliche Baugruppe am Objektiv befestigt werden muss und zusätzlichen Raum erfordert. Somit wird die Zugänglichkeit im Objektraum eingeschränkt. Weiterhin kann es infolge der einseitigen Belastung durch die Einrichtung zu unerwünschten Hebelwirkungen am Objektiv kommen. Außerdem wird für jeden Objektivdurchmesser ein gesonderter Heizer benötigt. Die Objektivtemperierung ist infolge der indirekten Aufheizung des Objektivs thermisch uneffektiv.
Aus der EP 1 057 064 B1 ist eine Einrichtung bekannt, mit welcher eine gleichzeitige Temperierung aller in einem Objektivrevolver angeordneten Objektive realisiert wird. Dazu wird eine Manschette um den Objektivrevolver gelegt, in welcher ein Kühl- oder Heizmittel zirkuliert. So ist es mit dieser Einrichtung z.B. nicht möglich, nur einzelne Objektive zu temperieren und die übrigen unbeeinflusst zu lassen, was bei bestimmten Arbeiten sinnvoll sein kann.
Bei der in der US 5 343 018 beschriebenen Anordnung wird eine mit einem Heizelement ausgestattete Hülse als zusätzliches Bauteil über das zu temperierende Objektiv gestülpt. Dabei ist das Heizelement mit der Hülse verbunden oder darin eingebettet. Auch kann es zwischen Hülse und Objektivfassung angeordnet sein.
Aus der US 5 410 429 ist ein flexibles Heizelement, beispielsweise aus Gummi mit eingebettetem Heizdraht, bekannt, welches um die Fassung des zu temperierenden Mikroskopobjektivs gelegt wird. Das Heizelement ist mit einer steuerbaren Heizquelle verbunden.
Weitere technische Lösungen sind beispielsweise aus der JP S62-115 116 bekannt. In einer dort offenbarten Vorrichtung wird eine erwärmte Flüssigkeit zwischen einer Frontlinse und einem Deckglas eingefüllt und bei Bedarf wieder entfernt.
In der US 4 355 861 A wird eine Heizvorrichtung für eine Frontlinse eines Objektivs offenbart, die über das Objektiv gestülpt wird. Die US 2003/0 058 530 A1 und die US 3 444 365 betreffen ebenfalls Möglichkeiten zur Erwärmung eines Objektivs von dessen äußerer Oberfläche her.
Die Anordnungen eines Heizelements im Inneren eines Objektivs beschreibt die DD 2 10 996 A1 . Die zu beheizende optische Linse steht in einem direkten Kontakt mit einem Heizelement, das als ein elastisches und elektrisch leitfähiges Formelement ausgebildet ist. Eine direkte Erwärmung der optischen Linse führt leicht zu Spannungen in der optischen Linse und damit einhergehenden Abbildungsfehlern. Für die Verwendung in einem Mikroskop ist diese Lösung ohne zusätzliche technische Maßnahmen nur sehr bedingt geeignet.
Aus der DE 196 39 187 A1 ist eine Vorrichtung zum Beheizen eines Okulars bekannt, wobei ein Heizelement in Form einer Heizwendel im Inneren des Okulars angeordnet sein kann. Nachteilig ist die nur mit erheblichem Aufwand mögliche Austauschbarkeit des Heizelements.
Alle diese bekannten Einrichtungen stellen stets zusätzliche adapterfähige Bauteile dar, welche am Objektiv oder am Objektivrevolver angeordnet werden müssen. Stets muss für jeden Objektivdurchmesser ein gesondertes Element vorgesehen werden.
So liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Objektiv für Mikroskope zu schaffen, welches bei einem einfachen Aufbau mit einfachen Mitteln und weitestgehend ohne zusätzliche Bauteile temperierbar ist, ohne die äußeren Abmessungen des Objektivs wesentlich zu verändern und den Objektraum des Mikroskops zusätzlich einzuschränken.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs gestalteten Objektiv mit den im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs offenbarten Mitteln gelöst.
Um einen breiten Temperaturbereich bei der Temperierung realisieren zu können ist es vorteilhaft, wenn das temperierbare Element als ein Heiz- und/oder ein Kühlelement ausgebildet ist. So kann das temperierbare Element z.B. als Widerstandsheizelement zum Erwärmen oder als ein Peltier-Element ausgebildet sein. Letzteres kann zur Erwärmung und zur Kühlung in bekannter Weise angewendet werden.
Ferner kann es von Vorteil sein, wenn das temperierbare Element als Folie ausgebildet ist, welche zwischen Objektivbauteilen oder in einem Objektivbauteil oder in mehreren Objektivbauteilen angeordnet ist. So kann das temperierbare Element beispielsweise in oder zwischen Fassungsteilen des Objektivs angeordnet sein.
Von Vorteil insbesondere im Sinne einer leichten Bauweise ist es, wenn das temperierbare Element aus Kohlenstofffaserwerkstoff besteht.
Zur Realisierung einer effektiven Temperaturüberwachung ist es weiterhin vorteilhaft, wenn im Objektiv ein Temperaturfühler oder -sensor vorgesehen ist, welcher mit einer Einrichtung zur Temperaturüberwachung und -regelung verbunden ist.
Ferner ist es, um eine effektive Temperaturüberwachung und -regelung vorteilhaft, wenn das temperierbare Einrichtung zur Temperaturüberwachung und -regelung verbunden ist.
Ein gemäß der Erfindung ausgeführtes Objektiv erlaubt eine nicht eingeschränkte Zugänglichkeit zum Objektraum des Mikroskops, weil zusätzliche Bauteile außen am Objektiv vermieden werden. Damit entfallen auch ein erhöhtes Gewicht des Objektivs und eine einseitige Belastung durch einen außen angeordneten Heizer und damit auch eine evtl. Hebelwirkung durch außen zusätzlich angeordnete Bauteile. Die äußeren Abmessungen des Objektivs werden durch das temperierbare Element nicht beeinflusst. Durch die Anordnung des temperierbaren Elementes im Innern des Objektivs kann das Objektiv bzw. können dem Objekt benachbarte Teile des Objektivs direkt und gezielt temperiert werden. Eine vollständige Bestückung des Objektivrevolvers mit Objektiven wird jederzeit ohne Einschränkungen ermöglicht.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. in den Zeichnungen zeigen

Fig:1 ein Objektiv mit temperierbarem Element,
2 einen Ausschnitt aus einem Objektiv mit temperierbarem Objektivteil und
3 einen Ausschnitt aus einem Objektiv mit einer temperierbaren Folie.

Das in der 1 dargestellte temperierbare Objektiv für Mikroskope, welches sowohl als starres Objektiv ohne Korrekturfassung mit fest. positionierten abbildenden, optischen Gliedern, als auch als ein Objektiv mit mindestens einer Korrekturfassung mit verstellbaren optischen Gliedern ausgeführt sein kann, umfasst eine Hauptfassung 1, in welcher Objektivbauteile in Form von Zylinderhülsen, Fassungsringen 2, Einstellringen 3, Mitnahmeringen, welche beispielsweise durch von außen betätigbare Einstellringe 3 verstellt werden, um abbildende optische Glieder (nicht dargestellt) zwecks Fokussierung oder Veränderung des Abbildungsmaßstabs entsprechend zu positionieren. Diese abbildenden optischen Glieder können Einzellinsen oder auch Linsengruppen umfassen.
Es ist ferner ein Fassungsring 4, welcher auf ein Element 5 am objektseitigen Ende des Objektivs geschraubt ist, vorgesehen, in dessen Inneren, wie aus 2 ersichtlich, ein temperierbares Element 6 angeordnet ist. Dieses temperierbare Element 6 steht mit mindestens einer seiner Begrenzungsflächen in innigem Kontakt mit Innenflächen 7 des Fassungsringes 4, um einen guten Wärmeübergang zum Fassungsring 4 zu realisieren. Das temperierbare Element 6 ist als Widerstandsheizelement oder auch als ein an sich bekanntes Peltier-Element ausgebildet und steht über Versorgungsleitungen 8 und 9 mit einem Anschlussteil 10 in Verbindung, über welche das temperierbare Element 6 mit Strom versorgt werden kann. Dabei erweist sich ein Peltier-Element zum Temperieren des Objektivs oder von Teilen des Objektivs als besonders vorteilhaft, weil mit diesem sowohl ein Erwärmen als auch ein Kühlen des Objektivs in einfacher Weise durch eine entsprechende Polung der Anschlüsse erreicht werden kann. Zur Temperaturüberwachung ist ein Temperaturfühler 11 im Objektiv vorgesehen, welcher durch elektrische Leitungen 12 und 13 mit dem Anschlussteil 10 verbunden ist. Das Anschlussteil 10 kann vorteilhaft als Buchse oder Steckdose ausgebildet sein und ist außen am Objektiv angebracht.
Das temperierbare Element 6 ist als ein zusätzliches Bauteil im Objektiv vorgesehen. Es kann auch aus Kohlenstofffaserwerkstoff bestehen.
3 zeigt einen Ausschnitt aus einem Objektiv mit einer temperierbaren Folie 14. Bei dieser Ausführung ist das temperierbare Element 6 als eine temperierbare Folie 14 ausgebildet, welche im Inneren des Fassungsringes 4 in innigem Kontakt mit diesem angeordnet ist. Durch Leitungen 15 und 16 ist die Folie 14 mit dem Anschlussteil 10 verbunden. Gleichfalls im Objektiv ist ein Temperaturfühler 17 vorgesehen, welcher mit Anschlüssen 18 und 19 mit dem Anschlussteil 10 verbunden ist.
Das vorteilhaft als Steckdose ausgebildete Anschlussteil 10 ist z.B. über einen entsprechenden Stecker in bekannter Weise durch eine Leitung 20 mit einer Einrichtung zu Temperaturüberwachung oder -regelung verbunden (nicht in den Figuren dargestellt).
Bezugszeichenliste

1: Hauptfassung
2: Fassungsring
3: Einstellring
4: Fassungsring
5: Element
6: temperierbares Element
7: Innenfläche
8: Versorgungsleitung
9: Versorgungsleitung
10: Anschlussteil
11: Temperaturfühler
12: Leitung
13: Leitung
14: Folie
15: Leitung
16: Leitung
17: Temperaturfühler
18: Anschluss
19: Anschluss
20: Leitung

Claims

Temperierbares Objektiv für Mikroskope, umfassend - eine Hauptfassung (1), in welcher neben anderen Bauteilen Zylinderhülsen, Mitnahme- und/oder Einstellringe (3) angeordnet sind, - und abbildende optische Glieder, wobei mindestens ein temperierbares Element (6) im Inneren des Objektivs angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fassungsring (4) vorhanden ist, der auf ein Element (5) des Objektivs am objektseitigen Ende des Objektivs geschraubt ist, und das temperierbare Element (6) im Inneren des Fassungsrings (4) angeordnet ist und mit mindestens einer seiner Begrenzungsflächen mit Innenflächen (7) des Fassungsrings (4) in innigem Kontakt steht, um einen guten Wärmeübergang zum Fassungsring (4) zu realisieren.
Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das temperierbare Element (6) als ein Heiz- und/oder Kühlelement ausgebildet ist.
Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das temperierbare Element (6) als Folie (14) ausgebildet ist, welches zwischen Objektivbauteilen und/oder in einem Objektivbauteil oder in mehreren Objektivbauteilen im Inneren der Hauptfassung (1) angeordnet ist.
Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das temperierbare Element (6) aus Kohlenstofffaserwerkstoff-besteht.
Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Objektivs ein Temperaturfühler (17) vorgesehen ist, welcher mit einer Einrichtung zur Temperaturüberwachung und -regelung verbunden ist.
Objektiv nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das temperierbare Element (6) mit der Einrichtung zur Temperaturüberwachung und -regelung verbunden ist.