DE102012206120A1

DE102012206120A1 - Blendenanordnung zur Erzeugung einer schiefen Beleuchtung in einem Mikroskop und Mikroskop

Info

Publication number: DE102012206120A1
Application number: DE102012206120A
Authority: DE
Inventors: Robert Lettow; Paul Gräfenhain
Original assignee: Leica Microsystems Schweiz AG
Current assignee: Leica Microsystems Schweiz AG
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2013-10-17
Anticipated expiration: 2032-04-14
Also published as: DE102012206120B4; US9146392B2; US20130271808A1; CN103376541B; JP6205160B2; CN103376541A; JP2013222203A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Blendenanordnung (100) zur Erzeugung einer schiefen Beleuchtung in einem Mikroskop aufweisend
ein Trägerelement (130),
ein Irisblendenelement (110) mit einer variablen Irisblendenöffnung (111),
ein weiteres Blendenelement (120) mit einer Blendenöffnung (121), welches, wenn es sich in einer ersten Stellung relativ zum Trägerelement (130) befindet, einen Teil der Irisblendenöffnung (111) bedeckt und um eine erste Drehachse (A) drehbar gelagert ist, wobei eine Drehung des weiteren Blendenelements (120) um die erste Drehachse (A) den von dem weiteren Blendenelement (120) bedeckten Teil der Irisblendenöffnung (111) verändert, und
ein Betätigungselement (140), welches mit dem weiteren Blendenelement (120) über eine Kopplungseinrichtung (150) so gekoppelt ist, dass durch eine Betätigung des Betätigungselements (140) eine Drehung des weiteren Blendenelements (120) um die erste Drehachse (A) bewirkt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blendenanordnung zur Erzeugung einer schiefen Beleuchtung in einem Mikroskop sowie ein Mikroskop mit einer solchen Blendenanordnung.
Stand der Technik
Eine Untersuchung von Objekten mit einer schiefen Beleuchtung ist für strukturierte Proben vorteilhaft, da die Oberflächenstruktur zu Beugungseffekten führt, die die Oberfläche plastisch und kontrastreich erscheinen lassen. Eine schiefe Beleuchtung wird häufig für Untersuchungen von Wafern oder Metalloberflächen eingesetzt.
Unter schiefer Beleuchtung wird gemäß Punkt 2.20.6 der DIN ISO 10934-1, eine "Beleuchtung mit einem Strahlenbüschel, dessen Achse mit der optischen Achse des Mikroskops einen Winkel bildet", verstanden. Eine schiefe Beleuchtung wird üblicherweise dadurch erzeugt, dass eine Aperturblende im Beleuchtungsstrahlengang zugezogen und lateral von der optischen Achse nach außen verschoben wird. Eine solche Blendenanordnung zur Erzeugung einer schiefen Beleuchtung in einem Mikroskop ist bspw. in der DE 35 27 426 C1 gezeigt. Dort wird ein Irisblendenelement an einer Gewindestange gehaltert und kann durch Drehen einer Mutter and der Gewindestange lateral verschoben werden, um so den Beleuchtungswinkel zu verändern. Die Betätigung ist umständlich und zeitaufwendig.
In der nachveröffentlichten DE 10 2010 042 351 wird ein Mikroskopbeleuchtungssystem mit einer Blendeneinrichtung beschrieben, welches einen dezentral zur optischen Achse verlaufenden Auflichtstrahlengang erzeugt. Die Dezentrierung wird mittels einer drehbaren Blendenscheibe mit unterschiedlichen Blendenöffnungen erreicht. Die Blendenscheibe befindet sich in der Beleuchtungsaperturebene und besitzt mehrere unterschiedliche Blendenöffnungen, die den Abbildungen der verschiedenen Objektivpupillen entsprechen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist eine Blendenanordnung erwünscht, mit der insbesondere der Beleuchtungswinkel schnell und einfach verändert werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden eine Blendenanordnung zur Erzeugung einer schiefen Beleuchtung in einem Mikroskop sowie ein Mikroskop mit einer solchen Blendenanordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Blendenanordnung vorgestellt, mit der insbesondere der Beleuchtungswinkel einer schiefen Beleuchtung schnell und einfach verändert werden kann. Die Blendenanordnung zeichnet sich durch eine robuste Bauweise mit einfacher und schneller Bedienung aus. Dennoch ermöglicht die Blendenanordnung eine exakte Positionierung eines Blendenelements im Beleuchtungsstrahlengang eines Mikroskops, so dass ein seitlicher Teil des Beleuchtungsstrahlenbüschels ausgeblendet wird und eine schiefe Beleuchtung entsteht. Der Beleuchtungswinkel kann durch Betätigen einer Betätigungseinrichtung fein und gezielt variiert werden. Das Blendenelement ist drehbar gelagert. Neben dem Blendenelement für die schiefe Beleuchtung ist eine herkömmliche Beleuchtungs-Aperturblende (z.B. eine Irisblende) vorgesehen, was eine weiter verbesserte Einstellung des Kontrasts ermöglicht.
Vorzugsweise ist die Betätigungseinrichtung drehbar, insbesondere als Einstellrad, um das Blendenelement für die schiefe Beleuchtung zu betätigen. Dies erleichtert insbesondere eine manuelle Betätigung, so dass teure und aufwendige Motorisierungen eingespart werden können. Vorzugsweise sind Anschlagselemente vorgesehen, um die Drehung des Betätigungselements in eine oder beide Drehrichtungen zu begrenzen. Die Kopplung zwischen dem Betätigungselement und dem Blendenelement für die schiefe Beleuchtung wird durch entsprechende Kopplungsmittel bereitgestellt.
Vorzugsweise vermitteln die Kopplungsmittel eine Drehung des Betätigungselements in eine Drehung des Blendenelements für die schiefe Beleuchtung.
Vorzugsweise kann das Blendenelement in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden, so dass es sich in einer ersten Stellung befindet und einen Teil des Beleuchtungsstrahlenbüschels ausblendet, um eine schiefe Beleuchtung zu erzeugen, und es kann in eine zweite Stellung gebracht werden, in der es den Teil des Beleuchtungsstrahlenbüschels im Wesentlichen nicht ausblendet, um eine gerade Beleuchtung zu erzeugen. Ganz besonders bevorzugt wird auch dieser Stellungswechsel durch eine Betätigung desselben Betätigungselements verursacht. Der Stellungswechsel kann durch eine Linearbewegung vermittelt werden, welche eine Führung in Form eines in einem Langloch geführten Zapfen oder Stift besitzt.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figurenbeschreibung
1 zeigt schematisch wesentliche optische Elemente eines erfindungsgemäßen Mikroskops.
2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Blendenanordnung in der ersten Stellung, wobei das weitere Blendenelement einen Teil der Irisblendenöffnung abdeckt.
3 zeigt die Blendenanordnung aus 2, wobei das weitere Blendenelement einen größeren Teil der Irisblendenöffnung abdeckt.
4 zeigt die Blendenanordnung aus 2 in einer zweiten Stellung, in der das weitere Blendenelement die Irisblendenöffnung nicht abdeckt.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Die Figuren werden im Folgenden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
In 1 sind wesentliche optische Elemente eines erfindungsgemäßen Mikroskops 200 mit einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Blendenanordnung 100 perspektivisch dargestellt, wobei die Blendenanordnung selbst in den 2 bis 4 in unterschiedlichen Stellungen gezeigt wird.
Das Mikroskop 200 weist einen Beleuchtungsstrahlengang 210 sowie einen Beobachtungsstrahlengang 220 auf, die an einem Strahlteiler 230 zusammenlaufen. Der Beleuchtungsstrahlengang 210 weist eine Lichtquelle 211 auf, die ein Beleuchtungsstrahlenbüschel 212 entlang einer optischen Achse OA ausstrahlt. In dem Beleuchtungsstrahlengang sind Linsen 213 angeordnet, welche – wie bekannt – Abbildungsfunktionen erfüllen, um Aperturebenen und Feldebenen zu erzeugen.
Nach dem Strahlteiler 230 folgt ein Objektiv 231 sowie das zu betrachtende Objekt 300, am Ende des Beobachtungsstrahlengangs sitzt ein Betrachtungselement 232, beispielsweise ein Okular oder eine Kamera.
Die Blendenanordnung 100 weist eine Irisblende 110 mit einer variablen, d.h. in der Größe verstellbaren, Irisblendenöffnung 111 auf, welche zweckmäßigerweise in oder nahe bei einer Beleuchtungsaperturebene angeordnet ist. Weiterhin weist die Blendenanordnung 100 ein nahe der Irisblendenöffnung 111 liegendes weiteres Blendenelement 120 mit einer Blendenöffnung 121 auf, wobei das weitere Blendenelement 120 gemäß der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform durch eine erste Bewegung in zwei unterschiedliche Stellungen relativ zu einem Trägerelement 130 bzw. zur optischen Achse OA bringbar ist. Dies ist in den 2 bis 4 erkennbar. Die Blendenöffnung 121 des weiteren Blendenelements ist hier als eine zum Rand des weiteren Blendenelements hin offene Aussparung fester Größe, hier mit einer sektorförmigen Ausnehmung, ausgebildet. Auch eine gekrümmte Ausnehmung, z.B. parabelförmig, ist bevorzugt.
Die Blendenanordnung 100 ist in den 2 und 3 in der ersten Stellung abgebildet, in der durch das Blendenelement 120 ein Teil der Irisblendenöffnung 111 abgedeckt wird. In 4 ist die Blendenanordnung in der zweiten Stellung relativ zum Trägerelement 130 abgebildet, in der das Blendenelement 120 im Wesentlichen keinen Teil der Irisblendenöffnung 111 bedeckt.
Die Blendenanordnung 100 weist neben dem Trägerelement 130, dem Irisblendenelement 110 und dem weiteren Blendenelement 120 ein Betätigungselement 140 auf, welches mit dem weiteren Blendenelement 120 über eine Kopplungseinrichtung 150 so gekoppelt ist, dass durch eine Betätigung des Betätigungselements 140 eine Drehung des weiteren Blendenelements 120 um eine erste Drehachse A bewirkt wird. Die erste Drehachse A wird durch einen zweiten Zapfen 131 definiert, der an dem Trägerelement 130 angeordnet ist.
Das Betätigungselement selbst ist um eine zweite, von der ersten verschiedene Drehachse B drehbar gelagert, wobei die Betätigung des Betätigungselements 140 eine Drehung um die zweite Drehachse B ist. Das Betätigungselement 140 ist hier in Art eines Einstellrades ausgebildet. Es sind zwei Anschlagselemente 132 vorgesehen, welche dazu ausgebildet sind, die Drehung des Einstellrads 140 um die zweite Drehachse B zu begrenzen. Die Anschlagselemente 132 sind an dem Trägerelement 130 ausgebildet.
Die Kopplungseinrichtung 150 weist ein erstes Langloch 121, welches in dem weiteren Blendenelement 120 ausgebildet ist, und einen darin verschiebbar gelagerten ersten Zapfen 141, welcher an dem Betätigungselement 140 ausgebildet ist, auf. Die Kopplungseinrichtung 150 bewirkt eine Kopplung zwischen dem Betätigungselement 140 und dem weiteren Blendenelement 120 derart, dass eine Drehung des Betätigungselements 140 um die zweite Drehachse B eine Drehung des weiteren Blendenelements 120 um die erste Drehachse A bewirkt, wenn sich das weitere Blendenelement 120 in der ersten Stellung relativ zum Trägerelement 130 befindet.
In 3 ist eine Situation abgebildet, in der sich die Blendenanordnung in der ersten Stellung relativ zum Trägerelement 130 befindet und das Betätigungselement 140 sich an einem Anschlag befindet, so dass der größtmögliche Teil der Irisblendenöffnung 111 vom Blendenelement 120 bedeckt ist. Eine Drehung des Betätigungselements um die zweite Drehachse B gegen den Uhrzeigersinn führt hier dazu, dass der erste Zapfen 141 in dem ersten Langloch 121 ebenfalls gegen den Uhrzeigersinn geführt wird und dabei auch das Langloch 121 relativ zum Trägerelement 130 verschiebt. Der erste Zapfen 141 gleitet in dem ersten Langloch 121 bis zum gegenüberliegenden Ende, das er in 1 erreicht hat. Dies führt zu einer Verdrehung des Blendenelements 120 um die erste Drehachse A im Uhrzeigersinn und dadurch zu einer Veränderung des abgedeckten Teils der Irisblendenöffnung 111.
Die Kopplungseinrichtung 150 ist so ausgebildet, dass das erste Langloch 121 in der Stellung gemäß 2 im Wesentlichen tangential zu einem Kreis um die zweite Drehachse B durch den ersten Zapfen 141 verläuft, wohingegen, wenn sich der erste Zapfen 141 am gegenüberliegenden Ende des ersten Langlochs 121 befindet, wie in 3 dargestellt, eine deutliche Abweichung vom tangentialen Verlauf erkennbar ist. Dies wirkt in Art eines Kosinusgetriebes, so dass sich das Übersetzungsverhältnis zwischen der Betätigung und der dadurch bewirkten Blendenbewegung aus der Stellung gemäß 2 bis zur Stellung gemäß 3 hin zunehmend vergrößert. Damit kann erreicht werden, dass anfänglich die Änderung am abgedeckten Anteil der Irisblendenöffnung 111 relativ klein ist und gegen Ende hin größer wird. Dies erleichtert eine genaue Einstellung bei kleinen Pupillen.
Ausgehend von der in 2 gezeigten Endposition der ersten Stellung kann das Blendenelement 120 durch weiteres Drehen des Betätigungselements 140 gegen den Uhrzeigersinn in die in 4 gezeigte Stellung gebracht werden, in der die Irisblendenöffnung 111 im wesentlichen unbedeckt ist. Hat der ersten Zapfen 141 das in der Figur untere Ende des ersten Langlochs 121 erreicht, führt ein weiteres Drehen gegen den Uhrzeigersinn zu einer Mitnahme des gesamten weiteren Blendenelements 120 in die zweite Stellung. Die Mitnahme erfolgt in einer ersten Bewegung, welche hier eine Linearbewegung entlang einer durch den zweiten Zapfen 131 und ein zweites Langloch 122 in dem weiteren Blendenelement geführte Linearbewegung ist.
Um die Blendenanordnung 120 in der ersten Stellung zu halten, solange eine Drehung des Betätigungselements 140 durch Verschieben des Zapfens 141 im ersten Langloch 121 ermöglicht wird, ist eine Spannfeder 160 vorgesehen, die das weitere Blendenelement 120 unter Spannung mit dem zweiten Zapfen 131 verbindet. Die weitere Drehung gegen den Uhrzeigersinn ausgehend von 2 erfolgt gegen die Spannkraft der Spannfeder 160 bis zum Erreichen einer Umschlagstellung, die durch den größten Abstand zwischen einem Aufhängungspunkt 123 der Spannfeder auf dem weiteren Blendenelement und dem zweiten Zapfen 131 gekennzeichnet ist. Wird dieser Punkt überwunden, wird das Betätigungselement 140 durch die Spannfeder gegen den unteren Anschlag 132 gezogen, was eine Mitnahme des weiteren Blendenelements 120 entlang des zweiten Zapfens 131 in die in 4 dargestellte zweite Stellung bedingt.
Obwohl die Erfindung in der Figur anhand einer Auflichtbeleuchtung beschrieben wird, versteht sich, dass die erfindungsgemäße Blendenanordnung auch für eine Durchlichtbeleuchtung geeignet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3527426 C1 [0003]
DE 102010042351 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN ISO 10934-1 [0003]

Claims

Blendenanordnung (100) zur Erzeugung einer schiefen Beleuchtung in einem Mikroskop (200) aufweisend ein Trägerelement (130), ein Irisblendenelement (110) mit einer variablen Irisblendenöffnung (111), ein weiteres Blendenelement (120) mit einer Blendenöffnung (121), welches, wenn es sich in einer ersten Stellung relativ zum Trägerelement (130) befindet, einen Teil der Irisblendenöffnung (111) bedeckt und um eine erste Drehachse (A) drehbar gelagert ist, wobei eine Drehung des weiteren Blendenelements (120) um die erste Drehachse (A) den von dem weiteren Blendenelement (120) bedeckten Teil der Irisblendenöffnung (111) verändert, und ein Betätigungselement (140), welches mit dem weiteren Blendenelement (120) über eine Kopplungseinrichtung (150) so gekoppelt ist, dass durch eine Betätigung des Betätigungselements (140) eine Drehung des weiteren Blendenelements (120) um die erste Drehachse (A) bewirkt wird.
Blendenanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei das Betätigungselement (140) um eine zweite, von der ersten verschiedene Drehachse (B) drehbar gelagert ist, wobei die Betätigung des Betätigungselements (140) eine Drehung um die zweite Drehachse (B) ist.
Blendenanordnung (100) nach Anspruch 2, aufweisend wenigstens ein Anschlagselement (132), welches dazu ausgebildet ist, die Drehung des Betätigungselements (140) um die zweite Drehachse (B) in eine oder zwei Drehrichtungen zu begrenzen.
Blendenanordnung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kopplungseinrichtung (150) ein erstes Langloch (121) und einen darin verschiebbar gelagerten ersten Zapfen (141) aufweist.
Blendenanordnung (100) nach Anspruch 4, wobei das erste Langloch (121) in dem weiteren Blendenelement (120) und der erste Zapfen (131) an dem Betätigungselement (140) ausgebildet sind.
Blendenanordnung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das weitere Blendenelement (120) durch eine erste Bewegung des weiteren Blendenelements (120) in eine zweite Stellung relativ zum Trägerelement (130) bringbar ist, in der es keinen Teil der Irisblendenöffnung (111) bedeckt.
Blendenanordnung (100) nach Anspruch 6, wobei das Betätigungselement (140) mit dem weiteren Blendenelement (120) über die Kopplungseinrichtung (150) so gekoppelt ist, dass durch eine Betätigung des Betätigungselements (140) die erste Bewegung bewirkbar ist.
Blendenanordnung (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die erste Bewegung eine Linearbewegung ist.
Blendenanordnung (100) nach Anspruch 8, wobei die Linearbewegung mittels eines zweiten Langlochs (122) und eines zweiten Zapfens (131) geführt wird.
Blendenanordnung (100) nach Anspruch 9, wobei das zweite Langloch (122) in dem weiteren Blendenelement (120) und der zweite Zapfen (131) an dem Trägerelement (130) ausgebildet sind.
Blendenanordnung (100) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die erste Drehachse (A) durch den zweiten Zapfen (131) definiert wird.
Blendenanordnung (100) nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei eine Spannfeder (160) das weitere Blendenelement (120) mit dem zweiten Zapfen (131) verbindet.
Blendenanordnung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Blendenöffnung (121) eine zum Rand des weiteren Blendenelements (120) hin offene Aussparung, insbesondere fester Größe, ist.
Mikroskop (200) mit einer Blendenanordnung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Blendenanordnung (100) so angeordnet ist, dass eine optische Achse (OA) des Mikroskops durch die Irisblendenöffnung (111) verläuft.
Mikroskop (200) nach Anspruch 14, wobei die Blendenanordnung (100) um die optische Achse (OA) des Mikroskops (200) drehbar angeordnet ist.