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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aufsatz, insbesondere zum lösbaren Aufsetzen, für eine Beleuchtungseinrichtung für ein Mikroskop zur Bereitstellung einer diffusen Beleuchtung.
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Stand der Technik
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Zur Beobachtung reflektierender, insbesondere metallischer Objekte wird üblicherweise eine diffuse Auflichtbeleuchtung verwendet, um ein schattenfreies Bild ohne Glanzlichter von Lichtquellen zu erhalten. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Beleuchtungseinrichtungen zur Bereitstellung einer solchen diffusen Beleuchtung bekannt.
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Aus der
WO 01/16585 A1 ist ein halbkugelförmiger Reflektor bekannt, der von unten bestrahlt wird, um eine diffuse Beleuchtung zu erzeugen.
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In der
JP 56126705 A ist ein rotierender Spiegel in einer halbkugelförmigen Kuppel vorgesehen, um die diffuse Auflichtbeleuchtung zu erzeugen.
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In der
US 4 729 079 A ist ebenfalls ein halbkugelförmiger Reflektor vorgesehen, der sich über einer Probe befindet und mit dem diffuses Licht für die Beleuchtung der Probe erzeugt wird.
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Aus der
SE 455 139 A ist eine quaderförmige Abdeckung bekannt, auf deren Innenseite Licht diffus gestreut wird, das für die Beleuchtung einer Probe vorgesehen ist.
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All diesen Lösungen haftet der Nachteil an, dass die Kuppeln eine schlechte Zugänglichkeit zu der zu untersuchenden Probe gewähren. Bei einem Austausch der Probe muss die Kuppel entfernt werden. Eine Bearbeitung der Probe während des Beobachtens ist somit kaum oder gar nicht möglich.
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Die
DE 20 2007 0212 281 U1 offenbart die Anbringung einer verschiebbaren Abdeckung an dem hier zylinderförmigen Reflektor. Der zylinderförmige Reflektor ist mit einer Beleuchtungsquelle in der Zylinderwand ausgestattet. Die Zylinderinnenwand wird auf diese Weise von der Beleuchtungsquelle angestrahlt, wodurch in Reflexion eine diffuse Beleuchtung eines zu beobachtenden Objektes erzielbar ist. Um die mit unterschiedlichen Objektiven verbundenen unterschiedlichen Arbeitsabstände zu berücksichtigen, ist der Reflektor mit einer verschiebbaren Abdeckung ausgestattet. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass eine Fixierung der Abdeckung in Abhängigkeit vom Arbeitsabstand notwendig ist und so die Scharfstellung sowie eine Manipulation des Objektes behindert sein kann. Auch kann es bei fixierter Klemmverbindung zwischen Reflektor und Abdeckung zu Verletzungen des Benutzers, bspw. beim Scharfstellen des Objekts, und/oder zu Beschädigungen des Reflektors, Objekts oder Objektivs kommen. Der Reflektor ist darüber hinaus groß und umständlich zu handhaben.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik soll eine Möglichkeit zur Bereitstellung einer diffusen Auflichtbeleuchtung für ein Mikroskop angegeben werden, die eine hohe Leistungsfähigkeit und eine gute Zugänglichkeit zur Probe bietet sowie einfach zu handhaben ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Aufsatz, insbesondere zum lösbaren Aufsetzen, für eine Beleuchtungseinrichtung für ein Mikroskop mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Offenbarung.
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Vorteile der Erfindung
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Ein erfindungsgemäßer Aufsatz für eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere mit einer Spotbeleuchtung, für ein Mikroskop umfasst einen Reflektorschirm und eine Umlenkeinrichtung, die Licht, das von der Beleuchtungseinrichtung ausgeht, gleichzeitig in wenigstens zwei unterschiedlichen Hauptrichtungen, insbesondere in allen Richtungen 360° um eine Achse herum, auf den Reflektorschirm lenkt, durch den eine diffuse Beleuchtung für das Objekt bereitgestellt wird.
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Unter Hauptrichtung wird eine Richtung verstanden, die senkrecht auf einer Reflexionsebene steht. Bei einem Planspiegel als Umlenkeinrichtung existiert dementsprechend eine Hauptrichtung, bei einem gekrümmten Spiegel als Umlenkeinrichtung existieren unendlich viele Hauptrichtungen.
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Ein solcher Aufsatz hat den Vorteil, dass die Zugänglichkeit zum Objekt gegenüber der Beleuchtungseinrichtung alleine kaum eingeschränkt wird. Beispielsweise bei einer schiefen Beleuchtung befindet sich die Beleuchtungseinrichtung mit dem Aufsatz auf einer Seite der optischen Achse (also des Beobachtungsstrahlengangs zwischen Probe und Objektiv) und ist von der anderen Seiten her leicht zugänglich. Weiterhin ist durch eine flache Bauform des Aufsatzes eine geringe Bauhöhe möglich. 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. Zudem gestattet ein erfindungsgemäßer Aufsatz einem Benutzer, schnell zwischen Spotbeleuchtung und diffuser Beleuchtung zu wechseln.
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Vorteilhafterweise ist der Aufsatz lösbar auf die Beleuchtungseinrichtung aufsetzbar. Der Aufsatz kann somit zerstörungsfrei entfernt und später wieder aufgesetzt werden.
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Vorzugsweise weist die Umlenkeinrichtung, insbesondere ein Spiegel, eine erste Fläche auf, die teildurchlässig und/oder reflektierend und/oder diffus streuend ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine Anpassung an die gewünschte Ausgestaltung der diffusen Beleuchtung. Auch ist dadurch eine, insbesondere diffuse, Beleuchtung des Objekts an der Stelle der Umlenkeinrichtung möglich.
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Vorteilhafterweise ist die erste Fläche als Kegelmantel, als rotierender Kegelschnitt, als Freiformfläche oder als aus ebenen Einzelflächen zusammengesetzte Fläche ausgebildet. Dies ermöglicht eine gute, insbesondere eine gleichmäßige, Beleuchtung des Reflektorschirms mit dem Licht der Spotlichtquelle.
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Es ist von Vorteil, wenn der Reflektorschirm objektseitig eine zweite Fläche mit einer objektseitigen Öffnung aufweist, die als sphärische Fläche, paraboloide Fläche, Kegelmantel oder Freiformfläche ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine gute, insbesondere gleichmäßige, Beleuchtung des Objekts. Je nach verwendetem Material ist auch eine leichte Fertigung des Reflektorschirms möglich.
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Es ist weiter von Vorteil, wenn die zweite Fläche als eine reflektierende oder eine diffus reflektierende Fläche ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine genaue Anpassung der diffusen Beleuchtung an eine gewünschte Anwendungsart.
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Es ist vorteilhaft, wenn der Reflektorschirm starr oder aber flexibel ausgebildet ist. Je nach bevorzugter Anwendungsart, insbesondere des Mikroskops, ist die eine oder die andere Ausführungsart vorteilhaft. Eine starre Ausführungsart bietet mechanische Stabilität. Eine flexible Ausführungsart ist bspw. vorteilhaft, wenn Schutz gegen Verletzungen, bspw. bei der Bearbeitung der Probe, gewünscht ist.
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Vorteilhafterweise ist der Aufsatz an der Beleuchtungseinrichtung mittels eines am Aufsatz ausgebildeten Fortsatzes aufsetzbar, bspw. durch einfaches Aufstecken, so dass der von der Beleuchtungseinrichtung bereitgestellte Beleuchtungsstrahl durch eine beleuchtungseinrichtungsseitige Öffnung des Aufsatzes eintritt. Dies ermöglicht einen sehr einfachen Wechsel von Spotbeleuchtung hin zu einer diffusen Beleuchtung und umgekehrt.
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Vorzugsweise wird ein erfindungsgemäßer Aufsatz für ein Mikroskop mit einer eine Spotbeleuchtung aufweisenden Beleuchtungseinrichtung, die seitlich versetzt zu einer optischen Achse des Mikroskops angeordnet ist, verwendet. Dies ermöglicht eine schiefe und ausreichend diffuse Beleuchtung eines zu untersuchenden Objekts, sowie eine ausreichende Zugänglichkeit zu diesem Objekt.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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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.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt schematisch den Aufbau eines Mikroskops mit einer Beleuchtungseinrichtung für eine schiefe Auflichtbeleuchtung im Stand der Technik.
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2 zeigt schematisch den Aufbau eines Mikroskops mit einer Beleuchtungseinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Aufsatz in einer bevorzugten Ausgestaltung.
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3 zeigt schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Aufsatzes in einer bevorzugten Ausgestaltung.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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In 1 ist schematisch ein Mikroskop 100 dargestellt. Das Mikroskop 100 umfasst ein Stativ 30, ein Okular 20, das an einem Beobachtungstubus 25 angebracht ist, und ein Objektiv 10.
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Eine Beleuchtungseinrichtung 40, insbesondere eine Spotbeleuchtung, stellt einen Beleuchtungsstrahl 45 für eine Beleuchtung eines Objekts 50 bereit. Die Probe reflektiert Licht des Beleuchtungsstrahls 45 in Richtung des Objektivs 10.
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Die Beleuchtungseinrichtung 40 ist seitlich versetzt zu einer optischen Achse des Mikroskops, d.h. zu einem Beobachungsstrahlengang, der von dem Objekt 50 und dem Objektiv 10 gebildet wird, angebracht. Diese Art der Anbringung stellt eine schiefe Beleuchtung zur Verfügung, die, insbesondere bei dreidimensionalen Objekten, Konturen des Objekts sichtbar macht.
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Jedoch hat diese Art der Beleuchtung den Nachteil, dass auch unerwünschte Schatten auf dem Objekt 50 erzeugt werden, was eine schlechtere Sichtbarkeit zur Folge hat. Außerdem kann es vorkommen, dass bei ungünstiger Positionierung des Objekts 50 und stark reflektierenden Oberflächen durch direkte Reflexion des Lichts der Beleuchtungseinrichtung 40 in den Beobachtungsstrahlengang Überstrahlung (sogenannte Hot Spots) auftritt. Dadurch geht Informationsgehalt des Objekts 50 verloren.
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In 2 ist schematisch ein Mikroskop 200 dargestellt. Es umfasst die gleichen Bestandteile wie das in 1 beschriebene Mikroskop, mit dem Unterschied, dass auf die Beleuchtungseinrichtung 40 ein erfindungsgemäßer Aufsatz 60 gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung lösbar aufgesetzt ist.
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Durch den Aufsatz 60 ist der Beleuchtungsstrahl 45 deutlich breiter, was zu einer deutlich besseren Beleuchtung des Objekts 50 führt. Der Aufsatz 60 stellt somit eine größere Lichtquelle mit diffusem Licht zur Verfügung. Der Aufsatz 60 stellt einen Kompromiss aus guter Beleuchtung des Objekts 50 und einer guten Zugänglichkeit zu dem Objekt 50 dar.
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In 3 in Ansicht 3 (a) ist der Aufsatz 60 in einer Querschnittsansicht dargestellt. Ein Reflektorschirm 61 ist als Teil einer Kugeloberfläche ausgestaltet. In der Mitte ist ein Fortsatz mit einer beleuchtungseinrichtungsseitigen Öffnung 65 in dem Aufsatz 60 dargestellt, durch welche Licht des von der Beleuchtungsrichtung 40 bereitgestellten Beleuchtungsstrahls in den Aufsatz 60 eintreten kann. Weiter wird der Aufsatz 60 bspw. mit der beleuchtungseinrichtungsseitigen Öffnung 65 des Fortsatzes auf die Beleuchtungseinrichtung 40 aufgesetzt und mit geeigneten Mitteln befestigt. Im einfachsten Fall wird der Aufsatz 60 bspw. nur auf die Beleuchtungseinrichtung 40 aufgesteckt. Eine Fixierung kann beispielsweise mittels einer Schraube erreicht werden.
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Eine Umlenkeinrichtung 62 ist in dem Aufsatz 60 so angeordnet, dass Licht, das von dem Beleuchtungsstrahl durch die beleuchtungseinrichtungsseitige Öffnung 65 in den Aufsatz 60 eintritt, an der Umlenkeinrichtung 62 reflektiert und in wenigstens zwei Hauptrichtungen auf eine objektseitige zweite Fläche 63 des Reflektorschirms 61 gelenkt wird. Die Umlenkeinrichtung 62 ist dabei bspw. als Spiegel mit einer als Kegelmantel ausgebildeten ersten Fläche ausgebildet, so dass das Licht gleichzeitig in unendlich viele Hauptrichtungen (360° um eine Beleuchtungseinstrahlrichtung B) abgelenkt wird. Die Umlenkeinrichtung 62 ist dabei insbesondere ortsfest und unbewegt relativ zum Reflektorschirm 61.
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An der zweiten Fläche 63, die bspw. als eine diffus reflektierende Fläche ausgebildet ist, wird das Licht des Beleuchtungsstrahls reflektiert und durch eine objektseitige Öffnung des Reflektorschirms 62 in Richtung des Objekts 50 gerichtet. Die diffuse Reflexion ist durch mehrere, von der zweiten Fläche 63 ausgehende Pfeile angedeutet.
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Die objektseitige Öffnung ist dabei größer ausgebildet als die beleuchtungseinrichtungsseitige Öffnung 65. Dadurch wird eine Aufweitung des Beleuchtungsstrahls realisiert.
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In Ansicht 3 (b) ist links die Beleuchtungseinrichtung 40 mit einem Beleuchtungsstrahlenkegel 45, der einen Punkt des Objekts beleuchtet, gezeigt. Rechts ist die Beleuchtungseinrichtung 40 mit aufgesetztem Aufsatz 60 mit dem entsprechenden Beleuchtungsstrahlenkegel 45gezeigt. Es wird deutlich, dass der Beleuchtungsstrahlenkegel 45 bei aufgesetztem Aufsatz 60 deutlich mehr Beleuchtungsrichtungen umfasst als ohne den Aufsatz 60. Der Kontrast wird verbessert, hot spots können reduziert werden.
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Zudem ist der Spiegel 62 in Ansicht 3 (b) teilreflektierend, also auch teildurchlässig, ausgestaltet. Licht, das von der Beleuchtungseinrichtung 10 bereitgestellt wird, wird nicht nur durch den Spiegel 62 auf die zweite Fläche 63 des Reflektorschirms 61 gelenkt, sondern auch durch den Spiegel 62 durchgelassen. Dadurch ist auch die eigentliche durch den Spiegel 62 verdeckte Stelle im Beleuchtungsstrahlenkegel 45 beleuchtet. Dies ermöglicht eine gleichmäße Beleuchtung des Objekts 50.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 01/16585 A1 [0003]
- JP 56126705 A [0004]
- US 4729079 A [0005]
- SE 455139 A [0006]
- DE 2020070212281 U1 [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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