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Strahlenteilungswechsler für Photomikroskope Das Hauptpatent betrifft
eine Anordnung zum Ändern des Strahlenverlaufs in einem Photomikroskop. Sie gestattet
es, durch Betätigung eines einzigen Handgriffes in der Nähe des Okulars die bilderzeugenden
Lichtbündel wahlweise unmittelbar oder auf einem Umweg über strahlenteilende Mittel
und ein mit einer Strichplatte zu vereinigendes Endbild in das Okular zu lenken.
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Dies geschieht mittels eines dem Okular zugeordneten, senkrecht zu
dessen Achse zu betätigenden Schiebers mit einem längs verschieblichen, vorzugsweise
senkrecht zum Strahleneintritt reflektierenden Prisma und einem auf dessen Reflexionsfläche
aufgesetzten Hilfsprisma mit mindestens zwei Einstellbereichen, in deren einem die
Reflexionswirkung des Hauptprismas durch die dasselbe mit dem Hilfsprisma verbindende
Kittschicht aufgehoben ist und in deren anderem die Reflexionsschicht des Hauptprismas
voll verspiegelt ist. Zwischen dem lichtdurchlässigen und dem voll verspiegelten
Bereich der Reflexionsfläche des Hauptprismas unter dem Hilfsprisma kann ein weiterer;
teildurchlässig verspiegelter Bereich vorgesehen sein.
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Es ist häufig erwünscht, die durch eine solche Anordnung gegebene
Anzahl der Anwendungsmöglichkeiten eines Mikroskops noch zu vergrößern. Es war bekannt,
mittels dreh- oder schwenkbarer Reflektoren entweder wahlweise verschiedene Empfänger
an das Okular eines Mikroskops oder verschieden aktinische Lichtquellen in den Beleuchtungsstrahlengang
eines solchen zu schalten. Insbesondere dienen solche bekannten Einrichtungen dazu,
wechselweise eine Durch-und Auflichtbeleuchtung oder aber in einem anderen Falle
wechselweise eine Hell- und Dunkelfeldbeleuchtung im auffallenden Licht zu erzeugen.
Die reflektierenden Elemente sind entweder auf unabhängig voneinander in den Strahlengang
einschiebbaren Trägern angeordnet, oder sie befinden sich auf einem gemeinsamen
Träger, mit dem sie in den Beleuchtungstubus hineingeschoben und sodann wahlweise
in ihre Gebrauchsstellung gedreht werden. Jene bekannten Einrichtungen bieten eine
Vereinfachung beim Umschalten zwischen zwei an sich üblichen Beleuchtungsarten;
die Anzahl der Anwendungsmöglichkeiten eines :'Mikroskops wird mit ihnen nicht vergrößert.
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Dies kann jedoch dadurch geschehen, daß man durch zusätzliche Reflexionsflächen
veränderter Neigung dem bilderzeugenden Strahlenbündel weitere Richtungsänderungen
erteilt bzw. daß man mehrere halbdurchlässige Reflexionsschichten zur Verfügung
stellt, welche verschiedene Intensitätsverhältnisse zwischen dem durchgelassenen
und dem reflektierten Licht liefern. Eine Lösung, die Zahl der Möglichkeiten durch
Verlängerung des Schiebers durch weitere reflektierende Bereiche zu vergrößern,
verbietet sich, weil der Schieber auf diese Weise zu lang und unhandlich werden
würde.
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Nach der Erfindung gelangt man zu einer außerordentlich einfach zu
bedienenden und raumsparenden Anordnung, indem man das Prisma als gleichseitiges,
rechtwinkliges Prisma und das Hilfsprisma als gleichartiges und gleich großes Prisma
ausbildet, es so mit dem Hauptprisma verbindet, daß es dieses zu einem prismatischen
Körper von quadratischem Querschnitt ergänzt und den die Prismenkombination enthaltenden
Schieber in mindestens zwei vorgegebene Winkellagen drehbar anordnet. Ein solches
symmetrisches Gebilde läßt sich ohne weiteres zentrisch in dem Schieber anordnen,
so daß bei Drehungen um rechte Winkel jeweils der ein- und austretende Zentralstrahl
des Lichtbündels die gegen Luft angrenzenden Flächen des Glaskörpers senkrecht durchsetzt.
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In Abwandlung der Anordung nach dem Hauptpatent besteht der die Prismenkombination
enthaltende Schieber aus zwei mit Strahlendurchtrittsöffnungen versehenen konzentrischen
Rohren, dessen inneres, mit den Prismen fest verbundenes gegenüber dem äußeren verschiebbar,
mit ihm gemeinsam aber verdrehbar ist.
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Bei Einschaltung der Prismenkombination zwischen Objektiv und Okular
wird die Weglänge, d. h. die optische Tubuslänge des Mikroskops, vergrößert. Um
sie wiederherzustellen, wird der Prismenkombination ein negatives Linsensystem vor-
und ein positives Linsensystem nachgeschaltet, wobei diese so bemessen
sind,
daß zwischen den Systemen ein paralleler Strahlengang herrscht und mittels des positiven
Systems das durch das Mikroskopobjektiv erzeugte Bild an die Stelle gerückt wird,
welche der unveränderten optischen Tubuslänge entsprechen würde.
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Wird die Prismenkombination nach der Erfindung dem Okular eines Mikroskops
nachgeordnet, so wird an die Stelle des negativen Linsengliedes ein photographisches
Objektiv eingesetzt, welches so bemessen ist, daß es unter Berücksichtigung des
durch die Prismenkombination gebildeten Glaskörpers auf der in einer Aufsetzkamera
angeordneten photographischen Schicht ein scharfes Bild des mikroskopischen Präparates
erzeugt. Bei dieser Anordnung kommen die nachgeordneten positiven Linsenglieder
naturgemäß in Fortfall.
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Der die Prismenkombination enthaltende Schieber wird zweckmäßig zentrisch
in einem Gehäuse mit vorzugsweise quadratischem Querschnitt gelagert, das in einem
unteren, der Verbindung mit dem Mikroskop dienenden Stutzen das negative Linsensystem
und in den drei Wandungen die untereinander gleichen positiven Systeme enthält,
mittels deren je nach Stellung der Prismenkombination in äquivalenten Bildebenen
die reellen Bilder erzeugt werden.
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Im folgenden wird der Aufbau und die Wirkungsweise einer Anordnung
nach der Erfindung an Hand der Figuren erläutert werden: Fig. 1 zeigt die Ansicht
eines Mikroskops in Verbindung mit einem Strahlenwechsler nach der Erfindung; Fig.
2a und 2b zeigen in schematischer Darstellung den durch die Prismenkombination gebildeten
Glaskörper in zwei um 90° gegeneinander verdrehten Lagen; Fig. 3 a bis 3 d zeigen
Querschnittsdarstellungen durch den die Prismenkombination enthaltenden Schieber
in seiner einen Winkellage, Fig. 3 e bis 3 h die entsprechenden Schnitte in der
anderen, gegenüber der ersten um 90° verdrehten Winkellage; Fig. 4 schließlich zeigt
einen Querschnitt durch das den Schieber mit der Prismenkombination enthaltende,
auf ein Mikroskop aufzusetzende Gehäuse, welches den Anschluß verschiedener Tuben
und Meßgeräte gestattet.
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Das Stativ 1 -des in Fig. 1 dargestellten Mikroskops ruht auf einem
Fuß, in dessen Inneren sich die Lichtquelle 2 und die dieser zugeordneten Kollektorlinsen
3 und 4 nebst einem Umlenkspiegel 5 befinden. Die beleuchtenden Lichtstrahlen gelangen
von dem Umlenkspiegel 5 in den Kondensator 6 des Mikroskops, beleuchten, aus diesem
austretend, das mikroskopische Präparat und gelangen von dort in das Objektiv 7,
das neben weiteren Objektiven 8 und 9 an einem Revolver befestigt ist. Die aus dem
Objektiv austretenden bilderzeugenden Strahlen gelangen durch das negative Linsensystem
10 in das die Prismenkombination enthaltende Gehäuse 11, das auf den Objektivtubus
des Mikroskops aufgesetzt ist. Das Lichtbündel tritt sodann, durch das negative
Linsenglied parallel gerichtet, in das Prisma 12 des Strahlenwechslers ein und verläßt
je nach der gewählten Arbeitsstellung des Strahlenwechslers dieses oder das aufgesetzte
Prisma 13, um durch die nachgeschalteten positiven Linsenglieder 14, 15 oder 16
zu einem reellen Bild vereinigt zu werden, welches ein in einem der angeschlossenen
Tuben befestigtes Okular O beobachtet, durch ein Photookular Ph auf der in der Aufz,etzkamera
befindlichen lichtempfindlichen Schicht abgebildet, oder über ein ProjektionsokularPr
auf ein Meßgerät oder eine Fernsehröhre projiziert werden kann.
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Der in den Fig.2a und 2b in zwei verschiedenen Lagen dargestellte
Glaskörper setzt sich aus den beiden gleichen rechtwinkligen Prismen 12 und 13 zusammen,
deren Hypotenusenflächen miteinander verkittet sind. Diese Hypotenusenfläche enthält
vier Bereiche a bis d verschiedener optischer Wirkung. Im Bereich a ist die Reflexionswirkung
der Hypotenusenfläche durch die Kittfläche aufgehoben. Das durch einen Pfeil angedeutete
Lichtbündel tritt unabgelenkt und praktisch ungeschwächt durch den Glaskörper hindurch.
Der zweite Bereich b ist mit einer halbdurchlässigen Spiegelschicht versehen, welche
den größeren Teil des unten eintretenden Lichtbündels unabgelenkt hindurchtreteri
läßt, den kleineren Rest aber senkrecht zur Eintrittsrichtung nach vorn reflektiert.
Der dritte Bereich c deckt ebenfalls eine halbdurchlässige Spiegelschicht, die jedoch
so bemessen ist, daß nur der kleinere Teil des eintretenden Lichtes unabgelenkt
hindurchtritt, während der größere Restteil senkrecht zur Eintrittsrichtung nach
vorn reflekiert wird. Der vierte Abschnitt d der Hypotenusenfläche ist mit einem
vollspiegelnden Belag versehen, so daß das gesamte Licht des unten eintretenden
Bündels senkrecht zur Eintrittsrichtung nach vorn reflektiert wird.
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In der zweiten Darstellung des Glaskörpers in Fig.2b ist dieser gegenüber
der ersten Darstellung um einen Winkel von 90° verdreht. Während im Bereich a der
Hypotenusenfläche der unten eintretende Strahl unabgelenkt oben wieder austritt,
werden die reflektierten Anteile in den Bereichen b, c und d senkrecht
zur Lichteintrittsrichtung nach hinten reflektiert. Man erhält also durch Verschieben
des Glaskörpers senkrecht zur optischen Achse des Mikroskops und zusätzliche Verdrehung
um einen Winkel von 90° sieben verschiedene Möglichkeiten, die bilderzeugenden Lichtbündel
des Mikroskops zur Wirkung zu bringen.
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Geht man von dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel aus,
bei welchem sich die lichtempfindliche Schicht zur Herstellung photographischer
Aufnahmen oberhalb des Strahlenwechslers befindet, erhält man mit den in Fig. 2
gezeigten Arbeitsstellungen der Prismenkombination beispielsweise folgende Möglichkeiten
Befindet sich in der in Fig. 2 a dargestellten Lage der Prismenkombination der Bereich
a in der optischen Achse des Mikroskops, so gelangt das gesamte abbildende Lichtbündel
unabgelenkt und praktisch ungeschwächt auf die photographische Schicht. Dies kann
nützlich sein, wenn man zur Aufnahme bewegter Objekte den gesamten zur Verfügung
stehenden Lichtstrom ausnutzen will. Ist der Bereich b eingeschaltet, erhält man
von hellen Objekten auf der photographischen Schicht ein für Momentaufnahmen hinreichend
helles Bild, während der nach vorn in das Okular reflektierte schwächere Anteil
zur visuellen Überwachung des Objektes ausreicht.
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Wird der Bereich c eingeschaltet, erhält man zwar von weniger hellen
Objekten auf der photographischen Schicht durch das unabgelenkte Bündel einen geringeren
Lichtanteil, was jedoch lediglich längere Belichtungszeiten erfordert. Der in das
Okular reflektierte stärkere Lichtanteil genügt, um auch von wenig hellen Objekten
ein zur Überwachung desselben genügend helles Bild im Auge zu erhalten. Wird schließlich
der Abschnitt d eingeschaltet, gelangt das gesamte abbilelende
Lichtbündel
praktisch ungeschwächt durch das Okular ins Auge. Dieser Stellung wird man sich
gern bedienen, wenn man insbesondere bei wenig hellen Objekten einen zur Aufnahme
geeigneten Ausschnitt suchen will. Durch Drehung des Glaskörpers um einen Winkel
von 90° entsprechend der rechten Darstellung in Fig.2b erhält man zusätzlich die
Möglichkeit, alternativ die bilderzeugenden Lichtbündel auf ein photometrisches
Meßgerät oder die Signalplatte einer Fernsehröhre zu leiten. Die Intensitätsverteilungen
durch die verschiedenen, auf der Hypotenusenfläche zwischen den Prismen 12 und 13
vorgesehenen Schichten sind dieselben wie in der oben erläuterten Arbeitslage des
Glaskörpers. Geht man davon aus, daß das Meßgerät oder die Fernsehröhre an einen
Tubus angeschlossen wird, welcher gegenüber dem Okulartubus um 180° versetzt ist,
kann man wahlweise oberhalb des Glaskörpers in der optischen Achse des Mikroskops
die lichtempfindliche Schicht belassen oder aber diese durch eine zur Überwachung
des Objektes dienende Mattscheibe ersetzen. Man erhält dann bei Einschaltung des
Bereiches a wiederum einen Austritt des gesamten bilderzeugenden Lichtbündels nach
oben. Bei Einschalten des Bereiches b gelangt ein geringerer, bei Einschalten des
Bereiches c ein größerer Anteil und schließlich bei Einschalten des Bereiches d
das gesamte Licht auf die Meßanordnung oder die Fernsehröhre.
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Die zur Erläuterung der schematischen Darstellung der Fig. 2 gegebenen
Anwendungsmöglichkeiten sind nur Beispiele, und es ist klar, daß es dem Benutzer
eines derartigen Strahlenwechslers vollkommen frei steht, welchen Strahlenaustrittsöffnungen
des Strahlenwechslers er die zur visuellen Beobachtung, der photographischen Aufnahme
und einer Messung oder Fernsehübertragung dienenden Elemente zuordnen will.
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Die Fig. 3 a bis 3 d stellen durch die Hypotenusenflächenbereiche
a bis d gelegte Schnitte durch den die Prismenkombination enthaltenden
Schieber dar.
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Die Fig. 3 e bis 3 h sind entsprechende Schnitte durch den Schieber,
wobei die Prismenkombination die in Fig. 2 b dargestellte Lage einnimmt.
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Die Prismen 12 und 13 sind in einem mit Durchbrüchen für den Strahlenein-
und -austritt versehenen Rohr 17 gefaßt, das in dem gleichfalls mit Durchbrüchen
versehenen, drehbaren Rohr 18 längs verschieblich angeordnet ist. Es seien zunächst
die Fig 3 a bis 3 d betrachtet: Das durch einen Pfeil angedeutete Lichtbündel, welches
durch die unteren Durchbrüche der Rohre 17 und 18 eintritt, wird durch die Kittschicht
a unreflektiert hindurchgelassen und tritt praktisch ungeschwächt durch die oberen
Durchbrüche wieder aus. Durch die halbdurchlässige Schicht b wird der größere Anteil
des Lichtbündels hindurchgelassen, der kleinere Rest aber senkrecht zur Eintrittsrichtung
nach rechts reflektiert.
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Durch die halbdurchlässige Schicht c wird ein geringerer Teil des
Lichtbündels hindurchgelassen, der größere Rest aber nach rechts reflektiert.
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Durch die Vollspiegelschicht d wird das gesamte Lichtbündel nach rechts
reflektiert.
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In den Fig. 3 e bis 3 h ist das Rohr 17 mit den Prismen 12 und 13
gegenüber der Darstellung in Fig. 3 a bis 3 d um einen rechten Winkel verdreht dargestellt.
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Durch die Kittschicht a wird wiederum das gesamte Lichtbündel nach
oben hindurchgelassen, während durch die Kittschicht b der größere Teil des Lichtbündels
hindurchgelassen, der kleinere Rest aber nach links reflektiert wird. Durch die
Kittschicht c wird ein kleinerer Teil des Lichtbündels hindurchgelassen, der größere
Rest aber nach links reflektiert. Durch die Vollspiegelschicht d wird das gesamte
Lichtbündel nach links reflektiert.
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Die Darstellungen der Fig. 3 a bis 3 d einerseits und Fig. 3 e bis
3 h andererseits entsprechen axialen Verschiebungen des die Prismen enthaltenden
inneren Rohres 17 um gleiche Beträge, wobei nacheinander die Bereiche a bis
d in den Strahlengang gelangen.
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Fig. 4 zeigt den kompletten Strahlenwechsler nach der Erfindung im
Querschnitt. An einem Gehäuse 11 mit vorzugsweise quadratischem Querschnitt ist
ein Anschlußstutzen 20 vorgesehen, welcher der Verbindung des Strahlenwechslers
mit dem Mikroskop dient. Dieser Stutzen enthält ein negatives Linsensystem 10, welches
das eintretende Strahlenbündel parallel richtet. In den Wandungen des Gehäuses 11
sind gleiche positive Linsenglieder 14, 15 und 16 angeordnet, durch welche je nach
Stellung der reflektierenden Schicht das Strahlenbündel austritt und in äquivalenten
Bildebenen zu einem reellen Bild des mikroskopischen Objektes vereinigt werden.
In der Symmetrieachse des Gehäuses 11 ist die Prismenkombination 12, 13 angeordnet,
«-elche in dem axial verschieblichen Rohr 17 gefaßt ist- Dieses ist gelagert in
dem drehbaren Rohr 18, welches ebenso wie das Rohr 17 mit Durchbrüchen für den Strahlenein-
und -austritt versehen ist.