DE1547402A1

DE1547402A1 - Vorrichtung zur optischen Abtastung mikroskopischer Objekte

Info

Publication number: DE1547402A1
Application number: DE19671547402
Authority: DE
Inventors: Weber Dr Klaus
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Priority date: 1966-08-10
Filing date: 1967-01-11
Publication date: 1969-12-04
Also published as: US3518014A; DE1472293A1; GB1185839A

Description

Vorrichtung zur optischen Abtastung

mikroskopischer Objekte

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Abtastung mikroskopischer Objekte, beispielsweise zur Ermittlung von Flächenanteilen einzelner Objektphasen oder zur Bestimmung einer mittleren Extinktion eines biologischen Objektes mittels einer elektronischen Auswerteeinrichtung unter Verwendung eines die Abtastbewegung steuernden Kippspiegels, nach Patent ... (Patentanmeldung L 5^ 285 IXa/42h), insbesondere nach den Ansprüchen 1 und 6 bis 10 diese· Patents.

In der Patentschrift ... (Patentanmeldung L 5¹* 285 IXa/42h) ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der zur Abtastung des zu fotometrierenden Objekte· ein Kippspiegel vorgesehen ist, der das beispielsweise von einem Projektionsokular eraeugte Bild des Objekte· über eine Blende führt, Unter der ein fotoelektrisch·!* Empfänger angeordnet ist. Insbesondere wird dieser Kippspiegel nach der genannten Patentschrift zur synchronen Steuerung einer Abtastbewegung sowohl auf der Beleuchtung·- wie auch auf der Beobachtungsseite verwendet. Das hat den Vorteil, daß das Objekt jeweils nur an der Stelle beleuchtet wird, an der da· abtastende Bild der MeObIende sich durch da· Objekt bewegt. Hit einer derartigen Anordnung ist es leicht »»glich, da· etorende Streulicht «u vermeiden und außerdea eis»· Abtastung de· Objekte· voraunehmett, ohne daß dabei beispi«l«welsö der Objekttisch bewegt werden

muß, ftfltmd/-0$S-6 -

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Es ist bereits bekannt, zur Steuerung der Auswerteeinrichtung eine Blende im abbildenden Strahlengang vorzusehen, wobei dafür gesorgt werden muß, daß das Bild des abzutastenden Objektes innerhalb der Blende liegt. Mit dem Photostrom wird ein Trigger geschaltet, der die Auswertung abschaltet, wenn die Helligkeit einen wählbaren Wert unterschreitet. Diese Anordnung hat allerdings den Naohteil, daß auch außerhalb des eigentlichen zu vermessenden Objektes, aber noch Innerhalb der Blende 'liegende Teile mit abgetastet werden. Bs sind daher schon Vorschläge bekannt geworden, die eine einwandfreie Abtastung von Objekten mit unregelmäßiger Umrandung ermöglichen. Dabei wird in jedem Falle vor Beginn der Abtastung die Umrandung des abzutastenden Objektes auf einer Hilfszeichenflache aufgetragen. Bei einer bekannten Vorrichtung, bei der zur Abtastung des Objektes der Objekttisch bewegt wird, wird diese Tischbewegung mechanisch vergrößert auf die Hilfszeichenflftohe Übertragen und dann auf dieser Hilfezeichenfläche die Steuerimpulse an die Auswerteeinrichtung gegeben. Bei einer anderen bekannten Einrichtung wird die Abtastbewegung durch eine im Fotometerstrahlengang angeordnete Schiebelinse erzeugt, die ihrerseits mechanisch «it der Hilfsflache verbunden ist, auf der die Objektumrandung elektrisch markiert Xmt, In beiden Einrichtungen siftlt mechanische Hilfsmittel notwendig, die zwangsläufig aufwendig sind und wegen ihrer Trägheitekräfte die Abtastgeschwindigkeit begrenzen.

Die Kachteile dieser bekannten Einrichtungen lassen sich bei Verwendung sin·· die Abftastbewegung steuernden Kippspiegel*

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dadurch vermeiden, daß eine Hilfaflache vorgesehen ist, auf der die Umrandung des abzutastenden Objektes aufzeieheribar ist, und daß ferner ein von dem Kippspiegel gesteuerter Lichtzeiger vorgesehen ist, der die Hilfsflache abtastet, und daß hinter der Hilfsflache, in Lichtrichtung gesehen, ein fotoelektrischer Empfänger angeordnet ist, dessen Auegangssignal die Auswerteeinrichtung steuert. Besonders zweckmäßig ist eine Anordnung, bei der ein Kollimator über den Kippspiegel einen Lichtpunkt in die Hilfefläche projiziert und eine hinter der Hilfsflache ptehende Feldlinse das Kolliaatorobjektiv auf den fotoelektrischen Empfänger abbildet. Als Hilfefläche kann eine Glasplatte vorgesehen sein. Die Glasplatte 1st vorzugsweise derart schwenkbar gelagert, daß sie in einer Stellung als Hilfefläche dient und in der anderen Stellung in das Bild des Objektes im Fotometerstrahlengang einschwenkbar ist. Es ist vorteilhaft, zusätzlich zu der Glasplatte entweder eine Mattscheibe oder aber eine Feldlinse und eine Lupe in den Fotometer*trahlengang einschwenkbar oder einschiebbar vorzusehen.

In den beigefügten Zeichnungen ist schematisch ein Aueführungsbeispiel für eine Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, undfe zwar zeigen:

Fig. 1 die Anordnung mit der Hilfsflache im Strahlengang des Lichtzeigers ι

Fig. 2 die Anordnung mit der Hilfefläche im Fotometeretrahlengang.

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Ein Projektionsokular 1 eines nur schematisch angedeuteten Mikroskops 2 bildet über einen Kippspiegel 3 das abzutastende, nicht dargestellte Objekt in die Ebene einer Blende h ab, hinter der ein erster fotoelektrischer Empfänger 5 angeordnet ist. Dieser fotoelektrische Empfänger 5 ist in bekannter, hier nicht näher dargestellter Weise mit einer Auswerteeinrichtung verbunden«

Ein Kollimator 6 projiziert über den Kippspiegel 3 einen Lichtpunkt auf die Hilfsflache 7» beispielsweise eine Glasplatte, auf der die Umrandung des abzutastenden Objektes aufgezeichnet ist. In Lichtrichtung gesehen hinter der Hilfsflache 7 ist eine Feldlinse 8 angeordnet, die das Kollimatorobjektiv 6 auf einen zweiten fotoelektrischen Empfänger 9 abbildet. Dieser fotoelektrische Empfänger ist in ebenfalls bekannter und daher nicht näher dargestellter Weise sowohl mit der Auswerteeinrichtung wie auch mit der Steuereinrichtung für den Kippspiegel 3 verbunden.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende ι Durch die Kippbewegung des Kippspiegels 3 wird das vom Projektionsokular 1 erzeugte Bild beispielsweise in Zickzackkurven über die Öffnung der Blende k geführt. Das jeweils durch die Blendenöffnung hindurchdringende Licht gelangt dann auf den fotoelektrischen Empfänger 5, dessen Ausgangssignal in bekannter Weise die Auswerteeinriohtung steuert. Synchron mit der Bewegung des Bildes über die Öffnung der Blende k wird der vom Kollimator 6 auf die

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-HilfsfLache 7 projizierte Lichtpunkt in der gleichen Bewegungsform über die HilfsfLache geführt. Dabei gelangt so Lange Licht von diesem Lichtpunkt auf den fotoelektrischen Empfänger 9, wie der Lichtpunkt über freie Stellen der HiLfsfläche 7 wandert. Trifft der Lichtpunkt jedoch auf die beispielsweise als undurchlässiger Kurvenzug auf der Hilfsfläche 7 dargestellte Umrandung des abzutastenden Objektes, gelangt kein Licht mehr auf den fotoelektrischen Empfänger 9. Damit verändert sich aber das Ausgangssignal dieses fotoelektrischen Empfängers 9. Diese änderung des Ausgangssignals wird nun einerseits in bekannter Weise zur Steuerung der Auswerteeinrichtung, andererseits aber zur Beeinflussung der Steuereinrichtung für den Kippspiegel 3 benutzt, beispielsweise derart, daß erstens die Kipprichtung in der Zeichenebene umgekehrt wird und daß gleichzeitig durch eine Verschwenkung dea Kippspiegel» um eine in der Spiegel- (und Zeichen-) ebene liegende Achse sowohl die Bildhöhe auf der Blende k wie auch die Höhenlage des Lichtpunktes auf der Hilfsfläche 7 geändert wird. Für diese doppelte Kippbewegung des Spiegels 3 kamt beispielsweise eine kardanisehe Aufhängung des Spiegels 3, wie sie im Anspruch 10 der Patentschrift ... (Patentanmeldung L· 5¹» 285 IXaA2h) angegeben ist, verwendet sein.

¥ie aus der vorstehend beschriebenen Wirkungsweise hervorr geht, ist es erforderlich, daß auf der Hilfsflache 7 die _; Umrandung dea abzutastenden Objektes aufgezeichnet ist. -Uifaalehttung kann beispielsweise-.dadurch, erfolgen-,, daß,

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wie in der Fig. 2 dargestellt ist, die Hilfsflache 7 in den Fotometerstrahlengang verschwenkbar ist. Dazu ist die Hilfsflache 7 um eine zwischen dem Lichtzeigerstrahlengang und dem Fotometer3fcrahlengang angeordnete Achse 10 verschwenkbar. Die HiIfsflache 7 steht dann in der Bildebene des Fotometerstrahlenganges an der Stelle, an der sich beim Abtasten des Objektes die Blende 't befindet. Zusätzlich wird eine Feldlinse 11 und eine Lupe 12 in den Fotometerstrahlengang eingeschwenkt. Unter subjektiver Beobachtung mittels der Lupe 12 kann dann auf der Hilfefläche 7 mittels eines auf Glas schreibenden Stiftes 13 die Umrandung des abzutastenden Objektes aufgezeichnet werden. Durch die Schwenkbewegung der Hilfafläche 7 um die Achse 10 erfolgt hinsichtlich der Lage des Objektes eine Höhen- und Seitenvertauschung bei der Abtastbewegung durch den vom Kollimatorobjektiv 6 erzeugten Lichtpunkt. Damit aber ist die Gewähr gegeben, daß die Lage des Lichtpunktes auf der Hilf»fläche 7 stets alt der Lage des Bildes des Objektes auf der Öffnung der Blende k übereinstimmt.

Wenn das mikroskopische Bild hell genug ist,- kann das Aufzeichnen der Objektumrandung auch so erfolgen, daß in der Bildebene des Fotometerstrahlenganges eine Mattscheibe angeordnet ist und zur Aufzeichnung der ObjektUmrandung die Hilfsflache 7 verwendet wird, die eine klare Glasplatte oder eine Folie sein kann, . . ■ . \ * ,

Bei Objektumrandungen mit Einbuchtungen oder nicht zusmmmen-

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hängenden Bereichen ist es vorteilhaft, nicht nur die Umrandung des abzutastenden Objektes auf der Hilfsflache 7 aufzuzeichnen, sondern zusätzlich auch das Umfeld lichtundurchlässig zu schwärzen. Um in diesem Falle das Schwärzen auf möglichst geringe Bereiche zu reduzieren, können selbstverständlich Iris- oder Rechteckblenden und feste Blenden in der Hilfsfläche 7 zum Abdecken der Randzonen verwendet werden. Bei Objekten mit angenähert kreis- oder rechteckförmiger Berandung kann dann natürlich auch mit der Steuerung durch eine solche Blende allein gearbeitet werden.

Bei bestimmten Objekten kann insbesondere von der Objektform her das umgekehrte Steuerungsverfahren bisweilen günstiger sein. Das heißt, die zu messenden Objektpartien werden auf der Hilfsfläche 7 für den vom Kollimatorobjektiv 6 projizierten Lichtpunkt undurchlässig ausgefüllt. In diesem Falle kann man beispielsweise vor den Iiohtelektrischen Empfänger 9 ein Blaufilter schalten und die Umrißzeichnung in gelber bi· roter Farbe erhalten.

Zusätzlich zu der hier geschilderten Steuerung der Auswerteeinrichtung einerseits und der Verkippung des Kippspiegels 3 andererseits kann das vom fotoelektrischen Empfänger 9 abgegebene Signal dazu verwendet werden, die abgetastete Fläche auszumessen. Und zwar ist die Fläche einfach das Produkt au« der Summe aller durch das Objekt gelegten Abtastzeilen und dem Abstand der einzelnen Abtastzeilen.

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Claims

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Ansprüche

Vorrichtung zur optischen Abtastung mikroskopischer Objekte unter Verwendung eines die Abtastbewegung steuernden Kippspiegels nach Patent ... (Patentanmeldung L 5^ 285 IXa/42h), insbesondere nach den Ansprüchen 1 und 6 bis 10 dieses Patents, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfsflache (7) vorgesehen ist, auf der die Umrandung des abzutastenden Objektes aufzeichenbar ist, und daß ferner ein von dem Kippspiegel (3) gesteuerter Lichtzeiger vorgesehen ist, der die Hilfsflache (7) abtastet, und daß hinter der Hilfsflache (7)» in Lichtrichtung gesehen, ein fotoelektrischer Empfänger (9) angeordnet ist, dessen Ausgangssignal die Auswerteeinrichtung steuert.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Kollimatorobjektive (6) über den Kippspiegel (3) ein Lichtpunkt in die Hilfsflache (7) projiziert ist und daß hinter der HiIfsflache (7) eine Feldlinse (8) vorgesehen ist, die das Kollimatorobjektiv (6) auf den fotoelektrischen Empfänger (9) abbildet.

Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsflache (7) eine Glasplatte vorgesehen ist.

Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasplatte derart schwenkbar gelagert ist, daß sie in der einen Stöllungials Hilfsfläche und in der anderen Stellung in den Fotometerstrahlengang einschwenkbar ist. _ft

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Vorrichtung nach. Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einstellung der Hilfefläche in den Fotometerstrahlen gang zusätzlich eine Mattscheibe in der Bildebene des Potometerstrahlenganges angeordnet ist.

Vorrichtung nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einstellung der Glasplatte im Fotometerstrahlengang zusätzlich eine Feldlinse (11) und eine Lupe (12) lsi neterstrahlengang angeordnet sind.

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