DE2021324A1

DE2021324A1 - Photometer fuer Beobachtungsgeraete,insbesondere fuer Mikroskope

Info

Publication number: DE2021324A1
Application number: DE19702021324
Authority: DE
Inventors: Wieslaw Borkowski; Maksymilian Pluta; Maciej Popielas
Original assignee: CENTRALNE LABORATORIUM OPTYKI
Current assignee: CENTRALNE LABORATORIUM OPTYKI
Priority date: 1969-05-02
Filing date: 1970-04-30
Publication date: 1970-11-12
Also published as: DE2021324B2; FR2070658A1; CS167899B2; DE2021324C3; GB1287025A; FR2070658B1; US3652163A

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE β MÖNCHEN S. H1LBLKSTIIA**E

Dr. Bfq Dipl.-Infl. Stapf. BMOndnn 2, HilblntroB· »

lhrZ.i*.n Unwr Zthfen Ιχ/Κτ 19 550 »"««■ 3 0. Aprfl 1970

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Anwaltsakten Nr, 19 550

Centraine Laboratorium Optyki Warszawa / Polen

Photometer für BeobachtungBgerate, insbesondere für

Mikroskope.

Die Erfindung betrifft ein Photometer für Beobachtungsgeräte/ insbesondere für Mikroskope,welches eine gleichzeitige Betrachtung des untersuchten Gegenstandes und der Meßblende, welche das photometrisoh ausgemessene

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Gebiet begrenzt, ermöglicht.

Gegenwärtig sind mehrere Photometer bekannt, in denen das Bild des untersuchten Gegenstandes in der Ebene der Meßblende entsteht und mittels eines speziellen optischen Systems betrachtet wird.

Im einfachsten bekannten System wird der aus dem Beobachtungsgerät austretende lichtstrahl durch ein lichtteilendes Element zum Meß- und Betrachtungssystem geführt, wobei der Betrachter das Bild der Meßblende auf dem Grund des untersuchten Gegenstandes nicht sieht. Die Größe der Meßblende wird durch eine entsprechende Zeichnung oder Markierung auf der Markenplatte des Betrachtungssystems bestimmt. Das kann im ^aIIe einer Dejustierung des Systems zu fehlerhaften Messungen führen. Der Betrachter kann bei diesem System nie ganz sicher sein ob das durch die Markenplatte bestimmte Gebiet genau dem photometrisch angemessenen Gebiet entspricht«

Eine zweite Lösung, di© eine gleichzeitige Betrachtung des untersuchten Gegenstandes und der Meßblende erlaubt, iet durch eine Anordnung gegeben, in dar das von dem B®obachtungeg@rät auigöliende Ijiehtbündel in der Eben© einer schräg gestellten.leßbleaä© fokussiert wird₉ wofeei ■

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diese Heßblende durch eine Öffnung in einer Reflekiontsflache gebildet wird. Bei dieser Ausbildung wird das ganze von der Spiegelmeßblende reflektierte -Licht auf das Betrachtungsaystem des Photometers gerichtet. Der Betrachter sieht auf dem Grund des untersuchten Bildes einen dunklen Fleck, der dem photometrisch ausgemessenen Gebiet entspricht. Das beschriebene System ist als sogenanntes Refleiphotbmet er bekannt. Dies System hat fol- ^ gende Hachteile: Das Bild der Meßblende ist dunkel und in seinem PeId sieht man den photometrisch ausgemessenen Teil des Gegenstandes nicht. Die Ebene der Meldblende liegt nicht in der Bildebene des Gegenstandes, und in Wirklichkeit ist das ausgemessene Gebiet eine Projektion der Meßblende auf die Bildebene des Gegenstandes.

Eine dritte bekannte Ausführungsform ist eigentlich eine Abwandlung des beschriebenen Reflexphotometers. Sie beruht darauf_s daß das aus dem Beobachtungsgerät austre- * tende Liehtbündel ein lichtteilendes Element durchläuft und in der Ebene der Spiegelmeßblende fokussiert wird, wonach das lichtbündel von der Spiegelmeßblende zum lichtteilenden Element zurückreflektiert, und von diesem zu dem Betrachtungssystem zugeführt wird. Der Betrachter sieht auf dem Bildgrund des untersuchten Gegenstandes einen dunklen Fleck, der dem photometrisch ausgemeesenen Gebiet entspricht. Eine senkrecht zur optischen Achse

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angeordnete Meßblende macht ein lichtteilendes Element erforderlich, welches so wirkt, daß nur 50$ des aus dem Beobachtungsgerät austretenden Lichtes zum Meß¹- und nur zum Betrachtungssystem gelangt. Das lichtteilende Element ermöglicht einem Teil des von der Spiegelblende reflektierten Lichtes den rückwärtigen Durchgang durch das.optische System des Betrachtungsgerates, was eine zusätzliche Lichtstreuung im Gerät bewirkt.

Eine vierte bekannte Lösung betrifft ein System, in dem das aus dem Beobachtungsgerät ausgehende Lichtbündel durch das lichtteilende Element in ein zum Meßeystem durchgelassene und in ein zum Betrachtungssystem des !Photometers reflektiertes Bündel getrennt wird» Das zum Meßeystem laufende Bündel wird in der Ebene einer von rückwärts beleuchteten Meßblende fokussiert. So sieht der Beobachter auf dem Bildgrund des untersuchten Gegenstandes einen hellen Fleck (Bild der Meßblende)» der dem photometrisch ausgemessenen Gebiet entspricht. Das System besitzt infolge der Anwendung des lichtteilenden Elementes ähnliche Fachteile wie das vorige System. Außer dem verkompliziert die Anwendung einer speziellen Beleuchtungsvorrichtung für die Meßblende das ganze System und erfordert entweder zusätzliche !Tätigkeiten beim Meßvorgang oder die Anwendung eines speziellen Spiegele

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von selektiver Durchlässigkeit und Reflexion.

Die Erfindung beschäftigt sich damit, ein Photometer zu schaffen, das eine gleichzeitige Betrachtung des phtometrisch ausgemessenen Gegenstandes und der Meßblende ermöglicht und das oben genannte Unbequemlichkeiten der bis jetzt bekannten Lösungen nicht besitzt. Zur Erreiehung dessen wurde die Aufgabe gestellt, ein System zu entwickeln, welches die Betrachtung der wirklichen, das photometrisch ausgemessene Gebiet begrenzenden Meßblende auf dem Bildgrund des untersuchten Gegenstandes ermöglicht, die Lichtverluste an den l'eilungsflachen beseitigt, die Rückreflexion des Lichtes zum Beobachtungsgerät verhindert und eine Helligkeitsänderung der Meßblende für ihre Anpassung an die Helligkeit des untersuchten Gegenstandes erlaubt.

Das wird mit dem Photometer gemäß der Erfindung erreicht, indem Interferenzpolarisatoren oder andere Elemente verwendet werden, die das Erhalten zweier getrennter Ii-

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near polarisierter Lichtbündel ermöglichen und indem Phasenplatten verwendet werden, die die Liohteehwingungs-

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richtung drehen und die Polarisationsart des Lichtes von linearer in zirkuläre Polarisation ändern. Die BiI* der der Meßblende und des untersuchten Gegenstandes werden

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durch zwei linear polarisierte Lichtbündel mit zueinander senkrechten Lichtschwingungsrichtungen gebildet und dann für eine gleichzeitige Betrachtung überlagert. Die zwei getrennten linear polarisierten Lichtbündel erhält man durch die Verwendung von aus einem Satz dünner Interferenzschichten bestehender Glaspolarisatoren, Interferenzpolarisatoren genannt, oder von anderen, zum Beispiel Glaspolarisatoren mit einem planparallelen doppel-

brechenden Plättchen oder Polarisatoren aus doppelbrechendem Kristall nach dem Nicol - Typ. Zwecks Abbildung der Meßblende wird in das optische System des Photometers eine die Lichtschwingungsrichtung drehende Phasenplatte eingeführt.

Duron die Einführung eines Polarisationsfilters in den Strahlengang des Betrachtungesystems des Photometers und durch das Drehen dieses Filters erhält man die Möglich-) keit, das Luminanzverhältnis oder insbesondere das Helligkeitsverhältnisses der Bilder der Meßblende und des untersuchten Gegenstandes zu verändern, und zwar bis zur vollständigen Auslöschung eines der Bilder. Die Anwendung polarisierten Lichtes ermöglicht die Beseitigung der schädlichen Rüokrefleiion des Lichtes zum Beobachtungsgerät.

Das Photometer gemäß der Erfindung weist mehrere technische

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Vorteile auf. Es ermöglicht eine gleichzeitige Beobachtung; des untersuchten. Gegenstandes und der Meßblende, erlaubt eine Helligkeitsregülierung des Meßflecks bis zu seiner Beseitigung aus dem Sichtfeld) es verkleinert wesentlich die LichtVerluste des Gerätes im Vergleich zu den Lösungen mit typischen lichtteilenden Elementen. Gleichzeitig beseitigt es den nachteiligen Durchtritt ' eines feile des Lichts nach rückwärts vom Photometer zum Beobachtungsgerät. Im Photometer gemäß der Erfindung können infolge der Anwendung des Interferenzpolarisators die typischen Polarisationselemente, zum Beispiel die Polaröiden, fortgelassen werden, was eine wesentliche Bedeutung bei Untersuchungen mit polarisiertem Licht und bei Interferenzuntersuchungen haben kann*

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungen beispielen eines Photometers näher erläutert, wozu auf

die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. g

Fig. 1 zeigt schematisch das optische System eines ..Photo-. meters mit einem Interferenzpolarisator.

Fig. 2 zeigt schematiseh das System mit zwei Intetferenzpolarisatorisn. "

Die Hauptelemente des Photometers in den beiden Figuren

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sind die in der Zeichnung mit folgenden Bezugszeichen bezeichneten: Das Okular Ok-. , die zum Erhalten zweier getrennter und linear polarisierter Lichtbündel erforderlichen Interferenzpolarisatoren P₁ und P₂, die die PoIarisationtsart des Lichtes ändernden Elemente O- und Cp» die Meßblenden D- und D« und der Polarisationsfilter P-. Die restlichen Elemente des optischen Systems sind: Die Lichtquelle Z₂, die Linsen S₁, S₂,S,, S, die Markenplatte Po, das Visier Wz, das Lichtinterferenzfilter F und der photoelektrische Empfänger K.

Das aus dem Dkular Ok₁ des Beobachtungsgerätes austretende Lichtbündel fällt auf den Interferenzpolarisator P₁ und wird in zwei Lichtbündel, das durchgehende für das Meßsystem und das reflektierte für das Betrachtungssystem, von gleicher Intensität und zueinander senkrechten Polarisationsrichtungen (Fig. 1 und 2) aufgeteilt.

Bei dem Ausführungsbeispiel des Photometers gemäß der Erfindung nach Fig. 1 ist der ldchtgang im Betrachtungsund Meßsystem folgender. Im Betrachtungssystem geht das durch Reflexion am Polarisator P₁ linear polarisierte Lichtbündel zweimal durch das verspiegelte Element C₁, welches die Polarisationsrichtung um 90° dreht, und nach dem Durchgang durch den Polarisator P₁ wird es mittels der Linse S₂ in der Ebene der Markenplatte Po fokus-

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siert. Das auf der Markenplatte abgebildete Bild des untersuchten Gegenstandes wird durch das Okular S₅ des Visiers beobachtet. Im Meßsystem bildet die linse S₁ das Bild des untersuchten Gegenstandes in der Ebene der Meßblende D₁ ab. Das durch den Polarisator P₁ polarisierte licht tritt durch das Element O₁, wird von der Spiegelschicht der Meßblende D₁ reflektiert und kehrt über das Element O₂ und den Polarisator P₁ ins System zurück. | Dieses Licht wird in Richtung des Visiers total reflektiert und mittels der linse S₅ auf der Markenplatte Po fokussiert. Auf diese Weise überlagern sich auf der Markenplatte Po zwei Bilder; Das des untersuchten Gegenstandes allein und das des untersuchten Gegenstandes mit der Meßblende gemeinsam, wobei die Bilder von zwei zueinander senkrecht schwingenden Lichtbündeln gebildet sind. Hinter der Blende D₁ befindet sich ein Hilfssystem S₂, das zusammen mit der Linse S₁ die Austrittspupille des Mikroskopes in der Eintrittsebene des photoelektrisehen Empfängers K (zum Beispiel auf der Kathode des Phötover- ; vielfachers) abbildet.

Bei dem Aueführungebeispiel des Photometers gemäß der ?ig. 2 ist der Lichtstrahlengang folgender. Im Betrachtungesyetem wird das durch Reflexion am Polarisator P₁ linear polarisierte Liehtbtindel mittels der linse S^ in !

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der Ebene der Markenplatte Pq fokussiert. Im Meßsystem · bildet die Linse S₁ das Bild des untersuchten Gegenstandes in der Ebene der Meßblende D₂ ab. Die Meßblende Dg wird von der Rückseite mit dem durch Reflexion am Polarisator P₂ linear polarisierten licht beleuchtet. Die Polarisationsrichtung dieses Lichtes ist senkrecht zur Polarisationsrichtung des durch den Polarisator P₁ tretenden Bündels. Es geht dann nach Reflexion am Polarisator P"l (im umgekehrten Gang) zweimal durch das verspiegelte Element O₁, welches die Polarisationsrichtung um

90 ändert, und wird naoh Durchgang durch den Polaiisator P₁ mittels der Linse S, in der Ebene der Markenplatte Po fokussiert. Der Betrachter sieht auf der Markenplatte Po gleichzeitig zwei Bilder: Das der Meßblende D₂ und das des untersuchten Gegenstandes. Der Polarisator P₉, der sich hinter der Meßblende D₂ befindet, läßt das den Polari sator P₁ durchlaufende Bündel, welches nach dem Durchtritt durch das Hilfssystem S₂ und der Linse S^ das Bild der Austrittspupille des Mikroskops in der Eintrittsebene des photoelektriachen Empfängers K abbildet, ähnlich wie im Beispiel der Pig. I durch.

Bei den Ausführtingibeiepielen des Photometers gemäß der Erfindung (flg. 1 u· i*ig· 2) ist vor den photoelektrischea Empfänger K ein lichtfilter f gesetzt, welcher die Wahl

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der Wellenlänge des zur Messung verwendeten Lichtes ermöglicht. Im Strahlengang des Betrachtungssystems ist ein Polarisationsfilter P₁ mit der Möglichkeit seiner Ausschaltung und Drehung versehen, wodurch eine Änderung des Lumineszenzverhältnisses der insbesondere des Helligkeit sverhältnisses der Bilder der Meßblende und des untersuchten Gegenstandes bis zur vollständigen Auslöschung eines der Bilder erreicht werden kann. In den besprochenen Ausführungsbeispielen des Photometers, gemäß der Erfindung sind gewisse Änderungen der Anordnung des Polarisators P- möglich, und zwar kann im Ausführungs*- beispiel gemäß der Pig. 1 der Polarisator P.. wie in Pig. 2, und umgekehrt eingesetzt werden.

Patentansprüche: -12-

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Claims

Patentansprüche :

Photometer für Beobachtungsgeräte, insbesondere für Mikroskope, das eine gleichzeitige Betrachtung des untersuchten Gegenstandes und der das photometrisch aus gemessene Gebiet begrenzenden Meßblende ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei Polarisatoren (P₁ und P2) aufweist, welche es gestatten zwei getrennte linear polarisierte Lichtbündel zu erhalten, und zwei Plättehen (C- und Og) aufweist, welche bei zweimaligem Durchgang des Lichtbündels die Schwingungsrichtung des Lichtes drehen oder bei einmaligem Durchgang des Lichtbündels das linear polarisierte in zirkulär polarisiertes Licht umwandeln, was eine Abbildung der Meßblende auf dem Grund des untersuchten Gegenstandsbildes ermöglioht.
2. Photometer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Interferenzpolarisator (P-*) vorgesehen ist, und daß der Polarisator (P₁) und die die Polarisationsart des Lichtes ändernden Plättchen (C₁ und C2) vor der Spiegelmeßblende (D₁)angeordnet sind.
3. Photometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Interferenzpolarieatoren (P₁ und P₂) vorgesehen sind,

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daß der zweite Polarisator (P₂) und das eine Polarisationsart des Lichtes ändernden Plättchen (0«) zwischen der Meßblende (C₂) und dem photoelektrischem Empfänger (K) angeordnet sind, und daß das andere die Polari- < sationsart des Idchts ändernde Plättchen (Cj) vor der Meßblende (C₂) angeordnet ist* I
4. Photometer nach Anspruch 1 u. 2 oder 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betrachtungssystem des Photometers ein Polarisationsfilter mit der Möglichkeit seiner Ausschaltung und Drehung aufweist, wodurch eine ■ Änderung des LuminanzVerhältnisses oder insbesondere i Helligkeit der Bilder der Meßblende und des untersuchten · Gegenstandes bis zur vollständigen Auslöschung eines ! der Bilder einschließlich erreicht werden kann.

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