DE2021324C3 - Photometer für Beobachtungsgeräte, insbesondere für Mikroskope - Google Patents

Description

Fleck (Bild der Meßblendc). der dem photometrisch ausgemessenen Gebiet entspricht. Das System besitzt infolge der Anwendung des lichtieilcnden Elementes ähnliche Nachteile wie das vorige Syste,:i. Außerdem verkompliziert die Anwendung einer speziellen Beleuchüingsvorrichtung für die Meßblende das ganze System und erfordert entweder zusätzliche Tätigkeiten beim Meßvorgang oder die Anwendung eines speziellen Spiegels von selektiver Durchlässigkeit und Reflexion (Leitz, Mitteilungen f. Wiss. und Tech., Bd. Ill, Nr.4. ίο 1965; Dt-AS Ϊ2 15 954).

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Photometer von der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß es die Betrachtung der wirklichen, das photometrisc'i ausgemessene Gebiet begrenzenden Meßblende auf dem Bildgrund des untersuchten Gegenstandes ermöglicht, die Lichtverluste an den T<Mlungsflächen beseitigt, die Ruckreflexion des Lichtes zum Beobachtungsgerät verhindert und eine H<'!kj2-keitsänderung der Meßblende fur ihre Anpassung an die Helligkeit des untersuchten Gegenstandes erlaubt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß

a) der Strahlenteiler aus einem Polarisator besteht, der zwei als Meßstrahl und als Beobachtungsstrahl dienende, linear in zueinander senkrechten Ebenen polarisierte TtiNtrahlen erzeugt,

b) die Einrichtung.:; zur Erzeugung eines B des der Meßblende in der Objektbildebene des h.-obiichtungsstrahls derart ausgebildet sind, daß die das Bild der Meßblende erzeugende Strahlung linear in einer zur Polarisationsebene des Beobachtungsstrahls senkrechten Ebene polarisiert ist und

c) hinter der Bildebene des Beobachtungssirahls ein verdrehbares und aus dem Beobachtungsstrahiengang entfernbares Polarisationsfilter angeordnet ist.

Bei dem Photometer gemäß der Erfindung werden also Interferen/polarisatoren oder andere Elemente verwendet, die das Erhalten z.weier getrennter linear polarisierter Lichtbündel ermöglichen und ferner Phasenplatten verwendet, die die Lichtschwingungsrichtung drehen und die Polarisationsart des Lichts von linearer in zirkuläre Polarisation ändern. Die Bilder der Meßblende und des untersuchten Gegenstandes werden durch zwei linear polarisierte Lichtbündel mit zueinan- ^₅ der 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 doppelbrechenden Plättchen oder Polarisatoren aus doppelbrechendem Kristall nach dem Nieol-Typ. Zwecks Abbildung der Meßblende wild in das optische System des Photometers eine die Lichtschwingungsrichtung drehende Phasenplatte eingeführt. An sich bekannt ist ein zur Strahlenteilung verwendeter Interferenzpolarisator für die Erzeugung von Michelson-lnterferenzen, für den jedoch keine Vei Wendung in Verbindung mit einem Photometer angegeben ist (»Optik«. Bd. 13. Heft 4 [1956], Seiten i^r>8-ib8).

Durch die Einluhrung eines Polarisationsfilters indem Strahlengang des Retrachtungssysterns (!es Phounieters und durch das Drehen dieses Filters erhält man die Möglichkeit, da·-. Helligkeit:,vei hältnis 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 Rückreflsxion des Lichtes zum Beobachtung'-gerät.

Das Photometer gemäß der Erfindung weist mehrere technische Vorteile auf. Es ermöglicht eine gleichzeitige Beobachtung des uniersuchten Gegenstandes und der Meßblende, erlaubt eine Helligkeitsrtgulierung des Meßflecks bis zu seiner Beseitigung aus dem Sichtfeld. es verkleinert wesentlich die Lichtverlusie des Gerätes im Vergleich zu den Lösungen mit typischen lichtteilenden Elementen. Gleichzeitig beseitigt es den nachteili gen Durchtritt eines Teils des Lichts nach rückwärts vom Photometer zum Beobachtungsgerät. Im Photometer gemäß der Erfindung können infolge der Anwendung des Interferenzpolarisator die typischen Polarisationselemente fortgelassen werden, was eine wesentliche Bedeutung bei Untersuchungen mit pola^risierteni Licht und bei Interferenzuntersuchungen haben kann.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen eines Photometers näher erläutert, wozu auf die Zeichnungen Bezug genommen wird.

F i g. 1 zeigt schematisch das optische System eines Photometers mit einem Interferenzpolarisator;

F i g. 2 zeigt schematisch d;<s System mit /wi-i Intcrferenzpolarisatoren.

Die Hauptelenunte des Photometers in den beiden Figuren sind die in der Zeichnung mit folgenden Bezugszeichen bezeichneten: das Okular OK]. die zum Erhalten zweier getrennter und linear polarisierter Lichtbündel erforderlichen Intcrferenzpolarisatoren P und P>, die die Polarisationsart des Lichtes ändernden Elemente Ci und C?. die Meßblenden Di und D? und das Polarisationsfilter Pl. Die restlichen Elemente des optischen Systems sind; die Lichtquelle Z->. die Linsen SL Si. Sj, S₄, die Markenplatte Po. das Visier W/. das Lichtinterferenzfilter F und der photoelektrische Empfänger K.

Das aus dem Okular Ok\ des Beobachtungsgerätes austretende Lichtbündel fällt auf den Interferenzpolarisator P\ 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 nach Fig. 1 ist der Lichtgang im Betrachtungs- und Meßsystem folgender. Im Betrachtungssystem geht das durch Reflexion am Polarisator Pi linear polarisierte Lichtbündel zweimal durch das verspiegelte Element G. welches die Polarisationsrichtung um 90° dreht, und nach dem Durchgang durch den Polarisator Pi wird es mittels der Linse Sj in der Ebene der Markenplatte Po fokussiert. Das auf der Markenplatte abgebildete Bild des untersuchten Gegenstandes wird durch das Okular S5 des Visiers beobachtet. Im Meösystem bildet die Linse Si das Bild des untersuchten Gegenstandes in der Ebene der Meßblende Di ab. Das durch den Polarisator Pi polarisierte Licht tritt durch das Element G. wird von der Spiegelschich! der Meßbletide D₁ reflektiert und kehrt über das Element O und den Polarisator P\ ms System zurück. Dieses Licht wird in Richtung des Visiers total reflektiert und mittels der Linse Si auf der Markenplatte Po fokussiert. Auf diese Weise überlagern sich auf der Markenplatte Po zwei Bilder: Das des untersuchten Gegenstandes allein und das des unter-

suchten Gegenstandes mit der Meßblendc gemeinsam, wobei die Bilder von zwei zueinander senkrecht schwingenden Lichtbündeln gebildet sind. Hinter der Blende D₁ befinden sich ein Hillssystem 52. das zusammen mit der Linse Si die Austrittspupille des Mikroskops in der Eintrittsebene des photoelektrischen Empfängers K (zum Beispiel auf der Kathode des Photovervielfachers) abbildet.

Bei dem Ausführungsbeispiel des Photometers gemäß der Fig. 2 ist der Lichisfahlengang folgender. Im Betrachtungssystem wird da durch Reflexion am Polarisator /Ί linear polarisierte Lichtbündel mittels der Linse Sj in der Ebene der Markenplalte Po fokussiert. Im Meßsystem bildet die Linse S\ das Bild des untersuchten Gegenstandes in der Ebene der Meßblendc Ch ab. Die Meßblende D₂ wird von der Rückseite mit dem durch Reflexion am Polarisator /'2 linear polarisierten Licht beleuchtet. Die Polarisationsrichtung dieses Lichtes ist senkrecht zur Polarisationsrichtung des durch den Polarisator P\ tretenden Bündels. Es geht dann nach Reflexion am Polarisator P\ (im umgekehrten Gang) zweimal durch das verspiegelte Element G. welches die Polarisationsrichtung um 90° ändert, und wird nach Durchgang durch den Polarisator /' mittels der Linse Sj in der Ebene der Markcnplatle Po fokussiert. Der Betrachter sieht auf der Markenplatte Po gleichzeitig zwei Bilder: das der MeDblende D₂ und das des untersuchten Gegenstandes. Der Polarisator P₂, der sich hinter der Meßblende /A> befindet, läßt das den Polarisator P\ durchlaufende Bündel, welches nach dem Durchtritt durch das Hilfssysicm Si und der Linse Si das Bild der Austritlspupillc des Mikroskopcs in der Eintriitsebenc des phoioclektrischcn Empfängers K abbildet, ähnlich wie im Beispiel der I- i g. 1 durch.

Bei den Ausfiihrungsbeispiclen des Photometers nach l'ig. 1 und I·' i g. 2 ist vor den photoelektrischen Empfänger K ein Lichtfilter /-"gesetzt, welcher die Wahl der Wellenlänge des zur Messung verwendeten Lichtes ermöglicht. Im Strahlengang des Betrachtungssystems ist ein Polarisationsfilter PI mil der Möglichkeil seiner Ausschaltung und Drehung versehen, wodurch eine Änderung, insbesondere des llelligkeitsvcrhältnisses der Bilder der Meßblende und des untersuchten Gegenstandes, bis zur vollständigen Auslöschung eines der Bilder erreicht werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 Pt f r" he- 'nl e'nfacnsten bekannten System wird der aus dem ' Beobachtungsgerät austretende Lichtstrahl durch ein

1. Fotometer für Beobachtungsgeräte, insbeson- lichtteilendes Element zum Meß- und Betrachtungssy-

dere für Mikroskope, mit einem Strahlenteiler zur stern geführt, wobei der Betrachter das Bild der

Aufspaltung des aus dem Beobachtungsgerät austre- 5 Meßhlende auf dem Grund des untersuchten Gegen-

tenden Lichts in einen Meßstrahl und einen Standes nicht sieht. Die Größe der Meßblende wird

Beobachtungsstrahl, mit einer im Meßstrahl an- durch eine entsprechende Zeichnung oder Markierung

geordneten Meßblende, einem hinter der Meßblen- auf der Markenplatte des Betrachtungssystems be-

de angeordneten Photoempfänger und Einrichtun- stimmt- Das kann im Fall einer Dejustierung des

gen zur Erzeugung eines Bildes der Meßblende in io Systems zu fehlerhaften Messungen führen. Der

der Objektbildebene des Beobachtungsstrahls, d a - Betrachter kann bei diesem System nie ganz sicher sein,

durch gekennzeichnet, daß ob das durch die Markenplatte bestimmte Gebiet genau

a) der Strahlenteiler aus einem Polarisator (P₁) dem photometrisch angemessenen Gebiet entspricht besteht, der zwei als Meßstrahl und als (»Handbuch der Physik«, 1958. Bd. XXIX, Optische Beobachtungsstrahl dienende, linear in zueinan- 15 Instrumente).

der senkrechten Ebenen polarisierte Teilstrah- Eine zweite Lösung, die eine gleichzeitige Betrachten erzeugt, tung des untersuchten Gegenstandes und der Mcßblen-

b) die Einrichtungen (M, Cj, Zi, P2. Q) zur de erlaubt, ist durch eine Anordnung gegeben, in der das Erzeugung eines Bildes der Mcßblende (D₁; Ch) von dem Beobachtungsgerät ausgehende Lichtbündel in in der Objektbildebene (Po) des Beobachtungs- 20 der Ebene einer schräg geslellien Meßblende fokussiert Strahls derart ausgebildet sind, daß die das Bild wird, wobei diese Meßblende durch eine Öffnung in der Meßblende erzeugende Strahlung linear in einer Reflektionsfläche gebildet wird. Bei dieser einer zur Polarisationsebene des Beobachtungs- Ausbildung wird das ganze von der Spiegelmeßblendc Strahls senkrechten Ebene polarisiert ist und reflektierte Licht auf das Betrachtungssystem des

c) hinter der Bildebene (Po) des Beobachtungs- 25 Photometers gerichtet. Der Betrachter sieht auf dem Strahls ein verdrehbares und aus dem Beobach- Grund des untersuchten Bildes einen dunklen Fleck, der tjngsstrahlengang entfernbares Polarisations- dem photometrisch ausgemessenen Gebiet entspricht, filter (P/Jangeordnet ist. Das beschriebene System ist als sogenanntes Reflex-

2._Photometer nach Anspruch 1, dadurch gekenn- photonuler bekannt. Dieses System hat folgende

zeichnet, daß die Einrichtungen zur Erzeugung eines 30 Nachteile: Das Bild der Meßblende ist dunkel, und in

Bildes der Meßblende (D]) ein erstes, die Polarisa- seinem Feld sieht man den photomeirisch ausgemesse-

lionsebene drehendes optisches Element (C2) und nen Teil des Gegenstandes nicht. Die Ebene der

einen an der Vorderseite des lichtundurchlässigen Meßblende liegt nicht in der Bildebene des Gegenstan-

Bereichs der Meßblende (D]) angebrachten Spiegel des, und in Wirlichkeit ist das alisgemessene Gebiet eine

fMtumfassen, der einen Teil des vom Polarisator^) 35 Projektion der Meßblende auf die Bildebene des

ausgehenden linear polarisierten Meßstrahls über Gegenstandes (»Handbuch der Physik«, 1958.

das optische Element ^2) und den Polarisator f/Ί) in Bd. XXIX, Optische Instrumente),

den Beobachtungsstrahlengang reflektiert. Eine dritte bekannte Ausführungsform ist eigentlich

3. Photometer nach Anspruch 1. dadurch gekenn- eine Abwandlung des beschriebenen Reflexphotome zeichnet, daß die" einrichtungen zur Erzeugung eines 40 ters. Sie beruht darauf, daß das aus dem Beobachtungs-Bildes der Meßblende (Di) eine die Meßblcnde von gerät austretende Lichlbündel ein lichtteilendes Flohinten über einen weiteren Polarisator (P2) beleuch ment durchläuft und in der Ebene der Spiegelmeßblende tcnde Hilfslichtquelle (Zi) und ein zweites optisches fokussiert wird, wonach das Lichtbündel von der Element (C]) zur Drehung der Polarisationsebene Spiegelmeßblende zum lichtteilenden Element zurückder vom weiteren Polarisator (P2) über den 45 reflektiert, und von diesem zu dem Betrachtlingssystem Polarisator (P]) in den Beobachtungsstrahlcngang zugeführt wird. Der Betrachter sieht auf dem Bildgrund gelangenden Strahlung umfassen. des untersuchten Gegenstandes einen dunklen Fleck,

4. Photometer nach Anspruch 3, dadurch gekenn- der dem photometrisch ausgemessenen Gebiet entzeichnet, daß die Polarisatorcn (P] bzw. P₂) als spricht. Eine senkrecht zur optischen Achse angeordne-Interferenzpolarisatoren ausgebildet sind. 50 te Meßblende macht ein lichtteilcndcs Element erfor- |'

derlich, welches so wirkt, daß nur 50% des aus dem

Beobachtungsgerät austretenden I .ichtes zum Meß- und

nur 25% zum Betrachtungssystems gelangt. Das lichtteilende Element ermöglicht einem Teil des von der

Die Erfindung betrifft ein Photometer für Beobach- 55 Spiegelblende reflektierten Lichtes den rückwärtigen tiingsgeräte, insbesondere für Mikroskope, nach dem Durchgang durch das optische System des Betrach-Galtungsbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges tungsgerätes, was eine zusätzliche Lichtstreuung im Photometer wird für Beobachtungsgeräte, insbesondere Gerät bewirkt (»Mikroskopie«, 1960, Bd. 15, Heft 7/8; für Mikroskope, eingesetzt, welche eine gleichzeitige DT-ASlI 67 059).

Betrachtung des untersuchten Gegenstandes und der 60 Eine vierte bekannte Lösung betrifft ein System, in Meßblende, welche das photometrisch ausgemessene dem das aus dem Beobachtungsgerät ausgehende Gebiet begrenzt, ermöglichen sollen l.ichtbündel durch das lichtteilende Element in ein zum

Gegenwärtig sind mehrere Photometer bekannt, in Meßsystem durchgelassenes und in ein zum Betrach· denen das Bild des untersuch umi Gegenstandes in der tungssystem des Photometers rei'lcktiertes Bündel F.bene der Meßblende entsteht und mittels eines 65 getrennt wird. Das zum Meßsystem laufende Bündel speziellen optischen Systems betrachtet wird (»Hand- wird in der Ebene einer von rückwärts beleuchteten buch der Physik«, H58. Bd. XXIX, Optische Instrumen- Mcßblemle fokussiert. So sieht der Beobachter auf dem te). Bildgrund des untersuchten Gegenstandes einen hellen