DE2021784A1

DE2021784A1 - Lighting device for reflected light microscopes

Info

Publication number: DE2021784A1
Application number: DE19702021784
Authority: DE
Inventors: Schindl Dipl-Ing Dr Tech Peter
Original assignee: C Reichert Optische Werke AG
Current assignee: C Reichert Optische Werke AG
Priority date: 1969-05-09
Filing date: 1970-05-04
Publication date: 1970-11-19
Also published as: AT297369B; DE2021784B2

Description

Beleuchtungseinrlchtung für Auflichtmikroskope Die Erfindung betrifft eine 3eleuchtungseinrichtung für Auflichtmikroskope zur Erzeugung von Hellfeld und Dunkelfeld, die einen schnellen und einfachen Wechsel zwischen diesen:beiden Beobachtungsmethoden gestattet.Illumination Device for Incident Light Microscopes The invention relates a 3lighting device for incident light microscopes to generate brightfield and Darkfield, which allows a quick and easy change between these: two observation methods allowed.

Es sind Beleu¢htungseinriahtungen für Auflichtmikroskope bekannt geworden, bei denen der Übergang von Hellfeldbeleuchtung zur Dunkelfeldbeleuchtung unter Verwendung desselben Beleuchtungssystems erfolgt, wobei entweder eie Zentralblende, die sich auf der Lampenseite des Teilungaspiegeis befindet, in den Strahlengang eingeschaltet wird, oder der Teilungsspiegel selbst gegen einen durchbohrten Oberflächenspiegel vertauscht wird. In beiden Fällen wird der Heilfeldanteil des von der Lichtquelle kommenden Lichtes daraa gehindert, in das gleichzeitig als Kondensor dienende Objektiv einzutreten. Das Licht tritt dann nur in den das Objektiv umgebenden Dunkelfeldkanal ein, womit die erwünschte Dunkelfeldbeleuchtung erzeugt wird. Illumination devices for reflected light microscopes are known where the transition from bright field lighting to dark field lighting using the same lighting system, with either a central screen, which is located on the lamp side of the splitting mirror, into the beam path is turned on, or the splitting mirror itself against a pierced surface mirror is swapped. In both cases, the healing field portion is that of the light source incoming light is prevented from entering the lens, which also serves as a condenser to enter. The light then only enters the area surrounding the lens Dark-field channel, with which the desired dark-field lighting is generated.

In der Praxis bietet der Wechsel von Hellfeld und Dunkelfeld jedoch Schwierigkeiten, weil außer der Ein- und Ausschaltung einer Zentralblende bzw. dem Spiegelwechsel noch einige andere Handgriffe durchgeführt werden müssen, um gute Bildqualität zu erhalten. In practice, however, the alternation of brightfield and darkfield offers Difficulties because apart from switching a central aperture or the Changing mirrors still some other hand movements have to be done in order to be good Maintain image quality.

Erstens muß bei Hellfeldbeleuchtung die Bedingung erfüllt werden, daß das zum Lampenkollektor rückprojizierte Bild der Feldblende gleichmäßig ausgeleuchtet ist, während bei Dunkelfeldbeleuchtung der gesamte Dunkelfeldkanal des Objektivs vom Bild der Lichtquelle ausgefüllt sein muß. Diese Bedingung kann zwar durch große Lampenwendel und Kollektoren hoher Apertur erfüllt werden, weil dann der Lichtleitwert dieses Teiles der Beleuchtung hoch genug ist. Bei Verwendung einfacherer Lampen und Kollektoren ist es jedoch notwendig, beim Übergang von Hell feld auf Dunkel feld und umgekehrt eine Schiebelinse zu betätigen, wodurch die obige Bedingung der Feldausleuchtung bzw. Firstly, with bright field lighting, the condition must be met, that the image of the field diaphragm projected back to the lamp collector is evenly illuminated is, while with dark field illumination the entire dark field channel of the lens must be filled with the image of the light source. Although this condition can be great Lamp filament and collectors of high aperture are met, because then the light conductance this part of the lighting is high enough. When using simpler lamps and collectors, however, it is necessary when changing from light field to dark field and vice versa to operate a sliding lens, whereby the above condition of the Field illumination or

Ausleuchtung des Dunkelfeldkanals ganz oder teilweise erfüllt werden kann.Illumination of the dark field channel can be fully or partially fulfilled can.

Zweitens ist es vor allem bei Verwendung von einfachen Kollektoren notwendig, durch Einschalten einer Scheibe mit lichtstreuender Wirkung die Struktur der Lampenwendel zu verwischen. Daaber eine solche lichtstreuende Scheibe die Beleuchtungsintensität verringert und andererseits die Helligkeit des Dunkelfeldbildes ohnehin gering ist, muß die Scheibe bei uebergang auf. Dunkelfeld aus dem Strahlengang entfernt werden. Second, it is especially important when using simple collectors necessary, by switching on a disc with a light-diffusing effect, the structure to blur the lamp filament. Since such a light-diffusing disc increases the lighting intensity and on the other hand the brightness of the dark field image is low anyway, the disc must open at the transition. Dark field can be removed from the beam path.

Drittens ist es wegen des IIelligkeitsunterschiedes des Objektes bei Hellfeld- und Dunkelfeldbeleuchtung häufig notwendig, bei Ubergang auf Hellfeld ein Neutralfilter in den 8trahlengang einzuschwenken. Third, it is because of the difference in brightness of the object Often necessary for brightfield and darkfield lighting, when transitioning to brightfield swivel a neutral density filter into the 8-beam path.

Es wurde bereits ein Beleuchtungsapparat für ßuflichtmikroskope vorgeschlagen, der die oben genannten Schwierigkeiten beim Übergang von Hellfeld auf Dunkelfeld dadurch beseitigt, daß Lichtquelle, Lampenkollektor und Vertikalilluminator feststehend angeordnet sind und daß optische Umschaltmittel zwischen Lampenkollektor und Vertikalilluminator vorgesehen sind, welche den Dunkelfeldstrahlengang dem Vertikalilluininator direkt, den Hellfeldstrahlengang jedoch erst nach Umlenkung um den Mikroskoptubus herum von der der Lampe entgegengesetzten Seite dem Vertikalilluminator zuführen. Dieser Beleuchtungsapparat ist zwar einfach zu bedienen, er benötigt aber vier zusätzliche Strahlumlenkungen und ist daher aufwendig, Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, die Zahl der weiter oben beschriebenen Handgriffe weitgehend zu vermindern und auch bei Verwendung einfacher (und daher billiger) Lichtquellen und Kollektoren einehohe Qualität des Hellfeldbildes und des DunkelSeldbildes zu gewährleisten. A lighting apparatus for incident light microscopes has already been proposed, of the above difficulties at the transition from brightfield on dark field eliminated by the fact that light source, lamp collector and vertical illuminator are fixed and that optical switching means between the lamp collector and vertical illuminator are provided, which the dark field beam path to the vertical illuminator directly, but the bright field beam path only after deflection around the microscope tube around from the side opposite the lamp to the vertical illuminator. While this lighting apparatus is easy to use, it requires four additional ones Beam deflections and is therefore complex, The present invention has the purpose of to reduce the number of handles described above to a large extent and also when using simple (and therefore cheaper) light sources and collectors a high To ensure the quality of the bright field image and the dark field image.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in einer Auflicht-Beleuchtungseinrichtung, die zur Verwirklichung des Köhler'schen Beleuchtungsprinzips zwischen der Lichtquelle und der Objektivpupille mindestens eine weitere Zwischenabbildtt"g der Lichtquelle besitzt, in oder nahe dieser Zwischenabbildung in einem Bereich, in dem die Strahlenbündel für Hellfeldbeleuchtung und Dunkelfeldbeleuchtung in verschiedenen Zonen getrennt verlaufen, oder an einer konjugierten Stelle des Strahlenganges, in jedem Fall aber vor dem Teilungsspiegel, ein optisches Element angebracht ist, das in der inneren Zone, die vom Hellfeldbündel durchsetzt wird, und in der äußeren Zone, die vom Dunkelfeldbündel durchsetzt wird, verschiedene optische Eigenschaften besitzt, die den oben beschriebenen unterschiedlichen Ansprüchen an den Hellfeld- und Dunkelfeldstrahlengang gerecht werden wie Lichtstreuwirkung, , Lichtschwächung und Brechkraft. This is achieved according to the invention in that in a reflected light illumination device, those for realizing Koehler's lighting principle between the light source and the objective pupil at least one further intermediate image of the light source possesses, in or near this intermediate image in an area in which the bundle of rays Separate for bright field lighting and dark field lighting in different zones run, or at a conjugate point of the beam path, but in any case in front of the splitting mirror, an optical element is attached, which is in the inner Zone that is penetrated by the brightfield bundle and in the outer zone that of the darkfield bundle is interspersed, has various optical properties similar to those described above meet different demands on the brightfield and darkfield beam path like light scattering effect,, light attenuation and refractive power.

Das optische Element kann'gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in seiner inneren Zone, die vom Hellfeldbündel durchsetzt wird, aus lichtstreuendem und/oder lichtschwächendem Material bestehen, wodurch einerseits die Struktur der Lampenwendel verwischt wird und andererseits die Intensität des Hellfeldbildes vermindert wird. In seiner äußeren Zone, die vom Dunkelfeldbündel durchsetzt wird, weist das Element keine oder eine wesentlich geringere Lichtstreuung oder Lichtschwächung auf, so daß die Intensität des Dunkelfeldbildes möglichst hoch ist. According to a preferred embodiment, the optical element can of the invention in its inner zone, which is penetrated by the brightfield bundle light-scattering and / or light-attenuating material exist, whereby on the one hand the Structure of the lamp filament is blurred and on the other hand the Intensity of the bright field image is reduced. In its outer zone, that of the darkfield bundle is penetrated, the element has no or significantly less light scattering or light attenuation, so that the intensity of the dark field image is as high as possible is.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann das optische Element in der äußeren Zone eine andere Brechkraft aufweisen als in der inneren Zone, wodurch es möglich ist, auch bei Verwendung einfacher Lichtquellen und Kollektoren, die nur geringen Lichtleitwert haben, die oben beschriebenen Bedingungen der Feldausleuchtung bei Hellfeld und der Ausleuchtung des Dunkelfeldkanals bei Dunkelfeld gleichzeitig zu erfüllen. Damit entfällt die Notwendigkeit der axialen Verschiebung einer Linse des Beleuchtungssystems bei Übergang von Hellfeld auf Dunkelfeld. Die innere Zone kann zusätzlich zur Linsenwirkung auch ein lichtstreuendes und/oder lichtschwächendes Element aufweisen. According to another advantageous embodiment of the invention can the optical element in the outer zone have a different refractive power than in the inner zone, which makes it possible even with the use of simple light sources and collectors that have only a low light conductance value, the conditions described above the field illumination with bright field and the illumination of the dark field channel Meet darkfield at the same time. This eliminates the need for the axial Displacement of a lens of the lighting system when changing from bright field to dark field. In addition to the lens effect, the inner zone can also have a light-scattering and / or have light attenuating element.

Wenn das optische Element in seiner inneren Zone eine Lichtstreuung und/oder Lichtschwächung aufweist, so kann erfindungsgemäß die Brechkraft in der äußeren und in der inneren Zone gleich sein, wobei der Sonderfall der Brechkraft Null eingeschlossen ist. Dieser Fall tritt dann ein, wenn der Leitwert von Lichtquelle und Kollektor groß genug ist und daher die Bedingung der gleichzeitigen Ausleuchtung von Feld und Dunkelfeldkanal von vornherein erfüllt ist. When the optical element differs light in its inner zone and / or has light attenuation, according to the invention the refractive power in the outer and inner zone be the same, with the special case of the refractive power Zero is included. This case occurs when the conductance of light source and collector is large enough and therefore the condition of simultaneous illumination is fulfilled from the outset by the field and the dark field channel.

Die Realisierung der Erfindung kann in verschiedener Weise erfolgen. So können erfindungsgemäß die verschiedenen optischen Eigenschaften der Zonen durch verschiedene Bearbeitung eines einzigen optischen Teiles erreicht werden, beispielsweise durch Anschleifen der beiden Zonen mit verschiedenen Radien und/oder Mattierung der inneren Zone und/oder Bedampfung der inneren Zone mit einer lichtschwächenden Schicht. The invention can be implemented in various ways. Thus, according to the invention, the various optical properties of the zones can through different machining of a single optical part can be achieved, for example by sanding the two zones with different radii and / or matting the inner zone and / or vaporization of the inner zone with a light-attenuating Layer.

Eine andere Möglichkeit zur Realisierung der Erfindung besteht darin, daß das optische Element aus mehr als einem Teil besteht, wobei der die innere Zone bildende Teil oder die die innere Zone bildenden Teile von dem die äußere Zone aufweisenden Teil getragen werden. Dies geschieht beispielsweise durch Aufkitten einer Linse und/oder einer Mattscheibe und/oder eines Neutralfilters in der inneren Zone. Another possibility for realizing the invention is to that the optical element consists of more than one part, the inner zone forming part or the parts forming the inner zone of that comprising the outer zone Part to be worn. This is done, for example, by cementing a lens and / or a ground glass and / or a neutral filter in the inner zone.

Schließlich besteht erfindungsgemäß auch die Möglichkeit, daß in jenen Fällen, in denen das optische Element in der äußeren Zone die Brechkraft Null aufweist, dieses nur im Bereich der inneren Zone aus optischem Material besteht, welches durch eine speichenförmige Haltevorrichtung in seiner Lage fixiert ist. Das Licht der äußeren Zone hat dabei zwischen den Speichen freien Durchtritt. Finally, according to the invention, there is also the possibility that in those cases in which the optical element in the outer zone has zero refractive power has, this consists of optical material only in the area of the inner zone, which is fixed in position by a spoke-shaped holding device. The light from the outer zone has a free passage between the spokes.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen: Fig. 1 eine Auflichtbeleuchtungseinrichtung zur Erzeugung von Hellfeld- und Dunkelfeldbeleuchtung; Fig. 2 ein für die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung geeignetes optisches Element von anderer Bauart; Fig. 3 ebenfalls ein optisches Element, im Schnitt und in der Ansicht, und Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein optisches Element. Some exemplary embodiments of the invention are described below Hand of the drawing described in more detail. These show: FIG. 1 an incident light illumination device for generating brightfield and darkfield lighting; Fig. 2 for the inventive Optical element of a different type suitable for lighting equipment; Fig. 3 likewise an optical element, in section and in elevation, and FIG. 4 another Exemplary embodiment for an optical element.

Gemäß Fig. 1 wird eine Lichtquelle 1 von einem Kollektor 2 über eine Linse 3 auf eine Aperturblende 4 abgebildet. Eine weitere Abbildung der Aperturblende erfolgt über Linsen 5 und 6 und einem Teilungsspiegel 7 in die Pupille 8 des Mikroskopobjektivs 9. Gleichzeitig wird eine Feldblende 10 auf die Oberfläche eines Objekts 11 und schließlich mit dem Objekt in eine Zwischenbildebene 12 abgebildet. Der Teilungsspiegel 7 ist in seinem Mittelteil 13 mit einer aufgedampften Teilungsschicht versehen, über die die Hellfeldbeleuchtung erfolgt. According to Fig. 1, a light source 1 is from a collector 2 via a Lens 3 imaged on an aperture stop 4. Another illustration of the aperture stop takes place via lenses 5 and 6 and a splitting mirror 7 into the pupil 8 of the microscope objective 9. At the same time, a field stop 10 is on the surface of an object 11 and finally imaged with the object in an intermediate image plane 12. The dividing mirror 7 is provided in its middle part 13 with a vapor-deposited dividing layer, through which the bright field illumination takes place.

Ein ringförmiger Vollspiegel 14, der die Teilungsschicht 13 umgibt, erzeugt die Dunkelfeldbeleuchtung, bei der das Licht in einem Dunkelfeldkanal 15 des Objektivs 9 eintritt. Um bei Dunkelfeldbeleuchtung die Hellfeldbeleuchtung auszuschalten, wird eine Zentralblende 16 in den Strahlengang gebracht. Gemäß einer Variante der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform kann für Dunkelfeldbeleuchtung die Zentralblende 16 entfallen und statt dessen der Teilungsspiegel 7 ausgeschoben und gegen einen speziellen (in Fig. 1 nicht dargestellten) Dunkelfeldspiegel ausgetauscht werden, der statt der Teilungsschicht 13 in der Mitte ein Loch hat.An annular full mirror 14 that forms the dividing layer 13 surrounds generates the dark field lighting, in which the light in a dark field channel 15 of the lens 9 occurs. To switch off the bright field lighting in dark field lighting, a central diaphragm 16 is brought into the beam path. According to a variant of the In the embodiment shown in Fig. 1, the central screen can be used for dark field lighting 16 are omitted and instead the splitting mirror 7 is pushed out and against one special dark field mirrors (not shown in Fig. 1) are exchanged, which instead of the dividing layer 13 has a hole in the middle.

In diese Auflichtbeleuchtungseinrichtung wird in der Nähe des Lichtquellenbildes, das sich in der Aperturblende 4 befindet, ein erfindungsgemäßes optisches Element 17 so eingebaut, daß seine Abbildung zwischen die Zentralblende 16 und die hintere Objektivöffnung 18 fällt. Diese Abbildung des optischen Elements 17 ist in Fig. 1 an der Stelle 19 strichliert eingezeichnet. Aus Fig. 1 geht hervor, daß an dieser Stelle 19 das Strahlenbündel für Dunkelfeldbeleuchtung (schraffiert gezeichnet) und das zentrale Strahlenbündel für Hellfeldbeleuchtung getrennt verlaufen. Denkt man sich nun an der Stelle 19 statt der strichlierten Linsen eine ebene, aus zwei Zonen bestehende Scheibe und bildet man diese Scheibe rückwärts auf die Stelle des optischen Elements 17 ab, so durchsetzen beispielsweise alle Strahlen, die die Scheibe an der Stelle 19 in der äußeren Zone durchsetzt haben, auch die Scheibe an der Stelle des optischen Elements 17 in der äußeren Zone. Daraus ergibt sich, daß ebenso wie an der Stelle 19 auch an der Stelle des optischen Elements 17 vollständige Strahlentrennung zwischen Hellteld-und Dunkelfeldbündel besteht, obwohl sich in einem Bereich zwischen 17 und 19 die Strahlenbündel mischen. Aus Fig. 1 ergibt sich, daß an der Stelle 19 auch das reelle optische Element angebracht werden kann, was aber wegen der Störung oder Qualitätsverminderung der Abbildung von Feldblende und Apertur blende nicht so günstig ist wie an der Stelle des optischen Elements 17. In this incident light illumination device, near the light source image, which is located in the aperture stop 4, an optical element according to the invention 17 installed so that its image between the central panel 16 and the rear Lens opening 18 falls. This image of the optical element 17 is shown in FIG. 1 is drawn in dashed lines at point 19. From Fig. 1 it can be seen that this Position 19 the bundle of rays for dark field illumination (shown hatched) and the central bundle of rays for bright field illumination run separately. Thinks instead of the broken-line lenses, one now has a flat lens made up of two at point 19 Zones existing disc and one forms this disc backwards on the place of the optical element 17, for example, all rays penetrate the disk have penetrated at the point 19 in the outer zone, also the disk at the point of the optical element 17 in the outer zone. It follows that as well as at the point 19 also at the point of the optical element 17, complete beam separation exists between light-field and dark-field bundles, although in an area between 17 and 19 mix the beams. From Fig. 1 it follows that at the point 19 the real optical element can also be attached, but this is because of the disturbance or a reduction in the quality of the image from the field diaphragm and aperture diaphragm is as favorable as at the location of the optical element 17.

Das optische Element 17 besteht in Fig. 1 aus zwei verkitteten Linsen verschiedener Brennweite. Gemäß der Erfindung können aber', wie an Hand der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Beispiele zu ersehen ist, auch andere optische Elemente verwendet werden. The optical element 17 in FIG. 1 consists of two cemented lenses different focal length. According to the invention, however, as shown in the 2 to 4 shown examples can be seen, also other optical elements be used.

Dabei zeigt Fig. 2 ein Element, das durch verschiedene Bearbeitung eines einzigen optischen Teiles in den beiden Zonen entstanden ist, wobei eine Linse 20 in der inneren Zone 21 mattiert ist. Here, Fig. 2 shows an element that by various processing a single optical part was created in the two zones, with a lens 20 is matted in the inner zone 21.

Fig. 3 zeigt ein Element, das in der inneren Zone eine Linse 22 enthält, die von Speichen 23 in einer Fassung 24 gehalten wird. Fig. 3 shows an element which contains a lens 22 in the inner zone, which is held in a socket 24 by spokes 23.

Fig. 4 zeigt ein Element, das durch Aufkitten eines Neutralfilters 25 auf ein Glasplättchen 26 entstanden ist. Fig. 4 shows an element that by cementing a neutral filter 25 was created on a glass plate 26.

Claims

Patent claims:

(? Illumination device for reflected light microscopes to generate Brightfield and darkfield illumination where the light source enters the objective pupil is imaged and between the light source and the lens pupil at least there is another intermediate image of the light source, characterized in that, that in or near this intermediate image in an area in which the bundle of rays Separate for bright field lighting and dark field lighting in different zones run, or at a conjugate point of the beam path, but in any case in front of the splitting mirror, an optical element (17) is attached, which is in the inner Zone that is penetrated by the HeGlfeldbundle, and in the outer zone, that of the darkfield bundle is interspersed, has different optical properties.

2. Lighting device according to claim 1, characterized in that that the optical element in its inner zone consists of light-scattering and / or light-attenuating There is material, whereas in the outer zone there is none or a much smaller one Has light scattering or light attenuation.

3. Lighting device according to claim 1 or 2, characterized in that that the optical element in the outer zone has a different refractive power than in the inner Zone.

4. Lighting device according to claim 1 or 2, characterized in that that the optical element in the outer zone has the same refractive power as in the inner one Zone, including the special case of zero refractive power.

5. Lighting device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the different optical properties of the zones by different Machining a single optical part are achieved.

6. Lighting device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the optical element consists of more than one part, the the part forming the inner zone or the parts forming the inner zone of the outer one Zone having part are worn.

7. Lighting device according to one of claims 1 to thereby characterized in that the optical element is made of optical only in the area of the inner zone Material consists, which by a e.g. spoke-shaped holding device in his Location is fixed.