DE2021784B2

DE2021784B2 - LIGHTING DEVICE FOR REINFORCED LIGHT MICROSCOPES

Info

Publication number: DE2021784B2
Application number: DE19702021784
Authority: DE
Inventors: Klaus Peter Dipl.-Ing. Dr. techn. Wien Schindl
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: 1971-11-04
Also published as: DE2021784A1; AT297369B

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrich- er benötigt aber vier zusätzliche Strahlumlenkungen tung für Auflichtmikroskope zur Erzeugung von und ist daher aufwendig.The invention relates to a lighting device but requires four additional beam deflections device for incident light microscopes to generate and is therefore expensive.

Hellfeld und Dunkelfeld, die einen schnellen und Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, dieBrightfield and Darkfield that provide rapid and The present invention has the purpose that

einfachen Wechsel zwischen diesen beiden Beobach- Zahl der weiter oben beschriebenen Handgriffe weittungsmethoden gestattet. 5 gehend zu vermindern und auch bei Verwendung ein-simple change between these two observation methods allowed. 5 to be reduced and also when using

Es sind Beleuchtungseinrichtungen für Auflicht- fächer (und daher billiger) Lichtquellen und Kollekmikroskope bekannt geworden, bei denen der Über- toren eine hohe Qualität des Hellfeldbildes und des gang von Hellfeldbeleuchtung zur Dunkelfeldbe- Dunkelfeldbildes zu gewährleisten, leuchtung unter Verwendung desselben Beleuchtungs- Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daßThey are lighting devices for incident light fans (and therefore cheaper) light sources and collective microscopes become known, in which the Über- toren have a high quality of the brightfield image and the to ensure the transition from bright-field lighting to dark-field image, lighting using the same lighting This is achieved according to the invention in that

systems erfolgt, wobei entweder eine Zentralblende, io in einer Auflicht-Beleuchtungseinrichtung, die zur die sich auf der Lampenseite des Teilungsspiegels be- Verwirkliqhung des Köhlerschen Beleuchtungsprinfindet, in den Strahlengang eingeschaltet wird, oder zips zwischen der Lichtquelle und der Objektivpuder Teilungsspiegel selbst gegen einen durchbohrten pille mindestens eine weitere Zwischenabbildung der Oberflächenspiegel vertauscht wird. In beiden Fällen Lichtquelle besitzt, in oder nahe dieser Zwischenabwird der Hellfeldanteil des von der Lichtquelle korn- 15 bildung in einem Bereich, in dem die Strahlenbündel menden Lichtes daran gehindert, in das gleichzeitig für Hellfeldbeleuchtung und Dunkelfeldbeleuchtung als Kondensor dienende Objektiv einzutreten. Das in verschiedenen Zonen getrennt verlaufen, oder an Licht tritt dann nur in den das Objektiv umgebenden einer konjugierten Stelle des Strahlenganges, in jedem Dunkelfeldkanal ein, womit die erwünschte Dunkel- Fall aber vor dem Teilungsspiegel, ein optisches EIefeldbeleuchtung erzeugt wird. 20 ment angebracht ist, das in der inneren Zone, diesystems takes place, with either a central screen, io in a reflected light illumination device, which is used for which is located on the lamp side of the dividing mirror. Realization of Koehler's lighting principle, is switched into the beam path, or zips between the light source and the lens powder Dividing mirror itself against a pierced pill at least one other intermediate image of the Surface mirror is swapped. In both cases it has a light source in or near this intermediate point the bright field portion of the grain formation from the light source in an area in which the bundle of rays Menden light is prevented from entering the same for bright field lighting and dark field lighting as a condenser lens to enter. That run separately in different zones, or on Light then only enters the one conjugate point of the beam path surrounding the objective, in each A dark field channel, with which the desired dark case but in front of the splitting mirror, an optical egg field illumination is produced. 20 ment is attached, which is in the inner zone that

In der Praxis bietet der Wechsel von Hellfeld und vom Hellfeldbündel durchsetzt wird, und in der äuße-Dunkelfeld jedoch Schwierigkeiten, weil außer der ren Zone, die vom Dunkelfeldbündel durchsetzt wird, Ein- und Ausschaltung einer Zentralblende bzw. dem verschiedene optische Eigenschaften besitzt, die den Spiegelwechsel noch einige andere Handgriffe durch- oben beschriebenen unterschiedlichen Ansprüchen an geführt werden müssen, um gute Bildqualität zu er- 25 den Hellfeld- und Dunkelfeldstrahlengang gerecht halten. werden wie Lichtstreuwirkung, Lichtschwächung undIn practice offers the alternation of brightfield and from the brightfield bundle is penetrated, and in the outer-darkfield however difficulties, because apart from the zone that is penetrated by the darkfield bundle, Switching on and off a central diaphragm or which has various optical properties that the Changing the mirror still requires a few other manipulations due to the different claims described above Must be guided in order to achieve good image quality in accordance with the brightfield and darkfield beam paths keep. are like light scattering effect, light attenuation and

Erstens muß bei Hellfeldbeleuchtung die Be- Brechkraft.First, the refractive power must be used in bright field lighting.

dingung erfüllt werden, daß das zum Lampenkollek- Das optische Element kann gemäß einer bevorzugter rückprojizierte Bild der Feldblende gleichmäßig ten Ausführungsform der Erfindung in seiner inneren ausgeleuchtet ist, während bei Dunkelfeldbeleuchtung 3° Zone, die vom Hellfeldbündel durchsetzt wird, aus der gesamte Dunkelfeldkanal des Objektivs vom lichtstfeuende-m und/oder lichtschwächendem Mate-Bild der Lichtquelle ausgefüllt sein muß. Diese Be- rial bestehen, wodurch einerseits die Stuktur der dingung kann zwar durch große Lampenwendel und Lampenwendel verwischt wird und andererseits die Kollektoren hoher Apertur erfüllt werden, weil dann Intensität des Hellfeldbildes vermindert wird. In der Lichtleitwert dieses Teiles der Beleuchtung hoch 35 seiner äußeren Zone, die vom Dunkelfeldbündel genug ist. Bei Verwendung einfacherer Lampen und durchsetzt wird, weist das Element keine oder eine Kollektoren ist es jedoch notwendig, beim Übergang wesentlich geringere Lichtstreuung oder Lichtschwävon Hellfeld auf Dunkelfeld und umgekehrt eine chung auf, so daß die Intensität des Dunkelfeldbildes Schiebelinse zu betätigen, wodurch die obige Be- möglichst hoch ist.Condition to be met that the lamp collector The optical element can according to a preferred back-projected image of the field stop evenly th embodiment of the invention in its inner is illuminated, while with dark field illumination the 3 ° zone, which is penetrated by the bright field bundle, is off the entire dark field channel of the lens from the light-diffusing and / or light-attenuating Mate image the light source must be filled. This Berial exist, which on the one hand the structure of the Condition can indeed be blurred by large lamp filament and lamp filament and on the other hand the Collectors of high aperture are met, because then the intensity of the bright field image is reduced. In the light conductance of this part of the lighting to the power of 35 in its outer zone, that of the dark field bundle is enough. If simpler lamps are used and interspersed, the element has no or one Collectors, however, need to have significantly less light scattering or fainting at the transition Bright field on dark field and vice versa a chung, so that the intensity of the dark field image To operate the sliding lens, whereby the above is as high as possible.

dingung der Feldausleuchtung bzw. Ausleuchtung des 40 Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungs-Dunkelfeldkanals ganz oder teilweise erfüllt werden form der Erfindung kann das optische Element inCondition of the field illumination or illumination of the 40 According to another advantageous embodiment dark field channel can be fully or partially fulfilled form of the invention, the optical element in

kann. der äußeren Zone eine andere Brechkraft aufweisencan. the outer zone have a different refractive power

Zweitens ist es vor allem bei Verwendung von ein- als in der inneren Zone, wodurch es möglich ist, auchSecond, it is mainly used when using one as in the inner zone, which makes it possible, too

fachen Kollektoren notwendig, durch Einschalten bei Verwendung einfacher Lichtquellen und Kollekeiner Scheibe mit lichtstreuender Wirkung die Struk- 45 toten, die nur geringen Lichtleitwert haben, die oben tür der Lampenwendel zu verwischen. Da aber eine beschriebenen Bedingungen der Feldausleuchtung bei solche lichtstreuende Scheibe die Beleuchtungsinten- Hellfeld und der Ausleuchtung des Dunkelfeldkanals sität verringert und andererseits die Helligkeit des bei Dunkelfeld gleichzeitig zu erfüllen. Damit ent-Dunkelfeldbildes ohnehin gering ist, muß die Scheibe fällt die Notwendigkeit der axialen Verschiebung bei Übergang auf Dunkelfeld aus dem Strahlengang 50 einer Linse des Beleuchtungssystems bei Übergangmultiple collectors necessary by switching on when using simple light sources and collectors Disc with a light-scattering effect, the structures that have only a low light conductance, the above to blur door of the lamp filament. But since one of the described conditions of the field illumination such a light-diffusing disk illuminates the bright field and illuminates the dark field channel sity is reduced and on the other hand to meet the brightness of the dark field at the same time. This ent darkfield image anyway small, the disc must fall the need for axial displacement on transition to dark field from beam path 50 of a lens of the lighting system on transition

entfernt werden. von Hellfeld auf Dunkelfeld. Die innere Zone kannremoved. from brightfield to darkfield. The inner zone can

Drittens ist es wegen des Helligkeitsunterschiedes zusätzlich zur Linsenwirkung auch ein lichtstreuendesThirdly, because of the difference in brightness, in addition to the lens effect, it is also a light-diffusing one

des Objektes bei Hellfeld- und Dunkelfeldbeleuchtung und/oder lichtschwächendes Element aufweisen.of the object with brightfield and darkfield lighting and / or light-weakening element.

häufig notwendig, bei Übergang auf Hellfeld. ein,. , . Wenn das optische Element in seiner inneren Zone Neutralfilter in den Strahlengang einzuschwenken: 55 eine Lichtstreuung und/oder Lichtschwächung auf-Es wurde bereits ein Beleuchtungsapparat für Auf- weist, so kann erfindungsgemäß die Brechkraft inoften necessary when transitioning to brightfield. a,. ,. When the optical element is in its inner zone Swivel neutral filter into the beam path: 55 light scattering and / or light attenuation on-Es if a lighting apparatus has already been used, according to the invention the refractive power in

lichtmikroskope vorgeschlagen, der die oben genann- der äußeren und in der inneren Zone gleich sein, woten Schwierigkeiten beim Übergang von Hellfeld auf bei der Sonderfall der Brechkraft Null eingeschlossen Dunkelfeld dadurch beseitigt, daß Lichtquelle, ist. Dieser Fall tritt dann ein, wenn der Leitwert von Lampenkollektor und Vertikalilluminator feststehend 60 Lichtquelle und Kollektor groß genug ist und daher angeordnet sind und daß optische Umschaltmittel die Bedingung der gleichzeitigen Ausleuchtung von zwischen Lampenkollektor und Vertikalilluminator Feld und Dunkelfeldkanal von vornherein erfüllt ist.Light microscopes suggested that the above-mentioned outer and inner zones be the same Difficulties in the transition from brightfield to the special case of zero refractive power included Darkfield eliminated by the fact that light source is. This case occurs when the conductance of Lamp collector and vertical illuminator fixed 60 light source and collector is large enough and therefore are arranged and that optical switching means the condition of the simultaneous illumination of between lamp collector and vertical illuminator field and dark field channel is met from the outset.

vorgesehen sind, welche den Dunkelfeldstrahlengang Die Realisierung der Erfindung kann in verschie-are provided, which the dark field beam path The implementation of the invention can be in different

dem Vertikalilluminator direkt, den Hellfeldstrahlen- dener Weise erfolgen. So können erfindungsgemäß die gang jedoch erst nach Umlenkung um den Mikro- 65 verschiedenen optischen Eigenschaften der Zonen skoptubus herum von der der Lampe entgegenge- durch verschiedene Bearbeitung eines einzigen optisetzten Seite dem Vertikalilluminator zuführen. Die- sehen Teiles erreicht werden, beispielsweise durch ser Beleuchtungsapparat ist zwar einfach zu bedienen, Anschleifen der beiden Zonen mit verschiedenenthe vertical illuminator directly, the brightfield radiating way. According to the invention, the However, only after deflection around the micro- 65 different optical properties of the zones the scope tube around the opposite of that of the lamp through various processing of a single optic Feed the side to the vertical illuminator. This see part can be achieved, for example by This lighting apparatus is easy to use, sanding the two zones with different ones

Radien und/oder Mattierung der inneren Zone und/ oder Bedampfung der inneren Zone mit einer lichtschwächenden Schicht.Radii and / or matting of the inner zone and / or vaporization of the inner zone with a light-weakening 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 Auf kitten einer Linse und/oder einer Mattscheibe und/oder eines Neutralfilters in der inneren Zone.Another possibility for realizing the invention is that the optical element consists of consists of more than one part, the part forming the inner zone or those forming the inner zone Parts of the part having the outer zone are carried. This happens for example by cementing a lens and / or a ground glass and / or a neutral filter in the interior 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 Duchtritt.Finally, according to the invention, there is also the ' Possibility that in those cases where 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 by a spoke-shaped holding device is fixed in its position. The light of the outer zone has it Free passage between the spokes.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigtSome exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the drawing. In this shows

F i g. 1 eine Auflichtbeleuchtungseinrichtung zur Erzeugung von Hellfeld- und Dunkelfeldbeleuchtung,F i g. 1 a reflected-light illumination device for generating bright-field and dark-field illumination,

F i g. 2 ein für die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung geeignetes optisches Element von anderer Bauart,F i g. 2 an optical element suitable for the lighting device according to the invention from another Design type,

F i g. 3 ebenfalls ein optisches Element, im Schnitt und in der Ansicht, undF i g. 3 also an optical element, in section and in the view, and

F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein optisches Element.F i g. 4 shows a further exemplary embodiment for an optical element.

Gemäß F i g. 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. 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 F i g. 1 nicht dargestellten) Dunkelfeldspiegel ausgetauscht werden, der statt der Teilungsschicht 13 in der Mitte ein Loch hat.According to FIG. 1 is a light source 1 from a collector 2 via a lens 3 onto an aperture stop 4 pictured. Another image of the aperture diaphragm takes place via lenses 5 and 6 and one Splitting mirror 7 in the pupil 8 of the microscope objective 9. At the same time, a field stop 10 is opened 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, over which the bright field illumination takes place. An annular full mirror 14 which surrounds the dividing layer 13 is produced the dark field illumination, in which the light enters a dark field channel 15 of the lens 9. In order to switch off the bright field lighting in the case of dark field lighting, a central screen 16 is in the Beam path brought. According to a variant of the embodiment shown in FIG. 1, for Dark field lighting, the central diaphragm 16 is omitted and the splitting mirror 7 is pushed out instead and exchanged for a special dark field mirror (not shown in FIG. 1), 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 F i g. 1 an der Stelle 19 strichliert eingezeichnet. Aus F i g. 1 geht hervor, daß an dieser Stelle 19 das Strahlenbündel für Dunkelfeldbeleuchung (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 durchsetzten 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 Hellfeld- 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 Aperturblende nicht so günstig ist wie an der Stelle des optischen Elements 17.In this incident light illumination device is in the vicinity of the light source image, which is in the Aperture diaphragm 4 is located, an inventive optical element 17 installed so that its image falls between the central diaphragm 16 and the rear lens opening 18. This illustration of the optical Elements 17 is shown in FIG. 1 is drawn in dashed lines at point 19. From Fig. 1 shows that At this point 19 the beam for dark field illumination (shown hatched) and the central one Beams for bright field illumination run separately. If one thinks now at the position 19 instead of the dashed lenses a flat disk consisting of two zones and this disk is formed backwards to the point of the optical element 17, for example, all rays penetrate the have penetrated the disk at the point 19 in the outer zone, also the disk at the point of optical element 17 in the outer zone. From this it follows that just like at point 19 also at the location of the optical element 17 complete beam separation between brightfield and darkfield bundles exists, although the beams mix in a range between 17 and 19. the end Fig. 1 shows that at the point 19 also the real optical element can be attached, but this is because of the disruption or degradation of the Imaging of field diaphragm and aperture diaphragm is not as cheap as at the point of the optical Elements 17.

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

Dabei zeigt F i g. 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.F i g. 2 an element which, by various machining of a single optical part has arisen in the two zones, with a lens 20 in the inner zone 21 being matted.

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

F i g. 4 zeigt ein Element, das durch Aufkitten eines Neutralfilters 25 auf ein Glasplättchen 26 entstanden ist.F i g. 4 shows an element which was produced by cementing a neutral filter 25 onto a glass plate 26 is.

Claims

Patent claims:

1. Illumination device for reflected light microscopes to generate brightfield and darkfield illumination, in which the light source is imaged in the objective pupil and between the Light source and the objective pupil at least one further intermediate image of the light source consists, characterized in that in or near this intermediate image in one Area in which the bundle of rays for bright field lighting and dark field lighting in different Zones run separately, or at a conjugate point of the beam path, in in any case, an optical element (17) is attached in front of the splitting mirror, which is in the inner zone, which is penetrated by the brightfield bundle, and in the outer zone, which is penetrated by the darkfield bundle is interspersed, has different optical properties.

2. Lighting device according to claim 1, characterized in that the optical element in its inner zone consists of light-scattering and / or light-attenuating material, whereas in the outer zone there is no or significantly less light scattering or light attenuation having.

3. Lighting device according to claim 1 or 2, characterized in 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 the optical Element in the outer zone has the same refractive power

as in the inner zone, including the special case of zero refractive power.

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

6. Lighting device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the optical element consists of more than one part, the part forming the inner zone or the parts forming the inner zone carried by the part comprising the outer zone will.

7. Lighting device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the optical element consists of optical material only in the area of the inner zone, which by a z. B. spoke-shaped holding device is fixed in position.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings