DE2053020A1

DE2053020A1 - Prasizions Objektivtisch fur ein optisches Mikroskop

Info

Publication number: DE2053020A1
Application number: DE19702053020
Authority: DE
Inventors: David Sydney Cambridge. Cambridgeshire George (Großbritannien) P
Original assignee: Image Analysing Computers Ltd
Current assignee: Image Analysing Computers Ltd
Priority date: 1969-10-31
Filing date: 1970-10-29
Publication date: 1971-05-27
Also published as: US3652146A; DE2053020B2; GB1270566A

Description

Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, KdIn Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 27. Oktober 1970 VAo Named.Anm. IMAGE ANALYSING

COMPUTERS LIMITED

Präzisions-Ob.iektivtisch für ein optisches Mikroskop

Die Erfindung betrifft die Bildanalyse und insbesondere einen Präzisions-Objektivtisch für ein optisches Mikroskop, das bei der Bildanalyse verwendet wird. ä

Infolge des beschränkten Blickfeldes eines Mikroskops ist nur ein kleiner Bruchteil des Gesamtbereiches einer Probe zu irgendeiner Zeit sichtbar, wenn die Probe durch ein Mikroskop betrachtet wird. Bei der Bildanalyse ist es gewöhnlich erforderlich, den ganzen oder mindestens einen großen Teil des Gesamtbereichs einer zu analysierenden Probe zu betrachten,und es ist daher notwendig, die Probe relativ zur optischen Achse des Mikroskops zu bewegen, so daß verschiedene Bereiche der Oberfläche der Probe betrachtet werden können,,

Bei einem für die automatische Bildanalyse zu verwendenden Mikroskop muß daher Vorkehrung für die motorisierte Regelung I des Vorschubes der Probe getroffen werden. Dieser Vorschub kann längs der X- und Y-Achse stufenweise erfolgen oder beliebig sein.

Da es für die Probe wesentlich ist, daß dieselbe während der ganzen Analyse im Brennpunkt verbleibt, wird das stufenweise Vorschieben der Probe längs der X* und Y-Achse beträchtliche Zeit in Anspruch nehmen· Es wurde gefunden, daß die Reaktion der Antriebssystem des Vorschubes und Umgebungsstörungen, wie zum Beispiel die Bewegung der Bedienungsperson usw.,die Brennpunkteinstellung beeinflussen. Eine Aufgabe der Erfin-

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dung besteht daher in der Ausbildung eines Objektivtisches für ein optisches Mikroskop, welcher den Vorschub einer Probe mit einer wesentlichen Verbesserung des Widerstandes gegen Schwingung gegenüber irgendeinem bisher bekannten Mikroskop-Objektiv-■cisch ermöglicht.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Grob- und Feineinstellung des Brennpunktes einer Probe auf einem solchen Objektivtisch zu ermöglichen.

Ein Präzisions-Objektivtisch für ein optisches Mikroskop ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch einen äußeren Rahmen, der auf dem Gehäuse des optischen Mikroskops starr angeordnet werden kann, durch einen inneren Rahmen zum Abstützen einer Probe, welcher eine Vorrichtung zum Vorschub in der X- und Y-Richtung trägt, durch einen mittleren Rahmen zwischen dem inneren Rahmen und dem äußeren Rahmen, welcher relativ zum äußeren Rahmen durch eine Grobeinstellung einstellbar ist, und durch eine ausrückbare Klemmeinrichtung zum Festklemmen des mittleren Rahmens und des äußeren Rahmens, wobei der innere Rahmen relativ zum mittleren Rahmen durch eine Feineinstellung einstellbar ist und der innere Rahmen relativ zum mittleren Rahmen derart angeordnet ist, daß eine wesentliche Relativbewegung zwischen denselben auf die Bewegung in einer senkrechten Richtung beschränkt ist.

Vorzugsweise ist der innere Rahmen mit dem mittleren Rahmen durch ein halbkinematisches Stützsystem von Bandscharnieren in einer doppelten Ebene verbunden.

Da die Bewegung des inneren Rahmens auf die senkrechte Bewegung relativ zum Mikroskopgehäuse beschränkt ist, ist dieselbe auch auf die Bewegung parallel zur optischen Achse des Mikroskops beschränkt. Die Auebildung verringert Jede unerwünschte Bewegung, wie zum Beispiel Verschwenken und seitliche Verschiebung, auf ein Minimum.

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Vorzugsweise erfolgt die Feineinstellung durch ein Hebelsystem mit geringer Reibung, das entweder manuell oder durch einen Motor betätigt werden kann. Der innere Rahmen wird jederzeit zwischen der Feineinstellung und dem mittleren Rahmen festgehalten.

Zweckmäßig erfolgt die Grobeinstellung durch einen üblichen Schnecken- und Schneckenradantrieb, welcher auf den mittleren Rahmen einwirkt, um denselben relativ zum äußeren Rahmen und damit relativ zum Mikroskopgehäuse zu bewegen. Vorzugsweise ist die Grobeinstellung gewöhnlich ausgerückt und dieselbe wird nur eingerückt, wenn eine Grobeinstellung erforderlich ist.

Gemäß einem besonders bevorzugten Merkmal der Erfindung, ist eine Verriegelung zwischen der Einrichtung zum Einrücken und Ausrücken der Grobeinstellung vorgesehen, welche die Klemmeinrichtung automatisch betätigt, wenn die Grobeinstellung ausgerückt wird. Zweckmäßig wird das Festklemmen durch zwei Wellen bewirkt, welche sich längs der beiden gegenüberliegenden Seiten des kombinierten Rahmens erstrecken und welche auf die entgegengesetzten Endwände des äußeren Rahmens einwirken.

Nachstehend wird eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen zeigt:

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines optischen Mikroskops, das mit einem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildeten Präzlsions-Objektivtisch versehen ist,

Fig. 2 einen Grundriß des Objektivtisches und sie veranschaulicht die Grobeinstellung und die ausrückbare Klemmeinrichtung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Objektivtisch, von vorne gesehen, und sie veranschaulicht die Feineinstellung,

Fig. 4 einen weiteren Längsschnitt durch den Objektivtisch, von

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der Seite gesehen, und sie veranschaulicht eine andere Ansicht der ausrückbaren Klemmeinrichtung.

Fig. 1 zeigt ein optisches Mikroskop mit einer Basis 10, einer senkrechten Stütze 12 und einer Okulareinrichtung 14, welche auch einen üblichen Objektivrevolver 16 trägt.

Der Objektivtisch des Mikroskops umfaßt einen dreiteiligen Bauteil. Dieser besteht gemäß der Erfindung aus einem äußeren Rahmen 18, aus einem mittleren Rahmen 20, der relativ zum äußeren Rahmen 18 in senkrechter Richtung verschiebbar ist, und aus einem inneren Rahmen 22 zum Abstützen einer Probe 24, welcher fc eine (nicht dargestellte) Vorrichtung zum Vorschub in der X- und Y-Richtung trägt· Der innere Rahmen 22 ist innerhalb des mittleren Rahmens $0 durch Bandshcarniere 26 abgestützt, welche genauer in den Figuren 3 und 2 dargestellt sind. Auf jeder Seite der Einrichtung ist ein Knopf 28, 28» angeordnet, der die Bewegung einer Grobeinstellung bewirkt (welche in Fig. 2 allgemein mit 37 bezeichnet ist) und der auch dazu dient, das Festklemmen einer ausrUckbaren Klemmeinrichtung zu bewirken (welche in Fig. 4 allgemein mit 49 bezeichnet ist).

Gemäß Fig. 2 ist die Probe 24 auf einem Schlitten 30 angeordnet, welcher selbst in einer Schlittenführung 32 verschiebbar ist, die zwischen parallelen Schienen 34, 36 auf dem inneren W Rahmen 22 liegt· Die Schlittenführung 32 kann daher nur in einer Richtung eine Verschiebbewegung ausführen und der Schlitten 30 kann eine Verschiebbewegung in einer zur Bewegungsrichtung der Schlittenführung 32 senkrechten Richtung ausführen. Eine entsprechende relative Bewegung des Schlittens 30 und der Schlittenführung 32 ergibt daher den für eine automatische Bildanalyse erforderlichen Vorschub in der X- und Y-Richtung.

Der mittlere Rahmen 20 ist relativ zum Mikroskopgehäuse und zum äußeren Rahmen 18 mittels einer senkrechten Schwalbenschvanzverblndung verschiebbar angeordnet. Die Ausnehmung 38 dieser Verbindung wird von der hinteren Wand des mittleren

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Rahmens 20 getragen und der schwalbenschwanzförmige Ansatz 40, der gewöhnlich in die schwalbenschwanzförmige Ausnehmung 38 paßt, wird von der senkrechten hinteren Wand des äußeren Rahmens 18 getragen.

Der mittlere Rahmen wird in senkrechter Richtung relativ zum äußeren Rahmen mittels der Grobeinstellung 37 bewegt. Diese besteht aus einer Schnecke 4£ 42, die ein Schneckenrad 44 antreibt, welches auf eine (nicht dargestellte) senkrechte Spindel einwirkt, die vom mittleren Rahmen getragen wird. Die Drehung der Schnecke 42 und demnach des Schneckenrades 44 erzeugt daher eine senkrechte Verschiebung der (nicht dargestellten) Spindel und eine entsprechende senkrechte Verschiebung des mittleren Rahmens 20 relativ zum ortsfesten äußeren Rahmen 18. Die Schnecke wird durch eine Klauenkupplung 45 angetrieben, deren eine Hälfte auf dem Ende der Schnecke ausgebildet ist und deren andere Hälfte aus einem Spannfutter 46 besteht. Dieses ist auf einer Welle 48 aufgekeilt, auf welcher die Schnecke 42 frei drehbar ist. An den entgegengesetzten- Enden der Welle 48 ist je ein Knopf 28, 28' angeordnet, durch welchen die Welle verdreht werden kann, um eine senkrechte Verschiebung des mittleren Rahmens zu bewirken.

Der mittlere Rahmen kann relativ zum äußeren Rahmen mittels der ausrückbaren Klemmeinrichtung 49 festgeklemmt werden, die aus zwei Wellen 50, 52 besteht, welche sich vom vorderen zum hinteren Ende des äußeren Rahmens erstrecken. Jede Welle 50, 52 ist am vorderen Ende mit einem verbreiterten Kopf 54 bzw. 56 versehen, welcher mit der vorderen Wand des äußeren Rahmens in Eingriff steht. Am anderen Ende ist jede Welle mit einer Nooke 58 bzw. 60 gelenkig verbunden* Jede Nocke ist mit einem Hebelarm 61 bzw· 62 versehen, der mit Ansätzen 64 bzw· 66 in Eingriff steht, welche auf der Welle 48 starr angeordnet sind· Der Eingriff zwischen den Ansätzen und den Hebelarmen der Nokken 58, 60 ist derart, daß eine Drehung der Welle 48 möglich ist, während eine Axialbewegung der Welle 48 eine Verschwenkung des Hebelarmee der Nocke um die Gelenkverbindung zwischen

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der Nocke und dem betreffenden Ende ihrer Welle 50 oder ^Z ergibt. Jede Nocke 58 oder 60 weist ein solches Profil auf, daß bei der Verschwenkung in jeder Richtung eine ansteigende Nokkenoberfläche der hinteren Wand des äußeren Rahmens 18 dargeboten wird, so daß eine fortgesetzte Verschwenkung jeder der Hocken bewirkt, daß ihr Gelenkpunkt sich von der hinteren Oberfläche des äußeren Rahmens 18 wegbewegt. Dies kann nur durch eine Druckwirkung zwischen dem äußeren Rahmen und dem mittleren Rahmen erreicht werden, so daß alle aneinanderstoßenden Oberflächen, die mit jeder Welle 50 oder 52 ausgerichtet sind, in festen Eingriff gelangen, wodurch die beiden Rahmen miteinander verklemmt werden. Die natürliche Elastizität des Materials, das den äußeren Rahmen bildet, ermöglicht die erforderliche geringe Bewegung und das Festklemmen wird durch Beilagscheiben 68, 70 aus Reibungsmaterial auf jeder der beiden Wellen 50 bzw. 52 unterstützt, welche zwischen der vorderen Wand des mittleren Rahmens und der hinteren Oberfläche der vorderen Wand des äußeren Rahmens angeordnet sind.

Die Klemmeinrichtung ist auch in Fig. 4 dargestellt, welche genauer die Gelenkverbindung zwischen der Welle 50 und ihrer Nokke 58 veranschaulicht. Ein die Welle 52 und die Nocke 60 zeigender Längsschnitt würde ähnlich sein.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Nocke gegabelt ist, so daß dieselbe auf gegenüberliegenden Seiten eines Endteils 51 mit verringertem Querschnitt der Welle 50 liegt, welcher zweckmäßig mit parallelen Seiten versehen ist. Zwischen den gegabelten Enden der Nocke 58 und dem Endteil 51 mit verringertem Querschnitt ist eine Zapfenverbindung oder dergleichen vorgesehen. Der Hebelarm der Nocke 60 ist Bit einer durchgehenden Bohrung versehen, in welcher die Welle 48 frei drehbar ist, welche jedoch einen kleineren Durchmesser aulweist als die von der Welle 48 getragenen Ansätze 64.

Der mittlere Rahmen ist bei 72 (Fig. 4) teilweise ausgeschnitten, um die senkrechte Verschiebung des mittleren Rahmens zu

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ermöglichen, ohne die Welle 50 (und auch die Welle 52) zu behindern.

Der innere Rahmen 22 ist relativ zum mittleren Rahmen in der Höhe einstellbar mittels einer Feineinstellung 73, welche genauer in Fig. 3 dargestellt ist. Die Feineinstellung kann durch Drehen eines Knopfes 74 betätigt werden, welcher auch in Fig. 1 auf der abgekehrten Seite der schaubildlichen Ansicht sichtbar ist. Der Knopf 74 ist auf einer Welle 76 befestigt, auf welcher zwei entgegengesetzt gerichtete Gewinde 78, 80 ausgebildet sind. Zwei ]>förmige Hebel 82, 84 sind unterhalb des inneren Rahmens 22 angeordnet, wobei der Arm des Hebels 82 mit dem Gewindeteil 78 in Eingriff steht, während der obere Arm des L-förmigen Hebels 84 mit dem entgegengesetzt I gerichteten Gewindeteil 80 in Eingriff steht. Der waagerechte Schenkel jedes Hebels 82, 84 ist auf einer Messerkante 86 bzw. 88 gelagert und ein schwebender Druckteil 90 bzw. 92 überträgt den Druck von dem herausragenden Ende des unteren Schenkels der beiden L-förmigen Hebel 82 bzw. 84. Die entgegengesetzten Enden d?r Druckteile 90, 92 stehen mit entsprechenden Ausnehmungen an der Unterseite des inneren Rahmens 22 in Eingriff.

Die Messerkantenstützen 86, 88 werden von inneren Ansätzen innerhalb des mittleren Rahmens 20 getragen. Die Drehung der Welle 76, welche eine Bewegung der beiden Hebel 82, 84 in der durch die Pfeile 94 bzw. 96 angegebenen Richtung erzeugt, be- | wirkt daher eine Aufwärtsverschiebung des inneren Rahmens 22 relativ zum mittleren Rahmen 20. Diese Bewegung wird durch die Elastizität der Bandscharniere 26 ermöglicht, welche gemäß Fig, 3 in zwei übereinander liegenden Ebenen angeordnet sind. Die vier Bandscharniere in der oberen Ebene sind in Fig. 1 sichtbar, aber die vier Bandscharniere in der unteren Ebene sind in Fig. 1 dem Blick entzogen und nur zwei dieser Scharniere sind aus dem Längsschnitt der Fig. 3 ersichtlich·

Wenn der äußere und der mittlere Rahmen festigeklemmt sind, ist die Gefahr einer relativen Bewegung zwischen diesen bei-

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den Rahmen gering und jede nachfolgende wesentliche senkrechte Bewegung des Ob jektivtisehes ist daher auf jene beschränkt, die sich aus der durch die Feineinstellung geregelten Bewegung zwischen dem inneren Rahmen und dem mittleren Rahmen ergibt. Infolge der Ausbildung der Verbindung zwischen dem inneren Rahmen und dem mittleren Rahmen ist für den inneren Rahmen ein halbkinematisches Stützsystem in einer doppelten Ebene vorgesehen, so daß jede wesentliche Bewegung des inneren Rahmens auf eine senkrechte Bewegung zwischen diesem Rahmen und dem mittleren Rahmen beschränkt ist, welche durch die Feineinstellung genau geregelt wird. Infolge der Ausbildung dieser Feineinstellung ergibt ferner der fehlende Leergang, daß der Innere Rahmen bei irgendeiner gegebenen Brennpunktstellung in senkrechter Richtung fest eingestellt bleibt.

Ein Grad von Gelenkigkeit ist zwischen jedem der beiden Hebel 82, 84 und dem zugehörigen (nicht dargestellten), mit dem Gewinde in Eingriff kommenden Teil erforderlich, damit die Hebel relativ zur Achse der Welle 76 geneigt werden können. Zweckmäßig ist das obere Ende jedes Hebels 82, 84 ausgeschnitten, um einen Kanal zu bilden, durch welchen die Welle 76 frei hindurchgehen kann. Eine (nicht dargestellte) mit Innengewinde versehene Hülse, welche mit den Gewinden 78 oder 80 in Eingriff steht, ist auf dem oberen Ende jedes Hebels 82, 84 mittels einer (nicht dargestellten) elastischen Brücke befestigt. Die (nicht dargestellte) mit Innengewinde versehene Hülse kann aber auch innerhalb einer übergroßen Ausnehmung im oberen Ende jedes Hebels 82, 84 um eine zur Welle 76 senkrechte Achse schwenkbar angeordnet sein.

Das Ausmaß der Bewegung des inneren Rahmens 22 relativ zum mittleren Rahmen 20 wird durch die Länge und die Elastizität des die Bandshcarniere 26 bildenden Materials bestimmt· Die Anordnung, die in der unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsfonn veranschaulicht ist, erlaubt einen begrenzten Grad der Bewegung des inneren Rahmens 22, die für die meisten Zwecke ausreicht. Wenn jedoch eine beson-

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dere Bewegung des inneren Rahmens 22 in der senkrechten Richtung erforderlich ist, kann jedes Bandscharnier 26 mit einer Falte oder mehr als einer Falte versehen werden, um beispielsweise in der Längsrichtung eine S-förmige Biegung zu bilden, wodurch die wirksame Länge jedes Bandscharniers 26 vergrößert wird.

Patentansprüche :

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Claims

Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-tng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln

Anlog« Aktenzeichen

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C(MPUTERS LIMITED

PATENTANSPRÜCHE

Präzislons-Objektivtisch für ein optisches Mikroskop, gekennzeichnet durch einen äußeren Rahmen (18), der auf dem Gehäuse des optischen Mikroskops starr angeordnet werden kann, durch einen inneren Rahmen (22) zum Abstützen einer Probe (24), welcher eine Vorrichtung zum Vorschub in der X- und Y-Richtung trägt, durch einen mittleren Rahmen (20) zwischen dem inneren Rahmen (22) und dem äußeren Rahmen (18), welcher relativ zum äußeren Rahmen (18) durch eine Grobeinstellung (37) einstellbar ist, und durch eine ausrückbare Klemmeinrichtung (49) zum Festklemmen des mittleren Rahmens (20) und des äußeren Rahmens (18), wobei der innere Rahmen (22) relativ zum mittleren Rahmen (20) durch eine Feineinstellung (73) einstellbar ist und der innere Rahmen (22) relativ zum mittleren Rahmen (20) derart angeordnet ist, daß eine wesentliche Relativbewegung zwischen denselben auf die Bewegung In einer senkrechten Richtung beschränkt ist.
2. Präzisions-Objektivtisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feineinstellung (73) aus einem Hebelsystem (82, 84) mit geringer Reibung besteht·
3. Präzlsione-Objektivtiech nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelsystem (82, 84) mit geringer Reibung manuell betätigter 1st.
4. Präzision»-Objektivtisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelayetem (82, 84) mit geringer ReI-

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bung durch einen Motor betätigbar ist.
5. Präzisions-Objektivtisch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobeinstellung (37) aus einem üblichen Schnecken- und Schneckenradantrieb (42, 44) besteht, welcher auf den mittleren Rahmen (20) einwirkt, um denselben relativ zum äußeren Rahmen (18) zu bewegen.
6. Präzisions-Objektivtisch nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Grobeinstellung (37) mittels einer Kupplung (45) wahlweise ausrückbar ist.
7. Präzisions-Objektivtisch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kupplung (45) und der ausrückbaren Klemmeinrichtung (49) eine Verriegelung vorgesehen ist, so daß das Ausrücken der Grobeinstellung (37) bewirkt, daß der äußere Rahmen (18) und der mittlere Rahmen (20) festgeklemmt werden und umgekehrt.
8. Präzisions-Objektivtisch nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (49) aus zwei Wellen (50, 52) besteht, welche sich längs der beiden gegenüberliegenden Seiten des kombinierten Rahmens erstrecken und welche am einen Ende einen verbreiterten Kopf (54, 56) und am anderen Ende eine' schwenkbare Nooke (58, 60) und mit derselben verbundene Hebelarme (61, 62) aufweisen, so daß eine Ver-Schwenkung der Nocke (58, 60) relativ zu ihrer Welle (50, 52) eine Verringerung der wirksamen Länge zwischen dem verbreiterten Kopf (54, 56) der Welle (50, 52) und der gegenüberliegenden Oberfläche der Nocke (58, 60) ergibt, um dadurch einen Druck auf alle Teile auszuüben, die zwischen dem verbreiterten Kopf (54, 56) der Welle (50, 52) und der gegenüberliegenden Oberfläche der Nocke (58, 60) liegen.
9. Präzisions-Objektivtisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Rahmen (22) mit dem mittleren Rahmen (20) durch ein halbkinematisches

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Stützsystem von Bandscharnieren (26) in einer doppelten Ebene verbunden ist.

10, Mikroskop, welches mit einem Präzisions-Objektivtisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche versehen ist.

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