DE2211702A1 - Beleuchtungs- und Betrachtungsgerät - Google Patents

Description

Beleuchtung- und Betrcchtungsgerät

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Beleuchten einer G-egenstandsoberflache und zum Betrachten des von dieser reflektierenden Lichtes.

Es ict bekannt, zum Transportieren von Licht faseroptische Geräte zu verwenden. Derartige, mit lichtleitenden Fäden ausgerüstete Geräte werden sowohl gur unmittelbaren Beleuchtung als auch zum Betrachten reflektierenden bzw. durclistrahlenö en Lichtes verwendet. Faseroptische Geräte sind meistens so ausgebildet, daß eine flache Endfläche des Faser- bzw. Fadenbündels senkrecht zur optischen und körperlichen Achse jeden Fadens steht. Dies führt dazu, daß die das Bündel verlassenden Lichtstrahlen längs zur körperlichen Achse des Bündels parallel verlaufender! Achsen austreten. Es kommt .jedoch zu Schwierigkeiten, wenn man mittels eines optischen j'adenbündels dieser Art eine relativ kleine Fläche, die

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zur körperlichen. Achse des Bündels nicht senkrecht otcht, gleichmäßig "beleuchten v/ill. Diese Bedingung kann beispielsweise eintreten, worn man zur Beleuchtung eines unmit^olbr.:.· unter den rH-iroskoptubus stehenden Objekttisches eine: den Tubus umschließende Faseroptik verwendet. Ähnliche Bedingungen gelten auch für den Fall, daß ein lichtempfindliches Element, beispielsv;eise ein Fotoleiter, von einer unmittelbar unter dem lichtempfindlich.!. η Element liegenden Oberfläche reflektierendes Licht aufnehmen üoll, wenn die Fläche senkrecht zur Seh- bzw. Betrachtungsachse steht und die das lichtempfindliche Element umschließende Faseroptik zur Beleuchtung der Oberfläche verwendet wird.

Es ist bekannt, daß man die optische Achse des einen optischen Faden verlassenden Lichtes unter einem Winkel zur körperlichen Achae des Fadens ablenken kann, wenn man die Endfläche des Fadens anschrägti. Fadenbündel mit derartig angeschrägten Fasern werden böreits zur verbesserten Beleuchtung von Objekttisohen in Mikroskopen verwendet. Konstriktion und Arbeitsweise derartiger herkömmlicher Geräte sind jedoch noch nicht vollständig zufriedenstellend. *

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde^ ein mit einfachen Mitteln wirtschaftlich herstellbares Ger&t dieser Art zu schaffen, das den gestellten Forderungen in besonders zuverlässiger Weise entspricht.

Ein Gerät der eingangs erwähnten Art zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß ein mit einem an beiden Seiten offenen, längsgerichteten Durchlaß versehener Körper von einer Vielzahl optischer Fäden umschlossen ist, die sich im wesentlichen parallel zum Durchlaß erstrecken, daß diese Fäden an ihren Enden nach innen gegen die Achse d#s Körpers rerichtet

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sind und jeweils eine angeschrägte Endfläche aufweisen, daß die Endflächen gemeinsam eine ebene, zur Achse des Durchlasses senkrecht stehende Eingfläche bilden, daß die optischen Austritt Sachsen aller Fäden im Bereich dieser Eingfläche mit der Achse des Durchlasses einen Winkel von 45° bilden, daß an die ojptischen Fäden eine Lichtquelle angeschlossen ist, daß die Optischen fäden das von dieser ausgehende Licht an der Ringtlache naoh außen auf die dieser nahegelegene Hegenstaft&eoberflache ausstrahlen, mnd daß fsua Auf fangett γόη der Gegenstandsoberfläche «^flektierenden Lichtes mit dem purehla0 des Körpers ein lichtempfindliches Element in Verbindung steht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

?ig. 1 einen senkrechten Schnitt durch das Gerät und

Fig. 2 eine Stirnansicht mit Blickrichtung von der Ebene 2-2 in Pig. 1 aus.

Sin erfindungsgemäß ausgebildetes Gerät 10 weist einen !Tubus bzw. Hohrkörper 12 mit flachen, zueinander parallelen Endflächen 16 und 18 sowie einen gestuften, längsgerichteten liitteldurchlaß 13 auf, der zwischen einer innenliegenden Stufe 15 und der Endfläche 16 einen Abschnitt 14 von kleinerem Durchmesser und zwischen der Stufe 15 und der anderen Endfläche 18 einen Abschnitt 17 von größerem Durchmesser besitzt. Der Tubus- 12 ist mit einer zylindrischen Außenfläche 20 ausgeführt, welche in einen stump fliegeiförmigen Abschnitt 22 endet, der nach innen gerichtet ist und an die Endfläche 16 anschließt. Der Flächenabschnitt 22 ist gegenüber einer Achse 19 unter einem Windel vor. reuiger als 45° geneigt. Die Endfläche 16 steht e-erJ-irecht zu der dem Ilitteldurchlaß 13 und dem Tubus

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gemeinsamen Achse 19· Der Tubus 12 ist von einer koaxialen Hülse 24 umschlossen, an welcher eine Vielzahl in Achsrichtung sich erstreckender, zueinander paralleler und die Außenfläche des Tubus 12 gleichmäßig bedeckender optischer Fäden angeordnet ist. Die Hülse 24 endet in einem stumpfkegelförmigen Abschnitt 26, der den Flächenabschnitt 22 des Tubus 12 überdeckt und in welchem die optischen Fäden nach innen gegen die ^chse ausgerichtet sind. Jeder der in dem Hülsenabschnitt 26 enthaltenen optischen Fäden hat eine angeschrägte Endfläche, so daß die Endflächen gemeinsam eine ebene Ringfläche 28 bilden, die senkrecht zur Achse 19 und koplanar zur Endfläche 16 des Tubus angeordnet ist. Aus der Kombination der nach innen ausgerichteten optischen Fäden und der angeschrägten, die Ringfläche 28 bildenden Fadenendflächen ergibt sich an der Fläche 28 für die ODtischen Fäden eine optische -.ustrittsach.se 30, die gegen die Achse 19 unter einem winkel 32 von 45 geneigt ist.

Die die Hülse 2A bildenden optischen Fäden sind in der Kühe der Endfläche 18 des Tubus 12 zu einem dichtgepackten Bündel 34 zusammengefaßt, in welchem die an den Außenflächenabschnitten und 22 des Tubus 12 gleichmäßig angeordneten Fäden ebenfalls in gleichmäßiger Anordnung über die ^uersclinittsflache des Bündels verteilt sind. Das Bündel 34 ist, wie in der Zeichnung gezeigt, aus dem Tubus 12 und aus der Hülse 24 herausgeführt. Es endet in siner Endfläche 36, die im wesentlichen flach ausgebildet ist und gewöhnlich senkrecht zu den körperlichen und optischen Achsen der das Bündel 34 bildenden Fäden steht. In der Nähe der Fläche 36 ist eine Lichtquelle 38 so angeordnet, daß sie Lichtstrahlen längs dieser Fäden aussendet. Durch die gleichmäßige Verteilung bzw. Anordnung der Fäden im Bündel 34 und in der Hülse 24 ist gewährleistet, d;.B das von der Lichtquelle ausgehende Licht gleichmäßig aus der Ringfläche 28 austritt.

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Koaxial zum Mitteldurchlaß I3 des Tubus 12 ist in dem Bohrungsabschnitt 17 ein-durchscheinender bzw. undurchsichtiger Rohrkörper 40 eingesetzt, der einen Mitteldurchlaß 42 aufweist und an der iJtufe 15 anliegt. Der Mitteldurchlaß 42 enthält ein zweites, dichtgepacktes Bündel 44 von optischen Fäden, die sich in dem riohrkörper bzw. dem Tubus 40 in axialer Richtung erstrecken und mit ihren Enden in eine gemeinsame Fläche 46 münden, die im wesentlichen flach ausgebildet ist und zu den optischen und körperlichen Achsen sowohl der Fäden als auch des Tubus senkrecht steht· An ihren entgegengesetzten Enden bilden die Fäden des Bündels 44 gemeinsam eine Endfläche 48, die ebenfalls im wesentlichen flach ausgebildet ist und gewöhnlich senkrecht zu den körperlichen und optischen Achsen der Fäden und des Tubus 40 steht. In der Nähe der Fläche 48 ist ein lichtempfindliches Element 50» beispielsweise ein Fotoleiter, so angeordnet, daß er die von der Fläche 46 in das Bündel 44 eintretenden Lichtstrahlen aufnimmt. In Weiterbildung der Erfindung kann das lichtempfindliche Element 50 innerhalb des Mxtteldurchlasses 13 angeordnet sein, so daß auf das zweite optische Fadenbündel 44 verzichtet werden kann. Es ist erkennbar, daß die Faseroptik 24 und das Bündel 34- von einer durchscheinenden bzw. undurchsichtigen Schutzschicht 58 bedeckt sind.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Endfläche des zur Beleuchtung und zur Betrachtung geeigneten Gerätes nach der Erfindung.

Zur Verwendung in Verbindung mit dem Gerät nach der Erfindung ist jede beliebige herkömmliche Art von optischen Fädengeeignet, beispielsweise Glasfäden, die sich im wesentlichen dadurch unterscheiden, daß sie in ihrem Kern eine hohe, in den Randbereichen eine niedrige Brechzahl haben. Andere Faserarten, wie z.B. Kunststoff-Fäden, sind ebenso geeignet. Zur Herstellung von D'adGnbärideln. ";ehfc man zweckmiißigerweise so vor,

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daß man Kunststoff- oder Glasfaden von hoher Brechzahl in einen Füllstoff mit niedriger Brechzahl, beispielsweise ein wärmehärtbares Harz, einbettet.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Gerät 10 wird nahe an einen Gegenstand 52 mit flacher Oberfläche 54- angesetzt« Der Gegenstand 52 ruht vorteilhaft auf einem Objektträger 56 auf. Die Lage des Gerätes 10 wird so eingestellt, daß die flache Endfläche 16 und die koplanare optische Ringfläche 28 zur Oberfläche 5^· parallel ausgerichtet sind und daß die Achse 19 des Mitteldurchlasses 13 senkrecht auf der Oberfläche 5^· steht. Von der Lichtquelle 38 ausgehende Lichtstrahlen werden längs der Faseroptik im Bündel 3^- und in der Hülse 24 übertragen und treten an der optischen Singfläche 28 längs der optischen Achsen 30 aus. Diese aus der ganzen Ringfläche 28 kommenden Lichtstrahlen treffen auf die Oberfläche 54- auf und werden von dieser reflektiert. Ein Teil der reflektierenden Lichtstrahlen gelangt über den Mitteldurchlaß 13 und die Faseroptik im Bündel 34 zum lichtempfindlichen Element 50· Es ist von Vorteil, wenn die optischen Austrittsachsen 30 der Fäden in der Hülse an der Oberfläche 54- die Achsen 19 des Tubus 12 schneiden.

Es ist bekannt, daß zur Feststellung der Streuung, anders als bei direkter Reflexion, die Beleuchtungsrichtung senkrecht auf die Oberfläche des Objektes bzw. des Gegenstandes gerichtet sein soll, dessen Streuung gemessen wird. Die Messung der Streuung erfolgt dann unter einem Winkel von 45° zur Oberfleiche. Diese Anordnung ist jedoch auch umkehrbar. Die Erfindung sieht für die Lichtstrahlen einen Auftreffwinkel von 45° an der Oberfläche des Gegenstandes vor, so daß die streuung in senkrechter Richtung au dieser Oberfläche gemessen wird. Dadurch ist größte Genauigkeit erreichbar, da hierbei für die Feststellung der streuung das Sichtfeld genau begrenzt ist. Die ge streu beil Lichtstrahlen treten in den Iiitteldurchlali 13 ein und v/erden in cUesüir. durch die optischen Finden des Bündels 4-4

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zur nachfolgenden Feststellung und Messung dem lichtemOfindlichen Element 5Θ zugeleitet.

Die !Erfindung schafft ein Gerät, dessen Aufbau sich durch eine minimale Gesamtabmessung der zum Beleuchten und Betrachten erforderlichen Ouerschnittsflaclie auszeichnet. Diesem Merkmal kommt besondere Bedeutung dann zu, wenn die Gtreuung an verhältnismäßig kleinen Flächen gemessen werden soll. ■■ ■

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Claims (4)

1. πι 13 it g a r; sprügh3

   Gerät zum Beleuchten einer Gefenstandooberfläche und zur: Betrachten des von dieser reflektierenden Lichtes,, dadiirch g e kennzeichnet, daß ein nit einem an beiden Saiten offe::.an, längsgerichteten Durchlaß (12) versehener Körper (12) von einer Vielzahl optischer Fäden (24) umschlossen ist, die sich in wesentlichen parallel zum Durchlaß (13) erstrecken, daß die Jäuexi (24) an ihren Luden nach innen gegen eine -Achse (19) des Körpers (12) gerichtet sind und jeweils eine angeschrägte zündfläche aufweisen, daß die Endflächen gemeinsam eine ebene, zur Achse (19) des Durchlasses (13) senkrecht stehende Itiiigfläche (28) bilden, daß die optischen Austrittsachsen (30) aller Fäden (24) im Bereich dieser Ringflache (28) mit der Achse (19) des Dtirchlasses (13) einen Winkel von 45 bilden, daß an die optischen Fäden (24) eine Lichtquelle (38) angeschlossen ist, daß die optischen Fäden (24) das von dieser ausgehende Licht an der Ringfläche (28) nach ε-ußen auf die dieser nahegelegene Gegenstandsoberfläche (54) ausstrrhlen, und daß zum Auffangen von der Gegenstandsoberfläche (54) reflektierenden Lichtes mit dem Durchlaß (13) des Körpers (12) ein lichtempfindliches Element (50) in Verbindung steht.
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längsgerichtete Durchlaß (13) eine Vielzahl von optischen Fäden (24) enthält, welche von der Gegenstandsoberfläche (54) reflektierendes Licht dem lichtempfindlichen Element (50) zuleiten.
3. 3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (12) eine ebene Endfläche (16) aufweist, welche zur Achse (19) des längsgerichteten Durchlasses (13) senkrocht steht und mit der ebenen Ringfläche (28) der optischen leiden (24) koplanar ausgerichtet ist.

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4. 4. Gerät zum Beleuchten einer Gegensbandsoberflache und zum Betracnten des von dieser reflektierenden Lichtes, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem längsgericnteten Mitteldurchlaß (13) versehener Tubus (12) eine zylindrische Außenfläche (20) auf v/eist, die in einen stumpfkegelförmigen Flüchenabschnitt (22) endet und von einer Hülse (24) umschlossen ist, welche aus einer Vielzahl sich in axialer Richtung erstreckender optischer Fäden besteht, daü in einem stumpfkegeIförmig;en Endabschnitt (26) der Hülse (24·) die optischen Fäden nach innen gegen die Achse (19) des Mitteldurchlasses (13) und längs des stunrofkegelförmigen Flächenabschnittes (22) der Außenfläche (20) des Tubus (12) ausgerichtet sind, daß jeder der optischen Fäden eine angeschrägte Endfläche aufweist, wobei alle Endflächen gemeinsam eine ebene Ringfläche (28) bilden, die senkrecht zur Achse (19) des Mitteldurchlasses (13) steht, daß die optische .oistrittsachse (30) jedes der Fäden im Bereich der Ringfläche (28) mit der Achse (19) des Mitteldurchlasses (13) einen winkel von 45° bildet, daß die optischen Fäden im Bereich des entgegengesetzten Endes der Hülse (24·) zu einem ersten Bündel (34) zusammengefaßt sind, in welchem die optischen Fäden über die Querschnittsfläche des Bündels gleichmäßig verteilt angeordnet sind, daß das erste Bündel (34) in eine Endfläche (36) mündet, daß im Mitteldurchlaß (13) des Tubus (12) ein zweites Bündel (44) von sich in axialer Richtung erstreckenden und mit Endflächen versehenen optischen Fäden aufgenommen ist, da« nahe der Endfläche (36) des ersten Bündels (34) eine Lichtquelle (38) und nahe der Endfläche (48) des zweiten Bündels (44) ein lichtempfindliches Element (5P) angeordnet ist, und daß bei Stellung des Gerätes nahe der Gegenstandsoberfläche (54) in welcher die ebene Ringfläche (28) der optischen Fäden parallel zur Gegenstandsoberfläche (54) und die Achse (19) des Mitteldurchlasses (13) des Tubus (12) senkrecht zu dieser Gegeixstandsoberfläche (54·) ausgerichtet ist, die Gegenstandsoberfläche (5^) mittels aus der Lichtquelle (38) ausgestrahlter und an der ebenen Ringfläche (28) der optischen Fäden austretender Lichtstrahlen beleuchtbar und das von der Gegenstandsoberfläche (5*0 reflektierende und

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   durch das zweite Faserbündel (44-) weitergeleitete Licht beobachtbar ist.

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