DE2739274B2

DE2739274B2 - Lichtoptisches Mikroskop für HeIl- und Dunkelfeldbeleuchtung

Info

Publication number: DE2739274B2
Application number: DE19772739274
Authority: DE
Inventors: Tatsuro Toyonaka Osaka Suzuki (Japan)
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1976-09-01
Filing date: 1977-08-31
Publication date: 1978-12-07
Also published as: JPS5330350A; DE2739274A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein lichtoptisches Mikroskop für Hell- und Dunkelfeldbeleuchtung.

Bei einem bekannten Mikroskop dieser Art gehört zu jedem Objektiv eine bestimmte Position eines Ringblendenrevolvers im Kondensor, um mit dem Umschalten auf den passenden Lichtring gleich eine exakt justierte Beleuchtung zu haben. Ein solcher Ringblendenrevolver erfordert viel Platz und ist aufwendig in der Herstellung. (Leitz-Firmenschrift 513-5b V/67FY/L.)

Aus der DE-OS 20 21 784 ist eine Beleuchtungseinrichtung für Auflichtmikroskope zur Erzeugung von Hellfeld- und Dunkelfeldbeleuchtung bekannt, bei der die Lichtquelle in die Objektivpupille abgebildet wird und zwischen der Lichtquelle und der Objektivpupille mindestens eine weitere Zwischenabbildung der Lichtquelle besteht, bei der in oder nahe dieser Zwischenabbildung in einem Bereich, in dem die Strahlbündel für Hellfeld- 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. Derartige optische Elemente mit der erforderlichen Präzision herzustellen, ist nicht immer einfach.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein lichtoptisches Mikroskop für hochauflösende Hell- und Dunkelfeldbeleuchtung anzugeben, das mit einfachen eo Mitteln auf verschiedene Betrachtungsarten umgestellt werden kann.

Dies wird erreicht durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Das lichtoptische Mikroskop für Hell- und Dunkelfeldbeleuchtung ermöglicht eine hochauflösende Hellfeldbetrachtung und hochauflösende Dunkelfeldbetrachtung durch Wechsel von Ringblende und Blende mit ringförmiger öffnung, um sie in verschiedenen Kombinationen zu verwenden. Eine hochauflösende Hellfeldbetrachtung ist möglich, wenn nur die Blende 3 mit ringförmiger öffnung 3a in das optische System eingeführt ist, ohne daß die Ringblende 7 verwendet wird und es ermöglicht hochauflösende Dunkelfeldbetrachtung, wenn sowohl die Blende 3 mit ringförmiger öffnung 3a als auch die Ringblende 7 in das optische System eingeführt sind.

In vorteilhafter Weiterbildung sind für Hell- und Dunkelfeldbeleuchtung Mittel vorgesehen, um die Blende und die Ringblende herauszunehmen und gegebenenfalls statt der ersteren eine mit Zentralöffnung und statt der letzteren eine Zentralblende einzuführen.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert, die schematisch den Aufbau des optischen Systems bei lichtoptischen Mikroskopen für Hell- und Dunkelfeldbeleuchtung nach der Erfindung zeigen. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 schematisch das optische System eines lichtoptischen Mikroskops für Hell- und Dunkelfeldbeleuchtung nach der Erfindung,

Fig.2 den Aufbau der in diesem Mikroskop verwendeten Blende mit ringförmiger öffnung und

Fig.3 den Aufbau der in diesem Mikroskop verwendeten Ringblende.

Das Prinzip der vorliegenden Erfindung sei anhand des in F i g. 1 gezeigten optischen Systems erläutert. Da das Okular in gleicher Weise wie bei den bekannten Mikroskopen ausgeführt sein kann, ist es dort fortgelassen. Das Beleuchtungssystem ähnelt dem optischen System für Köhler-Beleuchtung. Zunächst sind eine Leuchtfläche 1 und eine Sammellinse 2 vorgesehen. Dann folgt eine Blende 3 mit ringförmiger öffnung 3a, die den nachstehend noch näher beschriebenen Aufbau besitzt und so angeordnet ist, daß sie frei in den optischen Weg eingeführt und aus diesem herausgenommen werden kann und daß die Strahlung von der Leuchtfläche 1 auf die Blende 3 durch die Sammellinse 2 abgebildet wird. Eine Kondensorlinse 4 ist so angeordnet, daß die Blende 3 in die Stellung des vorderen Brennpunktes der Kondensorlinse 4 kommt. Dann folgt ein zu betrachtendes Objekt 5 und ein schematisch dargestelltes Objektiv 6. An der Stellung des hinteren Brennpunktes des Objektivs 6 ist eine Ringblende 7 so angeordnet, daß sie frei in den optischen Strahlengang eingeführt und aus diesem herausgenommen werden kann. Bei dem betrachteten optischen System ist die Blende 3, wie in F i g. 2 gezeigt, mit ringförmiger öffnung 3a, mit Radius rund Breite d ausgeführt. Dabei ist der Radius r der ringförmigen öffnung 3a der Blende 3 so gewählt, daß die durch das Objekt 5 hindurchgehende Strahlung, d.h. die sogenannten gebeugten Strahlen, Oter Ordnung durch den Randabschnitt des Objektivs 6 hindurchgehen und es ist vorteilhaft, die Breite dso klein wie möglich zu machen. Die Ringblende 7 ist, wie in Fig.3 dargestellt, ausgebildet. Wie daraus ersichtlich, ist die Ringblende 7 so aufgebaut, daß sie das Bild der Blende 3 mit ringförmiger öffnung 3a, das von dem Objektiv 6 in F i g. 1 erzeugt wird, abschirmt, d. h. das Bild der Strahlung, die durch den Randabschnitt des Objektivs 6 hindurchgelaufen ist und die von dem Objektiv 6 zum hinteren Brennpunkt des Objektivs 6 fokussiert worden ist. Daher werden der Radius r' und die Breite d' der

Ringblende 7 so gewählt, daß ihr Verhältnis zum Radius r und zur Breite d der ringförmigen öffnung 3a in der Blende 3 gleich dem Verhältnis der Bilder ihrer Gegenstände durch die Kondensorlinse 4 und das Objektiv 6 ist.

Ein Mikroskop, in dem die Blende 3 mit ringförmiger öffnung 3a und die Ringblende 7 in den optischen Strahlengang in der obenerwähnten Weise eingeführt sind, ermöglicht die Durchführung einer hochauflösenden Dunkelfeldbetrachtung. Das heißt, die von der Lichtfläche 1 ausgehende Strahlung wird auf die Blende 3 mit ringförmiger öffnung 3a durch die Sammellinse 2 abgebildet und die durch die ringförmige öffnung 3a hindurchgehende Strahlung wird Parallelstrahlung und beleuchtet mittels der Kondensorlinse 4 das Objekt 5. Von der das Objekt 5 beleuchtenden Strahlung gehen die gebrochenen Strahlen Oter Ordnung durch den Randabschnitt des Objektivs 6 und werden am hinteren Brennpunkt des Objektivs 6 abgebildet. Diese Strahlen werden jedoch durch die an dieser Stelle angeordnete Ringblende abgeschirmt. Mit anderen Worten werden von der durch das Objekt 5 gebrochenen Strahlung die sogenannten gebrochenen Strahlen Oter Ordnung ausgeschaltet und es ist so möglich, ein Dunkelfeldbild zu erhalten.

Bisweilen kann es schwierig sein, die Ringblende an der Stelle des hinteren Brennpunktes des Objektivs anzuordnen. Dann ist es jedoch möglich, das obenerwähnte Bild an eine andere Stellung zu projizieren unter Verwendung eines weiteren Linsensystems und das projizierte Bild abzuschirmen, indem die Ringblende an dieser Stelle angeordnet wird, wobei das Prinzip im wesentlichen das gleiche bleibt.

Wenn die Ringblende 7 aus dem optischen Strahlengang des in F i g. 1 gezeigten optischen Systems herausgenommen wird, ist es möglich, ein hochaufgelöstes Hellfeldbild zu betrachten. In diesem Fall ist das Objekt durch die Strahlung beleuchtet, die anders als bei der bekannten Hellfeldbeleuchtung durch die Blende 3 mit ringförmiger öffnung 3a hindurchgeht/Die bekannte Theorie bezüglich des Auflösungsvermögens in optischen Mikroskopen ist wie folgt. Es werden zwei helle Punkte, wie Löcher, in einem lichtundurchlässigen Gegenstand betrachtet und die Grenze für die Auflösung dieser beiden Löcher wird als das Verhältnis der numerischen Aperturen von Kondensorlinse und Objektiv erhalten. Es wird davon ausgegangen, daß das maximale Auflösungsvermögen erreicht ist, wenn das obenerwähnte Verhältnis 1 ist oder wenn die numerische Apertur der Kondensorlinse etwas größer als die numerische Apertur des Objektivs ist. In der Praxis sind jedoch die meisten durch Mikroskope zu betrachtenden Objekte wie folgt beschaffen. Anders als in der obenerwähnten Theorie sind zwei dunkle Punkte in einem hellen Feld gegeben. Daher sollte das Auflösungsvermögen von Mikroskopen auf der minimal auflösbaren Entfernung zwischen zwei solchen dunklen Punkten diskutiert werden. In diesem Fall kann jedoch die bekannte Theorie des Auflösungsvermögens nicht angewendet werden.

Aus diesem Gesichtspunkt kann das Auflösungsvermögen des Mikroskops nach der Erfindung wie folgt erklärt werden. Das Objekt wird als zwei dunkle Punkte einem hellen Feld angenommen und die Grenze zur Auflösung dieser zwei dunklen Punkte wird durch Berechnung und Experimente basierend auf dem Verhältnis der numerischen Aperturen von Kondensörlinsen und Objektiv und der Durchlässigkeitsverteilungskurve der Kondensorlinse bestimmt. Dabei zeigte sich, daß das maximale Auflösungsvermögen erreicht wird, wenn eine Blende 3 mit ringförmiger öffnung 3a, wie in F i g. 1 verwendet wird, und das Objekt durch die durch die ringförmige öffnung 3a hindurchtretende Strahlung beleuchtet wird, ohne daß die ganze Oberfläche der Kondensorlinse gleichförmig transparent gemacht wird, wie das bei den bekannten Mikroskopen der Fall ist und daß das dann erhaltene Auflösungsvermögen höher ist als das Auflösungsvermögen der bekannten optischen Mikroskope. Daher ist das Auflösungsvermögen des Mikroskops nach der vorliegenden Erfindung höher als das Auflösungsvermögen bekannter Mikroskope. Darüber hinaus hat es sich gezeigt, daß der mit dem Mikroskop nach der Erfindung erzielte Bildkontrast höher ist als der bei bekannten Mikroskopen erhaltene Kontrast und daß das Mikroskop nach der vorliegenden Erfindung besonders für die Betrachtung von feinen Texturen geeignet ist, d. h. durch Herausnehmen der Ringblende kann das Mikroskop nach der vorliegenden Erfindung als hochauflösendes Hellfeldmikroskop verwendet werden.

Weiterhin kann, wenn die Blende 3 mit ringförmiger öffnung 3a herausgenommen wird und eine übliche Lochblende an deren Stelle eingesetzt wird, die übliche Hellfeldbetrachtung durchgeführt werden. Wenn eine Blende dabei im optischen Strahlengang vorgesehen ist, um die gebeugte Strahlung Oter Ordnung, die zur optischen Achse konvergiert, abzuschirmen, ist es möglich, eine übliche Dunkelfeldbetrachtung durchzuführen.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, ermöglicht das Mikroskop nach der vorliegenden Erfindung sowohl hochauflösende Hellfeldbetrachtung und hochauflösende Dunkelfeldbetrachtung als auch übliche Hellfeldbetrachtung und übliche Dunkelfeldbetrachtung durch einfaches Einsetzen oder Herausnehmen der Blende mit ringförmiger öffnung, der Ringblende und deren Austausch usw., ohne eine Verschiebung des Objekts od. dgl. mit sich zu bringen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lichtoptisches Mikroskop für Hell- und Dunkelfeldbeleuchtung, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um in der vor dem Kondensor (4) gelegenen Bildebene der Lampe eine Blende (3) mit ringförmiger Öffnung (3a) einzuführen, daß die die ringförmige öffnung (3a) durchlaufende Strahlung nach Durchtritt durch einen Randbereich des Kondensors (4) zum Zentrum der Objektebene (5) gelenkt wird, und daß Mittel vorgesehen sind, um in einer zweiten Ebene, in die die erste von Kondensor (4) und Objektiv (6) abgebildet wird, eine Ringblende (7) einzuführen.

2. Lichtoptisches Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bildebene durch Zwischenabbildung mit einer zusätzlichen Linse an eine Stelle verlegt ist, an der die Ringblende (7) leicht einführbar ist.

3. Lichtoptisches Mikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Blende (3) und die Ringblende (7) herauszunehmen und gegebenenfalls statt der ersteren eine mit Zentralöffnung und statt der letzteren (7) eine Zentralblende einzuführen.