DE2846056A1

DE2846056A1 - Beleuchtungsanordnung fuer mikroskope

Info

Publication number: DE2846056A1
Application number: DE19782846056
Authority: DE
Inventors: Akio Taira
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1977-10-21
Filing date: 1978-10-23
Publication date: 1979-04-26
Also published as: US4253726A; JPS6134127B2; DE2846056C2; JPS5459951A

Description

Olympus Optical Co. Limited oot 7696

Tokyo/Japan * ²³-^Okt' ¹⁹⁷⁸

L/Kdg

Beleuchtungsanordnung für Mikroskope

Die Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungsanordnung für Durchlichtbeleuchtung an Mikroskopen, die bei hoher sowie niedriger Vergrößerung durch einfache Umstellung eine gute Beleuchtung ermöglichen soll.

übliche Beleuchtungsanordnungen für Mikroskope, die von hoher auf niedrige Vergrößerung umstellbar sind, sind beispielsweise in dor US-PS 3 799 64 5 beschrieben. Eine solche Beleuchtungsanordnung hat den in Fig. 1A gezeigten Aufbau, bei dem eine Lichtquelle 1, eine Kollektorlinse 2, eine Feldblende 3, eine Aperturblende an einem Bild 1' der Lichtquelle, das von der Kollektorlinse 2 gebildet ist, ein Kondensor 5 und das zu betrachtende Objekt 6 vorgesehen sind. Die optischen Komponenten veranschaulichen in Fig. 1A ein Beleuchtungssystem für hohe Vergrößerung. Außerhalb des Strahlenganges im Beleuchtungssystem sind eine Hilfslinse 7 und eine Aperturblende 8 vorgesehen. Um diese Beleuchtungsanordnung für Mikroskopie mit kleiner Vergrößerung zu verwenden, werden die Hilfslinse 7 und die Aperturblende 8, die außerhalb des Strahlenganges, angeordnet sind, wenn das Beleuchtungs-

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system für hohe Vergrößerung verwendet wird, in den Strahlengang

eingeführt und ein Teil 5a. des Kondensors 5 wird nicht mehr vom Lichtbündel durchsetzt und es verbleibt nur der Teil 5 b im Strahlengang, Obwohl solch ein Beleuchtungssystem für hohe und niedrige Vergrößerungen geeignet ist, ist der Umstellbereich begrenzt. Insbesondere bei niedriger Vergrößerung eignet sich das Beleuchtungssystem nicht für ganz niedrige Vergrößerungsmaßstäbe, beispielsweise einfache Vergrößerung, da es nicht ein Beleuchtungsfeld liefern kann, dessen Fläche groß genug ist, die Gegenstandsfläche zu überdecken, auch wenn es für Vergrößerungsmaßstäbe bis hinunten zu 6-facher Vergrößerung geeignet ist. Um diese bekannte Beleuchtungsanordnung für ganz niedrige Vergrößerungen geeignet zu machen, muß das in Fig. 1B gezeigte Beleuchtungssystem weiter abgewandelt werden. In diesem Fall wird es jedoch unmöglich, ein Köhler-Beleuchtungssystem zu bilden und deshalb kann die Beleuchtungsanordnung nicht in Beleuchtungsverhältnissen verwendet werden, in denen die Feldblende und die Aperturblende wirksam arbeiten. Der Grund dafür ist, daß eine telezentrische Beleuchtung für niedrige Vergrößerungen erforderlich 1st und eine Linse mit genügend langer Brennweite, die beispielsweise 5 bis 1o mal so groß wie die der Kondensorlinse eines Beieuchtungssystems für hohe Vergrößerung ist, wird als Kondensorlinse benötigt und es ist daher schwierig, diese Bedingung zu erfüllen, wenn eine Linsengruppe eines Kondensorlinsensystems relativ nahe am Gegenstand für die Beleuchtung bei kleiner Vergrößerung angeordnet ist.

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Ά - ϊ

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchlichtbeleuchtungsanordnung für Mikroskope anzugeben, die einen Kondensor für hohe Vergrößerung und eine Aperturblende für hohe Vergrößerung enthält, die gegen eine/Kondensor, für niedrige Vergrößerung und eine Aperturblende für niedrige Vergrößerung austauschbar sind und die eine zusätzliche Hilfslinse aufweist, die in den optischen Weg eingeführt und aus diesem herausgezogen werden kann, um ein Bild der Lichtquelle in der Aperturblende zu erzeugen, wenn der Kondensor für hohe Vergrößerung durch den Kondensor für niedrige Vergrößerung ersetzt ist und die so ausgebildet ist, daß sie das Objekt in einem weiten Vergrößerungsbereich von 1 bis 1oo-facher Vergrößerung gut beleuchten kann.

auch
Dabei soll eine Durchlichtbeleuchtungsanordnung für Mikroskope angegeben werden, bei der eine Feldlinse in der Nähe der Aperturblende für niedrige Vergrößerung Linsen kleineren Durchmessers verwendet werden können.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmalen.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

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In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1A und Fig. 1B schematische Schnittansichten durch den

Aufbau einer üblichen Beleuchtungsanordnung für Mikroskope, Fig. 2A und Fig. 2B schematische Schnittansichten eines ersten

Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungsanordnung nach der Erfindung,
Fig. 3A und Fig. 3B schematische Schnittansichten eines zweiten

Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungsanordnung nach der Erfindung,
Fig.4A und Fig. 4B schematische Schnittansichten eines dritten

Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungsanordnung nach der Erfindung,
Fig. 5A und 5B schematische Schnittansichten eines vierten Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungsanordnung nach der Erfindung und

Fig. 6 eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau der Linsenanordnung bei der Beleuchtungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung näher veranschaulicht.

Bei dem in Fig. 2A und Fig. 2B dargestellten ersten Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2A die Anordnung in der Einstellung für die Mikroskopie bei hoher Vergrößerung, während Fig. 2B die Einstellung für niedrige Vergrößerung zeigt. Diese Beleuchtungsanordnung enthält eine Lichtquelle 11, eine Kollektorlinse 12, eine Feldblende 13, eine Aperturblende 14 für hohe Vergrößerung, einen Kondensor 15 für hohe Vergrößerung, einen Kondensor

909817/0963 ~⁵"

16 für niedrige Vergrößerung, eine Aperturblende 17 für niedrige Vergrößerung und eine Hilfslinse 18 für niedrige Vergrößerung- Um das Beleuchtungssystem in Verbindung mit einem Objektiv für hohe Vergrößerung zu verwenden, wird der Kondensor

16 für niedrige Vergrößerung, die Aperturblende 17 für niedrige Vergrößerung und die Hilfslinse 18 aus dem Strahlengang herausgeführt, wie in Fig. 1 gezeigt. Für das Zusammenwirken des Beleuchtungssystems mit einem Objektiv für niedrige Vergrößerung werden andererseits der Kondensor 16 für niedrige Vergrößerung, die Aperturblende 17 für niedrige Vergrößerung und die Hilfslinse 18 in den Strahlengang eingeführt und die Aperturblende 14 für hohe Vergrößerung und der Kondensor 15 für hohe Vergrößerung aus dem Strahlengang entfernt.

Da der Kondensor _t 16 für niedrige Vergrößerung weiter von dem zu betrachtenden Objekt entfernt·ist als der Kondensor 15 für hohe Vergrößerung - wie auch in der Zeichnung dargestellt ist es möglich, den hinteren Brennpunkt des Kondensors 16 für niedrige Vergrößerung nahe an der Oberfläche des Objekts anzuordnen und ein Köhler-Beleuchtungssystem zu bilden, selbst wenn der Kondensor für niedrige Vergrößerung eine lange Brennweite besitzt. Infolge der Tatsache, daß ein Kondensor mit langer Brennweite bei dem Beleuchtungssystem verwendet wird, wenn dies für Mikroskopie mit niedriger Vergrößerung eingestellt ist, kann eine Beleuchtung in einem Beleuchtungsfeld gewährleistet werden, das dem Gesichtsfeld eines Objektivs bei äußerst niedriger Vergrößerung entspricht.

9HQH17/nqS3

Die Fig.3A und 3B zeigen ein Ausführungsbeispiel 2 nach der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. -3 die Anordnung bei Mikroskopie mit hoher Vergößerung und Fig. 3B bei Mikroskopie mit geringer Vergrößerung zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Feldlinse 19 fest an der Gegenstandsseite der Aperturblende für niedrige Vergrößerung vorgesehen, während die anderen optischen Komponenten die gleichen wie beim Ausführungsbeispiel 1 sind. Das Ausführungsbeispiel 2 ermöglicht es, die Linsendurchmesser im Beleuchtungssystem auf ein Minimum herabzusetzen, da die Feldlinse 19 die Divergenz des Lichtbündels begrenzt. Die Fig. 4A und 4B veranschaulichen das Ausführungsbeispiel 3,bei dem eine Hilfslinse 18" für hohe Vergrößerung vorgesehen ist, die aus einer konkaven Linse besteht und anstelle der Hilfslinse 18 verwendet wird, die beim Ausführungsbeispiel 1 aus einer konvexen Linse besteht. Die Hilfslinse 18' wird, wie in Fig. 4A gezeigt, in den Strahlengang eingeführt, wenn das Beleuchtungssystem auf Mikroskopie mit starker Vergrößerung eingestellt ist. Um das Beleuchtungssystem auf eine Betrachtung mit niedriger Vergrößerung umzustellen, wird die Hilfslinse 18' aus dem Strahlengang entfernt und der Kondensor für niedrige Vergrößerung wird in den Strahlengang eingeführt, wobei eine Mikroskopie mit ganz niedriger Vergrößerung möglich wird. Das bedeutet, daß dieses Ausführungsbeispiel so ausgelegt ist, daß es ein Bild der Lichtquelle an der Stelle der Aperturblende erzeugt, die entsprechend der Vergrößerung des verwendeten Objektivs in dem Beleuchtungssystem gewählt wird.

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Schließlich veranschaulichen Fig. 5A und Fig. 5B das Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung, bei dem eine Hilfskondensorlinse 2o zusätzlich zum Kondensor 15 für hohe Vergrößerung vorgesehen ist und in Richtung vom zu betrachtenden Objekt 6 verschieblich ist, wenn das Beleuchtungssystem in Verbindung mit einem Objektiv mit niedriger Vergrößerung verwendet wird. Das heißt, zur Umschaltung des Beleuchtungssystems von hoher Vergrößerung, wie in Fig. 5A gezeigt, zu niedriger Vergrößerung, wie in Fig. 5B gezeigt, wird der Kondensor 15 für hohe Vergrößerung aus dem Strahlengang herausgeführt, die Hilfslinse in den Strahlengang eingeführt und die Kondensorhilfslinse 2o in der durch den Pfeil veranschaulichten Richtung verschoben, wodurch ein Beleuchtungseffekt ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel 1 erzeugt wird.

Das heißt, das Ausführungsbeispiel 4 ist so ausgebildet, daß
die Hilfskondensorlinse 2o ein Bild der Lichtquelle 11 in der Nähe der Aperturblende für hohe Vergrößerung erzeugt, wenn die Beleuchtungsanordnung auf Mikroskopie mit hoher Vergrößerung
eingestellt ist, wie in Fig. 5A veranschaulicht ist. Um das
Beleuchtungssystem auf Mikroskopie mit niedriger Vergrößerung umzustellen, wie es in Fig. 5B gezeigt ist, wird die Kondensorhilfslinse 2o als Kondensorlinse für niedrige Vergrößerung verwendet, indem sie verschoben wird, bis ihr vorderer Brennpunkt in der Nähe der Aperturblende angeordnet ist.

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Obwohl die Aperturblende 14 für hohe Vergrößerung und die Aperturblende 17 für niedrige Vergrößerung so ausgebildet sind, daß sie aus dem Strahlengang herausgenommen werden können, wenn sie zur Beleuchtung bei den Ausführungsbeispielen nicht benötigt werden, ist es möglich, diese Aperturblenden fest anzuordnen und sie zu öffnen, so daß sie das Beleuchtungslicht nicht behindern, wenn sie für die Beleuchtung nicht benötigt werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, einen Koppelmechanismus zu verwenden, der die Umschalt- und Verschiebevorgänge in einem Schritt als Umschaltung des Beleuchtungssystems für hohe Vergrößerung auf niedrige Vergrößerung und umgekehrt vornimmt. Von den beschriebenen Ausführungsbeispielen hat das Ausführungsbeispiel 3 den genauer in Fig. 6 dargestellt Aufbau mit den folgenden numerischen Daten:

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^Γι71'⁵ d..=24 η.,-1,534 ^

r₂-15_f4 ^KiSCh) _{d =17o}

r = co (Feldblende) ²

³ d-=23,3

r =47 7

⁴ ' d₄=6,5 n₂=1,516 ^

_r = OO

d₅=79 r_e ⁼ °° (Aperturblende für niedrige Vergrößerung)

^d6⁼³

r_R=-59,4
⁸

d =5 n₃-1,516

⁹ α g=4 n₄=1,'516

r. =-66,8
¹ d_1o=o,2

⁶⁶³

■₁₉= oo
¹² d,„=36

n₅=1,516

1 2 _r = oo (Aperturblende für hohe Vergrößerung)

d_l3=1,6 ^{14 d}14⁼⁹'² n₆=1_f62o

r_1fi=-48,2

d₁₆=o,2

r_i7=1o,2 ¹⁶

^{17 d}17⁼⁴'⁶ n₈=1_p755

r_1fi=12,1

d₁₃=o_f2

^Γΐ9~ ' ^d19⁼⁶'⁵· n₉=1,552

r ,- oo

n_lo=1,64o ^ _lo ⁼³⁴'⁵

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-Torin ι $

r^ bis r₂₁ die Krümmungsradien der Oberflächen der Linsen,

d₁ bis d„ die Dicken der Linsen und Luftabstände zwischen diesen,

n- bis n.. die Brechungsindizes der Linsen und Λ₁ bis ^j ₇ die Abbe-Zahlen der Linsen in der Reihenfolge von

der Lichtquelle aus bezeichnen.

Im vorliegenden Fall besteht der Kondensor 16 für niedrige Vergrößerung aus zwei Linsen, während der Kondensor für hohe Vergrößerung aus drei Linsen einschließlich einem Kittglied besteht.

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ORIGINAL INSPECTED

Leerseite

Claims

284S056

oot 7696 23. Okt.1978 L/Kdg

Patentansprüche

„ Durchlichtbeleuchtungsanordnung für Mikroskope, gekennzeichnet durch einen herausnehmbar angeordneten Kondensor (15) für Mikroskopie mit hoher Vergrößerung, eine Aperturblende (14) für hohe Vergrößerung, die herausnehmbar am vorderen Brennpunkt des Kondensors für hohe Vergrößerung angeordnet ist, einen herausnehmbar angeordneten Kondensor (16) für niedrige Vergrößerung und eine herausnehmbar angeordnete Aperturblende (17), die am vorderen Brennpunkt des Kondensors (16) für niedrige Vergrößerung angeordnet ist, wobei die Beleuchtungsanordnung derart eingerichtet ist, daß der Kondensor (15) für hohe Vergrößerung und die Aperturblende (14) für hohe Vergrößerung in den Strahlengang der Beleuchtungsanordnung eingeführt sind, wenn diese für Mikroskopie mit hoher Vergrößerung eingestellt ist und daß der Kondenser (16) für niedrige Vergrößerung und aie Aperturblende (17) für niedrige Vergrößerung in den Strahlengang der Beleuchtungsanordnung anstelle des Kondensors (15) für hohe Vergrößerung und der Aperturblende (14) für hohe Vergrößerung einführba^: sind, wenn die Beleuchtungsanordnung für Mikroskopie mit niedriger Vergrößerung umgestellt ist.

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2848056
2. Durchlichtbeleuchtungsanordnung für Mikroskope nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Stellung, in welche die Aperturblende (17) für niedrige Vergrößerung eingeführt wird, eine Feldlinse (19) angeordnet ist.

3. Durchlichtbeleuchtungsanordnung für Mikroskope nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Hilfslinse (18) für niedrige Vergrößerung aus dem Strahlengang der Beleuchtungsanordnung herausnehmbar angeordnet ist.

4. Durchlichtbeleuchtungsanordnung für Mikroskope nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,- daß eine zusätzliche Hilfslinse (18·) für hohe Vergrößerung im Strahlengang der Beleuchtungsanordnung herausnehmbar angeordnet ist.

5. Durchlichtbeleuchtungsanordnung für Mikroskope nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfslinse (18') eine konkave Linse ist, die in den Strahlengang für Beleuchtungsanordnung, wenn diese auf Mikroskopie mit hoher Vergrößerung eingestellt ist, eingeführt und wenn diese auf Mikroskopie mit niedriger Vergrößerung umgestellt/aus dem Strahlengang herausgeführt ist.

6. Durchlichtbeleuchtungsanordnung für Mikroskope nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aperturblende (17) für niedrige Vergrößerung fest im Strahlengang der Beleuchtungsanordnung angeordnet und wenn die Beleuchtungsanordnung für Mikroskopie mit hoher Vergrößerung umgeschaltet ist, geöffnet ist.

7, Durchlichtbeleuchtungsanordnung für Mikroskope nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aperturblende (14) für hohe Vergrößerung fest im Strahlengang der Beleuchtungsanordnung angeordnet und wenn die Beleuchtungsanordnung für Mikroskopie mit niedriger Vergrößerung verwendet wird, geöffnet ist.

8. Durchlichtbeleuchtungsanordnung für Mikroskope, gekennzeichnet durch einen herausnehmbar angeordneten Kondensor (15) für hohe Vergrößerung, eine in der Nähe des vorderen Brennpunkts des Kondensors (15) für hohe Vergrößerung angeordnete Aperturblende für hohe Vergrößerung, einen Hilfskondensor (2o), der entlang der optischen Achse verschieblich angeordnet ist und in verschiedenen Stellungen plaziert ist, wenn die Beleuchtungsanordnung für Mikroskopie mit hoher oder niedriger Vergrößerung verwendet wird, eine Aperturblende (17) für niedrige Vergrößerung, die herausnehmbar in der Nähe des vorderen Brennpunktes des Hilfskondensors (2o) angeordnet ist, wenn die Beleuchtungsanordnung auf Mikroskopie mit niedriger Vergrößerung umgestellt ist und eine herausnehmbar angeordnete Hilfslinse (18) , wobei die Beleuchtungsanordnung so ausgebildet ist, daß, wenn der Kondensor (15) für hohe Vergrößerung und die Aperturblende (14) für hohe Vergrößerung in den Strahlengang eingeführt sind, der Hilfskondensor (2o) so angeordnet ist, daß er ein Bild von der Lichtquelle in der Nähe der Aperturblende für hohe Vergrößerung erzeugt, wenn die Beleuchtungsanordnung für Mikroskopie mit hoher Vergrößerung eingestellt ist, während der Kondensor (15) und die Aperturblende (14) für hohe Vergrößerung aus dem Strahlengang

909817/0963 "⁴"

2845056

entfernt sind und der Hilfskondensor (2o) so angeordnet ist, daß sein vorderer Brennpunkt in der Nähe der Aperturblende (17) für niedrige Vergrößerung liegt, wenn die Aperturblende (17) für niedrige Vergrößerung und die Hilfslinse (18) in den Strahlengang der Beleuchtungsanordnung nach deren Umstellung für Mikroskopie mit niedriger Vergrößerung eingeführt sind.

9. Durchlichtbeleuchtungsanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die folgenden Konstruktionsdaten:

'/I]'** (nicht, „. V²⁴ "I'¹'^{534 1}V⁵⁵'⁵

^r2 ^ID'* sphärisch)

d_=17o χ ^ oo (Feldblende) ^Δ

d =23,3 r₄=47,7 ³

d.=6,5 n.,-1,516 \) > >=64

_r = oo * £ ι

d₅=79 ^rQ- °° (Aperturblende für niedrige Vergrößerung)

r₇= oo ⁶

d^=5 n,=1,516 i^-=64

r_fl=-59,4 ⁷ , ³

d =54_f6

d =o 2 d₁ =o,2

d =4 n₄»i/516

u ^^ /" C ft ^ ™

r_n=66,3

^d11⁼⁴ n₅-1,516 1^5=64

^r12* °°

d₁₂=36

^r ₁₃ ⁼ °° (Aperturblende für hohe Vergrößerung)

d₁o=1,6 r₁₄=35,6 ^1J

d₁₄=9,2 n_fi=1,62o y> =6o,3

T₁₅--18_f4 14 6

d ,=1,4 n_=1,785 ^7=25,7

τ- =—4 fl ? ' ' '

d₁₆=o,2

¹⁷ ' d,-=4.6 n_Q=1.755 \7_O=52,3

r=121 1/' ö' ^r8

. ._B , ^d13-°'²

₂ =-1o9,1

6,5 n_q«1,552

o,8 n_lo-1,64o

r' bis r_?1 die Krümmungsradien der Oberflächen der Linsen, d₁ bis d„ die Dicken der Linsen und- Luftabstände zwischen diesen/ n₁ bis n.. die Brechungsindizes der Linsen und

y) - bis Oη äie Abbe-Zahlen der Linsen in der Reihenfolge von der Lichtquelle aus bezeichnen.

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