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Mikrofotografische Lichtmeßeinrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Objekthelligkeit
und damit zur Bestimmung der Belichtungszeit in mikrofotogrefischen Geräten nach
Patent ... (Patentanmeldung P 27 17 033.8).
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In dem Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 27 17 033.8) wird eine mikrofotografische
Lichtmeßeinrichtung für Aufsatzkameras an Mikroskopen beschrieben, bei denen aus
dem Aufnahme strahlengang mittels eines Strahlenteilers ein Teiletrahlenbündel ausgespiegelt
wird, welches ein Bild des Objektes in einer Bildebene entwirft, in der eine mit
einer Öffnung für Detailmessung versehene Meßfeldblende angeordnet ist, welcher
ein einschiebbarer fotoslektrischer Empfänger in Lichtrichtung nachgeordnet ist.
Die genannte Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Strahlenteiler
und der Meßfeldblende ein kardanisch aufgehängter Umlenkspiegel angeordnet ist und
daß sowohl Mittel zum Verstellen des Umlenkspiegels als auch Mittel zur Beobachtung
des in der Blendenöffnung erscheinenden Objektdetails vorgesehen sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Geräte der
oben genannten Art so umzugestalten,bzw. zu ergänzten, daß ihre Anwendungsmöglichkeiten
bzw. ihre
Bedienungsabläufe erweitert bzw. vervollkommnet werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe bei Geräten vr eingang genannten Art gelingt
dadurch, daß in Abwandlung des im Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 27 17 033.8)
Beschriebenen und Beanspruchten das Teilstrahlenbündel über mindestens ein kardanisch
aufgehängtes, reflektierendes Mittel zu der Meßfeldblende gespiegelt wird und daß
sowohl Mittel zum Verstellen des reflektierenden Mittels als auch Mittel zur Beobachtung
der in der Blendenöffnung erscheinenden Objektdetails vorgesehen sind. Dabei kann
das reflektierende Mittel ein Strahlenteiler im Aufnahmestrahlengang sein. Des weiteren
kann bei mikrofotografischen Lichtmeßeinrichtungen, wie sie durch das Hauptpatent
... (Patentanmeldung P 27 17 033.8) bekannt sind sowie durch die Patentansprüche
1 und 2 der vorliegenden Anmeldung unter Schutz gestellt werden, im Meßstrahlengang
vor der Meßfeldblende ein Vario-Objektiv angeordnet sein. Mit Vorteil kann darüber
hinaus die Trägerplatte für die Integralmeßblende und für die Detailmeßblende mit
einer durchsichtigen Trägerplatte fest verbunden sein, welche Markierungen in der
Größe der Detailmeßblende bzw. der Integralmeßblende trägt, welche während des Beobachtungsvorganges
in den Meßstrahlengang bringbar sind. Vorzugsweise können eine Lichtquelle, welche
die Meßfeldblende während des Beobachtungsvorganges von hinten beleuchtet, sowie
zusätzliche reflektierende Mittel vorgesehen sein, die ein Bild der Meßfeldblende
im Gesichtsfeld des Okulars entwerfen, wobei das zusätzliche reflektierende Mittel
ein Tripelspiegel sein kann, der das seitlich aus dem Prisma austretende Strahlenbündel
in sich zurück und sodann über das Prisma
zum Gesichtsfeld des Okulars
reflektiert.
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Durch diese vorgeschlagenen technischen Lösungsvarianten läßt sich
die in ihrer Grundkonzeption bereits bekannte mikrofotografische Lichtme ßeinrichtung
hinsichtlich ihrer Handhabung bedienungsfreundlicher, hinsichtlich ihrer Einsatzbreite
universeller sowie hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit effizienter und meßgenauer
gestalten.
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Die Erfindung ist nachfolgend in den Figuren anhand von schematischen
Ausführungsbeispielen erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der wesentlichen
optischen Bauteile eines Mikroskopes mit der erfindungsgemäßen Einrichtung; Fig.
2 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform mit herkömmlicher Zwischenoptik
und modifizierter Meßblendenträgerplatte; Fig, 3 eine dritte Ausführungsform, bei
welcher eine rückwärtige Einspiegelung der Meßfeldblende in den Mikroskop-Binotubus
erfolgt; und Fig. 4 eine von Fig. 3 abgewandelte AusführuAgsform, bei welcher anstelle
des ortsfesten Strahlenteilerwürfels im Aufnahmestrahlengang ein kardanisch gehalterter
Strahlenteiler und anstelle des kardanisch gehalterten Umlenkspiegels ein ortsfester
Umlenkspiegel vorgesehen sind.
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In Fig. 1 ist, entlang der (zunächst) senkrecht verlaufenden Achse
des mikroskopischen (Abbildungs-) Aufnahme-Strahlengangs ein Objekt 0, sodann ein
Objektiv 3 und ein kombiniertes Strahlenteilerprisma S angeordnet, von dem aus das
vom Objekt 0 kommende Strahlenbündel teilweise in den schräg abgewinkelten Okularteil
5 umgelenkt und zum andern Teil zu einem ortsfesten Strahlenteilerwürfel 11 weitergeleitet
wird, welcher sich in einem nicht mit dargestellten Aufsatztubus befindet.
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Eines der beiden Teilstrahlenbündel, die den Strahlenteiler 11 verlassen,
verläuft entlang der Vertikalachse des Gesamtsystems zur Aufsatzkamera 7, welcher
ein Kamera-Verschluß 8 vorgeordnet ist. Das am Strahlenteiler 11 abgezweigte Teilstrahlenbündel
beschreibt als Meßstrahlenbündel folgenden Weg: Es passiert zunächst ein Vario-Objektiv
36 und gelangt anschließend auf einen kardanisch aufgehängten Umlenkspiegel 12,
der der Einfachheit halber mit einer manuell betätigbaren Handhabe 12a versehen
ist, mittels der eine den eingezeichneten kreisbogenförmigen Doppelpfeilen entsprechende
räumliche Verkippung des Spiegels durchgeführt werden kann, wobei der Zentralpunkt
auf der Spiegeloberfläche seine Absolutlage in jeder Kippstellung dennoch beibehält.
Nach Verlassen des Umlenkspiegels 12 gelangt das Meßstrahlenbündel über eine auf
einem Blendenhalter 33 angeordnete, ortsfeste und hinsichtlich der Blendengeometrie
invarlante Meßfeldblende 33a und eine Öffnung 18 a, die sich in einem Schieber 18
befindet, auf einen Reflexspiegel 15, der auf dem Schieber 18 starr angelenkt ist,
und von dort aus zu dem Beobachtungsokular 10.
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Die der Zwischenbildebene 5a konjugierte Fläche 19, die Ebene des
Blendenhalters 33 und die Ebene des Schiebers 18 mit der Öffnung 18a sind, soweit
es die endlichen Dicken des Blendenhalters 33 und des Schiebers 18 zulassen, angenähert
in einer Ebene angeordnet.
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Derjenige Teil des Meßstrahlenganges, der zwischen dem Umlenkspiegel
12 und dem Reflexspiegel 15 liegt, ist mit der Bezugsziffer 17 versehen. Die gesamte
Meßeinrichtung, die von dem Meßstrahlenbündel durchlaufen wird, erhielt die Bezugsziffer
39. Auf dem Schieber, der der Einfachheit halber mit einer Handhabe 18c zum manuellen
Verschieben in Richtung des Doppelpfeils B versehen ist, befindet sich außerdem
eine Öffnung 18b, hinter der ein Fotoempfänger 14 angeordnet ist. Die gestrichelt
dargestellte, schwach sphärische Fläche 19 stellt die Zwischenbild-"Ebene" des Objektes
0 dar.
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Sie läßt sich mathematisch als Kugelkalotte beschreiben, wobei der
Kugelmittelpunkt mit dem ortsinvarianten Zentralpunkt des Umlenkspiegels 12 zusammenfällt.
Die Ebene, in der der Halter 33 für die Meßfeldblende 33a angeordnet ist, stellt
- mathematisch beschrieben - die Tangentialebene an die dargestellte Kugelkalotte
19 dar, wobei der Berührungspunkt mit dem Durchstoßpunkt der optischen Achse 17
des Meßstrahlenbündel -Abschnitts durch die Kugelkalotte 19 zusammenfällt.
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Prinzipiell unterscheidet sich das in der Fig. 1 der vorliegenden
Anmeldung Dargestellte von dem in der Fig. 2 des Hauptpatents ... (Patentanmeldung
P 27 17 033.8)schematisch Skizzierten darin, daß anstelle eines herkömmlichen Linsensystems
zwischen dem Strahlenteiler 11 und dem Umlenkspiegel 12 ein Vario-Objektiv 36
gesetzt
wurde. Durch die Verwendung einer Vario-Optik ist bei entsprechender Wahl des Variobereichs
ein stufenloser Wechsel zwischen Detailmessung und Integralmessung ohne Einschieben
einer Detail- oder Integralmeßblende in den Meßstrahlenbündel-Abschnitt 17 durchführbar.
Das bedeutet, daß man mit einer ortsinvarianten Blendenhalterung 33 auskommt, die
eine geometrisch invariante Blende 33a enthält.
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Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem während der Beobachtung
vor einer Detailmessung die Übersicht über das Gesamtobjekt erhalten bleibt.
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Zu diesem Zweck ist eine Meßfeldblenden-Trägerplatte 43, die eine
Detailmeßblende 43a und eine Integralmeßblende 43b enthält, mit einer etwa gleich
großen durchsichtigen Trägerplatte 43 d fest verbunden, auf der als Markierungen
gestrichelte Kreise 43c bzw. 43e aufgebracht sind, welche der Größe der Detailmeßblende
43a bzw. der Integralmeßblende 43b entsprechen.
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Obwohl die Meßblenden 43asund/oder 43b hinsichtlich ihrer Blenden-Geometrie
die verschiedensten Formen aufweisen können - z.B. als Kreis, Quadrat, Rechteck,
Polygon - und darüber hinaus auch größenvariabel ausgestaltet sein können, zeigen
im vorliegenden Auführungsbeispiel die Meßblenden 43a und 43b jeweils eine kreisrunde,
größeninvariante Form, so daß die gestrichelten Markierungen 43c bzw. 43e und die
Formen und Größen der Meßblenden 43a bzw. 43b einander korrespondieren.
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Natürlich wäre es auch möglich, auf der transparenten Trägerplatte
43d eine Vielzahl von unterschiedlichen geometrischen Markierungen - z.B. konzentrische
Kreise, Rechtecke verschiedener Abmessungen, Quadrate unterschiedlicher Kantenlängen,
etc. - vorzusehen, wobei
dann form- und/oder größenvariable Meßblenden
verwendet werden könnten.
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Mittels einer Handhabe 13c sind die zu einem Schieber verbundenen
Trägerplatten 43 und 43d in Richtung des Doppelpfeils A in die jeweils gewünschte
Arbeitsposition bringbar. Diese Translationsmöglichkeit wird durch eine entsprechende
Schwalbenschwanz-Gleitführungsbahn in einer Führungsleiste 46 angedeutet.
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Diese gezeigte Ausführungsform stellt selbstverständlich nur eine
beispielhafte Lösungsmöglichkeit dar. Der in Fig. 1 dargestellte Schieber 18 ist
im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 über einen angewinkelten Verbindungssteg 46a
mit der Führungsleiste 46 starr verbunden, wobei in der technischen Ausführung die
Höhe des Steges 46a möglichst gering gehalten wird, so daß der Schieber 18 unmittelbar
über der kombinierten Trägerplatte 43/43d zu liegen kommt, Dadurch wird bei Verschieben
des Schiebers 18 mittels der Handhabe 18 c in der durch den Doppelpfeil B angezeigten
Richtung zwangsläufig die kombinierte Trägerplatte 43/43d entsprechend verschoben.
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Während der Position "Beobachtennist die gekoppelte Schiebervorrichtung
18, 46, 43, 43d so angeordnet, daß die durchsichtige Trägerplatte 43d im Strahlengang
17 steht, wobei der Beobachter die zusätzliche Wahl hat, die Integral- oder die
Detailmeßblenden-Strichmarkierung 43e bzw. 43c in Beobachtungsstellung zu fahren.
Die Position "Messen" wird in der Weise eingestellt, daß die Schiebevorrichtung
18, 46, 43, 43d in Richtung B derart verschoben wird, daß die Meßfeldblenden-Trägerplatte
43 in einer
ihrer Wirkstellungen 43a bzw. 43b im Strahlengang 17
angeordnet ist.
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Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Übersicht
über das Gesamtobjekt erhalten bleibt, wenn die Beobachtung vor einer Detailmessung
durchgeführt wird. Und zwar geschieht dies in diesem Beispiel dadurch, daß ein Bild
der Blende - im vorliegenden Fall der Detailmeßblende 53a - zurückgespiegelt wird.
Zu diesem Zweck wird der Blendenschieber 53 quasi von hinten von einer besonderen
Lichtquelle 51 beleuchtet, und zwar über einen unter 45 zwischen der Meßfeldblenden-Trägerplatte
53 und dem Fotoempfänger 54 ein- und ausklappbaren Spiegel 57. Durch diese Beleuchtung
wird die Meßblende 53a bzw. 53b über den Umlenkspiegel 12 und den Strahlenteilerwürfel
11 zum Prisma P des Binotubus reflektiert, von dort zu einem Tripelspiegel 56 und
von diesem zurück in das Gesichtsfeld 5a des Okularteiles 5. Da in diesem Gesichtsfeld
das gesamte Objekt sichtbar ist, wird das jeweils angemessene Detail durch die zusätzliche
Beleuchtung besonders hervorgehoben und dadurch kenntlich gemacht. Die Auswahl des
gewünschten Details geschieht auch hier durch Kippen des Umlenkspiegels 12.
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Für die Belichtungsmessuug ist es dann lediglich erforderlich, den
Spiegel 57 auszuklappen. Dann kann der vom Strahlenteiler 11 abgezweigte Meßstrahlengang
in Verlängerung der durch den optischen Achsenabschnitt 17 vorgegebenen Richtung
ungehindert auf den Fotoempfänger 54 fallen und die Dauer der
Belichtung
in an sich bekannter Weise bestimmen. Während der Belichtung ist es zweckmäßig,
die Lichtquelle 51 durch einen Schieber 58 abzudecken, damit von dieser Quelle her
kein Falschlichtzum Fotoempfänger 54 gelangt.
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Wird die Lichtmenge nicht in einer der Zwischenbildebene 5a konjugierten
Ebene gemessen, sondern in einer einer Pupille konjugierten Ebene, so müssen zur
Erzeugung dieser Pupille der Fläche 19 sowie der Ebene des Blendenhalters 33 und
der Ebene des Schiebers 18 entsprechende Optiken, z.B. Linsen, zugeorndet werden.
Sie wurden aus Gründen der Vereinfachung jedoch nicht zeichnerisch dargestellt.
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Schließlich ist in Fig. 4 noch ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt,
bei dem das kardanisch aufgehängte reflektierende Mittel der Strahlenteiler 61 selbst
ist, der notwendigerweise im Aufnahmestrahlengang ohnehin angeordnet ist. Dafür
ist dann der Umlenkspiegel 62 fest angeordnet.
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Es wird darauf hingewiesen, daß diese geschilderte Ausführungsform,
d.h. die kardanische Aufhängung des Strahlenteilers 61 im Aufnahmestrahlengang,
nicht notwendigerweise nur bei einer solchen Ausführungsform anwendbar ist, die
im übrigen die Merkmale der Fig. 3 besitzt, sondern auch mit allen anderen bisher
beschriebenen Merkmalen kombiniert werden kann. Außerdem könnte dabei bei anderer
konstruktiver Gestaltung der Umlenkspiegel 62 ganz entfallen, nämlich dann, wenn
die Meßeinrichtung 59 so angeordnet wird, daß das MeDstrahlenbündel ohne Strahlenumlenkung
in sie einfällt. Die Handhabung des kardanisch gehalterten Strahlenteilers 61 geschieht
beispielsweise mittels
der Handhabe 61a; außer dieser rein mechanischen
Lösung sind selbstverständlich - in analoger Weise wie zu dem Umlenkspiegel 12,
12a der Fig. 1 bis 3 -auch elektrische, insbesondere mikroprozessorgesteuerte Lösungsvarianten
möglich. Der Punkt, um den der Strahlenteiler 61 allseitig gekippt werden kann,
fällt aus geometrisch-optischen Gründen mit drn Durchstoßpunkt der vertikalen Achse
des Aufnahmestrahlenbündels durch die Fläche des Strahlenteilers 61 zusammen.