DE3033758C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Köhlersche Auflicht- Hellfeld-Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope mit Einspiegelung des Beleuchtungsstrahlenbündels in eine Hälfte der Pupille eines Mikroskopobjektivs.

Im Nachschlagewerk "ABC DER OPTIK" von K. Mütze, Verlag Werner Dausien, Hanau (1961), werden Beleuch­ tungseinrichtungen dieser Art auf den Seiten 560/61 beschrieben und dargestellt. Der der Erfindung am nächsten kommende Typ wird als Prismenilluminator be­ zeichnet. Das Beleuchtungslicht wird an der Hypothenusenfläche eines rechtwinkligen Primas zum Objektiv hin reflektiert und durch dieses hindurch auf das Objekt geleitet. Das Prisma deckt die Austritts­ pupille des Objektivs zur Hälfte ab. Die Abbildung des Objekts erfolgt durch die andere Hälfte der Aus­ trittspupille hindurch. Um dabei eine Vignettierung des Gesichtsfeldes zu vermeiden, muß das Prisma möglichst in der Austrittspupille des Objektivs an­ gebracht werden. Aus diesem Grunde werden die Auf­ licht-Hellfeld-Objektive besonders kurz gefaßt.

Beleuchtungseinrichtungen dieser Art haben den Vor­ teil einer nahezu vollständigen Ausnutzung des ein­ gespiegelten Beleuchtungslichts. Sie können für eine streng Köhlersche Beleuchtung benutzt werden, bei der eine Leuchtfeldblende in die Objektebene und eine Aperturblende in die Austrittspupille des Mikroskop­ objektivs abgebildet wird. Bei Verwendung eines sog. Berek-Prismas ist auch eine Pol-Auflicht-Beleuchtung möglich. Nachteilig ist jedoch der aus Gründen einer einwandfreien Abbildung des Objekts zu fordernde geringe Abstand des Prismas vom Objektiv, der eine besondere Konstruktion für das Mikroskopstativ be­ dingt. Auswechselbare Beleuchtungseinrichtungen dieser Art sind nur für Mikroskope mit einzeln aus­ wechselbaren Objektiven üblich und nicht bei einer Revolverwechslung. Die nachträgliche Ausrüstung eines Durchlicht-Mikroskops mit einer solchen Auflichtein­ richtung ist nicht möglich.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Auflicht-Hellfeld-Beleuchtungseinrichtung anzugeben, die in einfacher Weise bei beliebigen Durchlicht- Mikroskopen, insbesondere einfacherer Bauart, nach­ gerüstet und auch als Polarisations-Auflicht-Beleuch­ tung ausgebildet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen 2 bis 11.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in der Zeichnung schematisch darge­ stellt sind. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung und

Fig. 2-4 Einzelheiten des strahlumlenkenden optischen Bauelements.

Die in Fig. 1 dargestellte Beleuchtungseinrichtung ist als separate Baueinheit vorgesehen, die auf den Bügel eines nicht weiter dargestellten Mikroskopsta­ tivs aufgesetzt werden kann. Das Gehäuse 1 ist auf der Lichteintrittsseite offen. Hier kann ein übliches Lampenhaus angeschlossen werden.

Lichtaustrittsseitig weist das Gehäuse 1 einen ge­ eigneten Anschlußstutzen 2 auf, der in die Tubus­ wechslung im Bügel des Mikroskopstativs eingesetzt werden kann. Das Beleuchtungsstrahlenbündel wird innerhalb einer Hülse 3 durch den Anschlußstutzen 2 hindurchgeführt, wobei nur ein Teil der einen Hälfte in der freien Öffnung des Anschlußstutzens benutzt wird. Die Hülse 3 reicht durch die im Bügel des Mikroskopstativs für das Beobachtungsstrahlenbündel vorgesehene Bohrung hindurch bis nahe an die Aus­ trittspupille eines ebenfalls nicht dargestellten Mikroskopobjektivs heran. Auf der Oberseite des Ge­ häuses 1 ist eine Öffnung 4 vorgesehen, in die ein Okulartubus eingesetzt werden kann.

Innerhalb des Gehäuses 1 sind in Lichtrichtung ge­ sehen eine variable Leuchtfeldblende 5, eine variable, senkrecht zur optischen Achse 6 verschiebbare Aper­ turblende 7, eine Kondensorlinse 8, ein Umlenkspiegel 9, ein Polarisationsfilter 10, eine Feldlinse 11 und ein strahlenumlenkendes optisches Bauelement 12 vorgesehen.

Die Kondensorlinse 8 erzeugt in der Ebene 13 ein Zwischenbild der Leuchtfeldblende 5. In der Nähe dieser Ebene ist die Feldlinse 11 angeordnet. Das Leuchtfeldstrahlenbündel wird durch das optische Bauelement 12 nach Unendlich abgebildet und leuchtet somit die eine Hälfte der Austrittspupille des nach­ folgenden, nicht dargestellten Mikroskopobjektivs aus.

Die Aperturblende wird im wesentlichen durch die Feldlinse 11 in die Ebene 14 abgebildet, in der die Austrittspupille des Mikroskopobjektivs liegt. Durch Verstellung der Aperturblende 7 senkrecht zur optischen Achse 6 kann ihr Bild in der Ebene 14 relativ zur optischen Achse 15 des Mikroskopobjektivs verschoben werden. Auf diese Weise kann auch der Beleuchtungswinkel variiert werden.

Die Neigung des Umlenkspiegels 9 ist so gewählt, daß die optische Achse 6 nach der Umlenkung zur optischen Achse 15 konvergiert. Durch diese Maßnahme kann der Spiegel 9 mit seiner unteren Begrenzungs­ kante aus der optischen Achse 15 herausgerückt werden, so daß er das Beobachtungsstrahlenbündel nicht vignettiert. Bei Weiterführung der geneigten optischen Achse 6 durch das Mikroskopobjektiv hin­ durch würde das Leuchtfeld in der Objektebene nicht zur optischen Achse 15 zentriert sein. Um die Zentrierung zu erreichen, hat das optische Bauelement 12 nicht nur abbildende, sondern auch strahlumlenken­ de Aufgaben, und zwar in der Weise, daß die rück­ wärtige Verlängerung der optischen Achse 6 durch das Zentrum des vom Objektiv erzeugten Zwischenbildes hindurchläuft. Bei einem nach Unendlich abbildenden Objektiv bedeutet dies, daß die optische Achse parallel zur optischen Achse 15 ausgerichtet wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Umlenk­ spiegel 9 eben und die Feldlinse 11 dem Spiegel nachgeordnet. Bei leichter Abänderung der optischen Daten des Abbildungssystems kann es sich auch er­ geben, daß die Feldlinse 11 dem Polarisator 10 vor­ geschaltet wird. Das könnte in Verbindung mit einer Polarisationsauflichteinrichtung von Vorteil sein, da alle dem Polarisationsfilter nachgeordneten optischen Glieder spannungsfrei sein müssen. Auf die Feldlinse 11 könnte ganz verzichtet werden, wenn der Umlenkspiegel 9 als Hohlspiegel ausgebildet wird, der gleichzeitig die Abbildung der Aperturblende 7 übernimmt.

Der erfindungsgemäße Aufbau der Beleuchtungseinrich­ tung hat den Vorteil, daß nach der Umlenkung des Be­ leuchtungsstrahlenbündels noch genügend Raum für die Einfügung eines Polarisationsfilters 10 verbleibt, das im Ausführungsbeispiel in der Zwischenbildebene 13 der Leuchtfeldblende 5 liegt. Es ist von entschei­ dender Beleutung, das Polarisationsfilter 10 dem Um­ lenkspiegel 9 nachordnen zu können, da jede spiegeln­ de Fläche depolarisierend wirkt.

Einzelheiten zum Aufbau des optischen Bauelementes 12 lassen sich aus den Fig. 2 bis 4 entnehmen. Dabei stimmt die in Fig. 2 dargestellte Linse mit dem in Fig. 1 eingesetzten Element 12 überein.

Aus einer Linse mit der optischen Achse 16 (Fig. 2a) ist exzentrisch ein in Fig. 2b in Aufsicht darge­ stelltes Element 12 herausgeschnitten, dessen durch ein Kreuz markiertes Zentrum von der optischen Achse 6 des Beleuchtungsstrahlenganges durchstoßen wird. Das Element 12 weist lichteintrittsseitig eine Plan­ fläche auf. Es wird in der Hülse 3 so gefaßt, daß die optische Achse 6 senkrecht auf dieser Planfläche steht. Die Seite mit dem abgeschnittenen Segment weist zur optischen Achse 15. Durch diese Formgebung wird eine lineare Begrenzung zwischen Beleuchtungsstrahlen- und Beobachtungsstrahlenbündel erreicht. Die Hülse 3 ist entsprechend dem linearen Abschnitt des Elementes 12 aufgeschnitten und mit einer Platte 17 wieder ver­ schlossen, so daß kein Streulicht in den Beobachtungs­ strahlengang gelangen kann.

Die Konstruktion des Elementes 12 nach Fig. 3 ist grundsätzlich die gleiche wie nach Fig. 2. Die Fassung des Elementes in der Hülse 3 ist jedoch der­ art, daß die Linsenachse 16 parallel zur optischen Achse 15 ausgerichtet ist. Die optische Achse 6 ist also zur lichteintrittseitigen Planfläche des Elemen­ tes 12 geneigt. Da die Achse 6 auch die Längsachse der Hülse 3 ist, muß die Fassungsbohrung für das Element 12 somit einen entsprechenden Winkel zur Achse 6 aufweisen. Diese Herstellungsschwierigkeiten bestehen bei der Anordnung nach Fig. 2 nicht. Bei der Anordnung nach Fig. 3 wirkt jedoch auch die Licht­ eintrittsfläche des Elementes 12 strahlumlenkend, so daß die erforderlichen Brechkräfte hier auf zwei Flächen verteilt werden können.

Da bei Beleuchtung mit weißem Licht die Strahlum­ lenkung mit einer Dispersion der Lichtstrahlen ver­ bunden ist, entstehen im Bild der Leuchtfeldblende Farbsäume. Um diese zu vermeiden, ist es vorteilhaft, das Element 12 als chromatisch korrigiertes Kittglied auszuführen, wie z. B. in der Darstellung nach Fig. 3.

Wie bereits beschrieben, hat das Element 12 zwei Aufgaben zu erfüllen. Diese beiden Aufgaben können auch auf zwei getrennte Elemente verteilt werden. In Fig. 4 dient zur weiteren Abbildung der Leucht­ feldblende ein zur optischen Achse 6 zentriertes Linsenglied 18. Die Strahlumlenkung besorgt ein Prisma 19, das zur Aufhebung der Dispersion eben­ falls verkittet sein kann.

Claims (11)

1. Köhlersche Auflicht-Hellfeld-Beleuchtungsein­ richtung für Mikroskope mit Einspiegelung des Beleuchtungsstrahlenbündels in eine Hälfte der Pupille eines Mikroskopobjektivs, dadurch ge­ kennzeichnet, daß

• a) ein erstes Linsenglied (8) zur Erzeugung eines Zwischenbildes (13) einer Leuchtfeldblende (5) vorgesehen ist, daß
• b) in der Nähe dieses Zwischenbildes (13) ein Um­ lenkspiegel (9) angeordnet ist, der den Quer­ schnitt des Beobachtungsstrahlenbündels des Mikroskops zu weniger als die Hälfte abdeckt und dessen Neigung so gewählt ist, daß die optische Achse (6) des Beleuchtungsstrahlenbündels zur optischen Achse (15) des Mikroskopobjektivs konvergiert, daß
• c) in der Nähe des Zwischenbildes (13) der Leuchtfeld­ blende (5) Mittel (11) zur Abbildung einer Aperturblende (7) angeordnet sind und daß
• d) in oder in der Nähe der Pupille (14) des Mikroskopobjektivs ein optisches Bauelement (12) angeordnet ist, das die optische Achse (6) des Beleuchtungsstrahlenbündels so umlenkt, daß ihre rückwärtige Verlängerung durch das Zentrum des vom Mikroskopobjektiv erzeugten Zwischen­ bildes hindurchläuft.

2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Zwischen­ bildes (13) der Leuchtfeldblende (5) eine Feld­ linse (11) angeordnet ist.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (9) als Hohlspiegel ausgebildet ist.

4. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Umlenkspiegel (9) ein Polarisator (10) unmittelbar nachgeschaltet ist.

5. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauelement ein exzentrisch zur optischen Achse (6) des Beleuchtungsstrahlenbün­ dels angeordnetes Linsenglied (12) ist.

6. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenglied (12) mit seiner optischen Achse (16) entweder parallel zur optischen Achse (15) des Mikroskopobjektivs oder parallel zur Beleuchtungsachse (6) ausge­ richtet ist oder eine zwischen diesen beiden Achsrichtungen befindliche Richtung einnimmt.

7. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenglied (12) lichteintrittsseitig eine Planfläche besitzt, die senkrecht zur optischen Achse (6) des ein­ tretenden Beleuchtungsstrahlenbündels steht.

8. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsen­ glied (12) als Kittglied ausgebildet ist.

9. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauelement aus einem zentrisch zur optischen Achse (6) des Beleuchtungsstrahlenbündels an­ geordneten Linsenglied (18) und einem strahlum­ lenkenden Prisma (19) besteht.

10. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauelement chromatisch so korrigiert ist, daß die Dispersion der Strahlen­ umlenkung kompensiert wird.

11. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Spiegel (9) nachgeordneten optischen Mittel (10, 11, 12) innerhalb einer Hülse (3, 17) angeordnet sind.