DE3041497C2

DE3041497C2 - Automatische Fokussiereinrichtung für Mikroskope

Info

Publication number: DE3041497C2
Application number: DE3041497A
Authority: DE
Inventors: Toshimi Hachiouji Tokyo Hayasaka
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1979-11-06
Filing date: 1980-11-04
Publication date: 1982-10-28
Also published as: DE3041497A1; US4364630A; JPS5853523Y2; JPS5674411U

Description

a) dem einzelnen Objektiv (1) ist in an sich bekannter Weise je eine gegen den Objektträger-Tisch (5) gerichtete Gasdüse (2) zugeordnet, die Bestandteil eines pneumatischen Regelkreises zum Einstellen des Soll-Abstandes zwischen Objektiv (1) und Objekt (6) ist;

b) der Regelkreis umfaßt außer einer Düse (2) eine Speiseleitung (3, 13) zwischen einer Gasquelle und einer Kupplungsvorrichtung {11} sowie je eine Zufuhrleitung (12) zwischen der Kupplungsvorrichtung (11) und je einer Düse (2);

c) die Kupplungsvorrichtung (11) ist drehfest mit der Umschalteinrichtung (4) verbunden und stellt zwischen der Speiseleitung (3,13) und der Zufuhrleitung (12) zu der Düse (2) des jeweils in Anwendung befindlichen Objektivs (1) eine leitende Verbindung her.

2. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Düsen (2) Mikroskoprohrdüsen sind, die die Objektivlinsen umgeben.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (2) neben den Objektivlinsen fest angeordnet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektivlinsen-Umschalteinrichtung (4) von Revolverbauart ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseleitung (3, 13) in einem Arm (7) des Ständers des Mikroskopes angeordnet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseleitung (3, 13) im Mikroskoptubus angeordnet ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung (11) einteilig mit dem Objektivrevolver (4) ausgebildet ist.

Die Erfindung betrifft eine automatische Fokussiereinrichtung für Mikroskope mit mehreren, auf einer Objektiv-Umschalteinrichtung angeordneten Objektiven unterschiedlicher Brennweite sowie mit einem Objektträgertisch.

Eine solche automatische Fokussiereinrichtung ist aus DE-OS 2t 02 922 bekannt. Hierbei wird bei Auswanderung der Objektebene aus der Fokusebene des Objektivs fotoelektrisch eine Steuereinrichtung erregt, die die Objektebene in die Fokusebene zurückführt. Eine solche Einrichtung ist jedoch verhältnismäßig aufwendig.

Ferner ist es aus DE-OS 14 72 298 bekannt, zur automatischen Scharfeinstellung bei einem Mikroskop mit nur einem einzigen Objektiv, am Objektiv eine mit einer Gaszufuhrleitung verbundene Düse anzubringen aus den Druckänderungen des Gases in der Leitung infolge des aus der Düse ausströmenden Gases und des wechselnden Abstandes zwischen Objektiv und Objekt ein Regelsignal für die Scharfeinstellung abzuleiten.

Diese automatische Brennweiteneinstelleinrichtung ist derart gestaltet, daß ein Gas aus einer Düse ausgestoßen wird, die an einer Objektivlinse eines Mikroskopes befestigt oder einteilig dieser angeformt ist, und zwar gegen die Fläche einer Probe; die Objektivlinse wird fokussiert durch senkrechtes Bewegen der Objektivlinse oder des Objektträgertisches entsprechend dem Gasdruck. Diese automatische Brennweiteneinstelleinrichtung ist in F i g. 1 dargestellt Hierbei umgibt eine Mikroskoprohrdüse 2 eine Objektivlinse 1; eine Gaszuleitung 3 ist an die Rohrdüse 2 angeschlossen. Ferner ist ein Revolver 4 vorgesehen, ein Objektträgertisch 5 sowie ein Ständerarm 7. Bei einer derart gestalteten, automatischen Fokussiereinrichtung wird Gas durch die Gaszufuhrleitung 3 der Rohrdüse 2 zugeführt, so daß das Gas durch den Raum 2a innerhalb der Rohrdüse 2 hindurchtritt und aus der Mündung 2b der Düse 2 auf die Fläche einer Probe 6 auftrifft Der Druck des auf diese Weise injizierten Gases wird mittels eines Detektors gemessen, der am Gaszuleitungsrohr 3 oder einem ähnlichen Element angeschlossen ist, und die Objektivlinse oder der Objektträgertisch wird in vertikaler Richtung entsprechend jenem Unterschied bewegt, der zwischen dem gemessenen Wert und einem vorgegebenen Wert besteht, um die Objektivlinse zu fokussieren. Sofern es sich um ein Mikroskop handelt, das mit einer Mehrzahl von Objektivlinsen ausgerüstet ist, so weist diese konventionelle automatische Fokussiereinrichtung die folgenden Nachteile auf: es ist hierbei erforderlich, die einzelnen Gasrohre an die einzelnen Objektivlinsen anzuschließen; da die Gasrohre unmittelbar an die Düse oder an die Mikroskoprohrdüse anzuschließen sind, stellt dies eine Beeinträchtigung der Mikroskoparbeit dar. Wird die in F i g. 1 dargestellte automatische Fokussiereinrichtung mit einem Mikroskop kombiniert, das eine revolverartige Objektivlinsen-Wechselvorrichtung hat so geraten die einzelnen Gaszufuhrleitungen beim Betätigen dieser Objektivünsen-Wechseleinrichtung durcheinander, so daß die Wechseleinrichtung im äußersten Falle sogar überhaupt nicht benutzbar ist. Falls die automatische Fokussiereinrichtung mit einem Mikroskop kombiniert ist das eine Objektivwechseleinrichtung aufweist, so läßt sich nur eine einzige Gaszufuhrleitung einsetzen. Das Wechseln von Objektiven erfordert die langwierige Prozedur des Anhaltens der automatischen Fokussiereinrichtung, des Abkoppeins der Gaszufuhrleitung von der Objektivlinse, des Umschaltens oder Umstellens der Objektivlinsen voneinander und schließlich das Anschließen der Gasleitung an die zum Mikroskopieren vorgesehene Objektivlinse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fokussiereinrichtung der eingangs genannten Gattung derart zu gestalten, daß beim Objektivwechsel ohne weiteren Bedienungsaufwand wie Abklemmen und Wieder-Ankoppeln von Leitungen oder dergleichen der dem eingestellten Objektiv entsprechende, richtige Abstand zwischen Objektiv und Objektträgertisch eingestellt wird, wobei die Einrichtung möglichst einfach und kostengünstig im Aufbau sein soll. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst:

a) dem einzelnen Objektiv ist in an sich bekannter

Weise je eine gegen den Objektträger-Tisch gerichtete Gasdüse zugeordnet, die Bestandteil eines pneumatischen Regelkreises zum Einstellen des Soll-Abstandes zwischen Objektiv und Objekt ist;

b) der Regelkreis umfaßt außer einer Düse eine Speiseleitung zwischen einer Gasquelle und einer Kupplungsvorrichtung sowie je eine Zufuhrleitung zwischen der Kupplungsvorrichtung und je einer Düse; ίο

c) die Kupplungsvorrichtung ist drehfest mit der Umschalieinrichtung verbunden und stellt zwischen der Speiseleitung und der Zufuhrleitung zu der Düse des jeweils in Anwendung befindlichen Objektivs eine !eitende Verbindung her.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt

F i g. 1 zeigt, wie bereits erwähnt, ein bereits bekanntes Mikroskop mit einem einzigen Objektiv sowie mit einer Brennweiten-Einstelleinrichiting.

F i g. 2 zeigt in Seitenansicht ein Mikroskop, das mit einer automatischen Fokussiereinrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist

F i g. 3 zeigt in Schnittdarstellung eine Einzelheit der Gaszufuhrleitung, die bei der automatischen Fokussiereinrichtung gemäß der Erfindung verwendet wird.

Bei der in Fig.2 dargestellten, automatischen Fokussiereinrichtung gemäß der Erfindung sieht man Objektivlinsen 1, Mikroskopleitungsdüsen oder Mikroskoprohrdüsen 2, eine Gaszufuhrleitung 3, einen Revolver 4, einen Objektträgertisch 5, eine Probe 6 und einen Stativarm 7. Alle diese Teile entsprechen im wesentlichen den bereits in F i g. 1 dargestellten, mit denselben Bezugszeichen versehenen. Ferner weist die erfindungsgemäße Einrichtung eine ringförmige Kupplungsvorrichtung 11 auf, die durch eine geeignete Fixiereinrichtung wie eine Schraube 15 am Revolver 4 befestigt ist. In dieser Kupplungsvorrichtung 11 sind Verbindungsbohrungen 11a in einer solchen Anzahl *o vorgesehen, die jener der Objektivlinsen entsprechen, welche am Revolver 4 befestigt sind. Man erkennt ferner Leitungen 12 zum Anschließen der Mikroskopleitungsdüsen der jeweiligen Objektivlinsen an die Verbindungsbohrungen 11a. Weiterhin ist eine Gaszu- «5 fuhrleitung 13 vorgesehen, die durch den Arm 7 hindurchgeführt ist. Das eine Ende dieser Zufuhrleitung 13 ist am Gaszuleitungsrohr 3 angeschlossen, das andere Ende an die in Kupplungsvorrichtung 11 eingebrachte Verbindungsbohrung Ha (Verbindungsschlitz). Der Bereich, in welchen die genannte Gaszufuhrleitung eingeformt oder eingelassen ist, ist in seinem Aufbau in Fig.3 dargestellt. Man sieht am vorderen Ende der Gaszufuhrleitung 13 einen Kragen 13a. Zwischen der äußeren Mantelfläche von Gaszufuhrleitung 1 j und dem Arm 7 ist im Bereich des genannten Kragens 13a eine Feder 14 eingelassen. Durch die Feder wird dafür gesorgt, daß der Vorderbereich der Gaszufuhrleitung 13 auf der Seite des Kragens 13a stets an de^r dem Arm zugewandten Seite von Kupplungsvorrichtung 11 dicht anliegt.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen, automatischen Fokussiereinrichtung beschrieben werden. Zunächst wird das mit einer solchen automatischen Fokussiereinrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstete Mikroskop in die Stellung gemäß Fig.2 verbracht. Die Mikroskopleitungsdüse 2 der Obiektivlinse, die der Probe 6 zugewandt ist, d. h. die in dem optischen Strahlengang liegende Linse ist an die Gaszufuhrleitung 13 mitteis des Schlauches 12 und der Verbindungsbohrung 11a der Kupplungsvorrichtung 11 angeschlossen. Wird Gas durch das Zufuhrrohr 3 in diesem Zustand herangeführt, so tritt dies durch Gaszufuhdeitung 13 und Schlauch 12 in die Mikroskopdüse 2 ein; aus der Düsenmündung Ib wird es sodann gegen die obere Fläche der Probe 6 geleitet Da der Druck des Gases von dem Abstand zwischen der Mündung der Mikroskoprohrdüse und der oberen Fläche der Probe 6 abhängt, wird die Objektivlinse automatisch dadurch fokussiert, daß der Gasdruck mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird, um den Differenzdruck zu ermitteln, und daß die Objektivlinse oder der Objektträgertisch in Abhängigkeit vom derart bestimmten Differenzdruck vertikal verschoben wird. Dies geschieht auf genau die gleiche Weise wie bei dem herkömmlichen, schon in der Beschreibungseinleitung beschriebenen Verfahren. Wird Revolver 4 zwecks Verwendens einer zum Mikroskopieren vorgesehenen, weiteren Objektivlinse verdreht, so wird Kupplungsvorrichtung 11 zusammen mit Revolver 4 verdreht; Verbindungsbohrung 11a der Kupplungsvorrichtung 11 liegt nunmehr abseits von der Mündung der Gaszufuhrleitung 13. Da die Mündungsfläche der Gaszufuhrleitung in diesem Zustand gegen die obere Stirnseite der Kupplungsvorrichtung 11 unter der Wirkung der Feder 14 angedrückt wird, wird der Strom des Gases, das durch Zufuhrrohr 3 in die Mikroskoprohrdüse 2 eingeführt wird, abgestoppt. Demgemäß steigt der Druck in der Gaszufuhrleitung an und die automatische Fokussiereinrichtung wird dahingehend betätigt, daß sie die Objektivlinse anhebt oder den Objektträgertisch absenkt. Wird der Revolver sodann so weit verdreht, bis eine zum Mikroskopieren vorgesehene Objektivlinse der Probe gegenüberliegt, so ist diejenige Verbindungsbohrung, die der »richtigen« Objektivlinse entspricht, und die aus den Verbindungsbohrungen 11a der Kupplungsvorrichtung 11 ausgewählt ist, an die Gaszufuhrleitung 13 angeschlossen. Das durch Gaszufuhrrohr 3 zugeführte Gas strömt daher durch die Gaszufuhrleitung 13, die mit Verbindungsbohrung 11a und Leitung 12 in Verbindung steht, und wird der Mikroskoprohrdüse zugeführt, die der zum Mikroskopieren vorgesehenen Objektivlinse entspricht, um von der Düsenmündung abgegeben zu werden. Demgemäß wird der Druck in der Gaszufuhrleitung vermindert und die automatische Fokussiereinrichtung dahingehend betätigt, wie oben beschrieben, daß der Objektträgertisch aus seiner abgesenkten Position angehoben wird (oder daß die Objektivlinse aus ihrer angehobenen Posistion abgesenkt wird), um die Objektivlinse zu fokussieren.

Obwohl die Kupplungsvorrichtung im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel am Revolver befestigt ist, ist es auch möglich, die Kupplungsvorrichtung mit dem Revolver einteilig zu gestalten. Ferner braucht die Objektivlinsen-Wechseleinrichtung keineswegs vom Revolver-Typ zu sein; sie kann beispielsweise auch eine Schiebereinrichtung sein. Auch ist die Anordnung der Gaszufuhrleitung nicht beschränkt auf die Ausführungsform, die den Arm des Ständers verwendet; vielmehr kann sie auch an einem anderen Ort angeordnet sein, beispielsweise in der Nähe des Mikroskoptubus.

Aus der vorstehenden Beschreibung versteht es sich, daß die erfindungsgemäße automatische Fokussiereinrichtung für Mikroskope eine einzige Gaszufuhrleitung verwendet und die Notwendigkeit vermeidet, beim

Umschalten von einer Objektivlinse zu einer anderen, zum Mikroskopieren ausgesuchten die Gaszufuhrleitung erneut anzuschließen. Weiterhin ermöglicht es die automatische, erfindungsgemäße Fokussiereinrichtung für Mikroskope, die Gaszufuhrleitung an einen solchen Ort zu legen, daß die Mikroskopierarbeit nicht beeinträchtigt wird. Ein mit der erfindungsgemäßen automatischen Fokussiereinrichtung ausgerüstetes Mikroskop läßt sich somit leichter handhaben. Da ferner die Leitung zum Anschließen der Verbindungsbohrung der Kupplungsvorrichtung an die Mikroskoprohrdüse integral mit jeder einzelnen Objektivlinse gestaltet werden kann, verursacht diese Leitung auch keinerlei Behinderung der Mikroskopierarbeit. Ein mit der erfindungsgemäßen, automatischen Fokussiereinrichtung ausgestattetes Mikroskop erlaubt somit das Umschalten von einer Objektivlinse auf die andere in gleicher Weise wie bei einem gewöhnlichen Mikroskop, das keinerlei Fokussiereinrichtung aufweist; das automatische Fokussieren der zum Mikroskopieren vorgesehenen Objektivlinse läßt sich dann wiederum durch einfaches Umschalten der Objektivlinsen durchführen. Beim Umschalten von einer Objektivlinse auf die andere besteht keinerlei Gefahr, daß die Objektivlinsen an die Probe anstoßen, da der Objektträgertisch abgesenkt (oder die Objektivlinse angehoben) wird. Außerdem lassen sich Objektivlinsen, die mit Düsen ausgerüstet sind, welche bei konventionellen automatischen Fokussiereinrichtungen und bei Verwendung von Gasdruck eingesetzt wurden, für automatische Fokussiereinrichtungen gemäß der Erfindung ohne jegliche Abänderung oder Umgestaltung einsetzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Automatische Fokussiereinrichtung für Mikroskope, mit mehreren auf einer Objektiv-Umschalteinrichtung angeordneten Objektiven unterschiedlicher Brennweite sowie mit einem Objektträger-Tisch, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: