DE3122538C2 - Beleuchtungsoptik-Wählvorrichtung für ein Mikroskop - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Wechseln der Beleuchtungsoptik eines Mikroskops geschaffen, welches eine Vielzahl von Beleuchtungsoptiken mit unterschiedlichen Vergrößerungswerten hat. In einem Randbereich der Bildebene der Objektive ist ein photometrisches Lichtempfangselement angeordnet, dessen Ausgang beim nacheinander erfolgenden Wechsel der Beleuchtungsoptiken festgestellt wird. In Übereinstimmung mit dem festgelegten Wert wird das Zusammenpassen zwischen Objektiv und Beleuchtungsoptik bestimmt und diejenige Beleuchtungsoptik gewählt, die jeweils am besten paßt.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik-Wählvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine Vorrichtung diener Ai; ist bekannt (DE-OS 28 46 655). Die Steuerung der automatischen Beleuchtungsoptik-Wählvorrichtung erfov' hierbei in Abhängigkeit von Kenndaten, die jedem einzelnen Wechselobjektiv zugeordnet sind und über eine entsprechende Abtasteinrichtung von dem am Mikroskoprevolver eingeschraubten Objektiven abgenommen wird. Diese ·*ο bekannte Vorrichtung setzt speziell ausgebildete Wechselobjektiv-Passungen voraus, die je nach Vergrößerung beispielsweise unterschiedliche Länge des Gewindeabschnittes aufweisen, in bestimmter Weise abgeschrägt sind oder die sonstige spezielle Kennzeichen tragen. Mit üblichen Standardobjektiven kann die bekannte Vorrichtung nicht betrieben werden. Das bekannte automatische Wählsystem setzt vielmehr speziell ausgebildete Wechselobjektive voraus, die in der Herstellung noch dazu relativ teuer, weil unterschiedlich, sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung dieser Art zu schaffen, die unabhängig von der Konstruktion und Ausbildung der jeweils verwendeten Wechselobjektive arbeitet.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung geraäß Oberbegriff des Hauptanspruchs durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist unabhängig «> von der Art der verwendeten Wechselobjektive des Mikroskops, sie kann mit üblichen standardisierten billigen Wechselobjektiven für solche Mikroskope benutzt werden, da die Auswahl der für ein eingeschraubtes Objektiv jeweils günstigsten Beleuchtungs- t>'> optik über eine Detektorschaltung erfolgt, die unmittelbar die optimale Ausleuchtung in der Bildebene bestimmt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist also unabhängig von den jeweils verwendeten Objektiven.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Wechseln der Beleuchtungsoptik eines Mikroskops gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig.2(A), (B) und (C) Draufsichten zur Erläuterung des Verhältnisses zwischen dem Sehfeld des Objektivs, dem Beleuchtungsfeld der Beleuchtungsoptik und photometrischen Elementen.

In F i g. 1 ist eine Lichtquelle 11 zur Beleuchtung zu sehen, deren Licht durch einen Kondensor 12 und über einen Umlenkspiegel 13 durch eine im Beleuchtungsstrahlengang angeordnete Linse 1Λ der Beleuchtungsoptik fällt um eine Probe 2 zu beleuchten. Eine Objektabbildnng der beleuchteten Probe 2 wird mittels eines im Beobachtungsstrahlengang angeordneten Objektivs 3A auf einen vorherbestimmten Wert vergrößert und in eine Bildebene 5 projiziert, um durch ein hier nicht gezeigtes Okular betrachtet zu werden.

Aus Gründen der Zweckmäßigkeit wird in der vorliegenden Beschreibung für das gewählte Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Objektiven mit unterschiedlichen Vergrößerungswerten anhand eines Paares von Objektiven 3Λ, 3ß erläutert, von denen das Objektiv 3A eine stärkere Vergrößerung, beispielsweise eine Vergrößerung von 100 und das Objektiv 3ß eine kleinere Vergrößerung, z. B. eine Vergrößerung von 10 ermöglicht. Diese Objektive 3A, 3B sind abnehmbar an einem Revolver 4 angebracht und können wahlweise durch Drehen des Revolvers 4 im Beobachtungsstrahlengang angeordnet werden. Die Linsen der Beleuchtungsoptik, die unterschiedliche Vergrößerungswerte haben, sind gleichfalls anhand eines Paares von Linsen 1/4 und Iß gezeigt, die jeweils einen hohen bzw. einen niedrigen Vergrößerungswert haben.

Gemäß der Erfindung ist mindestens ein photometrisches Lichtempfangselement 6 in einem Randbereich der Bildebene 5 angeordnet, dessen Ausgang an einer Detektoranordnung 7 anliegt. Die Detektoranordnung 7 kann z. B. eine zentrale Verarbeitungseinheit mit Speicher und Vergleichsschaltung aufweisen, um den photoelektrischen Ausgang des Lichtempfangselements 6 festzustellen und zu speichern. Beim nacheinander erfolgenden Wechsel der Linsen \A, Iß der Beleuchtungsoptik werden die gespeicherten Werte miteinander verglichen, um denjenigen Ausgang festzustellen, der den größten Wert hat Ein entsprechendes Signal wird dann an eine Antriebsvorrichtung 8 angelegt, die zum Wechseln der Linsen der Beleuchtungsoptik benutzt wird. Es sei noch darauf hingewiesen, daß beim Vergleich der Ausgänge des Lichtempfangselements 6 die Antriebsvorrichtung 8 die Vielzahl von Linsen der Beleuchtungsoptik nacheinander wechseln kann. Die Antriebsvorrichtung 8 dient dazu, in Abhängigkeit von dem Signal diejenige Linse der Beleuchtungsoptik in den Beleuchtungsstrahiengang zu bewegen, die den maximalen Ausgangswert erzeugt hat.

Im Gebrauch wird zunächst davon ausgegangen, daß eine Beobachtung unter Benutzung des Objektivs 3/4 mit starker Vergrößerung vorgenommen wird. Wenn die Linse \A der Beleuchtungsoptik zum Beleuchten der Probe 2 benutzt wird, formt das Objektiv 3A eine vergrößerte Objektabbildung. Die Helligkeit im Randbereich der Abbildung wird vom Lichtempfangselement 6 festgestellt und der photoelektrische Ausgang

desselben an die Detektoranordnung 7 angelegt, die den Ausgang wahrnimmt und speichert Anschließend wird die Linse der Beieuchtungsoptik gegen die Linse XB ausgetauscht um die Probe 2 zu beleuchten, und eine Objektabbildung derselben wird mit dem Objektiv 3A geschaffen. Die Helligkeit dieser Objektabbildung wird mit dem photoelektrischen Lichtempfangselement 6 festgestellt, dessen Ausgang an die Detektoranordnung 7 angelegt wird, die den Ausgang wahrnimmt und speichert

Die beiden gespeicherten Werte werden miteinander verglichen und der größere Wert an die AntriebsvorrichtuKg 8 angelegt In Abhängigkeit von diesem Ausgangswert bringt die Antriebsvorrichtung 8 diejenige Linse der Beieuchtungsoptik, die den maximalen Wert erzeugt hat in den Beleuchtungsstrahlengang, beim vorliegenden Ausfühmngsbeispiel die Linse XA der Beieuchtungsoptik mit der starken Vergrößerung.

Wenn das Objektiv gegen das Objektiv 3ß mit der kleineren Vergrößerung ausgetauscht wird, werden nacheinander die Linsen XA, Iß der Beieuchtungsoptik zum Beleuchten der Probe ausgetauscht und die Ausgangssignale des photometrischen Licht'tmpfangseiementes 6 miteinander verglichen, um diejenige Linse der Beieuchtungsoptik festzustellen, die das maximale Ausgangssignal erzeugt im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Linse Iß mit der kleinen Vergrößerung. Dementsprechend wird diese Linse der Beieuchtungsoptik in den Beleuchtungsstrahlengang bewegt

So wird erfindungsgemäß diejenige Beieuchtungsoptik, die dem gerade benutzten jeweiligen Objektiv am besten entspricht, automatisch gewählt.

Bei der Überlegung des Grundes, weshalb das beschriebene Verfahren die Wahl der optimalen Beieuchtungsoptik ermöglicht, ist zu bedenken, daß bei der Benutzung des Objektivs mit starker Vergrößerung (Objektiv 3A) während die im Beleuchtungsstrahlengang angeordnete Linse der Beieuchtungsoptik eine kleine Vergrößerung schafft (Linse XB), das Beleuchtungsfeld der Optik mit kleiner Vergrößerung größer ist als das der Optik mit der starken Vergrößerung. Das Beleuchtungslicht trifft also auf das Objektiv 3/4 über die ganze Pupille hinweg auf. Da jedoch die Optik mit der kleinen Vergrößerung eine numerische Apertur hat, die beträchtlich geringer ist als die der Optik mit der starken Vergrößerung, ergibt sich eine unzureichende Lichtmengt'. Folglich ist der Ausgang des photometrischen Lichtempfangselements 6 für die hier beschriebene Kombination niedrig.

Wenn im Gegensatz dazu das Objektiv 3ß mit der kleinen Vergrößerung in Kombination mit der Linse XA der Beieuchtungsoptik mit der starken Vergrößerung benutzt wird, gilt das Umgekehrte. Mit anderen Worten, das Beleuchtungsfeld ist kleiner im Vergleich zu dem, welches mit der Optik mit der kleinen Vergrößerung erzielt wird. Folglich wird eine Abbildung von einem Teil geschaffen, der nicht beleuchtet wird, wenn das Objektiv 3ß mit der geringen Vergrößerung benutzt wird. Andererseits hat die Optik mit der starken Vergrößerung eine größere numerische Apertur und ' erzeugt folglich große Helligkeit. Die mit dem Objektiv 3ß geschaffene Abbildung ist also nur in ihrem Mittelbereich sehr hell, während der Randbereich dunkel ist. weil e.^ an Lichteinfall fehlt. Dementsprechend erzeugt das photometrische Lichtempfangsele- ' ment 6 wieder einen Ausgang mit niedrigem Wert.

Bei einer Kombination des Objektivs 3A mit starker Vergrößerung mit der L ise 14 der Beleiichlungsoptik mit starker Vergrößerung oder einer Kombination des Objektivs 3ß mit geringer Vergrößerung und der Linse \B der Beieuchtungsoptik mit geringer Vergrößerung, die beide jeweils die beste Paarung darstellen, fällt da» Sehfeld des Objektivs mit dem Beleuchtungsfeld der Beieuchtungsoptik zusammen. Die Beieuchtungsoptik hat eine numerische Apertur, die zu der numerischen Apertur des Objektivs paßt, so daß die gesamte Objektabbildung, die mit dem Objektiv geschaffen wird, ausreichend hell ist Eine solche Kombination führt also zu einem maximalen Ausgang des photometrischen Lichtempfangselements 6.

Diese drei Kombinationsalternativen sind in den Fig.2(A), (B) und (C) gezeigt, die das Verhältnis zwischen Sehfeld, Beleuchtungsfeld und Anordnung photometrischer Elemente schematisch darstellen. Im einzelnen zeigt Fig.2(A) die Verwendung einer Beieuchtungsoptik mit geringer Vergrößerung in Kombination mit dem Objektiv 3A für starke Vergrößerung (100 x). Hierbei liegt die Stelle, an der photometrische Lichtempfangselemente 6, die in einem Randbereich des Sehfeldes 9 cicj Objektivs 3Λ angeordnet sind, innerhalb des Beleuchiungsfeldes 10. Da aber die numerische Apertur der Beieuchtungsoptik kleiner ist als die des Objektivs 3A mit der starken Vergrößerung, bleibt das gesamte Beleuchtungsfeld dunkel, so daß die photometrischen Lichtempfangselemente 6 einen Ausgang von geringem Wert erzeugen.

F i g. 2(B) zeigt die Verwendung der Beleuchtungsop■· tik mit starker Vergrößerung in Kombination mit dem Objektiv 3B mit geringer Vergrößerung (l(j χ). Hierbei sind die photometrischen Lichtempfangselemente 6 außerhalb des Beleuchtungsfeldes 10 angeordnet, welches folglich sehr dunkel bleibt. Deshalb erzeugen die Lichtempfangselemente 6 einen Ausgang von geringem Wert.

Im Gegensatz dazu zeigt F i g. 2(C) die beste Paarung zwischen Objektiv und Beieuchtungsoptik. In diesem Fall paßt das Beleuchtungsfeld 10 und die numerische Apertur der Beieuchtungsoptik gut zum Sehfeld 9 bzw. zur numerischen Apertur des Objektivs, so daß die Unyibung der photometrischen Lichtempfangselemente 6 ausreichend heil ist. Sie erzeugen also einen maximalen Ausgang.

Aus der Beschreibung ergibt sich, daß diejenige Beieuchtungsoptik, die dem jeweils benutzten Objektiv am besten entspricht, selbsttätig ausgewechselt werden kann, indem die Beieuchtungsoptik gegen das verwendete Objektiv ausgewechselt wird, die einzelnen Ausgangswerte des photometrischen Lichtempfangselements gespeichert und miteinander verglichen werden, um diejenige Beieuchtungsoptik zu bestimmen, die den höchsten Ausgangswert erzeugt.

In den Fig.2(A) bis 2(C) ist zwar die Verwendung von vier photometrischen Lichtempfangselementen 6 gezeigt, jedoch lieg» auf der Hand, daß nur mindestens ein photometrisches Lichtempfangselement im Randbereich der Abbildung vorgesehen zu sein braucht. Jedoch ermöglicht die Anordnung einer Vielzahl von photomefrischen Lichtempf-ngselementen 6, die in der erwähnten Weise vorgesehen sind, daß erfindungsgemäß eine Ungleichmäßigkeit in der Beleuchtung festgestellt werden kann. Insbesondere können d'e jeweiligen Ausgänge der photometrischen Lichtempfangselemente unter Bedingungen ohne Probe festgestellt werden, und die Lichtquelle Xann zentriert werden, damit die Ausgänge der einzelnen Lichtcmpfangselemente einander gleich sind.

Das beschriebene A'.isiührungsbeispiel stellt ein Mikroskop mit /wei Objektiven für starke iük! schwache Vergrößerung zum Zusammenwirken mit zwei Linsen der Bclciichtungsoptik für starke bzw. schwache Vergrößerung dar. Es sei jedoch erwähnt, daß die Erfindung nicht hierauf beschrankt ist. sondern gleichermaßen anwendbar ist an jedem beliebigen Mikroskop mit einer Vielzahl von Objektiven, die unterschiedliche Vergrößerungswerte haben, und mit einer Vielzahl von Beleuchtungsoptiksystemen. die verschiedene Vergrößerungswerte haben.

Hierzu 1 Blut! Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Beleuchtungsoptik-Wahlvorrichtung mit einer Steuerschaltung und Antriebsvorrichtung zur automatischen Auswahl einer zu einem im Beobachtungsstrahlengang eines Mikroskops befindlichen Objektivs passenden Beleuchtungsoptik bei einem Mikroskop mit mehreren Objektiven unterschiedlicher Vergrößerung und mehreren Beleuchtungsoptiken, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (6, 7) mindestens einen im Randbereich der Zwischenbildebene (5) des Mikroskops angeordneten Lichtdetektor (6) aufweist und über die Antriebsvorrichtung (8) diejenige Beleuchtungsoptik auswählt, die für das im Beobachtungsstrahlengang befindliche Objektiv bei der Reihe nach erfolgendem Wechsel der Beleuchtungsoptiken das größte Detektorausgangssignal erzeugt.

2. Beleuchtungsoptik-Wählvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtdetektor ein lichtempfindliches Element (6) ist, das mit einem Detektor (7) verbunden ist, in welchem die Ausgangssignale des lichtempfindlichen Elements (6) zur Ermittlung des größten Ausgangssignals speicherbar und vergleichbar sind und der die Antriebsvorrichtung (8) ansteuert

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