DE3208706A1

DE3208706A1 - An illuminating system for optical equipment

Info

Publication number: DE3208706A1
Application number: DE19823208706
Authority: DE
Inventors: Tadashi Tokyo Kimura
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1981-03-12
Filing date: 1982-03-11
Publication date: 1982-11-11
Also published as: JPS57148718A

Abstract

The invention relates to an illuminating system for optical equipment, which has a meniscus lens that is arranged exchangeably between an objective (11) and an illuminating lens (15) in order to create the possibility of achieving a light bundle for illuminating samples that are of the required and sufficient brightness, without increasing the size of the illuminating system and without any need for the optical illuminating system to be exchanged, various types of meniscus lenses (18) having various contours being available for exchange. The concave surface of the meniscus lens can be arranged pointing either to the objective (11) or to the illuminating lens (15). The meniscus lens (18) can be replaced by a lens component which consists of a pair of convexly curved lenses or of a convexly curved lens and a concavely curved lens, the distance between which can be varied. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft Beleuchtungssysteme für opti- The invention relates to lighting systems for opti-

sche Geräte, wie Mikroskope, die mindestens eine Lichtquelle, eine Beleuchtungslinse und eine Kondensorlinse aufweisen.cal devices, such as microscopes, which have at least one light source, a Have illuminating lens and a condenser lens.

Bekannt sind als Beleuchtungsmethoden die "kritische Beleuchtung" (critical illumination) und die Köhler'sche Beleuchtungsanordnung" zur Erzielung einer hellen Beleuchtung bei guter Ausnutzung der Helligkeit einer Lichtquelle. "Critical lighting" are known as lighting methods (critical illumination) and the Köhler'sche illumination arrangement "to achieve bright lighting with good utilization of the brightness of a light source.

in optischen Geräten, wie z.B. Mikroskopen. Von diesen Beleuchtungsmethoden hat die "Köhler'sche Beleuchtungsanordnung" den Nachteil, daß der Aufbau dieses Beleuchtungssystems sehr kompliziert ist. Obwohl bei der kritischen Beleuchtung der Aufbau des Beleuchtungssystems einfach gestaltet werden kann, muß, im Falle einer großen optischen Bildvergrößerung der Lichtquelle, um eine helle Beleuchtung zu erreichen, der Durchmesser der Linse vergrößert werden.in optical devices such as microscopes. From these lighting methods the "Koehler'sche lighting arrangement" has the disadvantage that the structure of this Lighting system is very complicated. Although in critical lighting the construction of the lighting system can be made simple, must, in the event a large optical image magnification of the light source in order to achieve bright lighting to achieve the diameter of the lens to be enlarged.

In den Fig. lA, 1B und 1C ist beispielhaft dargestellt, wie sich die optische Vergrößerung einer Lichtquelle 1 in einem Beleuchtungssystem nach Art der "kritischen Beleuchtung" ändert. Fig. 1A stellt den Fall dar, daß die optische Vergrößerung gering ist und eine genügend helle Beleuchtung geschaffen wird. In Fig. 1B ist der Fall einer starken optischen Vergrößerung dargestellt. Wie aus dem Vergleich der Zeichnungen ersichtlich ist, wird im Falle einer starken optischen Vergrößerung der Winkel NA klein bzw. NA'' kleiner als NA'. Um bei dem in Fig. 1B dargestellten Fall den Winkel NA auf die gleiche Größe wie beim in Fig. 1A dargestellten Fall zu bringen, ist es notwendig, den Durchmesser der beleuchtenden Linse 2 so zu vergrößern, daß der Winkel NA'' die gleiche Größe wie der Winkel NA' erreicht, wie es in Fig. 1C dargestellt ist. In Figs. 1A, 1B and 1C is shown by way of example how the optical magnification of a light source 1 in a lighting system according to Art the "critical lighting" changes. Fig. 1A illustrates the case that the optical The magnification is low and the lighting is sufficiently bright. In Fig. 1B shows the case of a high optical magnification. Like from the Comparison of the drawings can be seen in the case of a strong visual Enlargement of the angles NA small or NA '' smaller than NA '. To the in Fig. 1B illustrated case the angle NA to the same size as that shown in Fig. 1A Case, it is necessary to adjust the diameter of the illuminating lens 2 so to enlarge that the angle NA '' the same size as the angle NA 'as shown in Fig. 1C.

In optischen Geräten für medizinisch-therapeutische Zwecke, wie Mikroskope für Operationen und Kolposkope, werden andererseits auch koaxial arbeitende Beleuchtungssysteme verwendet. Bei einer solchen koaxial arbeitenden Beleuchtung werden die Achse des Beleuchtungssystems und die Achse des Betrachtungssystems parallelisiert, indem für das Beleuchtungssystem und das Betrachtungssystem einige gemeinsame Bauteile verwendet werden. Bei der in Fig. 2 gezeigten Darstellung einer solchen Ausführungsform ist mit 10 ein Untersuchungsgegenstand (Probe), mit 11 eine Objektiv, mit 12 eine Übertragungslinse, mit 13 ein Okular, mit 14 eine Lichtquelle, mit 15 eine Beleuchtungslinse und mit 16 eine teildurchlässige Spiegelplatte bezeichnet. Bei einer solchen optischen Anordnung wird das aus der Lichtquelle 14 abgestrahlte Licht durch die Beleuchtungslinse 15 zu einem im wesentlichen parallelen Lichtstrahlenbündel geformt, durch die teildurchlässige Spiegelplatte 16 durch Reflektion entlang der optischen Achse des Betrachtungssystems zum Objektiv 11 gelenkt und vom Objektiv 11 zur Beleuchtung der Oberfläche der Probe 10 gesammelt. Das durch die Oberfläche der Probe 10 reflektierte Licht tritt wiederum in das Objektiv 11 ein, wird zu einem im wesentlichen parallelen Lichtbündel geformt, durchtritt die teildurchlässige Spiegelplatte 16 und stellt durch die Ubertragungslinse 12 eine Abbildung 10' der Probe 10 dar, die durch den Untersuchenden durch das Okular 13 betrachtet wird. In einem solcher Art angeordneten optischen System, in dem dasselbe Objektiv 11 für das Beleuchtungssystem und für das Betrachtungssystem genutzt wird, ändert sich bei Austausch des Objektivs 11 die optische Vergrößerung der Betrachtung und der Beleuchtung simultan. In optical devices for medical-therapeutic purposes, such as microscopes for operations and colposcopes, on the other hand, coaxially working lighting systems are also used used. With such a coaxial lighting, the axis of the Lighting system and the axis of the viewing system parallelized by some common components for the lighting system and the viewing system be used. In the illustration of such an embodiment shown in FIG 10 is an object to be examined (sample), 11 is an objective, and 12 is an object Transmission lens, with 13 an eyepiece, with 14 a light source, with 15 an illumination lens and 16 denotes a partially transparent mirror plate. With such an optical Arrangement is the light emitted from the light source 14 through the illumination lens 15 formed into a substantially parallel bundle of light rays through the partially transparent Mirror plate 16 by reflection along the optical axis of the viewing system directed to the objective 11 and from the objective 11 to illuminate the surface of the sample 10 collected. The light reflected by the surface of the sample 10 occurs again into the lens 11, is formed into a substantially parallel light beam, passes through the partially transparent mirror plate 16 and places through the transmission lens 12 depicts an image 10 'of the sample 10 taken by the examiner through the eyepiece 13 is considered. In such a way arranged optical system in which the same Lens 11 for the lighting system and for the viewing system utilized when the objective 11 is replaced, the optical magnification of the observation changes and lighting simultaneously.

Obwohl in dem optischen System, das in Fig. 3 dargestellt ist, das gleiche Betrachtungssystem Verwendung findet, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, durchtritt innerhalb des Beleuchtungssystems das von der Lichtquelle 14 ausgestrahlte Licht die Beleuchtungslinse 15, wird durch den Spiegel 17 reflektiert und zur Beleuchtung der Probe 10 durch den Randbereich des Objektivs 11 auf die Probe 10 gelenkt. In diesem optischen System, in dem der Außendurchmesser des Objektivs 11 vergleichsweise groß ist, wird das von der Lichtquelle 14 ausgestrahlte Licht in der Beleuchtungslinse 15 zu einem im wesentlichen in sich parallelen Lichtbündel geformt und anschließend durch den Spiegel 17 reflektiert; es tritt im wesentlichen parallel zur optischen Achse des Betrachtungssystems in das Objektiv 11 ein und wird auf der Probenoberfläche gesammelt, um diese zu beleuchten.Sogar bei dieser Anordnung ändert sich die Vergrößerung der Betrachtung und der Beleuchtung simultan, da das gleiche Objektiv 11 für das Betrachtungssystem und das Beleuchtungssystem benutzt wird. Although in the optical system shown in Fig. 3, the the same viewing system is used as shown in Fig. 2, that which is emitted by the light source 14 passes within the lighting system Light from the illumination lens 15 is reflected by the mirror 17 and used for illumination of the sample 10 is directed onto the sample 10 through the edge region of the objective 11. In this optical system in which the outer diameter of the lens 11 is comparatively is large, the light emitted from the light source 14 becomes in the illumination lens 15 formed into a substantially parallel bundle of light and then reflected by mirror 17; it occurs essentially parallel to the optical Axis of the viewing system into the objective 11 and is on the sample surface collected to illuminate them. Even with this arrangement the magnification changes viewing and lighting simultaneously, since the same lens 11 is used for the Viewing system and the lighting system is used.

In einem optischen System wie dem voranstehend beschriebenen, ist es nicht möglich, ein kompliziert aufgebautes Beleuchtungssystem zu verwenden, da das Gesamtsystem einschließlich Betrachtungssystem und Beleuchtungssystem klein gestaltet werden muß. Daher muß ein "kritisches Beleuchtungssystem" oder ein prinzipiell ähnliches Beleuch- tungssystem verwendet werden. Daher wird auch in Anordnungen nach den Fig. 2 und 3, wenn die optische Bildvergrößerung der Lichtquelle groß ist, der Winkel NA klein und die Beleuchtung dunkel sein. Wenn also das Objektiv für eine stärkere Bildvergrößerung ausgewechsel wird, d.h. die Brennweite des Objektivs vergrößert wird, wird der Winkel NA kleiner und die Beleuchtung wird dunkler werden. Um die Beleuchtung hell zu machen, muß der Außendurchmesser der Beleuchtungslinse vergrößert werden. Im Objektiv ist die Brennweite so groß, daß der Außendurchmesser leicht vergrößert werden kann. Jedoch muß im Falle einer Vergrößerung des Außendurchmessers der Beleuchtungslinse, wenn die Brennweite nicht geändert wird, eine Lichtquelle mit großem Winkel NA Anwendung finden. Darüber hinaus wird, wenn die Brennweite der Beleuchtungslinse vergrößert wird, auch wenn eine Lichtquelle mit großem NA nicht zur Anwendung kommt, die Gesamtgröße des Beleuchtungssystems anwachsen. Wenn das Beleuchtungssystem unter der Voraussetzung einer starken optischen Vergrößerung der Lichtquelle konzipiert ist, muß das in das Objektiv eintretende Lichtstrahlenbündel so groß gemacht werden, daß es einen großen Winkel NA überdeckt. Daher wird andererseits bei Verwendung einer geringen Bildvergrößerung das Lichtstrahlenbündel so dick werden, daß ein für das Betrachtungssystem völlig nachteiliges und nutzloses Licht auftreffen wird. Dies wird deutlich anhand von Fig. 4, in der im Gegensatz zum Beleuchtungslicht des dicken Lichtstrahlenbündels, das mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, der Strahlengang für die Betrachtung mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Denn das Licht, das an den Stellen a, b, c und d reflektiert wird, ist ein für die Betrachtung nachteiliges Licht. Um diesen Effekt zu vermeiden, wann immer das Objektiv ausgetauscht wird, muß auch das gesamte Beleuchtungssystem mit ausgetauscht werden und das optische System wird größer und für den Gebrauch sehr unpraktisch. In an optical system such as that described above, is it is not possible to use a complicated lighting system because the overall system including the viewing system and lighting system is small must be designed. Therefore, a "critical lighting system" or a principle similar lighting management system can be used. Hence also in arrangements according to FIGS. 2 and 3, when the optical image magnification of the light source is large, the angle NA is small, and the lighting is dark. So if the lens is changed for a higher image enlargement, i.e. the focal length of the lens is increased, the angle NA becomes smaller and the illumination becomes darker. In order to make the illumination bright, the outside diameter of the illumination lens must be be enlarged. In the lens, the focal length is so large that the outer diameter can be easily enlarged. However, in the case of an increase in the outer diameter of the illumination lens, if the focal length is not changed, a light source find application with a large angle NA. In addition, if the focal length of the illumination lens is enlarged even when a light source with a large NA is not used, the overall size of the lighting system increases. if the lighting system assuming a high optical magnification the light source is designed, the light beam entering the lens must be made so large that it covers a large angle NA. Therefore, on the other hand when using a low image magnification, the light beam becomes so thick that that a completely detrimental and useless light strike the viewing system will. This becomes clear on the basis of FIG. 4, in which, in contrast to the illuminating light the thick bundle of light rays, which is shown with solid lines, the beam path for viewing with shown in dashed lines is. Because the light that is reflected at points a, b, c and d is a light detrimental to viewing. To avoid this effect whenever If the lens is exchanged, the entire lighting system must also be exchanged and the optical system becomes larger and very inconvenient to use.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung,ein Beleuchtungssystem für optische Geräte zu schaffen, mit dem jederzeit eine helle, günstige Beleuchtung, die für ein Betrachtungssystem geeignet ist, geschaffen werden kann, ohne daß sich das Beleuchtungssystem vergrößert und ohne daß das gesamte optische Beleuchtungssystem ausgewechselt werden muß. It is therefore the object of the present invention to provide a lighting system to create for optical devices, with which a bright, inexpensive lighting, which is suitable for a viewing system, can be created without enlarges the lighting system without affecting the entire lighting optical system must be replaced.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird daher ein Beleuchtungssystem mit einer Lichtquelle, einer Beleuchtungslinse und einer Kondensorlinse Vorgeschlagen, das erfindungsgemäß eine optische Vorrichtung, die zwischen der Beleuchtungslinse und der Kondensorlinse austauschbar angeordnet ist, zur Veränderung des Durchmessers des beleuchtenden Lichtstrahlenbündels aufweist. To solve this problem, a lighting system with a Proposed light source, an illumination lens and a condenser lens that according to the invention an optical device between the illumination lens and the condenser lens is arranged interchangeably to change the diameter of the illuminating light beam.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Beleuchtungssystem eine Kondensorlinse auf, die als Objektiv zur Betrachtung der Probe verwendet wird. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die optische Vorrichtung eine Meniskuslinse auf, die mit ihrer konkav gekrümmten Oberfläche entweder zur Beleuchtungslinse oder zur Kondensorlinse bzw. zum Objektiv ge- richtet angeordnet sein kann. According to a preferred embodiment, the lighting system has a condenser lens, which is used as an objective for viewing the sample. According to a further preferred embodiment of the invention, the optical Device a meniscus lens, which with its concave curved surface either to the illumination lens or to the condenser lens or to the objective directs can be arranged.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die optische Vorrichtung ein Paar konvex gekrümmter Linsen oder eine konvex gekrümmte Linse und eine konkav gekrümmte Linse auf. Bei einer Ausführungsform mit einer konvex gekrümmten Linse und einer konkav gekrümmten Linse wird die konvex gekrümmte Linse entweder auf der zur Beleuchtungslinse oder auf der zur Kondensorlinse bzw. zum Objektiv gewandten Seite der optischen Vorrichtung angeordnet. Durch eine Abstandsveränderung der beiden Linsen zueinander kann der Durchmesser des Lichtstrahlenbündels kontinuierlich verändert werden.-In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1A bis 1C die Änderung der Helligkeit der Beleuchtung im Zusammenhang mit der Änderung der optischen Vergrößerung einer Lichtquelle in einer kritischen Beleuchtung" in einer schematischen Darstellung, F i g. 2 das optische System mit einer bekannten, koaxial arbeitenden Beleuchtung in einer schematischen Darstellung, F i g. 3 das optische System mit einer bekannten, koaxial arbeitenden Beleuchtung in einer schematischen Darstellung, F i g. 4 das optische System mit einer bekannten, koaxial arbeitenden Beleuchtung und insbesondere die Art des Lichtstrahlenbündels bei Vergrößerung der Beleuchtungslinse gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Anordnung in einer schematischen Darstellung, F i g. 5 das optische System in einer Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Darstellung, F i g. 6A das Beleuchtungssystem einer Ausführung gemäß Fig. 5 in einer schematischen Darstellung, F i.g. 6B und 6C das Beleuchtungssystem einer Ausführung gemäß Fig. 5 in einer schematischen Darstellung, F i g. 7A das Beleuchtungssystem in einer erfindungsgemäßen Ausführung, bei der das Objektiv nicht ausgetauscht ist, in einer schematischen Darstellung, F i g. 7B und 7C das Beleuchtungssystem in einer erfindungsgemäßen Ausführung, bei der das Objektiv nicht ausgetauscht ist, in einer schematischen Darstellung, F i g. 8A das Beleuchtungssystem in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit der optischen Vorrichtung 18 zur Veränderung des Durchmessers des Lichtstrahlenbündels in einer schematischen Darstellung, F i g. 8B und 8C das Beleuchtungssystem in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit der optischen Vorrichtung 18 zur Veränderung des Durchmessers des Lichtstrahlenbündels in einer schematischen Darstellung. According to a further preferred embodiment of the invention, has the optical device includes a pair of convexly curved lenses or one convexly curved one Lens and a concave curved lens. In one embodiment with a convex curved lens and a concave curved lens becomes the convex curved lens either on the one to the illumination lens or on the one to the condenser lens or to the Objectively facing side of the optical device arranged. By changing the distance of the two lenses to each other, the diameter of the light beam can be continuous can be changed.-In the drawing, the subject of the invention is for example shown, namely shows F i g. 1A to 1C the change in the brightness of the lighting in connection with changing the optical magnification of a light source in a critical lighting "in a schematic representation, FIG. 2 the optical System with a known, coaxially working lighting in a schematic Illustration, FIG. 3 the optical system with a known, coaxial working Illumination in a schematic representation, FIG. 4 the optical system with a known, coaxial lighting and in particular the type of light beam when the illumination lens is enlarged compared to the arrangement shown in FIG in a schematic representation, FIG. 5 the optical system in an embodiment according to the present invention in a schematic representation, F i g. 6A shows the lighting system of an embodiment according to FIG. 5 in a schematic manner Representation, F i.g. 6B and 6C the lighting system of an embodiment according to FIG. 5 in a schematic representation, FIG. 7A the lighting system in one embodiment according to the invention, in which the lens is not replaced, in a schematic representation, F i g. 7B and 7C show the lighting system in an inventive Execution in which the lens is not exchanged, in a schematic Illustration, FIG. 8A the lighting system in a further embodiment of the present invention with the optical device 18 for changing the Diameter of the light beam in a schematic representation, FIG. 8B and 8C the lighting system in a further embodiment of the present one Invention with the optical device 18 for changing the diameter of the Light beam in a schematic representation.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform, in der ein erfindungsgemäßes optisches System in einem Operationsmikroskop, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, angeordnet ist, ist die optische Vorrichtung 18 als Meniskuslinse ausgebildet und herausnehmbar zwischen dem reflektierenden Spiegel 17 und dem Objektiv 11 angeordnet. Die weiteren, in Fig. 5 dargestellten Bauteile entsprechen den in Fig. 3 gezeigten Teilen, in der mit 10 eine Probe, mit 11 eine Kondensorlinse bzw. das Objektiv, mit 12 eine Ubertragungslinse, mit 13 ein Okular, mit 14 eine Lichtquelle, mit 15 eine Beleuchtungslinse und mit 17 ein Spiegel bezeichnet ist. In the embodiment shown in Fig. 5, in which an inventive optical system in a surgical microscope, as shown in Fig. 3, is arranged, the optical device 18 is designed as a meniscus lens and removably arranged between the reflecting mirror 17 and the lens 11. The other, in Fig. 5 Components shown correspond to the in FIG. 3, in which with 10 a sample, with 11 a condenser lens or the objective, with 12 a transmission lens, with 13 an eyepiece, with 14 a Light source, with 15 an illumination lens and 17 with a mirror is designated.

In der Ausführung nach Fig. 5 wird das Licht aus der Lichtquelle 14 durch die Beleuchtungslinse 15- zu einem im wesentlichen parallelen Lichtstrahlenbündel geformt, durch den reflektierenden Spiegel 17 umgelenkt und parallel zum Strahlengang der Betrachtungslichtstrahlen weitergestrahlt. Wenn die Linse 18 in das optische System eingesetzt ist, durchtritt das beleuchtende Lichtstrahlenbündel diese anschließend und wird durch das Objektiv 11 auf der Oberfläche der Probe 10 gesammelt. Bei dieser Ausführung wird der Durchmesser des Lichtstrahlenbündels vergrößert, wenn das Licht die Linse 18 durchtritt. Das von der Oberfläche der Probe 10 reflektierte Licht wird durch das Objektiv 11 zu einem im wesentlichen parallelen Lichtstrahlenbündel geformt und projiziert durch die Ubertragungslinse 12 ein Bild, und dieses Bild kann durch das Okular 13 betrachtet werden, welches das gleiche wie das in der bekannten, beispielsweise in Fig. 3 dargestellten, Ausführung ist.In the embodiment according to FIG. 5, the light is emitted from the light source 14 through the illumination lens 15- to a substantially parallel light beam shaped, deflected by the reflecting mirror 17 and parallel to the beam path the viewing light rays are passed on. When the lens 18 is in the optical System is used, the illuminating light beam then passes through it and is collected on the surface of the sample 10 through the objective 11. At this Execution, the diameter of the light beam is enlarged when the light the lens 18 passes through. The light reflected from the surface of the sample 10 becomes a substantially parallel bundle of light rays through the objective 11 shaped and projects an image through the relay lens 12, and this image can be viewed through the eyepiece 13, which is the same as that in the known, for example shown in Fig. 3, embodiment.

In einer solchen Ausführung wird, falls bei der Betrachtung ein Objektiv mit geringer optischer Vergrößerung verwendet wird, die Linse 18 aus dem Strahlengang des Beleuchtungslichts entfernt und damit erhält das Beleuchtungssystem dieselbe Anordnung wie die in Fig. 3 dargestellte. Falls jedoch bei der Betrachtung ein Objektiv mit hoher Vergrößerung verwendet wird, wird die Linse 18 in den Strahlengang des Beleuchtungssystems eingesetzt, wodurch sich der Durchmesser des Lichtstrahlenbündels vergrößert und es möglich wird, mit der Beleuchtung auch bei Verwendung eines Objektivs mit einer starken Vergrößerung eines großen Blickwinkels NA einen Winkelbereich NA zu überdecken. Dies ist anhand der schematischen Darstellungen eines Beleuchtungssystems in den Fig. 6A, 6B und 6C noch deutlicher dargestellt. In such a design, if a lens is used when looking at it with low optical magnification is used, the lens 18 out of the beam path of the illuminating light and thus the lighting system receives the same Arrangement like that shown in FIG. If, however, a lens when looking at it with high magnification is used, the lens 18 in the The beam path of the lighting system is used, which increases the diameter of the Light beam is enlarged and it becomes possible with the lighting also at Using a lens with a high magnification of a wide angle of view NA to cover an angular range NA. This is based on the schematic representations of an illumination system in FIGS. 6A, 6B and 6C are shown even more clearly.

In Fig. 6A ist das Beleuchtungssystem im Falle der Betrachtung mit einem Objektiv mit geringer Vergrößerung gezeigt, wobei die Linse 18 nicht eingesetzt ist. Wenn das Objektiv 11 gegen ein Objektiv mit einer starken Vergrößerung ausgetauscht wird und die Linse 18 nicht eingesetzt wird, wird, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 6B dargestellt ist, die Beleuchtung einen kleineren Winkel NA aufweisen als der Winkel NA' des Objektivs 11. Wenn jedoch die Linse 18 mit ihrer konkaven Oberfläche zur Beleuchtungslinse 15 weisend angeordnet eingesetzt wird, wird der Durchmesser des Lichtstrahlenbündels der beleuchtenden Lichtstrahlen vergrößert und es wird eine Beleuchtung mit einem großen Winkel ermöglicht. Also kann der Austrittswinkel des Lichts vergrößert werden, ohne daß sich der Eintrittswinkel NA' vergrößert und ohne daß die Beleuchtungslinse 15 ausgetauscht wird.In Fig. 6A, the lighting system is in the case of viewing with a lens with low magnification shown with the lens 18 not inserted is. When the lens 11 is exchanged for a lens with a high magnification and the lens 18 is not inserted, as indicated by the dashed lines is shown in Fig. 6B, the illumination have a smaller angle NA than the angle NA 'of the lens 11. However, if the lens 18 with its concave Surface is used arranged facing the illumination lens 15, the The diameter of the light beam of the illuminating light rays is enlarged and a wide angle lighting is enabled. So the exit angle can of the light are increased without the entrance angle NA 'increasing and without the illumination lens 15 being exchanged.

Wenn andererseits die Brennweite des Objektivs 11 klein ist, und wenn die Linse 18 mit ihrer konkaven Oberfläche zum Objektiv 11 weisend angeordnet eingesetzt wird, wie es in Fig. 6C dargestellt ist, kann der Austrittswinkel des Lichts verkleinert werden, ohne daß der Eintrittswinkel ver- kleinert wird und ohne daß die Beleuchtungslinse 15 ausgetauscht wird. Daher kann das nachteilige Licht, das durch einen unzweckmäßig großen Lichtaustrittswinkel NA erzeugt wird, vermieden werden. Wenn das Objektiv 11 ausgetauscht wird, ist es möglich, wie oben aufgezeigt wurde, wenn verschiedenartige Meniskuslinsen 18 mit unterschiedlichen Formen in den Strahlengang des Beleuchtungslichtes eingesetzt bzw. herausgenommen werden, ein beleuchtendes Lichtstrahlenbündel mit der zweckmäßigen und ausreichenden Helligkeit sicherzustellen, ohne den Durchmesser des Beleuchtungssystems zu vergrößern und ohne das optische Beleuchtungssystem auszutauschen. Wenn durch den Einsatz von verschiedenartigen Meniskuslinsen 18 bei Verwendung des gleichen Objektis 11 sichergestellt ist, daß störendes Licht im optischen System vermieden wird, ist es weiterhin möglich, eine Beleuchtung mit unterschiedlichem Abstrahlwinkel, d.h. unterschiedlicher Helligkeit, zu schaffen. In den Fig.On the other hand, when the focal length of the lens 11 is small, and when the lens 18 is inserted with its concave surface facing the objective 11 is, as shown in Fig. 6C, the exit angle of the light can be decreased without changing the entry angle is reduced and without that the illumination lens 15 is exchanged. Therefore, the detrimental light, which is generated by an inexpediently large light exit angle NA, avoided will. If the lens 11 is exchanged, it is possible, as indicated above when various meniscus lenses 18 with different shapes in the beam path of the illuminating light can be inserted or removed, an illuminating bundle of light rays with the appropriate and sufficient brightness ensure without increasing the diameter of the lighting system and without changing the optical lighting system. If through the use of diverse Meniscus lenses 18 when using the same Objectis 11 ensures that if interfering light in the optical system is avoided, it is still possible to use a Lighting with different beam angles, i.e. different brightness, to accomplish. In Fig.

7A, 7B und 7C ist beispielhaft ein optisches System dargestellt, in dem jeweils das gleiche Objektiv 11 Verwendung findet und nur die Helligkeit des Beleuchtungssystems verändert wird. In Fig. 7A ist der Fall dargestellt, daß der Durchmesser des beleuchtenden Lichtstrahlenbündels durch den Einsatz der mit ihrer konkaven Oberflächenseite zur Oberfläche der Probe 10 weisend angeordneten Meniskuslinse 18 verkleinert wird, wobei die Meniskuslinse 18 zwischen dem Objektiv 11 und der Beleuchtungslinse 15 angeordnet ist.7A, 7B and 7C an optical system is shown by way of example in FIG the same lens 11 is used and only the brightness of the Lighting system is changed. In Fig. 7A, the case is shown that the Diameter of the illuminating light beam through the use of its concave surface side facing the surface of the sample 10 arranged meniscus lens 18 is reduced, the meniscus lens 18 between the objective 11 and the Illumination lens 15 is arranged.

Bei der in Fig. 7B dargestellten Anordnung wird die Meniskuslinse 18 nicht angewandt. In Fig. 7B ist der Fall dargestellt, daß der Durchmesser des beleuchtenden Lichtstrahlenbündels durch den Einsatz der mit ihrer konvexen Oberflächenseite zur Oberfläche der Probe 10 weisend angeordneten Meniskuslinse 18 vergrößert ist, wobei die Meniskuslinse 18 zwischen dem Objektiv 11 und der Beleuchtungslinse 15 angeordnet ist. Wenn in dieser Anordnung der Austrittswinkel NA des Beleuchtungslichts in Fig. 7A mit NA', in Fig. 7B mit NA'' und in Fig. 7C mit NA''' bezeichnet wird, gilt die folgende Relation: NA' < NA'' C NA' ' Im Fall der Verwendung einer elektrischen Glühbirne als Lichtquelle 14 wird im allgemeinen, wenn die Helligkeit des beleuchtenden Lichtes über die Größe der angelegten Spannung geregelt wird, die Farbtemperatur der Lichtquelle schwanken. Dies ist nicht wünschenswert. Daher hat es sich als notwendig erwiesen, ein kompliziert aufgebautes Beleuchtungssystem anzuwenden, das eine Apertur-Blende wie in der "Köhler'schen Beleuchtungsanordnung" aufweist. Wenn jedoch die Linse 18, wie in den Fig. 7A, 7B und 7C dargestellt, aus- und eingebaut wird, kann der Austrittswinkel NA sehr leicht variiert werden, und daher ist es möglich, auch wenn die "Köhler'sche Beleuchtungsanordnung mit einer speziellen Apertur-Blende nicht angewendet wird, eine geeignete Beleuchtung ohne einen Wechsel der Farbtemperatur des Beleuchtungslichtes zu schaffen.In the arrangement shown in Fig. 7B, the meniscus lens becomes 18 not applied. In Fig. 7B the case is shown, that the Diameter of the illuminating light beam through the use of its convex surface side facing the surface of the sample 10 arranged meniscus lens 18 is enlarged, with the meniscus lens 18 between the objective 11 and the illumination lens 15 is arranged. If in this arrangement the exit angle NA of the illuminating light in Fig. 7A with NA ', in Fig. 7B with NA' 'and in Fig. 7C with NA' '', the following relation applies: NA '<NA' 'C NA' 'In the case of using an electrical Incandescent light source 14 is generally used when the brightness of the illuminating Light is regulated by the size of the applied voltage, the color temperature the light source fluctuate. This is not desirable. Hence it has been found necessary proved to use a complex lighting system, the aperture stop as in the "Koehler'schen lighting arrangement". However, if the lens 18, as shown in FIGS. 7A, 7B and 7C, is removed and installed, the Exit angle NA can be varied very easily, and therefore it is possible even though the "Koehler'sche lighting arrangement with a special aperture diaphragm" does not Appropriate lighting is applied without changing the color temperature of illuminating light.

Die äußere Form und die entsprechenden Kenn-Daten der Meniskuslinse 18 für die Anwendung in den oben beschriebenen Ausführungsformen kann jeweils in geeigneter Weise im Hinblick auf die optische Bildvergrößerung der Lichtquelle ausgewählt werden, d.h. im Hinblick auf die Relation zwischen der Brennweite der Beleuchtungslinse und der Brennweite des Objektivs bzw. im Hinblick auf den Eintrittswinkel NA des Lichtes von der Lichtquelle und den erforderlichen Austrittswinkel des Beleuchtungslichtes auf der Austrittsseite. The outer shape and the corresponding characteristic data of the meniscus lens 18 for use in the embodiments described above can each be shown in appropriately in the With regard to the optical image enlargement of the light source, i.e. with regard to the relation between the Focal length of the illumination lens and the focal length of the lens respectively in terms of on the entrance angle NA of the light from the light source and the required Exit angle of the illuminating light on the exit side.

Die optische Vorrichtung 18, die zwischen der Beleuchtungslinse und dem Objektiv 11 eingesetzt und herausgenommen wird, ist nicht auf eine Ausgestaltung als Meniskuslinse beschränkt, sondern sie kann auch Ausgestaltungen aufweisen, wie sie beispielsweise in den Fig. 8A, 8B und 8C dargestellt sind. Bei der in Fig. 8A dargestellten Ausführungsform weist die optische Vorrichtung 18 ein Paar unterschiedlicher konvexer Linsen auf; die in Fig. 8B dargestellte Ausführung ist mit einer optischen Vorrichtung 18 versehen, die eine konkav gekrümmte Linse und eine konvex gekrümmte Linse aufweist. In Fig. 8C weist die optische Vorrichtung 18 eine konkav gekrümmte Linse und eine konvex gekrümmte Linse auf, wobei diese entgegengesetzt zur Fig. 8B angeordnet sind. Bei einer solchen Anordnung kann durch Veränderung des Abstandes zwischen diesen Linsen der optischen Vorrichtung 18 der Durchmesser des beleuchtenden Lichtstrahlenbündels kontinuierlich verändert werden und damit kann der Austrittswinkel des Beleuchtungslichts auf der Austrittsseite kontinuierlich verändert werden, was bedeutet, daß die Helligkeit der Beleuchtung kontinuierlich verändert werden kann. Die Stärke der Verände- lung kann Irei gewählt werden, abhän(jig von der entsjrechenden Brennweite der beiden Linsen und des Abstandes der beiden Linsen zueinander. The optical device 18, which is between the illumination lens and the lens 11 is inserted and removed is not limited to a configuration limited as a meniscus lens, but it can also have configurations, such as for example, they are shown in Figures 8A, 8B and 8C. In the case of FIG. 8A In the illustrated embodiment, the optical device 18 has a pair of different ones convex lenses on; the embodiment shown in Fig. 8B is with an optical Device 18 provided which has a concave curved lens and a convex curved lens Has lens. In Fig. 8C, the optical device 18 has a concavely curved one Lens and a convexly curved lens, this opposite to Fig. 8B are arranged. With such an arrangement, changing the distance between these lenses of the optical device 18 is the diameter of the illuminating Light beam can be changed continuously and thus the exit angle of the illuminating light on the exit side can be continuously changed, what means that the brightness of the lighting can be changed continuously. The strength of change You can choose any number of options, depending on the jig on the corresponding focal length of the two lenses and the distance between the two Lenses to each other.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen sind Ausführungen eines optischen Beleuchtungssystems beschrieben worden, bei dem das Lichtstrahlenbündel zwischen der Beleuchtungslinse 15 und dem Objektiv 11 parallel ist, aber auch bei der Ausführung eines Beleuchtungssystems,in dem das Lichtstrahlenbündel nicht parallel ist, werden sich die beschriebenen Merkmale gleich entwickeln können. Auch wenn in der beschriebenen Ausführung das gleiche Objektiv für das Beleuchtungssystem und das Betrachtungssystem verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann auch in Ausführungen, in denen das Beleuchtungssystem und das Betrachtungssystem getrennt angeordnet sind, angewendet werden. Hierzu müßte lediglich das Objektiv 11 gegen eine Kondensorlinse ausgetauscht werden, und es kann umgekehrt festgestellt werden, daß in den oben beschriebenen Ausführungen das Objektiv 11 die Rolle einer Kondensorlinse einer allgemeinen Beleuchtung übernimmt. In the above-described embodiments, implementations are one optical lighting system has been described in which the light beam between the illumination lens 15 and the objective 11 is parallel, but also at the implementation of a lighting system in which the light beam is not parallel is, the characteristics described will be able to develop in a moment. Even if in the embodiment described, the same lens for the lighting system and the viewing system is used, the present invention is not based on it limited and can also be in versions in which the lighting system and the Viewing system are arranged separately, can be used. This would only have to the objective 11 can be exchanged for a condenser lens, and vice versa it can be determined that in the embodiments described above, the lens 11 takes on the role of a condenser lens for general lighting.

Die Beschreibung wurde zwar anhand der "kritischen Beleuchtung" durchgeführt, aber sie kann auch bei einer "Köhler'schen Beleuchtungsanordnung" angewendet werden. In diesem Fall kann eine entsprechende optische Vorrichtung 18,mit der der Durchmesser des Lichtstrahlenbündels verändert werden kann, wie z.B. eine Meniskuslinse, zwischen der feldlinse und d Kondensorlinse angeordnet werden. The description was carried out on the basis of the "critical lighting", but it can also be used with a "Koehler lighting arrangement". In this case, a corresponding optical device 18, with which the diameter of the light beam can be changed, such as a meniscus lens, between the field lens and d condenser lens are arranged.

Wie anhand der Beschreibung ausführlich dargestellt worden ist, ist bei einem erfindunqsyerllaßerl Beieucht-urgssystem eine optische Vorrichtung, die den Durchmesser des beleuchtenden Lichtstrahlenbündels verändern kann, wie eine Meniskuslinse, austauschbar zwischen der Beleuchtungslinse und der Kondensorlinse (im Falle einer koaxialen Beleuchtung im Objektiv) angeordnet, so daß, auch wenn sich die optische BildvergröBerung ändert, eine ausreichend helle, wirksame Beleuchtung möglich ist. Die beschriebenen Ergebnisse können mit einer einfachen Anordnung für das Einsetzen und Herausnehmen der einfachen optischen Vorrichtung 18 und mit einem kleinen optischen System erhalten werden. As has been shown in detail with reference to the description, is in an inventive Beieucht-urg system an optical device that can change the diameter of the illuminating light beam, like a Meniscus lens, interchangeable between the illumination lens and the condenser lens (in the case of coaxial lighting in the lens) arranged so that, even if the optical image magnification changes, sufficiently bright, effective lighting is possible. The results described can be achieved with a simple arrangement for the insertion and removal of the simple optical device 18 and with a small optical system can be obtained.

Claims

Title lighting system for optical devices claims 1. Lighting system for optical devices with a light source, an illumination lens and a condenser lens, characterized in that the lighting system comprises an optical device (18), which are interchangeable between the illumination lens (15) and the condenser lens (11) is arranged to change the diameter of the illuminating light beam having.

2. Lighting system for optical devices according to claim 1, characterized characterized in that the condenser lens (11) as an objective for viewing the sample (10) is used.

3. Lighting system for optical devices according to claim 1 or 2, characterized in that the optical device (18) has a meniscus lens, the one with its concavely curved surface side either to the illumination lens (15) or is arranged directed towards the condenser lens (11).

4. Lighting system for optical devices according to claim 1 or 2, characterized in that the optical device (18) has a pair of convexly curved ones Has lenses which are arranged at a certain distance from one another.

5. Lighting system for optical devices according to claim 4, characterized characterized in that in the optical device (18) the distance between the convexly curved ones Lenses to each other is changeable.

6. Lighting system for optical devices according to claim 1 or 2, characterized in that the optical device (18) is a convexly curved one Lens and a concave curved lens that are at a certain distance from the convex curved lens is arranged.

7. Lighting system for optical devices according to claim 6, characterized characterized in that the convexly curved lens is either on the one to the illumination lens (15) or on the side of the optical device facing the condenser lens (11) (18) is arranged.

8. Lighting system for optical devices according to claim 6, characterized characterized in that in the optical device (18) the distance between the convex curved lens and the concave curved lens is mutually variable.