DE3341302A1

DE3341302A1 - Optische anordnung fuer mikroskope

Info

Publication number: DE3341302A1
Application number: DE19833341302
Authority: DE
Inventors: Georg Nikolaus Dr. Nyman; Ferdinand Pauliny; Klaus Dr. Wien Schindl
Original assignee: C Reichert Optische Werke AG
Current assignee: Leica AG Austria
Priority date: 1983-11-15
Filing date: 1983-11-15
Publication date: 1985-05-23
Also published as: GB2149937A; ES537619A0; FR2554931A1; DE3341302C2; PT79491A; PT79491B; GB2149937B; JPS60258514A; ES8600520A1; GB8428774D0

Description

23353/4-40/mü

Fa. C. Reichert Optische Werke
Aktiengesellschaft
Hernalser Hauptstraße 219

Λ-1170 Wien
Österreich

Optische Anordnung für

Mikroskope

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung für Mikroskope mit einem Hauptstrahlengang, in dem ein Mikroskopobjektiv und ein Beobachtungstubus liegen, und einem wahlweise anstelle des zwischen dem Mikroskopobjektiv und dem Beobachtungstubus verlaufenden Abschnittes des Hauptstrahlenganges einfügbaren Zusatzstrahlengang, dem mindestens eine erste, eine zweite und eine dritte, den Strahl jeweils umlenkende optische Fläche zugeordnet sind, wobei die dritte optische Fläche den Zusatzstrahlengang in den Beobachtungstubus umlenkt und für die Wahl zwischen dem Hauptstrahlengang und dem Zusatzstrahlengang ein in den Hauptstrahlengang einschaltbares und aus dem Hauptstrahlengang ausschaltbares optisches Umlenkelement vorgesehen ist.

Eine optische Anordnung dieser Art ist beispielsweise aus der OE-PS 333 052 bekannt. Beim Gegenstand nach der OE-PS 333 052

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334130?

wird der Zusatzstrahlengang bei aus dem optischen Hauptstrahlengang ausgeschaltetem optischem Umlenkelement verwirklicht, während bei in den optischen Hauptstrahlengang eingeschaltetem optischem Umlenkelernent der von dem Mikroskopobjektiv kommende Strahl direkt in den Beobachtungstubus umgelenkt wird. Der Zusatzstrahlengang fluchtet daher bis zur ersten, den Strahl umlenkenden optischen Fläche mit der optischen Achse des Mikroskopobjektivs und verläuft bis dahin im allgemeinen vertikal. Die drei den Strahl umlenkenden optischen Flächen lenken den Zusatzstrahlengang dann so um, daß er mit dem in den Beobachtungstubus mündenden Hauptstrahlengang am Schluß zusammenfällt. Nach der OE-PS 333 052 oder der korrespondierenden US-PS 3 924 926 soll innerhalb des Zusatzstrahlenganges noch vor der ersten Umlenkung des Strahls mindestens eine Abbildung des Objektfeldes oder mindestens eine Abbildung des Objektfeldes und eine Abbildung der Austrittspupille des Objektives liegen und ferner mindestens ein die Polarisation beeinflussendes Element nahe einer dieser Abbildungen vorgesehen sein. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß alle die Polarisation störenden optischen Elemente vermieden werden.

Die Polarisationsmikroskopie unterscheidet grundsätzlich zwei verschiedene Beobachtungsverfahren, die orthoskopische und die konoskopisc'he Beobachtung. Bei der orthoskopischen Beobachtung werden in polarisiertem Licht u.a. die Gestalt, Größenverteilung, Farbstruktur und die Korngrenzen eines Gesteins- oder Gefügedünnschliffes untersucht, während bei der konoskopischen Beobachtung von einem orthoskopisch gefundenen Kristallkorn die in der Objektivaustrittspupille entstehende Interferenzerscheinung beobachtet wird. Dieses sogenannte Achsenbild ermöglicht die Bestimmung der Anzahl und der Winkel der Achsen sowie anderer optischer Eigenschaften eines Kristalls. Zur Sichtbarmachung dieses Achsenbildes wird zunächst in polarisiertem Licht ein Dünnschliff auf ein interessierendes Korn hin untersucht. Danach wird eine fokussierbare Hilfslinse, die Bertrandlinse, in den Strahlen-

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gang eingeschaltet, auf die Austrittspupille des verwendeten hochaperturigen Objektives fokussiert und wenn nötig zentriert und wird mit einer Lochblende das Korn isoliert und das entstehende Achsenbild beobachtet.

Das bekannte Reichert-Mikroskop Zetopan Pol Tubus hat im monokularen Beobachtungstubus eine fokussierbare Bertrandlinse, die an optisch richtiger Stelle angeordnet und in den Strahlengang ein- bzw. ausschiebbar ist. Hier kann also schnell von einer orthoskopischen Beobachtung auf eine konoskopische Beobachtung übergegangen werden. Jedoch sind Länge und Umfang des monokularen Beobachtungstubus beträchtlich. Vor allen Dingen aber ist eben nur eine monokulare und keine binokulare Beobachtung möglich.

Bei dem bekannten Leitz-Mikroskop Orthoplan Pol, das einen binokularen Beobachtungstubus hat, sind eine Bertrandlinse und eine Blende in den Hauptstrahlengang des Mikroskops vor der Umlenkung in den schräg angeordneten binokularen Beobachtungstubus ein- und ausschiebbar. Offensichtlich wird aber hier bezüglich der optischen Lage der Bertrandlinse und der Blende ein Kompromiß eingegangen, und die Bauhöhe des Mikroskopes ist außerdem beträchtlich.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine für mehrere unterschiedliche Beobachtungsmethoden, insbesondere für die orthoskopische und die konoskopische Beobachtungsmethode geeignete optische Anordnung zu schaffen, bei der trotz geringer Bauhöhe die optischen Elemente für die konoskopische Beobachtung an den optisch richtigen Stellen vorgesehen sind und die für die Verwendung eines monokularen Beobachtungstubus oder eines binokularen Beobachtungstubus gleichermaßen geeignet ist.

Ausgehend von einer optischen Einrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei in den optischen Hauptstrahlengang eingeschaltetem optischem

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ümlenkelement der vom Mikroskopobjektiv kommende Strahl seitlich weg in den Zusatzstrahlengang umgelenkt wird und daß zwischen dem optischen Umlenkelement und der dritten optischen Fläche eine Bertrandlinse und ein der Bertrand linse zugeordnetes feldbegrenzendes Element, vorzugsweise eine Irisblende, vorgesehen sind.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden also Bertrandlinse und feldbegrenzendes Element nicht in den Hauptstrahlengang des Mikroskopes ein- und ausgefahren, sondern sind vielmehr fest in einem Zusatzstrahlengang angeordnet, der durch einfaches Verschieben eines optischen Umlenkelementes anstelle des entsprechenden Abschnittes des Hauptstrahlenganges gewählt werden kann. Da nun aber der Zusatzstrahlengang seine Hauptausdehnung nicht in vertikaler Richtung sondern in horizontaler bzw. seitlicher Richtung hat, kann die Bauhöhe auch bei richtiger optischer Lage von Bertrand linse . und zugehöriger Blende gering gehalten werden.

Vorteilhafterweise sind die Bertrand linse zwischen dem optischen Umlenkelement und der ersten optischen Fläche und das der Bertrand linse zugeordnete feldbegrenzende Element zwischen der zweiten optischen Fläche und der dritten optischen Fläche vorgesehen. Auf diese Weise läßt sich auch die seitliche Ausdehnung des.Zusatzstrahlenganges relativ klein halten.

Vorzugsweise sind zur Anpassung an verschiedene Mikroskopobjektive bei unveränderter Lage des feldbegrenzenden Elementes in Längsrichtung des Strahlenganges außer der Bertrandlinse - auch die erste und die zweite optische Fläche verschiebbar.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das die Wahl zwischen dem Hauptstrahlengang und den Zusatzstrahlengang bestimmende optische Umlenkelement gemeinsam mit der dritten optischen Fläche in den Hauptstrahlengang ein- und ausschaltbar. So kann also beispielsweise ein Halbwürfelprisma mit zwei Re-

flexionsflachen verwendet werden, das in den Hauptstrahlengang einschiebbar und aus dem Hauptstrahlengang ausschiebbar ist. Eine solche Konstruktion ist sicherlich vorteilhafter als eine Anordnung mit zwei voneinander getrennten Spiegeln, von denen der eine ein total reflektierender ein- und ausschiebbarer Spiegel zur Bildung des Umlenkelements wäre und der andere ein stationärer halbdurchlässiger Spiegel.

Die Vielseitigkeit der Anordnung kann außerdem erhöht werden, wenn bei ausgeschaltetem, die Wahl zwischen dem Hauptstrahlen— gang und dem Zusatzstrahlengang bestimmendem optischem Umlenkelement und ausgeschalteter dritter optischer Fläche andere optische Elemente für verschiedene Beobachtungsmethoden in den Hauptstrahlengang einschaltbar sind, beispielsweise ein Teilerspiegel mit dem alle Auflichtverfahren {Interferenzkontrast, Polarisation, Hellfeld) durchgeführt werden können.

Zur Verwirklichung der erfindungsgemäßen optischen Anordnung wird ferner eine Vorrichtung vorgeschlagen,.die einen an einem in den Hauptstrahlengang zwischen dem Mikroskopobjektiv und dem Beobachtungstubus einbaubaren Träger aufweist, entlang dem ein optisches System, vorzugsweise ein Halbwürfelprisma, quer zum Hauptstrahlengang in den Hauptstrahlengang ein- und ausschiebbar ist, das das die Wahl zwischen dem Hauptstrahlengang und dem Zusatzstrahlengang bestimmende optische Umlenkelement und die dritte optische Fläche aufweist, wobei an einem Ende des Trägers ein weiteres, die erste und die zweite optische Fläche aufweisendes optisches System entlang dem Träger verschiebbar gelagert ist, im Strahlengang zwischen dem optischen Umlenkelement und der ersten optischen Fläche die Betrandlinse am Träger verschiebbar gelagert ist, das feldbegrenzende Element, vorzugsweise eine Irislinse, in Längsrichtung des Strahlenganges zwischen der zweiten optischen Fläche und der dritten optischen Fläche stationär am Träger angeordnet ist und das zweite optische System und die Bertrandlinse gemeinsam vom einem einzigen Dreh- , knopf an dem einen Ende des Trägers mit Hilfe von zwei ineinandergefügten Spindeln unterschiedlicher Länge und unterschiedlicher Steigung antreibbar sind und am anderen Ende des Trägers

das Betätigungsorgan zum Verschieben des ersten optischen Systems vorgesehen ist.

Eine derartige Vorrichtung kann als Zusatzgerät ausgebildet sein, das als eine Art Zwischentubus zwischen dem binokularen Beobachtungstubus oder Fototubus und dem Mikroskopobjektiv einfügbar ist. Eine derartige Vorrichtung kann aber auch anstelle des Dual-Reflex-Prismas als oberhalb der Telelinse vorzusehendes Ein- oder Anbausystem ausgebildet sein oder als eine Einschubeinheit/ die anstelle von Beleuchtungsmodulen verwendet wird.

Hervorzuheben ist bei dieser Vorrichtung die Kürze in seitlicher Richtung, wobei trotz der eine Fokussierung der Bertrandlinse zur Anpassung an unterschiedliche Mikroskopobjektive erlaubenden Verschiebbarkeit von Bertrandlinse und der ersten und der zweiten optischen Fläche eine einfache Bedienung über einen einzigen Drehknopf sichergestellt ist. und für endlich korrigierte Objektive wegen des geringen Verschiebeweges eine lineare Annäherung der Bewegungen zugelassen wird, während bei unendlich korregierten Objektiven die Bertrandlinse sich sowieso um den doppelten Weg der ersten und der zweiten optischen Fläche aufgrund des ortsfesten Zwischenbildes bewegen muß.

Vorteilhafterweise können am anderen Ende des Trägers die weiteren, bei aus dem Hauptstrahlengang ausgeschobenen ersten optischen Systeme über ein eigenes Betätigungsorgan in den Hauptstrahlengang einschiebbaren optischen Elemente gelagert sein.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden, anhand der beiliegenden Zeichnung erfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung stellen dar:

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Fig. 1 eine Seitenansicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung der Fig. 1 und

Fig. 3 eine Stirnansicht der Vorrichtung der Fig. 1.

Mit 10 ist ein Träger bezeichnet, an dem eine Schwalbenschwanzführung 11 vorgesehen ist. An der Schwalbenschwanzführung 11 ist ein erstes optisches System 12 verschiebbar gelagert, das ein auf einem auf der Schwalbenschwanzführung 11 unmittelbar aufsitzenden Halter 14 angeordnetes Halbwürfelprisma 16 aufweist. Das Halbwürfelprisma 16 hat zwei Reflexionsflächen, von denen die eine, nämlich 18, ein den Strahl im Hauptstrahlengang 20 in den Zusatzstrahlengang 22 umlenkendes optisches Umlenkelement bildet. Die Umlenkung findet statt, wenn sich das in der Zeichnung außerhalb des Hauptstrahlenganges 20 befindliche erste optische System 12 im Hauptstrahlengang 20 befindet. In diese Stellung kann es mit Hilfe eines von außen her betätigbaren Betätigungsorganes 23 gebracht werden, das über . eine Stange 24 mit dem ersten optischen System 12 verbunden ist.

•Von der gleichen Schwalbenschwanzführung 1T ist ferner im Zusatzstrahlengang 22 eine Bertrand linse 26 verschiebbar gelagert, deren Position über eine Gewindespindel 28 mit Hilfe eines außerhalb des Trägers 10 angeordneten Drehknopfes 30 genau eingestellt werden kann. Mit dem gleichen Drehknopf 30 ist über eine über die Gewindespindel 28 gesteckte Hohlspindel mit einer anderen Gewindesteigung ein zweites optisches System 32 verstellbar, das ebenfalls an der Schwalbenschwanzführung 11 geführt ist. Das zweite optische System 32 weist zwei an einem Halter 34 befestigte optische Spiegel 36, 38 auf, von denen der Spiegel 36 als erste optische Fläche den Zusatzstrahlengang 22 nach oben umlenkt und der Spiegel 38 als zweite optische

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Fläche den Zusatzstrahlengang 22 zurück zum ersten optischen System 12 umlenkt. Auf dem Weg zum ersten optischen System 12 ist eine Irisblende 40 stationär angeordnet- Anstelle der Irisblende 40 kann auch eine Lochblende in den Strahlengang ein- und ausschiebbar angeordnet sein.

Die obere Reflexionsfläche des Halbwürfelprismas 16, das die dritte optische Fläche bildet, lenkt den Strahl im Zusatzstrahlengang 22 nach oben um, so daß dieser in den zum binokularen Beobachtungstubus führenden Hauptstrahlengang 20 mündet, wenn sich das erste optische System 12 im Hauptstrahlengang 20 befindet.

Ferner ist noch an dem zum zweiten optischen System 32 entgegengesetzten Ende des Trägers 10 ein drittes optisches System 41 vorgesehen, das ebenfalls an der Schwalbenschwanzführung 11 verschiebbar gelagert und über eine Stange 42 und ein Betätigungsorgan 46 bei aus dem IlaupLstrahlcngang 20 ausgeschobcncm ersten optischen System 12 in den Hauptstrahlengang 20 einschiebbar ist. Das dritte optische System 41 kann ein farbneutraler Teilerspiegel, ein Dunkelfeldringspiegel, ein dichroitischer Teilerspiegel, ein Auflichtpolarisator oder ein Analysator sein, so daß verschiedene Beobachtungsmethoden Anwendung finden können und vor allen Dingen ein schneller Wechsel zwischen den einzelnen Beobachtungsmethoden gewährleistet ist. Vor allen Dingen aber kann leicht zwischen der konoskopischen Beobachtungsmethode, bei der sich das erste optische System im Hauptstrahlengang 20 befinden muß, und der orthoskopischen Beobachtungsmethode, bei der sich das optische System 12 außerhalb des Hauptstrahlenganges 20 befindet, gewechselt werden.

Claims

PATENTANWALTS Dr. rer. nat. DIETER LOUIS Dipl.-Phys. CLAUS PÖHLAU Dipl.-Ing. FRANZ LOHREWTZ Dipl.-Phys.WOLFGANG ScGETH KESSLERPLATZ 1 NÜRNBERG 20 ,„„,, ._, .. 23353/4-40/mu Fa. C. Reichert Optische Werke Aktiengesellschaft Hernalser Hauptstraße 219 A-1170 Wien Österreich Ansprüche

1. Optische Anordnung für Mikroskope mit einem Hauptstrahlengang, in dem ein Mikroskopobjektiv und ein Beobachtungstubus liegen, und einem wahlweise anstelle des zwischen dem Mikroskopobjektiv und dem Beobachtungstubus verlaufenden Abschnittes des Hauptstrahlenganges (20) einfügbaren Zusatzstrahlengang (22), dem mindestens eine erste, eine zweite und eine dritte, den Strahl jeweils umlenkende optische Fläche (36,38,39) zugeordnet sind, wobei die dritte optische Fläche (39) den Zusatzstrahlengang (22) in den Beobachtungstubus umlenkt und für die Wahl zwischen dem Hauptstrahlengang (20) und dem Zusatzstrahlengang (22) ein in den Hauptstrahlengang (20) einschaltbares und aus dem Hauptstrahlengang ausschaltbares optisches Umlenkelement (18) vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß bei in den optischen Hauptstrahlengang (20) eingeschaltetem optischem Umlenkelement (18) der vom Mikroskopobjektiv kommende Strahl seitlich weg in den Zusatzstrahlengang (22) umgelenkt wird und daß zwischen dem optischen Umlenkelement

(18) und der dritten optischen Fläche (39) eine Bertrandiinse (26) und ein der Bertrandlinse zugeordnetes feldbegrenzendes Element (40) vorzugsweise eine Irisblende, vorgesehen sind.

2. Optische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bertrandlinse- (26) zwischen dem optischen Umlenkelement (18) und der ersten optischen Fläche (36) und das der Bertrandlinse zugeordnete feldbegrenzende Element (40), vorzugsweise eine Irisblende, zwischen der zweiten optischen Fläche (38) und der dritten optischen Fläche (39) vorgesehen sind.

3. Optische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung an verschiedene Mikroskopobjektive bei unveränderter Lage des feldbegrenzenden Elementes (40) in Längsrichtung des Strahlenganges außer der Bertrandlinse (26) auch die erste und die zweite optische Fläche (36,38) verschiebbar sind.

4. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Wahl zwischen dem Hauptstrahlengang (20) und dem Zusatzstrahlengang (22) bestimmende optische Umlenkelement (18) gemeinsam mit der dritten optische Fläche (39) in den Hauptstrahlengang (20) ein- und ausschalt bar ist.

5. Optische Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei ausgeschaltetem, die Wahl zwischen dem Hauptstrahler gang (20) und dem Zusatzstrahlengang (22) bestimmenden optischen Umlenkelement (18) und ausgeschalteter dritter optischer Fläche (39) andere optische Elemente (41) für verschiedene Beobachtungsmethoden in den Hauptstrahlengang (20) einschaltbar sind.

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6. Vorrichtung für eine Anordnung nach einem der Ansprüche

1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an einem in den Hauptstrahlengang (20) zwischen dem Mikroskopobjektiv und dem Beobachtungstubus einbaubaren Träger (10) ein entlang dem Träger (10) quer zum Hauptstrahlengang (20) in den Hauptstrahlengang ein- und ausschiebbares optisches System (12), vorzugsweise ein Halbwürfelprisma (16)_/ vorgesehen ist, das das die Wahl zwischen dem Hauptstrahlengang (20) und dem Zusatzstrahlengang (22) bestimmmende optische Umlenkelement (18) und die dritte optische Fläche (39) aufweist, daß an einem Ende des Trägers (10) ein weiteres, die erste und die zweite optische Fläche (36,38) aufweisendes optisches System (32) entlang dem Träger (10) verschiebbar gelagert ist, daß im Strahlengang zwischen dem optischen Umlenkelement (18) und der ersten optischen Fläche (36) die Bertrandlinse (26) am Träger (10) verschiebbar gelagert ist, daß das feldbegrenzende Element (40), vorzugsweise eine Irislinse, in Längsrichtung des Strahlenganges zwischen der zweiten optischen Fläche (38) und der dritten optischen Fläche (39) stationär am Träger angeordnet ist und daß das zweite optische System (32) und die Bertrandlinse (26) gemeinsam von einem einzigen Drehknopf (30) an dem einen Ende des Trägers (10) mit Hilfe von zwei ineinandergefügten Spindeln (28,29) unterschiedlicher Länge und unterschiedlicher Steigung antreibbar sind und am anderen Ende des Trägers das Betätigungsorgan (23) zum Verschieben des ersten optischen Systems (12) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am anderen Ende des Trägers (10) die weiteren, bei aus dem Hauptstrahlengang (20) ausgeschobenen ersten optischen System

(12) über ein eigenes Betätigungsorgan (46) in den Hauptstrahlengang einschiebbaren optischen Elemente (41) gelagert sind.