DE3432635A1

DE3432635A1 - Mikroskop

Info

Publication number: DE3432635A1
Application number: DE19843432635
Authority: DE
Inventors: Itaru Hachiouji Tokio/Tokyo Endo; Yasuo Inoue; Masaaki Yamagishi; Ken Yonekubo
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1983-09-05
Filing date: 1984-09-05
Publication date: 1985-04-04
Also published as: US4685776A; JPS6053915A; JPH0430565B2; DE3432635C2

Description

Anwaltsakte: P 1204 03.09.1984 - hf

Anmelderin:

OLYMPUS OPTICAL CO., LTD,
Tokyo,Japan

Mikroskop

Die Erfindung betrifft ein optisches Mikroskop von umgekehrtem Aufbau ι inverted-design optical microscope;, mit einem optischen Betrachtungssystem und einer Photografiereinrichtung.

Solche invertierten optischen Mikreskope sind bekannt. Dabei ist optisches Zubehör für die differentielle Interferenzmikroskopie und Fluoreszenzbeobachtung unterhalb eines Objektives angeordnet. Demgemäß ist das optische Bildformungssystem noch ^ weiter unterhalb angeordnet; aus diesem Grunde muß natürlich * auch das Photographiersystem in einem unten gelegenen Bereich des Mikroskopkörpers angeordnet werden. Die Figuren 1-3 veranschaulichen schematisch ein Ausführungsbeispiel einer solchen Anordnung. Darin ist im Einzelnen ein Mikroskopkörper 1,

ein beleuchteter Strahlengang 2, eine Condenser-Linse 3, ein Mikroskopiertisch 4, ein Revolver 5, ein Objektiv 6, ein Okularrohr 7, ein Prisma 8 mit einer halbtransparenten Spiegelfläche 8a und einer total reflektierenden Spiegelfläche 8b, die alternativ in den Strahlengang des Objektives 6 von außen her durch einen Handgriff 8c einschwenkbar ist, Spiegel 9, ein Okular 10, ein Prisma 11 mit Spiegelflächen 11a und 11b, die alternativ in den Strahlengang eines Lichtstrahles einschwenkbar sind, der durch die halbtransparente Spiegelfläche 8a des Prismas 8 hindurchgetreten ist, und zwar von außen her mittels eines Handgriffes 11c; ferner erkennt man eine Photograf ierlinse , die innerhalb des Strahlengangs eines Lichtstrahles angeordnet ist, der von der Spiegelfläche 11a des Prismas 11 zu reflektieren ist, eine 35-mm-Filmkamera 13, die abnehmbar am Mikroskopkorpus 1 befestigt werden kann, eine Photografierlinse 14, die innerhalb des Strahlenganges eines Lichtstrahles angeordnet ist, der durch die Spiegelfläche 11b des Prismas 11 zu reflektieren ist, eine,Kamera 15 großer Abmessung, die wiederum abnehmbar am Mikroskopkorpus 1 befestigt werden kann, sowie schließlich ein Fokussierglas, das in einer Abbildungsposition durch Objektiv 6 angeordnet ist und das in den Strahlengang eines Lichtstrahles einschwenkbar ist, der durch die halbtransparente Spiegelfläche 8a reflektiert wird, und zwar von außen her mittels eines Handgriffes 16a.

Aus Fig. 3 erkennt man im einzelnen folgendes: Wird Handgriff 8c in eine Position I und Handgriff 11c in eine Position II eingeschwenkt, so wird ein Lichtstrahl, der von einem zu untersuchenden Objekt kommt und der durch Objektiv 6 hindurch getreten ist, zu etwa 20?ό durch die Spiegelfläche 8a reflektiert; er erreicht sodann das Auge eines Betrachters durch ein Okular 10, tritt zu .etwa 8OS5 durch die Spiegelfläche 8a hindurch, wird durch die Spiegelfläche 11a

des Prismas 11 reflektiert, tritt sodann durch die Photographierlinse 12 hindurch und erreicht die Filmfläche der Kamera 13. Wird Handgriff 11b in Position I verschwenkt, so wird das von dem zu überprüfenden Objekt ausgehende Licht, das durch die Spiegelfläche 8a hindurch getreten ist, von Spiegelfläche 11b des Prismas 11 reflektiert; es tritt sodann durch die photographische Linse 14 hindurch und erreicht den Film, der großdimensionierten Kamera 15, die am Mikroskopkorpus 1 befestigt ist. Wird Handgriff 8c in Position II verschwenkt,, so wird das gesamte von dem zu betrachtenden Objekt kommende Licht, das durch Objektiv 6 hindurch getreten ist, an Spiegelfläche 8b reflektiert und erreicht das Auge des Betrachters. Wird Handgriff 16a in Position I verschwenkt, so gelangt das Fokussierglas 16 in beiden der o.g. Fälle in den Betrachtungsstrahlengang. In diesem Stadium kann ein fokussieren vorgenommen werden.

Da wie oben beschrieben beim herkömmlichen optischen Mikroskop umgekehrten Aufbaus das optische Photographiersystem unterhalb des optischen Betrachtungssystemes angeordnet ist, und da das hindurch tretende Licht selektiv von zwei Arten von photographierenden optischen Systemen geleitet wird, liegen hierbei zahlreiche Nachteile vor; ferner liegt eine Beschränkung darin, daß - systembedingt - das optische Photographiersystem in einem recht weit unterhalb befindlichen Teil des Mikroskopkorpus untergebracht werden muß. Da die Größe der Kamera begrenzt ist, und zwar entweder auf die kleine Filmkamera 13 oder die große Kamera 15, so muß das optische Photographiersystem, d.h. der photographische Strahlengang, auf einem festen Niveau ober£ halb der Fläche einer Unterlage liegen, auf welche der Mikroskopkorpus aufzusetzen ist. Wird beispielsweise eine einäugige Spiegelreflexkamera verwendet, die mit einem motorischen Antrieb ausgerüstet ist, und die außen angebracht wird, so muß sich das Zentrum des photographischen 5trahlenganges auf einer

Höhe von wenigstens 100 mm oberhalb der Ebene dieser Unterlage befinden. Um diese Anforderungen zu erfüllen, muß der Mikroskoptisch 4 - aufgrund der Beschränkungen bezüglich des Layout in senkrechter Richtung, wie oben beschrieben - wenigstens 330 mm oberhalb der Ebene der genannten Unterlage befinden. Der Mikroskoptisch 4 ist somit so hoch, daß die Handhabung des auf dem Mikroskoptisch befindlichen, zu betrachtenden Objektes schwierig wird; der Mikroskoptisch 4 muß daher lang sein, um einigermaßen annehmbare Arbeitsbedingungen zu schaffen.

Um ferner in oben beschriebener Weise den photographierenden Strahlengang zur außen befestigten Kamera zu führen, ist die Anordnung von Prisma 11 als zweitem reflektierenden optischen Element notwendig. Beim Führen des Lichtes von dem zu betrachtenden Objekt zum zweiten reflektierenden optischen Element wird jedoch eine erhebliche Länge des optischen Strahlenganges vergeudet; hieraus folgt wiederum, daß die photographische Linse 12 in erheblichem Maße in den Mikroskopkorpus 1 hinein gelangt. Will man die durch die Handgriffe 8c, 11c und 16a vorzunehmenden Operationen durch einen einfachen Schaltvorganq mit einem einzigen Handgriff verbessern, so ist ein ganz spezieller komplizierter Verbindungsmechanismus erforderlich. Dies bedeutet wiederum, daß es nicht nur unmöglich ist, eine kompakte Schalteinrichtung zu verwenden, sondern auch, daß die Schalteinrichtung derart groß bemessen sein muß, daß es schwierig wird, den Mikroskopiertisch auf niedrigem Niveau zu halten. Die gesamte Vorrichtung wird daher kostspielig und die optische Qualität der Arbeit wird schlechter. Bei dieser Art von Mikroskop das optisehe Zubehör unterhalb des Objektives eingeschoben wird, wird vor dem den Strahlengang unterteilenden Element, d.h. vor Prisma 8, eine Linse zum Verlängern der Bildposition- vorgesehen. Aufgrund der Vergrößerung sind dem jedoch ebenfalls Grenzen gesetzt.

Will man die Grenze hinausziehen und gleichzeitig die Vergrößerung einhalten, so ist ein vergleichsweise kompliziertes optisches System (Retrofokus-System) notwendig. Deshalb ist es schwierig, durch das Objektiv ein gut korrigiertes Bild zu übertragen, ohne daß die Bildqualität beeinträchtigt wird.

Im Falle des herkömmlichen Aufbaus läßt sich das Fokussierglas lediglich einzeln in den optischen Betrachtungsstrahlengang einschieben und wieder herausnehmen. Der Betrachter vermag somit allein durch Betrachtung des visuellen Feldes nicht zu ersehen, welches optische Photographiersystem gerade angewandt wird.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein invertiertes optisches Mikroskop zu schaffen, das einfach im Aufbau ist, das sich ferner kostengünstig herstellen läßt, und bei welchem die einzelnen Strahlengänge lediglich durch Betätigen eines einzigen Handgriffes eingeschaltet werden können, wobei sich aus dem visuellen Feld erkennen läßt, welcher Strahlengang eingeschaltet ist; außerdem sollen sich der Mikroskoptisch sowie die Mikroskopbasis jeweils auf niedrigem Niveau befinden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine solche Gestaltung gelöst, wobei ein Lichtstrahl, der von einem ersten optischen Element mit einem halbtransparenten Prisma oder Spiegel in einen Strahlengang geschickt wird, das ferner ein Lichtstrahl, der an diesem ersten optischen Element reflektiert wird, von einem zweiten optischen Element, das sich unterhalb des ersten optischen Elementes befindet, in ein Betrachtungsstrahlengang geschickt wird, und das ein Fokussierglas, das den jeweils in Benutzung befindlichen Strahlengängen entspricht, in Wirkverbindung mit der Strahlengangschaltung des ersten optischen Mittels in den betrachtenden Strahlengang eingeschoben wird.

Ist das zweite optische Element, daß das Licht vom zu betrachtenden Objekt zum Betrachtungsstrahlengang führt, unterhalb des ersten optischen Elementes angeordnet, daß das Licht zum photographierenden Strahlengang führt, so ist es möglich, den photographierenden Strahlengang auf einem Niveau oberhalb der Ebene einer Unterlage anzuordnen, auf welcher sich das Mikroskop befindet. Damit ist man nicht nur bezüglich der Abmessungen der Kamera beschränkt, sondern auch bezüglich der Höhe des Mikroskop tisches . Außerdem läßt sich die Gesamthöhe des Mikroskopes verringern. Deswegen lassen sich das Photographieren und die Gesamtlichttnenqen-Betrachtung durch einen ganz einfachen Vorgang zusammenschalten. Ein derart gestaltetes Mikroskop ist somit Jacht bedienbar und läßt sich obendrein noch kostenqünstig herstellen.

Innerhalb seiner bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das erste optische Element einen Durchlässigkeitsfaktor (transmission factor) von 40 - 90% und einen Reflexionsfaktor von 10 - 6Ü%; das zweite optische Element besteht aus einem Prisma oder einem Spieqel, derart befestigt, daß ein Objekt von den Kameras einwandfrei photographiert werden kann.

Damit das von dem zu betrachtenden Objekt kommende Licht selektiv einer Reihe von Photographierstrahlengängen zugeführt werden kann, wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß das erste optische Element aus einer Mehrzahl optischer Elemente besteht, die miteinander kombiniert werden, ferner wird vorgesehen, daß so viele Fokussiergläser wie optische Elemente angeordnet werden, die dann selektiv in «. die Abbildungsposition durch ein Objektiv innerhalb des Beobachtungsstrahlenganges eingeschwenkt werden können; wird eines der erwähnten optischen Elemente in die Gebrauchsposition verbracht, so wird eines aus der Mehrzahl von Fokussiergläsern,

die in Wirkverbindung hiermit stehen und dementsprechend, in den Betrachtungsstrahlengang eingeschwenkt. Auf diese Weise läßt sich nicht nur eine Mehrzahl photographierender optischer Strahlengänge leicht miteinander zusammenschalten, sondern es läßt sich auch bestimmen welche Kamera sich gerade im Gebrauch befindet.

Stand der Technik und Erfindung sind anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt - wie bereits erwähnt - in schematischer Seitenansicht die grundlegende Anordnunq eines optischen Photographiersystemes und einet; optischen Betrachtungssystemes eines herkömmlichen, invertierten optischen Mikroskopes.

Fig. 2 zeigt eine schematische Aufrißansicht des Gegenstandes von Figur 1.

Fitj, 3 ist eine perspektivische Darstellung der wesentlichen Teile des herkömmlichen photographischen optischen Systemes und Betrachtungssystemes.

Fig. 4 ist eine schematische Seitenansicht, die die Grundanordnung eines optischen photographischen Systemes und optischen Betrachtungssystemes bei einem umgekehrten optischen Mikroskop gemäß der Erfindung veranschaulicht.

Fig. 5 ist eine schematische Aufrißansicht des Gegenstandes von Figur 4.

AO

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die wesentlichen Teile des optischen Phatographiersystemes und des optischen Betrachtungssystemes gemäß der Erfindung veranschaulichend.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die Figuren 4-6. Dabei sind jeweils dieselben Bezugszeichen für einander entsprechende optische Elemente wie bei den Figuren 1-3 verwendet; auf die Erläuterung von herkömmlichen Elementen im einzelnen kann verzichtet werden. In den Figuren erkennt man ein erstes optisches Element 17, das aus einem Prisma oder aus einem Spiegel besteht. Es hat eine halbtransparente Spiegelfläche 17a, einen transparenten Teil 17b und eine halbtransparente Spiegelfläche 17c, beweglich innerhalb des Mikroskopkorpus 1 derart angeordnet, daß bei Verschwenken eines Bedienungshandgriffs 17d von außen her in eine Position I die halbtransparente Spiegelfläche 17a in den Strahlengang des Objektives 6 gelangt und einen Teil des Lichtes von einem zu betrachtenden Objekt zum Film einer groß bemessenen Kamera 15 durch eine Photographierlinse 14 führt. Wird Bedienungshandgriff 17 in eine Position II verschwenkt (die hier dargestellte Position), so gelangt der transparente Teil 17b in den Strahlengang des Objektives; das gesamte Licht vom Objekt gelangt nach unten. Verschwenkt man Handgriff 17 in. eine Position III, so gelangt die halbtransparente Spiegelfläche 17c in den Strahlengang des Objektives 6 und reflektiert einen Teil des Lichtes vom Objekt, so daß das Licht zum Film der 35mm-Filmkamera 13 durch die Photographierlinse 12 hindurchtritt. Im Falle des vorlie-, genden Ausführungsbeispieles sind die halbtransparenten Spiegelflächen 17a und 17c aus Vakuumdamp f filmen gebildet (vacuum ·* evaporation films), beispielsweise aus ZnS-Ag auf der jeweiligen *" Spiegelfläche. Die Filmdicke ist in der Praxis derart bemessen, daß ein Transmissionsfaktor von 10 - 26?Ä (am besten 20?i) und ein Reflexionsfaktor von 40 - 90% (am besten 80?O erreicht wird.

Ein zweites optisches Element 18 ist unterhalb mit dem ersten optischen Element 17 angeordnet und dort befestigt. Es fluchtet mit der optischen Achse des Objektives 6 und reflektiert dasjenige Licht, das von dem zu betrachtenden Objekt kommt und das durch das erste optische Element 17 hindurchgetreten ist, so daß dieses zum Betrachtungsstrahlengang 19 weitergeleitet wird. Man erkennt ferner ein Fokussierglas 19, aus einer einfachen Glasplatte bestehend, und ein hiermit einteilig verbundenes Fokussierglas 20, das in derselben Richtung wie das erste optische Element 17 in eine Objektbetrachtungsposition hinter dem zweiten optischen Element 18 (zwischen zweitem optischen Element 18 und den Spiegeln 9) in den Betrachtungsstrahlengang einschwenkbar ist. Das Fokussierglas 19 gelangt dann in den Betrachtungsstrahlungsgang, wenn Bedienungshandgriff 17 in Position I eingeschwenkt wird. Die Glasplatte 20 gelangt dann in den Betrachtungsstrahlengang wenn Handgriff 17 in Position

II verschwenkbar wird, und Fokussierglas 21 gelangt dann in den Betrachtungsstrahlengang ,wenn Handgriff 17 auf die Position

III geschaltet wird. Die Fokussiergläser 19 und 21 enthalten Masken, die die photographische Bereiche entsprechend der groß dimensionierten Kamera 15 bzw. der 35-mm-Filmkamera 13 sowie doppelte Querlinien (zum fokussieren) enthalten.

Das invertiert aufgebaute optische Mikroskop gemäß der Erfindung ist derart gestaltet, daß man lediglich durch Umschalten des ersten optischen Elementes 17 in drei Stufen mittels des Bedienungshandgriffes 17d mit zwei Kameraarmen und bei Totallichtmengenbetrachtung sauber und selektiv photographieren kann. Ferner läßt sich bei Betrachten des Gesichtsfeldes genau erken-i nen, welche der Kameras sich im Einsatz befindet. Da sich ferner das erste optische Element 17 zum Leiten des Lichtes von dem zu betrachtenden Objekt in den Photographierstrahlengang oberhalb des zweiten optischen Elementes zum Leiten des Lichtes in den

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Betrachtungsstrahlengang befindet, können die beiden Arten von optischen Photographiersystemen derart gestaltet sein, daß sich der Photograph!erstrahlengang auf einem erforderlichen Niveau oberhalb der Mikroskop-Unterlagefläche befindet, ohne daß der Mikroskoptisch hier und die Mikroskopbasis angehoben werden müssen. Die Höhe des Mikroskopiertisches kann daher 275mm betragen (im Gegensatz zu 335mm bei einem herkömmlichen Mikroskop), und die Höhe des Lampengehäuses 6 0Omm (im Gegensatz zu 660mm bei einem herkömmlichen Mikroskop ) . Damit sind der Bedienungskomfort, beispielsweise das Einschieben von Proben auf den Mikroskoptisch 4 verbessert. Außerdem ist das Mikroskop derart niedrig, daß man es auf eine optische Bank kleiner Abmessungen aufsetzen kann. Außerdem läßt sich der Mechanismus, mit dem das erste optische Element mit den Fokussiergläsern 19 und 21 in Wirkverbindung gebracht wird, derart gestalten, daß das gesamte Gerät sehr kompakt wird. Ferner kann das Objekt in einer Position abgebildet werden, die vergleichsweise weit vom ersten optischen Element 17 im Photograph!erstrahlengang entfernt liegt. Dies qilt unqenchtet der Tatsache, daß das erste optische Element 17 in drei Stufen geschaltet wird. En kommt somit zu keinerlei Kollision ri'it der photoqraphisehen Linse 14, vielmehr läuft eier optische Vorgang einwandfrei ab.

V;ie erwähnt, ist das erste optische Element 17 bei der hier beschriebenen Ausführungsform derart gestaltet, daß es in drei Stufen schaltbar ist. Man kann jedoch auch den transparenten Teil und damit die Gesamtlichtmengen-Betrachtungsfunktion weglassen, womit man zu einem zweistufigen Schaltsystem kommt. Es versteht sich, daß auch hierbei die oben beschriebenen, verschiedenen Ergebnisse erzielt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Umgekehrt aufgebautes (invertiertes) optisches Mikroskop mit einem optischen Betrachtungssystem (9, 10) und einem optischen Photographiersystem (12, 14), dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem zu betrachtenden Objekt, der Lichtstrahl von einem ersten optischen Element (17) reflektiert wird, das einen Teil des Lichtes vom Objekt reflektiert und den Rest des Lichtes zu einem Photographier-Strahlengang führt, und das der von dem Objekt kommende Lichtstrahl, der das erste optische Element (17) passiert hat, einem Betrachtungs strahlengang zugeführt wird.

2. Mikroskop nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der von dem zu betrachtenden Objekt kommende Lichtstrahl, der durch das erste optische Element (17) hindurchgetrerten ist, zum Betrachtungsstrahlengang geführt wird, und zwar dadurch, daß er an einem zweiten optischen Element (18) reflektiert wird, das unterhalb des ersten optischen Elementes (17) angeordnet ist.

3. Mikroskop nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das erste optische Element (17) aus Halbprismen (17a, 17c) oder Halbspiegeln (17a, 17d) besteht.

4. Mikroskop nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das erste optische Element (17) eine Anzahl beweglicher optischer Elemente (17a, 17b, 17c) umfaßt, so daß der

von dem zu betrachtenden Objekt kommende Lichtstrahl alternativ einer Anzahl von Photographierstrahlengängen zugeführt wird, daß das zweite optische Element (18) unterhalb des ersten optischen Elementes (17) fest angeordnet ist, so daß der von dem Objekt kommende Lichtstrahl, der durch das erste optische Element (17) hindurchgetreten ist, dem Betrachtungsstrahlengang zugeführt wird, daß das Mikroskop so viel Fokussiergläser .19, 20, 21) wie optische Elemente umfaßt, die zusammenqekoppelt und in der Laqe sind, alternativ in einer Abbildungsposition durch ein Objektiv (6) innerhalb des Betrachtungsstrahlenganges eingeschwenkt zu werden, wobei bei Ausrichten eines aus der Reihe von optischen Elementen mit dem zweiten optischen Element das entsprechende aus der Anzahl der Fokussiergläsern in den Betrachtungsstrahlengang eingeschwenkt wird.

5. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste optische Element (17) einen Reflexionsfaktor von AO - 10% und einen Transmissionsfaktor von 10 - 60V« Eiufweist.

6. Mikroskop nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß das erste optische Element (17) und die Fokussiergläser mittels eines einzigen Handgriffes (17d) verschwenkbar sind.