DE3446727A1 - Autofocus device for microscopes - Google Patents
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Abstract
Description
Autofokuseinrichtung für MikroskopeAuto focus device for microscopes
Die Erfindung betrifft eine Autofokuseinrichtung für Mikroskope, mit einer Hilfsbeleuchtung, die in den Strahlengang des Mikroskops eingespiegelt wird, und einem oder mehreren Detektoren zur Erzeugung eines dem Fokusierzustand entsprechenden Signals.The invention relates to an autofocus device for microscopes, with auxiliary lighting that is reflected in the beam path of the microscope, and one or more detectors for generating one corresponding to the focusing state Signal.
In der älteren Anmeldung P 33 28 821.6-51 ist eine derartige Autofokuseinrichtung beschrieben. Infolge der dort offenbarten Anordnung zweier alternierend geschalteter Lichtquellen in einer Pupille des Mikroskops bleiben Gleichlichtanteile, die aus Dejustierungen optischer Bauteile oder Reflexlicht aus dem eigentlichen Beleuchtungsstrahlengang des Mikroskops resultieren, ohne Einfluß auf das Regelsignal. Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Verbesserung der in der älteren Anmeldung beschriebenen Autofokuseinrichtung.In the earlier application P 33 28 821.6-51 there is such an autofocus device described. As a result of the arrangement disclosed there, two alternately connected Light sources in a pupil of the microscope remain constant light components that are off Misalignments of optical components or reflected light from the actual illumination beam path of the microscope result without affecting the control signal. The present invention relates to a further improvement of the autofocus device described in the earlier application.
In dem in der älteren Anmeldung offenbarten Ausführungsbeispiel für eine Auflichtautofokuseinrichtung nach Figur 1 wird eine von der Hilfsbeleuchtung durchstrahlte, relativ großflächige Marke in Form eines Spiegelgitters in Autokollimation auf sich selbst abgebildet. Mit einer derartigen Marke ist es schwierig, bei Objekten, die eine ausgeprägte Höhenstruktur aufweisen, auf bestimmte Objektdetails scharf einzustellen, da die Autofokuseinrichtung über einen relativ großen Objektbereich integriert und ein der mittleren Objektentfernung entsprechendes Regelsignal liefert.In the embodiment disclosed in the earlier application for a reflected light autofocus device according to Figure 1 becomes one of the auxiliary lighting Transmitted, relatively large mark in the form of a mirror grating in autocollimation mapped onto itself. With a brand like this, it is difficult to which have a pronounced height structure, focus on certain object details set because the autofocus device over a relatively large object area integrated and delivers a control signal corresponding to the mean object distance.
Aus der DE-OS 32 19 503 ist zwischenzeitlich eine Autofokuseinrichtung für Mikroskope bekannt geworden, die im wesentlichen dem Stand der Technik nach der DE-PS 21 02 922 entspricht. Wegen des nur einseitig durch die Pupille des Mikroskops geführten Meßstrahlenbündels und der Abbildung des Meßspots auf eine Differenzdiode besitzt auch diese bekannte Autofokuseinrichtung die in der Hauptanmeldung P 33 28 821.6 zum Stand der Technik genannten Nachteile.From DE-OS 32 19 503 an autofocus device is meanwhile has become known for microscopes that are essentially state-of-the-art the DE-PS 21 02 922 corresponds. Because of the only one-sided through the pupil of the microscope guided measuring beam and the imaging of the measuring spot on a differential diode This known autofocus device also has the one described in the main application P 33 28 821.6 disadvantages mentioned in relation to the state of the art.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine zuverlässig und mit hoher Genauigkeit arbeitende, einfach aufgebaute Autofokuseinrichtung für Mikroskope zu schaffen, die außerdem auf begrenzte Objektbereiche im Sehfeld des Mikroskops einstellbar ist.It is the object of the present invention to be reliable and Simply constructed autofocus device for microscopes that works with high accuracy to create, which is also limited to limited object areas in the Field of view of the microscope is adjustable.
Diese Aufgabe wird gemäß den im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmalen gelöst.This task is given in accordance with the characterizing part of the main claim Features solved.
Demnach werden die Signale zweier Meßlichtbündel, die unterschiedliche Bereiche der Pupille alternierend durchsetzen, mit dem gleichen Detektor erfaßt und miteinander verglichen. In dieser Anordnung ist die Autofokuseinrichtung sehr viel unempfindlicher gegen Störsignale als die mit einem einzigen, die Pupille einseitig durchsetzenden Meßstrahlenbündel in Verbindung mit einer Differenzdiode arbeitenden Autofokuseinrichtungen nach dem Stand der Technik.Accordingly, the signals of two measuring light bundles that are different Alternating areas of the pupil, recorded with the same detector and compared with each other. In this arrangement, the autofocus device is great much less sensitive to interfering signals than those with a single one, the pupil one-sided penetrating measuring beam working in conjunction with a differential diode Prior art autofocus devices.
Zur Erzeugung des Meßspots kann eine Blende beliebiger Form in einer Luke des Hilfsbeleuchtungsstrahlenganges angeordnet werden, die von beiden Lichtquellen ausgeleuchtet wird. Die Blende kann jedoch entfallen, wenn z.B. Laserdioden als Lichtquellen verwendet werden. Es ist dann lediglich dafür zu sorgen, daß die Strahlungen beider Laserdioden auf den gleichen Punkt in einer Luke des Hilfsbeleuchtungsstrahlenganges fokussiert werden.A diaphragm of any shape can be used to generate the measurement spot Luke of the auxiliary lighting beam path are arranged from both light sources is illuminated. However, the aperture can be omitted if, for example, laser diodes are used as Light sources are used. It is then only necessary to ensure that the radiations both laser diodes on the same point in a hatch of the auxiliary lighting beam path be focused.
Es ist zweckmäßig einen Strahlteiler vorzusehen, der die Hilfsbeleuchtung in einen ersten, in den Strahlengang des Mikroskops eingekoppelten und einen zweiten, auf einen die Intensitöt der Hilfsbeleuchtung messenden, weiteren Detektor gerichteten Teil zerlegt. Über den weiteren Detektor können dann Alterungserscheinungen der Lichtquellen der Hilfsbeleuchtung erkannt und beide Lichtquellen auf gleiche Intensitöt eingeregelt werden.It is advisable to provide a beam splitter for the auxiliary lighting in a first, coupled into the beam path of the microscope and a second, directed at a further detector measuring the intensity of the auxiliary lighting Part disassembled. Signs of aging can then be used via the additional detector Light sources of the auxiliary lighting detected and both light sources at the same intensity be adjusted.
Die Hilfsbeleuchtung wird vorteilhaft in den Beleuchtungsstrahlengang eines Auflichtmikroskops eingekoppelt. Der Beleuchtungsstrahlengang ist nämlich in der Regel für das Ansetzen derartiger Zusatzgeräte leichter zugänglich. Diese Lösung hat auch den Vorteil, daß z.B. keine Bildausgänge im Beobachtungstubus durch die Autofokuseinheit belegt werden.The auxiliary lighting is advantageously in the lighting beam path coupled into a reflected light microscope. The illuminating beam path is namely usually more easily accessible for attaching such additional devices. These The solution also has the advantage that, for example, there are no image outputs in the observation tube the autofocus unit can be used.
Es ist jedoch schwierig eine derartige Autofokuseinrichtung in den Strahlengang einer Dunkelfeldbeleuchtungseinrichtung einzuspiegeln. Um die Autofokuseinrichtung auch in dieser Betriebsart einsetzen zu können, kann es vorteilhaft sein, die Einspiegelung des Hilfsstrahlenganges in den Beobachtungstubus vorzunehmen.However, it is difficult to use such an autofocus device To reflect the beam path of a dark field lighting device. Around the It can also be advantageous to be able to use the autofocus device in this operating mode be to make the reflection of the auxiliary beam path in the observation tube.
In der Autofokuseinrichtung gemäß der Erfindung ist eine elektronische Anordnung vorgesehen, in der die Signale des bzw. der Empfänger im Takte der alternierend geschalteten Lichtquellen verarbeitet werden. Dabei ist es zweckmäßig eine weitere elektronische Schaltung vorzusehen, in der dem verarbeiteten Signal Offsetspannungen einstellbarer Größe überlagert werden. Damit kann erreicht werden, daß die Autofokuseinrichtung entweder um einen vorbestimmten Betrag über oder unter der Schärfenebene einstellt, ohne daß optische Elemente verschoben erden müssen, was beispielsweise bei Objekten von Vorteil ist, die größere Höhendifferenzen aufweisen.In the autofocus device according to the invention there is an electronic one Arrangement is provided in which the signals of the receiver or receivers in the cycle of alternating switched light sources are processed. It is advisable to do another one Provide electronic circuit in which the processed signal offset voltages adjustable size are superimposed. It can thus be achieved that the autofocus device sets either a predetermined amount above or below the plane of focus, without having to move optical elements, which is the case with objects, for example it is advantageous that they have larger differences in altitude.
Außerdem können auf diese Weise Unterschiede in der Fokusdifferenz zwischen dem Licht der Hilfsbeleuchtung und der normalen mikroskopischen Beleuchtung korrigiert werden, die auf Unterschiede in der chromatischen Korrektion der verwendeten Objektive verschiedener Maßstabszahl zurückzuführen sind. In diesem Fall ist es besonders zweckmäßig, daß die Einstellung der Offsetspannungen mit der Umschaltung des Objektivrevolvers gekoppelt ist, da dies den Benutzer der Mühe enthebt bei jedem Objektiv visuell erst einmal die Ebene zu bestimmen, auf die die Autofokuseinrichtung einstellen soll.In addition, differences in the focus difference can in this way between the light of the auxiliary lighting and normal microscopic lighting corrected based on differences in the chromatic correction of the used Lenses of different scales can be traced back. In this case it is It is particularly useful that the offset voltages are set with the switchover of the revolving nosepiece, as this removes the bother of each user Objectively, first of all, visually determine the plane on which the autofocus device is located should set.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnungen.Further advantages of the invention emerge from the following Description of exemplary embodiments of the invention with reference to the drawings.
Fig. la ist eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiel, das die wesentlichen optischen Komponenten der Autofokuseinrichtung zeigt; Fig.lb-le sind detailliertere Skizzen, die die optischen Verhältnisse in der Nähe des Detektors der Autofokuseinrichtung und die von ihm und der 'achgeschalteten Elektronik abgegebenen Signale für verschiedene Fokusierzustände darstellt; Fig. 2a ist die Prinzipskizze eines gegenüber den in Fig. la dargestellten Ausführungsbeispiel leicht geänderten zweiten Ausführungsbeispiels; Fig. 2b ist eine vergrößerte Darstellung des Sehfelds in der Ebene, in der der Detektor der Autofokuseinrichtung nach Fig. ia oder Fig. 2a angeordnet ist; Fig. 2c ist eine vergrößerte Ansicht der Sekundärlichtquelle 112 aus Fig. 2a.Fig. La is a schematic diagram of a first embodiment, the shows the essential optical components of the autofocus device; Fig.lb-le are more detailed sketches showing the optical conditions in the vicinity of the detector the autofocus device and the output from it and the 'eight-switched electronics Represents signals for different focus states; Fig. 2a is the schematic diagram of an embodiment compared to the embodiment shown in FIG. la slightly modified second embodiment; Fig. 2b is an enlarged view of the field of view in the plane in which the detector of the autofocus device according to Fig. ia or Fig. 2a is arranged; Figure 2c is an enlarged view of the secondary light source 112 from Fig. 2a.
In Fig. ia sind die für das Verständnis der Erfindung nötigen Teile eines Auflichtsmikroskops dargestellt. Vom Beobachtungsstrahlengang sind lediglich das Objektiv 1 und die Tubuslinse 2 zu sehen, die das Objekt 3 in die Zwischenbildebene 4 abbilden. Der oberhalb der Zwischenbildebene befindliche Teil des Mikroskops, also z.B. Okulare etc. sind hier nicht dargestellt.In Fig. Ia are the parts necessary for understanding the invention a reflected light microscope shown. From the observation beam path are only the objective 1 and the tube lens 2 can be seen, which the object 3 in the intermediate image plane 4 map. The part of the microscope located above the intermediate image plane, e.g. eyepieces etc. are not shown here.
Zwischen Objektiv 1 und Tubuslinse 2 befindet sich ein halbdurchlässiger Teilerspiegel 5, über den der von einer Mikroskop-Lichtquelle 6 ausgehende Beleuchtungsstrahlengang in den Beobachtungsstrahlengang eingespieyelt wird. Dieser Teilerspiegel 5 kann so beschaffen sein, daß sein Reflektionsvermögen für die Wellenlänge des Lichts der noch zu beschreibenden Hilfsbeleuchtung für die Autofokuseinrichtung größer ist als für dos Licht der normalen Mikroskopbeleuchtung, das von der Glühlampe 6 ausgeht.There is a semi-permeable lens between objective 1 and tube lens 2 Splitter mirror 5, via which the illumination beam path emanating from a microscope light source 6 is mirrored into the observation beam path. This splitter mirror 5 can be such that its reflectivity for the wavelength of light the still to be described auxiliary lighting for the autofocus device larger is than for the normal microscope illumination dos light emitted by the incandescent lamp 6 goes out.
Der Beleuchtungsstrahlengang des Mikroskops ist hier vereinfacht dargestellt. Er umfaßt einen Kollektor 7, ein IR-Sperrfilter 8, eine Leuchtfeldblende 9 sowie eine Hilfslinse 10.The illumination beam path of the microscope is shown here in a simplified manner. It comprises a collector 7, an IR cut filter 8, a field diaphragm 9 as well as an auxiliary lens 10.
Zwischen der Leuchtfeldblende 9 und der Hilfslinse 10 ist ein halbdurchlössiger Strahlteiler 16 angeordnet, über den der Hilfsbeleuchtungsstrahlengang der zu einer Baueinheit 12 zusammengefaßten Autofokuseinrichtung in den Beleuchtungsstrahlengang des Mikroskops eingespiegelt ird.Between the field diaphragm 9 and the auxiliary lens 10 is a semi-permeable Beam splitter 16 arranged through which the auxiliary lighting beam path to a Unit 12 combined autofocus device in the illumination beam path of the microscope.
Der Hilfsbeleuchtungsstrahlengang geht aus von zwei in einer zur Pupille 11 des Objektivs 1 konjugierten Ebene nebeneinander angeordneten Lichtquellen 13a und 13b, bei denen es sich z.B. um Leucht- oder Laserdioden handelt.The auxiliary illumination beam path starts from two in one to the pupil 11 of the lens 1 conjugate plane arranged side by side light sources 13a and 13b, which are, for example, light emitting diodes or laser diodes.
Über eine Kollektorlinse 16 beleuchten die Lichtquellen 13 eine rechteckige Blende 14 in einer zur Objektebene konjugierten Ebene (Luke). Die Blende 14 ist jedoch kein unverzichtbares Bauteil, sie kann entfallen, wenn z.B. als Lichtquellen Laserdioden eingesetzt werden. Es ist dann lediglich dafür zu sorgen, daß die Strahlung beider Laserdioden an dieser Stelle auf den gleichen Punkt fokussiert wird.The light sources 13 illuminate a rectangular one via a collector lens 16 Aperture 14 in a plane conjugate to the object plane (hatch). The aperture 14 is However, it is not an indispensable component, it can be omitted if, for example, as light sources Laser diodes are used. It is then only necessary to ensure that the radiation both laser diodes is focused on the same point at this point.
Ein hinter der Blende 14 angeordneter Strahlteiler 15 läßt etwa 50% der Strahlung der Lichtquellen 13 passieren. Dieser hindurchtretende Teil wird von der Linse 17 auf einen Detektor 19 fokussiert. Vor diesem Detektor 19 ist ein Filter 18 vorgeschaltet, das auf die Wellenlänge der Hilfsbeleuchtung abgestimmt ist und das von der Lichtquelle 6 der Mikroskopbeleuchtung ausgehende und durch das IR-Sperrfilter 8 hindurchtretende Licht vom Detektor 19 fernhält.A beam splitter 15 arranged behind the diaphragm 14 allows about 50% the radiation of the light sources 13 pass. This passing part is of the lens 17 is focused on a detector 19. In front of this detector 19 is a filter 18 upstream, which is matched to the wavelength of the auxiliary lighting and that emanating from the light source 6 of the microscope illumination and through the IR cut filter 8 keeps light passing through from the detector 19.
Der Detektor 19 ist mit einer elektronischen Schaltung 20 verbunden.The detector 19 is connected to an electronic circuit 20.
Diese Schaltung 20 enthält einen Oszillator und einen Treiberschaltung, durch die dia beiden Lichtquellen 13a und .13b alternierend eingeschaltet und ihre Intensität geregelt werden. Die Intensität beider Lichtquellen i13a und 13b wird mit Hilfe des vom Detektor 19 gewonnenen Signals, unabhängig von Alterungserscheinungen der Lichtquellen jeweils auf den gleichen Wert eingeregelt.This circuit 20 includes an oscillator and a driver circuit, through the dia two light sources 13a and 13b alternately switched on and their Intensity can be regulated. The intensity of both light sources i13a and 13b becomes with the aid of the signal obtained by the detector 19, regardless of aging phenomena of the light sources are each adjusted to the same value.
Der vom Strahlteiler 16 reflektierte Teil des Hilflichts gelangt über )die Hilfslinse 10, den Auflichtreflektor 5 und das Objektiv 1 auf das Objekt 3 und wird dort, abhängig von den Oberflächeneigenschaften des Objekts 3, zum Teil in Autokollimation reflektiert. Der reflektierte Teil des Hilfslichtbündels, d.h. also das Meßlichtbündel trifft dann wieder auf den Strahlteiler 16 auf, geht zum Teil durch ihn hindurch und 3wird über einen dichromatischen Teilerspiegel 25 aus dem Beleuchtungsstrahlengang des Mikroskops ausgespiegelt.The part of the auxiliary light reflected by the beam splitter 16 passes over ) the auxiliary lens 10, the incident light reflector 5 and the objective 1 onto the object 3 and is there, depending on the surface properties of the object 3, partially reflected in autocollimation. The reflected part of the auxiliary light beam, i.e. so the measuring light then hits the beam splitter 16 again, goes to Part through it and 3 is made via a dichromatic splitter mirror 25 reflected out the illumination beam path of the microscope.
Das Meßlichtbündel wird von einer Linse 26 nach Durchtritt durch eine Falschlichtblende 31, die sich in einer zur Objektpupille konjugierten Ebene befindet, und ein weiteres Filter 28, das die gleiche Transmissionscharakteristik wie das Filter 18 besitzt, in der Ebene einer das Sehfeld an dieser Stelle einseitig begrenzenden Blende 24 fokussiert (siehe Fig.2b-). Direkt hinter der Blende 24 befindet sich ein Detektor 29 zur Erzeugung des eigentlichen Autofokussignals, das zur Höhenverstellung des Objekts 3 oder des Objektivs 1 weiterverarbeitet wird. Dazu ist der Detektor 29 mit dem Eingang eines phasenempfindlichen Gleichrichters 22 verbunden, dem außerdem ein Referenzsignal auf der Frequenz des die Lichtquellen 13a und 13b schaltenden Oszillators in der elektronischen Schaltung 20 zugeführt wird.The measuring light beam is from a lens 26 after passing through a False light diaphragm 31, which is located in a plane conjugate to the object pupil, and another filter 28 which has the same transmission characteristic as that Filter 18 has, in the plane of a one-sided delimiting the field of view at this point Aperture 24 focused (see Fig.2b-). Directly behind the panel 24 is located a detector 29 for generating the actual autofocus signal that is used for height adjustment of the object 3 or the objective 1 is further processed. To do this is the detector 29 connected to the input of a phase-sensitive rectifier 22, which also a reference signal at the frequency of the light sources 13a and 13b switching Oscillator in the electronic circuit 20 is supplied.
Die Signalverläufe auf den drei mit dem Gleichrichter 22 verbundenen Leitungen Diode, Uref und Upsd sind in den Figuren lb - le für vier verschiedene Fälle dargestellt: Fig. lb zeigt die Signalverläufe für den Fall, daß sich das Objekt 3 außer Fokus unterhalb der Schärfenebene des Objektivs 1 befindet. In diesem Falle gelongt, abhängig vom Maß der Defokussierung, nur Licht aus dem von der Lichtquelle 13a ausgehenden Meßlichtbündel a auf den Detektoren 29 und der Gleichrichter 22 gibt eine positive Regelspannung Up5d ab.The waveforms on the three connected to the rectifier 22 Lines Diode, Uref and Upsd are in the figures lb-le for four different Cases shown: Fig. Lb shows the signal curves for the case that the object 3 is out of focus below the focal plane of the lens 1. In this case Depending on the degree of defocusing, only light from the light source is long 13a outgoing measuring light bundle a on the detectors 29 and the rectifier 22 outputs a positive control voltage Up5d.
Fig. 1c zeigt die Signalverläufe für den Fall, daß sich das Objekt 3 im Fokus des Objektivs 1 befindet. In diesem Falle liegen die von den Meßlichtbündeln a und b erzeugten Bilder der Blende 14 aufeinander und werden beide durch die Blende 24 vom Detektor 29 ferngehalten. Die Ausgangsspannung des Gleichrichters 22 ist deshalb 0 bzw. sehr klein. Geringe Offsetspannungen können dann auftreten, wenn z.B. die von beiden Lichtquellen 13a und 13b erzeugten Meßspots nicht völlig identisch sind.Fig. 1c shows the waveforms for the case that the object 3 is in the focus of lens 1. In this case, those from the measuring light bundles are located a and b generated images of the diaphragm 14 on top of one another and are both through the diaphragm 24 kept away from the detector 29. The output voltage of the rectifier 22 is therefore 0 or very small. Small offset voltages can occur if e.g. the measuring spots generated by the two light sources 13a and 13b are not completely identical are.
Fig. 1d zeigt die Signalverläufe für den Fall, daß sich das Objekt 3 außer Fokus oberhalb der Schärfenebene des Objektivs 1 befindet. Es gelangt dann nur das vom Meßlichtbündel b erzeugte Bild der Blende 14 auf den Detektor 29 und der Gleichrichter 22 gibt eine negative Regelspannung Ud mit negativen Vorzeichen ab.Fig. 1d shows the waveforms for the case that the object 3 is out of focus above the focal plane of lens 1. It then arrives only the image of the diaphragm 14 generated by the measuring light beam b onto the detector 29 and the rectifier 22 outputs a negative control voltage Ud with a negative sign away.
Fig. le zeigt die Signalverläufe für den Fall, daß sich zwar das Objekt in Fokus des Objektivs 3 befindet, daß aber Dejustierungen z.B. der Teilerspiegel oder anderer optischer Komponenten im Meßlichtstrahlengang das von beiden Bündeln a und b erzeugte, gemeinsame Bild der Blende 14 in Richtung auf den Detektor 29 verschieben. Infolge der phasenempfindlichen Gleichrichtung ergibt sich, wie im Fall nach Fig. 1c, ein Regelsignal Up5d vom Betrage 0, d.h. die Autofokuseinrichtung reagiert relativ unempfindlich auf Dejustierungen oder Verkippungen der optischen Komponenten. Durch die Differenzbildung bei der phasenempfindlichen Gleichrichtung wird auch unmoduliertes Streulicht unterdrückt, das auf irgendeine Weise von der Lichtquelle 6 auf den Detektor 29 gelangt.Fig. Le shows the waveforms for the case that although the object is in the focus of the lens 3, but that misalignments e.g. the splitter mirror or other optical components in the measuring light beam path that of both bundles a and b generated, common image of the diaphragm 14 in the direction of the detector 29 move. As a result of the phase-sensitive rectification, as in Case according to Fig. 1c, a control signal Up5d of the amount 0, i.e. the autofocus device reacts relatively insensitively to misalignments or tilting of the optical Components. By forming the difference in phase-sensitive rectification It also suppresses unmodulated stray light that is somehow affected by the Light source 6 reaches detector 29.
Das Regelsignal Upsd, das der Gleichrichter 22 abgibt, wird zusätzlich einer weiteren Schaltung 23 zugeführt, in der dem Signal Up5d eine einstellbare Offsetspannung aufgesetzt wird. Je nach Höhe dieses Offsets bewegt die von der Autofokuseinrichtung angesteuerte Mechanik das Objekt auf Ebenen, die etwas vor oder hinter der Schärfenebene des Objektivs 1 liegen. Die Einstellung dieser Offsetspannungen wird von einer Einrichtung 32 gesteuert, die einen Code-Leser für die Maßstabszahl des gerade in Arbeitsstellung befindlichen Objektivs umfaßt. Ein solcher Code-Leser ist z.B. in der DE-PS 32 02 461 dargestellt. Es läßt sich auf diese Weise sicherstellen, daß die infolge unterschiedlicher chromatischer Korrektion der Objektive verschieden großen Ablagen der Fokii des Meß-und Beleuchtungsstrahlenganges automatisch berücksichtigt werden in dem Sinne, daß die Autofokuseinrichtung stets das Objekt in die für den Spektralbereich des Beleuchtungs- und Beobachtungsstrahlenganges geltende Schärfenebene einfährt.The control signal Upsd, which the rectifier 22 outputs, is additionally fed to a further circuit 23 in which the signal Up5d is an adjustable Offset voltage is applied. Depending on the height of this offset, the moves from the autofocus device controlled mechanics the object on levels that are slightly in front of or behind the plane of focus of the lens 1. The setting of these offset voltages is carried out by a device 32 controlled, which has a code reader for the scale number of the currently in working position includes located lens. Such a code reader is e.g. in DE-PS 32 02 461 shown. It can be ensured in this way that the result of different chromatic correction of the lenses different sized positions of the foci of the Measurement and illumination beam path are automatically taken into account in the sense that the autofocus device always the object in the for the spectral range of the Illumination and observation beam path enters the applicable focal plane.
Die im Ausführungsbeispiel getrennt dargestellten Schaltungen 20, 22 und 23 können selbstverständlich zusammengefaßt und mit der hier nicht dargestellten Steuerelektronik für die Ansteuerung des die Refokusierbewegung durchführenden Motors auf eine Platine aufgebaut werden.The circuits 20 shown separately in the exemplary embodiment, 22 and 23 can of course be combined and with the one not shown here Control electronics for the control of the motor performing the refocusing movement be built on a circuit board.
In Fig. 2a ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, das sich von dem in Fig. la gezeichneten dadurch unterscheidet, daß die Autofokuseinrichtung nicht in denBeleuchtungs- sondern in den Beobachtungsstrahlengang des Mikroskops eingespiegelt wird. Dies hat, wie schon gesagt, den Vorteil, daß die Autofokuseinrichtung ohne weiteres auch dann arbeitet, wenn der Beleuchtungsstrahlengang fur Dunkelfeldbeleuchtung ausgelegt ist.In Fig. 2a, a further embodiment is shown, which differs from that drawn in Fig. La in that the autofocus device not in the illumination but in the observation beam path of the microscope is reflected. This has, as already said the benefit of that the autofocus device also works easily when the illuminating beam path is designed for dark field lighting.
Im Vergleich zu der Ausführungsform nach Fig. la identische Bauteile sind in Fig. 2a mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden an dieser Stelle nicht nochmals erläutert. Die nachfolgende Beschreibung der Fig.In comparison to the embodiment according to FIG. 1 a identical components are provided with the same reference numerals in FIG. 2a and are used at this point not explained again. The following description of Fig.
2a beschränkt sich also darauf die Unterschiede zu dem in Fig. la dargestellten Beispiel herauszustellen.2a is limited to the differences from that in Fig. La to highlight the example shown.
Der in Fig. 2a dargestellte Autofokusbaustein 112 ist an einen Kameraausgang des Mikroskops angesetzt, als Zwischentubus ausgeführt oder in einen Beobachtungstubus integriert. Dementsprechend wird die Hilfsbeleuchtung für die Autofokuseinrichtung über einen zwischen der Tubuslinse 2 und der Zwischenbildebene 4 des Mikroskops eingeschalteten Strohlteiler 115 in den Beobachtjngsstrahlengang des Mikroskops eingekoppelt bzw. das vom Objekt reflektierte Meßlicht an dieser Stelle aus dem Mikroskop ausgekoppelt. Als Primärlichtquelle für die Hilfsbeleuchtung dient eine Laserdiode 109, hinter der ein Kondensor 110 angeordnet ist. In einer zur Pupille 11 des Objektivs 1 konjugierten Ebene befindet sich eine Blende 121, die zwei nebeneinander angeordnete Blendenöffnungen 113a und 113b aufweist. Vor jede Blendenöffnung ist eines von zwei separat ansteuerbaren optischen Schaltern 112a und 112b in Form von elektrisch ansteuerbaren Flüssigkristallschichten gesetzt. Die Schichten 112a und 112b werden von einer elektrischen Schaltung 108 angesteuert und decken die ihnen zugeordnete Blendenöffnung zyklisch ab bzw. geben diese frei.The autofocus module 112 shown in FIG. 2a is connected to a camera output attached to the microscope, designed as an intermediate tube or in an observation tube integrated. The auxiliary lighting for the autofocus device is accordingly via one between the tube lens 2 and the intermediate image plane 4 of the microscope switched on straw splitter 115 in the observation beam path of the microscope coupled in or the measuring light reflected from the object at this point from the Microscope disengaged. A is used as the primary light source for the auxiliary lighting Laser diode 109, behind which a condenser 110 is arranged. In one to the pupil 11 of the lens 1 conjugate plane is a diaphragm 121, the two side by side arranged aperture openings 113a and 113b. In front of each aperture is one of two separately controllable optical switches 112a and 112b in the form of electrically controllable liquid crystal layers set. Layers 112a and 112b are controlled by an electrical circuit 108 and cover them assigned diaphragm opening cyclically or release it.
Die Blendenöffnungen 113a und 113b wirken daher wie zwei alternierend geschaltete Sekundärlichtquellen und entsprechen in dieser Form den beiden Lichtquellen 13a und 13b im Ausführungsbeispiel nach Fig. la. Aus der detaillierten Ansicht nach Fig. 2c geht die Form der Blende 121 klor hervor.The aperture openings 113a and 113b therefore act like two alternately switched secondary light sources and correspond in this form to the two light sources 13a and 13b in the embodiment according to FIG. From the detailed view, according to Fig. 2c shows the shape of the diaphragm 121 clear.
Die eigentliche Messblende 14, die die Form des Messlichtbündels in der Objektebene und in der dazu konjugierten Ebene bestimmt, in der der Detektor 29 und die Halbblende 24 angeordnet sind, besitzt eine recht- eckige Gestalt (vgl. Fig. 2b).The actual measuring diaphragm 14, which has the shape of the measuring light beam in the object plane and in the conjugate plane in which the detector 29 and the half-screen 24 are arranged, has a right angular Shape (see. Fig. 2b).
Die Gewinnung des Regelsignals aus der Ausgangsspannung des Detektors 29 erfolgt in diesem Beispiel in gleicher Weise wie schon anhand von Fig.Obtaining the control signal from the output voltage of the detector 29 takes place in this example in the same way as already with reference to FIG.
la beschrieben.la described.
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Claims (7)
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Applications Claiming Priority (2)
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