DE3708647A1 - Koehler'sche beleuchtungseinrichtung fuer mikroskope - Google Patents
Koehler'sche beleuchtungseinrichtung fuer mikroskopeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Köhler′sche
Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope, mit einer
Lichtquelle, einem Kollektor, einem Kondensor, einer
Aperturblende, die in einer Zwischenabbildungsebene der
Lichtquelle angeordnet ist und einer Leuchtfeldblende,
die über den Kondensor in die Objektebene abgebildet
wird.
Eine Beleuchtungseinrichtung dieser Art ist u.a. in
H. Naumann/G. Schröder, "Bauelemente der Optik", Carl
Hanser Verlag München, Wien 1983, Seiten 362 und 363,
beschrieben. Bei diesem Beleuchtungssystem können sowohl
die Größe der Apertur als auch die Größe des
ausgeleuchteten Gesichtsfeldes unabhängig voneinander
eingestellt und der Ausdehnung des zu untersuchenden
Objektes bzw. dessen Belastbarkeit für Wärmestrahlung
angepaßt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art
in der Weise weiterzuentwickeln, daß die im
Beleuchtungsstrahlengang auftretenden Farbfehler sowie
die Erfordernisse der genauen Einstellung des Kollektors
gegenüber der Lichtquelle, sowohl bezüglich seines
Abstandes als auch bezüglich seiner Zentrierung
verringert werden.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
daß ein die Lichtquelle umgebender Reflektor vorgesehen
ist, welcher eine erste Zwischenabbildung der Lichtquelle
erzeugt, daß von dieser ersten Zwischenabbildung der
Lichtquelle über den Kollektor mindestens eine weitere
Abbildung erzeugt wird, und daß in oder nahe einer dieser
Abbildungsebenen der Lichtquelle ein lichtverwischendes
Element angeordnet ist, und daß der Reflektor ein
vergrößertes Bild der Lichtquelle in der Schärfeebene des
Kollektors erzeugt. Im einzelnen kann gemäß weiteren
vorteilhaften Merkmalen der Erfindung das
lichtverwischende Element von einer Mattscheibe oder von
einem Faserlichtleiterelement gebildet werden.
Durch diese Anordnung wird aufgrund des größeren von der
Lichtquelle erfaßbaren Raumwinkels eine wesentlich
größere Lichtausbeute erzielt, wobei sich der bei
vergleichbarer optischer Qualität der Beleuchtungslinsen
im Beleuchtungsstrahlengang auftretende Farbfehler
dadurch beträchtlich verkleinert, daß einmal die durch
den Reflektor erfolgende Abbildung der Lichtquelle in die
Schärfeebene des Kollektors bzw. auf die dem Kollektor
vorgelagerte Mattscheibe völlig frei von Farbfehlern ist,
und daß zum anderen der nur noch zur Weiterleitung des
Mattscheibenbildes dienende Kollektor ein wesentlich
kleineres Öffnungsverhältnis aufweisen kann als
herkömmliche Kollektoren, ohne daß deshalb eine Einbuße
an der Lichtausbeute in Kauf genommen werden muß. Der
größere, mittels der Erfindung erzielbare Lichtleitwert
erlaubt bei Verwendung vergleichbarer Lichtquellen
größere Bildfelder und/oder Aperturen. Ferner wird die
Einstellung der Lichtquelle gegenüber dem Kollektor und
dem übrigen Beleuchtungssystem weniger kritisch, so daß
eine Nachjustierung der Beleuchtungseinrichtung durch den
Benutzer auch nach einem Auswechseln der Lichtquelle
zumindest dann nicht mehr erforderlich ist, wenn
Reflektorlampen verwendet werden, die zusammen mit ihrem
Reflektor ausgewechselt werden können.
Eine optimale Lichtausbeute läßt sich dadurch erzielen,
daß das vom Reflektor in der lichtquellenseitigen
Schärfeebene des Kollektors erzeugte Bild der Lichtquelle
größenmäßig etwa mit der konjugierten Größe der Abbildung
der größtmöglichen Aperturblende durch den Kollektor in
dieser Ebene übereinstimmt.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ist sowohl
für Auflicht als auch für Durchlicht geeignet. Im Falle
der Verwendung als Auflichtbeleuchtungseinrichtung wird
zweckmäßig der Kondensor vom Abbildungsobjektiv des
Mikroskopes gebildet, wobei zur Ausspiegelung des
Betrachtungsstrahlenganges ein halbdurchlässiger Spiegel
in den Beleuchtungsstrahlengang eingeschaltet ist.
Gemäß weiteren vorteilhaften Merkmalen der Erfindung wird
die Lichtquelle entweder von einer Gasentladungslampe,
vorzugsweise einer Quecksilber- oder Xenon-Lampe, oder
von einer Niedervolt-Halogenglühlampe gebildet.
Vorteilhaft erfaßt der Reflektor vom Abstrahlungswinkel
der Lichtquelle einen Bereich von mindestens 180°, wobei
dem Reflektor zur Verbesserung seiner
Strahlengeometrie eine Sammellinse nachgeschaltet sein
kann.
Eine besondere Gleichmäßigkeit des Beleuchtungsstrahlen
ganges in der Objektebene wird gemäß einem weiteren
Merkmal der Erfindung schließlich noch dadurch erzielt,
daß der Kondensor das Bild der Lichtquelle ins Unendliche
abbildet.
In der Beschreibung sind anhand der Zeichnungen einige
Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise erörtert.
Es zeigt:
Fig. 1 das Optikschema einer erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinrichtung für Durchlicht, und
Fig. 2 das Optikschema einer erfindungsgemäßen
Auflichtbeleuchtungseinrichtung.
Gemäß Fig. 1 sind auf einer gemeinsamen optischen Achse
eine Lichtquelle 1, eine Kollektorlinse 2 und eine
Kondensorlinse 3 angeordnet. Die Lichtquelle 1 ist von
einem, vorzugsweise eliptischen oder parabolischen
Reflektor 4 umgeben, der das Bild der Lichtquelle 1 in
vergrößertem Maßstab auf eine Mattscheibe 5 abbildet, die
in der lichtquellenseitigen Schärfeebene des Kollektors 2
angeordnet ist und als lichtverwischendes Element dient.
In der der Lichtquelle 1 abgewandten Schärfeebene der
Kollektorlinse 2 ist eine Aperturblende 6 angeordnet. Der
Maßstab der Lichtquellenabbildung auf die Ebene der
Mattscheibe 5 ist vorzugsweise so gewählt, daß die Größe
des Lichtquellenbildes in dieser Ebene etwa der Abbildung
der größtmöglichen Aperturblende durch die Kollektorlinse
2 in diese Ebene entspricht. Anstelle der Mattscheibe 5
könnte auch ein Faserlichtleiterelement oder dergleichen
als lichtverwischendes Element dienen. Ferner könnte die
Mattscheibe oder ein anderes lichtverwischendes Element
auch in oder in der Nähe von einer weiteren zwischen der
Kollektorlinse 2 und dem Objekt O gelegenen Abbildungs-
bzw. Zwischenabbildungsebene der Lichtquelle,
beispielsweise in der Nähe der Apperturblende 6,
angeordnet sein.
Auf der der Mattscheibe 5 abgewandten Seite der
Kollektorlinse 2 ist noch eine Leuchtfeldblende 7
angeordnet, welche mittels der Kondensorlinse 3 in die
Objektebene O des in der Figur nicht dargestellten
Mikroskopobjektives abgebildet wird. Die Brennweiten- und
Abstandsverhältnisse sind so gewählt, daß gleichzeitig
die Aperturblende 6, in deren Ebene eine
Zwischenabbildung der Lichtquelle 1 stattfindet, durch
die Kondensorlinse 3 ins Unendliche abgebildet wird.
Dadurch entsteht ein telezentrischer Beleuchtungs
strahlengang, der zur Vergleichmäßigung der
Beleuchtungsintensität in der Objektebene O beiträgt und
die Beleuchtung des mit dem Mikroskop betrachteten
Objektes von Verschiebungen der Objektebene weitgehend
unabhängig macht.
Gemäß Fig. 2, welche ein Auflichtbeleuchtungssystem
darstellt, ist dem als Kollektor wirkenden Reflektor 4
zur Verbesserung seiner Strahlengeometrie noch eine
Kollektorlinse 8 nachgeschaltet. Diese Maßnahme, mittels
derer eine bessere Anpassung der Eigenschaften der
Reflektorlampe an die Eigenschaften des jeweiligen
Mikroskops, z.B. erforderlichenfalls eine Verkürzung des
Abstands zwischen der Lichtquelle und ihrer Abbildung,
erzielt werden kann, ist natürlich auch bei
Durchlichtbeleuchtungssystemen anwendbar.
Am Ort der Mattscheibe 5 ist in diesem Falle eine
Aperturblende 9 angeordnet. Der Kollektor wird von zwei
Kollektorlinsen 11 und 12 gebildet, zwischen denen eine
Leuchtfeldblende 13 angeordnet ist. Als Kondensor dient
das im vorliegenden Fall von zwei Linsen 14 und 15
gebildete Abbildungsobjektiv 16 des Mikroskopes. Die
Abstands- und Brennweitenverhältnisse sind wieder so
gewahlt, daß die Leuchtfeldblende 13 in die Objektebene O
und gleichzeitig das Mattscheibenbild der Lichtquelle ins
Unendliche abgebildet wird.
Zur Einspiegelung des Beleuchtungsstrahlenganges bzw.
Ausspiegelung des Betrachtungsstrahlenganges ist in
bekannter Weise ein halbdurchlässiger Spiegel 14
vorgesehen.
Claims (10)
1. Köhler′sche Beleuchtungseinrichtung für Mikroskope,
mit einer Lichtquelle, einem Kollektor, einem Kondensor,
einer Aperturblende, die in einer Zwischenabbildungsebene
der Lichtquelle angeordnet ist und einer
Leuchtfeldblende, die über den Kondensor in die
Objektebene abgebildet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein die Lichtquelle (1) umgebender Reflektor (4)
vorgesehen ist, welcher eine erste Zwischenabbildung der
Lichtquelle erzeugt, daß von dieser ersten
Zwischenabbildung der Lichtquelle über den Kollektor (2,
11, 12) mindestens eine weitere Abbildung erzeugt wird,
daß in oder nahe einer dieser Abbildungsebenen der
Lichtquelle ein lichtverwischendes Element (5) angeordnet
ist, und daß der Reflektor (4) in der Schärfeebene des
Kollektors (2, 11, 12) ein vergrößertes Bild der
Lichtquelle (1) erzeugt.
2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das lichtverwischende Element von
einer Mattscheibe (5) gebildet wird.
3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das lichtverwischende Element von
einem Faserlichtleiterelement gebildet wird.
4. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Reflektor (4)
in der lichtquellenseitigen Schärfeebene des Kollektors
(2, 11, 12) erzeugte Bild der Lichtquelle (1) größenmäßig
etwa mit der konjugierten Größe der Abbildung der
größtmöglichen Aperturblende durch den Kollektor in
dieser Ebene übereinstimmt.
5. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer
Auflichtbeleuchtung in der Objektebene (O), der Kondensor
(14, 15) vom Abbildungsobjektiv (16) des Mikroskopes
gebildet ist, wobei zur Ausspiegelung des
Betrachtungsstrahlenganges ein halbdurchlässiger Spiegel
(14) in den Beleuchtungsstrahlengang eingeschaltet ist.
6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (1)
von einer Gasentladungslampe, vorzugsweise einer
Quecksilber- oder Xenon-Lampe, gebildet ist.
7. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (1)
von einer Niedervolt-Halogenglühlampe gebildet ist.
8. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (4)
vom Abstrahlungswinkel der Lichtquelle (1) einen Bereich
vom mindestens 180° erfaßt.
9. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reflektor (4)
eine Sammellinse (8) nachgeschaltet ist.
10. Beleuchtungseinrichtung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kondensor (3, 14, 15) das Bild der Lichtquelle (1) ins
Unendliche abbildet.
Priority Applications (1)
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Publications (2)
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DE3708647C2 DE3708647C2 (de) | 1993-07-01 |
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